JP2009132002A - モルタルライニング管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モルタルライニング層にヘアークラックが生じないようにする。
【解決手段】管体１内に骨材を混ぜた未硬化のモルタルｍを供給し、その管体１を回転手段Ａにより管軸周りに回転させて、その回転に伴う遠心力により前記モルタルｍを締め固めるモルタルライニング管の製造方法において、前記骨材に多孔質砂又は中空シリカ粒を含有させる。モルタルｍは、管体１の回転に伴う遠心力により前記管体１の管軸に近い側のセメントペースト層２ａと管軸から遠い側のセメントモルタル層２ｂとに分離した状態に締め固められ、また、前記多孔質砂又は中空シリカ粒はそのモルタルｍに含まれる他の骨材よりもカサ密度が低くなっている。このため、多孔質砂又は中空シリカ粒はセメントモルタル層２ｂよりもセメントペースト層２ａに多く介在し、補強材として機能するとともに、その空隙内に水分を保持してモルタルｍの乾燥収縮を抑制し、ヘアークラックの発生を防止することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、上下水道などに用いられているダクタイル鋳鉄管、鋼管などに内面防食用としてセメントモルタル（以下、単に「モルタル」という）をライニングしたモルタルライニング管の製造方法に関するものである。

一般に、上下水道管等として用いられているダクタイル鋳鉄管、鋼管等からなる管体は、その内面に防食性を向上させる目的でモルタルライニングを施している。

モルタルライニングは、例えば、図２（ａ）に示すように、回転手段Ａを構成する駆動装置５の動力によって回転する駆動ローラ３と、その駆動ローラ３に併設した回転ローラ３’上に前記管体１を載せて、その駆動ローラ３の回転を管体１に伝達することにより、管体１を管軸周りに回転させる。

回転している管体１内にモルタル注入用のランス４を挿入し、そのランス４と管体１とを管軸方向へ相対移動させながら、管体１の内面全体にモルタルｍを供給していく。
ランス４から供給されるモルタルｍは、一般的には、セメント、細骨材、水などを混合してスラリー状としたものが用いられる。

管体１内にモルタルｍが供給された後、管体１は、図２（ｂ）に示す回転手段Ｂ上に移送される。回転手段Ｂによって管体１が回転することにより、モルタルｍが、遠心力の作用によって管体１の内面に沿って均一に締め固められてモルタルライニング層２を形成していく。

モルタルライニング層２は、水和反応により硬化乾燥していく過程において、水分の蒸発も含めて収縮を伴う。また、比重の違いによって生じる遠心力の効果の差により、図１に示すように、細骨材をあまり含まない内側（管体１の管軸に近い側）のセメントペースト層２ａと、細骨材を相対的に多く含む外側（管体１の内面に近い側）のセメントモルタル層２ｂとに分離した状態となっている。

モルタルライニング層２の形成が終わった管体１は、所定の乾燥、養生が施される。養生は、自然養生、蒸気養生などの手法が挙げられる。
その養生後、モルタルライニング層２の内周面にシールコートが施されるのが通例である。特に、水道用に用いられる管体１の場合は、水道水のｐＨ上昇の観点からシールコートを用いることが好ましい場合もある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３１５４１３号公報

上記モルタルライニング層２を形成した管体１を保管しておくと、モルタルライニング層２の内周面に、ヘアークラックと呼ばれる亀甲状の細かなクラックが生じることがある。これは、モルタルライニング層２内に含まれる水分が乾燥することにより、そのモルタルライニング層２がいわゆる乾燥収縮を起こすために生じるのではないかと考えられる。

モルタルライニング層２の内周面に生じるヘアークラックは、そのモルタルライニング管のモルタル強度、性能等において問題は生じない。しかし、ヘアークラックが生じていると、製品の見映えを悪くするので好ましくない場合もある。
また、モルタルライニング層２のさらに内側にシールコートを塗布すると、ヘアークラックの発生をある程度抑制することができるが、完全に抑制することはできない。

そこで、この発明は、モルタルライニング管のモルタルライニング層にヘアークラックが生じないようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、管体内に骨材を混ぜた未硬化のモルタルを供給し、その管体を回転手段により管軸周りに回転させて、その回転に伴う遠心力により前記モルタルを締め固めるモルタルライニング管の製造方法において、前記骨材に多孔質砂を含有させる構成を採用した。あるいは、前記骨材に中空シリカ粒を含有させる構成を採用した。
このようにすれば、モルタルが締め固められて形成されるモルタルライニング層に、多孔質砂や中空シリカ粒といった強固で崩れにくい骨材が混入し、その骨材が補強材となってモルタルライニング層を強化する。このため、モルタルが乾燥収縮しようとする際に、クラックが生じにくくなる。
また、その多孔質砂又は中空シリカ粒が有する空隙内に水分が保持されて、モルタルの乾燥収縮を抑制することができる。乾燥収縮が抑制されれば、ヘアークラックの発生を防止することができる。

また、前記モルタルは、前記遠心力により前記管体の管軸に近い側のセメントペースト層と管軸から遠い側のセメントモルタル層とに分離した状態に締め固められる構成において、前記多孔質砂又は中空シリカ粒を、前記セメントモルタル層よりも前記セメントペースト層に多く介在させる構成とすれば、より内径側に位置するセメントペースト層内において前記多孔質砂又は中空シリカ粒による前記補強材としての効果、及び水分の保持がなされやすい。このため、ヘアークラックの発生を効果的に抑制することができる。

前記多孔質砂又は中空シリカ粒は、前記モルタルに含まれる他の骨材よりも相対的にカサ密度の低いものとすることが望ましい。多孔質砂又は中空シリカ粒のカサ密度が、他の骨材のカサ密度よりも相対的に低ければ、遠心力が作用した際に、多孔質砂又は中空シリカ粒が、より内径側に位置するセメントペースト層に集まりやすくなるからである。

さらに、前記多孔質砂は、気孔率ができるだけ大きいものとすることが望ましい。気孔率が大きければ、より多くの水分を保持できるからである。

なお、モルタルライニング管の製造において、管内に供給されるモルタルに混ぜられる骨材として、珪砂が用いられることが多い。
上記各構成において、通常、骨材としてモルタルに混ぜられる珪砂のうち、例えば、その珪砂の量を減らして、その減らした珪砂と同じ重量の多孔質砂又は中空シリカ粒をモルタルに混ぜる配合とすることができる。このようにすれば、モルタルに含まれる骨材の質量％は同じであるので、多孔質砂又は中空シリカ粒を用いない場合と同じ配合比に設定できる。

また、前記多孔質砂をセラミック孔質材とすれば、セラミックスは強固であるため、モルタルが硬化する際に崩れにくい。このため、モルタルライニング層の乾燥収縮をさらに効果的に抑制し得る。なお、前記多孔質砂と中空シリカ粒の両方を、前記骨材として含有させることはさしつかえない。また、モルタルに含まれる骨材を、全て前記多孔質砂や中空シリカ粒で構成してもよい。

この発明は、モルタルライニング層を形成するためのモルタルに、骨材として多孔質砂又は中空シリカ粒を含有させたので、モルタルライニング層の内周面にヘアークラックが生じないようにすることができる。

この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。この実施例のモルタルライニング管の製造方法は、従来例と同様、図２（ａ）（ｂ）に示す順序で、ダクタイル鋳鉄管の管体１内にモルタルライニング施工を行うものである。

まず、施工方法について説明する。図２（ａ）は、管体１内にモルタルｍを供給する工程を示す。この工程では、駆動力によって回転する駆動ローラ３と、その駆動ローラ３に駆動力を供給する駆動装置５、及び前記駆動ローラ３に併設された回転ローラ３’とで回転手段Ａを構成している。

図３は、装置の詳細図で、一定の距離を隔てて並列する前記対のローラ３，３’間に管体１が載置できるようになっている。対のローラ３，３’は、管体１の軸方向両端にそれぞれ配置されている。管体１を対のローラ３，３’上に載せて、その駆動ローラ３から伝わる矢印ａ方向の回転力により、管体１を管軸周りに矢印ｂ方向に回転させることができる。

管体１を回転させながら、モルタル注入台車６を矢印ｃ方向に移動させることにより、管体１内にモルタル注入用のランス４を挿入する。ランス４と管体１とを管軸方向へ相対移動させながら、管体１の内面全体にモルタルｍを供給していく。モルタルｍは、セメント、細骨材、水などを混合してスラリー状としている。

管体１の内面全体にモルタルｍが行き渡ったら、管体１を、図２（ｂ）に示す別の回転手段Ｂ上に移動させる。回転手段Ｂの装置の構成は、駆動力によって回転する駆動ローラ７と、その駆動ローラ７に駆動力を供給する駆動装置９、及び前記駆動ローラ７に併設された回転ローラ７’とを備えている。

回転手段Ｂは、前記回転手段Ａと同様、一定の距離を隔てて並列する対のローラ７，７’間に管体１が載置できるようになっている。対のローラ７，７’は、管体１の軸方向両端にそれぞれ配置されている。また、押えローラ８は、管体１の上部においてその外周面に当接する。

管体１を対のローラ７，７’上に載せて、駆動ローラ７の回転により管体１を管軸周りに比較的高速で回転させる。図２（ｂ）に示すように、回転手段Ｂ上で管体１をその管軸周りに比較的高速で回転させ、その遠心力により、モルタルｍをセメントペースト層２ａとセメントモルタル層２ｂとに分離していく。

セメントペースト層２ａは、図１に示すように、細骨材をあまり含まない層で、モルタルライニング層２のうち内径側（管体１の管軸に近い側）に位置する。また、セメントモルタル層２ｂは、細骨材を相対的に多く含む層で、モルタルライニング層２のうち外径側（管体１の内面に近い側）に位置する。セメントペースト層２ａは、セメントモルタル層２ｂと比較して薄い層となっている。

モルタルライニング層２の形成が終わった管体１は、その管体１内に残る表面水を排出するとともに、所定の乾燥工程、養生工程へ移送される。
養生は、自然養生、蒸気養生などの手法により、モルタルライニング層２が所定の強度を発揮するまで一定時間行われる。
また、その養生後、モルタルライニング層２の内面にシールコートが施される。

つぎに、実験例を下記に示す。
表中「実験Ｎｏ．１」で示す実験例１では、セメントとしてフライアッシュセメント、細骨材として珪砂とセラミック孔質材（多孔質砂）を用いている。セラミック孔質材は、「ポーラストン（商品名）」を用いている。表中「実験Ｎｏ．２」で示す実験例２では、細骨材として珪砂のみを用いている。
モルタルの配合と、その配合によるモルタルの強度試験結果については、以下の表１の通りである。

多孔質砂と珪砂の評価結果を表２に示す。実験Ｎｏ．１で示すものが、今回用いた多孔質砂、実験Ｎｏ．２で示すものが、珪砂である。珪砂とは、珪酸分（ＳiＯ_２）に富んだ石英砂の総称である。

これらの施工条件のもと、「実験Ｎｏ．１」に示す実験例１において、モルタルライング層２の内面にヘアークラックが発生しない良好な結果を確認できた。また、モルタルライニング層２の内周面の良好な平滑性も確認できた。

このように、ヘアークラックが発生しなかった要因として、まず、骨材に多孔質砂を含有させたことが挙げられる。多孔質砂が有する空隙内に水分が保持されて、ヘアークラックの原因の一つと考えられるモルタルの乾燥収縮を抑制したものと考えられる。乾燥収縮が抑制されれば、ヘアークラックの発生を防止することができる。

また、多孔質砂のカサ密度が、他の骨材（珪砂）のカサ密度よりも低いことから、管体１に遠心力が作用した際に、そのカサ密度の差異により、珪砂は外径寄りのセメントモルタル層２ｂに多く介在するようになり、多孔質砂は内径寄りのセメントペースト層２ａに多く介在するようになる。多孔質砂が、より内径寄りに位置するセメントペースト層２ａに多く介在するようになれば、ヘアークラックの抑制により効果的である。

なお、前記多孔質砂を、前記セメントモルタル層２ｂよりも前記セメントペースト層２ａに多く介在させるための手段としては、前述のように、多孔質砂と他の骨材とのカサ密度の差異を利用する手段のほか、例えば、骨材として多孔質砂を含まないセメントモルタル層２ｂを形成した後、そのさらに内径側に、骨材として多孔質砂を含むセメントペースト層２ａを別に施工する手段等も考えられる。

また、この実施形態では多孔質砂としてセラミック孔質材を用いている。セラミック孔質材の素材はセラミックスであり、これは、例えば、発泡コンクリート等の一般的な多孔質砂よりも強固である。
このため、セラミック孔質材を用いれば、モルタルが硬化する際に骨材が崩れにくく、モルタルライニング層２の乾燥収縮をさらに効果的に抑制し得るものである。なお、多孔質砂に代えて、又はそれに加えて中空シリカ粒を採用しても、同様の効果を発揮し得る。中空シリカ粒とは、内部に中空の部分を有するシリカ（ＳiＯ_２）成分に富んだ粒である。

モルタルライニング層の断面図 （ａ）モルタルを管体内に供給する工程、（ｂ）はモルタルライニング層を締め固める工程を示す各断面図 回転手段の概要を示し、モルタルを管体内に供給している状態を示す斜視図

符号の説明

１ 管体
２ モルタルライニング層
２ａ セメントペースト層
２ｂ セメントモルタル層
３，７ 駆動ローラ
４ ランス
５，９ 駆動装置
６ モルタル注入台車
８ 押えローラ
Ａ，Ｂ 回転手段
ｍ モルタル

Claims (6)

1. 管体１内に骨材を混ぜた未硬化のモルタルｍを供給し、その管体１を回転手段Ａにより管軸周りに回転させて、その回転に伴う遠心力により前記モルタルｍを締め固めるモルタルライニング管の製造方法において、
   前記骨材に多孔質砂を含有させることを特徴とするモルタルライニング管の製造方法。
2. 管体１内に骨材を混ぜた未硬化のモルタルｍを供給し、その管体１を回転手段Ａにより管軸周りに回転させて、その回転に伴う遠心力により前記モルタルｍを締め固めるモルタルライニング管の製造方法において、
   前記骨材に中空シリカ粒を含有させることを特徴とするモルタルライニング管の製造方法。
3. 前記モルタルｍは、前記遠心力により前記管体１の管軸に近い側のセメントペースト層２ａと管軸から遠い側のセメントモルタル層２ｂとに分離した状態に締め固められ、前記多孔質砂又は中空シリカ粒を、前記セメントモルタル層２ｂよりも前記セメントペースト層２ａに多く介在させることを特徴とする請求項１又は２に記載のモルタルライニング管の製造方法。
4. 前記多孔質砂又は中空シリカ粒は、前記モルタルｍに含まれる他の骨材よりも相対的にカサ密度の低いものであることを特徴とする請求項３に記載のモルタルライニング管の製造方法。
5. 前記他の骨材は珪砂であることを特徴とする請求項４に記載のモルタルライニング管の製造方法。
6. 前記多孔質砂は、セラミック孔質材であることを特徴とする請求項１、３乃至５のいずれかに記載のモルタルライニング管の製造方法。

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