JP2021115858A - Wet type boring method and wet type boring device for concrete structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却水を供給しながらコンクリート構造物に穿孔するコンクリート構造物の湿式穿孔方法および湿式穿孔装置に関する。 The present invention relates to a wet drilling method and a wet drilling device for a concrete structure, which drills a concrete structure while supplying cooling water.
従来、コンクリート等の穿孔対象物に冷却水を供給しながら穿孔を行う湿式穿孔では、回転するドリルビットの先端に冷却水が供給され、コンクリート躯体との摩擦熱を冷却しながら穿孔する（例えば、特許文献１参照。）。湿式穿孔では、ドリルビットの先端に供給された冷却水は、コンクリートの粉（研削粉）と混合された状態で、吸引機により吸引され、回収容器に回収されるため、粉塵が出ないという利点がある。 Conventionally, in wet drilling in which cooling water is supplied to a drilling object such as concrete, cooling water is supplied to the tip of a rotating drill bit, and the drilling is performed while cooling the frictional heat with the concrete skeleton (for example,). See Patent Document 1). In wet drilling, the cooling water supplied to the tip of the drill bit is sucked by a suction machine in a state of being mixed with concrete powder (grinding powder) and collected in a collection container, which has the advantage of not producing dust. There is.
ところで、コンクリート構造物のｐＨ（水素イオン指数）は、一般に１２．５〜１３．０である。そのため、コンクリート構造物の中に入っている鉄筋などは、アルカリ化しているコンクリートに包まれているので、錆などを引き起こすことがない。しかしながら、自然界の様々な影響により、コンクリート構造物の表面にクラックが入ったり、表面が老朽化したりすると、次第にコンクリート構造物のｐＨの値が下がっていく中性化現象が起こる。中性化現象が起きているコンクリート構造物のｐＨは８．５〜１０．０と言われており、中性化が進行するとコンクリート構造物内の鉄筋が錆びつき、膨張して、コンクリートを爆裂させてしまう。 By the way, the pH (hydrogen ion index) of a concrete structure is generally 12.5 to 13.0. Therefore, the reinforcing bars and the like contained in the concrete structure are wrapped in the alkalized concrete and do not cause rust or the like. However, when the surface of a concrete structure is cracked or the surface is aged due to various influences in the natural world, a neutralization phenomenon occurs in which the pH value of the concrete structure gradually decreases. It is said that the pH of a concrete structure in which the neutralization phenomenon occurs is 8.5 to 10.0, and as the neutralization progresses, the reinforcing bars in the concrete structure rust and expand, causing the concrete to explode. I will let you.
湿式穿孔によりコンクリート構造物に穴を開ける場合、冷却水としては主に水または混合有機性化合物（アルコール類、イソプロピルアルコール含有）を水で希釈したものが使われている。このような冷却水は中性（ｐＨ７．０）または弱酸性（ｐＨ７．０未満）であるため、中性化しているコンクリート躯体にこのような中性または弱酸性の冷却水を使用すると、コンクリート構造物の中性化を進行させてしまうおそれがある。 When drilling holes in a concrete structure by wet drilling, water or a mixed organic compound (containing alcohols and isopropyl alcohol) diluted with water is mainly used as cooling water. Since such cooling water is neutral (pH 7.0) or weakly acidic (pH less than 7.0), the use of such neutral or weakly acidic cooling water on a neutralized concrete skeleton will result in concrete. There is a risk of promoting neutralization of the structure.
そこで、本発明においては、コンクリート構造物の中性化の進行を抑えつつ穿孔することが可能なコンクリート構造物の湿式穿孔方法および湿式穿孔装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a wet drilling method and a wet drilling device for a concrete structure, which can be drilled while suppressing the progress of neutralization of the concrete structure.
本発明のコンクリート構造物の湿式穿孔方法は、回転するドリルビットの先端部に冷却液を供給しながら穿孔するコンクリート構造物の湿式穿孔方法であって、冷却液が、ｐＨ１１以上であることを特徴とする。本発明のコンクリート構造物の湿式穿孔方法では、一般のコンクリート構造物のｐＨ１２．５〜１３．０に近いｐＨ１１以上の冷却液を使用することで、コンクリート構造物の穿孔箇所がｐＨ１０以下となるのを防止することができる。
The wet drilling method for a concrete structure of the present invention is a wet drilling method for a concrete structure in which a cooling liquid is supplied to the tip of a rotating drill bit to drill the concrete structure, wherein the cooling liquid has a pH of 11 or higher. And. In the wet drilling method for concrete structures of the present invention, by using a coolant having a pH of 11 or higher, which is close to pH 12.5 to 13.0 of a general concrete structure, the drilled portion of the concrete structure becomes
冷却液は、水を電気分解することにより得られた強アルカリ性電解水であることが望ましい。これにより、水の電気分解によってｐＨ１１以上の強アルカリ性電解水からなる冷却液を安定的に得ることができ、この冷却液を用いることでコンクリート構造物がｐＨ１０以下となるのを防止することができる。 The coolant is preferably strongly alkaline electrolyzed water obtained by electrolyzing water. Thereby, a cooling liquid composed of strongly alkaline electrolyzed water having a pH of 11 or more can be stably obtained by electrolysis of water, and by using this cooling liquid, it is possible to prevent the concrete structure from having a pH of 10 or less. ..
なお、水を電気分解した際、強アルカリ性電解水とともに強酸性電解水が得られるので、この強酸性電解水を、冷却液を含む排出物の中和促進液として用いることができる。 When water is electrolyzed, hypochlorous acid water is obtained together with strongly alkaline electrolyzed water. Therefore, this hypochlorous acid water can be used as a neutralization accelerator for emissions including a coolant.
あるいは、冷却液は、水酸化カルシウム粉体を入れた容器に一定量の水を通すことによりｐＨを調整したものであることが望ましい。これにより、水酸化カルシウム粉体を含むｐＨ１１以上の強アルカリ水からなる冷却液を安定的に得ることができ、この冷却液を用いることでコンクリート構造物がｐＨ１０以下となるのを防止することができる。 Alternatively, it is desirable that the cooling liquid has a pH adjusted by passing a certain amount of water through a container containing calcium hydroxide powder. As a result, a cooling liquid composed of strong alkaline water having a pH of 11 or higher containing calcium hydroxide powder can be stably obtained, and by using this cooling liquid, it is possible to prevent the concrete structure from having a pH of 10 or lower. can.
冷却液は、水酸化カルシウム粉体を含む水であることが望ましい。これにより、冷却液は時間の経過とともに乾燥して水分は無くなるが、水酸化カルシウム粉体がコンクリート構造物の穿孔内に付着し、コンクリート構造物の中性化を抑制することができる。なお、水酸化カルシウム粉体は、平均粒径１〜２０μｍ、より好ましくは平均粒径６〜１２μｍ、さらに好ましくは平均粒径７〜９μｍであることが望ましい。 The coolant is preferably water containing calcium hydroxide powder. As a result, the coolant dries with the passage of time and loses water, but the calcium hydroxide powder adheres to the perforations of the concrete structure, and the neutralization of the concrete structure can be suppressed. The calcium hydroxide powder preferably has an average particle size of 1 to 20 μm, more preferably an average particle size of 6 to 12 μm, and further preferably an average particle size of 7 to 9 μm.
なお、コンクリート構造物に小さなクラックがある場合には、冷却液は、珪酸リチウムを含むものであることが望ましい。これにより、穿孔内で水酸化カルシウムと珪酸リチウムとが反応し、ゲル化するため、このゲル化したものがクラック内に入り込み、外気を遮断することができる。 If the concrete structure has small cracks, it is desirable that the coolant contains lithium silicate. As a result, calcium hydroxide reacts with lithium silicate in the perforation and gels, so that the gelled material enters the cracks and can block the outside air.
（１）ｐＨ１１以上の冷却液を使用して穿孔することで、コンクリート構造物の穿孔箇所がｐＨ１０以下となるのを防止し、従来の冷却液に比べてコンクリート構造物の中性化の進行を抑えつつ穿孔することが可能となる。
(1) By perforating using a cooling liquid having a pH of 11 or higher, it is possible to prevent the perforated portion of the concrete structure from becoming
（２）水を電気分解することにより得られた強アルカリ性電解水を冷却液として用いることにより、ｐＨ１１以上の冷却液を容易かつ安定的に得て、コンクリート構造物の穿孔箇所がｐＨ１０以下となるのを防止し、従来の冷却液に比べてコンクリート構造物の中性化の進行を抑えつつ穿孔することが可能となる。 (2) By using the strongly alkaline electrolyzed water obtained by electrolyzing water as the cooling liquid, a cooling liquid having a pH of 11 or higher can be easily and stably obtained, and the perforated portion of the concrete structure has a pH of 10 or lower. It is possible to perform drilling while suppressing the progress of neutralization of the concrete structure as compared with the conventional coolant.
（３）水を電気分解することにより強アルカリ性電解水とともに得られた強酸性電解水を、強アルカリ性電解水の冷却液を含む排出物の中和促進液として用いることにより、強アルカリ性電解水の冷却液を含む排出物に加える中和剤の使用量を削減することができる。 (3) By using the hypochlorous acid water obtained together with the hypochlorous acid water by electrolyzing the water as a neutralization accelerator for the discharge containing the cooling liquid of the hypochlorous electrolyzed water, the hypochlorous acid water is used. It is possible to reduce the amount of the neutralizing agent added to the discharge containing the coolant.
（４）冷却液が水酸化カルシウム粉体を含む水であることにより、冷却液は時間の経過とともに乾燥して水分は無くなるが、水酸化カルシウム粉体がコンクリート構造物の穿孔内に付着し、コンクリート構造物の中性化を抑制することができる。 (4) Since the coolant is water containing calcium hydroxide powder, the coolant dries over time and loses water, but the calcium hydroxide powder adheres to the perforations of the concrete structure. It is possible to suppress the neutralization of concrete structures.
（５）コンクリート構造物に小さなクラックがある場合、冷却液が珪酸リチウムを含むものであることにより、穿孔内で水酸化カルシウムと珪酸リチウムとが反応し、ゲル化するため、このゲル化したものがクラック内に入り込み、外気を遮断するため、コンクリート構造物の中性化を抑制することができる。 (5) When there are small cracks in the concrete structure, since the coolant contains lithium silicate, calcium hydroxide reacts with lithium silicate in the drilling and gels, so the gelled one cracks. Since it enters the inside and blocks the outside air, it is possible to suppress the neutralization of the concrete structure.
図１は本発明の実施の形態における湿式穿孔装置の概略構成図である。
図１において、本発明の実施の形態における湿式穿孔装置１は、コンクリート構造物Ｃに穿孔を行うドリル部２と、ドリル部２に冷却液を供給する手段としての冷却液供給部３と、ドリル部２に圧縮エアーを供給するエアー供給部４と、冷却液を含む排出物を吸引回収する吸引回収部５とを備える。なお、コンクリート構造物Ｃとは、打放しコンクリートの他、下地であるコンクリート躯体の外面にモルタル層、タイル、石張りや塗装などにより仕上げ層を設けたものを含む。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a wet drilling device according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the wet drilling device 1 according to the embodiment of the present invention includes a
ドリル部２は、コンクリート構造物Ｃに対して穿孔を行うドリルビット１０と、ドリルビット１０が先端部に取り付けられるシャンク１１と、シャンク１１が固定されるスイベル１２と、スイベル１２の回転体（図示せず。）を回転させるドリル本体１３と、コンクリート構造物Ｃに突き当てられ、穿孔をガイドするガイドアタッチメント１４とを備える。ガイドアタッチメント１４は、スライドガイド１５と、スライドガイド１５の先端に取り付けられたノーズブロック１６とを備える。ノーズブロック１６の先端には、穿孔時の排出物が散乱しないように穿孔穴を覆うダストシール１７を備える。
The
冷却液供給部３は、冷却液の元となる水を貯留するタンク３０と、水酸化カルシウム粉体を入れる容器３１と、タンク３０の水を、容器３１を通じてドリル部２へ送るポンプ３２とを備える。水酸化カルシウム粉体として、例えば、ホタテ等の貝殻（炭酸カルシウム）を粉砕後、約１０００℃の高温で焼成することで酸化カルシウムに変化させ、これに加水処理を施すことでパウダー状の水酸化カルシウムとしたものを使用できる。
The coolant supply unit 3 includes a
水酸化カルシウム粉体は様々な粒径のものを用いることができるが、本実施形態においては、平均粒径８μｍのものを使用している。本明細書において「平均粒径」は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。この水酸化カルシウム粉体が入った容器３１に対し、タンク３０の水を一定量通すことによりｐＨ１１以上の強アルカリ水を作り、ドリル部２へ送るようにする。
Although calcium hydroxide powder having various particle sizes can be used, in the present embodiment, one having an average particle size of 8 μm is used. In the present specification, the "average particle size" means the particle size at an integrated value of 50% in the particle size distribution obtained by the laser diffraction / scattering method. By passing a certain amount of water from the
水酸化カルシウム粉体が水に溶け出すことにより、冷却液は強アルカリ性を示すことになる。また、水酸化カルシウム粉体は冷却液と混合された状態でドリル部２のドリルビット１０の先端部から穿孔穴内へ供給される。このとき、ドリル部２へ送られる冷却液は適宜ｐＨ計測器で計り、ｐＨが１１以上となるように容器３１内に収容する水酸化カルシウム粉体の量およびポンプ３２の送水量を調整する。また、容器３１内に収容する水酸化カルシウム粉体の量およびポンプ３２の送水量は、コンクリート構造物Ｃに開ける穴のサイズに応じて調整する。
When the calcium hydroxide powder dissolves in water, the coolant becomes strongly alkaline. Further, the calcium hydroxide powder is supplied into the drilled hole from the tip of the
上記湿式穿孔装置１によりコンクリート構造物Ｃへ穿孔する際、冷却液供給部３よりｐＨ１１以上の冷却液を供給しながらドリルビット１０を回転させて穿孔する。このとき、エアー供給部４から圧縮エアーを供給することにより、ドリルビット１０の先端からはミスト状の冷却液が噴射される。冷却液を含む排出物は吸引回収部５により吸引回収される。ｐＨ１１以上の冷却液は、一般のコンクリート構造物のｐＨ１２．５〜１３．０に近いため、コンクリート構造物ＣがｐＨ１０以下となるのを防止することができ、コンクリート構造物Ｃの中性化の進行を抑えつつ穿孔することができる。
When drilling into the concrete structure C by the wet drilling device 1, the
また、本実施形態における湿式穿孔装置１では、水酸化カルシウム粉体を入れた容器に一定量の水を通すことによりｐＨを１１以上に調整して供給するため、ｐＨ１１以上の強アルカリ水からなる冷却液を安定的に得ることができ、穿孔作業を効率良く行うことが可能である。特に、水酸化カルシウム粉体としてホタテ貝殻水酸化カルシウムを用いた場合、水と混合して数日放置しておいてもサラサラの状態が保たれ、冷却液供給部３からの供給路の中やドリル部２の内部で固着することがない。
Further, in the wet drilling device 1 in the present embodiment, since the pH is adjusted to 11 or more by passing a certain amount of water through the container containing the calcium hydroxide powder and supplied, it is composed of strong alkaline water having a pH of 11 or more. The coolant can be obtained stably, and the drilling work can be performed efficiently. In particular, when scallop shell calcium hydroxide is used as the calcium hydroxide powder, the smooth state is maintained even if it is mixed with water and left for several days, and in the supply path from the coolant supply unit 3 or It does not stick inside the
また、冷却液は時間の経過とともに乾燥して水分はなくなるが、本実施形態における湿式穿孔装置１では、冷却液が水酸化カルシウム粉体を含むので、この水酸化カルシウム粉体がコンクリート構造物Ｃの穿孔内に付着し、コンクリート構造物Ｃの中性化を抑制することができる。なお、水酸化カルシウム粉体の大きさは、コンクリート構造物Ｃの状況に応じて適宜調整することが可能である。 Further, the coolant dries with the passage of time and loses water. However, in the wet drilling apparatus 1 of the present embodiment, since the coolant contains calcium hydroxide powder, this calcium hydroxide powder is the concrete structure C. It adheres to the inside of the perforated concrete structure C and can suppress the neutralization of the concrete structure C. The size of the calcium hydroxide powder can be appropriately adjusted according to the situation of the concrete structure C.
なお、コンクリート構造物Ｃに小さなクラック（様々な隙間）がある場合には、容器３１内の水酸化カルシウム粉体に珪酸リチウムを混合する。これにより、穿孔内で水酸化カルシウムと珪酸リチウムとが反応し、ゲル化する。このゲル化したものがクラック内に入り込むことにより、外気を遮断するため、コンクリート構造物の中性化を抑制することができる。
When the concrete structure C has small cracks (various gaps), lithium hydroxide is mixed with the calcium hydroxide powder in the
また、水酸化カルシウム粉体を入れる容器３１に代えて、水を電気分解する電解槽を備えた構成とすることも可能である。電解槽は、２つの電極（陽極および陰極）と、これらの２つの電極間に配置されたイオン交換膜等の隔膜とを備える。この電解槽に対してタンク３０の水をポンプ３２により送り込み、２つの電極間に弱電流を流して電気分解することにより、陽極側には強酸性電解水（強酸性水）が、陰極側には強アルカリ性電解水（強アルカリ水）が生成される。タンク３０の水としては水道水を用いることができる。なお、水道水には予め電解質として微量な食塩（塩化ナトリウム）等を添加しても良い。
Further, instead of the
このとき、２つの電極間に流す電流とポンプ３２により送り込む水流とを調整することで、強アルカリ性電解水がｐＨ１１以上となるようにする。こうして得られた強アルカリ性電解水を冷却液として前述と同様にドリル部２へ送るようにする。また、この強アルカリ性電解水とともに得られた強酸性電解水を、吸引回収部５へ供給し、穿孔後に排出される強アルカリ性電解水の冷却液を含む排出物の中和促進液として用いる。これにより、強アルカリ性電解水の冷却液を含む排出物に中和剤を加えて中和する場合、中和剤の使用量を削減することができる。
At this time, the pH of the strongly alkaline electrolyzed water is adjusted to 11 or higher by adjusting the current flowing between the two electrodes and the water flow sent by the
また、前述の水酸化カルシウム粉体と、水を電気分解する電解槽とを併用する構成とすることも可能である。この場合、水酸化カルシウム粉体および強アルカリ性電解水を冷却液として前述と同様にドリル部２へ送ることでコンクリート構造物の中性化を抑制することができる。また、強アルカリ性電解水とともに得られた強酸性電解水を穿孔後に排出される強アルカリ性電解水の冷却液を含む排出物の中和促進液として用いることができ、強アルカリ性電解水の冷却液を含む排出物に加える中和剤の使用量を削減することができる。
It is also possible to use the above-mentioned calcium hydroxide powder in combination with an electrolytic cell that electrolyzes water. In this case, the neutralization of the concrete structure can be suppressed by sending the calcium hydroxide powder and the strongly alkaline electrolyzed water as the cooling liquid to the
上記実施形態における湿式穿孔装置１についてドリルビット１０の消耗実験を行った。実験は、コンクリート試験体に深さ５０ｍｍの穴を開ける場合、ドリルビット１０の１本あたり何穴開けることができるか調べた。使用したドリルビット１０はダイヤモンドビットである。
A consumption experiment of the
（１）実施例１
実施例１では、ドリルビット１０として４φ穿孔用ダイヤモンドビットを用いた。容器３１に入れる水酸化カルシウム粉体として平均粒径８μｍのホタテ貝殻水酸化カルシウムを用いた。タンク３０に貯留する水として、水とエタノール溶剤（エタコール７（商品名、三協化学株式会社））を３：１で混ぜたものを用いた。エアー供給部４からは０．６気圧（ゲージ圧）の圧縮エアーを供給した。
（２）実施例２
実施例２では、ドリルビット１０として６φ穿孔用ダイヤモンドビットを用いた。他の条件は実施例１と同一とした。
(1) Example 1
In Example 1, a 4φ drilling diamond bit was used as the
(2) Example 2
In Example 2, a 6φ drilling diamond bit was used as the
（３）比較例１
比較例１として、容器３１に水酸化カルシウム粉体を入れずに穿孔を行った。他の条件は実施例１と同一とした。
（４）比較例２
比較例２として、容器３１に水酸化カルシウム粉体を入れずに穿孔を行った。他の条件は実施例２と同一とした。
(3) Comparative Example 1
As Comparative Example 1, the
(4) Comparative Example 2
As Comparative Example 2, the
表１に実験結果を示した。表１に示されるように、水酸化カルシウム粉体を入れた実施例１，２では、水酸化カルシウム粉体を入れない比較例１，２よりも３倍以上の穿孔が可能であった。これは水酸化カルシウム粉体が研磨材として機能したためと思われる。 The experimental results are shown in Table 1. As shown in Table 1, in Examples 1 and 2 containing the calcium hydroxide powder, more than three times more perforation was possible than in Comparative Examples 1 and 2 not containing the calcium hydroxide powder. This is probably because the calcium hydroxide powder functioned as an abrasive.
本発明は、冷却水を供給しながらコンクリート構造物に穿孔するコンクリート構造物の湿式穿孔方法および湿式穿孔装置として有用であり、特に、コンクリート構造物の中性化の進行を抑えつつ穿孔することが可能な湿式穿孔方法および湿式穿孔装置として好適である。 The present invention is useful as a wet drilling method and a wet drilling device for a concrete structure in which a concrete structure is drilled while supplying cooling water, and in particular, drilling can be performed while suppressing the progress of neutralization of the concrete structure. It is suitable as a possible wet drilling method and wet drilling device.
１ 湿式穿孔装置
２ ドリル部
３ 冷却液供給部
４ エアー供給部
５ 吸引回収部
１０ ドリルビット
１１ シャンク
１２ スイベル
１３ ドリル本体
１４ ガイドアタッチメント
１５ スライドガイド
１６ ノーズブロック
１７ ダストシール
３０ タンク
３１ 容器
３２ ポンプ
1
Claims (10)
前記冷却液が、ｐＨ１１以上であることを特徴とするコンクリート構造物の湿式穿孔方法。 A wet drilling method for concrete structures that drills while supplying coolant to the tip of a rotating drill bit.
A method for wet drilling of a concrete structure, wherein the coolant has a pH of 11 or higher.
前記ドリルビットの先端部にｐＨ１１以上の冷却液を供給する手段
を有するコンクリート構造物の湿式穿孔装置。 A wet drilling device that drills into concrete structures with a rotating drill bit.
A wet drilling device for a concrete structure having a means for supplying a cooling liquid having a pH of 11 or higher to the tip of the drill bit.
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