構造物の破砕方法
【課題】ウォータージェットに伴う廃棄物を処理する際の作業性を向上させることができる構造物の破砕方法を提供する。
【解決手段】ウォータージェットにより構造物を破砕し（Ｓ１０）、ゲル原料を用いて、前記ウォータージェットの排液と、前記構造物の破砕物と、を一体的に含むゲルを形成する（Ｓ３０）構造物の破砕方法とする。
【解決手段】ウォータージェットにより構造物を破砕し（Ｓ１０）、ゲル原料を用いて、前記ウォータージェットの排液と、前記構造物の破砕物と、を一体的に含むゲルを形成する（Ｓ３０）構造物の破砕方法とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の破砕方法に関し、特にウォータージェットを用いた構造物の破砕方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物を破砕する方法として、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されているように、ウォータージェットを用いる方法があった。
【特許文献１】特開平１−３１２１４７号公報
【特許文献２】特開平８−１８７６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術においては、ウォータージェットに伴う大量の排水と構造物の破砕物とを廃棄する際の作業性に問題があった。すなわち、例えば、構造物が石綿を含んで形成されている場合には、混合状態で回収される大量の排水と破砕物とを分離してそれぞれ適切に処理する必要があった。具体的には、排水と破砕物とを分離した後、当該排水には所定の水処理剤を添加して廃液として処理する一方で、当該破砕物にはセメントを添加して硬化させ産業廃棄物として処理する必要があった。
【０００４】
なお、排水を処理するにあたって、例えば、吸水性高分子等の吸水剤を使用することも考えられる。しかしながら、吸水剤は、それ自体が限られた量の水を吸収するに過ぎない。このため、吸水剤を使用したとしても、破砕物は上述のように別途処理する必要があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、ウォータージェットを用いながら廃棄物処理の作業性を向上させることができる構造物の破砕方法を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る構造物の破砕方法は、ウォータージェットにより構造物を破砕し、ゲル原料を用いて、前記ウォータージェットの排液と、前記構造物の破砕物と、を一体的に含むゲルを形成することを特徴とする。本発明によれば、ウォータージェットを用いた構造物の破砕方法において、廃棄物を処理する際の作業性を向上させることができる。すなわち、ウォータージェットの排液と構造物の破砕物とを一体的に回収し廃棄することができる。このため、従来に比して廃棄物を処理する工程を大幅に簡略化することができる。
【０００７】
また、前記ウォータージェットは、前記ゲル原料のうち少なくとも一部を含む溶液を噴射するウォータージェットであってもよい。また、この場合、前記構造物は、断熱層と、前記断熱層を覆う被覆層と、を有し、前記ウォータージェットは、少なくとも前記被覆層に切り込みを形成する第一ウォータージェットと、次いで、固形の破砕材を伴って前記被覆層及び前記断熱層を破砕する第二ウォータージェットと、を含み、前記第一ウォータージェットは、前記ゲル原料のうち少なくとも一部を含む溶液を噴射するウォータージェットであることとしてもよい。また、さらに、前記第一ウォータージェットは、前記ゲル原料のうち一部を含む溶液を噴射するウォータージェットであり、前記破砕材は、前記ゲル原料のうち他の一部を含むこととしてもよい。
【０００８】
こうすれば、廃棄物を処理する際の作業性をさらに向上させることができる。すなわち、ゲルを形成するために要する時間及び工程数を低減することができる。具体的に、例えば、排液及び破砕物と、ゲル原料溶液と、を混合状態で回収できるため、ゲル原料を用いることなくウォータージェットを行った後にゲル原料の全てを添加する場合に比べて、当該排液及び破砕物に当該ゲル原料を混合する工程を簡略化し又は省略することができる。また、水のみを用いたウォータージェットを行った後にゲル原料溶液の全てを添加する場合に比べて、当該水の分だけゲルの体積を低減することができる。また、ゲル原料溶液によって、構造物の破砕に伴う粉塵の飛散を効果的に防止することもできる。
【０００９】
また、前記ゲル原料は、ケイ酸アルカリ金属塩と、保水性高分子と、を含むこととしてもよい。この場合、前記ケイ酸アルカリ金属塩は、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウムからなる群から選択される少なくとも一つであり、前記保水性高分子は、ポリアクリル系樹脂であるとすることができる。また、さらに、前記ゲル原料は、アルミニウム化合物をさらに含むこととしてもよい。この場合、前記アルミニウム化合物は、酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム及び塩化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一つであるとすることもできる。こうすれば、排水と破砕物とを一体的に保持したゲルを短時間で確実に形成することができる。
【００１０】
また、前記構造物は、石綿を含み、前記ケイ酸アルカリ金属塩は、ケイ酸リチウムであるとすることもできる。こうすれば、排水と破砕物とを一体的に保持したゲルを短時間で確実に形成することができるのみならず、珪酸リチウムは石綿と特に親和性が高いため、当該石綿の粉塵の飛散を極めて効果的に防止することができる。また、前記構造物は、筒状構造物の内張り層とすることもできる。こうすれば、ウォータージェットを用いて、煙突等の筒状構造物の内面に形成された内張り層を破砕する方法において、廃棄物を処理する際の作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態に係る構造物の破砕方法（以下、「本方法」という）について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態においては、円筒状構造体である煙突の内張り層を破砕の対象とする場合を例として説明する。
【００１２】
まず、本方法の概要について説明する。図１は、本方法を実施する前の煙突の断面を示す説明図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した煙突の断面図である。図３は、本方法で用いられるウォータージェット装置の一例についての説明図である。図４は、本方法を実施した後の煙突の断面を示す説明図である。
【００１３】
煙突１０は、外壁２０に囲まれた建造物１の内部から上方に延びるよう設けられており、その上端部分は、当該外壁２０の天井部２０ａから当該建造物１の外部に突出している。そして、この煙突１０は、当該煙突１０の骨格を構成する円筒状の基部１１と、当該煙突１０の内面部分を構成する内張り層１２と、を有している。基部１１は、鉄筋コンクリートにより構成されている。煙突１０の径方向中央部分には、煙等の排気が流通する空間である中空部１３が形成されている。中空部１３の上方端は、煙突１０の上方端に開口しており、この開口部分から排気が外部に排出される。
【００１４】
内張り層１２は、図２に示すように、断熱層１２ａと、当該断熱層１２ａを被覆する被覆層１２ｂと、を有している。断熱層１２ａは、基部１１の内面を覆うよう形成され、被覆層１２ｂは、さらに当該断熱層１２ａの内面を覆うよう形成されている。
【００１５】
また、内張り層１２は、石綿を含んで構成されている。すなわち、断熱層１２ａは、石綿繊維から構成され、被覆層１２ｂは、セメントに石綿繊維が分散されてなる石綿スレートから構成されている。したがって、被覆層１２ｂは、断熱層１２ａに比べて、気体や液体の透過性が低く、力学的強度が高くなっている。
【００１６】
なお、石綿は、蛇紋石又は角閃石に属する繊維状の無機ケイ酸塩鉱物である。具体的に、蛇紋石系の石綿としてはクリソタイル（白石綿）があり、角閃石の石綿としてはアモサイト（茶石綿）、クロシドライト（青石綿）、アクチノライト、トレモライト、アンソフィライトがある。
【００１７】
また、図１及び図４に示すように、建造物１内において、煙突１０の下方端部分には、ウォータージェットを用いた破砕処理に伴う排液や破砕物を収容できる収容室２１が設けられている。この収容室２１には、煙突１０の中空部１３の下方端が開口している。このため、後述するようなウォータージェットを用いた破砕処理に伴う排液や破砕物は、煙突１０の中空部１３内を通過して収容室２１内に落下する。
【００１８】
一方、収容室２１は、中空部１３との連通部分を除き閉鎖することができるように構成されている。このため、収容室２１内に収容された排水及び破砕物が当該収容室２１外に拡散することを確実に防止することができるようになっている。この収容室２１は、例えば、構造物１において煙突１０の灰を溜めておくために予め設けられている空間をそのまま利用することができ、又は本方法を実施するにあたって建造物１内に新たに構築することができる。
【００１９】
また、建造物１の天井部２０ａのうち、煙突１０の上端部分が突出している部分には、ウォータージェットを用いた破砕処理に伴う排液や破砕物が外部に飛散することを防止するための作業室２２が設けられている。この作業室２２には、煙突１０の中空部１３の上方端が開口している。一方、作業室２２は、中空部１３との連通部分を除き閉鎖することができるように構成されている。このため、排水及び破砕物が作業室２２外に拡散することを確実に防止することができるようになっている。この作業室２２は、本方法を実施するにあたって建造物１外に新たに構築することができる。
【００２０】
また、図１、図３、図４に示すように、本方法において使用されるウォータージェット装置３０は、作業室２２内に設置される操作部３１と、煙突１０内に配置される本体３２と、を有している。操作部３１は、ウォータージェット装置３０の動作を制御するための操作スイッチや、煙突１０の中空部１３内の様子をモニタリングするための撮影画像が表示されるディスプレイを有している。このため、作業者は、例えば、操作部３１のディスプレイを見ながら、操作スイッチを操作して、ウォータージェット装置３０によるウォータージェット処理を適切に制御することができる。本体３２は、ワイヤー３４によって煙突１０の中空部１３内に吊り下げられている。本体３２を配置する位置は、ワイヤー３４の長さを増減させることによって調節することができる。
【００２１】
また、本体３２は、煙突１０の内張り層１２に向けて突出するように設けられた２つのノズル部３３を有している。各ノズル部３３は、その先端から内張り層１２に向けて、ウォータージェットを噴射することができる。ここで、本発明におけるウォータージェットは、高圧で噴射される、水又は溶液の噴流（ジェット）である。このウォータージェットの噴射圧力は、例えば、２５ＭＰａ以上とすることができ、４０ＭＰａ以上とすることもできる。
【００２２】
また、本体３２はモータ等の駆動装置を内蔵しており、ノズル部３３は、当該駆動装置が発生させる駆動力によって、煙突１０の内張り層１２の内面に沿った方向に回転することができるよう構成されている。したがって、ノズル部３３は、煙突１０の中空部１３内において回転しながら、内張り層１２の円周方向全域にウォータージェットを噴射することができる。
【００２３】
本方法においては、このようなウォータージェット装置３０を用いたウォータージェットにより、煙突１０の内張り層１２を破砕する。ここで、本発明において特徴的なことの一つは、図４に示すように、ウォータージェットの排液と破砕物とを一体的に含むゲルＧを形成する点である。このゲルＧは、排液と破砕物とを一体的に保持する廃棄物として、簡単に回収し、廃棄することができる。具体的に、例えば、収容室２１内においてゲルＧを形成し、当該収容室２１内でゲルＧを所定の容器内に密封して、当該容器を建造物１外に搬出することができる。
【００２４】
特に、本実施形態においては、内張り層１２が、取扱いに注意を要する石綿を含んでいるにもかかわらず、従来のような排水と破砕物との煩雑な分離作業を行うことなく、当該内張り層１２の破砕物とウォータージェットの排液とをゲルＧ内に封じ込めて、産業廃棄物として一体的に回収することができる。なお、ゲルＧを廃棄する際には、蒸発や加熱等により予め当該ゲルＧに含まれる水分を低減することもできる。
【００２５】
このように、本方法によれば、ウォータージェットの排水と破砕物とを一体的に回収し、輸送が容易な産業廃棄物として効率よく処理することができる。したがって、従来のウォータージェットを用いた工法に比べて、排水及び破砕物を廃棄する際の作業性を効果的に向上させることができる。
【００２６】
次に、本方法の詳細について説明する。図５は、本方法の一例に含まれる主な処理の流れを示すフロー図である。図５に示すように、本方法は、ウォータージェットを用いて煙突１０の内張り層１２を破砕する処理を行う第一工程Ｓ１０と、当該ウォータージェットの排液及び当該内張り層１２の破砕物を回収する第二工程Ｓ２０と、ゲル原料を用いて、回収された当該排液及び破砕物を一体的にゲル化する第三工程Ｓ３０と、を含む。
【００２７】
また、本実施形態において、第一工程Ｓ１０では、２段階のウォータージェット処理を行う。このため、第一工程Ｓ１０は、さらに、第一のウォータージェットを行う工程Ｓ１１（以下、「第一ＷＪ工程Ｓ１１」という。）と、次いで、第二のウォータージェットを行う工程Ｓ１２（以下、「第二ＷＪ工程Ｓ１２」という。）と、を含む。
【００２８】
第一ＷＪ工程Ｓ１１においては、ウォータージェットにより、煙突１０の内張り層１２のうち少なくとも被覆層１２ｂに切り込みを形成する。すなわち、煙突１０の中空部１３内において、ウォータージェット装置３０（図３参照）のノズル部３３から水又は溶液のジェットを噴射して、当該ウォータージェットを内張り層１２に衝突させる。これによって、内張り層１２の表面を覆う被覆層１２ｂ、さらには当該被覆層１２ｂの奥に配置されている断熱層１２ｂの少なくとも一部に到達する鋭い溝を形成する。
【００２９】
より具体的に、この第一ＷＪ工程Ｓ１１においては、格子状の切り込みを形成する。すなわち、ウォータージェット装置３０の本体３２及びノズル部３３を、煙突１０の中空部１３内において、ウォータージェットを噴射させながら上下方向に移動させる。
【００３０】
この結果、煙突１０の内張り層１２のうち少なくとも被覆層１２ｂを複数のブロックに区画する格子状の切り込みを形成することができる。
【００３１】
なお、この第一ＷＪ工程Ｓ１１において切り込みを形成するためのウォータージェットは、衝撃性を高めるための固形の破砕材を使用することなく、水又は溶液のジェットのみを内張り層１２に衝突させることが好ましい。こうすることによって、鋭い切り込みを形成することができる。
【００３２】
第一ＷＪ工程Ｓ１１に続く第二ＷＪ工程Ｓ１２においては、固形の破砕材を伴ったウォータージェットにより、被覆層１２ｂ及び断熱層１２ａを破砕する。すなわち、煙突１０の中空部１３内において、微粒子からなる破砕材とともに、ウォータージェット装置３０のノズル部３３から水又は溶液のジェットを噴射して、当破砕材を伴うジェットを、予め切り込みが形成された内張り層１２に衝突させる。これによって、被覆層１２ｂと断熱層１２ａの両方を破砕し、内張り層１２の全体を基部１１から除去する。
【００３３】
なお、破砕材は、ウォータージェット装置３０において、ノズル部３３に近接した位置に設けられた他のノズル部（不図示）又は当該ノズル部３３の内部に設けられた噴出口から高圧で噴射される。このため、第二ＷＪ工程Ｓ１２において用いられるウォータージェットは、水又は溶液の微少滴と、破砕材の微粒子と、が互いに分散状態で混合されたジェットとなる。このウォータージェットは、破砕材を伴うことにより、その衝撃力が効果的に高められている。また、破砕材は、その新モース硬度が２．５〜１５の範囲のものを好ましく用いることができる。
【００３４】
このように、本実施形態においては、まず、鋭い第一ウォータージェットによって内張り層１２のうち少なくとも被覆層１２ｂに切り込みを形成しておき、次いで、衝撃力の高い第二のウォータージェットによって、当該被覆層１２ｂ及び断熱層１２ａの両方を一気に破砕する。
【００３５】
この２段階ウォータージェットを採用することによって、被覆層１２ｂと断熱層１２ａとを有する内張り層１２を効率よく且つ確実に破砕し除去することができる。また、第一ＷＪ工程Ｓ１１において、内張り層１２に格子状の切り込みを形成することにより、第二ＷＪ工程Ｓ１２において、当該内張り層１２の破砕物によって煙突１０の中空部１３が閉塞されるという問題を効果的に回避することができる。
【００３６】
第二工程Ｓ２０においては、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェット処理に伴う排液及び破砕物を混合状態で回収する。すなわち、ウォータージェットにより煙突１０の基部１１から剥離された内張り層１２の破砕物は、当該ウォータージェットの排液と混ざり合いながら中空部１３内を落下して、収容室２１内に堆積する。なお、排液及び破砕物は、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェット処理に伴って連続的に回収されるため、第二工程Ｓ２０における排液及び破砕物の回収は、当該第一工程Ｓ１０と並行して行われることとなる。
【００３７】
第三工程Ｓ３０においては、ゲル原料を用いて、第二工程Ｓ２０で回収された排液と破砕物とを一体的に保持したゲルを形成する。すなわち、収容室２１内に収容された排液と破砕物との混合物を、ゲル原料とともに所定の温度で所定の時間維持することにより、当該破砕物が内部に埋め込まれたゲルを形成する（図４参照）。なお、このゲルは、ウォータージェットで用いられた水分と、回収された破砕物と、を保持しつつ、一定の形状を維持できるよう形成されることが好ましい。
【００３８】
本実施形態において、ゲル原料は、水の存在下で互いに混合されることによりゲルを形成できる３つの原料（以下、それぞれ「第一ゲル原料」、「第二ゲル原料」、「第三ゲル原料」という。）を含む。すなわち、第一ゲル原料は、ケイ酸アルカリ金属塩であり、第二ゲル原料はアルミニウム化合物であり、第三ゲル原料は保水性高分子である。
【００３９】
ケイ酸アルカリ金属塩としては、例えば、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウムからなる群から選択される少なくとも一つを好ましく用いることができ、ケイ酸リチウムを特に好ましく用いることができる。
【００４０】
これらケイ酸アルカリ金属塩は、例えば、当該ケイ酸アルカリ金属塩を含む溶液として用いることができる。すなわち、例えば、ケイ酸アルカリ金属塩を含む塩基性水溶液を好ましく用いることができる。具体的に、例えば、ケイ酸リチウムの濃度が３〜２５重量％の範囲であり、ｐＨが１０〜１２の範囲であるケイ酸リチウム水溶液を好ましく用いることができる。
【００４１】
アルミニウム化合物としては、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム及び塩化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一つを好ましく用いることができ、酸化アルミニウム又は硫酸アルミニウムのうち少なくとも一方を特に好ましく用いることができる。酸化アルミニウムとしては、例えば、コロイダルアルミナを好ましく用いることができる。
【００４２】
これらアルミニウム化合物は、例えば、当該アルミニウム化合物を含む溶液として用いることができる。すなわち、例えば、アルミニウム化合物を含む酸性水溶液を好ましく用いることができる。具体的に、例えば、酸化アルミニウムの濃度が５〜３０重量％の範囲（好ましくは１０〜１１重量％の範囲）であり、ｐＨが４〜６の範囲であり、２０℃における粘度が５０〜３０００（ｍＰａ・ｓ）の範囲であるアルミナゾル水溶液を好ましく用いることができる。また、硫酸アルミニウムの濃度が１０〜３０重量％の範囲（好ましくは１５〜２０重量％）であり、ｐＨが３〜６の範囲である硫酸アルミニウム水溶液を好ましく用いることができる。
【００４３】
保水性高分子としては、水を保持できる親水性の高分子であって、ゲル原料の一部として用いることでゲルの流動性を低減できるものであれば特に限られず任意の種類のものを適宜選択して用いることができる。
【００４４】
すなわち、この保水性高分子としては、例えば、ポリアクリル系樹脂を好ましく用いることができる。ポリアクリル系樹脂としては、例えば、ポリアクリルアミド系樹脂やポリアクリル酸系樹脂を好ましく用いることができる。
【００４５】
ポリアクリルアミド系樹脂としては、アニオン性ポリアクリルアミド系樹脂又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂のうち少なくとも一方を用いることができる。アニオン性ポリアクリルアミド系樹脂としては、例えば、分子量が２×１０６〜３×１０６（Ｄａ）の範囲のものを好ましく用いることができる。カチオン性ポリアクリルアミド系樹脂としては、例えば、分子量が１×１０６〜２×１０６（Ｄａ)の範囲（好ましくは１×１０６（Ｄａ）程度）のものを好ましく用いることができる。
【００４６】
また、保水性高分子としては、多糖類やタンパク質を用いることもできる。すなわち、多糖類としては、例えば、寒天やアルギン酸ナトリウムを用いることができる。また、タンパク質としては、例えば、ゼラチンを用いることができる。
【００４７】
これら保水性高分子は、例えば、当該保水性高分子を含む溶液として用いることができる。すなわち、例えば、保水性高分子を含む酸性水溶液を好ましく用いることができる。具体的に、例えば、アニオン性ポリアクリルアミド系樹脂の濃度が１５〜２０重量％の範囲であり、ｐＨが２．５〜５の範囲であり、２５℃における粘度が４０００〜１００００（ｍＰａ・ｓ）の範囲であるアニオン性アクリルアミド系樹脂水溶液を好ましく用いることができる。また、例えば、カチオン性ポリアクリルアミド系樹脂の濃度が１５〜２０重量％の範囲であり、ｐＨが２．５〜５の範囲であり、２５℃における粘度が１０００〜６０００（ｍＰａ・ｓ）の範囲であるカチオン性アクリルアミド系樹脂水溶液を好ましく用いることができる。
【００４８】
第三工程Ｓ３０においては、ウォータージェットの排水と、内張り層１２の破砕物と、第一ゲル原料と、第二ゲル原料と、第三ゲル原料と、を互いに混合された状態で所定温度にて所定時間保持することによって、当該破砕物が封じ込められたゲルを形成する。
【００４９】
ここで、３種類のゲル原料は様々な態様で使用することができる。すなわち、本実施形態において、上述の第一ＷＪ工程Ｓ１１で用いられる第一ウォータージェットは、第一ゲル原料を含む塩基性水溶液を噴射するウォータージェットである。具体的に、この第一ウォータージェットは、破砕材を伴うことなく、ケイ酸リチウム水溶液を噴射するウォータージェットとすることができる。
【００５０】
一方、上述の第二ＷＪ工程Ｓ１２で用いられる第二ウォータージェットは、第一ゲル原料以外のゲル原料を用いないウォータージェットとすることができる。すなわち、第二ウォータージェットは、例えば、ゲル原料以外の微粒子からなる破砕材とともに水を噴射するウォータージェットである。なお、この破砕材としては、例えば、炭酸水素ナトリウム（重曹）や炭酸カルシウムの微粒子を用いることができる。
【００５１】
この場合、第二工程Ｓ２０においては、第一ウォータージェットの排液である第一ゲル原料水溶液と、第二ウォータージェットで用いられた破砕材を含む排水と、内張り層１２の破砕物と、を回収する。
【００５２】
そして、第三工程Ｓ３０において、これら排液及び破砕物の混合物に、第二ゲル原料と第三ゲル原料とを添加して混合することにより、当該排液及び破砕物を一体的に保持したゲルを形成する。なお、第三工程Ｓ３０において、必要に応じて第一ゲル原料をさらに添加することもできる。
【００５３】
また、第二ウォータージェットは、第一ゲル原料以外のゲル原料を用いるウォータージェットとすることができる。すなわち、第二ウォータージェットは、例えば、第二ゲル原料の微粒子又は第三ゲル原料の微粒子の少なくとも一方を含む破砕材を伴うウォータージェットとすることができる。具体的に、この第二ウォータージェットは、アルミナ微粒子又は硫酸アルミニウム微粒子を含む破砕材とともに水を噴射するウォータージェットである。
【００５４】
また、第二ウォータージェットは、例えば、第二ゲル原料又は第三ゲル原料のうち少なくとも一方を含む酸性水溶液を噴射するウォータージェットとすることができる。具体的に、この第二ウォータージェットは、破砕材とともに、アルミナゾル水溶液、硫酸アルミニウム水溶液、又はポリアクリルアミド系樹脂水溶液を噴射するウォータージェットである。なお、これら水又は溶液と破砕材とは適宜組み合わせて用いることができる。
【００５５】
このように、第二ウォータージェットが、第二ゲル原料又は第三ゲル原料のうち少なくとも一方を用いるウォータージェットである場合、第二工程Ｓ２０においては、第一ウォータージェットの排液である第一ゲル原料水溶液と、第二ウォータージェットで用いられた第二ゲル原料又は第三ゲル原料を含む排液と、内張り層１２の破砕物と、を回収する。
【００５６】
そして、第三工程Ｓ３０において、これら排液及び破砕物の混合物に、２段階ウォータージェットで用いられなかった残りのゲル原料を添加して混合することにより、当該排液及び破砕物を一体的に保持したゲルを形成する。なお、第三工程Ｓ３０において、必要に応じて第一ゲル原料、第二ゲル原料又は第三ゲル原料をさらに添加することもできる。
【００５７】
本実施形態においては、第一ゲル原料としてケイ酸アルカリ金属塩を用い、第二ゲル原料としてアルミニウム化合物を用い、第三ゲル原料として保水性高分子を用いることにより、第三工程Ｓ３０において、ウォータージェットの排水と内張り層１２の破砕物とを一体的に保持したゲルを短時間で確実に形成することができる。
【００５８】
具体的に、例えば、ゲル原料が、ケイ酸リチウム水溶液と、酸化アルミニウム水溶液又は硫酸アルミニウム水溶液のうち少なくとも一方（好ましくは酸化アルミニウム水溶液及び硫酸アルミニウム水溶液の両方）と、アニオン性ポリアクリルアミド系樹脂水溶液又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂水溶液のうち少なくとも一方（好ましくはアニオン性ポリアクリルアミド系樹脂水溶液及びカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂水溶液の両方）と、を含む場合には、特にゲルを効率よく形成することができる。すなわち、例えば、排液と破砕物とを一体的な廃棄物として搬出可能とするゲルを、ウォータージェットによる破砕処理が終了してから２４時間以内に形成することができる。
【００５９】
また、これらケイ酸アルカリ金属塩と、アルミニウム化合物と、保水性高分子と、を用いてゲルを形成する場合には、まずケイ酸アルカリ金属塩の塩基性水溶液を使用し、次いで、アルミニウム化合物の酸性水溶液を添加し、最後に保水性高分子の酸性水溶液を添加することにより、ゲルの形成を特に効率よく行うことができる。なお、このようなゲル形成には、ケイ酸アルカリ金属塩の塩基性水溶液のｐＨを酸性側にシフトさせることが寄与していると考えられる。
【００６０】
また、上述のように、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェットに、ゲル原料の一部を用いることにより、第三工程Ｓ３０においてゲルを形成するために要する時間及び工程数を低減することができる。
【００６１】
すなわち、第一工程Ｓ１０において、ゲル原料の一部を用いたウォータージェットにより内張り層１２を破砕する場合には、当該ウォータージェットの排液及び当該内張り層１２の破砕物と、当該ゲル原料の一部と、が互いに混ざり合いながら収容室２１内に堆積する。したがって、例えば、ゲル原料を用いることなくウォータージェットを行った後にゲル原料の全てを添加する場合に比べて、排液及び破砕物とゲル原料とを混合するために要する時間及び工程を大幅に短縮することができる。
【００６２】
また、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェットに、ゲル原料の一部を含む溶液を用いることにより、第三工程Ｓ３０で形成されるゲルの体積を低減することができる。
【００６３】
すなわち、第一ＷＪ工程Ｓ１１において、ケイ酸アルカリ金属塩の水溶液を噴射する第一ウォータージェットを用いる場合には、例えば、水のみを用いた第一ウォータージェットを行った後にケイ酸アルカリ金属塩の水溶液を添加する場合に比べて、少なくとも当該水の分だけゲルの体積を低減することができる。
【００６４】
また、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェットに、ゲル原料の一部を含む溶液を用いることにより、当該ウォータージェットによる破砕処理に伴う粉塵の飛散を効果的に防止することができる。
【００６５】
すなわち、第一ＷＪ工程Ｓ１１において、ケイ酸アルカリ金属塩の水溶液を噴射する第一ウォータージェットによって内張り層１２に切り込みを形成する場合には、当該ケイ酸アルカリ金属塩が、当該切り込みから被覆層１２ｂ及び断熱層１２ａに浸透して飛散防止剤として機能する。したがって、続く第二ＷＪ工程Ｓ１２における第二ウォータージェットによる内張り層１２の破砕に伴う粉塵の発生及び飛散を抑制することができる。
【００６６】
特に、本実施形態においては、内張り層１２が石綿を含んでいるため、ケイ酸アルカリ金属塩としてケイ酸リチウムを用いる場合に、当該石綿の飛散を防止する効果が顕著なものとなる。
【００６７】
すなわち、ケイ酸リチウムは、ケイ酸アルカリ金属塩の中でも特に石綿との親和性が高いため、ケイ酸リチウム水溶液を用いたウォータージェットを行うことにより、断熱層１２ａ及び被覆層１２ｂに含まれる石綿の繊維を当該ケイ酸リチウムにより効果的に被覆することができる。
【００６８】
ここで、ケイ酸リチウムの水溶液においては、負の表面電荷を有するコロイド状シリカと、正の電荷を有するリチウムイオンと、が電気的なバランスを維持して共存している。これに対し、内張り層１２に含まれる石綿のうち、クロシドライト、アモサイトの表面電荷は負であり、ケイ酸リチウム水溶液中のコロイド状シリカの表面電荷と同じである。したがって、石綿繊維の集合体にケイ酸リチウム水溶液が浸透すると、石綿繊維の表面電荷とコロイド状シリカの表面電荷とが反発し、石綿繊維間にコロイド状シリカが分散するが、リチウムイオンによって電気的なバランスが維持される。この結果、ケイ酸リチウムと石綿繊維との親和性が高くなり、石綿繊維はケイ酸リチウム水溶液に濡れやすくなっていると考えられる。
【００６９】
また、リチウムイオンのイオン半径は、他のアルカリイオンのそれに比較して小さいため、ケイ酸リチウムが石綿繊維表面に吸着できる量は他のケイ酸アルカリに比べても多く、石綿繊維との親和性が特に高くなっていると考えられる。このため、ケイ酸リチウムは石綿繊維に効率よく保持されて、当該石綿繊維の飛散を極めて効果的に防止することができる。
【００７０】
また、ケイ酸リチウムを用いることにより、ゲル中の石綿を当該ケイ酸リチウムで拘束して一体化し、当該石綿の飛散を効果的に防止するとともに、当該ゲルを廃棄物として溶融処理する際に、当該石綿を溶融するために必要な温度を効果的に低下させることもできる。すなわち、石綿を含むゲルにケイ酸リチウムがさらに含まれていることにより、通常１５００℃以上である当該石綿の溶融温度を、約１３６０℃まで低下させることができる。
【００７１】
また、ケイ酸リチウムが付着した石綿クリソタイル（白石綿）からなる廃棄物を７００℃以上に加熱すると、当該クリソタイルがフォレステライト、シリカ、エンスタタイトの結晶構造に変化し、さらに９００℃以上に加熱すると、その多くがシリカ、エンスタタイトの結晶になり、フォレステライトの結晶は殆ど含まれなくなる。フォレステライトは長期的には水和してクリソタイルに戻る可能性があるため、廃棄物の安全性を高めることもできる。
【００７２】
また、石綿が封じ込められたゲルが、ケイ酸塩やアルミニウム化合物等の無機化合物を主体として構成されることにより、当該ゲルが有機化合物を主体として構成される場合に比べて、当該ゲルを廃棄物として加熱溶融処理する際の当該廃材の崩壊を効果的に回避することができる。このため、加熱溶融処理の過程において廃棄物から石綿が飛散することを効果的に回避することができる。
【００７３】
また、ケイ酸リチウムを含む塩基性水溶液と、酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム及び塩化アルミニウムのうち少なくとも一つと、を含む酸性水溶液と、を用いる場合には、各水溶液のｐＨが比較的中性に近いため、作業時の安全性が高く、作用現場における浸食も起こりにくい。
【００７４】
次に、本方法におけるゲルの形成に関する具体的な実施例について説明する。
【００７５】
［実施例］
ゲル原料としては、ケイ酸リチウム水溶液、アルミナゾル水溶液、硫酸アルミニウム水溶液、アニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液、カチオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液を準備した。
【００７６】
ケイ酸リチウム水溶液としては、ケイ酸リチウムを１５重量％含有する水溶液を用いた。このケイ酸リチウム水溶液のｐＨは１０．０であった。
【００７７】
アルミナゾル水溶液としては、市販されている水溶液を用いた。このアルミナゾル水溶液は、酸化アルミニウムを１０重量％含有し、ｐＨは５．１１であった。
【００７８】
硫酸アルミニウム水溶液としては、水処理凝集剤（いわゆる硫酸バンド）として使用可能な市販されている水溶液を水で希釈して用いた。この硫酸アルミニウム水溶液は、硫酸アルミニウムを２０重量％含有し、ｐＨは４．０であった。
【００７９】
アニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液としては、紙力増強剤や水処理におけるアニオン系高分子凝集剤として使用可能な市販されている第一の水溶液又は第二の水溶液を用いた。第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液は、分子量が約２×１０６（Ｄａ)であるアニオン性ポリアクリルアミド樹脂を１５重量％含有し、ｐＨは５．６８であった。第二のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液は、分子量が約３×１０６（Ｄａ)であるアニオン性ポリアクリルアミド樹脂を２０重量％含有し、ｐＨは２．５〜４．５の範囲であった。
【００８０】
カチオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液としては、凝結剤として使用可能な市販されている水溶液を用いた。このアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液は、分子量が約１×１０６（Ｄａ)であるカチオン性ポリアクリルアミド樹脂を１５重量％含有し、ｐＨは２．５〜４．５の範囲であった。
【００８１】
また、本方法において破砕の対象となった構造物の破砕物として、ロックウールの吹き付け材の破片を用いた。
【００８２】
そして、第一の条件においては、１００ｇのケイ酸リチウム水溶液、１０ｇのアルミナゾル水溶液、３ｇの硫酸アルミニウム水溶液、及び３０ｇの第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液を樹脂製容器内で混合した。混合液のｐＨは９〜１０であった。この混合液を室温にて容器内で３０分保持した。この結果、容器から一つの塊として容易に取り出すことのできるゲルを形成することができた。
【００８３】
また、第二の条件においては、５０ｇのケイ酸リチウム水溶液、１．５ｇの硫酸アルミニウム水溶液、及び１５ｇの第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液を樹脂製容器内で混合した。混合液のｐＨは９〜１０であった。この混合液を室温にて容器内で３０分保持した。この結果、容器から一つの塊として容易に取り出すことのできるゲルを形成することができた。なお、第二の条件で形成されたゲルは、上述の第一の条件で形成されたゲルに比べて柔らかいものであった。
【００８４】
また、第三の条件においては、５０ｇのケイ酸リチウム水溶液、５ｇのアルミナゾル水溶液、及び１５ｇの第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液を樹脂製容器内で混合した。混合液のｐＨは１０〜１２であった。この混合液を室温にて容器内で３０分保持した。この結果、容器から一つの塊として容易に取り出すことのできるゲルを形成することができた。なお、第三の条件で形成されたゲルは、上述の第一の条件で形成されたゲルに比べて、容器からの剥離性がやや劣るものであった。
【００８５】
また、第四の条件においては、８ｇの吹き付け材破片、５０ｇのケイ酸リチウム水溶液、５ｇのアルミナゾル水溶液、１．５ｇの硫酸アルミニウム水溶液、及び１５ｇの第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液を樹脂製容器内で混合した。混合液のｐＨは１０であった。この混合液を室温にて容器内で３０分保持した。この結果、吹き付け材破片を内部に保持し、容器から一つの塊として容易に取り出すことのできるゲルを形成することができた。
【００８６】
また、第五の条件においては、５０ｇのケイ酸リチウム水溶液、５ｇのアルミナゾル水溶液、１．５ｇの硫酸アルミニウム水溶液、１５ｇの第二のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液、７．５ｇのカチオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液を樹脂製容器内で混合した。混合液のｐＨは１０であった。この混合液を室温にて容器内で３０分保持した。この結果、容器から一つの塊として容易に取り出すことのできるゲルを形成することができた。
【００８７】
また、予備的に５０ｇのケイ酸リチウム水溶液と１５ｇの第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液とを混合して、ｐＨが１２の混合液を室温にて３０分保持したところ、当該第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液に含有されるアニオン性ポリアクリルアミド樹脂の濃度をより増加させることにより、好ましいゲルを形成可能と考えられる結果が得られた。
【００８８】
このように、ゲル原料として、ケイ酸リチウム水溶液、アルミナゾル水溶液又は硫酸アルミニウム水溶液の少なくとも一方と、ポリアクリルアミド樹脂水溶液と、を用いることにより、破砕物を一体的に保持したゲルを形成できることが確認された。なお、これらの条件においてゲルを形成するために混合液を保持する時間を３０分間としたが、３０分より短い時間、例えば、１０分以上保持することによってもゲルを形成することが可能であった。
【００８９】
なお、本発明は、本実施形態で説明したものに限られない。まず、本方法において破砕の対象となる構造物は、ウォータージェットにより破砕可能なものであれば、上述の例に示したものに限られない。
【００９０】
すなわち、断熱層１２ａは、石綿断熱材から構成されるものに限られず、例えば、ロックウールやガラスウール等の他の繊維材料や、発泡材料等の他の断熱材料から構成されてもよい。また、被覆層１２ｂは、断熱層１２ａに比べて気体や液体の透過性が低く、力学的強度が高いものであれば、石綿スレートから構成されるものに限られず、例えば、ケイ酸カルシウム板のような被覆材であってもよい。また、内張り層１２は、上述の２層構造のものに限られず、例えば、被覆層１２ｂを有することなく、断熱層１２ａのみからなる単層構造のものであってもよく、また、３以上の層が積層された構造のものであってもよい。
【００９１】
また、本方法において破砕の対象となる構造物が石綿を含有する場合には、当該構造物は、例えば、構造物の表面に石綿を含む材料を吹き付けることにより形成された石綿含有吹き付け材や、石綿を含む材料で成形されたフェルト、スレート、ボード等の石綿含有壁材とすることもできる。また、本方法において破砕の対象となる構造物は、石綿を含有するものに限られない。また、本方法において破砕の対象となる構造物は、上述のように断面が円形である筒状構造物に限られず、例えば、断面が四角形等の多角形である筒状の構造物とすることができ、また、筒状以外の形状を有する構造物の一部又は全部とすることもできる。
【００９２】
また、本方法で用いることのできるゲル原料は、所定の条件（温度や時間）で、排液と破砕物とが一体化されたゲルを形成できる原料であれば、上述の例で示したものに限られず、任意の種類の材料を適宜選択して用いることができる。
【００９３】
例えば、ゲル原料として、複数のゲル原料を用いる場合には、ゲル原料の種類は上述のように３種類に限られず、水の存在下で互いに混合されることによりゲルを形成できる任意の種類のゲル原料を適宜組み合わせて用いることができる。
【００９４】
すなわち、ゲル原料としては、２種類のゲル原料を用いることもできる。具体的に、ゲル原料としては、例えば、ケイ酸アルカリ金属塩と、保水性高分子と、を用いることができる。この場合、例えば、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェットをケイ酸アルカリ金属塩水溶液を噴射するウォータージェットとし、第三工程Ｓ３０において、排液及び破砕物に保水性高分子を添加することによりゲルを形成することができる。
【００９５】
また、例えば、第一ＷＪ工程Ｓ１１における第一ウォータージェットをケイ酸アルカリ金属塩水溶液を噴射するウォータージェットとし、第二ＷＪ工程Ｓ１２における第二ウォータージェットを保水性高分子の微粒子からなる破砕材とともに水を噴射するウォータージェット、又は破砕材とともに保水性高分子水溶液を噴射するウォータージェットとすることもできる。この場合には、第三工程Ｓ３０においてゲル化に要する時間及び工程を大幅に短縮できるとともに、形成されるゲルの体積を効果的に低減することもできる。特に、ゲル原料の全てを第一工程Ｓ１０のウォータージェットに用いた場合には、第三工程Ｓ３０において回収された排液及び破砕物の混合物をそのまま放置するだけでゲルを形成することができる。
【００９６】
また、ゲル原料としては、単独でゲルを形成できる１種類のゲル原料を用いることもできる。具体的に、例えば、ゲル原料として、寒天、アルギン酸ナトリウム、又はゼラチンを単独で用いることができる。この場合、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェットは、このゲル原料の全てを含む溶液を噴射するウォータージェットとすることもできる。
【００９７】
なお、好ましいゲル原料を選択するにあたっては、必ずしも実際にウォータージェットに用いて確認する必要はない。すなわち、例えば、破砕の対象となる構造物の破片からなる試料と、候補となったゲル原料と、水と、を混合して、好ましいゲルを形成できれば、当該ゲル原料を採用することができる。このとき、試料と水との比率（例えば、重量比）は、実際にウォータージェットを用いた場合における破砕物と排水との比率と同程度とすることが好ましい。また、試料としては、必ずしも実際に破砕の対象とする構造物そのものの破片を用いる必要はなく、模擬的に当該構造物の破片として使用可能な他の材料からなる試料を用いることもできる。
【００９８】
また、上述の例においては、第一工程Ｓ１０において２段階のウォータージェットを用いる場合について説明したが、本方法におけるウォータージェットはこれに限られず、１段階のウォタージェットや、３段階以上のウォータージェットを用いることもできる。
【００９９】
また、本方法は、第一工程Ｓ１０のウォータージェットとして、ゲル原料のうち少なくとも一部を含む溶液を噴射するウォータージェットを用いるものに限られない。すなわち、例えば、第一工程Ｓ１０においてゲル原料を用いることなく水のみを用いたウォータージェットを行い、第三工程Ｓ３０において、当該ウォータージェットの排水と内張り層１２の破砕物との混合物に、全てのゲル原料を添加して混合することにより、ゲルを形成することもできる。
【０１００】
また、第三工程Ｓ３０におけるゲルの形成は、上述のように排液と破砕物との混合物が堆積される収容室２１内で行われるものに限られない。すなわち、例えば、排液と破砕物の全部または一部を、バキューム装置等の閉鎖的な移送手段によって、収容室２１の外部又は建造物１の外部に設けられた閉鎖的な別の部屋に移送し、当該別の部屋内でゲルを形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の一実施形態に係る構造物の破砕方法を実施する前の煙突の断面を示す説明図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した煙突の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る構造物の破砕方法で用いられるウォータージェット装置の一例についての説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る構造物の破砕方法を実施した後の煙突の断面を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る構造物の破砕方法の一例に含まれる主な工程を示すフロー図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 建造物、１０ 煙突、１１ 基部、１２ 内張り層、１２ａ 断熱層、１２ｂ 被覆層、１３ 中空部、２０ 外壁、２０ａ 天井部、２１ 収容室、２２ 作業室、３０ ウォータージェット装置、３１ 操作部、３２ 本体、３３ ノズル部、３４ ワイヤー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の破砕方法に関し、特にウォータージェットを用いた構造物の破砕方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物を破砕する方法として、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されているように、ウォータージェットを用いる方法があった。
【特許文献１】特開平１−３１２１４７号公報
【特許文献２】特開平８−１８７６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術においては、ウォータージェットに伴う大量の排水と構造物の破砕物とを廃棄する際の作業性に問題があった。すなわち、例えば、構造物が石綿を含んで形成されている場合には、混合状態で回収される大量の排水と破砕物とを分離してそれぞれ適切に処理する必要があった。具体的には、排水と破砕物とを分離した後、当該排水には所定の水処理剤を添加して廃液として処理する一方で、当該破砕物にはセメントを添加して硬化させ産業廃棄物として処理する必要があった。
【０００４】
なお、排水を処理するにあたって、例えば、吸水性高分子等の吸水剤を使用することも考えられる。しかしながら、吸水剤は、それ自体が限られた量の水を吸収するに過ぎない。このため、吸水剤を使用したとしても、破砕物は上述のように別途処理する必要があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、ウォータージェットを用いながら廃棄物処理の作業性を向上させることができる構造物の破砕方法を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る構造物の破砕方法は、ウォータージェットにより構造物を破砕し、ゲル原料を用いて、前記ウォータージェットの排液と、前記構造物の破砕物と、を一体的に含むゲルを形成することを特徴とする。本発明によれば、ウォータージェットを用いた構造物の破砕方法において、廃棄物を処理する際の作業性を向上させることができる。すなわち、ウォータージェットの排液と構造物の破砕物とを一体的に回収し廃棄することができる。このため、従来に比して廃棄物を処理する工程を大幅に簡略化することができる。
【０００７】
また、前記ウォータージェットは、前記ゲル原料のうち少なくとも一部を含む溶液を噴射するウォータージェットであってもよい。また、この場合、前記構造物は、断熱層と、前記断熱層を覆う被覆層と、を有し、前記ウォータージェットは、少なくとも前記被覆層に切り込みを形成する第一ウォータージェットと、次いで、固形の破砕材を伴って前記被覆層及び前記断熱層を破砕する第二ウォータージェットと、を含み、前記第一ウォータージェットは、前記ゲル原料のうち少なくとも一部を含む溶液を噴射するウォータージェットであることとしてもよい。また、さらに、前記第一ウォータージェットは、前記ゲル原料のうち一部を含む溶液を噴射するウォータージェットであり、前記破砕材は、前記ゲル原料のうち他の一部を含むこととしてもよい。
【０００８】
こうすれば、廃棄物を処理する際の作業性をさらに向上させることができる。すなわち、ゲルを形成するために要する時間及び工程数を低減することができる。具体的に、例えば、排液及び破砕物と、ゲル原料溶液と、を混合状態で回収できるため、ゲル原料を用いることなくウォータージェットを行った後にゲル原料の全てを添加する場合に比べて、当該排液及び破砕物に当該ゲル原料を混合する工程を簡略化し又は省略することができる。また、水のみを用いたウォータージェットを行った後にゲル原料溶液の全てを添加する場合に比べて、当該水の分だけゲルの体積を低減することができる。また、ゲル原料溶液によって、構造物の破砕に伴う粉塵の飛散を効果的に防止することもできる。
【０００９】
また、前記ゲル原料は、ケイ酸アルカリ金属塩と、保水性高分子と、を含むこととしてもよい。この場合、前記ケイ酸アルカリ金属塩は、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウムからなる群から選択される少なくとも一つであり、前記保水性高分子は、ポリアクリル系樹脂であるとすることができる。また、さらに、前記ゲル原料は、アルミニウム化合物をさらに含むこととしてもよい。この場合、前記アルミニウム化合物は、酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム及び塩化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一つであるとすることもできる。こうすれば、排水と破砕物とを一体的に保持したゲルを短時間で確実に形成することができる。
【００１０】
また、前記構造物は、石綿を含み、前記ケイ酸アルカリ金属塩は、ケイ酸リチウムであるとすることもできる。こうすれば、排水と破砕物とを一体的に保持したゲルを短時間で確実に形成することができるのみならず、珪酸リチウムは石綿と特に親和性が高いため、当該石綿の粉塵の飛散を極めて効果的に防止することができる。また、前記構造物は、筒状構造物の内張り層とすることもできる。こうすれば、ウォータージェットを用いて、煙突等の筒状構造物の内面に形成された内張り層を破砕する方法において、廃棄物を処理する際の作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態に係る構造物の破砕方法（以下、「本方法」という）について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態においては、円筒状構造体である煙突の内張り層を破砕の対象とする場合を例として説明する。
【００１２】
まず、本方法の概要について説明する。図１は、本方法を実施する前の煙突の断面を示す説明図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した煙突の断面図である。図３は、本方法で用いられるウォータージェット装置の一例についての説明図である。図４は、本方法を実施した後の煙突の断面を示す説明図である。
【００１３】
煙突１０は、外壁２０に囲まれた建造物１の内部から上方に延びるよう設けられており、その上端部分は、当該外壁２０の天井部２０ａから当該建造物１の外部に突出している。そして、この煙突１０は、当該煙突１０の骨格を構成する円筒状の基部１１と、当該煙突１０の内面部分を構成する内張り層１２と、を有している。基部１１は、鉄筋コンクリートにより構成されている。煙突１０の径方向中央部分には、煙等の排気が流通する空間である中空部１３が形成されている。中空部１３の上方端は、煙突１０の上方端に開口しており、この開口部分から排気が外部に排出される。
【００１４】
内張り層１２は、図２に示すように、断熱層１２ａと、当該断熱層１２ａを被覆する被覆層１２ｂと、を有している。断熱層１２ａは、基部１１の内面を覆うよう形成され、被覆層１２ｂは、さらに当該断熱層１２ａの内面を覆うよう形成されている。
【００１５】
また、内張り層１２は、石綿を含んで構成されている。すなわち、断熱層１２ａは、石綿繊維から構成され、被覆層１２ｂは、セメントに石綿繊維が分散されてなる石綿スレートから構成されている。したがって、被覆層１２ｂは、断熱層１２ａに比べて、気体や液体の透過性が低く、力学的強度が高くなっている。
【００１６】
なお、石綿は、蛇紋石又は角閃石に属する繊維状の無機ケイ酸塩鉱物である。具体的に、蛇紋石系の石綿としてはクリソタイル（白石綿）があり、角閃石の石綿としてはアモサイト（茶石綿）、クロシドライト（青石綿）、アクチノライト、トレモライト、アンソフィライトがある。
【００１７】
また、図１及び図４に示すように、建造物１内において、煙突１０の下方端部分には、ウォータージェットを用いた破砕処理に伴う排液や破砕物を収容できる収容室２１が設けられている。この収容室２１には、煙突１０の中空部１３の下方端が開口している。このため、後述するようなウォータージェットを用いた破砕処理に伴う排液や破砕物は、煙突１０の中空部１３内を通過して収容室２１内に落下する。
【００１８】
一方、収容室２１は、中空部１３との連通部分を除き閉鎖することができるように構成されている。このため、収容室２１内に収容された排水及び破砕物が当該収容室２１外に拡散することを確実に防止することができるようになっている。この収容室２１は、例えば、構造物１において煙突１０の灰を溜めておくために予め設けられている空間をそのまま利用することができ、又は本方法を実施するにあたって建造物１内に新たに構築することができる。
【００１９】
また、建造物１の天井部２０ａのうち、煙突１０の上端部分が突出している部分には、ウォータージェットを用いた破砕処理に伴う排液や破砕物が外部に飛散することを防止するための作業室２２が設けられている。この作業室２２には、煙突１０の中空部１３の上方端が開口している。一方、作業室２２は、中空部１３との連通部分を除き閉鎖することができるように構成されている。このため、排水及び破砕物が作業室２２外に拡散することを確実に防止することができるようになっている。この作業室２２は、本方法を実施するにあたって建造物１外に新たに構築することができる。
【００２０】
また、図１、図３、図４に示すように、本方法において使用されるウォータージェット装置３０は、作業室２２内に設置される操作部３１と、煙突１０内に配置される本体３２と、を有している。操作部３１は、ウォータージェット装置３０の動作を制御するための操作スイッチや、煙突１０の中空部１３内の様子をモニタリングするための撮影画像が表示されるディスプレイを有している。このため、作業者は、例えば、操作部３１のディスプレイを見ながら、操作スイッチを操作して、ウォータージェット装置３０によるウォータージェット処理を適切に制御することができる。本体３２は、ワイヤー３４によって煙突１０の中空部１３内に吊り下げられている。本体３２を配置する位置は、ワイヤー３４の長さを増減させることによって調節することができる。
【００２１】
また、本体３２は、煙突１０の内張り層１２に向けて突出するように設けられた２つのノズル部３３を有している。各ノズル部３３は、その先端から内張り層１２に向けて、ウォータージェットを噴射することができる。ここで、本発明におけるウォータージェットは、高圧で噴射される、水又は溶液の噴流（ジェット）である。このウォータージェットの噴射圧力は、例えば、２５ＭＰａ以上とすることができ、４０ＭＰａ以上とすることもできる。
【００２２】
また、本体３２はモータ等の駆動装置を内蔵しており、ノズル部３３は、当該駆動装置が発生させる駆動力によって、煙突１０の内張り層１２の内面に沿った方向に回転することができるよう構成されている。したがって、ノズル部３３は、煙突１０の中空部１３内において回転しながら、内張り層１２の円周方向全域にウォータージェットを噴射することができる。
【００２３】
本方法においては、このようなウォータージェット装置３０を用いたウォータージェットにより、煙突１０の内張り層１２を破砕する。ここで、本発明において特徴的なことの一つは、図４に示すように、ウォータージェットの排液と破砕物とを一体的に含むゲルＧを形成する点である。このゲルＧは、排液と破砕物とを一体的に保持する廃棄物として、簡単に回収し、廃棄することができる。具体的に、例えば、収容室２１内においてゲルＧを形成し、当該収容室２１内でゲルＧを所定の容器内に密封して、当該容器を建造物１外に搬出することができる。
【００２４】
特に、本実施形態においては、内張り層１２が、取扱いに注意を要する石綿を含んでいるにもかかわらず、従来のような排水と破砕物との煩雑な分離作業を行うことなく、当該内張り層１２の破砕物とウォータージェットの排液とをゲルＧ内に封じ込めて、産業廃棄物として一体的に回収することができる。なお、ゲルＧを廃棄する際には、蒸発や加熱等により予め当該ゲルＧに含まれる水分を低減することもできる。
【００２５】
このように、本方法によれば、ウォータージェットの排水と破砕物とを一体的に回収し、輸送が容易な産業廃棄物として効率よく処理することができる。したがって、従来のウォータージェットを用いた工法に比べて、排水及び破砕物を廃棄する際の作業性を効果的に向上させることができる。
【００２６】
次に、本方法の詳細について説明する。図５は、本方法の一例に含まれる主な処理の流れを示すフロー図である。図５に示すように、本方法は、ウォータージェットを用いて煙突１０の内張り層１２を破砕する処理を行う第一工程Ｓ１０と、当該ウォータージェットの排液及び当該内張り層１２の破砕物を回収する第二工程Ｓ２０と、ゲル原料を用いて、回収された当該排液及び破砕物を一体的にゲル化する第三工程Ｓ３０と、を含む。
【００２７】
また、本実施形態において、第一工程Ｓ１０では、２段階のウォータージェット処理を行う。このため、第一工程Ｓ１０は、さらに、第一のウォータージェットを行う工程Ｓ１１（以下、「第一ＷＪ工程Ｓ１１」という。）と、次いで、第二のウォータージェットを行う工程Ｓ１２（以下、「第二ＷＪ工程Ｓ１２」という。）と、を含む。
【００２８】
第一ＷＪ工程Ｓ１１においては、ウォータージェットにより、煙突１０の内張り層１２のうち少なくとも被覆層１２ｂに切り込みを形成する。すなわち、煙突１０の中空部１３内において、ウォータージェット装置３０（図３参照）のノズル部３３から水又は溶液のジェットを噴射して、当該ウォータージェットを内張り層１２に衝突させる。これによって、内張り層１２の表面を覆う被覆層１２ｂ、さらには当該被覆層１２ｂの奥に配置されている断熱層１２ｂの少なくとも一部に到達する鋭い溝を形成する。
【００２９】
より具体的に、この第一ＷＪ工程Ｓ１１においては、格子状の切り込みを形成する。すなわち、ウォータージェット装置３０の本体３２及びノズル部３３を、煙突１０の中空部１３内において、ウォータージェットを噴射させながら上下方向に移動させる。
【００３０】
この結果、煙突１０の内張り層１２のうち少なくとも被覆層１２ｂを複数のブロックに区画する格子状の切り込みを形成することができる。
【００３１】
なお、この第一ＷＪ工程Ｓ１１において切り込みを形成するためのウォータージェットは、衝撃性を高めるための固形の破砕材を使用することなく、水又は溶液のジェットのみを内張り層１２に衝突させることが好ましい。こうすることによって、鋭い切り込みを形成することができる。
【００３２】
第一ＷＪ工程Ｓ１１に続く第二ＷＪ工程Ｓ１２においては、固形の破砕材を伴ったウォータージェットにより、被覆層１２ｂ及び断熱層１２ａを破砕する。すなわち、煙突１０の中空部１３内において、微粒子からなる破砕材とともに、ウォータージェット装置３０のノズル部３３から水又は溶液のジェットを噴射して、当破砕材を伴うジェットを、予め切り込みが形成された内張り層１２に衝突させる。これによって、被覆層１２ｂと断熱層１２ａの両方を破砕し、内張り層１２の全体を基部１１から除去する。
【００３３】
なお、破砕材は、ウォータージェット装置３０において、ノズル部３３に近接した位置に設けられた他のノズル部（不図示）又は当該ノズル部３３の内部に設けられた噴出口から高圧で噴射される。このため、第二ＷＪ工程Ｓ１２において用いられるウォータージェットは、水又は溶液の微少滴と、破砕材の微粒子と、が互いに分散状態で混合されたジェットとなる。このウォータージェットは、破砕材を伴うことにより、その衝撃力が効果的に高められている。また、破砕材は、その新モース硬度が２．５〜１５の範囲のものを好ましく用いることができる。
【００３４】
このように、本実施形態においては、まず、鋭い第一ウォータージェットによって内張り層１２のうち少なくとも被覆層１２ｂに切り込みを形成しておき、次いで、衝撃力の高い第二のウォータージェットによって、当該被覆層１２ｂ及び断熱層１２ａの両方を一気に破砕する。
【００３５】
この２段階ウォータージェットを採用することによって、被覆層１２ｂと断熱層１２ａとを有する内張り層１２を効率よく且つ確実に破砕し除去することができる。また、第一ＷＪ工程Ｓ１１において、内張り層１２に格子状の切り込みを形成することにより、第二ＷＪ工程Ｓ１２において、当該内張り層１２の破砕物によって煙突１０の中空部１３が閉塞されるという問題を効果的に回避することができる。
【００３６】
第二工程Ｓ２０においては、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェット処理に伴う排液及び破砕物を混合状態で回収する。すなわち、ウォータージェットにより煙突１０の基部１１から剥離された内張り層１２の破砕物は、当該ウォータージェットの排液と混ざり合いながら中空部１３内を落下して、収容室２１内に堆積する。なお、排液及び破砕物は、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェット処理に伴って連続的に回収されるため、第二工程Ｓ２０における排液及び破砕物の回収は、当該第一工程Ｓ１０と並行して行われることとなる。
【００３７】
第三工程Ｓ３０においては、ゲル原料を用いて、第二工程Ｓ２０で回収された排液と破砕物とを一体的に保持したゲルを形成する。すなわち、収容室２１内に収容された排液と破砕物との混合物を、ゲル原料とともに所定の温度で所定の時間維持することにより、当該破砕物が内部に埋め込まれたゲルを形成する（図４参照）。なお、このゲルは、ウォータージェットで用いられた水分と、回収された破砕物と、を保持しつつ、一定の形状を維持できるよう形成されることが好ましい。
【００３８】
本実施形態において、ゲル原料は、水の存在下で互いに混合されることによりゲルを形成できる３つの原料（以下、それぞれ「第一ゲル原料」、「第二ゲル原料」、「第三ゲル原料」という。）を含む。すなわち、第一ゲル原料は、ケイ酸アルカリ金属塩であり、第二ゲル原料はアルミニウム化合物であり、第三ゲル原料は保水性高分子である。
【００３９】
ケイ酸アルカリ金属塩としては、例えば、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウムからなる群から選択される少なくとも一つを好ましく用いることができ、ケイ酸リチウムを特に好ましく用いることができる。
【００４０】
これらケイ酸アルカリ金属塩は、例えば、当該ケイ酸アルカリ金属塩を含む溶液として用いることができる。すなわち、例えば、ケイ酸アルカリ金属塩を含む塩基性水溶液を好ましく用いることができる。具体的に、例えば、ケイ酸リチウムの濃度が３〜２５重量％の範囲であり、ｐＨが１０〜１２の範囲であるケイ酸リチウム水溶液を好ましく用いることができる。
【００４１】
アルミニウム化合物としては、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム及び塩化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一つを好ましく用いることができ、酸化アルミニウム又は硫酸アルミニウムのうち少なくとも一方を特に好ましく用いることができる。酸化アルミニウムとしては、例えば、コロイダルアルミナを好ましく用いることができる。
【００４２】
これらアルミニウム化合物は、例えば、当該アルミニウム化合物を含む溶液として用いることができる。すなわち、例えば、アルミニウム化合物を含む酸性水溶液を好ましく用いることができる。具体的に、例えば、酸化アルミニウムの濃度が５〜３０重量％の範囲（好ましくは１０〜１１重量％の範囲）であり、ｐＨが４〜６の範囲であり、２０℃における粘度が５０〜３０００（ｍＰａ・ｓ）の範囲であるアルミナゾル水溶液を好ましく用いることができる。また、硫酸アルミニウムの濃度が１０〜３０重量％の範囲（好ましくは１５〜２０重量％）であり、ｐＨが３〜６の範囲である硫酸アルミニウム水溶液を好ましく用いることができる。
【００４３】
保水性高分子としては、水を保持できる親水性の高分子であって、ゲル原料の一部として用いることでゲルの流動性を低減できるものであれば特に限られず任意の種類のものを適宜選択して用いることができる。
【００４４】
すなわち、この保水性高分子としては、例えば、ポリアクリル系樹脂を好ましく用いることができる。ポリアクリル系樹脂としては、例えば、ポリアクリルアミド系樹脂やポリアクリル酸系樹脂を好ましく用いることができる。
【００４５】
ポリアクリルアミド系樹脂としては、アニオン性ポリアクリルアミド系樹脂又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂のうち少なくとも一方を用いることができる。アニオン性ポリアクリルアミド系樹脂としては、例えば、分子量が２×１０６〜３×１０６（Ｄａ）の範囲のものを好ましく用いることができる。カチオン性ポリアクリルアミド系樹脂としては、例えば、分子量が１×１０６〜２×１０６（Ｄａ)の範囲（好ましくは１×１０６（Ｄａ）程度）のものを好ましく用いることができる。
【００４６】
また、保水性高分子としては、多糖類やタンパク質を用いることもできる。すなわち、多糖類としては、例えば、寒天やアルギン酸ナトリウムを用いることができる。また、タンパク質としては、例えば、ゼラチンを用いることができる。
【００４７】
これら保水性高分子は、例えば、当該保水性高分子を含む溶液として用いることができる。すなわち、例えば、保水性高分子を含む酸性水溶液を好ましく用いることができる。具体的に、例えば、アニオン性ポリアクリルアミド系樹脂の濃度が１５〜２０重量％の範囲であり、ｐＨが２．５〜５の範囲であり、２５℃における粘度が４０００〜１００００（ｍＰａ・ｓ）の範囲であるアニオン性アクリルアミド系樹脂水溶液を好ましく用いることができる。また、例えば、カチオン性ポリアクリルアミド系樹脂の濃度が１５〜２０重量％の範囲であり、ｐＨが２．５〜５の範囲であり、２５℃における粘度が１０００〜６０００（ｍＰａ・ｓ）の範囲であるカチオン性アクリルアミド系樹脂水溶液を好ましく用いることができる。
【００４８】
第三工程Ｓ３０においては、ウォータージェットの排水と、内張り層１２の破砕物と、第一ゲル原料と、第二ゲル原料と、第三ゲル原料と、を互いに混合された状態で所定温度にて所定時間保持することによって、当該破砕物が封じ込められたゲルを形成する。
【００４９】
ここで、３種類のゲル原料は様々な態様で使用することができる。すなわち、本実施形態において、上述の第一ＷＪ工程Ｓ１１で用いられる第一ウォータージェットは、第一ゲル原料を含む塩基性水溶液を噴射するウォータージェットである。具体的に、この第一ウォータージェットは、破砕材を伴うことなく、ケイ酸リチウム水溶液を噴射するウォータージェットとすることができる。
【００５０】
一方、上述の第二ＷＪ工程Ｓ１２で用いられる第二ウォータージェットは、第一ゲル原料以外のゲル原料を用いないウォータージェットとすることができる。すなわち、第二ウォータージェットは、例えば、ゲル原料以外の微粒子からなる破砕材とともに水を噴射するウォータージェットである。なお、この破砕材としては、例えば、炭酸水素ナトリウム（重曹）や炭酸カルシウムの微粒子を用いることができる。
【００５１】
この場合、第二工程Ｓ２０においては、第一ウォータージェットの排液である第一ゲル原料水溶液と、第二ウォータージェットで用いられた破砕材を含む排水と、内張り層１２の破砕物と、を回収する。
【００５２】
そして、第三工程Ｓ３０において、これら排液及び破砕物の混合物に、第二ゲル原料と第三ゲル原料とを添加して混合することにより、当該排液及び破砕物を一体的に保持したゲルを形成する。なお、第三工程Ｓ３０において、必要に応じて第一ゲル原料をさらに添加することもできる。
【００５３】
また、第二ウォータージェットは、第一ゲル原料以外のゲル原料を用いるウォータージェットとすることができる。すなわち、第二ウォータージェットは、例えば、第二ゲル原料の微粒子又は第三ゲル原料の微粒子の少なくとも一方を含む破砕材を伴うウォータージェットとすることができる。具体的に、この第二ウォータージェットは、アルミナ微粒子又は硫酸アルミニウム微粒子を含む破砕材とともに水を噴射するウォータージェットである。
【００５４】
また、第二ウォータージェットは、例えば、第二ゲル原料又は第三ゲル原料のうち少なくとも一方を含む酸性水溶液を噴射するウォータージェットとすることができる。具体的に、この第二ウォータージェットは、破砕材とともに、アルミナゾル水溶液、硫酸アルミニウム水溶液、又はポリアクリルアミド系樹脂水溶液を噴射するウォータージェットである。なお、これら水又は溶液と破砕材とは適宜組み合わせて用いることができる。
【００５５】
このように、第二ウォータージェットが、第二ゲル原料又は第三ゲル原料のうち少なくとも一方を用いるウォータージェットである場合、第二工程Ｓ２０においては、第一ウォータージェットの排液である第一ゲル原料水溶液と、第二ウォータージェットで用いられた第二ゲル原料又は第三ゲル原料を含む排液と、内張り層１２の破砕物と、を回収する。
【００５６】
そして、第三工程Ｓ３０において、これら排液及び破砕物の混合物に、２段階ウォータージェットで用いられなかった残りのゲル原料を添加して混合することにより、当該排液及び破砕物を一体的に保持したゲルを形成する。なお、第三工程Ｓ３０において、必要に応じて第一ゲル原料、第二ゲル原料又は第三ゲル原料をさらに添加することもできる。
【００５７】
本実施形態においては、第一ゲル原料としてケイ酸アルカリ金属塩を用い、第二ゲル原料としてアルミニウム化合物を用い、第三ゲル原料として保水性高分子を用いることにより、第三工程Ｓ３０において、ウォータージェットの排水と内張り層１２の破砕物とを一体的に保持したゲルを短時間で確実に形成することができる。
【００５８】
具体的に、例えば、ゲル原料が、ケイ酸リチウム水溶液と、酸化アルミニウム水溶液又は硫酸アルミニウム水溶液のうち少なくとも一方（好ましくは酸化アルミニウム水溶液及び硫酸アルミニウム水溶液の両方）と、アニオン性ポリアクリルアミド系樹脂水溶液又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂水溶液のうち少なくとも一方（好ましくはアニオン性ポリアクリルアミド系樹脂水溶液及びカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂水溶液の両方）と、を含む場合には、特にゲルを効率よく形成することができる。すなわち、例えば、排液と破砕物とを一体的な廃棄物として搬出可能とするゲルを、ウォータージェットによる破砕処理が終了してから２４時間以内に形成することができる。
【００５９】
また、これらケイ酸アルカリ金属塩と、アルミニウム化合物と、保水性高分子と、を用いてゲルを形成する場合には、まずケイ酸アルカリ金属塩の塩基性水溶液を使用し、次いで、アルミニウム化合物の酸性水溶液を添加し、最後に保水性高分子の酸性水溶液を添加することにより、ゲルの形成を特に効率よく行うことができる。なお、このようなゲル形成には、ケイ酸アルカリ金属塩の塩基性水溶液のｐＨを酸性側にシフトさせることが寄与していると考えられる。
【００６０】
また、上述のように、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェットに、ゲル原料の一部を用いることにより、第三工程Ｓ３０においてゲルを形成するために要する時間及び工程数を低減することができる。
【００６１】
すなわち、第一工程Ｓ１０において、ゲル原料の一部を用いたウォータージェットにより内張り層１２を破砕する場合には、当該ウォータージェットの排液及び当該内張り層１２の破砕物と、当該ゲル原料の一部と、が互いに混ざり合いながら収容室２１内に堆積する。したがって、例えば、ゲル原料を用いることなくウォータージェットを行った後にゲル原料の全てを添加する場合に比べて、排液及び破砕物とゲル原料とを混合するために要する時間及び工程を大幅に短縮することができる。
【００６２】
また、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェットに、ゲル原料の一部を含む溶液を用いることにより、第三工程Ｓ３０で形成されるゲルの体積を低減することができる。
【００６３】
すなわち、第一ＷＪ工程Ｓ１１において、ケイ酸アルカリ金属塩の水溶液を噴射する第一ウォータージェットを用いる場合には、例えば、水のみを用いた第一ウォータージェットを行った後にケイ酸アルカリ金属塩の水溶液を添加する場合に比べて、少なくとも当該水の分だけゲルの体積を低減することができる。
【００６４】
また、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェットに、ゲル原料の一部を含む溶液を用いることにより、当該ウォータージェットによる破砕処理に伴う粉塵の飛散を効果的に防止することができる。
【００６５】
すなわち、第一ＷＪ工程Ｓ１１において、ケイ酸アルカリ金属塩の水溶液を噴射する第一ウォータージェットによって内張り層１２に切り込みを形成する場合には、当該ケイ酸アルカリ金属塩が、当該切り込みから被覆層１２ｂ及び断熱層１２ａに浸透して飛散防止剤として機能する。したがって、続く第二ＷＪ工程Ｓ１２における第二ウォータージェットによる内張り層１２の破砕に伴う粉塵の発生及び飛散を抑制することができる。
【００６６】
特に、本実施形態においては、内張り層１２が石綿を含んでいるため、ケイ酸アルカリ金属塩としてケイ酸リチウムを用いる場合に、当該石綿の飛散を防止する効果が顕著なものとなる。
【００６７】
すなわち、ケイ酸リチウムは、ケイ酸アルカリ金属塩の中でも特に石綿との親和性が高いため、ケイ酸リチウム水溶液を用いたウォータージェットを行うことにより、断熱層１２ａ及び被覆層１２ｂに含まれる石綿の繊維を当該ケイ酸リチウムにより効果的に被覆することができる。
【００６８】
ここで、ケイ酸リチウムの水溶液においては、負の表面電荷を有するコロイド状シリカと、正の電荷を有するリチウムイオンと、が電気的なバランスを維持して共存している。これに対し、内張り層１２に含まれる石綿のうち、クロシドライト、アモサイトの表面電荷は負であり、ケイ酸リチウム水溶液中のコロイド状シリカの表面電荷と同じである。したがって、石綿繊維の集合体にケイ酸リチウム水溶液が浸透すると、石綿繊維の表面電荷とコロイド状シリカの表面電荷とが反発し、石綿繊維間にコロイド状シリカが分散するが、リチウムイオンによって電気的なバランスが維持される。この結果、ケイ酸リチウムと石綿繊維との親和性が高くなり、石綿繊維はケイ酸リチウム水溶液に濡れやすくなっていると考えられる。
【００６９】
また、リチウムイオンのイオン半径は、他のアルカリイオンのそれに比較して小さいため、ケイ酸リチウムが石綿繊維表面に吸着できる量は他のケイ酸アルカリに比べても多く、石綿繊維との親和性が特に高くなっていると考えられる。このため、ケイ酸リチウムは石綿繊維に効率よく保持されて、当該石綿繊維の飛散を極めて効果的に防止することができる。
【００７０】
また、ケイ酸リチウムを用いることにより、ゲル中の石綿を当該ケイ酸リチウムで拘束して一体化し、当該石綿の飛散を効果的に防止するとともに、当該ゲルを廃棄物として溶融処理する際に、当該石綿を溶融するために必要な温度を効果的に低下させることもできる。すなわち、石綿を含むゲルにケイ酸リチウムがさらに含まれていることにより、通常１５００℃以上である当該石綿の溶融温度を、約１３６０℃まで低下させることができる。
【００７１】
また、ケイ酸リチウムが付着した石綿クリソタイル（白石綿）からなる廃棄物を７００℃以上に加熱すると、当該クリソタイルがフォレステライト、シリカ、エンスタタイトの結晶構造に変化し、さらに９００℃以上に加熱すると、その多くがシリカ、エンスタタイトの結晶になり、フォレステライトの結晶は殆ど含まれなくなる。フォレステライトは長期的には水和してクリソタイルに戻る可能性があるため、廃棄物の安全性を高めることもできる。
【００７２】
また、石綿が封じ込められたゲルが、ケイ酸塩やアルミニウム化合物等の無機化合物を主体として構成されることにより、当該ゲルが有機化合物を主体として構成される場合に比べて、当該ゲルを廃棄物として加熱溶融処理する際の当該廃材の崩壊を効果的に回避することができる。このため、加熱溶融処理の過程において廃棄物から石綿が飛散することを効果的に回避することができる。
【００７３】
また、ケイ酸リチウムを含む塩基性水溶液と、酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム及び塩化アルミニウムのうち少なくとも一つと、を含む酸性水溶液と、を用いる場合には、各水溶液のｐＨが比較的中性に近いため、作業時の安全性が高く、作用現場における浸食も起こりにくい。
【００７４】
次に、本方法におけるゲルの形成に関する具体的な実施例について説明する。
【００７５】
［実施例］
ゲル原料としては、ケイ酸リチウム水溶液、アルミナゾル水溶液、硫酸アルミニウム水溶液、アニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液、カチオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液を準備した。
【００７６】
ケイ酸リチウム水溶液としては、ケイ酸リチウムを１５重量％含有する水溶液を用いた。このケイ酸リチウム水溶液のｐＨは１０．０であった。
【００７７】
アルミナゾル水溶液としては、市販されている水溶液を用いた。このアルミナゾル水溶液は、酸化アルミニウムを１０重量％含有し、ｐＨは５．１１であった。
【００７８】
硫酸アルミニウム水溶液としては、水処理凝集剤（いわゆる硫酸バンド）として使用可能な市販されている水溶液を水で希釈して用いた。この硫酸アルミニウム水溶液は、硫酸アルミニウムを２０重量％含有し、ｐＨは４．０であった。
【００７９】
アニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液としては、紙力増強剤や水処理におけるアニオン系高分子凝集剤として使用可能な市販されている第一の水溶液又は第二の水溶液を用いた。第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液は、分子量が約２×１０６（Ｄａ)であるアニオン性ポリアクリルアミド樹脂を１５重量％含有し、ｐＨは５．６８であった。第二のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液は、分子量が約３×１０６（Ｄａ)であるアニオン性ポリアクリルアミド樹脂を２０重量％含有し、ｐＨは２．５〜４．５の範囲であった。
【００８０】
カチオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液としては、凝結剤として使用可能な市販されている水溶液を用いた。このアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液は、分子量が約１×１０６（Ｄａ)であるカチオン性ポリアクリルアミド樹脂を１５重量％含有し、ｐＨは２．５〜４．５の範囲であった。
【００８１】
また、本方法において破砕の対象となった構造物の破砕物として、ロックウールの吹き付け材の破片を用いた。
【００８２】
そして、第一の条件においては、１００ｇのケイ酸リチウム水溶液、１０ｇのアルミナゾル水溶液、３ｇの硫酸アルミニウム水溶液、及び３０ｇの第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液を樹脂製容器内で混合した。混合液のｐＨは９〜１０であった。この混合液を室温にて容器内で３０分保持した。この結果、容器から一つの塊として容易に取り出すことのできるゲルを形成することができた。
【００８３】
また、第二の条件においては、５０ｇのケイ酸リチウム水溶液、１．５ｇの硫酸アルミニウム水溶液、及び１５ｇの第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液を樹脂製容器内で混合した。混合液のｐＨは９〜１０であった。この混合液を室温にて容器内で３０分保持した。この結果、容器から一つの塊として容易に取り出すことのできるゲルを形成することができた。なお、第二の条件で形成されたゲルは、上述の第一の条件で形成されたゲルに比べて柔らかいものであった。
【００８４】
また、第三の条件においては、５０ｇのケイ酸リチウム水溶液、５ｇのアルミナゾル水溶液、及び１５ｇの第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液を樹脂製容器内で混合した。混合液のｐＨは１０〜１２であった。この混合液を室温にて容器内で３０分保持した。この結果、容器から一つの塊として容易に取り出すことのできるゲルを形成することができた。なお、第三の条件で形成されたゲルは、上述の第一の条件で形成されたゲルに比べて、容器からの剥離性がやや劣るものであった。
【００８５】
また、第四の条件においては、８ｇの吹き付け材破片、５０ｇのケイ酸リチウム水溶液、５ｇのアルミナゾル水溶液、１．５ｇの硫酸アルミニウム水溶液、及び１５ｇの第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液を樹脂製容器内で混合した。混合液のｐＨは１０であった。この混合液を室温にて容器内で３０分保持した。この結果、吹き付け材破片を内部に保持し、容器から一つの塊として容易に取り出すことのできるゲルを形成することができた。
【００８６】
また、第五の条件においては、５０ｇのケイ酸リチウム水溶液、５ｇのアルミナゾル水溶液、１．５ｇの硫酸アルミニウム水溶液、１５ｇの第二のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液、７．５ｇのカチオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液を樹脂製容器内で混合した。混合液のｐＨは１０であった。この混合液を室温にて容器内で３０分保持した。この結果、容器から一つの塊として容易に取り出すことのできるゲルを形成することができた。
【００８７】
また、予備的に５０ｇのケイ酸リチウム水溶液と１５ｇの第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液とを混合して、ｐＨが１２の混合液を室温にて３０分保持したところ、当該第一のアニオン系ポリアクリルアミド樹脂水溶液に含有されるアニオン性ポリアクリルアミド樹脂の濃度をより増加させることにより、好ましいゲルを形成可能と考えられる結果が得られた。
【００８８】
このように、ゲル原料として、ケイ酸リチウム水溶液、アルミナゾル水溶液又は硫酸アルミニウム水溶液の少なくとも一方と、ポリアクリルアミド樹脂水溶液と、を用いることにより、破砕物を一体的に保持したゲルを形成できることが確認された。なお、これらの条件においてゲルを形成するために混合液を保持する時間を３０分間としたが、３０分より短い時間、例えば、１０分以上保持することによってもゲルを形成することが可能であった。
【００８９】
なお、本発明は、本実施形態で説明したものに限られない。まず、本方法において破砕の対象となる構造物は、ウォータージェットにより破砕可能なものであれば、上述の例に示したものに限られない。
【００９０】
すなわち、断熱層１２ａは、石綿断熱材から構成されるものに限られず、例えば、ロックウールやガラスウール等の他の繊維材料や、発泡材料等の他の断熱材料から構成されてもよい。また、被覆層１２ｂは、断熱層１２ａに比べて気体や液体の透過性が低く、力学的強度が高いものであれば、石綿スレートから構成されるものに限られず、例えば、ケイ酸カルシウム板のような被覆材であってもよい。また、内張り層１２は、上述の２層構造のものに限られず、例えば、被覆層１２ｂを有することなく、断熱層１２ａのみからなる単層構造のものであってもよく、また、３以上の層が積層された構造のものであってもよい。
【００９１】
また、本方法において破砕の対象となる構造物が石綿を含有する場合には、当該構造物は、例えば、構造物の表面に石綿を含む材料を吹き付けることにより形成された石綿含有吹き付け材や、石綿を含む材料で成形されたフェルト、スレート、ボード等の石綿含有壁材とすることもできる。また、本方法において破砕の対象となる構造物は、石綿を含有するものに限られない。また、本方法において破砕の対象となる構造物は、上述のように断面が円形である筒状構造物に限られず、例えば、断面が四角形等の多角形である筒状の構造物とすることができ、また、筒状以外の形状を有する構造物の一部又は全部とすることもできる。
【００９２】
また、本方法で用いることのできるゲル原料は、所定の条件（温度や時間）で、排液と破砕物とが一体化されたゲルを形成できる原料であれば、上述の例で示したものに限られず、任意の種類の材料を適宜選択して用いることができる。
【００９３】
例えば、ゲル原料として、複数のゲル原料を用いる場合には、ゲル原料の種類は上述のように３種類に限られず、水の存在下で互いに混合されることによりゲルを形成できる任意の種類のゲル原料を適宜組み合わせて用いることができる。
【００９４】
すなわち、ゲル原料としては、２種類のゲル原料を用いることもできる。具体的に、ゲル原料としては、例えば、ケイ酸アルカリ金属塩と、保水性高分子と、を用いることができる。この場合、例えば、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェットをケイ酸アルカリ金属塩水溶液を噴射するウォータージェットとし、第三工程Ｓ３０において、排液及び破砕物に保水性高分子を添加することによりゲルを形成することができる。
【００９５】
また、例えば、第一ＷＪ工程Ｓ１１における第一ウォータージェットをケイ酸アルカリ金属塩水溶液を噴射するウォータージェットとし、第二ＷＪ工程Ｓ１２における第二ウォータージェットを保水性高分子の微粒子からなる破砕材とともに水を噴射するウォータージェット、又は破砕材とともに保水性高分子水溶液を噴射するウォータージェットとすることもできる。この場合には、第三工程Ｓ３０においてゲル化に要する時間及び工程を大幅に短縮できるとともに、形成されるゲルの体積を効果的に低減することもできる。特に、ゲル原料の全てを第一工程Ｓ１０のウォータージェットに用いた場合には、第三工程Ｓ３０において回収された排液及び破砕物の混合物をそのまま放置するだけでゲルを形成することができる。
【００９６】
また、ゲル原料としては、単独でゲルを形成できる１種類のゲル原料を用いることもできる。具体的に、例えば、ゲル原料として、寒天、アルギン酸ナトリウム、又はゼラチンを単独で用いることができる。この場合、第一工程Ｓ１０におけるウォータージェットは、このゲル原料の全てを含む溶液を噴射するウォータージェットとすることもできる。
【００９７】
なお、好ましいゲル原料を選択するにあたっては、必ずしも実際にウォータージェットに用いて確認する必要はない。すなわち、例えば、破砕の対象となる構造物の破片からなる試料と、候補となったゲル原料と、水と、を混合して、好ましいゲルを形成できれば、当該ゲル原料を採用することができる。このとき、試料と水との比率（例えば、重量比）は、実際にウォータージェットを用いた場合における破砕物と排水との比率と同程度とすることが好ましい。また、試料としては、必ずしも実際に破砕の対象とする構造物そのものの破片を用いる必要はなく、模擬的に当該構造物の破片として使用可能な他の材料からなる試料を用いることもできる。
【００９８】
また、上述の例においては、第一工程Ｓ１０において２段階のウォータージェットを用いる場合について説明したが、本方法におけるウォータージェットはこれに限られず、１段階のウォタージェットや、３段階以上のウォータージェットを用いることもできる。
【００９９】
また、本方法は、第一工程Ｓ１０のウォータージェットとして、ゲル原料のうち少なくとも一部を含む溶液を噴射するウォータージェットを用いるものに限られない。すなわち、例えば、第一工程Ｓ１０においてゲル原料を用いることなく水のみを用いたウォータージェットを行い、第三工程Ｓ３０において、当該ウォータージェットの排水と内張り層１２の破砕物との混合物に、全てのゲル原料を添加して混合することにより、ゲルを形成することもできる。
【０１００】
また、第三工程Ｓ３０におけるゲルの形成は、上述のように排液と破砕物との混合物が堆積される収容室２１内で行われるものに限られない。すなわち、例えば、排液と破砕物の全部または一部を、バキューム装置等の閉鎖的な移送手段によって、収容室２１の外部又は建造物１の外部に設けられた閉鎖的な別の部屋に移送し、当該別の部屋内でゲルを形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の一実施形態に係る構造物の破砕方法を実施する前の煙突の断面を示す説明図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した煙突の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る構造物の破砕方法で用いられるウォータージェット装置の一例についての説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る構造物の破砕方法を実施した後の煙突の断面を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る構造物の破砕方法の一例に含まれる主な工程を示すフロー図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 建造物、１０ 煙突、１１ 基部、１２ 内張り層、１２ａ 断熱層、１２ｂ 被覆層、１３ 中空部、２０ 外壁、２０ａ 天井部、２１ 収容室、２２ 作業室、３０ ウォータージェット装置、３１ 操作部、３２ 本体、３３ ノズル部、３４ ワイヤー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォータージェットにより構造物を破砕し、
ゲル原料を用いて、前記ウォータージェットの排液と、前記構造物の破砕物と、を一体的に含むゲルを形成する
ことを特徴とする構造物の破砕方法。
【請求項２】
前記ウォータージェットは、前記ゲル原料のうち少なくとも一部を含む溶液を噴射するウォータージェットである
ことを特徴とする請求項１に記載された構造物の破砕方法。
【請求項３】
前記構造物は、断熱層と、前記断熱層を覆う被覆層と、を有し、
前記ウォータージェットは、少なくとも前記被覆層に切り込みを形成する第一ウォータージェットと、次いで、固形の破砕材を伴って前記被覆層及び前記断熱層を破砕する第二ウォータージェットと、を含み、
前記第一ウォータージェットは、前記ゲル原料のうち少なくとも一部を含む溶液を噴射するウォータージェットである
ことを特徴とする請求項２に記載された構造物の破砕方法。
【請求項４】
前記第一ウォータージェットは、前記ゲル原料のうち一部を含む溶液を噴射するウォータージェットであり、
前記破砕材は、前記ゲル原料のうち他の一部を含む
ことを特徴とする請求項３に記載された構造物の破砕方法。
【請求項５】
前記ゲル原料は、ケイ酸アルカリ金属塩と、保水性高分子と、を含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載された構造物の破砕方法。
【請求項６】
前記ケイ酸アルカリ金属塩は、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウムからなる群から選択される少なくとも一つであり、
前記保水性高分子は、ポリアクリル系樹脂である
ことを特徴とする請求項５に記載された構造物の破砕方法。
【請求項７】
前記ゲル原料は、アルミニウム化合物をさらに含む
ことを特徴とする請求項５又は６に記載された構造物の破砕方法。
【請求項８】
前記アルミニウム化合物は、酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム及び塩化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項７に記載された構造物の破砕方法。
【請求項９】
前記構造物は、石綿を含み、
前記ケイ酸アルカリ金属塩は、ケイ酸リチウムである
ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載された構造物の破砕方法。
【請求項１０】
前記構造物は、筒状構造物の内張り層である
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載された構造物の破砕方法。
【請求項１】
ウォータージェットにより構造物を破砕し、
ゲル原料を用いて、前記ウォータージェットの排液と、前記構造物の破砕物と、を一体的に含むゲルを形成する
ことを特徴とする構造物の破砕方法。
【請求項２】
前記ウォータージェットは、前記ゲル原料のうち少なくとも一部を含む溶液を噴射するウォータージェットである
ことを特徴とする請求項１に記載された構造物の破砕方法。
【請求項３】
前記構造物は、断熱層と、前記断熱層を覆う被覆層と、を有し、
前記ウォータージェットは、少なくとも前記被覆層に切り込みを形成する第一ウォータージェットと、次いで、固形の破砕材を伴って前記被覆層及び前記断熱層を破砕する第二ウォータージェットと、を含み、
前記第一ウォータージェットは、前記ゲル原料のうち少なくとも一部を含む溶液を噴射するウォータージェットである
ことを特徴とする請求項２に記載された構造物の破砕方法。
【請求項４】
前記第一ウォータージェットは、前記ゲル原料のうち一部を含む溶液を噴射するウォータージェットであり、
前記破砕材は、前記ゲル原料のうち他の一部を含む
ことを特徴とする請求項３に記載された構造物の破砕方法。
【請求項５】
前記ゲル原料は、ケイ酸アルカリ金属塩と、保水性高分子と、を含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載された構造物の破砕方法。
【請求項６】
前記ケイ酸アルカリ金属塩は、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウムからなる群から選択される少なくとも一つであり、
前記保水性高分子は、ポリアクリル系樹脂である
ことを特徴とする請求項５に記載された構造物の破砕方法。
【請求項７】
前記ゲル原料は、アルミニウム化合物をさらに含む
ことを特徴とする請求項５又は６に記載された構造物の破砕方法。
【請求項８】
前記アルミニウム化合物は、酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム及び塩化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項７に記載された構造物の破砕方法。
【請求項９】
前記構造物は、石綿を含み、
前記ケイ酸アルカリ金属塩は、ケイ酸リチウムである
ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載された構造物の破砕方法。
【請求項１０】
前記構造物は、筒状構造物の内張り層である
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載された構造物の破砕方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１６５９８４（Ｐ２００９−１６５９８４Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８３７５（Ｐ２００８−８３７５）
【出願日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
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