JP2520967B2 - セメント系充填剤組成物および既設管のライニング工法 - Google Patents

セメント系充填剤組成物および既設管のライニング工法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、老朽化した下水道管等の既設管の補修に用
いられるセメント系充填剤組成物およびその補修を行う
ためのライニング工法に関する。
(従来の技術) 老朽化した埋設既設管を補修するための工法としてリ
ライニング工法が知られている。この工法は、マンホー
ルに設置した製管機により帯状の原片を螺旋状に巻回し
ながら更生新管として既設管の内部に挿通した後、既設
管と更生新管との間隙に泡モルタルを注入し、その後に
充填剤(裏込め材ともいう)としての泡モルタルを硬化
させることにより既設管・裏込め材・更生新管からなる
3層複合管を形成し、老朽管を新管並みの強度に復元す
る方法である。
特公昭64−2834号公報には、上記工法に用いられるセ
メント系注入材組成物とそれを用いる既設管のライニン
グ工法が提案されている。このセメント系注入材組成物
は、セメントと水溶性セルロースエステル、セメント分
散剤、消泡剤、および水からなり、必要に応じてベント
ナイトが添加される。上記工法は、そのような組成物を
既設管と更生新管との間隙に注入し硬化させるものであ
る。
(発明が解決しようとする課題) しかし、上記特許公報で提案されたセメント系注入材
組成物は比重が1.0より大きいため注入の際に更生新管
の浮上を防止することが困難である。注入材組成物の比
重を小さくするため、界面活性剤などの起泡剤を加え、
気泡モルタルを形成する方法も提案されている。しか
し、得られる気泡モルタルにおいては、泡の強度が低い
ため、充填後に消泡し、体積が減少する。その結果、充
填物に間隙ができ、得られる複合管の強度が低くなる。
起泡剤の代わりにパーライトやスチレンビーズなどを添
加し、比重を下げる方法も提案されているが、この場合
には得られるモルタルの流動性が悪く、外管と内管との
間隙が充分に満たされないという欠点がある。
上記公報の組成物においては、さらに、硬化時間が長
く養生に多くの日数を要するため多くの施工日数を必要
とするという欠点がある。流動性があまりよくないため
注入圧を高くせざるを得ない。加えて、硬化時に顕著な
発熱を伴うため、外圧強度が大きくて耐熱性のよい更生
新管にしか適用できず、更生新管の種類が限定されてし
まうという問題がある。
一般に、上記目的に使用されるセメント系充填剤組成
物には、連続注入が可能な程度に流動性がよく、ゲルタ
イムの調整が可能であり、更生新管の浮上防止対策が簡
単で、硬化後の収縮がなく、かつブリージング現象が生
じない、といった諸種の性能が要求される。
(課題を解決するための手段) 本発明のセメント系充填剤組成物は、セメント、起泡
剤、凝結調整剤および水を含有する組成物であって、該
気泡剤が高級アルコールスルホン酸トリエタノールアミ
ン塩およびポリビニルアルコールを含有し、該凝結調整
剤が無機酸化物を含有し、そして、セメント100重量部
に対し、起泡剤が0.50〜0.65重量部、凝結調整剤が7.0
〜8.0重量部および水が40〜50重量部の割合で含有さ
れ、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の既設管のライニング工法は、既設管とその内
部に挿通された更生新管との間隙に、上記セメント系充
填剤組成物を充填し硬化させる工程を包含し、そのこと
により上記目的が達成される。
発明者らは、セメントミルクの凝結調整剤を添加し、
それにあらかじめ発泡させた起泡剤を混合することによ
って上記従来の技術の項に記載した各種性能を充たすセ
メント系充填剤組成物が得られること、そしてこの組成
物を用いることにより既設管の補修工事を容易に行なえ
ることを確認し、本発明を完成するに至った。
本発明の組成物に用いられるセメントとしては、一般
に使用されるセメントがいずれも用いられ得る。それに
は例えば、普通ポルトランドセメント、高炉セメント、
シリカセメント、フライアッシュセメントなどがある。
特に汎用の普通ポルトランドセメントを好適に使用する
ことができる。
凝結調整剤には、急結剤が含有され、必要に応じて凝
結遅延剤が含有される。急結剤は硫酸アルミニウム、酸
化カルシウム、三酸化イオウなどの無機酸化物(鉱物系
物質)を、また、凝結遅延剤はポリカルボン酸系化合物
を各々主成分とするものを、急結剤100重量部に対し凝
結遅延剤を1〜4重量部の割合で配合することが望まし
い。このような凝結調整剤はセメント100重量部に対し
7.0〜8.0重量部が加えられる。凝結調整剤の添加量が多
過ぎると粘性が高くなりすぎ、注入圧が高くなる。凝結
調整剤の添加量が少なすぎると得られる泡モルタルの硬
化時間が長くなる。
起泡剤としては、高級アルコールスルホン酸トリエタ
ノールアミン塩およびポリビニルアルコールが用いられ
る。該高級アルコールスルホン酸トリエタノールアミン
塩は、以下の分子構造を有する高級アルコールサルフェ
ート・トリエタノールアミン塩である。
R−O−SO3・N(C2H4OH) 起泡剤はセメント100重量部に対し0.50〜0.65重量部
が加えられる。起泡剤は、高級アルコールスルホン酸ト
リエタノールアミン塩およびポリビニルアルコールに、
水を加えた混合液として使用される。起泡剤の添加量が
多過ぎると必要な強度が得られず、少なすぎると得られ
る泡モルタルの比重が大きくなる。
水の量は、セメント100重量部に対し40〜50重量部と
される。水の添加量が多過ぎると粘性が不足し、それが
少な過ぎると流動性が不足する。
上記組成の本発明のセメント系充填剤組成物は、好ま
しくは、第1図に示すような工程により泡モルタルとさ
れる。まず、起泡剤と希釈水との混合液とエアーコンプ
レーサー2からの圧縮空気とを1:20〜1:30の容積比率で
発泡筒を用いて混合することによりあらかじめ泡を製造
する。こうして調製された泡と計量されたセメント、凝
結調整剤、および混練水をスパイラルミキサー1で均一
に混合する。このような方法により製造された泡モルタ
ルの泡強度は大きく、浮水の発生による材料分離等が生
じなくなる。第1図において、Pはポンプ、Rはレギュ
レータ、Hはヒータである。
本発明のセメント系充填剤組成物の泡モルタルは、セ
メント、急結剤などの凝結調整剤、起泡剤および水を一
つの混合槽で撹拌することによる従来の方法により、製
造することももちろん可能である。しかし、この方法で
製造した泡モルタルは、泡強度がそれほど強くなく、調
製後に静置状態で報知すると泡が壊れてセメント成分が
沈降し、浮水が発生して材料分離を生じるおそれがあ
る。
上記方法で得られた泡モルタルを使用する本発明によ
る既設管のライニング工法は代表的には、次の工程によ
り実施される。
既設管内を高圧洗浄によりクリーニングする。
マンホール底部に設置された製管機により合成樹脂製
の帯状のプロファイルをスパイラル円筒状に巻回して、
製造される螺旋管を既設管内に更生新管として挿通す
る。
注入に先立って既設管から分岐している取付管の管口
をシールするとともに、既設管の端部と更生新管の端部
との間隙をシールし、このシール部に、裏込め材(泡モ
ルタル)の注入口を取り付ける。
更生新管内に流下している下水を溜めるか、給水車に
より更生新管内に水を充填する(浮上防止)。
既設管と更生新管の間隙に、車上プラントで連続製造
された泡モルタルをスネークポンプ(ワンゲンポンプ)
やスクイズポンプで注入する。
養生後、既設取付管口のシール部を削孔し、更生新管
と取付管を挿通させる。
更生新管内を清掃する。
上記工程において泡モルタルの注入のための間隙は20
〜50mm程度で十分であり、注入延長は20〜100m、あるい
はそれ以上でもよい。
このように、本発明のセメント系充填剤組成物の泡モ
ルタルを用いると次のような効果が得られる。
(1)泡モルタルの流動性がよいため注入作業を低圧で
かつ短時間で容易に行えるようになる。材料分離がない
ため注入工程時に間隙を材料が閉塞するといったトラブ
ルもなくなり、狭い間隙でも容易に注入することが可能
になる。
(2)泡モルタルの比重が1.0以下(通常、0.8程度)で
あるため、注入時に更生新管内に水張りしておけば更生
新管が浮上することがなくなり、更生新管の浮上防止対
策が水張りといった簡単な対策で済む。
(3)泡モルタルには粘性とチクソトロピー性とが付与
されるため、注入後に既設管と更生新管との付着性がよ
くなる。その結果、硬化後の接着力が向上し強固に一体
化した高強度の3層構造複合管が得られる。
(4)泡モルタルのゲルタイムはセメントに対する凝結
調整剤の添加量を変えることにより任意に調整され得
る。上記ゲルタイムは30〜60分とされ得る。そのため更
生新管を短時間で固定することができ、施工日数を短く
することができる。
これに対し、従来の泡モルタルを用いると、注入後に
時間が経過すると浮水が生じて材料分離を起こし、この
浮水を何回も排出しながら泡モルタルの注入を繰り返す
必要があり、施工日数が大幅に延長される。
(実施例) 次に実施例を挙げる。
1.流動性試験 表1に示す組成のセメント系充填剤組成物(A〜D)
からそれぞれ泡モルタルを調製した。
(1)供試体の配合割合 (2)実験方法 容量1725cm3の円錐状容器(Pロート)に(1)項で
得られた泡モルタルを入れ、これが何秒で流下するかを
調べた。
(3)実験結果 泡モルタル比重と流動性の関係を調べた結果を第2図
に示す。
2.裏込め充填性試験 表3および表4に示す組成の泡モルタルEおよびFを
調製し、次の試験を行なった。
(1)試験方法 勾配5%に設置された内径300φのヒューム管に外径2
66φ/内径250φの合成樹脂製の螺旋管(更生新管)を
製管挿入して延長20mの実験管路を作り、本発明の泡モ
ルタル(比重0.8)を注入した。注入に先立ち螺旋管内
に水を充填して管の浮上防止を図った。充填1時間後に
管内の水を抜き、螺旋管の浮上度合いを測定した。ま
た、10日後に管を輪切りに切断し、泡モルタルの充填度
合いを観察した。その結果を表5に示す。
3.寸法収縮試験 (1)試験方法 JIS A 1129に準じ、10×10×40cmの型枠に泡モルタル
を充填し、ゲージプラグを標点距離250cmの間隙に埋め
込み固定した。表1に示す組成の泡モルタルを3個成形
し型枠のまま湿空箱で所定の材令まで養生し、その乾燥
収縮量をホイットモアゲージで測定し、併せて重量変化
率を測定した。基長は成型翌日に測定した。その結果を
表6に示す。
4.ゲルタイムの調整試験 急結剤のセメントに対する添加量でゲルタイムを調整
できるか否かを調べた。ゲルタイムは紙コップに試液を
入れ、逆さに向けて試液が落下しないまでの時間とし
た。試液としては表1に示すAの組成であって急結剤を
除く成分に、表7に示す割合で急結剤を添加して得られ
る併モルタルを使用した。表7においてCは、セメント
組成物の固形分を示す。
各泡モルタルにおける温度とゲルタイムとの関係を第
3図に示す。
5.複合管破壊試験 ひび割れ、浸食により老朽化した既設管を本発明方法
で更新した複合管の圧縮強度を把握するために行った。
新管にライニングを施した管、ひび割れを起こした管
にライニングを施した管、および陶管を用いて試験を行
なった。第4図に示すように、これらの管10の内部に、
製管機により帯状のプラスチック製の原片を螺旋状に巻
回しながら更生新管として挿通した。これらの管の間に
泡モルタルを充填した。泡モルタルの組成を表8に示
す。得られた複合管の圧縮強度試験を行った。なお、試
料は全て定尺管を用い、方法はJIS A 5303に基づき実施
し、荷重および更生新管の内面状態を測定した。その結
果を表9に示す。
考察 ひび割れした老朽管を本発明の泡モルタルを用いて裏
込めすることにより、更生新管と一体化された3層複合
管が得られ、その複合管はJIS規格破壊強度以上の強度
がある。その強度はライニングを施していない新管以上
であった。
(発明の効果) 本発明のセメント系充填剤組成物の泡モルタルは、比
重が1.0より小さく、流動性がよく、ゲルタイムの調整
が容易である。さらに硬化後の収縮がなく、硬化後に大
きな接着力を発揮するといった卓越した効果が発揮され
る。この泡モルタルは連続生産が可能で、1スパンを連
続注入することができる利点もある。
本発明の既設管のライニング工法には、上記泡モルタ
ルが用いられるので、更生新管内に水を充填するといっ
た簡単な方法で更生新管の浮上を防止できる。既設管と
更生新管との間隙が狭く、また長くても、全体にわたっ
て泡モルタルを容易に注入できる。本工法により得られ
る複合管の破壊強度は、新管強度と同等あるいはそれ以
上である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のセメント系充填剤組成物の製造方法を
示す流れ図、第2図は本発明組成物の泡モルタルの比重
と流動性との関係を示すグラフ、第3図は温度と泡モル
タルのゲルタイムとの関係を示すグラフ、第4図は複合
強度破壊試験に用いた試料の断面図である。 10……外管、11……更生新管、12……裏込め材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 //(C04B 28/02 (C04B 28/02 24:16 24:16 24:26 24:26 B 22:14 22:14 A 22:06 22:06 Z 22:14) 22:14) Z 111:72 111:72 (56)参考文献 特開 昭64−2834(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セメント、起泡剤、凝結調整剤および水を
    含有するセメント系充填剤組成物であって、 該起泡剤が高級アルコールスルホン酸トリエタノールア
    ミン塩およびポリビニルアルコールを含有し、 該凝結調整剤が無機酸化物を含有し、そして、 セメント100重量部に対し、起泡剤が0.50〜0.65重量
    部、凝結調整剤が7.0〜8.0重量部および水が40〜50重量
    部の割合で含有される、 セメント系充填剤組成物。
  2. 【請求項2】既設管とその内部に挿通された更生新管と
    の間隙に、請求項1記載のセメント系充填剤組成物を充
    填し硬化させる工程を包含する既設管のライニング工
    法。
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