JP4014286B2

JP4014286B2 - 破壊工法

Info

Publication number: JP4014286B2
Application number: JP13007998A
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: 1998-05-13
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2018-05-13
Also published as: JPH11324348A

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。
そこで、このような機械的衝撃によらない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】
一方、機械的衝撃によらない他の鉄筋コンクリート構造物の破壊方法として、例えば特開昭５２−１０１８３５号公報や特開昭５２−１０７１３２号公報には鉄筋コンクリート中の鉄筋を直流電源のプラス端子に接続するとともに、前記コンクリート中に埋設した鉄、ニッケル、銅またはそれらの合金からなる陰極電極を前記直流電源のマイナス端子に接続して直流電流を通電し、鉄筋を酸化し膨張せしめて鉄筋コンクリートを破砕する方法、および、ＮａＣｌやＣａＣｌ₂を酸化促進剤としてコンクリートに含浸させた後に鉄筋・陰極電極間に直流電流を通電して鉄筋を酸化し膨張せしめて鉄筋コンクリートを破砕する方法が開示されている。また、特開平９−２５６６４９号公報にはコンクリート表面に酸化促進剤を混入した陰極平板を被蔽し、鉄筋に直流電流を通じて鉄筋を酸化し膨張せしめて鉄筋コンクリート構造物を解体する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これら鉄筋を酸化し膨張せしめるコンクリート破壊方法は鉄筋の腐食量が通電電流に比例して増えるために、コンクリート破壊速度を制御することができるという優れた点を有するが、酸化促進剤をコンクリートに含浸させる作業は煩雑で日数もかかり、部分的に解体しようとする場合でも解体しない部分にまで酸化促進剤が浸透して鉄筋を腐食させてしまうという欠点がある。また、酸化促進剤を混入した陰極平板でコンクリート表面を被蔽する方法においても、該陰極平板の全面をコンクリート表面に付着させなければならないために多数のコンクリートアンカーボルト等で固定しなければならず、また、鉄筋を腐食させた後は先ずこの陰極平板を取り外さなければコンクリートの破砕ができないなど作業が煩雑となる欠点がある。更に、これら従来の直流電流を通電して鉄筋を腐食膨張せしめて鉄筋コンクリートを破砕する方法では、鉄筋の膨張によるコンクリートの持ち上げ力のみに頼らざるを得ないために、埋め込み鉄筋の間隔が広かったり、コンクリートのかぶりが厚かったりすると、十分な破砕力が得られずにコンクリート構造物の破壊に長時間を要するという欠点があった。
また、これらの方法は鉄筋を酸化・膨張させるものであるため、鉄筋コンクリート構造物以外には適用できないという問題点もあった。
【０００５】
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、さらに鉄筋コンクリート構造物以外のコンクリート構造物や岩石等の破壊にも適用できる破壊工法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題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。コンクリート中に陽極酸化性金属体を複数箇所に埋設し、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、腐食し膨張するので、コンクリートに強い膨張圧がかかり、埋め込み鉄筋の間隔が広かったりコンクリートのかぶりが厚い鉄筋コンクリートのみならず、内部に鉄筋を含まないコンクリートも容易に破壊することができる。この場合、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、コンクリート中にアルカリ腐食を生じる金属体を複数箇所に埋設し、これらのアルカリ腐食を生じる金属体を二つの群に分け、一方の金属体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か、またはコンクリート中に陽極酸化性金属体およびアルカリ腐食を生じる金属体を複数箇所に埋設し、陽極酸化性金属体を直流電源装置の正極に接続し、アルカリ腐食を生じる金属体を直流電源装置の負極に接続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となって酸化、腐食し膨張するとともに、負極に接続されたアルカリ腐食を生じる金属体は陰極となってアルカリ腐食を起こして膨張する。従って、コンクリート中に埋設された金属体の全てが膨張することになるため、前記の正極に接続した陽極酸化性金属体の膨張圧のみを利用する場合よりも強い膨張圧がコンクリートにかかることになり、埋め込み鉄筋の間隔が広かったり、コンクリートのかぶりが厚い鉄筋コンクリートや、内部に鉄筋を含まないコンクリートを更に容易に破砕することができる。
【０００７】
なお、コンクリートに穿設した孔中に前記金属体を単に挿入、埋設したのみではコンクリートと金属体との電気的接触抵抗が高く、前記金属体が十分に腐食・膨張しないおそれがあるが、このような場合にはコンクリートと金属体との間に芒硝、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バックフィルを介在させて電気的接触を向上させるのが好ましい。
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コンクリート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コンクリートの外にはみ出ると腐食・膨張による圧力が十分にコンクリートにかからないおそれがあり、このような場合には前記腐食生成物等がコンクリート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い。
【０００８】
本発明は次の（１）〜（７）の構成を有するものである。
（１）破壊対象物に複数の孔を穿設して陽極酸化性金属体を挿入し、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接続するとともに、他方の群の金属体を前記直流電源装置の負極に接続し、直流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）破壊対象物に複数の孔を穿設してアルカリ腐食を生じる金属体を挿入し、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接続するとともに、他方の群の金属体を前記直流電源装置の負極に接続し、直流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）破壊対象物に複数の孔を穿設し、該孔を二つの群に分け、一方の群の孔には陽極酸化性金属体を、他方の群の孔にはアルカリ腐食を生じる金属体を挿入し、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、直流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。
【０００９】
（４）前記破壊対象物に穿設した孔に、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バックフィルを介在させて挿入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）前記破壊対象物に穿設した孔に、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挿入した後、あるいは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バックフィルを介在させて挿入した後、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）〜（４）のいずれか１つの破壊工法。
（６）前記陽極酸化性金属体が、鉄、亜鉛、マグネシウムおよびアルミニウム、ならびにこれらの金属の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）または（３）〜（５）のいずれか１つの破壊工法。
（７）前記アルカリ腐食を生じる金属体が、亜鉛、マグネシウムおよびアルミニウムの金属、ならびにこれらの金属の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。
【００１０】
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亜鉛、マグネシウム若しくはアルミニウム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あり、直流電源装置の正極に接続する金属体としても使用できる。
【００１１】
【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は本発明の工法を鉄筋コンクリート構造物の破壊に適用した状態の１例を示す概略断面図であり、図２は陽極酸化性金属体またはアルカリ腐食を生じる金属体が腐食・膨張した後のコンクリート構造物の表面を示す図である。図１において１は鉄筋であり２はコンクリートである。この鉄筋コンクリート構造物に本発明を適用する際は、コンクリート２にコンクリートドリル等を用いて適宜穿孔した後、この孔４にバックフィル１１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陽極酸化性金属体５ａ、５ｂを挿入、設置してリード線３ａ、３ｂを接続し、更に孔４の入口をモルタルまたは金属キャップなどの封止材１２で封止する。金属体５ａを直流電源装置６の正極に、金属体５ｂを負極に接続して直流電流を流すと、金属体５ａは陽極となって酸化、腐食されて表面に腐食生成物を蓄積するために、図２に示すようにコンクリート２にはこれらの膨張圧で亀裂７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５ｂ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。
【００１２】
また、前記孔４にバックフィル１１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５ａ、５ｂを挿入、設置してリード線３ａ、３ｂを接続し、孔４の入口をモルタルまたは金属キャップなどの封止材１２で封止して金属体５ａを直流電源装置６の正極に、金属体５ｂを負極に接続して直流電流を流せば、金属体５ａは陽極となって酸化、腐食され、また、金属体５ｂは陰極となって、例えばＡｌＯ₂ ^-やＨＺｎＯ₂ ^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５ａおよびアルカリ腐食された金属体５ｂは共に表面に腐食生成物を蓄積するために、図２に示すようにコンクリート２にはこれらの膨張圧で亀裂７が生じ破壊される。
【００１３】
なお、金属体５ａ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６の正極に接続し、アルカリ腐食を生じる金属体５ｂを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５ａ、５ｂを挿入する孔４の数、穿孔位置、孔径および孔の深さ等は、破壊対象とする鉄筋コンクリート構造物の構成、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５ａ、５ｂの数は必ずしも同数である必要はなく、適宜一方を多くした構成とすることもできる。
また、これらの実施態様においてはいずれもバックフィルおよび封止材を使用する例を示したが、破壊条件によってはこれらを使用しないか、またはどちらか一方をのみを適用することも可能である。
【００１４】
【実施例】
次に従来例および本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図３及び図４に示すように直径１３ｍｍの異径棒鋼の鉄筋１を２０ｃｍ間隔で３本づつ格子状に組み、コンクリートかぶり深さを５ｃｍとした縦横１．０ｍ、厚さ２０ｃｍの鉄筋コンクリート供試体８を４台製作し、鉄筋格子の間に１か所づつコンクリート表面から垂直に直径３２ｍｍ、深さ１２０ｍｍの孔４を穿設した後、孔４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１１を充填してこれらの供試体８を垂直に起こした。
【００１５】
（従来法による比較例）
前記４台のうちの１つの供試体８については、図３に示すように鉄筋１の露出部分にリード線３ａを接続し直流電源装置６の正極に接続して鉄筋１を陽極９とし、孔４にはリード線３ｂを接続した直径２５．４ｍｍ、長さ１０ｃｍの鋼棒を挿入した後、孔４の入口をモルタルで封止し、リード線３ｂを直流電源装置６の負極に接続して鋼棒を陰極１０とした。
この状態で直流電源装置６からの出力電流を２Ａに調整して通電した結果、通電開始約２時間３５分後に鉄筋格子直上に亀裂が現れ始め、亀裂が鉄筋格子直上全体に広がったのは通電開始約３時間４０分経過後であった。供試体８のコンクリートかぶり部分をハンマーで軽く叩いたところ、亀裂周辺部のコンクリートかぶり部分は浮いていたが、その他のコンクリートかぶり部分は完全には浮いておらず、かなりの力を入れてハンマーで叩いても剥がれ落ちなかった。
【００１６】
（実施例１）
残りの供試体８のうちの１つについては、４個の孔４に図４に示すようにリード線３ａ、３ｂを接続した直径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）を挿入した後、孔４の入口をモルタルで封止し、対角にある２つのアルミニウム合金棒のリード線３ａをそれぞれ直流電源６の正極に接続して陽極９とし、残りの２つのアルミニウム合金棒のリード線３ｂをそれぞれ直流電源６の負極に接続して陰極１０とした。
比較例と同様に該直流電源装置６からの出力電流を２Ａに調整して通電した結果、約２時間経過後には全ての孔４から最長約１０ｃｍの亀裂が放射状に伸び、約２時間４５分経過後にはそれぞれの孔４から伸びた亀裂と所々で繋がったので通電を止めた。供試体８のコンクリートかぶり部分をハンマーで軽く叩いたところ、コンクリートかぶり部分全体が完全に浮いており、亀裂に沿った小さな破片となって剥がれ落ちた。
【００１７】
（実施例２）
残りの供試体８の１つについては、４個の孔４のうちの対角にある２個に図４に示すようにリード線３ａを接続した直径２５．４ｍｍ、長さ１０ｃｍの鋼棒を挿入して直流電源装置６の正極に接続して陽極９とし、残りの２個の孔４にリード線３ｂを接続した直径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）を挿入して直流電源装置６の負極に接続して陰極１０とした。なお、鋼棒およびアルミニウム合金棒を挿入した後、孔４の入口をモルタルで封止した。
比較例および実施例１と同様に該直流電源装置６からの出力電流を２Ａに調整して通電した結果、約１時間５０分経過後には全ての孔４から最長約１０ｃｍの亀裂が放射状に伸び、約２時間３０分経過後にはそれぞれの孔４から伸びた亀裂が隣の孔４から伸びたき裂と所々で繋がったので通電を止めた。供試体８のコンクリートかぶり部分をハンマーで軽く叩いたところ、コンクリートかぶり部分全体が完全に浮いており、亀裂に沿った小さな破片となって剥がれ落ちた。
【００１８】
（実施例３）
残りの１つの供試体８については、４個の孔４のうちの３個に図５に示すようにリード線３ａを接続した直径２５．４ｍｍ、長さ１０ｃｍの鋼棒を挿入して直流電源装置６の正極に接続して陽極９とし、残りの１個の孔４にリード線３ｂを接続した陽極９と同様の鋼棒を挿入して直流電源装置６の負極に接続して陰極１０とした。なお、鋼棒を挿入した後、孔４の入口をモルタルで封止した。
比較例および実施例１と同様に該直流電源装置６からの出力電流を２Ａに調整して通電した結果、約２時間２０分経過後には陽極９となる鋼棒を挿入した孔４から最長約１０ｃｍの亀裂が放射状に伸び、約２時間４５分経過後にはそれぞれの陽極９となる鋼棒を挿入した孔４から伸びた亀裂が隣の陽極９となる鋼棒を挿入した孔４から伸びたき裂と所々で繋がったので通電を止めた。供試体８のコンクリートかぶり部分をハンマーで軽く叩いたところ、陰極１０の周囲部分を除いたコンクリートかぶり部分が完全に浮いており、亀裂に沿った小さな破片となって剥がれ落ちた。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明の工法（１）は、コンクリート構造物等の破壊対象物に複数の孔を穿設して陽極酸化性金属体を挿入し、これらの陽極酸化性金属体を二つの群に分け、一方の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、他方の陽極酸化性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、コンクリート等の破壊速度を通電量で制御できる他、陽極となる陽極酸化性金属体が腐食し膨張するためコンクリートの表面に無数の亀裂を発生させることができるので、コンクリート中の鉄筋の有無に関わらず簡易かつ安全にコンクリート構造物等を破壊することができる。
また、本発明の工法（２）および（３）はコンクリート構造物等の破壊対象物に複数の孔を穿設してアルカリ腐食を生じる金属体を挿入し、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、前記２つの群のうち一方の群の孔には陽極酸化性金属体を、他方の群の孔にはアルカリ腐食を生じる金属体を挿入し、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、コンクリート等の破壊速度を通電量で制御できる他、アルカリ腐食を生じる金属体や陽極酸化性金属体の双方が腐食し膨張するため、より速くコンクリートの表面に無数の亀裂を発生させることができるので、コンクリート中の鉄筋の有無に関わらず、一層簡易かつ安全にコンクリート構造物等を破壊することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を鉄筋コンクリート構造物に適用した状態の１例を示す概略断面図である。
【図２】アルカリ腐食を生じる金属体を腐食・膨張させた後のコンクリート構造物の表面を示す図である。
【図３】従来例を表した俯瞰図である。
【図４】本発明の１実施例を表した俯瞰図である。
【図５】本発明の他の実施例を表した俯瞰図である。
【符号の説明】
１鉄筋２コンクリート３ａ，３ｂリード線４孔
５ａ，５ｂ金属体６直流電源装置７亀裂
８コンクリート供試体９陽極１０陰極
１１バックフィル１２封止材

Claims

破壊対象物に複数の孔を穿設して陽極酸化性金属体を挿入し、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接続するとともに、他方の群の金属体を前記直流電源装置の負極に接続し、直流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。
破壊対象物に複数の孔を穿設してアルカリ腐食を生じる金属体を挿入し、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接続するとともに、他方の群の金属体を前記直流電源装置の負極に接続し、直流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。
破壊対象物に複数の孔を穿設し、該孔を二つの群に分け、一方の群の孔には陽極酸化性金属体を、他方の群の孔にはアルカリ腐食を生じる金属体を挿入し、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、直流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、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バックフィルを介在させて挿入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。
前記破壊対象物に穿設した孔に、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挿入した後、あるいは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バックフィルを介在させて挿入した後、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１〜４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、マグネシウムおよびアルミニウム、ならびにこれらの金属の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または３〜５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、マグネシウムおよびアルミニウムの金属、ならびにこれらの金属の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。