JP2023091531A - 既設管渠更生のためのライニング材並びにこれを用いた下水道用及び上水道用の既設管渠の更生工法 - Google Patents
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Abstract
Description
標準耐用年数を経過し更生が必要な老朽管は、10年後には5.7万km(総延長の12%)、20年後には14万km(総延長の30%)と、今後急速に増加することがわかっており、早急な対応が必要である。
このような方法として、主にガラス繊維のベース材に、不飽和ポリエステル樹脂を含浸させたライニング材が知られている。
従来のライニング材は、既設管渠に施工する前には、折り畳んで、またはリールなどに巻き取って、保管している。例えば30mの長さを有するライニング材は、厚みによって嵩張り、大きな保管場所が必要である。
しかし、ライニング材の厚みを減少させると、十分な強度を持ったライニング材を得ることができず、薄さと強度を両立したライニング材の実現が求められている。
本発明の特徴である被覆層は、中間層と比較し、より優れた伸び性能を有するため、地面の不等沈下等により応力がかかり湾曲した既設管渠の形状にも柔軟に追随することができ、ひびが生じることがないため、水漏れの虞がない。
このため、本発明のライニング材は、既設管渠の内周面に優れた強度で高い止水性を備えたライニング材を形成することができる。
このため、本発明のライニング材は、既設管渠の内周面に高い止水性及び耐久性を備えたライニング材を形成することができる。
このため、本発明のライニング材は、既設管渠の内周面に高い止水性及び耐久性を備えたライニング材を形成することができる。
図1は、本発明の一実施形態である、下水用既設管渠の補修で使用する状態のライニング材(1)の断面を表した斜視図である。
本発明の一実施形態である、下水用既設管渠の内面に形成されたライニング材(1)は、図1(a)に示すように管状であり、外側から、保護材(5)、被覆層(4)、ガラス繊維マット及び/又は不織布の基材に未硬化状態の光硬化性の合成樹脂を含侵させた中間層(3)、保護膜(6)の順に積層された構造を有している。
本発明のライニング材(1)の中間層(3)に含まれる合成樹脂には、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、及びエポキシ樹脂等が使用されるが、ビニルエステル樹脂が好適に使用される。
被覆層(4)には、中間層(3)に接する面にポリエステル樹脂の不織布が固着されている。この不織布の厚みが薄いと、被覆層(4)及び中間層(3)との密着性が高くなり、層間分離が発生する可能性は低くなる。厚みが増すと、強度は高くなるが、ライニング材(1)全体が厚くなることで補修後の既設管渠(10)の内径が縮小するため、管内の流下能力が下がる。このため、層間分離が発生せず、強度が高く、尚且つ既設管の内径をなるべく広く確保できるライニング材(1)を得るために、不織布もなるべく薄くすることが肝要である。
従って、不織布の厚みは、0.8mm~1.5mmであることが好ましく、1mm程度あることがより好ましい。
また、大径の下水用既設管渠の補修には、16mm迄の厚いライニング材(1)が好適に使用でき、小径の上水用既設管渠の補修には、3mmからの薄いライニング材(1)が好適に使用できる。
図2~図5は、本発明の一実施形態に係る下水用既設管渠の補修工法を工程毎に示した図である。
図2は、本発明の一実施形態に係る下水用既設管渠の補修工法において、既設管渠(10)内に、ライニング材(1)を引き込む工程を示す図である。
ライニング材(1)を既設管渠(10)に引き込む際には、図2に示すように、マンホール(11a)近傍に設置した材料ドラム(14)からライニング材(1)を引き出し、隣接する他のマンホール(11b)から、ライニング材の端部に接続した引込用ワイヤ(15)をウインチ等の牽引装置(16)により巻き取ることで管渠内に引き込む。
牽引装置(16)(例えば、ウインチなど)を作動させ、引込用ワイヤ(15)を巻取り、既設管渠(10)の内部にライニング材(1)を引き込んでいく。
ライニング材(1)は、シューター(20)内のリールに巻き取られ、先端の金具に固定された状態で準備され、ライニング材(1)は、開口部付近の地上部に配置したシューター(20)から供給された圧縮空気により既設管渠(10)の内部に反転挿入される。
マンホール(11a)から他のマンホール(11b)の長さに亘って、既設管渠(10)の内部にライニング材(1)の引き込みが完了したあと、ライニング材(1)を既設管渠(10)の内周面に密着させる工程である。
密着は、例えば、図示されるようなエアーホースを介して接続されたエアーコンプレッサー(17)によって、圧縮空気をライニング材(1)の内部に送り込んで、ライニング材(1)を加圧拡径することでおこなうことができる。
既設管渠(10)に引き込まれた扁平状のライニング材(1)は膨張して、図1のようにライニング材(1)の外周面と既設管渠(10)の内周面が密着した形態になる。
TVカメラ(19)を使用し、ライニング材(1)の外周面を既設管渠(10)の内周面に不具合なく密着させたあとに、LEDを備える光照射装置(18)をライニング材(1)の内側に配置して、光照射装置(18)からライニング材(1)の内周面に光を照射して、中間層(3)に含浸された光硬化性の合成樹脂を硬化させる。
保護膜(6)は、施工時に中間層(3)が硬化するまで、ライニング材(1)の形態を保持しておく為に設ける場合がある。
合成樹脂が光硬化性樹脂である場合、保護膜(6)の遮光性及び光透過性を考慮し、遮光性の保護膜(6)を必要とする。ライニング材が工場出荷から施工されるまでの間、長時間光に晒されることで硬化が進むことを防止するためである。
一方で、施工時には光がライニング材の光硬化性樹脂に到達するように、光透過性の保護膜(6)が必要である。
以上のように、保護膜(6)の形態及び有無は、材料の構成及び施工方法によって適宜選択することができる。
保護膜(6)の材質としては、限定されないが、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレートなどが好適に使用される。
試験は、厚み8mm程度の平板を試験片とし、JISK7171に示されたプラスチック-曲げ特性の試験方法や、JISK7161に示されたプラスチック-引張特性の試験方法に準拠しおこなわれた。
以下に示す表は、本発明のライニング材の一実施例である光硬化性のビニルエステル樹脂とガラス繊維から造られた試験片と、従来の工法で用いられる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂とガラス繊維から造られた試験片の比較例1及び2について物理的強度を比較したものである。
以下に示す表は、ライニング材を各種試験液(薬品)に浸漬させた際の質量変化率を表したものである。表の右欄に示す値は、下水道用強化プラスチック複合管(JSWAS K-2)の規格値(%)である。
3 中間層
4 被覆層
5 保護材
6 保護膜
10 既設管渠
11a マンホール
11b マンホール
14 材料ドラム
15 引込用ワイヤ
16 牽引装置
17 エアーコンプレッサー
18 光照射装置
19 TVカメラ
20 シューター
これらの既設管渠は、長年の経年劣化や地盤沈下、又は交通荷重の増大による老朽化が著しく、管渠の損傷等が原因と思われる漏水事故や道路陥没、臭気問題等が多発している。
標準耐用年数を経過し更生が必要な老朽管は、10年後には8.2万km(総延長の17%)、20年後には19万km(総延長の39%)と、今後急速に増加することがわかっており、早急な対応が必要である。
このような方法として、主にガラス繊維のベース材に、不飽和ポリエステル樹脂を含浸させたライニング材が知られている。
従来のライニング材は、既設管渠に施工する前には、折り畳んで、またはリールなどに巻き取って、保管している。例えば30mの長さを有するライニング材は、厚みによって嵩張り、大きな保管場所が必要である。
しかし、ライニング材の厚みを減少させると、十分な強度を持ったライニング材を得ることができず、薄さと強度を両立したライニング材の実現が求められている。
前記ライニング材は、ガラス繊維マット及び/又は不織布の基材に、未硬化状態の光硬化性又は熱硬化性の合成樹脂を含浸させた中間層と、
前記中間層の片面を覆う熱可塑性樹脂の被覆層を有し、
前記被覆層は、厚みが0.5mm以上であり、ポリエチレン樹脂を含む合成樹脂を主成分とし、
前記被覆層は、前記中間層に接する面にポリエステル樹脂の不織布が固着され、
前記不織布の厚みは、0.8mm~1.5mmであり、
前記不織布に浸透した前記合成樹脂を光の照射又は高温流体による加熱で硬化させ、前記中間層と前記被覆層が一体となり密着することを特徴とし、
前記中間層を前記被覆層が覆う面と反対側の面を保護する保護膜を含む、ライニング材に関する。
本発明の特徴である被覆層は、中間層と比較し、より優れた伸び性能を有するため、地面の不等沈下等により応力がかかり湾曲した既設管渠の形状にも柔軟に追随することができ、ひびが生じることがないため、水漏れの虞がない。
また、ライニング材は厚みが0.5mm以上のポリエチレン樹脂を含む合成樹脂を主成分とする被覆層を有するため、より優れた伸び性能と長期間に亘り高い耐水性を維持することができる。
被覆層は、中間層に接する全面にポリエステル樹脂の不織布が固着されており、未硬化の合成樹脂が不織布に浸透することで、硬化工程を経て被覆層が不織布を介し中間層と一体となり、被覆層と中間層が密着し剥離する虞がない。
また、不織布の厚みを0.8mm~1.5mmと薄くしたことで、被覆層及び中間層との密着性が高くなり、ライニング材の層間分離が発生せず、強度が高くなる。さらに、既設管の内径をなるべく広く確保することができる。
このため、本発明のライニング材は、既設管渠の内周面に高い止水性及び耐久性を付与することができる。
図1は、本発明の一実施形態である、下水道用既設管渠の更生で使用する状態のライニング材(1)の断面を表した斜視図である。
本発明の一実施形態である、下水道用既設管渠の内面に形成されたライニング材(1)は、図1(a)に示すように管状であり、外側から、保護材(5)、被覆層(4)、ガラス繊維マット及び/又は不織布の基材に未硬化状態の光硬化性の合成樹脂を含侵させた中間層(3)、保護膜(6)の順に積層された構造を有している。
本発明のライニング材(1)の中間層(3)に含まれる合成樹脂には、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、及びエポキシ樹脂等が使用されるが、ビニルエステル樹脂が好適に使用される。
被覆層(4)には、中間層(3)に接する面にポリエステル樹脂の不織布が固着されている。この不織布の厚みが薄いと、被覆層(4)及び中間層(3)との密着性が高くなり、層間分離が発生する可能性は低くなる。厚みが増すと、強度は高くなるが、ライニング材(1)全体が厚くなることで更生後の既設管渠(10)の内径が縮小するため、管内の流下能力が下がる。このため、層間分離が発生せず、強度が高く、尚且つ既設管の内径をなるべく広く確保できるライニング材(1)を得るために、不織布もなるべく薄くすることが肝要である。
従って、不織布の厚みは、0.8mm~1.5mmであることが好ましく、1mm程度あることがより好ましい。
また、中口径の下水道用既設管渠の更生には、16mm迄の厚いライニング材(1)が好適に使用でき、小口径の上水道用既設管渠の更生には、3mmからの薄いライニング材(1)が好適に使用できる。
図2~図5は、本発明の一実施形態に係る下水道用既設管渠の更生工法を工程毎に示した図である。
図2は、本発明の一実施形態に係る下水道用既設管渠の更生工法において、既設管渠(10)内に、ライニング材(1)を引き込む工程を示す図である。
ライニング材(1)を既設管渠(10)に引き込む際には、図2に示すように、マンホール(11a)近傍に設置した材料ドラム(14)からライニング材(1)を引き出し、隣接する他のマンホール(11b)から、ライニング材の端部に接続した引込用ワイヤ(15)をウインチ等の牽引装置(16)により巻き取ることで管渠内に引き込む。
牽引装置(16)(例えば、ウインチなど)を作動させ、引込用ワイヤ(15)を巻取り、既設管渠(10)の内部にライニング材(1)を引き込んでいく。
ライニング材(1)は、シューター(20)内のリールに巻き取られ、先端の金具に固定された状態で準備され、ライニング材(1)は、開口部付近の地上部に配置したシューター(20)から供給された圧縮空気により既設管渠(10)の内部に反転挿入される。
マンホール(11a)から他のマンホール(11b)の長さに亘って、既設管渠(10)の内部にライニング材(1)の引き込みが完了したあと、ライニング材(1)を既設管渠(10)の内周面に密着させる工程である。
密着は、例えば、図示されるようなエアーホースを介して接続されたエアーコンプレッサー(17)によって、圧縮空気をライニング材(1)の内部に送り込んで、ライニング材(1)を加圧拡径することでおこなうことができる。
既設管渠(10)に引き込まれた扁平状のライニング材(1)は膨張して、図1のようにライニング材(1)の外周面と既設管渠(10)の内周面が密着した形態になる。
TVカメラ(19)を使用し、ライニング材(1)の外周面を既設管渠(10)の内周面に不具合なく密着させたあとに、LEDを備える光照射装置(18)をライニング材(1)の内側に配置して、光照射装置(18)からライニング材(1)の内周面に光を照射して、中間層(3)に含浸された光硬化性の合成樹脂を硬化させる。
保護膜(6)は、施工時に中間層(3)が硬化するまで、ライニング材(1)の形態を保持しておく為に設ける場合がある。
合成樹脂が光硬化性樹脂である場合、保護膜(6)の遮光性及び光透過性を考慮し、遮光性の保護膜(6)を必要とする。ライニング材が工場出荷から施工されるまでの間、長時間光に晒されることで硬化が進むことを防止するためである。
一方で、施工時には光がライニング材の光硬化性樹脂に到達するように、光透過性の保護膜(6)が必要である。
以上のように、保護膜(6)の形態及び有無は、材料の構成及び施工方法によって適宜選択することができる。
保護膜(6)の材質としては、限定されないが、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレートなどが好適に使用される。
試験は、厚み8mm程度の平板を試験片とし、JISK7171に示されたプラスチック-曲げ特性の試験方法や、JISK7161に示されたプラスチック-引張特性の試験方法に準拠しおこなわれた。
以下に示す表は、本発明のライニング材の一実施例である光硬化性のビニルエステル樹脂とガラス繊維から造られた試験片と、従来の工法で用いられる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂とガラス繊維から造られた試験片の比較例1及び2について物理的強度を比較したものである。
以下に示す表は、ライニング材を各種試験液(薬品)に浸漬させた際の質量変化率を表したものである。表の右欄に示す値は、下水道用強化プラスチック複合管(JSWAS K-2)の規格値(%)である。
3 中間層
4 被覆層
5 保護材
6 保護膜
10 既設管渠
11a マンホール
11b マンホール
14 材料ドラム
15 引込用ワイヤ
16 牽引装置
17 エアーコンプレッサー
18 光照射装置
19 TVカメラ
20 シューター
前記ライニング材は、ガラス繊維マット及び/又は不織布の基材に、未硬化状態の光硬化性又は熱硬化性の合成樹脂を含浸させた中間層と、
前記中間層の片面を覆う熱可塑性樹脂の被覆層を有し、
前記被覆層は、厚みが0.8mm以上であり、ポリエチレン樹脂を含む合成樹脂を主成分とし、
前記被覆層は、前記中間層に接する面にポリエステル樹脂の不織布が固着され、
前記被覆層において、前記中間層に接する面に固着しているポリエステル樹脂の不織布の厚みは、0.8mm~1.5mmであり、
前記中間層に接する面に固着しているポリエステル樹脂の不織布に浸透した前記合成樹脂を光の照射又は高温流体による加熱で硬化させ、前記中間層と前記被覆層が一体となり密着することを特徴とし、
前記中間層を前記被覆層が覆う面と反対側の面を保護する保護膜を含む、ライニング材に関する。
本発明の特徴である被覆層は、中間層と比較し、より優れた伸び性能を有するため、地面の不等沈下等により応力がかかり湾曲した既設管渠の形状にも柔軟に追随することができ、ひびが生じることがないため、水漏れの虞がない。
また、ライニング材は厚みが0.8mm以上のポリエチレン樹脂を含む合成樹脂を主成分とする被覆層を有するため、より優れた伸び性能と長期間に亘り高い耐水性を維持することができる。
被覆層は、中間層に接する全面にポリエステル樹脂の不織布が固着されており、未硬化の合成樹脂が、中間層に接する全面に固着しているポリエステル樹脂の不織布に浸透することで、硬化工程を経て被覆層が不織布を介し中間層と一体となり、被覆層と中間層が密着し剥離する虞がない。
また、被覆層において、中間層に接する全面に固着しているポリエステル樹脂の不織布の厚みを0.8mm~1.5mmと薄くしたことで、被覆層及び中間層との密着性が高くなり、ライニング材の層間分離が発生せず、強度が高くなる。さらに、既設管の内径をなるべく広く確保することができる。
このため、本発明のライニング材は、既設管渠の内周面に高い止水性及び耐久性を付与することができる。
Claims (5)
- 既設管渠の内周面の補修に用いる管状ライニング材であって、
前記ライニング材は、ガラス繊維マット及び/又は不織布の基材に、未硬化状態の光硬化性又は熱硬化性の合成樹脂を含浸させた中間層と、
前記中間層の片面を覆う熱可塑性樹脂の被覆層を有することを特徴とし、
前記中間層を前記被覆層が覆う面と反対側の面を保護する保護膜を含む、ライニング材。 - 前記被覆層は、厚みが0.5mm以上であり、ポリエチレン樹脂を含む合成樹脂を主成分とする、請求項1に記載のライニング材。
- 前記被覆層は、前記中間層に接する面にポリエステル樹脂の不織布が固着されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載のライニング材。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のライニング材を用いて、下水用既設管渠の内周面を補修する工法であって、
既設管渠内に前記ライニング材を、前記被覆層が前記中間層より外側に位置するように引き込み又は反転挿入で導入する工程と、
前記ライニング材に圧搾流体を流入させて該ライニング材を、既設管の内周面に密着させる工程と、
前記ライニング材に対して光の照射又は高温流体による加熱をおこない、中間層を硬化させる工程と、
前記下水用既設管渠両端管口の管口処理工程、を含む下水用既設管渠の補修工法。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載のライニング材を用いて、上水用既設管渠の内周面を補修する工法であって、
既設管渠内に前記ライニング材を、前記被覆層が前記中間層より内側に位置するように引き込み又は反転挿入で導入する工程と、
前記ライニング材に圧搾流体を流入させて該ライニング材を、既設管の内周面に密着させる工程と、
前記ライニング材に対して光の照射又は高温流体による加熱をおこない、中間層を硬化させる工程と、
前記上水用既設管渠両端管口の管口処理工程、を含む上水用既設管渠の補修工法。
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