JP2015132110A - 鋼管構造物の腐食進行防止方法 - Google Patents

鋼管構造物の腐食進行防止方法 Download PDF

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Abstract

【課題】鉄塔を構成する鋼管の内面の腐食を、簡略な作業で効率的に処理することが可能な鉄塔の腐食進行防止方法を提供することを目的する。
【解決手段】本発明にかかる鋼管構造物の腐食進行防止方法の構成は、鋼管構造物を構成する鋼管の両端のいずれか一方の開口から2種類以上の液体150を鋼管内に混合しながら注入し、2種類以上の液体を発泡膨張および硬化させることにより樹脂発泡成形体(発泡成形体152)を鋼管内に充填することを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、鋼管構造物の腐食進行防止方法に関する。
送電鉄塔を構成する部材は、断面がL字型のアングル鋼材、または筒状の鋼管に大別される。アングル鋼材よりも鋼管のほうが剛性が高いため、大型の鉄塔には鋼管が多く用いられる。鋼材の表面や、鋼管の表面には、鉄塔建設時に防食処理としてめっきが施される。このため、鋼材や鋼管の表面においては高い防食性能が得られる。これに対し、現存する多くの既設鉄塔の建設時には鋼管の内面へのめっき技術が確立されていなかったため、鋼管を主材とする既設鉄塔は、かかる鋼管の内面のめっきにムラが生じていることが多い。故に、鋼管部材で構成された既設鉄塔では、経年での自然環境の影響によって鋼管の内面の腐食(内面への錆付き)が生じやすい傾向がある。
腐食(錆付き)は、一度生じるとその後急速に進行する。このため、鋼管の内面へ腐食が発見された場合には早急に対処する必要がある。腐食を完全に除去する方法としては、腐食が生じた鋼管の部分的な交換や、鉄塔自体の全面的な建替が考えられる。しかしながら、鋼管の部分的な交換は、一時的に荷重を支持する治具を作成したり足場を組んだりする必要があるため、大がかりで長期的な工事となり多額のコストがかかる上に、送電の長期停止を伴ってしまう。
また鉄塔自体の全面的な建替は、既設鉄塔の撤去および新設鉄塔の建設に加え、既設鉄塔を撤去した後に新設鉄塔を建設し終わるまでに送電線を支持する仮設鉄塔の建設も必要となる。このため、鋼管の部分的な交換工事よりもさらに莫大なコストがかかり、工期もより長期化してしまう。このように鋼管の部分的な交換や鉄塔自体の全面的な建替は、多くの課題を有する。
鋼管の部分的な交換や鉄塔自体の全面的な建替を必要とすることなく鉄塔の腐食進行を防止する方法としては、鉄塔(鋼管)内部を合成樹脂によって充填する方法が開示されている(例えば特許文献1)。特許文献1では、既設の中空鋼管鉄塔を構成する鉄塔鋼管の内部空間に押出機を挿入し、押出機から合成樹脂(発泡スチロール)を押し出しながら押出機を徐々に引き上げることにより、鉄塔鋼管の内部空間の底部から頂部までを合成樹脂によって充填している。
特許第4832072号
特許文献1によれば、鋼管鉄塔の腐食を低コストで補修可能であるとしている。しかしながら、特許文献1の構成では鋼管の上端から下端近傍まで押出機のノズルを挿入する必要がある。このような構成であると鋼管の長さに対応した長いケーブルや導入管が必要になり、腐食補修対象となる鋼管鉄塔の他の部材や地面にケーブル支持具を配置しなくてはならず、装置や作業が大掛かりなものになってしまう。また特許文献1のように単に合成樹脂を注入していく方法であると、鉄塔鋼管内部の体積と同じだけの量の合成樹脂を注入しなくてはならない。送電鉄塔は、鋼管を高さ方向に複数連結させて構成され、その高さは低いものでは45m程度、高いものでは100mを超えるものまであるため、高い鉄塔であればあるほど注入時間ひいては作業時間がかかり、作業効率が低下してしまう。
更に、特許文献1のようにモータやスクリュー、ヒータ、CCDカメラが搭載された押出機は大型化を免れることができない。上述したように鉄塔は複数の鋼管を連結させて構成されるが、その鋼管の径は、下部に配置されるものは径が広く、配置位置が上方になるにしたがって径が小さくなる。このため、特許文献1のように大型の押出機を鉄塔の最上部に配置される鋼管、すなわち鉄塔の頂部に挿入することは極めて困難であり、特許文献1の方法は現実的には実施不可能であると考えられる。
本発明は、このような課題に鑑み、鋼管の内面の腐食の進行を、簡略な作業で効率的に防止することが可能な鋼管構造物の腐食進行防止方法を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明にかかる鋼管構造物の腐食進行防止方法の代表的な構成は、鋼管構造物を構成する鋼管の両端のいずれか一方の開口から2種類以上の液体を鋼管内に混合しながら注入し、2種類以上の液体を発泡膨張および硬化させることにより樹脂発泡成形体を鋼管内に充填することを特徴とする。
上記構成によれば、鋼管内に2種類以上の液体を混合しながら注入し、混合された液体が発泡しながら膨張することにより樹脂発泡成形体(以下、発泡成形体と称する)が充填される。このため、鋼管内に挿入した押出機において合成樹脂を押し出して充填しながらかかる押出機を徐々に引き上げるといった操作は不要である。このように作業が簡略であることで作業効率を高めることが可能となる。また、押出機のノズルを鋼管の下端近傍まで挿入する必要がないため、鋼管の長さに対応した長いケーブルや導入管が不要である。したがって使用する装置を縮小し、高所作業に適した方法である。そして、発泡成形体が鋼管内に充填されることにより、腐食箇所は発泡成形体によって覆われた状態となる。これにより腐食箇所への酸素および水分の接触を防ぐことができるため腐食の進行が防止される。本発明の腐食進行防止方法は、新設の鋼管構造物に対しても腐食の予防として有効であり、すでに腐食が発生した既設の構造物に対しても腐食の進行を防止できるため有効である。
また2種類以上の液体の混合によって発泡膨張するため、鋼管内に注入する液体の量は、鋼管内部の体積よりも極めて少ない量とすることができる。なお2種類以上の液体は、化学反応によって発泡膨張する薬剤であってもよいし、直接発泡剤を添加して発泡させる組み合わせであってもよい。したがって、液体の注入作業に要する時間を大幅に短縮することが可能となり、作業効率の更なる向上が図られる。更に、鋼管内に押出機のような装置を挿入することなく、鋼管の開口からその内部に2種類以上の液体を混合しながら注入するため、いかなる大きさの装置を用いる場合であっても本発明を実施可能であり、高い汎用性が得られる。
上記課題を解決するために、本発明にかかる鋼管構造物の腐食進行防止方法の他の構成は、鋼管構造物を構成する鋼管の側面に注入孔を形成し、注入孔から2種類以上の液体を鋼管内に混合しながら注入し、2種類以上の液体を発泡膨張および硬化させることにより樹脂発泡成形体を鋼管内に充填することを特徴とする。かかる構成によっても、上述した腐食進行防止方法と同様の効果を得ることができる。また鋼管の側面に形成した注入孔から混合した液体を注入可能であることにより、腐食箇所近傍に注入孔を形成し、かかる腐食箇所近傍のみを処理することも可能となる。
上記注入孔を鋼管の下端近傍に形成するとよい。これにより、混合された液体の鋼管内面への付着が抑制されるため、液体をより好適に発泡膨張させることができ、鋼管に充填される発泡成形体の密度を均一化することが可能となる。
上記2種類以上の液体を混合するノズルの先端にチューブを装着し、混合した2種類以上の液体をチューブから鋼管内に注入するとよい。かかる構成によれば、径が狭い鋼管、例えば主柱材に筋交いのように接合され端部にフランジが設けられることがある斜管にも液体を注入することができるため、径の狭い鋼管も処理可能となる。また使い捨てのチューブを採用することにより、混合した液体を注入後、ノズルからチューブを外し、そのまま埋設することもできる。
上記2種類以上の液体を、ノズルで高圧混合しながら高圧注入するとよい。このように2種類以上の液体を高圧混合することにより、液体を均一に混合することができ、それらの液体によって生成される発泡成形体の品質安定性を高めることが可能となる。また高圧注入することにより、混合した液体を鋼管の上部から下方まで迅速に搬送することができるため、発泡膨張が開始する前に液体の注入を完了することが可能となる。
樹脂発泡成形体を鋼管内に充填した後、さらに鋼管の端部をシールすることが好ましい。これにより鋼管の端部からの浸水を防止し、さらに腐食の進行を防止することができる。なお、樹脂発泡成形体としてはウレタン材を、シール材としてはシリコン材を好適に用いることができる。ただし、これに限定するものではなく、他の材料を適宜用いることが可能である。
2種類以上の液体を、発泡膨張後の樹脂発泡成形体の体積が鋼管内の体積よりも大きくなるように鋼管内に過剰に注入し、注入後に鋼管の開口を封止し、鋼管の開口を封止した状態で2種類液体を発泡膨張および硬化させることにより、鋼管の開口近傍の樹脂発泡成形体を過密状態とするとよい。
かかる構成により、樹脂発泡成形体の寸法安定性を向上することが可能となる。なお、鋼管の開口を封止する際には、鋼管内を完全に密閉する必要はなく、2種類以上の液体の発泡膨張時に発生する気体を鋼管外に逃がすためのガス抜き穴等を設けた状態とすることも可能である。
本発明によれば、鋼管の内面の腐食の進行を、簡略な作業で効率的に防止することが可能な鋼管構造物の腐食進行防止方法を提供することができる。
本実施形態にかかる鋼管構造物の腐食進行防止方法を適用する鉄塔を例示する図である。 第1実施形態にかかる腐食進行防止方法を説明する図である。 図2に示すノズルの詳細を説明する図である。 第2実施形態にかかる腐食進行防止方法を説明する図である。 第3実施形態にかかる腐食進行防止方法を説明する図である。 図1に示す斜材の処理を説明する図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
図1は、本実施形態にかかる鋼管構造物の腐食進行防止方法を適用する鉄塔100を例示する図である。図1に示すように、鉄塔100は、複数の鋼管110a〜110jを連結して構成される。鋼管110a〜110jは、筒状であり、鋼管110cに例示するように、その端部にはフランジ112a・112bが形成されている。そして、下方に配置される鋼管110dの上端のフランジ112cと、その上部に連結される鋼管110cの下端のフランジ112bとを固定することにより、それらの鋼管110c・110dが連結される。
また鋼管にはガセットプレート(図1ではガセットプレート114a・114bを例示)が設けられていて、かかるガセットプレート114a・114bに斜材120が連結されることにより、鋼管110c・110hが連結される。更に、鉄塔100には足場130が設けられていて、この足場130において作業員Pが作業を行う。
(第1実施形態)
図2は、第1実施形態にかかる腐食進行防止方法を説明する図であり、図1に示す鋼管110hを断面にて図示している。図2(a)に示すように、第1実施形態の腐食進行防止方法では、鋼管110hの両端のいずれか一方の開口(図2(a)では上部の開口を例示)から2種類以上の液体を、ノズル140内で混合しながらかかるノズル140の先端(後述する吐出口140a)から鋼管110h内に注入する。なお、本実施形態では、2種類の液体150を混合して注入する場合を例示して説明するがこれに限定するものではなく、3種類以上の液体を混合して注入することも可能である。
図3は、図2に示すノズル140の詳細を説明する図であり、ノズルを断面にて図示している。本実施形態では、図3に示すノズル140によって、2種類の液体150を高圧混合しながら高圧注入する。図3に示すように、ノズル140には、かかるノズル140に、2種類の液体のうち一方(以下、液体Aと称する)を供給する第1供給管142a、および他方(以下、液体Bと称する)を供給する第2供給管142bが接続されている。またノズル140には、かかるノズル140に供給された液体Aおよび液体Bそれぞれを供給タンク(不図示)に送出する第1送出管144aおよび第2送出管144bが接続されている。更に、ノズル140には、吐出口140aを封止するコック146が設けられていて、コンプレッサ(不図示)に接続され、かかるコック146の開閉に用いられる油圧ケーブル(不図示)が接続されている。
上記構成によれば、2種類の液体(液体Aおよび液体B)は、供給タンクとノズル140とを循環するように流れる。そして、コック146を開くことにより、吐出口140aにおいて液体Aと液体Bとが混合され、かかる吐出口140aから噴出する。このとき、本実施形態のように液体Aと液体Bとが供給タンクとノズル140とを循環する構成としていることにより、コック146を開状態としたときのノズル140内の圧力低下を防ぐことができる。したがって、ノズル140内の高圧状態が好適に維持されるため、液体Aと液体Bを高圧混合しながら高圧注入することが可能となる。
本実施形態のように液体Aと液体Bを高圧混合可能であることにより、それらを均一に混合することができ、それらの液体を迅速に搬送することができる。したがって、反応時の発泡膨張が開始する前に液体150の注入を完了することが可能となる。
上述したようにノズル140において高圧混合した液体を、図2(a)に示すように鋼管110h内に注入すると、図2(b)に示すように反応した液体が上方に向かって発泡膨張する。そして、発泡膨張した液体150が硬化して樹脂発泡成形体(以下、発泡成形体152と称する)となることにより、図2(c)に示すように、かかる発泡成形体152が鋼管110h内に充填される。
上記構成によれば、鋼管110h内において腐食箇所が発泡成形体152によって覆われた状態となるため、腐食箇所への酸素および水分の接触を防ぐことができる。したがって、腐食の進行が防がれ、腐食箇所を好適に処理することが可能となる。本発明の腐食進行防止方法は、新設の鋼管構造物に対しても腐食の予防として有効であり、すでに腐食が発生した既設の構造物に対しても腐食の進行を防止できるため有効である。このとき、混合された液体150が反応して発泡しながら膨張し発泡成形体152が充填されることにより、従来行われていた鋼管110h内に押出機を挿入して樹脂を押し出して充填しながら押出機を徐々に引き上げるといった操作が不要となる。このため、作業の簡略化、ひいては作業効率の向上を図ることが可能となる。
また従来のように押出機のノズルを鋼管の下端近傍まで挿入する必要がないことで、鋼管110hの長さに対応した長いケーブルや導入管が不要となるため、装置を小型化することができ、高所作業においても良好な作業性が得られる。加えて、鋼管110h内に押出機のような装置を挿入することなく、鋼管110hの開口からその内部に2種類以上の液体150を混合しながら注入することにより、いかなる大きさの装置を用いる場合であっても本実施形態の腐食進行防止方法を適用することができるため、高い汎用性が得られる。
更に、上述したように混合した液体150が反応して発泡膨張することにより、従来のように単に液状の樹脂を注入する場合に比して、鋼管110h内に注入する液体150の量を鋼管110h内部の体積よりも極めて少ない量とすることができる。このため、液体150の注入作業、すなわち鋼管110h内の充填作業に要する時間を大幅に短縮することができ、作業効率を更に向上させることが可能となる。
なお、樹脂発泡成形体(発泡成形体152)としては、例えば2種類の液体としてポリオールとイソシアネートを用い、それらが反応して生成される発泡ポリウレタン樹脂を好適に用いることができる。ただし、これに限定するものではなく、フェノール樹脂等、2種類以上の液体が反応した際に発泡膨張して硬化する発泡成形体であれば他の材料を用いることも可能である。
さらに、樹脂発泡成形体を鋼管内に充填した後、さらに鋼管の端部をシールすることが好ましい。これにより鋼管の端部からの浸水を防止し、さらに腐食の進行を防止することができる。樹脂発泡成形体としてはウレタン材を、シール材としてはシリコン材を例示することができる。
またより好ましくは、2種類以上の液体を、発泡膨張後の樹脂発泡成形体の体積が鋼管内の体積よりも大きくなるように鋼管内に過剰に注入し、注入後に鋼管の開口を封止し、鋼管の開口を封止した状態で2種類液体を発泡膨張および硬化させることにより、鋼管の開口近傍の樹脂発泡成形体を過密状態とするとよい(オーバーパック)。これにより、樹脂発泡成形体の寸法安定性を向上することが可能となる。
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態にかかる腐食進行防止方法を説明する図であり、図2と同様に、図1に示す鋼管110hを断面にて図示している。なお、第1実施形態の説明と重複する構成要素については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
第2実施形態の腐食進行防止方法では、図4(a)に示すように、鋼管110hの側面116aに注入孔116bを形成し、その注入孔116bから2種類の液体150を混合しながら鋼管110h内に注入する。そして、注入が完了したら、図4(b)に示すように注入孔116bを栓118によって封止する。これにより、図4(b)に示すように、反応した液体150が上方に向かって発泡膨張し、発泡膨張した液体150が硬化して発泡成形体152となることにより、図4(c)に示すように発泡成形体152が鋼管110h内に充填される。
上記説明したように、第2実施形態の腐食進行防止方法によっても、混合された液体150が反応して発泡しながら膨張して発泡成形体152が充填される。したがって、上述した第1実施形態の腐食進行防止方法と同様の効果を得ることが可能である。また鋼管110hの側面116aの注入孔116bから液体150を注入する構成であれば、腐食箇所近傍に注入孔116bを形成することにより、腐食箇所近傍のみを処理することができるため、発泡成形体152の使用量ひいてはコストを削減することも可能である。
なお、鋼管110hの側面116aに形成する注入孔116bは、本実施形態のように鋼管110hの下端近傍に設けることが好ましい。これにより、混合された液体150の鋼管110hの内面への付着が抑制されるため、液体150をより好適に発泡膨張させることができ、鋼管110hに充填される発泡成形体152の密度を均一化することが可能となるからである。ただし、本実施形態の注入孔116bの位置は例示にすぎず、鋼管110hの上部や中途部に形成する構成を除外するものではない。
(第3実施形態)
図5は、第3実施形態にかかる腐食進行防止方法を説明する図であり、図2と同様に、図1に示す鋼管110hを断面にて図示している。なお、第1実施形態および第2実施形態の説明と重複する構成要素については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
第3実施形態の腐食進行防止方法では、図5(a)に示すように、2種類の液体(液体Aおよび液体B)を混合するノズル140の先端にチューブ160を装着し、ノズル140において混合した液体150をチューブ160から鋼管110h内に注入する。これにより、図5(b)に示すように、反応した液体150が上方に向かって発泡膨張し、発泡膨張した液体150が硬化して発泡成形体152となることにより、図5(c)に示すように、発泡成形体152が鋼管110h内に充填される。
上記説明したように、ノズル140の先端に接続されたチューブ160によって液体150を注入することにより、第2実施形態と同様に、混合された液体150の鋼管110h内面への付着を抑制することができる。したがって、液体150をより好適に発泡膨張させ、鋼管110hに充填される発泡成形体152の密度を均一化することが可能となる。
また使い捨てのチューブを採用することにより、図5(b)および図5(c)に示すように、混合した液体150を注入後、ノズル140からチューブ160を外すことにより、チューブ160をそのまま埋設することもできる。当然ながら、混合した液体150の注入後に、チューブ160を引き抜いてもよい。
図6は、図1に示す斜材120の処理を説明する図であり、図6(a)は図1における鋼管110cと斜材120の連結箇所近傍の拡大図であり、図6(b)は図6(a)のA−A断面図である。図6(a)および(b)に示すように、斜材120の端部には、かかる斜材120を鋼管110cのガセットプレート114aに取り付けるためのフランジ122が設けられている。このため、ノズル140の先端を斜材120の端部に近接させてその内部に液体を注入することが難しい。ここで、ノズル140の先端を長くすれば斜材120の内部に液体150を注入することが可能になるが、本実施形態のようにノズル140内において2種類の液体を混合する場合、ノズル140の先端が長くなると、その先端に残った液体150が硬化し、ノズル140に詰まりが生じてしまうおそれがある。
そこで本実施形態では、図6(a)および(b)に示すように、上述した第3実施形態のようにノズル140の先端にチューブ160を接続し、そのチューブ160を斜材120内部に挿入する。これにより、主柱材(鋼管110c)に筋交いのように接合される斜材120のように、径が狭い場合や端部にフランジ122が設けられる場合においても好適に液体150を注入することができるため、作業を良好に行うことが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、鋼管構造物の腐食進行防止方法として利用することができる。
100…鉄塔、110a〜110j…鋼管、112a・112b・112c…フランジ、114a・114b…ガセットプレート、116a…側面、116b…注入孔、118…栓、120…斜材、122…フランジ、130…足場、140…ノズル、140a…吐出口、142a…第1供給管、142b…第2供給管、144a…第1送出管、144b…第2送出管、146…コック、150…液体、152…発泡成形体、160…チューブ

Claims (7)

  1. 鋼管構造物の腐食進行防止方法であって、
    前記鋼管構造物を構成する鋼管の両端のいずれか一方の開口から2種類以上の液体を前記鋼管内に混合しながら注入し、
    前記2種類以上の液体を発泡膨張および硬化させることにより樹脂発泡成形体を前記鋼管内に充填することを特徴とする鋼管構造物の腐食進行防止方法。
  2. 鋼管構造物の腐食進行防止方法であって、
    前記鋼管構造物を構成する鋼管の側面に注入孔を形成し、
    前記注入孔から2種類以上の液体を前記鋼管内に混合しながら注入し、
    前記2種類以上の液体を発泡膨張および硬化させることにより樹脂発泡成形体を前記鋼管内に充填することを特徴とする鋼管構造物の腐食進行防止方法。
  3. 前記注入孔を前記鋼管の下端近傍に形成することを特徴とする請求項2に記載の腐食進行防止方法。
  4. 前記2種類以上の液体を混合するノズルの先端にチューブを装着し、
    前記混合した2種類以上の液体を前記チューブから前記鋼管内に注入することを特徴とする請求項1または2に記載の鋼管構造物の腐食進行防止方法。
  5. 前記2種類以上の液体を、前記ノズルで高圧混合しながら高圧注入することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の鋼管構造物の腐食進行防止方法。
  6. 前記樹脂発泡成形体を前記鋼管内に充填した後、さらに該鋼管の端部をシールすることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の鋼管構造物の腐食進行防止方法。
  7. 前記2種類以上の液体を、発泡膨張後の前記樹脂発泡成形体の体積が前記鋼管内の体積よりも大きくなるように該鋼管内に過剰に注入し、
    注入後に前記鋼管の開口を封止し、
    前記鋼管の開口を封止した状態で前記2種類液体を発泡膨張および硬化させることにより、前記鋼管の開口近傍の樹脂発泡成形体を過密状態とすることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の腐食進行防止方法。
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