佐藤工業技報
No. 482023

レーザを用いたコンクリートはつり技術に関する実験的検討

Experimental investigations of concrete chipping technique by using laser irradiation

キーワード

伴 享*，市山 大輝**，

レーザ，コンクリート，はつり，非接触，省力

永井 香織***，末竹 泰土***

化研究概要

金属・医療分野で用いられているレーザ工法に着目し，はつりを模擬した実験的検討を実施した。これはコンクリートに物理的な外力を加えてはつり取る方法とは異なり，レーザ照射によりコンクリート表面をはつり取るものである。実験では最大出力 2kW（QCW：疑似連続波）のファイバーレーザを用いて，照射距離，照射速度，周波数，照射角度等をパラメータとした実験を行った。その結果，この実験の範囲内では，照射距離，照射速度がはつり深さに及ぼす度合いが大きいことが明らかとなった。また，実際のはつり作業を模擬するための複数回のレーザ照射では，照射回数の増加に伴いはつり深さは増加したがガラス化の影響が無視できないことが分かった。

ABSTRACT
Experimental investigations were caried out to adopt chipping off concrete by laser irradiation which techniques
have been applying to metal processing and medical field, etc. This technique is different from hand breaker and water
jet chipping techniques. In this investigation, maximum out-put power 2kW QCW fiber laser equipment was applied.
Experimental parameters were selected which are irradiation distance (Defocus), rate of laser head, frequency of laser
pulse and lase head angle, etc. As result, large effect parameters were Defocus and rate of laser head in this study. In
order to simulate for actual chipping work, two or more laser irradiation was conducted to concrete surface. Concretesurface chipping off depth is increased. However, vitrification was occurred due to contain silica in sand and aggregates.
This vitrification level is not small, it almost is related rate of laser head speed, Defocus, irradiation times, etc.

1 はじめに補修・補強を行う場合，構造物のコンクリート表面の劣化部分の撤去や部材の接着のために表面処理を行う。これ

コンクリート構造物の維持管理は，予定供用期間中におには，圧縮空気を用いたブレーカーやピックハンマー，ウける構造物の性能を所定の水準以上に保持するための行ォータージェット，ロータリービットを用いた切削による為の総称であり，点検，劣化機構の推定，劣化進行あるい方法などコンクリート面に物理的に衝撃力を加える方法

は性能低下の予測，構造物の性能評価および対策の要否判が主流である。これらの方法は，騒音，振動，作業環境の定からなる診断，診断結果に基づいて必要に応じて実施さ問題等，現在でも多くの課題が残されているのが現状であれる対策ならびにそれらの記録から構成される1)。
この維持管理における対策は，点検強化，補修・補強，供用制限，解体・撤去の中から選定される。一般に，土木る。以上のような背景から，レーザ技術に着目したはつり技術の開発を目的として実験的なアプローチにより，この方法の適用性の検討を行った。

構造物は一旦建設されると容易に更新などが行えず，適切レーザ技術の建設分野における適用例としては，鉄筋コな維持管理が必要となるのは言うまでもなく，維持管理段ンクリート構造物の解体を目的に，1980年代からコンク階の点検で補修・補強などの対策が必要となった場合，構リート切断の研究が建築・土木分野にて行われてきたこと造物の要求性能を所定の供用期間内で満足するように実が挙げられる2～4)。その後，穿孔や微細加工などへの研究が施されている。このような状況の中で，補修・補強の材料行われてきている5)。近年では，25kW の高出力レーザを用や工法はここ20数年来進歩しており，より耐久性の高いもいた厚さ1m 越えのコンクリート切断技術の開発など，原のや施工性の良い材料などが用いられている。

* 技術センター 土木研究部，** 大阪支店，*** 日本大学生産工学部
25

子力発電所における遠隔解体技術を目的とした研究開発

レーザによるはつり技術開発を開始するにあたり対象術の利用により，今後，非接触にて切断や加工が行える技と条件を表－2に示すように設定した。この条件設定によ術として発展していくと考えられるが，レーザ装置が高価り，試験体は板状の形状とした。レーザ照射の予備実験・なことや，精密機器であるため施工現場に適用する際の課題があり，建設現場への適用は依然としてハードルが高い。

本実験の段階，レーザ装置架台の寸法や試験体の取扱い易さを考慮し，表－3に示すように3種類の大きさの試験体を作成した。試験体打込み時の状況の例を写真－1に示す。

2 概要

試験体コンクリートの使用材料と配合をそれぞれ表－4，レーザ装置

2.1

試験体2.2も行われている6)。近年のレーザ装置の進歩とロボット技

表－5に示す。コンクリートは，JIS 規格のレディーミクス
トコンクリートを用い，呼び強度18N/mm2とした。打込み

表－1にレーザの仕様を，図－1にレーザ照射実験状況を脱型後に28日間水中養生を行った場合，コンクリート強度示す。レーザ発振器は，最大出力2kW の QCW（疑似連続が呼び強度を大きく上回ることが分かったため，打込み後波）ファイバーレーザである。レーザ発振器はレーザ切断2日で脱枠し気中養生とし強度発現を調整した。圧縮強度

ヘッド部がロボットアームに取り付けられたものとなっは，材齢28日で実施し，3回打込みの平均値で21.3 N/mm2ており，レーザは切断ヘッド先端より照射され（図－2），の結果が得られ，ほぼ目標とした強度発現となった。

同軸上からレンズ保護を目的としたアシストガスを噴射する。また，ロボットアームの制御により上下左右方向に表－2自在に動くため，照射距離，照射速度，照射角度が調整できる。
表－1
項目

レーザ仕様
摘

要

対象構造物とはつり条件

対象構造物

小断面水路トンネル覆工

コンクリートの圧縮強度

18～30N/mm2

粗骨材の最大寸法20mm
20mm 以上

最大出力

2kW

動作モード

QCW

波長

1,080nmパルスエネルギー

60J

パルス時間

30msec

番号

形状・寸法

備

窒素ガス

1150x150x150

鋼製型枠，カッターで2分割

2160x135x 40

セメントの強度試験用型枠を流用

3350x350x 50

木製型枠

アシストガス

目標はつり深さ（段階的に最大100mm までを目標）

表－3

表－4

図－1

レーザ照射状況

レーザヘッド先端部

26

考コンクリートの使用材料

使用材料

記号

摘要

水セメン
ト
砕砂

WC
S1

混合砂

S2

砕石
混和剤

GAd

地下水
普通ポルトランドセメント，密度:3.16g/cm3
頁岩:相模原市緑区，表乾密度:2.63g/cm3
山砂:千葉県君津産，表乾密度:2.55g/cm3
石灰砕砂:高知県吾川郡産，表乾密
度:2.66g/cm3
頁岩:相模原市緑区，表乾密度:2.66g/cm3
AE 減水剤（遅延型 I 種）ポリカルボン酸
ポリエーテルポリマーと変性ポリオール

表－5

図－2

試験体形状

コンクリートの配合

18 12 20N

単位量(kg/m3)

W/Cs/a

Air

(%)

(%)

(%).

WCS1S2GAd

65

50

4.5

174

2705523689182.70

表－7照射条件（その 2）

最大出力

DFS

照射速度

照射回数

(kW)

(mm)

(mm/s)(回)

100101150

2022003032

照射条件３2.3.3

照射条件2にて実験を行った結果，レーザ照射によるコンクリート面でのガラス化が必ず発生した。ガラス化が起こると，2回，3回目の照射の際にレーザの反射によって
写真－1

2.3

レーザ照射条件

2.3.1

照射条件１

レーザ光が吸収されにくくなり，はつり深さへの影響が大試験体作成状況きくなる。そのため，ガラス化を低減することを目的に，
表－7の照射条件を基本にレーザの照射角度と試験体の状態の2つの条件を追加した。表－8にレーザ照射条件（その3）を示す。

実験は，予備実験，本実験の2段階とした。第1段階の予表－8

備実験はレーザ照射のパラメータの感度調査を目的に，表－6に示す照射条件を設定した。

最大表に示すように，レーザ出力を一定の最大出力2kW とし，出力(kW)DFS，レーザパルス周波数，ロボットアームの照射速度を変化させた。ここで，DFS は Defocus，つまりレーザ焦点からの離れ距離である。本実験では，試験体とレーザヘッ2ド先端との最短距離を DFS とした。また，レーザ出力は最照射条件（その 3）
照射DFS

照射速度

照射回数

(mm)

(mm/s)(回)

100101301502026020030390角度(°)

試験体状態

乾燥
湿潤

大2kW であるが，パルスレーザであり Duty は50％である。

3 実験結果これは，レーザ照射が ON-OFF を繰り返すため100%と0%の平均，つまり50%の出力となる。
ここで，実験ケースを，DFS_周波数_照射速度の数字で表す。よって，DFS=100mm，周波数8Hz，照射速度3mm/sec
では，Case_1_100_8_3と表記する。

3.1

レーザ照射条件１の結果について

3.1.1

レーザ照射後の試験体表面状態

レーザ照射後のコンクリート表面状態の一例を図－3～5に示す。照射速度が遅い（3mm/sec）でレーザの離れ距離表－6

レーザの照射条件（その 1）

最大出力

DFS

周波数

照射速度(kW)

(mm)

(Hz)

210015020081016(mm/s)
3581012DFS の違いで比較すると，DFS=100mm では DFS=150mm，200mm と比べて，ガラス化の傾向は強くなり，レーザ照射によりコンクリート表面が溝状に削られていることがわかる。DFS=150mm の方が DFS=200mm に比べてガラス化の傾向は強いが，DFS100=mm のようなガラス化にはなっていない。照射速度が早い（12mm/sec）で DFS の違いについて比較すると，照射速度が遅い（3mm/sec）ほど顕著な違いにはなっていない。コンクリート表面に見られる黒い色

2.3.2

照射条件２の物質は，骨材に含まれるケイ素（Si）がレーザの熱によりガラス化したものである。

照射条件1にて実験を行った後，照射条件の感度を検討し，その実験結果から，レーザ出力，レーザパルス幅およ

この現象は，照射速度が遅いと一定区間内のレーザの照び周波数をそれぞれ2kW，30msec および16.6Hz と固定し，射時間が長くなり照射による熱の影響を多くの時間受け，

表－7に示す条件でレーザ照射実験を行った。表に示すよ

逆に照射速度が速い場合には熱の影響を受ける時間が短

うに，DFS，照射速度，照射回数の3項目を変化させた。実くなることによるものである。DFS（レーザの離れ距離）

験は DFS を1つのシリーズとし，ひとつの照射速度に対しの違いでは，DFS が大きくなることによりレーザ照射の密て，照射回数を3ケース変化させた全27ケースの照射条件

度が小さくなるため，熱の影響もそれに関係して小さくなとした。なお，ここでは，試験体表面に対しレーザヘッドる。このガラス化の傾向は，どの試験ケースでも程度の大は垂直（90°）とした。

小の差はあるが発生した。

27

る。DFS が100mm と小さい場合には，レーザ照射位置が焦点位置から近いためにスポット径は小さくなりレーザのエネルギー密度は高くなる。一方，DFS が200mm と大きくなるとその逆の状態になるためである。

図－3

レーザ照射表面状態（Case_1_100_8_3 と Case_1_100_8_12）

図－4図－6

DFS とはつり深さの関係

図－7

DFS とはつり幅の関係

レーザ照射表面状態（Case_1_150_8_3 と Case_1_150_8_12）

図－5

レーザ照射表面状態

3.1.3（Case_1_200_8_3 と Case_1_200_8_12）

総熱量とはつり深さについてレーザ照射エネルギーとはつり深さの関係について整理する。表－1のレーザ仕様に示したように，ここで用い

3.1.2

DFS の違いについてたレーザは最大出力2kW，パルス時間30msec のパルスレーザである。

図－6，7に DFS とはつり深さならびにはつり幅の関係

ここで，レーザ照射による総熱量を式(1)で定義する。

を示す。はつり深さとはつり幅は，レーザ照射の長さ方向に25mm 間隔で5か所測定点を設定し，その箇所でノギスを総熱量(kJ) = 60(J) × 周波数(Hz) × 照射時間(sec)

用い測定した。その5か所の測定結果の最大，最小値を省い× 照射回数た3点の平均値をその照射ケースの値とした。

(1)はつり深さは，DFS が大きくなる，つまりレーザヘッド
ここに，60(J)：レーザ最大出力×パルス時間が試験体から離れるに従い減少する結果となった。
DFS=100mm では，DFS=150mm，200mm に比べてばらつき

2(kW)×30(msec)=60(J)が大きい結果となった。これは，図－3で示したようにガ

照射時間：レーザ照射長さ(mm)÷照射速度(mm/sec)

ラス化の影響が大きいために測定位置での変化が大きく照射回数：照射繰返し回数なったものと考える。また，今回の測定がノギスを用いて図－8に総熱量とはつり深さの関係を示す。レーザ照射

測定したことによる誤差がばらつきの一つの要因になっ実験における総熱量は，6kJ～28.8kJ の範囲になる。図は，ているものと思われる。
はつり幅は，DFS が大きくなると幅は増加した。これは，DFS ごとに色分けし示している。
はつり深さを同じ総熱量で比べてみると，DFS=100mm，DFS の大小によりレーザスポット径が変化するためであ28

150mm，200mm の順にはつり深さが小さくなる傾向を示

3.2している。これは，同じエネルギー，つまり総熱量を与え3.2.1ても，DFS が大きいことで総熱量が同じであってもレーザレーザ照射条件２の結果についてレーザ照射形態の照射幅が大きくなることでエネルギー密度が小さくな

3.1節の結果を踏まえ，試験体は表－2に示した寸法350×るため，はつり深さが変化することを示している。一方，

350×50mm の物を用いた。試験条件を表－7に示したよう

総熱量が10kJ 以下の範囲では，DFS=150mm がはつり深さに複数回の照射回数を行うこと，照射速度を変化させるこが大きくなる傾向を示しており，DFS の大小の関係とはなとから大版の試験体は試験が容易であるため，この寸法のらなかった。

試験体とした。
レーザ照射は線状に長さ150mm とし，図－10に示すよ
うに試験体を4つに区分した。それぞれ区分された範囲内でレーザ照射回数，1，2，3回を1組とした2種類の照射を行った。1つの試験体で24ケースの照射条件の実験が行える。
3.2.2

はつり形状測定と表面の観察

3.1節の照射条件1の結果については，はつり幅，深さの測定をノギスで測定した。この実験ケースでは，はつり形状測定は写真－2に示す S 社製非接触形状測定機（以下，3D デジタイザ）を用いた。図－11に3D デジタイザによる形状測定結果を示す。図に示すように，面的に測定を行う
図－8

ことでレーザ照射によるはつり形状が立体的に確認でき総熱量とはつり深さの関係る。また，はつりの断面形状（図－12）をレーザ照射方向
3.1.4に対し直角方向に5測線抽出し，はつり深さは測線の測定基準化した周波数について箇所5点の平均値とした。試験体の表面，断面状態は，K 社

レーザパルス周波数を照射速度で基準化し，単位照射速製マイクロスコープ（VHX-5000）を用いた。

度あたりの周波数（ここでは，単位周波数と称する）で整理した。単位周波数とはつり深さ，はつり幅との関係を3.2.3

図－9に示す。

DFS，照射速度，照射回数による比較

DFS の増加に伴いはつり深さは減少し，はつり幅は増加

図－13に，照射速度とはつり深さの測定結果を示す。こした。これは，DFS の増加に伴い，単位照射速度あたりのの照射実験でも同様に DFS の増加に伴いはつり深さは減レーザ密度が減少したことが要因であると考えられる。ま少した。3つの DFS による結果であるが，線形に近い関係

た，単位周波数の増加に伴い，はつり深さ，はつり幅ともとなっている。に増加傾向が示された。これは，単位速度あたりのレーザ

DFS=200mm の レ ー ザ ス ポ ッ ト 径 に 対 す る 面 積 は ，の照射回数の増加，つまり，周波数の増加によるレーザ照DFS=150mm と比較して約1.7倍，DFS=100mm と比較して射の繰返し回数の増加により入射エネルギーが密になっ約3.2倍であり，DFS の違いによるレーザ照射のパワー密度たことが要因であると考えられる。一方，単位周波数の値の大小がコンクリートのはつり深さに影響したものと考が3.0を超えるとその傾向が頭打ちとなった。これは一定のえられる。また，照射速度の増加に伴いはつり深さは減少

入射エネルギーを超えるとコンクリートの表面にはガラした。その傾向は，DFS の減少に伴い顕著に表れており，ス化が生じてレーザがガラス化した表面で反射し，熱エネ

照射速度の違いによるレーザ照射の単位長さあたりのエルギーが深さ方向に伝達されにくくなったことが要因でネルギーの大小が影響したものであると考えられる。
照射回数の増加に対しては，はつり深さは増加傾向にああると考えられる。

ることが確認された。しかし，照射回数に比例した増加は見られなかった。図－14にレーザ照射後の表面・断面の観察結果を示す。DFS，照射速度が同じで，照射回数が1回の場合と3回の場合の表面および断面の状態を比較する。照
射回数1回で，すでにコンクリート表面にガラス化した層が形成された。コンクリートの細骨材と粗骨材に含まれるケイ素は一般的なガラスの原料であり，これがレーザ照射による熱でガラス化し，形成されたものである。さらに，照射回数3回では，照射回数1回の場合と比較してガラス化の程度が増加していることが確認された。以上のように，照射回数に比例してはつり深さが増加しなかったひとつ
図－9の要因としては，ガラス化によりコンクリートのはつりに単位周波数とはつり深さ，はつり幅の関係
29

与えるエネルギー効率が減少したことが考えられる。これは，コンクリート表面に形成されたガラス層がレーザ光を反射するためである。

(a) 照射回数 1 回

図－10

試験体に対するレーザ照射領域と区分け(b) 照射回数 2 回(c) 照射回数 3 回
写真－2

3D デジタイザによるはつり形状測定状況

図－13

照射速度とはつり深さの測定結果

DFS100 10mm/s 90° 照射回数 1 回 dry(a) 表面図－11(b) 断面

3D デジタイザによる形状測定結果

DFS100 10mm/s 90° 照射回数 3 回 dry

図－12

はつりの断面形状

30(a) 表面(b) 断面

図－14

レーザ照射後の表面・断面ここでガラス化による影響について考えてみる。レーザ

照射角度，試験体状態による比較結果

3.3.3によるコンクリート剥離のメカニズムを図－15に示す。コ

図－20にはつり深さの測定結果を示す。照射角度で比較

ンクリートにレーザを照射すると，レーザが素材表面で吸した場合，今回の実験では，はつり深さに明確な差は表れ収され，瞬時に熱変換し，コンクリート内の空隙や水分が膨張して爆裂する。このメカニズムで剥離現象が発生する。
この現象が，レーザが照射される範囲で繰り返し続くこなかった。しかし，照射角度30°および60°の場合は，照射角度90°の場合と比較して，試験体表面に生じたドロスの量が減少傾向にあることを確認した（図－17）。これは，とで，ある幅と深さでコンクリートがはつり取られる。は照射角度によりドロスの飛散方向に違いが生じたためでつり取られた物質は小さな破片となって飛び散り，一部はあると考えられる。今回の実験では，アシストガスの吐出昇華する。コンクリート表面がガラス化した場合，レーザ圧力を0.5Mpa としたが，アシストガスの吐出圧力を大きくが反射し効率が低下する。レーザをコンクリートのはつりすることで，作業効率が向上する可能性が示された。に適用するには，コンクリートのガラス化をできるだけ低また，試験体の状態で比較した場合，wet の試験体は dry減させることが一つの重要な事柄であると考えられる。の試験体と比較してはつり深さが増加傾向にあることを確認した。つまり，レーザでコンクリートのはつりを行う
場合は，事前に水散布を行うことで作業効率が向上する可能性が示された。

図－15

3.3

コンクリート剥離のメカニズム

レーザ照射条件３の結果について

図－16

レーザ照射角度による期待効果模式図

先述の結果より，表－8に示したようにレーザの照射角度と試験体の状態の2つを変化させ，はつり深さへの影響が大きいガラス化の低減効果について確認した。
3.3.1

レーザの照射角度

図－15で説明したように，剥離はコンクリート中の水分
DFS200 10mm/s 30° 照射回数 1 回 Dryの影響による水蒸気圧の増大や骨材の急激な熱膨張によ(a) 表面って生じる。照射角度を変えることにより，この爆裂の応(b) 断面力が解放面，つまり，コンクリート表面外側方向に働くかどうかを確認した。また，レーザの照射角度を変えることで，レーザヘッド先端の中心軸上から噴射されているアシストガスにより，試験体表面に発生するドロスが除去されるかどうか確認した（図－16）。
3.3.2

試験体の状態

DFS100 10mm/s 90° 照射回数 1 回 Dry

図－15で説明したものと同様に，剥離のメカニズムにコ(a) 表面ンクリート中の水分が影響していることから，レーザ照射

図－17(b) 断面レーザ照射後の表面・断面前の水散布の有無により違いが出るかどうかを確認した。
気中状態（以下，Dry）で保管していた試験体に対し，レーザ照射前にコンクリート表面に水散布を行った（以下，

4 考察
4.1Wet）。ここで，Dry は室温20℃で湿度の制御は行わない試
験室に約2週間保管し，試験前の表面水分量は3.5%～5.0%

レーザ工法の特長

コンクリート構造物の補修・補強工事における打継ぎ部であった。同様な状態の試験体に対し，霧吹きにて試験体の処理や劣化部位の除去に用いられるウォータージェッ

全体にコンクリート表面の色が水により変色するまで10ト工法は，作業効率・能率，処理後の品質の面で優れてい回程水散布を行い Wet とした。水の散布量は，10ml～12mlる。一方で，高圧水を扱うため，特有の機器や施工時の作程度である。

業者に対する安全対策ならびに管理が必要となる。JIS C

実験数は DFS，照射速度，照射回数，照射角度がそれぞ6802に記載される「レーザ製品の安全基準」では，レーザれ3ケース，試験体状態が2ケース，全162ケースの照射条件

機器のクラスごとにリスク低減措置を規定している。本実とした。
31

験で使用しているレーザはクラス4であり，危険性の評価

照射を1分間継続した場合，4cm3の体積をはつり取ること

概要には，「短時間であっても，散乱光でも非常に危険なができる。

レーザ。目だけでなく皮膚障害や火災の発生の危険があ新井8)によると，1分当たりのはつり取り体積は，40cm3/る。」と記されている。

分～57cm3/分と計算される。ここで用いられているレーザ

レーザは光であり，レーザ装置が取りつけられたヘッドは5kW の出力であり，
本報告のレーザは2kW のパルスレー部にはウォータージェット工法のような高水圧噴出によザであり Duty 50%である。そのため両者とも Duty 50%とる反力は発生しない。一方，レーザ特有の安全対策や管理仮定してエネルギー1kW 分当たりの比較を行うと以下のが必要となる。例えば，レーザは強い光であるため，特にようになる。ここで，Duty とはパルス幅をパルス期間（周“目”に対しては保護眼鏡，皮膚の露出の少ない作業衣の期）で割ったものである。

着用や難燃性素材の使用が求められる。

本報告：4cm3/kW 分

また，レーザ工法は水を使わないので廃水処理が不要で

文献8)：16～23cm3/kW 分ある。一方，はつり取った破片等の回収は必要である。

レーザ機器の仕様，照射条件，対象物の性状が異なるた

さらに，対象物が高温になるため，場合によってはフめ単純な比較はできないものの，両者のはつり処理能力はューム対策が必要になる。なお，はつり取りにより回収さ同程度であった。また，今後の工夫によって作業効率を向れた破片は，「廃棄物の処理及び清掃に関する法律」に従上できることが確認できた。

い適正に処理する必要がある。

4.2

コンクリート照射に対する課題

レーザによる加工とは，レーザが固体材料の表面に吸収されて始まるプロセスである。そのため，レーザに対する固体材料の吸収率が高いほど，反射や透過が低減し，加工への作用効率が上がる7)。主に，機械加工分野で用いられ(a) 表面る材料は単一素材がほとんどであり，切断や穴あけなどの加工に対して適切に選択した波長のレーザや設定出力で図－18(b) 断面

レーザ照射後の表面および断面加工が可能である。一方，コンクリートは，セメントペー
スト，細骨材，粗骨材からなる複合材料である。そのため，レーザ照射による挙動は一様ではない。その一つが，ガラス化である。これは，骨材に含まれるケイ素（Si）が，レーザ光の熱により酸化し二酸化ケイ素（SiO2），いわゆるガラスとなる現象である。
複数回のレーザ照射を行う場合に，前の照射でガラス化した部分がレーザを反射することで吸収率が下がり，光の図－19はつり取りの模式図

エネルギーが効率的に熱エネルギーに変換されなくなる。
実験で用いたコンクリート骨材の X 線分析を日本大学

5 おわりに生産工学部の設備で行ったところ，表－3の試験体使用材

レーザ照射によるコンクリートはつり技術の開発を目料に示す石灰砕砂以外は，50%程度のケイ素を含むことが的として，コンクリートの試験体を作製し，それに対してわかった。この分析結果の裏付けとなる訳ではないが，レーザに関する基礎的な実験を行った。予備的な検討からレーザ照射によるガラス化は，程度の差はあるものの，ほ開始し，DFS，周波数，照射速度，照射回数，照射角度やぼすべての試験体において生じていた。

4.3水分の違いなどをパラメータとした。これらの結果から得られた知見を以下に示す。

施工能力について（1）DFS の減少に伴い，はつり深さは増加する。

今回実施した実験の結果から，レーザ照射によるはつり（2）照射速度の減少に伴い，はつり深さは増加する。

能力を検討する。実験では，長さ150mm に対して照射を行（3）照射回数の増加に伴い，はつり深さは増加する。ただっている。通常実施されるような数十 mm の深さをはつりし，ガラス化の影響により，照射回数に比例した関係取る状態になった訳ではないものの，DFS100mm，照射角とはならなかった。

度90°，照射速度10mm/sec の照射回数1回のケースで約

また，照射角度，試験体状態による比較から得られた知2mm の深さで試験体表面を取り除くことができた（図－見を以下に示す。

18）。

（4）照射角度の違いにより，はつり深さの変化は少ない

図－19に示すように，幅4mm，深さ2mm の半円形と仮定

が，ドロスの飛散状況に違いが生じる。

して照射長さ150mm から容積を計算すると，約1cm3とな（5）レーザ照射前にコンクリートに水散布をことで効率る。
照射速度10mm/sec より，照射時間が15sec となるため，的な作業が可能となる。

32

(a) 照射回数1回

Dry(d) 照射回数1回

Wet(b) 照射回数2回

Dry(e) 照射回数2回

Wet(c) 照射回数3回

Dry(f) 照射回数3回

Wet

図－20

はつり深さ測定結果

3) 杉田和直，森正人，藤岡知夫：レーザのコンクリート切断への適用，コンクリート工学，Vol.24，pp. 13-21，
維持・更新において，“はつり”は必要な作業である。一1986.
方，工事の作業上や現地の環境上の制約がある中での配慮
4) 永井香織：建築・土木分野における光技術の現状と将来が求められる場合もあり，現在にも増して考慮すべき事項
展望，OPTRONICS，No.12，pp. 58-61，2018.
は増えるものと推測される。建設分野においてもカーボン
5) Nagai,K,Beckemper,S and Poprawe,R: Laser Drilling of Small
ニュートラルなど SDGs は避けて通れない課題であり，低Holes in Fifferent Kinds of Concrete, Civil Engineering
Journal, Vol.4, pp. 766-775,2018.
振動で水を使用しないレーザ工法は，従来工法と比較して，
6)
呉屋真之，森宏樹，奥田剛久，藤谷泰之，下鍋典昭，赤優位になる場面もあると考えられる。これからも，レーザ
羽崇：高出力レーザを用いたコンクリート建屋解体技術工法の現地適用に向けて研究開発を続ける予定である。の開発，三菱重工技報，Vol.58，pp. 1-8，2021.
7) レーザ光と材料の関係: http://laser-ac.com/technic/tech002.
参考文献
php（閲覧日：2022 年 12 月 22 日）
1) 2018 年制定 土木学会コンクリート標準示方書【維持管8) 新井武二：コンクリートの表面剥離と除去，理編】
https://yab.yomiuri.co.jp/adv/chuo/research/20120329.html，
2) 浜崎正信，永田重幸，勝村宗英，吉田弘，山内次郎，能ChuoOnline，2012.3.29
見正信：レーザによるコンクリート切断研究，西松建設
技報，Vol.7，pp. 199-200，1984.
最後に，今後増えることが明らかである社会インフラの33