JP2007126844A

JP2007126844A - 枕木の補修方法および枕木補修用固着剤

Info

Publication number: JP2007126844A
Application number: JP2005318994A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kasatani; 秀雄笠谷; Nobuhiro Takeda; 信広武田
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-05-24

Abstract

【課題】枕木の線路締結用のねじの補修を信頼性高くかつ簡便に実施するための枕木補修方法の提供。
【解決手段】枕木または枕木に埋設されている埋込栓のねじ山をドリルにより除去した後、該孔内に固着剤を注入し、離型剤を塗布したボルトを該孔内に挿入し、固着剤が硬化した後、ボルトを回転させて抜き取ることによりねじ山を再生し、再度ボルトを締結する枕木の補修方法において、固着剤が熱硬化性ラジカル硬化樹脂を含有する主剤成分と有機過酸化物を含有する硬化剤成分からなる注入式カートリッジタイプの固着剤であり、２０℃における硬化時間が１０分以上１時間以内であり、該固着剤の硬化後の引張せん断接着強度５〜１２Ｎ／ｍｍ^２であることを特徴とする枕木の補修方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、枕木の補修方法および枕木補修用固着剤に関するものである。

鉄道線路用枕木としては、木製の枕木、合成樹脂製枕木、コンクリート製枕木等がその使用条件に応じて用いられており、線路の枕木への固定方法としては、合成樹脂製の埋め込み栓を枕木に埋め込み、締結用のボルトを締めこむ方法、レールネジ釘、犬釘等を直接枕木に埋め込む方法等がある。
いずれの場合にしても、列車通過による荷重、応力、振動が繰り返し枕木と締結用ボルト、レールネジ釘、犬釘等の締結部材に作用するため、ボルトの緩みや枕木と締結部材との間の損耗が進み、場合によっては必要な荷重に耐えられなくなる場合がある。

このようなことを避けるため、定期的に枕木と線路の締結状態の点検保守が行なわれ、ボルト等の再締め込みが行なわれるが、長期間の使用により、ねじ山の損耗が限界を超えると、このような方法での保守が不可能となり、枕木の交換等の根本的な補修が必要となる。
鉄道用枕木は非常に重いものであり、その交換には多くの人手と機器を必要とし、列車の通過の合間に作業する必要があるため、短時間に作業をする必要があり、多大の費用を要しているのが現状である。

コンクリート等の母材にめねじを形成する方法として、母材に穿孔された孔内に、離型剤を塗布した雄螺子ボルトを硬化可能な固着材料により該孔内に硬化固着させ、該雄螺子ボルトを取り外し可能にすることを特徴とする雌螺子アンカー工法が提案されている。（例えば特許文献１参照）
また、コンクリート枕木の埋込栓の補修方法しては、埋込栓部に硬化性樹脂を注入した後に、取り付けボルトを挿入、硬化させ、ボルトの締結力を回復させるものがある。（例えば特許文献２、３参照）。
しかしながら、これに開示されている硬化型液状高分子材料は、作業現場において計量、混合をしなければならないことから、その作業が面倒であり、さらにその計量及び混合が不十分の場合には、十分な硬化反応が行われず、硬化後に十分な強度が得られないという問題がある。さらに、使用される高分子材料は短時間で硬化が開始することから余分に混ぜ合わせた場合には、早期に硬化してしまい使用することができなくなるので、無駄を生ずるという問題がある。

また、埋込栓部に接着剤入りカプセルを挿入し、該カプセルをドリルにより破砕し、均一に攪拌した後離型剤を塗布した型ボルトを坑内に埋め込み固定し、接着剤が硬化した後に、型ボルトを抜き取ることによりねじ山を再生する方法が提案されている（例えば特許文献４参照）。
しかし、この特許文献４で提案された方法では、型ボルトの抜き取りに大きな回転力が必要であり、抜き取り時の樹脂の破壊が起こりやすい、その後のねじの締め付け、取り外し時に螺子山が破損し易い等の問題があった。

特公平７−１８１９２号公報特公平４−２７２２号公報特公平４−２７２３号公報特許２９３５１１１号公報

本発明は、枕木の線路締結用のねじの補修を信頼性が高くかつ簡便に実施することを可能にするための枕木補修方法およびこれに使用する枕木補修用固着剤を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を続けた結果、特定の性能を有する注入式カートリッジタイプの固着剤を用いることにより、最小限の人手、機械を用いて枕木を補修することが可能であり、かつ、補修後のねじを長期間再補修することなく使用できることを見出し、本発明に至ったものである。
即ち、本発明は、以下に記載する通りの枕木の補修方法および枕木補修用固着剤である。

（１）枕木または枕木に埋設されている埋込栓のねじ山をドリルにより除去した後、該孔内に固着剤を注入し、離型剤を塗布したボルトを該孔内に挿入し、固着剤が硬化した後、ボルトを回転させて抜き取ることによりねじ山を再生し、再度ボルトを締結する枕木の補修方法において、該固着剤が熱硬化性ラジカル硬化樹脂を含有する主剤成分と有機過酸化物を含有する硬化剤成分からなる注入式カートリッジタイプの固着剤であり、２０℃における硬化時間が１０分以上１時間以内であり、該固着剤の硬化後の引張せん断接着強度が５〜１２Ｎ／ｍｍ^２であることを特徴とする枕木の補修方法。
（２）固着剤中に、非反応性液状成分を２．０〜１０．０質量％含むことを特徴とする請求項１に記載の枕木の補修方法。
（３）熱硬化性ラジカル硬化樹脂を含有する主剤成分と有機過酸化物を含有する硬化剤成分からなる注入式カートリッジタイプの固着剤であり、非反応性液状成分を固着剤中に２．０〜１０．０質量％含み、２０℃における硬化時間が１０分以上１時間以内であり、引張せん断接着強度５〜１２Ｎ／ｍｍ^２であることを特徴とする、枕木補修用固着剤。

本発明の枕木の補修方法は特定の性能を有するカートリッジ式の固着剤を使用しているため、枕木の線路締結用のねじの補修を信頼性が高くかつ簡便に実施するができるという効果を奏する。

本発明の方法においては、枕木または枕木に埋設されている埋め込み栓のねじ山をドリルで穿孔することにより除去する。枕木の種類、締結ボルトの種類等により、使用するドリルは適宜選択されるが、通常、振動ドリル、ハンマードリル、コアドリル等が用いられる。
本発明においては、穿孔した孔内の切粉をブラシで清掃し、ブロア、吸引機等で除去した後、孔内に固着剤を注入する。

ここで、固着剤としては、熱硬化性ラジカル硬化樹脂を含有する主剤成分と有機過酸化物を含有する硬化剤成分よりなる注入式カートリッジタイプの固着剤が用いられる。
固着剤に用いられる熱硬化性ラジカル硬化樹脂としては、熱硬化性でラジカル反応で硬化する樹脂であればよく、エポキシアクリレート樹脂等のビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂等があげられる。一般的にコンクリート母材に施工されることが多く、耐アルカリ性に優れる樹脂が好ましい。耐アルカリ性評価として、ＪＩＳのＫ６９１９の耐アルカリ性試験で質量変化±１％以下のものが好ましく、特に好ましくはエポキシアクリレート樹脂等のビニルエステル樹脂が挙げられる。

また、上記熱硬化性ラジカル硬化樹脂は、一般に反応性単量体で希釈されており、この反応性単量体としては、スチレン、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレー、イソボルニルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物ジメタクリレート、フタル酸ジアリル、トリメット酸トリアリル等が挙げられるが、引火点１００℃以上のメタクリレートモノマーが好ましい。また、反応性単量体の有害性等を評価して選定することが望ましい。
これら反応性単量体は、単独で用いても良いし、混合して用いても良い。樹脂への反応性単量体の混合比率は、特に限定されないが、好ましくは３０〜７０質量％、最も好ましくは４０〜６０質量％である。

固着剤に用いられる熱硬化性ラジカル硬化樹脂は、一般に硬化性調整のために硬化促進剤及び重合禁止剤等を添加して用いられる。一般に用いられる樹脂の硬化促進剤としては、第３級芳香族アミン類ではＮ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジヒドロキシプロピル−ｐ−トルイジン、Ｎ−フェニルジエタノールアミン、Ｎ−ｐ−トリールジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ビスヒドロキシブチル−ｐ−トルイジン等があり、その添加量は、熱硬化性ラジカル硬化樹脂１００質量％に対して外割で０．３〜２質量％程度を目安とすればよい。また、ナフテン酸コバルト等金属石鹸を促進剤として使用してもかまわない。

固着剤に用いられる樹脂の重合禁止剤としては、ハイドロキノン類、フェノール類、クレゾール類、カテコール類、ベンゾキノン類等があり、例えば、ベンゾキノン、ｐ−ベンゾキノン、ｐ−トルキノン、ｐ−キシロキノン、ナフトキノン、２，６−ジクロロキノン、ハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン、カテコール、ｐ−ｔ−ブチルカテコール、２，５−ジ−ｔ−ブチルハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン、ｐ−メトキシフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ハイドロキノンモノメチルエーテル等を必要量添加することができる。

本発明に用いることのできる硬化剤としては、ジアシルパーオキサイド類、ケトンパーオキサイド類、ヒドロパーオキサイド類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシケタール類、アルキルパーエステル類及びパーオキシカーボネート類等の有機過酸化物を挙げることができ、具体的には、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等を用いることができる。好ましくは、安定性に優れるベンゾイルパーオキサイドが用いられる。

固着剤の主剤および／または硬化剤には、その粘度の調整および、硬化物の引張せん断接着強度の適正化のため、非反応性液体成分を添加するのが好ましい。非反応性の液体成分としては、特に、主剤と硬化剤の硬化反応後に硬化物に化学結合しない液状成分であり、ジメチルフタレート、ジブチルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート、ジオクチルフタレート等の可塑剤、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、シリコーンオイル、流動パラフィン、水、アルコール、アミン、アミド化合物等の溶剤、界面活性剤等が用いられる。

非反応性液体成分の添加量としては、固着剤の質量に対して２．０〜１０．０質量％とするのが好ましい。添加量が、２．０質量％未満では、引張せん断接着強度が高くなり、硬化後のめねじの形成時に強いトルクを付与する必要があり、作業が困難になり、更に硬化物の破壊が起きる可能性がある。また添加量が１０．０質量％を超えると、固着剤の硬化物の強度が低下し、固着剤としての性能が不十分となる可能性がある。非反応性液体成分の添加量は、５．０質量％以上、８．０質量％以下がより好ましい。

固着剤の主剤または硬化剤には、更に、充填材、チクソトロピー化剤、顔料、難燃化剤等を添加することも出来る。
充填材としては、石英砂、硅砂、硅粉、セラミック粉、炭酸カルシウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、ミルコン、タルク、クレー、マイカ、火山灰、シラス、コンクリート粉、発泡コンクリート粉、ガラスフレーク、フライアッシュ、カーボンブラック、アルミナ、シリカ、ガラスマイクロバルーン、シリカバルーン、微粒シラスバルーン等がある。合量は主成分である熱硬化性ラジカル硬化樹脂または有機過酸化物に対し２０〜３００質量％を目安とし、目的に応じて２種類以上を組み合わせて混合することができる。

本発明に用いられるチクソトロピー化剤としては、コロイダルシリカ、微結晶シリカ、ホワイトカーボン、タルク、ベントナイト等がある。
本発明に用いられる顔料の例としては、チタン白、亜鉛華、モリブデートオレンジ、パーマネントレッド、べんがら、黄鉛、黄土等が挙げられる。
本発明の主剤成分、および硬化剤成分には、必要に応じて有機性の可逆ゲル化剤、弾性付与剤、着色剤等を添加することができる。

本発明において固着剤は、主剤と硬化剤がそれぞれカートリッジに充填された、注入式カートリッジタイプの固着剤である必要がある。注入型カートリッジに用いるカートリッジの容器は、運搬又は保管時には破損せず、主剤成分及び硬化剤成分の漏れがないように封入できるものであればよく、材質としては、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、テフロン（登録商標）等の合成樹脂成型体または、合成樹脂製フィルム、紙、金属等を用いることが出来、合成樹脂／金属のラミネートフィルム等の２種類以上の材料からなる積層品を用いることができる。好ましくは合成樹脂の成型体のカートリッジが用いられる。

固着剤としては、この他にカプセルタイプの固着剤、２液調合タイプの固着剤があるが、カプセルタイプの場合、容器の破砕物の影響で、めねじ形成後の、締め付け、取り外しを繰り返した場合に、めねじ部の破損が起こり易くなり、好ましくない。一方、２液調合タイプの場合、混合作業が煩雑であり、特に硬化時間が短い場合、調合後、注入前に硬化が始まり、ボルトの注入が出来なくなる場合があり、使用しにくい欠点がある。

本発明において、固着剤の硬化後の引張せん断接着強度が５〜１２Ｎ／ｍｍ^２であることが好ましい。５Ｎ／ｍｍ^２以下では、枕木との接着性が不十分で、長期間の使用中にボルトの抜け出しの可能性がある。一方、１２Ｎ／ｍｍ^２を超える場合、固着剤が硬化した後にボルトを引抜いてめねじを形成する際に、樹脂の破壊がおこり、ボルトの固着強度が低下する等の問題が発生する可能性がある。
本発明における引張せん断接着強度はＪＩＳＫ６８５０に準拠して測定する。

本発明において固着剤の２０℃における硬化時間は１０分以上１時間以内である必要がある。硬化時間が１０分以内では、注入後にボルトを挿入する前に部分的な硬化が進み、ボルト挿入時に歪が発生し、性能が低下する可能性がある。一方、硬化時間が１時間以上では、作業時間がながくなり、枕木補修用としての使用に適さない可能性がある。

本発明においては、固着剤を硬化養生した後、ボルトを回転して抜き取ってめねじを形成した後、締結用のねじを用い、所定のトルクで螺子を締結しレールを固定する。
締結後は、通常の保線作業と同様に、ねじのゆるみ、締めトルクの確認により、締結状態を確認することができる。

以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの具体例によって何ら限定されるものではない。
［実施例１］

（１）固着剤の製造
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂にメタクリル酸を付加したエポキシアクリレート樹脂に、反応性単量体としてジエチレングリコールジメタクリレートを混合した樹脂１００ｇに、炭酸カルシウム１５０ｇ、アエロジル２００を２．５ｇ、ジエチルアセトアミドに溶解したアニオン型界面活性剤（濃度５０％）を２．０ｇ添加後、３０分混合・撹拌し、モルタル状の主剤樹脂を調製した。
過酸化ベンゾイルをシリコーンオイルで希釈混合し、過酸化ベンゾイル濃度が３０％になるように調合した後、アエロジル２００を１％添加して、硬化剤を調整した。
つぎに、ミックスパック社製の１０：１の５００ｃｃ用カートリッジに主剤と硬化剤をそれぞれ充填し封止しカートリッジを試作した。硬化物中の非反応性液状成分の量は、硬化物質量に対し、６質量％であった。
試作したカートリッジから、主剤成分と硬化剤成分を混合しながら押し出した硬化物について、ＪＩＳＫ６８５０により引張せん断強度を測定した結果、１０．５Ｎ／ｍｍ^２であった。また、２０℃で、樹脂の硬化時間を測定したところ２０分であった。

（２）施工
埋め込み栓が埋め込まれたコンクリート枕木の埋め込み栓部をハンマードリル（ビット径２４ｍｍ）で埋め込み栓部を穿孔し、直径２４ｍｍ、深さ１００ｍｍの孔を形成し、吸引機による切り粉の除去、ナイロンブラシによる清掃を３度繰り返して実施し、最後に吸引機で切り粉を除去した。（１）の固着剤を孔内に充填した後、潤滑油を塗布したコンクリート枕木用ボルトをゆっくりまわしながら挿入した。３０分経過後、ボルトを緩む方向に廻してボルトを抜き取った。ボルトを抜き取った後には、内面が平滑で、空隙等のないねじ山が形成されていることを確認した。その後、同じボルトを締め付けた。ボルトの引張試験を実施したところ、引張強度の平均値は５．０ｔｏｎであった。
別の試験体で、ボルトのゆるめ、締め付けを１０回繰返したのち引張強度を測定した結果、引張強度の平均値は４．８ｔｏｎであった。

本発明の方法は、枕木の線路締結用のねじの補修を信頼性が高くかつ簡便に実施することができるため、枕木補修用方法として好適に利用することができる。

Claims

枕木または枕木に埋設されている埋込栓のねじ山をドリルにより除去した後、該孔内に固着剤を注入し、離型剤を塗布したボルトを該孔内に挿入し、固着剤が硬化した後、ボルトを回転させて抜き取ることによりねじ山を再生し、再度ボルトを締結する枕木の補修方法において、該固着剤が熱硬化性ラジカル硬化樹脂を含有する主剤成分と有機過酸化物を含有する硬化剤成分からなる注入式カートリッジタイプの固着剤であり、２０℃における硬化時間が１０分以上１時間以内であり、該固着剤の硬化後の引張せん断接着強度が５〜１２Ｎ／ｍｍ^２であることを特徴とする枕木の補修方法。
固着剤中に、非反応性液状成分を２．０〜１０．０質量％含むことを特徴とする請求項１に記載の枕木の補修方法。
熱硬化性ラジカル硬化樹脂を含有する主剤成分と有機過酸化物を含有する硬化剤成分からなる注入式カートリッジタイプの固着剤であり、非反応性液状成分を固着剤中に２．０〜１０．０質量％含み、２０℃における硬化時間が１０分以上１時間以内であり、引張せん断接着強度５〜１２Ｎ／ｍｍ^２であることを特徴とする、枕木補修用固着剤。