構造物の安全な小規模発破解体技術普及に向けた基礎的研究

【背景・経緯】
　近年、国内では都市部を中心に構造物の老朽化が深刻であり、それらの解体や改修工事が課題となっています。そこで迅速かつ省スペースの解体技術として爆薬等を用いた「小規模発破技術」に注目し、都市部での安全な小規模発破解体普及に向け研究を行っています。これまで鉄筋が発破に及ぼす影響について、アルミ棒を貫入したアクリル板を用いた室内発破試験を実施し、局所的に存在する高密度領域が発破後の亀裂進展に及ぼす影響について検討を行いました¹⁾。しかし、この検討では実施工環境とは物性の大きく異なる条件下での検討に留まっていました。そこで本研究では、コンクリート試験体を使用した発破試験を実施し、鉄筋の影響について検討を実施しました。

 

【成果】
　図に示すような鉄筋を介在したコンクリート試験体を用いた発破試験を行いました。発破の様子を高速度カメラで撮影し、撮影した画像をもとに、画像相関法と呼ばれるひずみ可視化手法を適用し、爆薬起爆後の鉄筋周辺のひずみ・応力状態や亀裂進展挙動について解析を行いました。検討の結果、爆薬の起爆後、鉄筋周辺に時間とともに大きなひずみ領域が広がっていき、特徴的な十字の亀裂が発生することが明らかとなりました。応力解析の結果、発生した応力波は、鉄筋で反射、弾性波速度の増加、反射引張応力波の応力集中などの影響を受け、これらの特徴的な亀裂が発生している可能性が示唆されました。反射引張応力波の集中以外の要因による亀裂は、アクリル試験体を使用した試験では確認できなかった結果です。これは、コンクリートがアクリルに比べ、圧縮・引張強度が小さいことなどに起因すると考えられます。

 

図 発破試験前後の試験体の様子と画像相関法による発破直後の主ひずみ分布の可視化画像

 

【成果の意義・今後の展開】
　本研究では、より実施工環境に近い条件下で、鉄筋が発破に及ぼす影響についてモデル実験により検討を行いました。鉄筋の存在により、その周辺に特徴的な亀裂が生成することは、鉄筋の位置を正しく把握し発破を行うことで、破壊をうまく制御できる可能性を示しています。実際の構造物は複数の鉄筋が複雑に配置されていることもあるため、都市部での安全な小規模発破解体の普及に向け、さらなる検討を続ける予定です。

 

参考文献

1)　Y. Takahashi et. al., Sci. Technol. Energ. Mater., 83, 4, 103-110(2022)

2024年01月25日