(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物の解体工法において、
コンクリート構造物から、内在する鉄筋乃至鉄骨の一部を露出させ、
当該露出させた鉄筋乃至鉄骨に対してその軸方向及び軸に対して直角方向の２方向に、同時又は段階的に衝撃波を付与することを特徴とする、コンクリート構造物の解体工法。
【請求項２】
前記衝撃波は、プラズマ放電乃至発破により発生させることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート構造物の解体工法。
【請求項３】
前記鉄筋乃至鉄骨の軸方向への衝撃波の付与は、同一の鉄筋乃至鉄骨に、時間的間隔をあけて行うことを特徴とする、請求項１乃至請求項２の何れかに記載のコンクリート構造物の解体工法。
【請求項４】
衝撃波の発生装置を、解体に用いる既存の建設機械の作用部の先端に搭載し、衝撃波を繰り返し与えて解体部分を脆弱にし、前記建設機械によりコンクリート構造物を解体することを特徴とする、前記請求項１に記載のコンクリート構造物の解体工法。
【請求項５】
プラズマ放電の電極の先端部には、先端を閉鎖した中空体を被せて取付け、当該中空体内における前記電極の先端部と当該中空体とで成す空間部には、絶縁体を収納したことを特徴とする、前記請求項２，３又は４の何れかに記載のコンクリート構造物解体工法において使用するプラズマによる衝撃波の付与装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンクリート構造物の中に、骨格として内在している鉄筋、鉄骨等の高弾性係数の材料に、プラズマ放電や発破等の衝撃波を付与することにより、コンクリート構造物を少ないエネルギーで効果的、かつ短時間に解体する工法及び当該解体工法において使用するプラズマによる衝撃波の付与装置に関するものである。
このため、この発明は、通常の既設構造物のほか、老朽化した原子力発電所の解体等、作業員のアクセスに留意を要する老朽コンクリート構造物にも、適用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート構造物を電気的に解体する方法には、図８に示すように、▲１▼コンクリート構造物２を穿って露出した鉄筋３を一方の電極１１とし、他方の電極１２との間にエネルギー供給回路１３を接続し、電気エネルギーを短時間で放電供給させて水の気化等の衝撃力でコンクリート部分を破壊する方法（特開平８−２１８６４８号）や、図９に示すように、▲２▼穿って露出した鉄筋３を一方の電極１４とし、この電極１４まで達する孔１５に挿入した放電端１６との間で放電して鉄筋３を溶融気化させてコンクリート構造物２を解体する方法（特開平８−２１８６４９号）がある。また図１０に示すように、▲３▼岩盤１７にあけた孔１８に電解液とプローブ１９を挿入し、このプローブ１９先端に放電を生じさせ、電解液がこの放電エネルギーによりプラズマ化する事によって発生する衝撃波によって岩盤１７等を破壊する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来技術のうち、上記▲１▼及び▲２▼の放電による方法では、まずはコンクリートを壊すことが課題であり、放電後にコンクリートと鉄筋、鉄骨等とを分離することが行われているが、鉄筋等とコンクリートとの付着力が大きく、両者の分別が効率的に行われず、コンクリート系及び鉄筋系破砕物のリサイクル効率が悪いものである。
【０００４】
また上記▲３▼のプラズマ放電による方法でも岩盤（上記▲１▼▲２▼におけるコンクリートに相当）を破壊することが課題であるためか、コンクリートを壊すことが主題である。ところがコンクリートは、鉄筋、鉄骨に比べて弾性係数が低く、かつ粘性抵抗も大きいことから、破壊エネルギーを吸収する能力は、鉄筋や鉄骨よりも大きいため、コンクリート自体の解体効率は悪く、解体時間も長い。
しかしながら上記した従来技術では、コンクリートを如何に効率良く破壊するかが研究の課題として検討されてきたため、破壊エネルギーを如何にして大きくするかが課題であった。このため従来の技術では、装置が大型になり、エネルギー消費量も多くなって、コスト高の原因になっていた。
【０００５】
そこでこの発明は、コンクリート構造物の破壊に要するエネルギー消費量を少なくして装置を小型化し、少ないエネルギーで効果的に、かつ短時間に解体する工法及びこれに用いる衝撃波の付与装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、コンクリート構造物の破壊に要するエネルギー消費量を少なくし、装置を小型化するために、衝撃エネルギーを、コンクリートに対してではなく、まずコンクリートよりも弾性係数が大きく、衝撃エネルギーロスの少ない鉄筋や鉄骨に付与する方法である。付与された衝撃エネルギーは、鉄筋や鉄骨の周辺のコンクリート中に衝撃波を放出し、衝撃波の引張応力により、鉄筋系とコンクリートの付着の縁切りを行い、コンクリート自体にも、ひび割れを発生させるのである。
【０００７】
具体的には、請求項１の発明は、コンクリート構造物の解体工法において、コンクリート構造物から、内在する鉄筋乃至鉄骨の一部を露出させ、当該露出させた鉄筋乃至鉄骨に対してその軸方向及び軸に対して直角方向の２方向に、同時又は段階的に衝撃波を付与するコンクリート構造物の解体工法とした。
【０００８】
請求項２の発明は、前記衝撃波は、プラズマ放電乃至発破により発生させる請求項１に記載のコンクリート構造物の解体工法とした。
【０００９】
請求項３の発明は、前記鉄筋乃至鉄骨の軸方向への衝撃波の付与は、同一の鉄筋乃至鉄骨に、時間的間隔をあけて行う請求項１乃至請求項２の何れかに記載のコンクリート構造物の解体工法とした。
【００１０】
請求項４の発明は、衝撃波の発生装置を、解体に用いる既存の建設機械の作用部の先端に搭載し、衝撃波を繰り返し与えて解体部分を脆弱にし、前記建設機械によりコンクリート構造物を解体する前記請求項１に記載のコンクリート構造物の解体工法とした。
【００１１】
請求項５の発明は、プラズマ放電の電極の先端部には、先端を閉鎖した中空体を被せて取付け、当該中空体内における前記電極の先端部と当該中空体とで成す空間部には、絶縁体を収納した前記請求項２、３又は４の何れかに記載のコンクリート構造物解体工法において使用するプラズマによる衝撃波の付与装置とした。
【００１２】
【実施の形態】
以下この発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
図１は、この発明の特徴を明瞭にするための説明図である。横軸は、コンクリートの破壊量を表し、右へ行くほど破壊量が大きいことを示す。縦軸は、コンクリートを破壊する際に必要なエネルギー量を表し、上へ行くほど大きなエネルギーが必要であることを示している。この図１において、原点から右上がり４５度で伸びる細線（Ａ）は、従来の技術開発の方向を示し、一定規模のコンクリート塊を破壊する際にそれにみあう必要なエネルギー量、即ち強度大のコンクリートに対して破壊力を増大させようとする方向（例えば、プラズマ放電における破壊力の増強化対策）を表す。
【００１３】
またこの細線の５００ｋｊを示す点から下方に伸ばした太線（Ｂ）は、この発明が求めるところのものであって、強度大のコンクリートに対して、より小さな破壊力で、破壊しようとする方向であることを示している。例えば従来５００ｋｊのエネルギー量が必要なコンクリート破壊を３００ｋｊ以下のエネルギーで行おうとするものである。換言すれば、効率良く、かつ短時間にコンクリート構造物を解体できるということを定性的に示したものである。
【００１４】
図２は、この様な、より小さな破壊力でコンクリート構造物２を破壊するこの発明のポイントを説明するために、作成したものである。全ての鉄筋３がコンクリート構造物２から露出したように記載されているが、これは鉄筋３に付与する衝撃波の方向を分かり易く説明するために作成したものであり、コンクリート構造物２の破壊に当たって、鉄筋３を全て露出して行うものではない。図２は、衝撃波を２方向、つまり、鉄筋軸方向Ｃと、鉄筋軸に対して直角方向Ｄ（以下「鉄筋軸直角方向Ｄ」という）に対して、付与することを示している。
【００１５】
図３は、鉄筋３に、プラズマによる衝撃波の付与装置１から、鉄筋軸方向Ｃに対して衝撃波を付与する状態を示したものであり、図５は、同付与装置１から鉄筋軸直角方向Ｄに衝撃波を付与するために、鉄筋３を露出するまでコンクリート構造物２に掘削孔４を２個穿った状態を示したものである。
【００１６】
図３において、鉄筋軸方向Ｃに対して、衝撃波を付与するための付与装置１は、下端部を閉じた鋼製の中空円筒体５の中に、プラズマ電極棒６を挿入して固定したもので、鉄筋３の上端部３ａがコンクリート構造物２のコンクリートから現れるまで穿った掘削孔７内に挿入し、鉄筋３の上端部３ａに接触させる様子を示している。中空円筒体５の中には、比較的絶縁性の大きい絶縁性液体である水８を入れておき、プラズマ電極棒６が挿入されている側の中空円筒体５の後端部（図３では、上部）は、絶縁性液体である水８が漏れないように密封状態となっている。
【００１７】
図４は、この衝撃波を付与する付与装置１を拡大したものであり、中空円筒体５の外側の先端部には、鉄筋３と接触する肉厚円盤状の鉄筋用接触体９を設けている。またこの実施例の形態例では、中空円筒体５は、プラズマ電極棒６に強固に固定されており、簡単には外れない構造となっている。中空円筒体５と、プラズマ電極棒６とが、ほぼ一体となった状態であるので、鉄筋３を露出した掘削孔４、７を予め複数設けておけば、中空円筒体５と、プラズマ電極棒６とがほぼ一体となった状態で、これらの予め複数設けておいた掘削孔４、７に、順次挿入することにより、容易に衝撃波を付与することができる。
【００１８】
図６は、鉄筋軸直角方向Ｄに対して、衝撃波をより有効に付与するための付与装置１ａを示し、中空円筒体５ａの先端部に設ける鉄筋用接触体として、鉄筋３を把持し易いように、略Ｙ字型に形成した鉄筋用把持具９ａを設けている。図７は、プラズマ電極棒６の一例（例えば、特開２００１−３０３８８０号）であって、軸方向中心より外側に向かって、中心導体磁性体部分６ａ、中心導体非磁性体部分６ｂ、絶縁体６ｃ、外部導体非磁性体部分６ｄ、外部導体磁性体部分６ｅを夫々設けて成り、このプラズマ電極棒６の後端部からケーブル６ｆを導出させており、この様な公知のものが使用できる。
【００１９】
次にこの実施例の形態例の方法及び付与装置１を使用して、コンクリート構造物２を破壊する方法について説明する。まずコンクリート構造体２に、図２におけるような、鉄筋軸方向Ｃに衝撃波を付与するための掘削孔７と、鉄筋軸直角方向Ｄに衝撃波を付与するための掘削孔４とを設ける。前者に対しては、図３のような掘削孔７を設け、後者に対しては、図５のような掘削孔４を夫々複数個設けておく。
【００２０】
次いで、プラズマ電極棒６と中空円筒体５とからなる衝撃波を付与する付与装置１を掘削孔４、又は７に挿入して、この付与装置１の鉄筋用接触体９を鉄筋３に接触させた後、プラズマ放電させ、衝撃波を鉄筋３に付与する。複数個の掘削孔４、７に対して、この操作を繰り返す。中空円筒体５内には、予め水８を充填しておくが、水８は、プラズマ放電のたびに水蒸気化するので、図には示していないが、随時補充できる構成としておく。
【００２１】
鉄筋軸方向Ｃと鉄筋軸直角方向Ｄとの両方へ同時に衝撃波を付与するには、二個の衝撃波の付与装置１を使用すればよい。通常岩石の一次破壊には、３００ｋｊ以上が必要とされており、最近では、５００ｋｊのエネルギーが放出できるプラズマ放電装置も開発されているが、この実施例の形態例におけるプラズマ電極棒６からの放出エネルギーは、１５０〜２００ｋｊで良い。またコンクリート構造物の解体に用いる既存の建設機械、具体的には、ニブラ、ショベル系掘削機、ジャイアントブレーカなどの作用部であるショベル等の先端部に上記衝撃波の付与装置１を搭載して衝撃波の付与を繰り返し、解体部分を脆弱にする方法を採ることもできる。
【００２２】
以上、鉄筋に衝撃波を付与する例として、プラズマによる衝撃波をあげて説明したが、他の例として発破による衝撃波の付与も可能である。
この発明では、先に述べたように、従来よりも少ないエネルギー、つまり小さな衝撃波で所期の目的が達成できるため、発破の破壊能力についてもプラズマの衝撃波による場合と同様の１５０〜２００ｋｊのエネルギーを付与するものであれば良い。発破の使用については、図３や図５に示したのと同様の掘削孔７乃至４の中へ、発破を挿入して行う。発破については、掘削孔７乃至４の中に挿入し易い形状の工事用市販品を使用すればよく、爆破方法についても、通常、岩盤破砕等に使用されている方法で行えば良い。
【００２３】
なお上記実施の形態例では、鉄筋３に衝撃波を付与する場合のみを述べているが、鉄筋３のほか鉄骨に衝撃波を付与する場合もある。またプラズマによる衝撃波の付与装置１について具体的に述べているが、プラズマによる衝撃波の付与装置１はこれに限定するものではない。
【００２４】
また、上記コンクリート構造物としては、通常の既設構造物に限定することなく、火力発電所における古くなったコンクリート建屋や、水力発電所におけるダム、付帯設備のほか、原子力発電所における老朽化したコンクリート製の建屋等、作業員が安全に注意しなければならない作業現場においても適用できる。
特に、原子力発電所における老朽化したコンクリート製建屋の解体においては、同じ作業員が連続して作業しないように、作業員の被爆に留意しながら作業する必要があるが、この発明の工法によれば、作業時間を従来より短縮できるので、効率良く作業を行なうことができる。
また、原子力発電所における解体の場合において、この発明の衝撃波の付与装置１を既存の建設機械に取付ける際には、この建設機械の運転席の周りに、放射線防護板を布設しておく等の対策を講じることが好ましい。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項５の各発明は、エネルギー消費量を少なくするために、衝撃エネルギーをコンクリートではなく、コンクリートよりも弾性係数の大きい鉄筋や、鉄骨に付与するものである。これにより、衝撃エネルギーは、コンクリートで吸収されて、少なくなった衝撃エネルギーが鉄筋系に伝達されることがなくなるため、従来よりも、多くの衝撃エネルギーが、鉄筋や鉄骨に伝達され、その後鉄筋や鉄骨からコンクリートに伝達されることになる。そして鉄筋系とコンクリートに付与された衝撃波の引張応力により、鉄筋系とコンクリートの付着に縁切りが生じ、コンクリート自体にもひび割れが発生する。鉄筋系との付着がなくなったコンクリートは、脆弱となり、容易に解体できるため鉄筋系とコンクリートとの分別も効率的、かつ短時間にできる。
【００２６】
さらに、請求項５の発明によれば、プラズマ放電の電極の先端部には、先端を閉鎖した中空体を取付け、当該中空体内における前記プラズマ放電の電極の先端部とで成す空間部には、絶縁性の高い液体を充填しているので、プラズマ放電が確実に行なわれ、鉄筋乃至鉄骨に衝撃波を容易に付与することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の特徴を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態例におけるコンクリート構造物に内在する鉄筋に衝撃波を付与する方向を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態例において、コンクリート構造物に孔を穿ち、鉄筋の上端部を露出させ、露出した鉄筋の上端部に衝撃波の付与装置を接近させて、衝撃波を付与する状態を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態例における衝撃波の付与装置の一部断面図である。
【図５】この発明の実施の形態例において、鉄筋軸直角方向に衝撃波を付与するために、コンクリート構造物に孔を穿ち鉄筋を露出させた状態の斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態例における他の付与装置の一部断面図である。
【図７】（Ａ）図は、特開２００１−３０３８８０号に記載されたプラズマ電極棒の側面断面図である。
（Ｂ）図は、同プラズマ電極棒の断面図である。
【図８】特開平８−２１８６４８号に記載された、コンクリート構造物の破壊手順を示す断面図である。
【図９】特開平８−２１８６４９号に記載された、コンクリート構造物の破壊手順を示す断面図である。
【図１０】岩石等破壊するプラズマ破砕装置の説明図である。
【符号の説明】
１    付与装置                  ２    コンクリート構造物
３    鉄筋                      ５    中空円筒体
６    プラズマ電極棒            ８    水
Ｃ    鉄筋軸方向                Ｄ    鉄筋軸に対して直角方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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