JP6479559B2 - コンクリート除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリートの除去方法に関し、詳しくは構造物の一部に用いられた樹脂コンクリートの除去を簡単に行う技術に関する。

コンクリート構造物を撤去する方法は色々提案されている。しかし、施工や補修に樹脂コンクリートを使ったケースでは、樹脂コンクリートの物性により従来のコンクリート構造物を撤去する方法を適用することは困難である。これは樹脂コンクリートが高強度で振動減衰性が高いため、例えばハツリ工具としては、ブレーカー、チッパー、ハンマーと言ったハツリに用いられる工具を用いても破砕が難しいことによる。それ故、色々な手法が検討されている。

特許文献１には、コンクリート構造物の解体方法に関する技術が開示されている。コンクリート構造物に、予め形状を記憶し拡径した形状記憶金属からなるリブを有する補強材を埋設する。そして、コンクリート構造物を解体するに際して、補強材の一部を露出させて、加熱手段によりその露出部を介して補強材を加熱して元の形状に回復させ、コンクリート構造物に亀裂を与えて解体している。

特許文献２には、樹脂系材料の破壊工法に関する技術が開示されている。樹脂モルタル若しくは、樹脂コンクリートの撤去に際して、施工時に、予め樹脂モルタルもしくは樹脂コンクリートの内部に設置されている電熱線もしくは新たに設置した電熱線に特定の電流を供給する。そして電熱線を発熱させ、樹脂モルタルもしくは樹脂コンクリートの強度特性を低下させ、熱源の極近傍と熱源付近の間に、極端な温度差を生じさせ、亀裂などを発生させる。そうすることで樹脂コンクリートを破砕させている。

特開平３−１２９０６８号公報 特開平４−１９７４５７号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では樹脂コンクリートの効率的な破砕は困難であると思われる。特許文献１の手法では、コンクリート内に埋め込むための形状記憶金属よりなる補強材を適切な位置に埋め込む必要がある。特許文献２の手法では、施工時に適切に電熱線をコンクリート内に埋め込む必要があり、電熱線の発する熱で樹脂コンクリートを破砕するためにはかなりの時間を要すると考えられる。また、予め補強材や電熱線を埋め込んでおくことは、既に施工されている樹脂コンクリートに適用することは困難であるし、予め破砕のための電熱線を埋め込んでおくことはコスト的にも問題があると思われる。

そこで、本発明はこの様な課題を解決する為に、樹脂コンクリートの効率的な除去を可能とするコンクリート除去方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一態様によるコンクリート除去方法は、以下のような特徴を有する。

（１）コンクリート構造物の一部に用いられた、熱硬化性樹脂を結合材として骨材を固めた樹脂コンクリートを有する樹脂コンクリート施工部に、ヒータ穴を開け、前記ヒータ穴にヒータを挿入し、前記ヒータで前記樹脂コンクリート施工部を加熱し、前記樹脂コンクリート施工部の温度が前記熱硬化性樹脂を軟化させる所定の温度帯域となるように前記ヒータを制御し、前記樹脂コンクリート施工部が前記温度帯域を維持した状態で前記樹脂コンクリート施工部を破砕し、前記コンクリート構造物から前記樹脂コンクリートを取り除くこと、を特徴とする。

上記（１）に記載の態様によれば、樹脂コンクリート施工部が有する樹脂コンクリートの除去が容易になる。これは、樹脂コンクリートを含んで構成される樹脂コンクリート施工部を、所定温度に加熱することで樹脂成分が軟化し、破砕が容易な状態となる。この段階で、ブレーカーなどの工具を用いての樹脂コンクリートの除去が容易となるためである。この結果、コンクリート構造物の一部に用いられている樹脂コンクリート施工部の除去が、短時間で行えるようになり、樹脂コンクリート施工部の効率的な除去が可能となる。

（２）（１）に記載のコンクリート除去方法において、前記樹脂コンクリート施工部に、内部温度を測定するセンサを挿入するためのセンサ穴を開け、前記センサを挿入し、前記センサによって前記樹脂コンクリート施工部の前記内部温度を測定しながら、前記内部温度が前記温度帯域となるように前記ヒータを制御すること、が好ましい。

上記（２）に記載の態様によって、適切な温度帯域を保持できるので、コンクリート施工部の除去が効率的に行うことが出来る。

（３）（１）または（２）に記載のコンクリート除去方法において、前記樹脂コンクリート施工部に接する前記コンクリート構造物の境界部分の温度が、１００℃以下となるように、前記境界部分から前記ヒータ穴の位置を離して配置すること、が好ましい。

上記（３）に記載の態様によれば、コンクリート構造物から樹脂コンクリート施工部の樹脂コンクリートを除去する際に生じる熱によって、コンクリート構造物側のコンクリートが劣化するなどの悪影響を防ぐことが可能となる。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載のコンクリート除去方法において、前記熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であり、前記温度帯域が１００℃を下限とすること、が好ましい。

上記（４）に記載の態様によれば、いわゆる樹脂コンクリートの撤去が容易となる。樹脂コンクリートは、速硬性に優れて作業の迅速さを求められる現場での利用が便利である反面、破砕・撤去に関してはその物性より困難を伴うが、ヒータによる加熱によって物性が変化するため、ブレーカーなどを用いた撤去が容易となる。

（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載のコンクリート除去方法において、前記樹脂コンクリート施工部の内部に補強材が配置され、前記ヒータ穴を開ける際に、前記補強材を避けて穴が開けられ、前記補強材を継続して利用できるように残して作業すること、が好ましい。

上記（５）に記載の態様によれば、補強材を継続して利用できるため、施工コストを安価に済ますことが可能となる。なお、センサ穴を用いる場合も同様に補強材を避けることが望ましい。

第１実施形態の、コンクリート構造物の斜視図である。 第１実施形態の、樹脂コン施工部に穴を開けた様子を示す斜視図である。 第１実施形態の、樹脂コン施工部にヒータ及びセンサを挿入した様子を示す斜視図である。 第１実施形態の、ヒータの温度変化と樹脂コン内部の温度変化の様子を示すグラフである。 第１実施形態の、ヒータの温度変化と樹脂コン内部の温度変化の別の態様を示すグラフである。 第２実施形態の、橋梁の支承部分の斜視図である。 第２実施形態の、橋梁の断面図である。 第２実施形態の、支承部分の拡大図である。

まず、本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明を行う。図１に、第１実施形態の、コンクリート構造物の斜視図を示す。コンクリート構造物１０は、樹脂コン施工部２０とコンクリート施工部１５より成り、図示しない構造物を支える土台の役割を果たしている。樹脂コン施工部２０は、樹脂コンクリート及び鉄筋等で形成された施工部である。樹脂コンクリートは、熱硬化性樹脂を結合材として用い、骨材として用いられる砕石や砂、炭酸カルシウムなどを固めたものであり、熱硬化性樹脂には不飽和ポリエステル樹脂を用いている。コンクリート施工部１５は、普通ポルトランドセメントを結合材として用い、骨材を固めた一般的なコンクリートより成る。

コンクリート構造物１０の補修にあたって、図示しない構造物を別の部材で支持しておき、速硬性の高い樹脂コンクリートを用いて樹脂コン施工部２０を形成した上で、支持部材を取り除くといった様な補修方法が用いられることがある。しかし、樹脂コン施工部２０だけ再び除去しなければならなくなるケースでは、この樹脂コン施工部２０の除去が問題となっていた。

図２に、樹脂コン施工部２０に穴を開けた様子を示す。図３に、樹脂コン施工部２０に設けた穴にヒータとセンサを挿入した様子を示す。図１に示すようなコンクリート構造物１０の樹脂コン施工部２０を撤去するにあたり、図２に示すように、樹脂コン施工部２０にヒータ穴２５を削孔して複数設ける。また、必要に応じ樹脂コン施工部２０にセンサ穴２６を削孔して設ける。なお、コンクリートに回転工具を用いて削孔して設けた穴は「孔」と表記されることが多いが、ここでは必ずしも貫通孔を設ける必要が無いという意図から「穴」と表現する。以下、明細書中ではヒータ穴２５、センサ穴２６等と表記する。また、第１実施形態ではヒータ穴２５を複数設けているが、樹脂コン施工部２０の大きさやヒータ３０の能力との兼ね合いで、ヒータ穴２５は１つだけで十分な場合もある。

そして、ヒータ穴２５にヒータ３０を挿入し、センサ穴２６にセンサ３１を挿入する。なお、ヒータ穴２５の間隔は、できるだけ均等であることが望ましく、センサ穴２６の位置はヒータ穴２５から等距離にあることが望ましい。ただし、鉄筋の位置などによっては、鉄筋を避けた位置にヒータ穴２５を配置してもよい。また、別途温度測定手段を備えて、適切に樹脂コン施工部２０内の温度測定ができる場合や、外部温度を計測することで内部温度の想定が出来る場合、或いは、樹脂コン施工部２０の熱的物性が把握されており、時間で管理すれば想定内の温度帯域を維持できるような場合には、センサ穴２６を省略しても良い。

図４は、ヒータ３０の温度と樹脂コン内部の温度変化をグラフとして示す。縦軸を温度、横軸を時間としている。そして、センサ温度Ｌ１（ヒータ３０に付属するセンサを用いて測温されたデータ）と樹脂コン内部温度Ｌ２（センサ３１を用いて測温されたデータ）がそれぞれ示されている。なお、実際には細かな温度変動はあるが、ここでは簡略化して説明している。樹脂コン施工部２０内部の樹脂コン内部温度Ｌ２は、図４に示すように所定温度以上となるようにヒータ３０の制御を行い、その温度帯域を維持する。なお、ヒータ３０の温度は４００℃を上限に設定してある。これは、樹脂コン施工部２０からの発火のリスクを低減する措置である。出願人は、この条件で樹脂コン施工部２０からの発火も発煙も無いことを確認している。第１実施形態では熱硬化性樹脂を軟化させる所定の温度を１００℃以上の温度を設定している。

樹脂コン内部温度Ｌ２が１００℃を超えた段階で、樹脂コン施工部２０の樹脂コンクリートは十分に軟化し、耐衝撃性が低下するので、樹脂コン施工部２０より樹脂コンクリートを除去することが容易となる。なお、ここで言う「軟化」とは、除去が容易になる程度に柔らかくなることを示しており、必ずしも樹脂コン施工部２０に使用する樹脂の軟化点に達していることを意味しない。樹脂コン内部温度Ｌ２が１００℃以上の場合を樹脂コンクリート除去容易区間Ｓ１とし、樹脂コンクリート除去容易区間Ｓ１にある間は、樹脂コンクリートの除去がハツリ用の工具を用いて容易に行える。こうして樹脂コン施工部２０の樹脂コンクリートを除去する。

第１実施形態のコンクリート構造物１０のコンクリート除去方法は、上記構成であるので、以下に説明するような作用及び効果を奏する。

第１実施形態は、コンクリート構造物１０の一部に用いられた、熱硬化性樹脂を結合材として骨材を固めた樹脂コンクリート施工部である樹脂コン施工部２０に、所定間隔でヒータ穴２５を開け、樹脂コン施工部２０にセンサ穴２６を開け、ヒータ穴２５にヒータ３０を挿入し、センサ穴２６にセンサ３１を挿入し、ヒータ３０で樹脂コン施工部２０を加熱し、センサ３１で樹脂コン施工部２０の内部温度を測定し、樹脂コン施工部２０の温度が熱硬化性樹脂を軟化させる所定の温度帯域となるようにヒータ３０を制御し、所定の温度帯域を維持した状態で樹脂コン施工部２０を破砕し、コンクリート構造物１０から樹脂コンクリートを取り除くものである。

この様な構成であるので、コンクリート構造物１０から樹脂コン施工部２０の樹脂コンクリートを除去することが容易になる。樹脂コン施工部２０に用いた樹脂コンクリートは、耐衝撃性が高く、常温であればその耐衝撃性故に時間をかけて少しずつハツリとるような形で樹脂コン施工部２０を取り除くしかない。しかしながら、樹脂コンクリートに用いられている熱硬化性樹脂の種類によっては、所定の温度、不飽和ポリエステル樹脂であれば内部温度を１００℃以上の温度とすると、軟化して耐衝撃性が低下する性質の樹脂もある。この様な樹脂を利用した樹脂コン施工部の内部温度を所定の温度、１００℃以上にまで上げて熱硬化性樹脂を軟化させることで、熱硬化性樹脂が有する耐衝撃性などが低下し、ブレーカーなどの工具を用いて樹脂コン施工部２０の樹脂コンクリートを除去することが容易になる。

また、第１実施形態ではヒータ３０を用いて連続的に樹脂コン施工部２０を昇温させ、温度維持を行っているが、別の温度管理方法も考えられる。図５は、ヒータ３０の温度変化と、センサ３１で測定する樹脂コン施工部２０内の温度変化の別の態様をグラフに示している。樹脂コン施工部２０は、その温度特性によって温度上昇も温度降下も緩やかに進行するので、樹脂コンクリート除去容易区間Ｓ１が所定の時間維持されるように、樹脂コン施工部２０が所定温度より高い温度になるまで余分に加熱する。その後、ヒータ３０の加熱を停止し、樹脂コン施工部２０からヒータ３０及びセンサ３１を取り除く。そして、樹脂コン施工部２０の温度が樹脂コンクリート除去容易区間Ｓ１にある間に、樹脂コン施工部２０から樹脂コンクリートを除去する。

この様な運用では、樹脂コン施工部２０から樹脂コンクリートを除去するにあたって、ヒータ３０やセンサ３１を破損するリスクを低減することが可能となる。ヒータ３０やセンサ３１を破損してしまうと、感電のリスクなども考えられ、作業上の安全面にもメリットがある。なお、ヒータ３０の本数を増やして昇温の速度を高め、ヒータ３０による加熱を終了後は緩やかに温度降下され樹脂コンクリート除去容易区間Ｓ１にある間に、工具を用いて樹脂コン施工部２０の樹脂コンクリートを除去するような運用も考えられる。また、樹脂コン施工部２０の温度特性が事前に分かっていれば必ずしも測温手段としてのセンサ３１を必要としない。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と類似した構成ではあるが、より具体的な事例として橋梁１００の一部に設けられた樹脂コン施工部１５５の除去について説明する。

図６に、橋梁１００の支承１２０部分の斜視図を示す。なお、説明の都合上、橋桁１３０は省いてある。図７に、橋梁１００の断面図を示す。コンクリート構造物である橋梁１００は、床版１１０、橋桁１３０及び橋脚１５０を有している。そして、橋脚１５０の上に設置される支承１２０によって橋桁１３０が支持されている。そして、この支承１２０が設置されている橋脚１５０の一部には樹脂コン施工部１５５が形成されている。

橋梁１００の補修手段として、樹脂コンクリートのような速硬性の樹脂コンクリートを用いるケースがある。ただし、このような樹脂コン施工部１５５が設けられたコンクリート構造物の補修などが必要になることがあり、課題に書いたようにこの樹脂コンクリートの破砕も必要になる。

次に、この樹脂コン施工部１５５の破砕手順について説明する。図８に、樹脂コン施工部の拡大図を示す。樹脂コン施工部１５５にヒータ穴１６１及びセンサ穴１６２を開ける。ヒータ穴１６１は等間隔に開けられ、センサ穴１６２はヒータ穴１６１の間に設けられている。なお、ここで便宜上、樹脂コン施工部１５５と橋脚１５０との境目を境界部１６３とすると、ヒータ穴１６１は境界部１６３から所定距離離して形成される。また、樹脂コン施工部１５５内部には鉄筋１５１が配置されているが、ヒータ穴１６１及びセンサ穴１６２を設けるにあたり、鉄筋１５１の位置を事前に把握しておくことが好ましい。そして、鉄筋１５１を避けてヒータ穴１６１及びセンサ穴１６２を設ける。

この様なヒータ穴１６１とセンサ穴１６２を設けた上で、センサ３１とヒータ３０を樹脂コン施工部１５５に挿入する。後は、第１実施形態と同様にして所定の温度以上に樹脂コン施工部１５５を昇温させて所定時間保持する事で、樹脂コン施工部１５５の除去が容易となる。この際に、樹脂コン施工部１５５内に配置される鉄筋１５１は撤去せずに残すことが好ましい。樹脂コンクリート自体は軟化するため、鉄筋１５１を残しての撤去は可能である。

第２実施形態のコンクリート除去方法は上記構成である為、以下に説明するような作用及び効果を奏する。

第２実施形態は、橋梁１００などのコンクリート構造物の一部に用いられた、熱硬化性樹脂を結合材として骨材を固めた樹脂コンクリート施工部である樹脂コン施工部１５５に、所定間隔でヒータ穴１６１を開け、樹脂コン施工部１５５にセンサ穴１６２を開け、ヒータ穴１６１にヒータ３０を挿入し、センサ穴１６２にセンサ３１を挿入し、ヒータ３０で樹脂コン施工部１５５を加熱し、センサ３１で樹脂コン施工部１５５の内部温度を測定し、樹脂コン施工部１５５の温度が熱硬化性樹脂を軟化させる所定温度以上となるようにヒータ３０を制御し、所定温度を維持した状態で樹脂コン施工部１５５を破砕し、橋梁１００から樹脂コン施工部１５５を取り除く。

樹脂コン施工部１５５の温度を上げることで、第１実施形態同様に熱硬化性樹脂を軟化させる。こうすることで、熱硬化性樹脂が有する耐衝撃性などが低下して、ブレーカーなどの工具を用いて樹脂コン施工部１５５の樹脂コンクリートを除去することが容易になる。また、樹脂コン施工部１５５と橋梁１００との境界部１６３とヒータ穴１６１とは所定の距離離されていることで、橋梁１００部分の温度が１００℃以下になるように設定されている。

出願人は鉄筋１５１によって温度が伝わってしまうことも懸念したが、鉄筋１５１による影響は支配的ではなく境界部１６３からヒータ穴１６１の位置を離してあれば問題無いことを確認している。このため、橋梁１００部分のコンクリートの劣化を防ぐことができる。これは、樹脂コン施工部１５５から樹脂コンクリートを除去した後、残存した橋梁１００部分のコンクリートは補修後も継続して利用される。このため、継続利用する残存した橋梁１００部分のコンクリートにダメージを与えないことが望ましい。その為に、樹脂コン施工部１５５との界面である境界部１６３において、コンクリートの温度が１００℃を越えないように設定されることが考えられる。

ただし、境界部１６３のコンクリートの温度が１００℃を越えるような場合であっても、境界部１６３を越えて橋梁１００側のコンクリートの一部を除去することで、コンクリートの劣化の懸念を解消しうる。この場合は、境界部１６３の外側に設定される残存境界部１６４の温度が１００℃以下となるように設定し、樹脂コン施工部１５５の樹脂コンクリート及び、境界部１６３から残存境界部１６４までの間のコンクリートを除去することで、継続利用する橋梁１００側のコンクリートに対して、補修工事時の昇温に起因するコンクリートのダメージを抑えることが可能となる。

また、樹脂コン施工部１５５に有する鉄筋１５１を撤去せずに利用することで、樹脂コンクリートを除去した後に、普通ポルトランドセメントなどを用いたコンクリートを打込むにあたり、作業効率を上げることができる。

以上、本発明に係るコンクリート除去方法の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、第１実施形態及び第２実施形態では熱硬化性樹脂を用いた樹脂コンクリートについて例示しているが、適切な加熱をすることで物性が変化する性質の樹脂を用いたコンクリートであれば適用が可能である。また、第１実施形態のコンクリート施工部１５や第２実施形態の橋脚１５０が、普通ポルトランドセメントではなく早強セメントなど他の種類のセメントを用いたコンクリートであることを妨げない。

また、センサ穴２６及びセンサ穴１６２、ヒータ穴２５及びヒータ穴１６１等の位置に関しても、樹脂コン施工部２０または樹脂コン施工部１５５の内部温度を適切に制御できるのであれば、その個数や位置などを変更することを妨げない。例えば、第１実施形態ではセンサ穴２６及びヒータ穴２５を、コンクリート施工部１５の上面から垂直方向に設けているが、第２実施形態の様に側面から設けることも考えられる。

また、ヒータ３０はカートリッジヒータを想定して説明しているが、樹脂コン施工部２０または樹脂コン施工部１５５を適切に昇温できる昇温手段であれば、ヒータ３０の形状を変えたり、外部から熱を加えたりするなどの手法を用いることを妨げない。また、橋脚１５０側にもセンサ穴及びセンサを追加して設け、橋脚１５０の内部温度を測定することで境界部１６３の温度が所定温度以上になっていないことを確認するなどの運用も考えられる。

また、第１実施形態及び第２実施形態に示したヒータ３０による昇温の範囲についても、例えば樹脂コンクリートに不飽和ポリエステル樹脂を用いた場合であっても１００℃を超えない範囲で制御することを妨げない。また、第１実施形態及び第２実施形態に示したヒータ３０による樹脂コン施工部２０の昇温の範囲についても、温度の上昇と共に熱硬化性樹脂は軟化する傾向にあるので、所定温度を１００℃より高く設定し、より軟化させてハツリをより容易にすることや、所定温度を１００℃より低く設定し、軟化の程度は低くなってハツリの容易さは低下するが、加熱時間の短縮を優先するなど、状況に応じて所定温度の設定を変更し、制御することを妨げない。

また、樹脂コンクリートに用いられる樹脂の種類によって、温度と軟化の関係は異なるので、樹脂の温度特性に応じて所定温度の設定を変更することを妨げない。また、樹脂コン施工部２０と同様に、ヒータ３０の所定温度の設定及び境界部１６３の所定温度の設定の変更及び残存境界部１６４の所定温度の設定の変更を行うことを妨げない。

１０ コンクリート構造物
１５ コンクリート施工部
２０、１５５ 樹脂コン施工部
２５、１６１ ヒータ穴
２６、１６２ センサ穴
３０ ヒータ
３１ センサ
１００ 橋梁
１１０ 床版
１２０ 支承
１３０ 橋桁
１５０ 橋脚
１５１ 鉄筋
１６３ 境界部
１６４ 残存境界部

Claims (5)

1. コンクリート構造物の一部に用いられた、熱硬化性樹脂を結合材として骨材を固めた樹脂コンクリートを有する樹脂コンクリート施工部に、ヒータ穴を開け、
   前記ヒータ穴にヒータを挿入し、
   前記ヒータで前記樹脂コンクリート施工部を加熱し、
   前記樹脂コンクリート施工部の温度が前記熱硬化性樹脂を軟化させる所定の温度帯域となるように前記ヒータを制御し、
   前記樹脂コンクリート施工部が前記温度帯域を維持した状態で前記樹脂コンクリート施工部を破砕し、前記コンクリート構造物から前記樹脂コンクリートを取り除くこと、
   を特徴とするコンクリート除去方法。
2. 請求項１に記載のコンクリート除去方法において、
   前記樹脂コンクリート施工部に、内部温度を測定するセンサを挿入するためのセンサ穴を開け、前記センサを挿入し、
   前記センサによって前記樹脂コンクリート施工部の前記内部温度を測定しながら、前記内部温度が前記温度帯域となるように前記ヒータを制御すること、
   を特徴とするコンクリート除去方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のコンクリート除去方法において、
   前記樹脂コンクリート施工部に接する前記コンクリート構造物の境界部分の温度が、１００℃以下となるように、前記境界部分から前記ヒータ穴の位置を離して配置すること、
   を特徴とするコンクリート除去方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のコンクリート除去方法において、
   前記熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であり、
   前記温度帯域が１００℃を下限とすること、
   を特徴とするコンクリート除去方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載のコンクリート除去方法において、
   前記樹脂コンクリート施工部の内部に補強材が配置され、
   前記ヒータ穴を開ける際に、前記補強材を避けて穴が開けられ、
   前記補強材を継続して利用できるように残して作業すること、
   を特徴とするコンクリート除去方法。

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