JPH0416677A - 超高電圧衝撃インパルスによるコンクリート破壊方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は古いコンクリート構造物の建て替え等の場合
に屡々必要となる、既存構造物コンクリートの破壊処理
について、その従来技術よりも、格段に簡略化、高能率
化、極小公害化を図ったもので、作業の安全性も大幅に
向上させた、コンクリートの破壊方杖に関する。

［従来の技術１ 従来古い構造物のコンクリートを破壊処理する方法には
、次のような幾つかの手段方法が知られていた。

即ち、鉄筋コンクリート製の建造物を破壊する方法とし
てコンクリートカッター、ドリル、コンクリートブレー
カ−を使用したり鋼球を激突させるようなコンクリート
表面からの機械力による方法や欧米等で盛んに行われて
いる解体爆破のような火薬の力を利用する方法などが主
に用いられている（以下従来技術ｌという）。

また、一つの具体的方法として、コンクリートの破砕個
所に、あらかじめ貫通穴を穿ち、この貫通穴に水を充満
させて両端を閉鎖し、電極を貫通させ、約２０［ＫＶ］
前後の電圧を印加し、発生する一ジュール熱により導線
を熔融し気化せしめ、水中放電をおこさせ、それによっ
ておこる周囲の水の衝撃波によってコンクリートを破壊
させる、というものがある（特願昭５３−１５３３２８
．特開昭５５−７８７６５　（以下従来技術２という）
。

更にまた。別の方法として、鉄筋コンクリート構造物の
解体範囲の周辺に低騒音穿孔機で穴を開け、鉄筋を露出
させて切断し、この露出鉄筋に通電して加熱し、コンク
リートを脆弱化せしめた後、その鉄筋の端部を引張装置
に連結して引張ることによって、その解体範囲のコンク
リートを剥離破壊する、というものがある（＃願昭６１
−１５９３３５　、特開昭６３−１４９６３、以下従来
技術３という）。

［本発明の目的：解決すべき問題点］ 前記の従来技術ｌはいずれも確実にかつ効果的に建造物
を破壊することができるが、次のような問題点を有して
いる。

コンクリートカッター、ドリル、コンクリートブレーカ
−９温球といったような装れは稼動の騒音やコンクリー
トを切削したり破壊する際に起きる衝撃音、又はその時
に出る粉塵のような公害が発生する。　これらのような
事は都市部においては典型的な公害であり、更に鋼球を
激突させるといったような方法では大がかりな工事用設
備が必要となり鋼球が飛びかうので危険であり、騒音と
粉塵を発生するなど、やはりこれも都市部においては有
効な手段ではない。

また、解体爆破のような火薬を使用する方法においても
第一に火薬自体が大変危険であり使用の仕方を誤ると大
惨事をも招きかねない。

他にも爆発音による騒音、熟練した作業員を雇うための
多大なコストがかかるといったような問題点をも有して
いる。

また、前記従来技術２は、破壊すべきコンクリートに、
必ず貫通穴を設け、更にその穴の両端を塞ぐのでは、そ
の準備作業が、非常に大変で、多大な労働力を必要とす
るから、現今のような慢性的人手不足の時代においては
最早や実施が困難である。　またジュール熱と水の衝撃
波によるのでは、時間も成程度長くかかり１作業能率も
あまりよくない、という欠点もある。

次に、前記従来技術３は、鉄筋のところまで穿孔するの
で、低騒音型機械を使うといっても市街地巷間でよく見
かける低騒音型機械はまだまだ、可成りの大きな音響を
発しつつ作業している場合が殆んどであるから、騒音及
び粉塵の公害を、目立って少なくすることは、できない
という問題点がある。　また、準備作業も可成り大がか
りなもので、人手不足に対応できないという欠点がある
ほか、鉄筋に通電するのでは、使用電力の割に発熱蓋は
小さく４温に可成りの時間を要する等の問題点がある。

本発明は、上記従来技術の諸欠点問題点を殆んど除去改
善し、従来技術よりも格段に高能率省力化となる超高電
圧衝撃インパルスによるコンクリート破壊方法を提供す
ることを目的とする。

〔本発明の構成二問題点解決の手段］ 上記目的を達成するため、未発１１者等は、コンクリー
トが乾燥状態においても、非常に多くの空隙を有し、こ
れらの各部分において、従来にない超高電圧をかけるこ
とによりボイド放電を生じ、これらが更にセメント水利
鉱物内の結晶水に瞬間的に作用して通電し、更に僅かな
遊離水が存在すれば益々大きな衝撃インパルス電流を生
ずる現象を利用し、画期的なコンクリート破壊の方法を
創出するに到った。

即ち本発明は、破壊すべきコンクリート体又はその部分
の両端に正負１対の電極を埋め込むか又は当接させ、５
０〜１０００［ＫＶ］の超高電圧衝撃インパルス電圧を
極く短時間印加して両電極間に流れる電流により前記コ
ンクリート体又はその部分を破壊すること、及び前記衝
撃インパルス電圧の印加時間を１〜１００［μ５ｅｃｌ
とすること、更に前記破壊すべきコンクリート体又はそ
の部分を表面乾燥内Ｓ湿潤状態にして後超高電圧を印加
する手段をとることを特徴としている。

而して、電極を埋め込むためにコンクリートに作る穴は
深さ２ないし３　［ｃｍ］以下のものでよい、　これは
従来と異なりａ高電圧を用いるので貫通孔でなくても通
電可能となるからである。　また超高電圧の上限を１０
００［ＫＶ］としたのは、これ以上は現状の技術では設
備が彪大となり、経済的に実施困難となるためであり、
下限を５０［ＫＶ］としたのはこれ以下ではボイド放電
が起りに〈〈２従って、コンクリート体に通電しにくく
なるためである。

実際上は乾燥コンクリート体ではコンクリート体の厚さ
、換言すれば電極間の距離にほぼ比例した印゛加電圧が
必要となる。　例えば、上記５０［ＫＶ］は、厚さ約５
［ｃｍｌのコンクリートの壁に電極を当接させる場合の
、ボイド放電を起させるための最低限の電圧である。

印加時間はｌ　［４ｓｅｃ］以下では、コンクリートは
破壊に至らず、また１回の印加時間が１００　［ｐｓｅ
ｃｌ以下としたのは、これより長時間通電するよりも印
加回数を増加する方が有効であるので、１００　［７ｔ
ｓｅｃ］はいわば技術的と同時に経済的上限であるから
である。

［作　　用］ 本発明の超高電圧衝撃インパルスによるコンクリート破
壊方法においては、破壊すべきコンクリート体又はその
部分の両端に設訂した正負１対の電極に、５０〜１００
０　［ＫＶ］　（７）衝撃インパルス電圧を印加すると
、両電極間に加えられた大きい電気エネルギーにより、
そこに放電が発生し、両電極間のコンクリート部分はそ
の放電エネルギーにより破壊又は損傷現象が惹起される
。

更にこの現象を掘り下げて説明すれば、従来用いられた
ような２０ないし３０　［ＫＶ］までの中低電圧では微
細な空隙を伝わるボイド放電は起りえないが、本発明の
ように５０　［ＫＶＪ以上の高電圧を印加すれば、コン
クリート中の空隙を超えてボイド放電が発生する。　こ
の際の注入エネルギーは電圧と電流と時間に比例するが
、本発明では超高電圧を使用するため、時間が短くても
相当なエネルギーを与えることになり、コンクリート内
に含まれるモルタル、更にはセメント水和物中の結晶水
を僅かに分解させる。　そうすると次の瞬間にセメント
水和物は無水鉱物と水に分解し、液相を生じ、更に次の
瞬間にはこの液相な通って更に電流が流れ、これらの木
は水蒸気となって、その体積膨張の圧力により、コンク
リートは内部より破壊するに到る。

更にまた、破壊すべきコンクリートを水に漬けると、コ
ンクリート自体はミクロ的には微細な孔を有するポーラ
スなものであるから、１日ないし数日で内部まで木が侵
透する。

次にこれに水をかけるのを中止して約半日ないし１日経
つと表面乾燥内部湿潤状態となるがこのコンクリートに
前記のように超高電圧を印加すると、内部が湿潤状態で
、電気抵抗が小さくなっているから、内部に比較的大き
な電流が流れる。　電圧の方から考えると、放電電圧は
コンクリート内部に存在する水分量に反比例して低下す
る。　大電流が流れれば、勿ち高熱を発生し、水分は一
時に気化しその体積は膨張し、急激に内圧が高くなり、
コンクリートは瞬時に破壊するに到るのである。　内部
のみが湿潤状態にあるということが、電流が内部に集中
するから、より大きな内圧を得ることができ、従って破
壊効率を画期的に大きくするのである、　尚鉄筋は露出
した部分から１通常の方法で切断すればよい。

［実　施　例１ 〔実施例１〕 本発明衝撃インパルス電圧によるコンクリート破壊方法
の一実施例を図面について説明すると、第１図は本方法
の実施要領を示す斜視図、第２図は同上における電極の
態様の説明図、第３図は衝撃インパルス電圧の波形図で
ある。

まず第１図について本発明方法の実施要領及び諸条件を
説明すると、破壊すべきコンクリート体又はその部分（
以下コンクリート体という）１の両端には１図示せざる
コンデンサー付設インパルス電源に接続された正負１対
の先端尖鋭の電極２，３が埋め込まれるか又は表面に当
接される。　この電極の埋め込み又は当接態様は、第２
図に示すように、同図（ａ）の絶縁電線からなる電極２
，３をコンクリート体１に穿った穴に挿入して充填剤で
周りを埋めるタイプ（第１図はこのタイプ）、同図（ｂ
）の外側に絶縁被覆を施した電極２．３をコンクリート
体１に穿った穴に挿入するタイプ、同図（Ｃ）の絶縁を
施さない電極２．３の先端をコンクリート体ｌの表面に
接触させるタイプを例示する。

またこの電極２，３の材質については、融点が極端に低
くなく、かつ電気抵抗が極端に高くなければ材質は問わ
ない、　電極挿入の穴の深さは２ないし３　［ｃｍｌ位
でよい。

しかして、このような態様で電極２，３をコンクリート
体１の両端に投数して衝撃インパルス電圧を印加するに
あたっては、印加する衝撃インパルス電圧の範囲は５０
〜１０００［ＫＶ］　とする、　この電圧の下限は、電
極２３間のコンクリート中の放電が発生する最低値であ
り、電極間隔１［ｃｍｌ当たり１０［ＫＶ］あれば良く
、従って実際のコンクリートの電極間隔を最低４〜５　
［ｃｍｌとするとして５０［ＫＶＪ以上あればボイド放
電が発生する。　なお、この衝撃インパルス電圧の代表
的な波形を示すと第３図の如きものである。　この例で
は、超高電圧印加の開始後ｌ［ルＳ］で電圧は５３０［
ＫＶ］に達している。

更に電極２．３間のコンクリート間の放電を有効に発生
させるためには、電極２，３間の放電路にのみ水分が存
在することが好ましく、従ってコンクリート体１は表面
乾燥内部湿潤状態にしておくことが望ましい。

次に具体的実施例を説明する。

コンクリート試験体は４　［ｃｍｌ　Ｘ４　［ｃｍｌｘ
１６［ｃｍｌの直方体とし、その長手方向の両端から内
部に、先端被覆を剥いだ絶縁電線の電極対を先端同士間
隔を１０〜１２［ｃｍｌ　として埋め込んだうえ、衝撃
インパルス波形：１　［μ５ｅｃｌ　Ｘ４０　［４Ｓｅ
ｃｌ標準インパルス、コンデンサーのエネルギー：約３
９００［Ｊ］、コンデンサー静電容Ｉｋ０．０２７８［
井Ｆ１．充電電圧５９０［ＫＶ］の衝撃インパルス電源
を用いて、両電極間に衝撃インパルス電圧を印加し、破
壊実験を行った。

コンクリート試験体を４個用意し、これらに衝撃インパ
ルス電圧を１回印加して形状を観察した結果は次の通り
である。

Ｎｏ、ｌ試験体： 電極の周囲に直径３　［ｃｍｌ　、深さ５［ｍｍ］程度
の表面剥離４ケ所、周辺にコンクリート粉末飛散。

Ｎｏ、２試験体： 電極の周囲に直径２　［ｍｍＪ　、深さ２［ｍｍｌ程度
の表面剥離５ケ所、周辺にコンクリ−１・粉末飛散。

Ｎｏ、３試験体： ゛電圧を２回印加し、１回で上部角が１ケ所剥離、２回
目は数ケ所剥離、　周辺に多量のコンクリート粉末飛散
。

Ｎ０９４試験体： ３０分間水に浸し、１０分間乾燥させてから電圧を印加
したところ、数ケ所剥離。

周辺にコンクリート粉末多数飛散。

上記Ｎｏ、３、Ｎｏ−４試験体については更に印加方法
を変えた電圧印加を行ったところ、次の結果が得られた
。

Ｎｏ、３試験体： 連続して１５回電圧を印加し、５回目毎に観察した。　
　５回目は数ケ所剥離。

１０回目は電極の周囲に表面に多数のひびが入った。　
　１５回目は更に多数のひびが入り手で簡単に数片に割
れた。

Ｎｏ、４試験体： １１日間水に浸し、半日間乾燥させて電圧を印加した。

　１回の印加で瞬時に全体が破壊。

以上のように本実施例の効果として、Ｎｏ。

４の試験体、即ち少〈も表面乾燥内部湿潤にして後、超
高電圧を印加したものはただの一度で瞬特にして全体が
破壊するという、従来方法にはなかった画期的顕著な結
果が得られた。

［本発明の効果］ （１）要するに本発明によれば、破壊すべきコンクリー
ト体又はその部分の両端に正負１対の電極を埋め込むか
又は当接させ、５０〜１０００［ＫＶ］の衝撃インパル
ス電圧を極短時間印加して両電極間に流れるインパルス
電流により前記コンクリート体又はその部分を破壊する
ことにより、大がかりな装置、設備を用いたり、衝撃音
、粉塵等の公害を発生したりすることはなく、低廉なコ
ストをもって安全かつ適確にコンクリート体又はその部
分を破壊することができるので、本発明は産業上極めて
有益である。

（２）本発明方法は超高電圧を用いるので、同一の放電
エネルギーを得るのに必要なコンデンサ静電容量は少な
くて済むから、電源装置は比較的小型のもので済むとい
う利点がある。

（３）就中、破壊すべきコンクリート体を表面乾燥内部
湿潤状態として後、ａＩ高電圧を極く短時間印加する本
発明ブｊ法の１態様は、無公害でコンクリ−］体を瞬時
にして破壊処理することが可能となるので、従来に見ら
、れない画期的力沃として、建築業全般に大なる貢献を
すること奢期待することができる。

第１図

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明衝撃インパルス電圧によるコンクリート
破壊方法の実施例における￥施要領を示す斜視図、第２
図は同上における電極の設ｎ態様の説明図、第３図は衝
撃インパルスの波形図である。 １・　・コンクリート体又はその部分。 ２・　・電極、３・・・電極、４φ・・本発明方法に用
いる超高電圧の波形図。 特許出願人　　　　　　西松建設株式会社Ｆ両。 第 図 第 図 一時間（μＳ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）破壊すべきコンクリート体ないしはその部分の両
   端に電極を埋め込むか又は当接させ、５０［ＫＶ］以上
   １０００［ＫＶ］以下の超高電圧を印加して、両電極間
   に流れる衝撃インパルス電流により、前記コンクリート
   体又はその部分を瞬時に破壊することを特徴とする、超
   高電圧衝撃インパルスによるコンクリート破壊方法。 （２）前記衝撃インパルス電圧の印加時間を１［μｓｅ
   ｃ］以上１００［μｓｅｃ］以下とする、請求項（１）
   に記載の、超高電圧衝撃インパルスによるコンクリート
   破壊方法。 （３）前記破壊すべきコンクリート体ないしはその部分
   を、表面乾燥内部湿潤状態にした後、超高電圧を印加す
   る、請求項（１）又は （２）に記載の、超高電圧衝撃インパルスによるコンク
   リート破壊方法。