JP3562961B2

JP3562961B2 - 破壊工法

Info

Publication number: JP3562961B2
Application number: JP16979798A
Authority: JP
Inventors: 悟山本; 光男石川
Original assignee: Nippon Corrosion Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Corrosion Engineering Co Ltd
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: JP2000002001A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物、基礎、道路、橋等のコンクリート構造物、採石場、鉱山あるいは落石危険箇所の岩盤や岩石などの破壊対象物を破壊する工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、鉄筋コンクリート構造物などのコンクリート構造物を破壊する場合にはブレーカやスチールボール等を用いて外部から機械的衝撃を与える方法が一般に用いられているが、騒音、振動や粉塵が発生して周辺住民に多大な迷惑をかけることがあった。
また、採石場や鉱山あるいは落石危険箇所の岩盤や岩石などを破壊する場合には削岩機等を用いて外部から機械的衝撃を与える方法や、発破作業による方法が一般に用いられているが、削岩機等を用いる方法は騒音、振動や粉塵が発生して作業者の健康上問題があり、また、発破作業では暴発する危険や破片が広範囲に飛び散るなどの問題点があった。
そこで、このような機械的衝撃によらない破壊方法として、例えば特開昭５９−１２０２５７号公報や特開昭６０−５５１６９号公報には水和膨張性破砕剤をコンクリート破砕部に穿設した孔に充填する方法が開示されている。これらは、ＣａＯを主成分とする水和膨張性破砕剤に水を加えて体積膨張を起こさせ、その膨張圧でコンクリートを破砕しようとするものであるが、ＣａＯと水との化学反応により孔内温度が急激に上昇するために孔の内部気圧が高くなって破砕剤が孔から噴出することがある。しかもこの化学反応速度を制御することは困難であるため、予想外の破砕剤の噴出により作業員が被災するという危険があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来技術における問題点を解決し、作業が簡易かつ安全で、破壊力および破壊速度（破壊時間）の制御が容易であり、しかも部分的な破壊にも適し、鉄筋コンクリート構造物、鉄筋コンクリート構造物以外のコンクリート構造物、採石場や鉱山または落石危険箇所の岩盤あるいは岩石等の破壊に適用できる破壊工法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる従来技術の欠点を解決すべく研究を重ねた結果、次のような知見を得て本発明を完成するに至った。すなわち、破壊対象物に孔を穿設してバックフィルを充填し、複数の陽極酸化性金属体を互いに接触しないように挿入し、該陽極酸化性金属体を二つの群に分け、その一方を直流電源装置の正極に接続し、他方を前記直流電源装置の負極に接続して直流電流を通じると、正極に接続された金属体は陽極となって酸化され、腐食・膨張するので、破壊対象物に強い膨張圧がかかり、鉄筋コンクリート、内部に鉄筋を含まないコンクリート、岩盤あるいは岩石等の破壊対象物を容易、かつ安全に破壊することができる。なお、負極に接続する陽極酸化性金属体の代わりに他の導電体を使用してもよい。また、負極に接続する陽極酸化性金属体の代わりにアルカリ腐食を生じる金属体を使用するか、または正極および負極に接続する両方の陽極酸化性金属体の代わりにアルカリ腐食を生じる金属体を使用して直流電流を通じると、直流電源装置の正極に接続された金属体は陽極酸化され、さらに、直流電源装置の負極に接続された金属体もアルカリ腐食を起こし、双方の金属体が腐食・膨張することになるため、破壊対象物を更に強力に破壊することができる。
【０００５】
本発明は前記課題を解決する手段として次の（１）〜（６）の構成を有するものである。
（１）破壊対象物に１または２以上の孔を穿設し、それぞれの孔にイオン導電性のバックフィルを充填し、該バックフィル中に複数の陽極酸化性金属体を互いに接触しないように挿入し、該陽極酸化性金属体を二つの群に分け、一方の群の金属体を直流電源装置の正極に、他方の群の金属体を負極に接続し、両方の群の金属体の間に電流を通じて前記直流電源装置の正極に接続した金属体を腐食・膨張させることによって破壊対象物を破壊することを特徴とする破壊工法。
（２）破壊対象物に１または２以上の孔を穿設し、それぞれの孔にイオン導電性のバックフィルを充填し、該バックフィル中に複数のアルカリ腐食を生じる金属体を互いに接触しないように挿入し、該アルカリ腐食を生じる金属体を二つの群に分け、一方の群の金属体を直流電源装置の正極に、他方の群の金属体を負極に接続し、両方の群の金属体の間に電流を通じて双方の金属体を腐食・膨張させることによって破壊対象物を破壊することを特徴とする破壊工法。
（３）破壊対象物に１または２以上の孔を穿設し、それぞれの孔にイオン導電性のバックフィルを充填し、該バックフィル中に陽極酸化性金属体とアルカリ腐食を生じる金属体を互いに接触しないように挿入し、前記陽極酸化性金属体を直流電源装置の正極に接続するとともに、前記アルカリ腐食を生じる金属体を前記直流電源装置の負極に接続し、両方の金属体の間に電流を通じて双方の金属体を腐食・膨張させることによって破壊対象物を破壊することを特徴とする破壊工法。
【０００６】
（４）前記破壊対象物に穿設した孔にバックフィルを充填し、前記陽極酸化性金属体および／またはアルカリ腐食を生じる金属体を互いに接触しないように挿入した後、前記孔の入口を封止材で封止することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１つの破壊工法。
（５）前記陽極酸化性金属体が、鉄、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、およびこれらの金属の１種以上を基体とする合金からなる群から選択されるいずれか１種以上であることを特徴とする前記（１）、（３）または（４）のいずれか１つの破壊工法。
（６）前記アルカリ腐食を生じる金属体が、亜鉛、マグネシウム、アルミニウムの金属、およびこれらの金属の１種以上を基体とする合金からなる群から選択されるいずれか１種以上であることを特徴とする前記（２）〜（５）のいずれか１つの破壊工法。
【０００７】
本発明で使用する陽極酸化性金属体は電気分解の際に陽極で酸化反応を起こす金属体であり、陽極溶解によって生じた腐食生成物が膨張する特性を有するものであれば問題なく使用でき、その具体例としては鉄、亜鉛、アルミニウム、マグネシウムまたはこれらの金属の１種以上を基体とする合金類を挙げることができる。
また、本発明で使用するアルカリ腐食を生じる金属体はアルカリ域において腐食を生じる金属体であり、その例としては、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、カドミウム、インジウム、スズ、ガリウム、ジルコニウム、ベリリウム等またはこれらの金属の１種以上を基体とする合金類を挙げることができるが、コンクリート等の破壊対象物中で陰極として作用した場合の腐食性、電気電導度、人体に対する安全性および経済性等を総合すると、亜鉛、マグネシウム若しくはアルミニウム、またはこれらの金属の１種以上を基体とした合金が本発明に使用するアルカリ腐食を生じる金属体として特に好ましい。
なお、アルカリ腐食を生じる金属体は一般に陽極酸化性金属体でもあり、直流電源装置の正極に接続する金属体として使用できる。
【０００８】
本発明の方法においては破壊対象物に穿設した孔にイオン導電性のバックフィルを充填し、該バックフィル中に複数の金属体を互いに接触しないように挿入する。金属体の形状や孔への挿入方法は特に限定されるものではないが、各々の金属体の間にプラスチックス等の絶縁材の板体、網状体などを介在させるようにすれば操作が容易である。なお、この場合、直流電源装置の陽極に接続する金属体と陰極に接続する金属体との間は電気的に完全に絶縁するのではなく、両金属体の間にバックフィルを介して電流が流れるようにしておく（イオン導電性を確保しておく）ことが必要である。
金属体の挿入形式の好ましい例としては、孔のほぼ中央に絶縁材の板状体を挿入し、その両側にそれぞれ円柱を半割りにした形状の金属体を挿入する形、あるいは２枚の前記板状体を断面十字状に組み合わせて孔を４分割し、それぞれの区画に円柱を４分割した形状の金属体を挿入する形などがある。さらにこのような形状で金属体を絶縁材に張り付けて一体としてけば挿入操作がより簡単となる。
【０００９】
バックフィルは金属体どうし間のイオン導電性を確保するため、孔内に充填されるもので芒硝、塩化ナトリウム若しくは粘土のうちのいずれか１種以上と水との混合体、またはモルタルなどのイオン導電性のあるものを使用する。なお、前記説明中においては、孔内に先ずバックフィルを充填しておき、後から金属体を挿入することとしたが、最初に金属体（または金属体と絶縁材）を挿入しておき、後からバックフィルを充填してもよいことはもちろんである。
また、バックフィルは前記金属体の腐食・膨張による圧力を効果的に破壊対象物に伝達する効果もあるが、前記金属体の腐食生成物やバックフィルが破壊対象物の外にはみ出ると腐食・膨張による圧力が十分に破壊対象物にかからないおそれがあるので、このような場合には前記腐食生成物等がコンクリート等の破壊対象物からはみ出るおそれがある部分を封止材を用いて封止するのが好ましく、この封止材として、例えば、モルタルや金属キャップ等を挙げることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の工法をコンクリート構造物などの破壊対象物の破壊に適用した状態の１例を示す概略断面図である。この破壊対象物に本発明を適用する際は、破壊対象物１にドリル等を用いて適宜穿孔した後、この孔２に、例えば芒硝、塩化ナトリウム、粘土および水を混合したものやモルタル等のイオン導電性のバックフィル７を充填した状態で鉄、亜鉛、マグネシウム若しくはアルミニウムまたはこれらの合金などからなる２本の陽極酸化性金属体３、４を絶縁材６を挟んで互いに接触しないようにして挿入、設置してリード線８ａ、８ｂを接続し、更に孔２の入口をモルタルまたは金属キャップなどの封止材５で封止する。なお、絶縁材６の幅は孔２の内径より小さくするか、孔２の上部あるいは下部に絶縁材６のない部分を設けるなどの方法により、両方の陽極酸化性金属体３、４間にイオン導電性を確保しておく。金属体３をリード線８ａを介して直流電源装置９の正極に、金属体４をリード線８ｂを介して直流電源装置９の負極に接続して直流電流を流すと、金属体３は陽極となって酸化されて表面に腐食生成物を蓄積するために、破壊対象物１にはこれらの膨張圧で亀裂が生じ破壊される。
なお、この場合において負極に接続する金属体４は必ずしも陽極酸化性金属体である必要はなく、腐食を生じない金属体やグラファイトなど、任意の導電体を使用することができる。
【００１１】
また、前記孔２にバックフィル７を充填した状態で亜鉛、マグネシウム若しくはアルミニウムまたはこれらの合金などからなるアルカリ腐食を生じる金属体３、４を絶縁材６を挟んで互いに接触せず、かつイオン導電性を保持した状態で挿入、設置してリード線８ａ、８ｂを接続し、孔２の入口をモルタルまたは金属キャップなどの封止材５で封止して金属体３を直流電源装置９の正極に、金属体４を負極に接続して直流電流を流せば、金属体３は陽極となって酸化され、また、金属体４は陰極となって、例えばＡｌＯ_２ ⁻やＨＺｎＯ_２ ^２−イオンをつくり、アルカリ環境中で腐食される。この酸化、腐食された金属体３およびアルカリ腐食された金属体４は共に表面に腐食生成物を蓄積するために、前記と同様に破壊対象物１にはこれらの膨張圧で亀裂が生じ破壊される。
【００１２】
なお、絶縁材６を挟んで互いに接触せず、かつイオン導電性を保持した状態で挿入された金属体３、４のうち、金属体３に例えば鉄鋼のようなアルカリ腐食性を示さない陽極酸化性金属を用いて直流電源装置９の正極に接続し、金属体４にアルカリ腐食を生じる金属体を使用して負極に接続して直流電流を流しても同様の結果が得られる。
金属体３、４を挿入する孔２の数、穿孔位置、孔径および孔の深さ等は、破壊対象物の構成、破壊個所の大きさ、形状等により適宜設定すればよい。
なお、金属体３、４は必ずしも同じ大きさである必要はなく、適宜一方を大きくした構成とすることもできる。また、金属体３および４はそれぞれ１本とすればよいが、１方または両方を複数本の金属体で構成してもよい。
【００１３】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図２に示すように長さ１ｍ、幅５０ｃｍ、厚さ２５ｃｍのコンクリート供試体１０を３台製作し、長さ方向の中心線上に約２０ｃｍ間隔で直径３２ｍｍ、深さ１２０ｍｍの孔２を５か所穿設した後、孔２に芒硝、塩化ナトリウム、粘土および水を混合したバックフィル７を充填した。
【００１４】
（実施例１）
供試体１０のうちの１台には、図２に示すように５個の孔２に直径２５．４ｍｍ、長さ１０ｃｍのアルミニウム合金棒（亜鉛：５重量％、インジウム：０．０２重量％、残部：アルミニウム）を半割りにして塩化ビニル板１１の両面にそれぞれの半割り片を張り付けて構成した破壊材をそれぞれ挿入した後、孔２の入口をモルタル１２で封止し、塩化ビニル板１１を挟んで対峙する２つのアルミニウム合金棒の半割り片の一方をリード線８ａを介して直流電源装置９の正極に接続して陽極３とし、アルミニウム合金棒の他方の半割り片をリード線８ｂを介して直流電源装置９の負極に接続して陰極４とした。なお、塩化ビニル板１１と孔２の側壁および底面との間には十分な隙間を設け、イオン導電性を保持した。
直流電源装置９からの出力電流を２Ａに調整して通電した結果、約２時間３５分経過後には全ての孔２から最長約１０ｃｍの亀裂が放射状に伸び、約３時間４５分経過後にはそれぞれの孔２から伸びた亀裂が隣の孔２から延びたき裂と所々で繋がったので通電を止めた。供試体１０をハンマーで軽く叩いたところ、孔２間を結ぶ亀裂に沿ってコンクリート供試体１０が真っ二つに割れた。
【００１５】
（実施例２）
供試体１０のうちの他の１台には、５個の孔２に、それぞれ直径２５．４ｍｍ、長さ１０ｃｍの鋼棒とアルミニウム合金棒（亜鉛：５重量％、インジウム：０．０２重量％、残部：アルミニウム）を半割りにして塩化ビニル板１１の片面に鋼棒の半割り片を、反対側の面にアルミニウム合金棒の半割り片を張り付けて構成した破壊材をそれぞれ挿入した後、孔２の入口をモルタル１２で封止し、前記鋼棒の半割り片をリード線８ａを介して直流電源装置９の正極に接続して陽極３とし、アルミニウム合金棒の半割り片をリード線８ｂを介して直流電源装置９の負極に接続して陰極４とした。なお、塩化ビニル板１１と孔２の側壁および底面との間には十分な隙間を設け、イオン導電性を保持した。
実施例１と同様に直流電源装置９からの出力電流を２Ａに調整して通電した結果、約２時間１０分経過後には全ての孔２から最長約１０ｃｍの亀裂が放射状に伸び、約２時間５５分経過後にはそれぞれの孔２から伸びた亀裂が隣の孔２から延びたき裂と所々で繋がったので通電を止めた。供試体１０をハンマーで軽く叩いたところ、孔２間を結ぶ亀裂に沿ってコンクリート供試体１０が真っ二つに割れた。
【００１６】
（実施例３）
残りの１つの供試体１０については、５個の孔２に直径２５．４ｍｍ、長さ１０ｃｍの鋼棒を半割りにして塩化ビニル板１１の両面にそれぞれの半割り片を張り付けて構成した破壊材をそれぞれ挿入した後、孔２の入口をモルタル１２で封止し、塩化ビニル板１１を挟んで対峙する２つの鋼棒の半割り片の一方をリード線８ａを介して直流電源装置９の正極に接続して陽極３とし、他方の鋼棒の半割り片をリード線８ｂを介して直流電源装置９の負極に接続して陰極４とした。なお、塩化ビニル板１１と孔２の側壁および底面との間には十分な隙間を設け、イオン導電性を保持した。
直流電源装置９からの出力電流を２Ａに調整して通電した結果、約２時間５０分経過後には全ての孔２から最長約１０ｃｍの亀裂が放射状に伸び、約４時間３５分経過後にはそれぞれの孔２から伸びた亀裂が隣の孔２から延びた亀裂と所々で繋がったので通電を止めた。供試体１０をハンマーで軽く叩いたところ、孔２間を結ぶ亀裂に沿ってコンクリート供試体１０が真っ二つに割れた。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明の工法（１）は、破壊対象物に孔を穿設してバックフィルを充填し、複数の陽極酸化性金属体を互いに接触しないように挿入し、これらの陽極酸化性金属体を二つの群に分け、その一方を直流電源装置の正極に接続し、他方を前記直流電源装置の負極に接続して電圧を印加するように構成されており、直流電流を通じると直流電源装置の正極に接続された金属体は陽極となって酸化され腐食・膨張するので、破壊対象物の破壊速度を通電量で制御できる他、鉄筋コンクリート、内部に鉄筋を含まないコンクリート、岩盤あるいは岩石を容易かつ安全に破壊することができる。
また、本発明の工法（２）および（３）は破壊対象物に穿設した孔にバックフィルを充填し、複数のアルカリ腐食を生じる金属体を互いに接触しないように挿入し、これらのアルカリ腐食を生じる金属体を２つの群に分け、一方のアルカリ腐食を生じる金属体を直流電源装置の正極に接続するとともに、他方のアルカリ腐食を生じる金属体を前記直流電源装置の負極に接続して電圧を印加するように構成するか、あるいは、破壊対象物に穿設した孔にバックフィルを充填し、陽極酸化性金属体とアルカリ腐食を生じる金属体を互いに接触しないように挿入し、前記陽極酸化性金属体を直流電源装置の正極に接続するとともに、前記アルカリ腐食を生じる金属体を前記直流電源装置の負極に接続して電圧を印加するように構成されており、直流電流を通じると直流電源装置の正極に接続された金属体は陽極となって酸化され腐食・膨張するのに加えて、直流電源装置の負極に接続された金属体は陰極となってアルカリ腐食を起こし膨張するので、破壊対象物の破壊速度を通電量で制御できる他、鉄筋コンクリート、内部に鉄筋を含まないコンクリート、岩盤あるいは岩石をより速く容易かつ安全に破壊することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を破壊対象物に適用した状態の１例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の１実施例を表した俯瞰図である。
【符号の説明】
１破壊対象物２孔３，４金属体５封止材
６絶縁材７バックフィル８ａ，８ｂリード線
９直流電源装置１０コンクリート供試体
１１塩化ビニル板１２モルタル

Claims

破壊対象物に１または２以上の孔を穿設し、それぞれの孔にイオン導電性のバックフィルを充填し、該バックフィル中に複数の陽極酸化性金属体を互いに接触しないように挿入し、該陽極酸化性金属体を二つの群に分け、一方の群の金属体を直流電源装置の正極に、他方の群の金属体を負極に接続し、両方の群の金属体の間に電流を通じて前記直流電源装置の正極に接続した金属体を腐食・膨張させることによって破壊対象物を破壊することを特徴とする破壊工法。
破壊対象物に１または２以上の孔を穿設し、それぞれの孔にイオン導電性のバックフィルを充填し、該バックフィル中に複数のアルカリ腐食を生じる金属体を互いに接触しないように挿入し、該アルカリ腐食を生じる金属体を二つの群に分け、一方の群の金属体を直流電源装置の正極に、他方の群の金属体を負極に接続し、両方の群の金属体の間に電流を通じて双方の金属体を腐食・膨張させることによって破壊対象物を破壊することを特徴とする破壊工法。
破壊対象物に１または２以上の孔を穿設し、それぞれの孔にイオン導電性のバックフィルを充填し、該バックフィル中に陽極酸化性金属体とアルカリ腐食を生じる金属体を互いに接触しないように挿入し、前記陽極酸化性金属体を直流電源装置の正極に接続するとともに、前記アルカリ腐食を生じる金属体を前記直流電源装置の負極に接続し、両方の金属体の間に電流を通じて双方の金属体を腐食・膨張させることによって破壊対象物を破壊することを特徴とする破壊工法。
前記破壊対象物に穿設した孔にバックフィルを充填し、前記陽極酸化性金属体および／またはアルカリ腐食を生じる金属体を互いに接触しないように挿入した後、前記孔の入口を封止材で封止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の破壊工法。
前記陽極酸化性金属体が、鉄、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、およびこれらの金属の１種以上を基体とする合金からなる群から選択されるいずれか１種以上であることを特徴とする請求項１、３または４のいずれか１項に記載の破壊工法。
前記アルカリ腐食を生じる金属体が、亜鉛、マグネシウム、アルミニウムの金属、およびこれらの金属の１種以上を基体とする合金からなる群から選択されるいずれか１種以上であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の破壊工法。