JP2005121062A

JP2005121062A - Ｆｒｐｍ管の接合構造

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Publication number: JP2005121062A
Application number: JP2003354436A
Authority: JP
Inventors: Yuji Nishikawa; 裕司西川; Yasuhiro Iguchi; 泰宏井口
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: JP3880565B2

Abstract

【課題】土圧や通行車両の重量を受ける接合管、特に曲管であっても、変形等による破損を少なくし、かつ容易に接続していくことを可能にすることを課題とする。
【解決手段】ＦＲＰ層１２の外面に中間層としてモルタル層１０を、更にその外面にＦＲＰ層１１を一体に積層してなるＦＲＰＭ管１の互いに接合される管端部分におけるＦＲＰ層１１、１２が管端方向へ向けて層厚が薄くなるようにテーパ状に除去され、突き合わされた管端面１３、１３が弾性体１４を介在させて互いに突き合わせ接合され、除去されたＦＲＰ層１１、１２部分と弾性体１４外面に樹脂含浸マット１５、１６が除去したＦＲＰ層１１、１２部分に均一な層に盛り付けられてなる。
【選択図】図２

Description

この発明は、ＦＲＰＭ管の接合構造に関する。ここにＦＲＰＭ管とは、ＦＲＰ内層の外面に中間層として樹脂モルタル層を、更にその外面にＦＲＰ外層を形成して三層を一体に構成してなる管壁より形成された管をいい、この明細書では、以下ＦＲＰＭ管という。

繊維補強プラスチックよりなるＦＲＰ管やＦＲＰＭ管の管接合手段として、図１１に示すようにＦＲＰＭ管１、１を突き合わせ、突き合わせた管端面２、２を一体に接合し、内外周に補強用の樹脂含浸マット４を盛り付けて接続した接合管５(図示例は曲管)が知られている(特許文献１)。

ところで、これらの接合管５は通常地中に埋設されるので、接合管５には埋戻土の土圧が加わり、また道路下の埋設管では、通行車両の重量も加わる。このため、これら接合管５は図２に示すように扁平変形し、直管の場合はそれほど問題とならないが曲げ管の場合は図１１に二点鎖線で示すように、曲げ外側では矢印Ｑ１、Ｑ１で示すように接合端面２、２間が開こうとし、曲げ内側では矢印Ｑ２、Ｑ２で示すように接合端面２、２が閉じる方向へ変形しようとする。従って、このような荷重による変形を防ぐため、従来では曲管部ではその周囲に防護コンクリート２を打設し保護することが行われる。

しかし、管路においてこのような接合部毎に防護コンクリート２を打設するのは手間がかかり、また施工時間もかかる。
そこで、上記のような外力が作用しても変形に対する追従性を良くし管路の損傷をなくすため、図１３に示すように接合端面間に弾性体３を介在させ、その周囲をガラス繊維及び樹脂よりなる樹脂含浸マット４を積層して一体化することにより、荷重による追従変形性をよくすることが提案されている(特許文献１)。
特開２０００-２９１８６４号

ところで一般に、樹脂含浸マット４の積層厚さは、接合部の強度を高めようとして厚くし勝ちであるが、このように厚く積層すればするほど、ＦＲＰＭ管の弾性体３や樹脂含浸マット４を構成する樹脂の弾性にもかかわらず、接合管５の変形により、曲管、直管にかかわら樹脂含浸マット４の浮き変形や剥離が生じるなどの問題があった。

このため、安全策として接合管外周を防護コンクリートで防護するといった施工が結局必要となる場合が多いという問題があった。
この発明は、上記問題を解消し、土圧や通行車両の重量を受ける接合管、特に曲管であっても、変形等による破損を少なくし、かつ容易に接続していくことを可能にすることを課題としてなされたものである。

この課題を達成するため本発明は、ＦＲＰ内層の外面に中間層として樹脂モルタル層を、更にその外面にＦＲＰ外層を形成して三層を一体に構成してなるＦＲＰＭ管の互いに接合される管端部分における前記ＦＲＰ層が管端方向へ向けて層厚が薄くなるようにテーパ状に除去され、突き合わされた管端部が弾性体を介在させて互いに突き合わせ接合され、除去された前記ＦＲＰ層部分と前記弾性体外面に積層接着剤が前記除去したＦＲＰ層とほぼ同一層となるまで均一な層に盛り付けられてなるものである。

この発明によれば、接着材層がテーパ状に研磨したＦＲＰ層上に盛り付けられた、層厚が徐々に変化する構成であるので強度の急変する場所が無く、従って、管端部分で接合した管であっても接着剤層の剥離が起きにくく、それだけ安全度が増し、防護コンクリートの施工も省略可能となるのである。

次にこの発明の実施の形態である異形管の構造を説明する。
図１は、この発明の実施の形態であるＦＲＰＭ管の接合構造の断面図、図２は図１のＡ部拡大図である。

図１、図２において、ＦＲＰＭ管１は、図２に断面を拡大して示すように、ＦＲＰ層１２の外面に樹脂モルタル層１０が、更にその外面にＦＲＰ層１１が一体的に積層一体化されている。この内外のＦＲＰ層１１、１２は接合される管端へ向けて層厚が次第に薄くなるようにテーパ状に除去されている。なお、このテーパー状に除去する手段としては、切削、研磨など適宜手段があるが、含まれるガラス繊維などの処理の都合上研磨によるのが好ましい。

そして、樹脂モルタル層１０だけとなった管端面１３、１３には、例えば機械的な変形に対して追従性の高いエポキシ樹脂系の充填材などのゴム状弾性を有する弾性体１４が介挿され、それぞれの端面１４ａ、１４ａがモルタル層１０の端面１３、１３と接着されている。

そして、テーパ状に除去した内外ＦＲＰ層１１、１２部分に樹脂含浸ガラス繊維マットなどからなる樹脂含浸マット１５、１６が、厚さがＦＲＰ層１１、１２と同等乃至はやや厚くなるまで均一な層に盛り付けられている。

この内外ＦＲＰ層１１、１２は、管に作用する力の大きさと方向に応じて合理的に繊維を配向させることにより、管の必要強度を最大限に生かすことが出来るようにされている。

従って、このテーパ部に積層接着される樹脂含浸マット１５、１６も、繊維の配向性が管の必要強度を最大限に生かすことが出来るよう、縦横均等に振り分けるような配向性をもって貼り付けられる。

なお、上記実施の形態として、ＦＲＰ層１１、１２を周方向全周に渡って除去した場合を示したが、図３〜図７に示すように、曲げにより変軽量の大きくなる側のみＦＲＰ層１１(１２)を除去してもよい。

即ち、図３においてＦＲＰＭ管１の両側が図の手前側へ曲折する場合、図４に示すように曲がり部の背側になる外側半円部Ｓ１では、外側のＦＲＰ層１１を図５に示すようにテーパ状に除去し、内側のＦＲＰ層１２は除去することなくそのまま突き合せせ、また、図４において曲がり部の腹側になる内側半円部Ｓ２は、内側のＦＲＰ層１２を図６に示すようにテーパ状に除去し、外側のＦＲＰ層１１は除去することなくそのまま突き合せせ、それぞれの除去部、突合部に積層接着剤層１５、１６を盛り付けて接合されている。

この場合、図３に示すように管頂部分から土圧や車両重量Ｐなどが加わって図４に２点鎖線で示すように扁平変形した時の変形量の大きい側、即ち曲管の外側は、外側のＦＲＰ層１１、内側は内側のＦＲＰ層１２がテーパ状に除去されているので、弾性層の変形とＦＲＰ層１１と樹脂含浸マット１５、１６との境界面の緩やかな変化とによりクラックや剥離が発生しにくくなる。

発明の実施例
次に、この発明の実施例について説明する。
口径６００〜３０００ｍｍの９０°曲管を図７に示すように四つの短管の軸方向接合により形成した。

各短管２０、２１、２２、２３のそれぞれの形状は、一方の端部短管２０は、一端２０ａが管軸に対して直角面、他端２０ｂが管軸に対する傾斜角θが６７.５°の傾斜面、二つの中間短管２１、２２はいずれも端面２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂが管軸Ｘに対して６７.５°の傾斜面、もう一つの端部短管１４は、一端２３ａが管軸Ｘに対して直角面、他端２３ｂが管軸Ｘに対して６７.５°の傾斜面とされた短管を、それぞれ傾斜面２０ｂ〜２３ａを図示のように接続することによって９０°曲管を成形した。

上記短管１０、１１、１２、１３の接合される端面のＦＲＰ層１１、１２は図８に示すように内外面いずれもテーパ状に研磨し、その研磨した軸方向長さを１００〜２００ｍｍとした。
なお、樹脂モルタル層の厚さ及びＦＲＰ層の厚さは、３〜５ｍｍである。
上記短管２０〜２３の内外のＦＲＰ層１１、１２をテーパ状に研磨した後、図８に示すように管端面１３にエポキシ樹脂系パテを図示のような比率の厚さに形成し、短管２０〜２３を軸方向に一連に接続し、９０°曲管を形成した。次いで、管の内外面のＦＲＰ層１１、１２のテーパ状研磨部分に樹脂含浸ガラス繊維マット４をＦＲＰ層１ｂよりも１０％厚くなるように盛り付けて接着した。

なお、比較例として、管端面を図９に示すようにテーパ状に除去することなく直接突き合わせ、外面にＦＲＰ層１１、１２と同じ厚さの弾性体１４を介挿し内外面に樹脂含浸マット１５、１６を貼り付けた、実施例と同型の曲管を作成し試験に供した。

これらの曲管を横配置とし、管頂に荷重を加え、接着層の剥離するたわみ率を測定しところ、図１０のグラフに示す結果となった。
図１０より明らかなように、比較例は荷重６７６ＫＮ(６９tonｆ)のときたわみ率４.２％で接合部が破壊されたが、実施例の場合、荷重７９４ＫＮ（８１tonｆ）たわみ率５.２％となるまで破壊せず、強度に優れることが判明した。

なお、図４、図５に示したものについても同様な試験を実施したが、実施例とほぼ同様な結果となり、比較例より強度が優れることが判明した。

この発明の実施の形態であるＦＲＰＭ管の接合構造を示す要部破断側面図である。図１のＡ部拡大断面図である。この発明の実施の形態であるＦＲＰＭ管の曲管接合構造を示す要部破断側面図である。図３の平面図である。この発明の他の実施の形態であるＦＲＰＭ管の接合構造を示す曲がり部外側の要部破断側面図である。この発明の他の実施の形態であるＦＲＰＭ管の接合構造を示す曲がり部内側の要部破断側面図である。この発明の実施例の９０°曲管の説明平面図である。この発明の実施例の接合部分の構造を示す断面図である。比較例の接合部分の構造を示す断面図である。荷重試験結果を示すグラフである。従来例の接合部分の構造を示す側断面図である。従来例の接合部分の構造を示す縦断面図である。他の従来例の接合部分の構造を示す側断面図である。

符号の説明

１ＦＲＰＭ管
１０モルタル層
１１外層ＦＲＰ層
１２内装ＦＲＰ層
１３管端面
１４ゴム状弾性を有する弾性体
１５積層接着剤層

Claims

ＦＲＰ内層の外面に中間層として樹脂モルタル層を、更にその外面にＦＲＰ外層を形成して三層を一体に構成してなるＦＲＰＭ管の互いに接合される管端部分における前記ＦＲＰ層が管端方向へ向けて層厚が薄くなるようにテーパ状に除去され、突き合わされた管端部が弾性体を介在させて互いに突き合わせ接合され、除去された前記ＦＲＰ層部分と前記弾性体外面に樹脂含浸マットが前記除去したＦＲＰ層とほぼ同一層となるまで均一な層に盛り付けられてなるＦＲＰＭ管の接合構造。
請求項１のＦＲＰＭ管の接合構造において、互いにつき合わせ接合されるＦＲＰＭ管の管端面が管軸に対して傾斜しているＦＲＰＭ管の接合構造。
請求項２のＦＲＰＭ管の接合構造において、管端面が管軸に対して傾斜しているＦＲＰＭ管が短管とされ、かつこれら短管が軸方向一連に突き合わせ接合され、該接合により曲管を形成するようにされてなるＦＲＰＭ管の接合構造。