KR101413293B1 - 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐 및 이를 이용한 미니블라스팅 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐 및 이를 이용한 미니블라스팅 공법에 관한 것으로, 해체대상 부재의 해체구간 예정선을 따라 균열을 발생시켜 과파쇄, 미파쇄를 극소화함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐(10)은, 내부에 일측이 개방되는 채움부가 구비된 캡슐 본체(11)와; 상기 캡슐 본체에 채워지는 화약과 도폭선을 포함하는 기폭약(12)과; 상기 캡슐 본체의 일측 개방부에 결합되어 상기 캡슐 본체를 밀폐하고 뇌관 또는 도폭선이 연결되는 마개(13)를 포함하고, 상기 캡슐 본체는 둘레부에 해체구간 예정선과 일치되어 상기 기폭약의 발파시 상기 해체구간 예정선과 일치하는 균열이 발생되도록 하는 하나 이상의 균열제어 노치(14)가 포함된다. 그리고, 본 발명은 상기 캡슐 본체의 두부의 단면적이 좁아지도록 함으로써 테이퍼 단면으로 형성되어 폭발에 의한 균열의 확장을 유도하는 하나 이상의 균열확장 노치(15)가 더 포함될 수 있다.
본 발명에 의한 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐을 이용한 미니블라스팅 공법은, 피발파 구조물의 발파를 위한 해체구간 예정선을 따라 다수의 발파공(1.2,3)을 천공하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 형성된 발파공을 화약과 폭약을 포함하는 기폭약을 장약하는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 장약된 화약을 기폭하여 발파하는 제3단계를 포함하고, 상기 제1단계는 다수의 균열제어 미니블라스팅공(1)과 장약공(2) 및 무약공(3)의 조합으로 발파공을 천공하고, 상기 제2단계는 상기 균열제어 미니블라스팅공에는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 의한 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐(10)을 장약하고, 상기 장약공에는 화약을 장약한다.

Description

구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐 및 이를 이용한 미니블라스팅 공법{The Miniblasting Charging Capsule for Crack Control used in Partial Demolition and Emergency Structure Demolition and miniblasting method using the same}

본 발명은 콘크리트 또는 철근콘크리트 구조물의 부분해체 또는 긴급해체 시 사용되는 균열제어 미니블라스팅 장약캡슐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해체대상 부재의 해체구간 예정선의 위치를 확인하고 이 위치에 균열제어 미니블라스팅 장약캡슐을 장전하여 기폭함으로써 해체구간 예정선에 균열을 발생시킴으로써 계획된 방향으로 균열을 정확하게 유도함과 동시에 균열을 확장시켜 콘크리트 부재를 짧은 시간 내에 해체하도록 한 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐 및 이를 이용한 미니블라스팅 공법에 관한 것이다.

최근에 아파트나 건물 등의 리모델링이나 증축을 위해 부분해체가 이루어지고 있으며, 재난, 재해의 피해를 입은 구조물의 긴급해체가 요구되는 되고 있다. 이러한 부분해체와 긴급해체의 주류를 이루고 있는 공법은 인력해체 또는 기계식해체공법으로 핸드브레이커나 소형 유압장비를 사용하여 해체하는 공법이다.

그러나 상기 공법은 인력, 중기인양, 중기하중에 대한 위험요소 등을 내재하고 있으며, 종종 노후된 건물이나 재난, 재해의 피해를 입은 구조물의 구조적 문제점으로 작업자나 중장비가 추락하는 안전사고가 발생되어 좀 더 안전하고 급속처리가 가능한 미니블라스팅 공법이 대두되었다.

즉, 상기 미니블라스팅(Miniblasting) 공법은 기둥, 보, 내력벽, 슬래브와 같은 주요 부재의 일부분을 해체하기 위해 소량의 폭약을 이용하여 파괴시키는 것으로, 해체대상 구간에 전동 드릴을 이용하여 30mm 이하의 미니블라스팅공을 천공하고, 5~100g 이하의 소량의 폭약을 장약하여 콘크리트를 파쇄하는 방법이다.

그러나 상기와 같은 종래의 미니블라스팅 공법은 도 1a에서 보이는 것처럼, 해체구간 예정선을 기준으로 과파쇄되어 해체구간 예정선을 초과한 균열 발생으로 인한 구조적 안전성의 원인이 되었으며, 도 1b에서 보이는 것처럼, 미파쇄로 인한 추가적인 작업이 투입되는 문제점이 있다.

또한 상기와 같은 종래의 미니블라스팅 공법은 소량의 폭약을 장약하기 위해 알루미늄 호일이나 여러 겹의 도폭선을 테이핑하여 전폭약포를 제작함으로써, 이로인한 전폭약포 장전시간 및 일정한 장약길이, 장약량을 확보하기가 곤란하며 전체 콘크리트의 파쇄효율이 떨어지는 문제점도 있다.

또한, 인력 또는 기계식 해체공법은 도 1c와 같이 과파쇄 구역과 미파쇄 구역이 발생되어 추가적인 작업이 투입되고 작업시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.

등록특허 제10-0460752호 등록특허 제10-0431905호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 해체대상 부재의 해체구간 예정선을 따라 균열을 발생시켜 과파쇄, 미파쇄를 극소화할 수 있는 구조물의 부분해체와 긴급해체시 사용되는 균열제어 미니블라스팅 장약캡슐 및 이를 이용한 미니블라스팅 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 해체를 위한 장전시간을 줄이고 파쇄효율을 높이는데 있다.

본 발명에 의한 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐은, 내부에 일측이 개방되는 채움부와 균열확장 노치가 구비된 캡슐 본체와; 상기 캡슐 본체에 채워지는 화약과 도폭선을 포함하는 기폭약과; 상기 캡슐 본체의 일측 개방부에 결합되어 상기 캡슐 본체를 밀폐하고 뇌관 또는 도폭선이 연결되는 마개를 포함하고, 상기 캡슐 본체는 둘레부에 해체구간 예정선과 일치되어 상기 기폭약의 발파시 상기 해체구간 예정선과 일치하는 균열이 발생되도록 하는 하나 이상의 균열제어 노치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐을 이용한 미니블라스팅 공법은, 피발파 구조물의 발파를 위한 해체구간 예정선을 따라 다수의 발파공을 천공하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 형성된 발파공을 화약과 폭약을 포함하는 기폭약을 장약하는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 장약된 화약을 기폭하여 발파하는 제3단계를 포함하고, 상기 제1단계는 다수의 균열제어 미니블라스팅공과 장약공 및 무장약공의 조합으로 발파공을 천공하고, 상기 제2단계는 상기 균열제어 미니블라스팅공에는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐을 장약하고, 상기 장약공에는 소량의 화약을 장약하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐 및 이를 이용한 미니블라스팅 공법에 의하면, 해체구간(부분해체) 예정선을 따라 설치된 장약캡슐의 균열제어 노치에 의해 발파와 동시에 균열제어 노치에서 해체구간 예정선을 따라 인장균열을 발생시켜 해체구간 예정선과 일치되는 발파 해체가 이루어지므로 과파쇄 영역과 미파쇄 영역이 발생되지 않으며 결과적으로 과파쇄 영역의 발생으로 인한 구조물의 강도 저하를 방지할 수 있고 미파쇄 영역으로 인한 추가 작업을 막을 수 있다.

또한, 장약캡슐의 균열확장 노치에 의해 인장균열을 확대하여 콘크리트를 파쇄함으로써 공저에서도 과파쇄, 미파쇄를 극소화할 수 있으며, 장전시간을 줄이고, 파쇄효율을 높일 수 있다.

도 1a 내지 도 1c는 각각 종래 부분발파와 인력 또는 기계식 파쇄시 과파쇄 영역과 미파쇄 영역을 보인 도면.
도 2는 본 발명에 의한 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐의 외관 사시도.
도 3 내지 도 5는 각각 본 발명에 의한 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐의 정면도, 측면도, 평면도.
도 6은 본 발명에 의한 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐을 이용한 미니블라스팅 공법에 따른 발파공의 패턴도.

도 2 내지 도 5에서 보이는 것처럼, 본 발명에 따른 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐(10)은, 내부에 기폭약이 채워지며 피발파물의 발파공 안에 장약되는 캡슐본체(11), 캡슐본체(11) 내부에 장약되는 기폭약(12), 캡슐본체(11)의 개방부를 밀폐하는 마개(13)로 구성된다.

캡슐 본체(11)는 내부에 기폭약(12)을 채우는 채움부(캡슐 본체 내부의 모든 공간일 수 있음)가 구비된 중공의 통 구조이며, 길이방향의 양측 중에서 일측 이상에는 기폭약(12)을 채울 수 있도록 개방부가 형성되고, 이 개방부에는 마개(13)가 결합된다.

캡슐 본체(11)는 연질로 이루어진다.

균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐(10)은 5~100g의 소량의 폭약이 채움부에 들어가기 때문에 캡슐 본체의 두께가 얇은 연질 재질의 튜브를 사용해야 폭발력이 발파공의 공벽 내에 전달되어진다. 만약 두께가 두껍거나 단단한 경질 재질을 사용하였을 경우에는 소량의 폭약으로 인해 경질 튜브 자체 내에서 기폭되거나 경질 튜브만 찢어지는 등의 파쇄만 발생한다.

캡슐 본체(11)는 마개(13)와의 결합을 위한 나사선이 형성된다. 이 나사선은 폭발압력이 위(외부쪽)로 발생하는 것을 막는 역할을 한다.

캡슐 본체(11)는 피발파물의 발파 해체시 과파쇄 영역과 미파쇄 영역이 발생되지 않도록 균열제어 노치(14)가 형성된다.

균열제어 노치(14)는 캡슐 본체(11)의 둘레부에 일정 각도의 폭으로 오목하게 형성되어 자유면을 형성함으로써 기폭약(12)의 발파가 부분해체 예정선을 따라 이루어지도록 즉 부분해체 예정선을 따라 균열이 일어나도록 하는 것이다.

균열제어 노치(14)는 인장균열이 발생할 수 있도록 내부 각도가 90도 이하로 이루어진다.

도면에서 캡슐 본체(11)에 2개의 균열제어 노치(14)가 180ㅀ각도로 배열되는 것으로 도시되었으나 이에 한정되지 아니하고 부분해체 예정선과 일치되는 형태로 배열된다. 즉 사각형의 부분해체 예정선인 경우 모서리부에 본 발명의 장약캡슐(10)이 설치되면 2개의 균열제어 노치(14)는 90도의 각도로 배열된다.

균열제어 노치(14)는 부분해체 예정선과 일치하는 균열이 일어나도록 함으로써 과파쇄 영역과 미파쇄 영역이 발생되지 않도록 하는 것이다.

본 발명은 폭발 압력이 최대한 넓게 작용할 수 있도록 바람직하게는 대칭으로 한 쌍의 균열확장 노치(15)가 구비된다.

균열확장 노치(15)는 캡슐 본체(11)의 두부(설치 상태를 기준으로 할 때 공저)의 단면적이 좁아지도록 함으로써 테이퍼 단면으로 형성되어 폭발에 의한 균열의 확장을 유도하는 것이며 두부를 저부로 하여 세워진 상태에서 두부의 저면과 이루는 각도는 50도 이상으로 이루어진다.

또한 균열제어 노치(14)에 의한 균열제어 효과 및 균열확장 노치(15)에 의한 균열확장 효과를 높일 수 있도록 각각의 면에는 금속성 라이너(liner)를 추가로 덧대어 제작할 수 있다. 상기 금속성 라이너는 구리, 알루미늄, 아연 등 다양한 재질의 사용이 가능하다. 일정한 각도를 가지고 있는 금속성 라이너는 기폭약의 폭발압력에 의해 분쇄되면서 고속의 미립자(slag)가 수직으로 방출되고 방출된 미립자는 중앙에 집중되어 높은 압력을 가진 제트류를 형성하면서 계획된 부분해체 예정선을 따라 균열을 발생시키고 확장시킨다. 이러한 효과를 먼로효과(Neumann effect)라고 한다. 균열제어 노치부(14)의 면과 균열확장 노치부(15)의 면에 금속성 라이너 분말을 도포하거나 판재를 덧대어 결합함으로써 금속성 라이너를 형성한다.

기폭약(12)은 화약에 의한 발파를 달성하는 화약[캡슐 본체(11) 내부에 수용], 도폭선, 뇌관[캡슐 본체(11)에 고정] 등을 포함하는 구성이며 발파 분야에서 널리 사용되고 있는 제품이 사용되고, 장약량, 전색 등은 피발파물의 크기 등에 따라 달라진다.

마개(13)는 캡슐 본체(11)의 일측 개방부에 결합(나사 체결)되어 캡슐 본체(11)를 밀폐하여 기폭약이 누출되지 않도록 하고 뇌관이나 도폭선을 연결할 수 있도록 삽입구(13a)가 개방 형성된다.

마개(13)는 뇌관 또는 도폭선의 연결을 캡슐의 중심에 고정시키는 역할을 하기 위하여 경질로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐을 이용한 미니블라스팅 공법은 다음과 같다.

1. 발파공 천공 및 장약.

발파공은 균열제어 미니블라스팅공(1), 장약공, 무장약공의 조합으로 이루어진다.

도 6은 발파공의 패턴의 일 예를 보인 것으로, 도면 부호 1은 균열제어 미니블라스팅공이고 2는 장약공이며 3은 무장약공이다.

다수의 균열제어 미니블라스팅공(1)은 부분해체 예정선을 따라 상호 간에 일정 간격을 두고 천공되며, 이때 하나 이상의 무장약공(3)이 적용될 수 있다. 단, 부분해체 예정선에는 과파쇄 영역과 미파쇄 영역이 발생되지 않도록 일반의 장약공은 형성되지 않는다. 즉 일반 화약이 장약되는 장약공은 형성되지 않는다.

균열제어 미니블라스팅공(1)에는 균열제어 미니블라스팅 장약캡슐(10)이 설치되며, 균열확장 노치(15)를 균열제어 미니블라스팅공(1)의 공저로 하여 삽입하고 균열제어 노치(14)가 부분해체 예정선과 일치되도록 설치하며, 장약캡슐(10)의 삽입구(13a)에 뇌관 또는 도폭선을 삽입하여 기폭약의 설치를 완료한다.

장약공(2)은 본 발명의 장약캡슐(10)이 설치되지 않고 일반적인 미니블라스팅 발파와 동일한 방식으로 기폭약이 설치되고 부분해체 예정선의 안쪽에 하나 이상이 형성되며 이때 하나 이상의 무장약공이 함께 적용될 수 있다.

전술한 발파공(1,2,3)의 천공경과 천공깊이는 피발파물의 규격 등에 달라지는 것이므로 수치로 한정하지 아니하며, 화약량, 전색 종류와 형태 등도 다양하게 변경 가능한 것이다.

2. 발파.

뇌관 또는 도폭선을 통해 화약을 폭발시키며, 이때 발생하는 폭발 압력이 균열제어 노치(14)에 전달되면서 균열제어 노치(14)를 중심으로 인장균열이 발생하여 부분해체 균열선과 일치하는 균열이 일어나고 균열확장 노치(15)에 폭발 압력이 가해지면서 균열이 공저 안으로 확장되어 해체구간 예정선을 따라 파쇄가 발생한다.

1 : 균열제어 미니블라스팅공, 2 : 장약공
3 : 무장약공,
10 : 장약캡슐, 11 : 캡슐 본체
12 : 기폭약, 13 : 마개
14 : 균열제어 노치, 15 : 균열확장 노치

Claims (6)

1. 내부에 일측이 개방되는 채움부가 구비된 캡슐 본체(11)와;
   상기 캡슐 본체에 채워지는 화약과 도폭선을 포함하는 기폭약(12)과;
   상기 캡슐 본체의 일측 개방부에 결합되어 상기 캡슐 본체를 밀폐하고 뇌관 또는 도폭선이 연결되는 마개(13)를 포함하고,
   상기 캡슐 본체는 둘레부에 해체구간 예정선과 일치되어 상기 기폭약의 발파시 상기 해체구간 예정선과 일치하는 균열이 발생되도록 하는 하나 이상의 균열제어 노치(14), 두부의 단면적이 좁아지도록 함으로써 테이퍼 단면으로 형성되어 폭발에 의한 균열의 확장을 유도하는 하나 이상의 균열확장 노치(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 균열제어 노치와 상기 균열확장 노치의 면에 덧대어지는 금속성 라이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐.
4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 캡슐본체는 연질로 이루어지고 상기 마개는 경질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐.
5. 피발파 구조물의 발파를 위한 해체구간 예정선을 따라 다수의 발파공(1.2,3)을 천공하는 제1단계와;
   상기 제1단계를 통해 형성된 발파공을 화약과 폭약을 포함하는 기폭약을 장약하는 제2단계와;
   상기 제2단계를 통해 장약된 화약을 기폭하여 발파하는 제3단계를 포함하고,
   상기 제1단계는 다수의 균열제어 미니블라스팅공(1)과 장약공(2) 및 무약공(3)의 조합으로 발파공을 천공하고,
   상기 제2단계는 상기 균열제어용 미니블라스팅공에는 청구항 1에 의한 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐(10)을 장약하고, 상기 장약공에는 화약을 장약하되,
   상기 제1단계에서는 부분해체 예정선을 따라 상기 균열제어용 미니블라스팅공과 무장약공만을 조합하여 발파공을 형성하고, 상기 균열제어 미니블라스팅공에는 청구항 1에 의한 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐을 장약하여 상기 미니블라스팅 장약캡슐에 의해서만 부분해체 예정선을 따라 균열이 발생되고, 상기 장약공은 상기 부분해체 예정선 안쪽에 하나 이상이 천공되고 기폭약이 장약되어 상기 부분해체 예정선 안쪽의 피발파물을 발파 해체하는 것을 특징으로 하는 구조물의 부분해체와 긴급해체 시 사용되는 균열제어용 미니블라스팅 장약캡슐을 이용한 미니블라스팅 공법.
   
6. 삭제

Images