JP2004124386A

JP2004124386A - 水路の保護構造

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Publication number: JP2004124386A
Application number: JP2002285981A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Nakano; 中野　秀和; Yuji Yamamoto; 山本　祐司; Hiroani Moriya; 守屋　裕兄; Koichi Nishiyama; 西山　宏一; Katsuhisa Minami; 南　勝久; Munehito Uratani; 浦谷　宗人; Tomoaki Sugiyama; 杉山　友章; Yasunari Seto; 瀬濤　康成
Original assignee: Osaka Bousui Construction Co Ltd; Okumura Corp; Daito Corp
Current assignee: Osaka Bousui Construction Co Ltd; Okumura Corp; Daito Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP4128060B2

Abstract

【課題】水路の表面を摩耗から低コストで保護できる保護構造を提案すること。
【解決手段】本発明にかかる水路の保護構造では、水路を構成するコンクリートの表面に、自動車のタイヤを裁断して得たゴム粒を混入した第１合成樹脂層を形成するとともに、前記第１合成樹脂層の表面に、ゴム粒を混入しない第２合成樹脂層を形成した。前記第１合成樹脂層と前記第２合成樹脂層との間に、補強材を配設するとよい。また、前記補強材は、亀甲金網とし、前記第１合成樹脂層と前記第２合成樹脂層の合計層厚は、１０ｍｍより大きくするとよい。
【選択図】　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水路を構成するコンクリートの表面の磨耗を防止するための保護構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ダム等の排砂路や導水路等のように砂礫や土石が流れる水路の場合は、水路を構成するコンクリートの表面が磨耗しやすいという問題があった。
そこで、かかる水路のインバート部の磨耗防止工として、高強度コンクリート工、石張り工、ゴム敷設、鉄板敷設などが施工されている。
【０００３】
なお、水路の摩耗の種類には、掃流摩耗と衝撃摩耗がある。掃流摩耗は、流水や土砂流等によるすり減り摩耗であり、衝撃摩耗は、土砂および土石の落下による突き砕き摩耗である。
【０００４】
また、掃流摩耗の試験方法としては、供試体をドラム内にセットして、ドラム内を水で満たし、摩耗材（砂）を投入して、羽根の回転で掃流摩耗作用を与えて、摩耗の進行を測定する方法である。
【０００５】
また、衝撃摩耗の試験方法としては、供試体をドラム内にセットして、摩耗材（鉄片）を投入し、ドラムを回転させて衝撃摩耗作用を与えて、摩耗の進行を測定する方法であり、ロサンゼルス式衝撃摩耗試験機（ＪＩＳ　Ａ　１１２１、ドラムの内径が７１０ｍｍ）を用いた試験法である。
なお、水路の保護方法としては、水路の表面に溝を設け、樹脂を前記溝の内部まで充填するとともに水路の表面を覆うようにする技術が提案されている。（特許文献１参照）
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２１４４２１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したような従来の摩耗防止工には、以下のような、問題点がある。
（１）高強度コンクリート工、石張り工では、土石が流下することによる衝撃によって、摩耗が極端に進行するという問題点がある。
（２）石張り工、ゴム敷設、鉄板敷設では、イニシャルコストが非常に高価であるという問題点がある。
（３）ゴム敷設、鉄板敷設では、使用されている取り付け金具が摩耗して機能を失うと、敷設されたゴムや鉄板がめくれて流出してしまうという問題点がある。
（４）高強度コンクリート工、石張り工、ゴム敷設、鉄板敷設は、いずれも補修時の材料費が高価になるという問題点がある。
以上の問題に鑑みて、本発明は、水路の表面を低コストで保護できる保護構造を提案することを目的としてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる請求項１の水路の保護構造では、水路を構成するコンクリートの表面に、ゴム粒を混入した第１合成樹脂層を形成するとともに、前記第１合成樹脂層の表面に、ゴム粒を混入しない第２合成樹脂層を形成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項２では、前記第１合成樹脂層と前記第２合成樹脂層との間に、補強材を配設したことを特徴としている。
請求項３では、前記補強材は、亀甲金網としたことを特徴としている。
請求項４では、前記第１合成樹脂層と前記第２合成樹脂層の合計層厚が、１０ｍｍより大きいことを特徴としている。
請求項５では、前記第１合成樹脂層に混入するゴム粒は自動車のタイヤを裁断して得た。
【００１０】
【作用】
発明者らは、以下のような掃流摩耗の試験を行った。
即ち、前述した掃流摩耗の試験方法によって、ウレアウレタン樹脂を吹き付けて層厚３ｍｍの合成樹脂層が形成された供試体と、ポリウレア樹脂を吹き付けて層厚３ｍｍの合成樹脂層が形成された供試体と、３６Ｎ／ｍｍ２の高強度コンクリートの供試体と、９０Ｎ／ｍｍ２の高強度コンクリートの供試体と、を比較実験した。
その結果、表１に示したように、合成樹脂を吹き付けた供試体の掃流摩耗は、高強度コンクリートと比較するとかなり小さくなることが確認された。従って、水路の掃流摩耗を防止する方法として、合成樹脂の吹き付けが極めて有効であることが判明した。
【表１】

【００１１】
次に、以下のような衝撃摩耗の試験を行った。
即ち、前述した衝撃摩耗の試験方法によって、鉄片として５５ｍｍ×５５ｍｍ×６０ｍｍ（重量１．４ｋｇ）のものを５２個使用し、ドラムの回転数を５０ｒｐｍとした。
ウレアウレタン樹脂の層厚を３ｍｍ、１０ｍｍ、１６ｍｍ、２０ｍｍとした供試体を用いて、ドラムを５０００回回転させて衝撃試験を行い、損耗率（表層が摩耗により損傷した面積の割合）を計測した。
その結果、表２に示したように、層厚３ｍｍの供試体では損耗率１０％であったが、層厚１０ｍｍ以上の場合には損耗率は略０％であって殆ど損耗が発生しなかった。
【表２】

このような実験結果が得られた理由としては、ウレアウレタン樹脂の層厚が１０ｍｍ以上になると、ウレアウレタン樹脂層が緩衝材となって衝撃を緩和する作用が生じるものと考えられる。ウレアウレタン樹脂層が３ｍｍの場合には、薄すぎて緩衝材として機能しなかったものと思われる。
【００１２】
以上の実験結果に基づけば、水路のコンクリートの掃流摩耗及び衝撃摩耗を防止するためには、その表面に１０ｍｍ以上に厚さの合成樹脂層を設ければよいことになる。
しかし、１０ｍｍ以上の厚さの合成樹脂層を形成するには合成樹脂の材料費がかさむという問題があるので、表面以外は他の同等の緩衝作用を持つ素材で置き替えることが効果的である。
【００１３】
また、ゴム粒等の混入物が混入していない純粋な合成樹脂だけで層厚を２０ｍｍとした場合や、第１合成樹脂層を１５ｍｍとし第２合成樹脂層を５ｍｍとした場合等のように、合成樹脂層の層厚が大きな供試体においては、層厚が小さい場合には発生していなかった、手のひら大の欠損が発生していた。
これは、土石等の衝突により合成樹脂層が部分的に切断されたものと考えられるので、合成樹脂層を補強する補強材を挟み込むことによって切断抵抗力を向上させることが効果的である。
そこで、補強材の種類を比較するために、図３に示したような動的切断試験機を用いて各種補強材の切断高さを測定比較した。
【００１４】
図３の動的切断試験機は、斜めにセットした供試体に７０ｋｇの重鎮を落下させ、前記供試体が切断される高さを計測するものである。
補強材を挟み込まない供試体の場合の前記高さは８０ｃｍであった。
各補強材を挟み込んだ供試体の場合の結果は表３に示した通りであり、ビニロン（商標）樹脂、亜鉛めっき金網、グラスファイバー、ステンレス金網と比較して、亀甲金網が最も効果的（前記高さ１３０ｃｍ）であることが判明した。
【表３】

亀甲金網が最も効果的である理由としては、一般の金網は２方向に編んでいるのに対して、亀甲金網はより多方向に編んでいるので、合成樹脂層の柔軟性を保持しながら、切断抵抗力を補強しているものと考えられる。
【００１５】
以上の試験によって得られた知見に基づけば、本発明の請求項１においては、水路を構成するコンクリートの表面に、ゴム粒を混入した第１合成樹脂層を形成し、前記第１合成樹脂層の表面に、ゴム粒を混入しない第２合成樹脂層を形成したので、第２合成樹脂層によって掃流摩耗を防止し、第１合成樹脂層と第２合成樹脂層とからなる合成樹脂層によって衝撃摩耗を防止し、合成樹脂層の表面以外の部分にはゴム粒を混入したので、高価な合成樹脂の使用料が少なくなる。
因みに、同一体積当たりで比較すると、ゴム粒の単価は、ウレアウレタン樹脂の約３％に過ぎない。従って、ゴム粒を体積比で５０％混入する場合では材料費が約５０％節減できる。
【００１６】
請求項２においては、前記第１合成樹脂層と前記第２合成樹脂層との間に、補強材を配設したので、さらに大きな衝撃に対しても高い緩衝作用が得られる。
【００１７】
請求項３においては、前記補強材は、亀甲金網としたので、表３に示したように、さらに大きな衝撃に対しても高い緩衝作用が得られる。
【００１８】
請求項４においては、前記第１合成樹脂層と前記第２合成樹脂層の合計層厚が、１０ｍｍより大きいので、表２に示したように、ほとんど損耗を受けない。
【００１９】
請求項５においては、ゴム粒は自動車のタイヤを裁断して得たので、材料費が安価になるとともに、産業廃棄物の再利用ができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の保護構造を、その保護構造を適用した水路の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の水路の保護構造を適用した水路のインバート部の断面図である。この図１において、水路１はダムの放流用の水路であり、コンクリート２で構築されている。この水路１のコンクリート２の表面には、ゴム粒が混入されたウレアウレタン樹脂が吹きつけられて第１合成樹脂層３が形成されている。
この第１合成樹脂層３のウレアウレタン樹脂には、安価な自動車の廃タイヤを数ｍｍ角程度の大きさに裁断したゴム粒３１が混入されている。ゴム粒３１はウレアウレタン樹脂に対する体積比で５０％混入されている。また、前記第１合成樹脂層３の層厚は１５ｍｍである。
【００２２】
前記第１合成樹脂層３の表面には、さらにウレアウレタン樹脂が吹き付けられて第２合成樹脂層４が形成されている。
この第２合成樹脂層４はウレアウレタン樹脂のみで形成されたものであって、ゴム粒は混入されていない。
前記第２合成樹脂層の層厚は５ｍｍである。
【００２３】
以上のように構成された水路の保護構造によれば、
当該保護構造の表面にはウレアウレタン樹脂からなる層厚５ｍｍの第２合成樹脂層４が形成されているので、合成樹脂層による掃流摩耗防止効果が得られる。
また、前記保護構造は、層厚１５ｍｍの第１合成樹脂層３と層厚５ｍｍの第２合成樹脂層４とが重層して形成されているので、合計した層厚は２０ｍｍに達している。
従って、層厚２０ｍｍの合成樹脂層によって充分な衝撃緩衝効果が得られる。
そのため、層厚２０ｍｍの合成樹脂層による水路の衝撃摩耗防止効果が得られるのである。
前述した実験結果によれば、合計の層厚は１０ｍｍ以上が好ましい。
なお、前記第１合成樹脂層３は、５０％が安価なゴム粒であるので、高価なウレアウレタン樹脂は５０％の量でよく、材料費を約５０％に低減できるという効果が得られる。
【００２４】
なお、前記コンクリート２と第１合成樹脂層３の間には予めプライマー処理を施しておくことが好ましい。
【００２５】
図２は、図１における第１合成樹脂層３と第２合成樹脂層４の間に補強材５を挟み込んだ構成とした水路の保護構造の側面断面図である。
図２の水路の保護構造によれば、水流に接する表面がゴム粒等の混入物を含まない純粋なウレアウレタン樹脂層によって覆われているので、掃流摩耗が防止される効果が得られる。
さらに、補強材５が第２合成樹脂層４を覆っているので、大きな衝撃を受けた場合でも、前記補強材５が受け止めて、第２合成樹脂層４への衝撃を小さくするので、前記大きな衝撃による損耗を受けにくいという効果が得られる。
【００２６】
なお、ウレアウレタン樹脂に代えてポリウレアウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂を使用することもできる。これらの合成樹脂の主要な物性を表４に示した。
【表４】

また、ゴム粒の物性は、以下の通りである。
硬度（ＪＩＳ　Ａ）　　　　６５〜７０
引張強度　　　　　　　　　１１．０ＭＰａ
これらの樹脂では、吹きつけ後数十秒から数分で硬化して十分な強度が得られるので養生時間がほとんど必要でなく、吹きつけ後短時間で供用可能になる。
また、補強材５としては、亀甲金網が最適であるが、亀甲金網に代えて、ビニロン（商標）樹脂、亜鉛めっき金網、グラスファイバー、ステンレス金網等を用いてもよい。
【００２７】
なお、前記コンクリート２と第１合成樹脂層３の間、および前記補強材５と第２合成樹脂層４との間には予めプライマー処理を施しておくことが好ましい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１によれば、第２合成樹脂層によって掃流摩耗を防止し、第１合成樹脂層と第２合成樹脂層とからなる合成樹脂層によって衝撃摩耗を防止しするので、水路のコンクリートが保護される。さらに、合成樹脂層の表面以外の部分にはゴム粒を混入することで、高価な合成樹脂の使用料を少なくしたので、材料代を低く抑えることができる。
従って、低コストで効果的な水路の保護構造を提供することができるという効果が得られるのである。
【００２９】
請求項２、３によれば、前記第１合成樹脂層と前記第２合成樹脂層との間に、補強材を配設したので、さらに大きな衝撃に対しても高い緩衝作用が得られる。
【００３０】
請求項４によれば、前記第１合成樹脂層と前記第２合成樹脂層の合計層厚が、１０ｍｍより大きいので、ほとんど損耗を受けないという効果が得られる。
【００３１】
請求項５によれば、ゴム粒は自動車のタイヤを裁断して得たので、材料費が安価になるとともに、産業廃棄物の再利用ができる、環境問題に対する効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる水路の保護構造の一部断面図である。
【図２】本発明にかかる水路の保護構造の別の実施形態の一部断面図である。
【図３】動的切断試験機の正面図と側面図である。
【符号の説明】
１　水路
２　コンクリート
３　第１合成樹脂層
４　第２合成樹脂層
５　補強材

Claims

水路を構成するコンクリートの表面に、ゴム粒を混入した第１合成樹脂層を形成するとともに、
前記第１合成樹脂層の表面に、ゴム粒を混入しない第２合成樹脂層を形成したことを特徴とする水路の保護構造。
前記第１合成樹脂層と前記第２合成樹脂層との間に、補強材を配設したことを特徴とする請求項１に記載の水路の保護構造。
前記補強材は、亀甲金網としたことを特徴とする請求項２に記載の水路の保護構造。
前記第１合成樹脂層と前記第２合成樹脂層の合計層厚が、１０ｍｍより大きいことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の水路の保護構造。
前記第１合成樹脂層に混入するゴム粒は自動車のタイヤを裁断して得たものとしたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の水路の保護構造。