JP2007039943A - 鋼矢板の防食被覆方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｕ型鋼矢板を耐食性金属薄板で防食被覆する際に、金属薄板の浮上りを防止して長期間安定な防食性能を確保することができ、かつこの金属薄板の固定に要する作業の手間を軽減することのできる手段を提供する。
【解決手段】ウエブ内側の幅方向両端付近で、耐食性金属薄板の外側にウエブ長手方向に延びる当て板を配し、スタッドボルトでこの当て板を押えることにより金属薄板を固定する。また、この当て板に、前記被覆薄板と同種の耐食金属板又は繊維強化樹脂板を用い、その幅を２０〜５０ｍｍとするとともに、スタッドボルトの立設位置を、ウエブ内側平坦面の幅方向末端にできるだけ近付けるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、鋼矢板の防食被覆方法に関し、とくに既設構造物に用いられている鋼矢板の表面に有機防食層を形成し、さらにその表面を耐食性金属薄板で被覆する際に、この薄板を鋼矢板表面に固定する方法であって、長期間に亘って薄板の浮上りを防止することができ、かつ現場での作業を簡便にすることのできる被覆薄板の固定方法に関する。

鋼矢板は、港湾や河川の岸壁、桟橋、橋脚などに広く用いられるが、海水や河川水にさらされた環境下で長期間使用するため、昨今では何らかの防食処理を施すのが一般的である。この防食法としては、水環境下の耐食性が大きい有機被覆防食法が採用されることが多い。
有機被覆防食法には、重防食塗装と樹脂ライニング法があるが、いずれも鋼材表面に下地処理を施し、その上に樹脂塗料を塗布して固化させるか、或いは射出成形等で得た樹脂皮膜や樹脂含浸シート等を接着して、鋼材表面全体又はその所定範囲に有機皮膜を形成させる防食被覆法である。

しかし、上述のような有機皮膜は衝撃力に弱く、船体や流木等の衝突により傷つき易いという問題がある。また、かかる防食鋼材は、通常はきわめて長い期間（例えば５０年以上）の耐久性が要求される。有機皮膜のみでは、紫外線による劣化や、水の浸入による接着力の低下などにより、上記のような耐久性を確保できない場合が少なくない。
そのため、近年では、鋼材表面に有機防食層を形成し、さらにその表面を耐食性金属薄板で被覆する複層被覆防食法が、実用化されている（下記特許文献１，２など）。

特開２００１−８１５８３号公報 特開２００３−３１１８７８号公報

上述のような複層被覆を行なう場合に、耐食性金属薄板を如何にして被覆対象物表面に固定するかが課題となる。金属薄板を有機防食層表面に接着しただけでは、長期間の耐久性を確保することは難しいから、何らかの機械的方法で、薄板を強固に固定する必要がある。被覆対象物が柱状の場合は、薄板を対象物表面に巻き付け、引張状態で突合せ端部を接合するという固定方法も考えられるが、表面凹凸の大きいＵ型鋼矢板のような対象物では、かかる方法で固定することはできない。

図５は、Ｕ型鋼矢板を連結した護岸構造物の表面を複層被覆する際の、従来の被覆構造の例を示す横断面図で、図５(ａ)は被覆前、図５(ｂ)は被覆後の状態である。鋼矢板１は、ウエブ８、フランジ１３と継手１４とからなる。左右対称な継手を有するＵ型鋼矢板を連結する場合は、図に示すように、ウエブの谷側１５と山側１６が交互に外側（図の上側）を向くように連結される。この被覆構造では、鋼矢板のウエブ８、フランジ１３及び継手１４の外側表面を覆って有機防食層２が形成され、その外側に耐食性金属薄板３が配され、この薄板３がスタッドボルト５で鋼矢板本体に固定されている。

耐食性金属薄板３は、鋼矢板と１対１に対応して、その谷側表面又は山側表面の形状にならって、予め成形されている。スタッドボルト５の取付け位置は、ウエブの谷側１５の両端付近、ウエブの山側１６の両端付近及び継手１４の底面１７で、ボルト５はウエブの長手方向に所定の間隔で立設され、有機防食層２と金属薄板３を貫通して、ナットで締め付けられている。

このような構成は、金属薄板３の固定方法の一つの例であるが、いくつかの問題点がある。その第一は、ウエブの山側１６の薄板は比較的しっかり固定されるが、ウエブの谷側１５の薄板は、長期間の使用中に浮上りを生じ易く、そのために防食性能の低下を招くおそれが高いことである。
また、第二は、このような浮上りを避けるために、ボルト５の長手方向の間隔を相当密にする必要があり、ボルトの立設と締付けに要する作業の手間が大きくなるという問題である。さらに、ボルト５の間隔を大きくするためには、金属薄板３の剛性を高める必要があり、必然的に板厚の大きい薄板を使わざるをえなくなって、コスト高になるという問題もある。

一般に防食被覆の施工は、構造物を設置した後、その設置現地で行われることが多い。かかる現地作業は、水面下や水面直上のきわめて足場の悪い場所で行われるから、如何にして上記のような金属薄板の被覆とその浮上り防止のための作業の手間を軽減するかは、重要な課題である。
そこで本発明は、Ｕ型鋼矢板を有機防食層と耐食性金属薄板で複層被覆するに際して、ウエブの谷側の金属薄板の浮上りを防止して、長期間安定な防食性能を確保することができ、かつこの金属薄板の固定に要する作業の手間を軽減することのできる手段を提供することを課題としている。

上記課題を解決するための鋼矢板の防食被覆方法は、
Ｕ型鋼矢板の湾曲内側表面に有機防食層を形成し、さらにその表面を厚さ０．８ｍｍ以下の耐食性金属薄板で被覆する防食被覆方法において、
鋼矢板継手底面及びウエブ内面に取り付けたスタッドボルトで前記耐食性金属薄板を固定するに際して、
ウエブ側の前記スタッドボルトの取付け位置をウエブ内側平坦面の幅方向両側端部付近にするとともに、該端部付近の前記耐食性金属薄板の外側に、ウエブ長手方向に延びる当て板を配し、前記ウエブ側スタッドボルトに螺合するナットにより該当て板を押さえて、前記耐食性金属薄板の浮き上がりを防止することを特徴とするものである。

この防食被覆方法においては、
前記当て板に、前記被覆薄板と同種の耐食金属板又は繊維強化樹脂板を用い、その幅を２０〜５０ｍｍとするとともに、前記ウエブ側スタッドボルトの立設位置を、その中心からウエブ内側平坦面の幅方向端部までの距離が、前記当て板の幅の略１／２になるようにすることが好ましい。

また、この防食被覆方法においては、
前記スタッドボルトの鋼矢板への取付けを、長手方向に所定間隔で該スタッドボルトが植設された帯鋼を鋼矢板に溶接することより行なうことが好ましい。

本発明により、Ｕ型鋼矢板を有機防食層と耐食性金属薄板で防食被覆する際に、ウエブの谷側の金属薄板の浮上りを防止して、長期間安定な防食性能を確保することが可能になった。また、本発明により、被覆する耐食性金属薄板の薄手化や、事前加工の簡略化が可能になり、かつ金属薄板の固定に要する作業の手間を大幅に軽減することが可能になったため、防食施工のコスト低減を図ることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１及び図２は、本発明の一実施例における防食被覆構造を示す図で、図１は、立設された鋼矢板の斜視図、図２はその横断面図である。
この被覆構造は、Ｕ型鋼矢板１の湾曲内側（谷側）表面に、有機防食層２が形成され、さらにその表面に耐食性金属薄板３で被覆されてなるものであるが、この金属薄板３を押えるのに、当て板４が用いられ、当て板４により鋼矢板１の谷側コーナー部で金属薄板３を押えていることが特徴である。
すなわち、薄板３を押えるために、鋼矢板継手底面とウエブ内面にスタッドボルト５を立設し、このボルトに螺合するナット６で薄板３を固定する。その際、ウエブ内面のボルトを、ウエブ内側平坦面の幅方向の両側端部付近に立設するとともに、この端部付近の薄板３の外側に、ウエブ長手方向に延びる当て板４を配して、この当て板４で薄板３を押えることにより、その浮上りを防止するように構成されている。

本実施例においては、有機防食層２は２層に形成されている。下側にはペトラタム防食シートが接着され、その上に厚手（約１０ｍｍ厚）の特殊発泡ポリエチレン層が形成されている。ただし、本発明において、有機防食層２を構成する材料を限定する必要はない。
また、金属薄板３として板厚０．６ｍｍのチタン板が用いられている。かかる防食被覆に用いる耐食性金属としては、チタンが好適であるが、その他ステンレス鋼とくに耐海水ステンレス鋼も用いられる。薄板の板厚は０．４〜０．８ｍｍのものが用いられることが多い。

本実施例においては、当て板４には厚み１ｍｍ、幅４０ｍｍのチタンの当て板が用いられている。この当て板４は、その下側の金属薄板３と直接接触するから、電気化学腐食の進行を防止するため、金属薄板３と同種の金属板又は繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）板を用いることが好ましい。
この当て板４の幅は、金属、ＦＲＰいずれの場合も２０〜５０ｍｍ程度であることが好ましい。この幅が２０ｍｍ未満では押え効果が十分でなく、５０ｍｍを超えても押え効果は変わらないためである。また、この当て板４はある程度の曲げ剛性を有している必要があるため、その厚みが問題となる。金属の場合は１〜２ｍｍ程度の厚みであることが好ましく、ＦＲＰの場合は３〜５ｍｍ程度の厚みであることが好ましい。

本実施例においては、スタッドボルト５は、帯鋼７を介して鋼矢板に取り付けられている。すなわち、長手方向に所定の間隔でスタッドボルト５が植設された帯鋼７が鋼矢板１に溶接されている。この帯鋼７の幅は、当て板４の幅と同程度又はそれ以下であることが好ましく、その厚みは有機防食層３の厚み以下であることが好ましい。本実施例では、帯鋼７は発泡ポリエチレン層の内部に埋め込まれており、表面に段差が無いようになっている。

本発明においては、当て板４の取付け位置が重要なので、以下図面を用いてやや詳しく説明する。図３は、本発明における当て板の取付け位置を説明するための図で、図３(ａ)は防食被覆前の鋼矢板の断面図、図３(ｂ)は防食被覆後の断面図である。Ｕ型鋼矢板のウエブ８の内側は、平坦面９に続いて曲面１０が形成され、フランジ内面１１に続いている。本発明においては、当て板４は平坦面９の端部１２（平坦面９と曲面１０の接点）になるべく近い位置に取り付けることが好ましい。

本発明者らが種々検討した結果では、当て板４を曲面１０に取り付けるのは、スタッドボルト５の取付けが難しく適切でないから、ウエブ又はフランジ下部の平坦面に当て板４を配置せざるを得ない。そこで、平坦面で押える場合の当て板４の最適配置について以下のような検討を行なった。
当て板４の押え位置として、ウエブの平坦面９で端部１２にできるだけ近い位置の場合（試験材Ａ）、平坦面９で端部１２から少し離れた位置の場合（試験材Ｂ）、フランジ内側平坦面１１の下端付近の場合（試験材Ｃ）の３ケ−スである。なお、いずれの試験材も、有機防食層２、金属薄板３やスタッドボルト５の条件等は同一である。

上記の３ケ−スについて施工性試験を行なった結果、試験材Ｂはフランジ側の金属薄板の一部に浮上りが生じ易く、試験材Ｃではウエブ中央付近の金属薄板の一部に浮上りが生じ易いのに対して、試験材Ａではこのような浮上りは全く生じなかった。また、押え位置によって押え効果の持続性にかなりの差が生じ、試験材Ｂ，Ｃでは長期持続的に押え効果を確保するのは難しいことが知れた。このように当て板４による押え位置を適正に選択したこと、これにより長期間の防食性能の確保を可能にしたことが本発明の一つのポイントである。

なお、当て板４の押え位置は、スタッドボルト５の取付け位置に関連する。当て板４の中央にボルト孔を形成するとすれば、ボルトの取付け位置を、その中心から前述の端部１２（ウエブ内側平坦面の幅方向端部）までの距離が、当て板４の幅の１／２になるようにすれば、当て板４の一端が端部１２と略一致することになる。
また、本実施例のように、帯鋼７を介してスタッドボルト５を取り付ける場合には、帯鋼７の幅を当て板４の幅と同じにし、帯鋼７の一端が端部１２と一致するように取り付ければよい。

以下、本発明の効果について説明する。本発明により得られる効果として下記のような事項があげられる。
(１)被覆薄板の薄手化：図５に示したような、当て板４を用いない従来の押え方では、ボルトの周辺は押えがきくが、ボルトから離れた位置では浮上りが生じやすい。これを避けるために、金属薄板３の板厚を大きくしなければならない。チタン等の耐食性金属は、素材が高価であるから、かかる板厚増によりコスト負担が大きくなる。

(２)被覆薄板の前加工の簡易化・低コスト化：金属薄板３は、予め工場で所定の形状に成形加工した後、防食施工の現地に搬入される。Ｕ型鋼矢板の断面形状には、大別して２種類の型があり、これに対応して金属薄板３の加工形状を如何にするかが問題となる。
Ｕ型鋼矢板の断面形状は、図４(ａ)に示すフランジが直線状のもの（ストレート型）と、図４(ｂ)に示すようなフランジの途中が屈曲したもの（屈曲型）がある。ストレート型鋼矢板の場合の金属薄板の形状は、図４(ｃ)に示すフランジが直線状のものでよいが、屈曲型鋼矢板の場合、従来の押え方では、図４(ｄ)に示すように、フランジの途中が微妙に曲がった形状に、金属薄板を加工する必要があった。

これに対して、当て板４で押える本発明の方法によれば、屈曲型鋼矢板の場合も、金属薄板の形状は図４(ｃ)に示すフランジが直線状のものでよいことが知見された。その理由を図４(ｅ)で説明すると、屈曲型の場合は、フランジの屈曲部を厚めの発泡ポリエチレン層（有機防食層２）で被覆し、その表面をおおよそ平面にしておく。この状態で、フランジが直線状に成形された金属薄板３を載せて、当て板４で押える。当て板４により、ウエブの平坦面の末端まで押えが効くから、フランジ部での金属薄板３の浮上りは生じない。当て板が無く、単にナットで押えた場合は、ウエブ平坦面の末端まで押えられないので、フランジ部の金属薄板３が浮上り易くなる。

金属薄板の加工において、フランジ部の曲げ加工が有るか無いかは、加工コストに大きな影響を及ぼす。フランジ部の曲げ加工が無い場合は、継手とフランジの境界（図４(ｃ)，(ｄ)のＡ部）及びフランジとウエブの境界（Ｃ部）を折り曲げ加工すればよい。しかし、フランジ部の曲げ加工が有る場合（図４(ｄ)）は、これに加えて、フランジ中間（Ｂ部）で微妙な曲がりを与える加工が必要になり、この加工にはプレス加工が必要になる。曲げ加工とプレス加工では、加工コストが大幅に相違する。当て板４で押える本発明の方法によれば、Ｂ部の加工が不要で、曲げ加工のみで対処できるため、金属薄板３の加工コストを低減することができる。

(３)現場作業の簡便化：曲げ剛性の高い当て板４で押えることにより、スタッドボルト５の間隔を広げることが可能になる。そのため、現場におけるナットの締付け作業の量を減らすことができる。また、スタッドボルトを予め植設した帯鋼を溶接する方法は、スタッドボルトを直接鋼矢板に溶接する方法に比して、作業量低減の効果は非常に大きい。

図４(ｂ)に示す断面形状の屈曲型鋼矢板を、有機防食層とチタン薄板のカバーで２層に被覆する際に、カバーの板厚、その事前加工の形状、当て板による押えの有無等の条件を変えて供試材を作成し、被覆施工後のカバーの浮上りの有無を判定した。
試験に用いた鋼矢板のおおよそのサイズは、全幅約４０ｃｍ、ウエブ幅約３０ｃｍ、フランジ高さ約１２ｃｍであった。押えの当て板には、厚さ１．０ｍｍ×幅４０ｍｍのチタン板を用い、スタッドボルトの間隔は２８ｃｍ（当て板の有無に拘らず一定）とした。

本発明例は当て板のある場合で、カバー板厚０．２，０．４，０．６，０．８ｍｍの４水準とし、カバーの事前加工の形状は、全て先の図４(ｃ)に示したフランジのストレートなもの（Ｂ部の曲げ加工無；ストレート型）にした。
一方、当て板の無い比較例では、カバー板厚０．８と１．０ｍｍの２水準とし、０．８ｍｍの場合には、カバーの形状は、ストレート型とフランジに曲げがあるもの（曲げ加工有）についてもテストした。
施工後の浮上りの調査は、ウエブ面（ａ部）、ウエブとフランジの接点付近（ｂ部）、フランジ面（ｃ部）の３か所で、目視により２段階評価（○：浮上り無、×：浮上り有）した。評価結果を表１の示す。なお、表１には、浮上り状態を総合した評価を「品質欄」に２段階評価で示し、コスト評価（板厚が小さく、ストレート型が有利）と、これらを総合した総合評価を２段階評価で示している。

表に見られるように、当て板で押えた本発明例では、カバー板厚０．４〜０．８ｍｍ（カバー形状ストレート型）のいずれも良好であった。これに対して、当て板の無い比較例では、カバー板厚１．０ｍｍのストレート型（Ｎｏ．１）と、０．８ｍｍの曲げ加工有（Ｎｏ．２）は品質評価は良好でも、板厚０．８ｍｍのストレート型（Ｎｏ．４）は品質不良であった。この結果から、当て板を用いることにより、カバー板厚を大幅に低減できること、カバー薄板の事前加工を簡略にし得ることが確かめられた。

本発明の一実施例における防食被覆構造を示す斜視図である。 本発明の一実施例における防食被覆構造を示す横断面図である。 本発明における当て板の取付け位置の説明図である。 鋼矢板と被覆金属薄板の断面形状の例を示す図である。 Ｕ型鋼矢板を連結した護岸構造物の表面を防食被覆する際の、従来の被覆構造の例を示す横断面図である。

符号の説明

１ 鋼矢板
２ 有機防食層
３ 金属薄板
４ 当て板
５ スタッドボルト
７ 帯鋼
８ ウエブ
９ ウエブの平坦面
１０ 曲面
１１ フランジ内面
１２ ウエブ平坦面の端部
１３ フランジ
１４ 継手
１５ ウエブの谷側
１６ ウエブの山側
１７ 継手底面

Claims (3)

1. Ｕ型鋼矢板の湾曲内側表面に有機防食層を形成し、さらにその表面を厚さ０．８ｍｍ以下の耐食性金属薄板で被覆する防食被覆方法において、
   鋼矢板継手底面及びウエブ内面に取り付けたスタッドボルトで前記耐食性金属薄板を固定するに際して、
   ウエブ側の前記スタッドボルトの取付け位置をウエブ内側平坦面の幅方向両側端部付近にするとともに、該端部付近の前記耐食性金属薄板の外側に、ウエブ長手方向に延びる当て板を配し、前記ウエブ側スタッドボルトに螺合するナットにより該当て板を押さえて、前記耐食性金属薄板の浮上りを防止することを特徴とする鋼矢板の防食被覆方法。
2. 前記当て板に、前記被覆薄板と同種の耐食金属板又は繊維強化樹脂板を用い、その幅を２０〜５０ｍｍとするとともに、前記ウエブ側スタッドボルトの立設位置を、その中心からウエブ内側平坦面の幅方向端部までの距離が、前記当て板の幅の略１／２になるようにすることを特徴とする請求項１に記載の防食被覆方法。
3. 前記スタッドボルトの鋼矢板への取付けを、長手方向に所定間隔で該スタッドボルトが植設された帯鋼を鋼矢板に溶接することより行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の防食被覆方法。
   

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