破壊方法
【課題】被破壊物の破壊の際に生じる亀裂の進展方向を容易に制御する。
【解決手段】放電衝撃破壊装置1のカートリッジ2は、破壊容器21、破壊容器21内に充填された無酸素環境下にて燃焼可能な破壊用物質22、一対の電極23および金属細線24を備える。放電衝撃破壊装置1では、電極23に電気エネルギーを供給して金属細線24を溶融気化させ、溶融気化時およびその後に生じるプラズマの高温により破壊用物質22に燃焼反応を生じさせて燃焼の際の膨張により生じる衝撃力により被破壊物が破壊される。このとき、燃焼面の伝播速度を音速以下とすることにより、爆轟を生じさせることなく破壊用物質22を燃焼させることができる。これにより、被破壊物9の自由面(すなわち、応力が開放された面)の大きさやカートリッジ2と自由面との間の距離に基づいて亀裂の進展方向を容易に予測することができ、亀裂の進展方向を容易に制御することができる。
【解決手段】放電衝撃破壊装置1のカートリッジ2は、破壊容器21、破壊容器21内に充填された無酸素環境下にて燃焼可能な破壊用物質22、一対の電極23および金属細線24を備える。放電衝撃破壊装置1では、電極23に電気エネルギーを供給して金属細線24を溶融気化させ、溶融気化時およびその後に生じるプラズマの高温により破壊用物質22に燃焼反応を生じさせて燃焼の際の膨張により生じる衝撃力により被破壊物が破壊される。このとき、燃焼面の伝播速度を音速以下とすることにより、爆轟を生じさせることなく破壊用物質22を燃焼させることができる。これにより、被破壊物9の自由面(すなわち、応力が開放された面)の大きさやカートリッジ2と自由面との間の距離に基づいて亀裂の進展方向を容易に予測することができ、亀裂の進展方向を容易に制御することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被破壊物を破壊する破壊方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、コンクリート構造物や岩石等の被破壊物を破壊する方法として、爆発性を有する物質を爆発させることによる衝撃力を利用したものが知られている。例えば、特許文献1では、金属細線を介して接続された一対の電極およびニトロメタンが収容された破壊容器を、被破壊物に形成された装着孔に挿入し、金属細線に電気エネルギーを短時間にて放電供給することによりニトロメタンを爆発させ、金属細線が溶融気化する際の膨張力およびニトロメタンの爆発力により被破壊物を破壊する方法が開示されている。
【0003】
また、特許文献2では、金属細線を介して接続された一対の電極および水が収容された破壊容器を、被破壊物に形成された装着孔に挿入し、金属細線に電気エネルギーを短時間にて放電供給することにより水を急激に気化させ、気化の際の膨張により被破壊物を破壊する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第3672443号公報
【特許文献2】特許第3773305号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、特許文献1の方法では、ニトロメタンの爆発による燃焼面の伝播速度が音速を超えて衝撃波を伴う爆轟となり、爆発から非常に短時間(例えば、数μ(マイクロ)秒)の間に爆轟による圧力がピーク圧に達する。これにより、爆薬が装填された装填孔の周囲の部位が粉砕され、爆轟により被破壊物に生じる亀裂が様々な方向へ進展するため、亀裂の進展方向を予測することが困難である。また、特許文献2の方法では、破壊力の向上に限界がある。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、非破壊物が必要以上に破壊されることを防止しつつ被破壊物の破壊の際に生じる亀裂の進展方向を容易に制御することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1に記載の発明は、被破壊物を破壊する破壊方法であって、a)無酸素環境下または低酸素環境下にて燃焼可能な破壊用物質を、被破壊物に形成された凹部内に収容する工程と、b)一対の電極を接続する金属細線を前記破壊用物質の内部に位置させる工程と、c)前記一対の電極に電気エネルギーを供給して前記金属細線を溶融させることにより、前記破壊用物質に、反応面の伝播速度が音速以下である燃焼反応を生じさせ、前記破壊用物質の燃焼の際の膨張により前記被破壊物を破壊する工程とを備える。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の破壊方法であって、前記b)工程が、容器内に前記金属細線、前記一対の電極および前記破壊用物質を収容してカートリッジを形成する工程であり、前記a)工程が、前記b)工程と前記c)工程との間にて、前記カートリッジを前記被破壊物の前記凹部内に挿入する工程である。
【0009】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の破壊方法であって、前記破壊用物質が液体である。
【0010】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の破壊方法であって、前記破壊用物質がニトロメタンである。
【0011】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の破壊方法であって、前記金属細線の溶融気化により発生する衝撃圧が1GPa(ギガパスカル)未満である。
【発明の効果】
【0012】
本発明では、被破壊物の破壊の際に生じる亀裂の進展方向を容易に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】放電衝撃破壊装置の構成を示す図である。
【図2】放電衝撃破壊装置による被破壊物の破壊の流れを示す図である。
【図3】放電衝撃破壊装置と被破壊物とを示す図である。
【図4.A】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.B】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.C】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.D】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.E】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.F】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.G】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.H】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図5】反応開始からの時間と衝撃圧との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
図1は、本発明の一の実施の形態に係る放電衝撃破壊装置1の構成を示す図である。図1に示すように、放電衝撃破壊装置1は、コンクリート構造物や岩石等の被破壊物に装着されるカートリッジ2、配線3を介してカートリッジ2に接続されるコンデンサ4、および、配線5を介してコンデンサ4に接続される直流電源6を備え、配線3および配線5にはそれぞれ放電スイッチ31および充電スイッチ51が設けられる。図1では、図の理解を容易にするためにカートリッジ2の一部を断面にて描いている。
【0015】
カートリッジ2は、プラスチック等により形成された略円筒状の破壊容器21、破壊容器21内に充填された無酸素環境下または低酸素環境下にて燃焼可能な破壊用物質22(すなわち、自己反応性を有する物質であり、本実施の形態では、液体であるニトロメタンが使用される。)、破壊容器21内に収容された一対の電極23、および、一対の電極23の先端部に接続された電極23よりも断面積が小さい金属細線24を備える。一対の電極23は、金属細線24を介して互いに接続されるとともに配線3を介してコンデンサ4に接続される。
【0016】
破壊容器21は、上部に開口を有する容器本体211、および、容器本体211の開口を閉塞して容器本体211の内部を密閉する蓋部212を備える。一対の電極23は、破壊容器21の蓋部212を貫通するとともに蓋部212に固定された配線3により破壊容器21に固定されており、電極23および金属細線24は破壊容器21内にて破壊用物質22の内部に位置する。
【0017】
図2は、放電衝撃破壊装置1による被破壊物の破壊の流れを示す図である。放電衝撃破壊装置1により被破壊物の破壊が行われる際には、まず、図3に示すように、ドリル等により被破壊物9に凹部91が形成される(ステップS11)。本実施の形態では、凹部91は深孔状の装填孔とされ、凹部91の深さ方向に垂直な断面は略円形とされる。なお、図3では、図の理解を容易にするために被破壊物9を断面にて描いている。
【0018】
続いて、図1に示すように、破壊容器21の容器本体211内に破壊用物質22が充填され、電極23および金属細線24が固定された蓋部212を容器本体211に取り付けることにより、電極23、金属細線24および破壊用物質22が破壊容器21内に収容されて(すなわち、電極23および金属細線24を破壊用物質22の内部に位置させて)カートリッジ2が形成される(ステップS12)。破壊容器21内に充填される破壊用物質22は、好ましくは5ml(ミリリットル)以上50ml以下とされ、本実施の形態では、25mlとされる。なお、予め形成されたカートリッジ2が準備されていてもよい。
【0019】
カートリッジ2が形成されると、図3に示すように、カートリッジ2が配線3を介してコンデンサ4に接続されるとともに、被破壊物9の凹部91内に挿入されることにより、破壊用物質22が凹部91内に収容される(ステップS13)。次に、被破壊物9の凹部91内に砂等が充填されて突き固められ(いわゆる、タンピングが行われ)、放電衝撃破壊装置1の放電スイッチ31がOFFとされた状態で充電スイッチ51がONとされることにより、直流電源6からコンデンサ4に電気エネルギーが蓄積される。
【0020】
その後、充電スイッチ51がOFFとされ、放電スイッチ31がONとされることにより、コンデンサ4に蓄積された電気エネルギーが、カートリッジ2の一対の電極23に供給されて金属細線24が溶融気化する。本実施の形態では、電圧が1kV以上6kV以下、電流の最大値が1kA以上50kA以下、かつ、供給時間が1秒以下の条件下にて、電気エネルギーが一対の電極23に供給される。溶融気化された金属細線24は数千度の金属ガスとなり、コンデンサ4からの電気エネルギーが当該金属ガスにさらに供給されることによりプラズマが発生する。
【0021】
そして、金属細線24の溶融気化およびプラズマ化により発生する高温により、プラズマの周囲にて破壊用物質22の燃焼反応が開始され、燃焼反応が破壊容器21内において破壊用物質22を伝播して拡がる。図4.Aないし図4.Hは、破壊容器21内における燃焼反応の伝播の様子を示す図であり、各図の中央近傍の白い部位が破壊用物質22の燃焼部位を示す。図4.Aないし図4.Hではそれぞれ、燃焼反応の開始から10μ(マイクロ)秒後ないし80μ秒後の様子を10μ秒毎に示している。燃焼反応の反応面(すなわち、燃焼面)の破壊用物質22の内部における伝播速度は、破壊用物質22の標準状態(例えば、カートリッジ2内に液体として充填された状態)における音速以下(本実施の形態では、秒速約500m)とされる。
【0022】
金属細線24の溶融気化により発生する衝撃圧は、0.05GPa(ギガパスカル)以上7GPa未満(より好ましくは、1GPa未満)とされる。放電衝撃破壊装置1では、破壊用物質22に燃焼反応を生じさせ、破壊用物質22の燃焼の際の膨張により生じる衝撃力(すなわち、放電衝撃力)により被破壊物9が破壊される(ステップS14)。
【0023】
以上に説明したように、上述の破壊方法では、破壊用物質22の燃焼反応における反応面の伝播速度が音速以下とされることにより、衝撃波を伴う爆轟を生じさせることなく、破壊用物質22を燃焼させることができ、破壊用物質22の燃焼による衝撃圧がピーク圧に達するまでの時間を爆轟時に比べて長くすることができる。本実施の形態では、図5に示すように、反応開始から衝撃圧がピーク圧に達するまでの時間は約250μ秒とされる。
【0024】
これにより、被破壊物9の凹部91の周囲の部位が粉砕(すなわち、圧砕)されることなく、被破壊物9に亀裂を生じさせて破壊することができる。換言すれば、被破壊物9が必要以上に破壊されることが防止される。また、破壊用物質22の燃焼反応の伝播速度が、被破壊物9の弾性波速度(例えば、被破壊物9がコンクリートの場合は秒速約3000m)よりも小さくされることにより、被破壊物9の破壊が静的な破壊に近い状態となる。その結果、被破壊物9の自由面(すなわち、応力が開放された面であり、空気中等に露出している面)の大きさやカートリッジ2と自由面との間の距離に基づいて亀裂の進展方向を容易に予測することができ、カートリッジ2を挿入する凹部91の位置を調整することにより、被破壊物9の破壊の際に生じる亀裂の進展方向を容易に制御して所望の破壊態様を得ることができる。
【0025】
上記破壊方法では、破壊用物質22が被破壊物9の凹部91に直接充填されることなく、破壊容器21内に収容した状態で凹部91に挿入される。したがって、当該破壊方法は、破壊用物質22が液体である場合に特に適している。また、放電衝撃破壊装置1では、破壊用物質22が液体とされることにより、破壊用物質22の内部における燃焼反応の伝播が均一に行われる。
【0026】
放電衝撃破壊装置1では、金属細線24の溶融気化により発生する衝撃圧が7GPa未満とされることにより、破壊用物質22であるニトロメタンの爆轟を防止することができる。また、上記衝撃圧が1GPa未満とされることにより、ニトロメタンに気泡等が含まれている場合であっても、ニトロメタンの爆轟を確実に防止することができる。なお、破壊用物質22の燃焼により被破壊物9の破壊に必要な衝撃力を得るという観点からは、金属細線24の溶融気化により発生する衝撃圧は、0.05GPa以上とされることが好ましい。
【0027】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【0028】
例えば、破壊用物質22は必ずしもニトロメタンには限定されず、液体にも限定されない。上述の放電衝撃破壊装置1による破壊方法では、無酸素環境下または低酸素環境下にて燃焼可能な(すなわち、自己反応性を有する)様々な破壊用物質が利用されてよい。
【0029】
また、上述の破壊方法では、必ずしもカートリッジ2が使用される必要はない。カートリッジ2を使用しない場合は、ステップS12およびステップS13に代えて、被破壊物9に形成された凹部91内に破壊用物質22を直接収容する工程、および、電極23および金属細線24を凹部91内の破壊用物質22の内部に位置させる工程とがこの順序にて行われる。
【0030】
上記実施の形態では、凹部91は被破壊物9に形成された孔であるが、放電衝撃破壊装置1に形成された溝部が凹部91として利用されてもよい。また、上述の放電衝撃破壊装置1は、例えば、トンネルにおける仕上げ破壊作業やコンクリート構造物の解体作業、水中における破壊作業、その他、発破作業が制限される破壊・解体作業に利用することができる。
【符号の説明】
【0031】
2 カートリッジ
9 被破壊物
21 破壊容器
22 破壊用物質
23 電極
24 金属細線
91 凹部
S11〜S14 ステップ
【技術分野】
【0001】
本発明は、被破壊物を破壊する破壊方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、コンクリート構造物や岩石等の被破壊物を破壊する方法として、爆発性を有する物質を爆発させることによる衝撃力を利用したものが知られている。例えば、特許文献1では、金属細線を介して接続された一対の電極およびニトロメタンが収容された破壊容器を、被破壊物に形成された装着孔に挿入し、金属細線に電気エネルギーを短時間にて放電供給することによりニトロメタンを爆発させ、金属細線が溶融気化する際の膨張力およびニトロメタンの爆発力により被破壊物を破壊する方法が開示されている。
【0003】
また、特許文献2では、金属細線を介して接続された一対の電極および水が収容された破壊容器を、被破壊物に形成された装着孔に挿入し、金属細線に電気エネルギーを短時間にて放電供給することにより水を急激に気化させ、気化の際の膨張により被破壊物を破壊する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第3672443号公報
【特許文献2】特許第3773305号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、特許文献1の方法では、ニトロメタンの爆発による燃焼面の伝播速度が音速を超えて衝撃波を伴う爆轟となり、爆発から非常に短時間(例えば、数μ(マイクロ)秒)の間に爆轟による圧力がピーク圧に達する。これにより、爆薬が装填された装填孔の周囲の部位が粉砕され、爆轟により被破壊物に生じる亀裂が様々な方向へ進展するため、亀裂の進展方向を予測することが困難である。また、特許文献2の方法では、破壊力の向上に限界がある。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、非破壊物が必要以上に破壊されることを防止しつつ被破壊物の破壊の際に生じる亀裂の進展方向を容易に制御することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1に記載の発明は、被破壊物を破壊する破壊方法であって、a)無酸素環境下または低酸素環境下にて燃焼可能な破壊用物質を、被破壊物に形成された凹部内に収容する工程と、b)一対の電極を接続する金属細線を前記破壊用物質の内部に位置させる工程と、c)前記一対の電極に電気エネルギーを供給して前記金属細線を溶融させることにより、前記破壊用物質に、反応面の伝播速度が音速以下である燃焼反応を生じさせ、前記破壊用物質の燃焼の際の膨張により前記被破壊物を破壊する工程とを備える。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の破壊方法であって、前記b)工程が、容器内に前記金属細線、前記一対の電極および前記破壊用物質を収容してカートリッジを形成する工程であり、前記a)工程が、前記b)工程と前記c)工程との間にて、前記カートリッジを前記被破壊物の前記凹部内に挿入する工程である。
【0009】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の破壊方法であって、前記破壊用物質が液体である。
【0010】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の破壊方法であって、前記破壊用物質がニトロメタンである。
【0011】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の破壊方法であって、前記金属細線の溶融気化により発生する衝撃圧が1GPa(ギガパスカル)未満である。
【発明の効果】
【0012】
本発明では、被破壊物の破壊の際に生じる亀裂の進展方向を容易に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】放電衝撃破壊装置の構成を示す図である。
【図2】放電衝撃破壊装置による被破壊物の破壊の流れを示す図である。
【図3】放電衝撃破壊装置と被破壊物とを示す図である。
【図4.A】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.B】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.C】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.D】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.E】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.F】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.G】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図4.H】燃焼反応の伝播の様子を示す図である。
【図5】反応開始からの時間と衝撃圧との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
図1は、本発明の一の実施の形態に係る放電衝撃破壊装置1の構成を示す図である。図1に示すように、放電衝撃破壊装置1は、コンクリート構造物や岩石等の被破壊物に装着されるカートリッジ2、配線3を介してカートリッジ2に接続されるコンデンサ4、および、配線5を介してコンデンサ4に接続される直流電源6を備え、配線3および配線5にはそれぞれ放電スイッチ31および充電スイッチ51が設けられる。図1では、図の理解を容易にするためにカートリッジ2の一部を断面にて描いている。
【0015】
カートリッジ2は、プラスチック等により形成された略円筒状の破壊容器21、破壊容器21内に充填された無酸素環境下または低酸素環境下にて燃焼可能な破壊用物質22(すなわち、自己反応性を有する物質であり、本実施の形態では、液体であるニトロメタンが使用される。)、破壊容器21内に収容された一対の電極23、および、一対の電極23の先端部に接続された電極23よりも断面積が小さい金属細線24を備える。一対の電極23は、金属細線24を介して互いに接続されるとともに配線3を介してコンデンサ4に接続される。
【0016】
破壊容器21は、上部に開口を有する容器本体211、および、容器本体211の開口を閉塞して容器本体211の内部を密閉する蓋部212を備える。一対の電極23は、破壊容器21の蓋部212を貫通するとともに蓋部212に固定された配線3により破壊容器21に固定されており、電極23および金属細線24は破壊容器21内にて破壊用物質22の内部に位置する。
【0017】
図2は、放電衝撃破壊装置1による被破壊物の破壊の流れを示す図である。放電衝撃破壊装置1により被破壊物の破壊が行われる際には、まず、図3に示すように、ドリル等により被破壊物9に凹部91が形成される(ステップS11)。本実施の形態では、凹部91は深孔状の装填孔とされ、凹部91の深さ方向に垂直な断面は略円形とされる。なお、図3では、図の理解を容易にするために被破壊物9を断面にて描いている。
【0018】
続いて、図1に示すように、破壊容器21の容器本体211内に破壊用物質22が充填され、電極23および金属細線24が固定された蓋部212を容器本体211に取り付けることにより、電極23、金属細線24および破壊用物質22が破壊容器21内に収容されて(すなわち、電極23および金属細線24を破壊用物質22の内部に位置させて)カートリッジ2が形成される(ステップS12)。破壊容器21内に充填される破壊用物質22は、好ましくは5ml(ミリリットル)以上50ml以下とされ、本実施の形態では、25mlとされる。なお、予め形成されたカートリッジ2が準備されていてもよい。
【0019】
カートリッジ2が形成されると、図3に示すように、カートリッジ2が配線3を介してコンデンサ4に接続されるとともに、被破壊物9の凹部91内に挿入されることにより、破壊用物質22が凹部91内に収容される(ステップS13)。次に、被破壊物9の凹部91内に砂等が充填されて突き固められ(いわゆる、タンピングが行われ)、放電衝撃破壊装置1の放電スイッチ31がOFFとされた状態で充電スイッチ51がONとされることにより、直流電源6からコンデンサ4に電気エネルギーが蓄積される。
【0020】
その後、充電スイッチ51がOFFとされ、放電スイッチ31がONとされることにより、コンデンサ4に蓄積された電気エネルギーが、カートリッジ2の一対の電極23に供給されて金属細線24が溶融気化する。本実施の形態では、電圧が1kV以上6kV以下、電流の最大値が1kA以上50kA以下、かつ、供給時間が1秒以下の条件下にて、電気エネルギーが一対の電極23に供給される。溶融気化された金属細線24は数千度の金属ガスとなり、コンデンサ4からの電気エネルギーが当該金属ガスにさらに供給されることによりプラズマが発生する。
【0021】
そして、金属細線24の溶融気化およびプラズマ化により発生する高温により、プラズマの周囲にて破壊用物質22の燃焼反応が開始され、燃焼反応が破壊容器21内において破壊用物質22を伝播して拡がる。図4.Aないし図4.Hは、破壊容器21内における燃焼反応の伝播の様子を示す図であり、各図の中央近傍の白い部位が破壊用物質22の燃焼部位を示す。図4.Aないし図4.Hではそれぞれ、燃焼反応の開始から10μ(マイクロ)秒後ないし80μ秒後の様子を10μ秒毎に示している。燃焼反応の反応面(すなわち、燃焼面)の破壊用物質22の内部における伝播速度は、破壊用物質22の標準状態(例えば、カートリッジ2内に液体として充填された状態)における音速以下(本実施の形態では、秒速約500m)とされる。
【0022】
金属細線24の溶融気化により発生する衝撃圧は、0.05GPa(ギガパスカル)以上7GPa未満(より好ましくは、1GPa未満)とされる。放電衝撃破壊装置1では、破壊用物質22に燃焼反応を生じさせ、破壊用物質22の燃焼の際の膨張により生じる衝撃力(すなわち、放電衝撃力)により被破壊物9が破壊される(ステップS14)。
【0023】
以上に説明したように、上述の破壊方法では、破壊用物質22の燃焼反応における反応面の伝播速度が音速以下とされることにより、衝撃波を伴う爆轟を生じさせることなく、破壊用物質22を燃焼させることができ、破壊用物質22の燃焼による衝撃圧がピーク圧に達するまでの時間を爆轟時に比べて長くすることができる。本実施の形態では、図5に示すように、反応開始から衝撃圧がピーク圧に達するまでの時間は約250μ秒とされる。
【0024】
これにより、被破壊物9の凹部91の周囲の部位が粉砕(すなわち、圧砕)されることなく、被破壊物9に亀裂を生じさせて破壊することができる。換言すれば、被破壊物9が必要以上に破壊されることが防止される。また、破壊用物質22の燃焼反応の伝播速度が、被破壊物9の弾性波速度(例えば、被破壊物9がコンクリートの場合は秒速約3000m)よりも小さくされることにより、被破壊物9の破壊が静的な破壊に近い状態となる。その結果、被破壊物9の自由面(すなわち、応力が開放された面であり、空気中等に露出している面)の大きさやカートリッジ2と自由面との間の距離に基づいて亀裂の進展方向を容易に予測することができ、カートリッジ2を挿入する凹部91の位置を調整することにより、被破壊物9の破壊の際に生じる亀裂の進展方向を容易に制御して所望の破壊態様を得ることができる。
【0025】
上記破壊方法では、破壊用物質22が被破壊物9の凹部91に直接充填されることなく、破壊容器21内に収容した状態で凹部91に挿入される。したがって、当該破壊方法は、破壊用物質22が液体である場合に特に適している。また、放電衝撃破壊装置1では、破壊用物質22が液体とされることにより、破壊用物質22の内部における燃焼反応の伝播が均一に行われる。
【0026】
放電衝撃破壊装置1では、金属細線24の溶融気化により発生する衝撃圧が7GPa未満とされることにより、破壊用物質22であるニトロメタンの爆轟を防止することができる。また、上記衝撃圧が1GPa未満とされることにより、ニトロメタンに気泡等が含まれている場合であっても、ニトロメタンの爆轟を確実に防止することができる。なお、破壊用物質22の燃焼により被破壊物9の破壊に必要な衝撃力を得るという観点からは、金属細線24の溶融気化により発生する衝撃圧は、0.05GPa以上とされることが好ましい。
【0027】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【0028】
例えば、破壊用物質22は必ずしもニトロメタンには限定されず、液体にも限定されない。上述の放電衝撃破壊装置1による破壊方法では、無酸素環境下または低酸素環境下にて燃焼可能な(すなわち、自己反応性を有する)様々な破壊用物質が利用されてよい。
【0029】
また、上述の破壊方法では、必ずしもカートリッジ2が使用される必要はない。カートリッジ2を使用しない場合は、ステップS12およびステップS13に代えて、被破壊物9に形成された凹部91内に破壊用物質22を直接収容する工程、および、電極23および金属細線24を凹部91内の破壊用物質22の内部に位置させる工程とがこの順序にて行われる。
【0030】
上記実施の形態では、凹部91は被破壊物9に形成された孔であるが、放電衝撃破壊装置1に形成された溝部が凹部91として利用されてもよい。また、上述の放電衝撃破壊装置1は、例えば、トンネルにおける仕上げ破壊作業やコンクリート構造物の解体作業、水中における破壊作業、その他、発破作業が制限される破壊・解体作業に利用することができる。
【符号の説明】
【0031】
2 カートリッジ
9 被破壊物
21 破壊容器
22 破壊用物質
23 電極
24 金属細線
91 凹部
S11〜S14 ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被破壊物を破壊する破壊方法であって、
a)無酸素環境下または低酸素環境下にて燃焼可能な破壊用物質を、被破壊物に形成された凹部内に収容する工程と、
b)一対の電極を接続する金属細線を前記破壊用物質の内部に位置させる工程と、
c)前記一対の電極に電気エネルギーを供給して前記金属細線を溶融させることにより、前記破壊用物質に、反応面の伝播速度が音速以下である燃焼反応を生じさせ、前記破壊用物質の燃焼の際の膨張により前記被破壊物を破壊する工程と、
を備えることを特徴とする破壊方法。
【請求項2】
請求項1に記載の破壊方法であって、
前記b)工程が、容器内に前記金属細線、前記一対の電極および前記破壊用物質を収容してカートリッジを形成する工程であり、
前記a)工程が、前記b)工程と前記c)工程との間にて、前記カートリッジを前記被破壊物の前記凹部内に挿入する工程であることを特徴とする破壊方法。
【請求項3】
請求項2に記載の破壊方法であって、
前記破壊用物質が液体であることを特徴とする破壊方法。
【請求項4】
請求項3に記載の破壊方法であって、
前記破壊用物質がニトロメタンであることを特徴とする破壊方法。
【請求項5】
請求項4に記載の破壊方法であって、
前記金属細線の溶融気化により発生する衝撃圧が1GPa(ギガパスカル)未満であることを特徴とする破壊方法。
【請求項1】
被破壊物を破壊する破壊方法であって、
a)無酸素環境下または低酸素環境下にて燃焼可能な破壊用物質を、被破壊物に形成された凹部内に収容する工程と、
b)一対の電極を接続する金属細線を前記破壊用物質の内部に位置させる工程と、
c)前記一対の電極に電気エネルギーを供給して前記金属細線を溶融させることにより、前記破壊用物質に、反応面の伝播速度が音速以下である燃焼反応を生じさせ、前記破壊用物質の燃焼の際の膨張により前記被破壊物を破壊する工程と、
を備えることを特徴とする破壊方法。
【請求項2】
請求項1に記載の破壊方法であって、
前記b)工程が、容器内に前記金属細線、前記一対の電極および前記破壊用物質を収容してカートリッジを形成する工程であり、
前記a)工程が、前記b)工程と前記c)工程との間にて、前記カートリッジを前記被破壊物の前記凹部内に挿入する工程であることを特徴とする破壊方法。
【請求項3】
請求項2に記載の破壊方法であって、
前記破壊用物質が液体であることを特徴とする破壊方法。
【請求項4】
請求項3に記載の破壊方法であって、
前記破壊用物質がニトロメタンであることを特徴とする破壊方法。
【請求項5】
請求項4に記載の破壊方法であって、
前記金属細線の溶融気化により発生する衝撃圧が1GPa(ギガパスカル)未満であることを特徴とする破壊方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4.A】
【図4.B】
【図4.C】
【図4.D】
【図4.E】
【図4.F】
【図4.G】
【図4.H】
【図5】
【図2】
【図3】
【図4.A】
【図4.B】
【図4.C】
【図4.D】
【図4.E】
【図4.F】
【図4.G】
【図4.H】
【図5】
【公開番号】特開2010−261272(P2010−261272A)
【公開日】平成22年11月18日(2010.11.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−114610(P2009−114610)
【出願日】平成21年5月11日(2009.5.11)
【出願人】(000005119)日立造船株式会社 (764)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年11月18日(2010.11.18)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年5月11日(2009.5.11)
【出願人】(000005119)日立造船株式会社 (764)
【Fターム(参考)】
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