JP2018030198A - 金属部材の切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺環境や施工対象物に限定されることなく採用することが可能な金属部材の切断方法を提案する。【解決手段】高力ボルト１の軸部１１を削孔して高力ボルト１の軸部１１の軸方向と交差する方向に注入孔４を形成する作業と、注入孔４に液体窒素を流し込んで高力ボルト１を冷却する作業と、注入孔４の上端に鋼製のチゼル７で衝撃を与えることにより、冷却により脆性化された高力ボルト１を破断させる作業とを備える金属部材の切断方法。【選択図】図３

Description

本発明は、金属部材の切断方法に関する。

既設構造物の解体工事や補修工事では、部材同士を連結するボルトを取り外すことで、部材同士を分離しながら作業を進めるのが一般的である。ところが、ボルトのネジ山に摩耗やつぶれ等が生じている場合や、ボルトの頭部に破損や変形が生じている場合には、ボルトを撤去することができなくなる。また、既設構造物の部材同士がリベットを介して接合されている場合や、鉄筋コンクリート部材を分割する場合等には、リベットや鉄筋等の金属部材を切断する必要がある。金属部材（ボルト、リベット、鉄筋等）を切断する方法としては、ガス切断、プラズマ切断、ランス切断等の火気を利用する方法が多く用いられている。また、カッターやサンダーを利用した切断装置により金属部材を切断する方法（例えば、特許文献１参照）が採用される場合がある。また、特許文献２には、特殊な締め付け用ソケットにより変形したボルトの頭部やナットを把持して回転させることで、ボルトの切断あるいは撤去を行う方法が開示されている。

特開平１１−２６２８１４号公報 特開２００５−０６６７８４号公報

ガス切断等の火気を利用する切断方法は、引火物等が近くにある場所や、危険物等を取り扱う施設内等においては使用することができない。
特許文献１等の切断装置は、カッター等が届く範囲でしか切断することができないため、適用箇所（対象となる部材）が限定されていた。また、金属部材の切断時に火花が発生するため、火気を利用する場合と同様に、引火物等が近くにある場所や、危険物等を取り扱う施設内等においては使用することができない。
特許文献２の締め付け用ソケットは、ボルトの頭部やナットが露出している場合だけにしか採用することができない。そのため、コンクリート等に埋め込まれたボルトを切断する場合には、ボルトの頭部またはナットを露出させる必要があり、手間がかかる。また、リベットや鉄筋等の切断には使用することができない。
このような観点から、本発明は、周辺環境や施工対象物に限定されることなく採用することが可能な金属部材の切断方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の金属部材の切断方法は、金属部材を削孔して当該金属部材に注入孔を形成する作業と、前記注入孔に冷却剤を流し込む作業と、前記金属部材に衝撃を与えて破断させる作業とを備えることを特徴としている。
かかる金属部材の切断方法は、冷却剤により脆性化させた金属部材に衝撃を加えることで、火気を使用することなく金属部材を切断する方法である。そのため、火気を使用することができない場所においても金属部材を切断することができる。また、例えば鉄筋等のように、金属部材がコンクリート等に埋め込まれている場合であっても、金属部材の全体を露出させる必要がないため、施工性に優れている。
前記冷却剤として液体窒素を利用すれば、金属部材を瞬時に冷却して脆性化させることができる。また、脆性化させた金属部材に対して、鋼製のチゼルにより前記注入孔の上端に衝撃を与えることで、金属部材を切断しやすくなる。さらに、棒状の金属部材に対しては、金属部材の軸方向と交差する方向に前記注入孔を形成するのが望ましい。

本発明の金属部材の切断方法によれば、周辺環境や施工対象物に限定されることなく、ボルト、リベット、鉄筋等の金属部材を切断することが可能となる。

本実施形態の金属部材の切断方法に切断する金属部材を示す断面図である。 金属部材の切断方法の削孔作業を示す断面図である。 （ａ）は同冷却作業を示す断面図、（ｂ）は同破断作業を示す断面図である。

本実施形態では、既設構造物の解体工事において、高力ボルト（金属部材）１を切断する場合について説明する。
高力ボルト１は、並設された２枚の鋼板２，２を接合しており、軸部１１と頭部１２とを備えている。高力ボルト１は、一方の鋼板２の一部（フランジ２１）に係止された頭部１２と他方の鋼板２の一部（フランジ２１）に係止されたナット３とにより両鋼板２，２（フランジ２１，２１）を把持することにより、鋼板２，２を接合している。

図１に示すように、鋼板２，２の端部には、接合部を構成するためのフランジ２１がそれぞれ立設されている。フランジ２１には、高力ボルト１の軸部１１を挿通するためのボルト孔２２が形成されている。隣り合う鋼板２，２は、互いのフランジ２１同士を突き合わせた状態で、両フランジ２１，２１のボルト孔２２，２２を貫通した高力ボルト１にナット３を螺合することにより接合されている。

本実施形態では、高力ボルト１の軸部１１を切断することで、連結された鋼板２，２を分割する。本実施形態の高力ボルト１の切断方法は、削孔作業と、冷却作業と、破断作業とを備えている。
削孔作業では、図２に示すように、高力ボルト１に注入孔４を形成する。注入孔４は、ドリル５を利用して、高力ボルト１の軸部１１（棒状部分）に形成する。なお、ドリル５は、軸部１１の外径よりも小さな直径を有している。
注入孔４は、フランジ２１，２１のボルト孔２２，２２よりも上の部分を貫通し、底面が高力ボルト１の軸部１１の中心付近に到達する深さとなるように形成する。また、注入孔４は、高力ボルト１の軸部１１の軸方向と直交するように形成する。なお、注入孔４の深さは、高力ボルト１の軸部１１に到達していれば限定されるものではなく、例えば、軸部１１を貫通していてもよい。また、注入孔４は、必ずしも軸部１１の軸方向と直交している必要はないが、軸部１１の軸方向と交差するように形成するのが望ましい。

冷却作業では、図３（ａ）に示すように、注入孔４に冷却剤を流し込む。
本実施形態では、冷却剤として液体窒素を使用する。冷却剤は、注入管６を利用して注入孔４に注入する。注入孔４に冷却材が注入されることで、高力ボルト１の注入孔４の周辺は凍結する。また、液体窒素による急冷で注入孔４の周辺が脆性化される（伸びにくくなる）。なお、冷却剤に使用する材料は、高力ボルト１を脆性化させることが可能であれば液体窒素に限定されるものではない。なお、本実施形態では、高力ボルト１を脆性化させるために効果的な冷却温度を−１００℃以下程度とする。冷却剤は、所望の冷却温度（例えば−１００℃以下）にするために、必要に応じて複数回注入してもよい。

破断作業では、図３（ｂ）に示すように、高力ボルト１に衝撃を与えて破断させる。
本実施形態では、鋼製のチゼル７により注入孔４の上端に衝撃を与える。チゼル７は、菱形断面で、かつ、先端に行くほど薄くなる形状を有している。本実施形態では、チゼル７により高力ボルト１の軸部１１に対して交差する向き（望ましくは直角）から衝撃を与える。本実施形態では、エアハンマー７１にチゼル７を設置して、チゼル７の先端で高力ボルト１の軸部を打撃する。なお、高力ボルト１へ衝撃を与える方法は限定されるものではなく、例えば、高力ボルト１にチゼル７の先端を当接させた状態で、チゼル７の後端（上端）を打撃してもよい。また、高力ボルト１に衝撃を与える際には、必ずしもチゼルを使用する必要はない。さらにチゼル７の形状等は限定されるものではない。

本実施形態の金属部材の切断方法によれば、冷却剤による冷却で高力ボルト１を脆性化させるため、高力ボルト１が伸びにくくなり、その結果、破断しやすくなる。この状態で、チゼル７により高力ボルト１に衝撃または注入孔を押し広げる力を与えると、火気を使用することなく高力ボルト１を切断することができる。そのため、火気を使用することができない場所においても金属部材（高力ボルト１）を切断することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、ボルトを切断する場合について説明したが、本発明の金属部材の切断方法により切断される部材はボルトに限定されるものではない。例えば、鉄筋の切断やリベットの切断等に使用してもよい。また、鋼板を切断する場合において、複数の注入孔を鋼板の切断箇所に沿って形成し、この注入孔に冷却剤を注入してもよい。
前記実施形態では、棒状の金属部材（軸部１１）の軸方向と交差する方向に注入孔を形成し、この注入孔に冷却材を注入する場合について説明したが、注入孔は金属部材の軸方向に沿うように形成してもよい。

また、本発明の金属部材の切断方法は、コンクリートやモルタル等の被覆体により被覆された金属部材を切断する場合に適用してもよい。例えば、モルタルにより被覆された高力ボルト１を切断する場合には、被覆体（モルタル）を貫通して高力ボルト１に到達する注入孔４を形成し、この注入孔４に冷却剤を注入することで高力ボルト１を冷却する。このとき、高力ボルト１の強度は変化しない。この状態で、チゼル７により注入孔４を押し広げるように高力ボルト１に衝撃を与えると、高力ボルト１の締め付け時の軸力Ｐの反対向きの引張力Ｔが作用する。この引張力Ｔが軸力Ｐよりも大きければ、引張力Ｔから軸力Ｐを減じた力（Ｔ−Ｐ）が高力ボルト１および被覆体（モルタル）に作用し、高力ボルト１および被覆体がせん断破壊する。その結果、高力ボルト（金属部材）１がモルタルやコンクリート等に埋め込まれている場合であっても、高力ボルト１の全体を露出させることなく高力ボルト１を切断することができるため、施工性に優れている。

１ 高力ボルト（金属部材）
１１ 軸部
１２ 頭部
２ 鋼板
２１ フランジ
２２ ボルト孔
３ ナット
４ 注入孔
５ ドリル
６ 注入管
７ チゼル
７１ エアハンマー

Claims (4)

1. 金属部材を削孔して当該金属部材に注入孔を形成する作業と、
   前記注入孔に冷却剤を流し込む作業と、
   前記金属部材に衝撃を与えて破断させる作業と、を備えることを特徴とする、金属部材の切断方法。
2. 前記冷却剤が液体窒素であることを特徴とする、請求項１に記載の金属部材の切断方法。
3. 鋼製のチゼルにより前記注入孔の上端に衝撃を与えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の金属部材の切断方法。
4. 前記金属部材が棒状であり、前記金属部材の軸方向と交差する方向に前記注入孔を形成することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の金属部材の切断方法。

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