JP3343688B2

JP3343688B2 - 道床安定化剤

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Publication number: JP3343688B2
Application number: JP17107592A
Authority: JP
Inventors: 淑百瀬
Original assignee: 淑百瀬
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 2002-11-11
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: JPH0610301A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道軌道の道床を安定
化させるために、道床表面に散布して使用する安定化剤
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に鉄道軌道は、レールとその付属
品、枕木、及び道床から構成される。そして、道床は、
車輪からレールや枕木を経て来る振動を吸収すると共に
荷重を分散して伝達するためのものであって、枕木と路
盤の間及び枕木の周囲に、バラスト（砂利、砕石）を敷
設して形成される。

【０００３】そして、道床（バラスト層）におけるバラ
スト相互は、単に敷設しただけでは、バラスト相互間に
多くの隙間が存在するため、車両走行時の振動・荷重・
風圧等を受けて、短期間で、道床が全体的又は部分的に
沈下するおそれがあり、かつ、飛び石等も発生し易い。

【０００４】このため、道床表面にエポキシ樹脂系等の
硬化型の安定化剤を散布して、対応していた。即ち、バ
ラスト間に硬化ポリマーを介在させることにより、バラ
スト間に接着・充填の作用を発揮させて道床の安定化を
図る。

【０００５】そして、道床は、不定形なバラストが何重
にも積層して構成されている。従って、安定剤をバラス
ト間に均一に分散・浸透させるために、一般に、安定化
剤は低粘度に調製したものを使用していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、低粘度に調製
した安定化剤を道床表面に散布した場合、該安定化剤
は、バラスト間隙の下層側まで容易に分散・浸透する
が、上層側にほとんど残留せず、上層側と下層側では硬
化ポリマーの介在量に大きな差が発生する。即ち、上層
のバラスト間に接着・充填作用を奏することができる量
の硬化ポリマーを安定して確保し難い。

【０００７】そこで、安定化剤の散布・硬化の工程を、
数回に繰り返す必要があった。

【０００８】なお、安定化剤の安定化効果（特に充填効
果）を増大させるために、上記、安定化剤に、タルク・
炭酸カルシウム・アスベスト等の無機充填剤を添加する
ことが試みられているが、安定化剤の粘度が増大して、
バラスト間への分散・浸透が円滑に行なわれない。即
ち、上層側のバラスト間のみに硬化ポリマーが介在し
て、やはり、介在ポリマーの量に上層側と下層側とで大
きな差が発生する。

【０００９】本発明は、上記にかんがみて、バラスト間
への分散・浸透が円滑に行なわれ、しかも、バラスト間
の硬化ポリマーの介在量に、上層側と下層側とで大きな
差が発生し難く、道床の強度を増大可能な道床安定化剤
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る道床安定化
剤は、上記課題を、下記構成により解決するものであ
る。

【００１１】バラストで形成される鉄道の道床を安定化
させるために、道床表面に散布して使用する安定化剤に
おいて、水発泡処方のウレタン樹脂を固形分濃度１０〜
６０wt％で非水溶性溶剤中または親水性有機溶剤略半量
以上からなる有機溶剤中に含むことを特徴とする。

【００１２】

【手段の詳細な説明】次に、上記手段の各構成について
詳細な説明をおこなう。なお、以下の説明で配合単位を
示す「部」、「％」は、特に断らない限り、重量単位で
ある。

【００１３】Ａ．バラストで形成される鉄道の道床を安
定化させるために、道床表面に散布して使用する安定化
剤であることを前提とする。

【００１４】Ｂ．上記安定化剤は、水発泡処方のウレタ
ン樹脂溶液を主体とする。

【００１５】このウレタン樹脂溶液は、バラスト層内
へ浸透し、かつ、適宜速度で発泡・硬化する構成のもの
なら、各種一液型・二液型のものを使用可能である。

【００１６】それらの内で、一液硬化型ウレタン樹脂を
親水性有機溶剤で希釈され、発泡剤である水が直接的又
は間接的に添加される構成のものが望ましい。

【００１７】(1) 一液硬化型ウレタン樹脂としては、末
端イソシアネート基のウレタンプレポリマー（ポリエス
テル系・ポリエーテル系・ポリエステルポリエーテル
系）を硬化前主成分とするもので、具体的には、住友３
Ｍ社から「スミジュールＥ−２１」の商品名で製造販売
されているものを使用できる。

【００１８】(2) 親水性有機溶剤とは、水と相溶性を有
すれば特に限定されず、いわゆる水溶性有機溶剤のみか
らなるもの、又は、該水溶性溶剤に略半量以下の非水溶
性溶剤を混合したものでも良い。

【００１９】上記水溶性溶剤とは、水に対して多量に
溶解可能なものをいい、メタノール、エタノール、イソ
プロピルアルコール等の低級アルコール類、エチレング
リコール、セロソルブ等の多価アルコールとそのモノエ
ーテル類、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等
のケトン類等を挙げることができる。

【００２０】非水溶性溶剤とは、水に対して不溶又は
少量しか溶解しないものをいい、キシレン、トルエン、
ベンゼン等の炭化水素類、酢酸エチル、酢酸イソプロピ
ル等のエステル類を挙げることができる。

【００２１】(3) 上記樹脂分濃度は、バラスト層に対す
る浸透性を考慮して調製するが、通常、１０〜６０％と
する。

【００２２】(4) 水の添加量は、希釈溶剤中、０．２〜
５％とする。水の添加量が過小であると、所定の発泡倍
率が得難く、充填不良が発生し易く、また、過多である
と、散布前に硬化が進行してしまい、やはり充填不良が
発生し易い。

【００２３】水の添加は、安定化剤に直接添加しておく
ことが望ましいが、散布前にバラスト層を湿潤状態にし
ておく等、間接的に添加してもよい。

【００２４】(5) 上記安定化剤には、さらに、コールタ
ールを添加することが望ましい。コールタールは、安定
化剤にチキソトロピー性を付与し、バラスト層の空隙充
填率を増大させるのに寄与すると共に、バラスト層の強
度を増大させる作用を有する。また、湿潤状態のバラス
ト層におけるウレタン樹脂の硬化速度を適度に制御する
作用も有する。

【００２５】コールタールの混合量は、特に限定はされ
ないが、コールタールの混合量を増加させるに従い、ウ
レタン樹脂の硬化速度が遅延し（生産性に対して負の因
子となる。）、また、ウレタン樹脂液のバラストに対す
る密着性が低下するので、実用的には、樹脂固形分に対
して１５％以内での使用が望ましい。この場合、硬化促
進の見地から、エステルアミン系等の硬化促進剤を併用
することが望ましい。なお、コールタールと同様に、安
定化剤にチキソトロピー性を付与でき、かつ、バラスト
層の強度を増大させる作用を有する薬剤を、コールター
ルと共に、又は、代替使用してもよい。

【００２６】(6) 上記安定化剤には、必要により、上記
各種成分（薬剤）の他に、本発明の効果を阻害しない範
囲で、炭酸カルシウム、タルク、ケイ酸塩、等の無機充
填剤、界面活性剤、老化防止剤等を添加することもでき
る。

【００２７】Ｃ．上記安定化剤は、スプレ塗布等の慣用
の方法で、バラスト層上に散布する。散布量は、バラス
ト層厚２５cmのとき、０．５〜６ｋｇ／ｍ² とする。過
大であると、ウレタン樹脂が発泡・膨張し、バラスト粒
子を浮き上がらせてしまい、逆にバラスト層の強度が低
下するおそれがある。

【００２８】

【発明の作用・効果】本発明に係る道床安定化剤は、水
発泡処方のウレタン樹脂溶液を主体とする構成により、
下記のような作用効果を奏するものである。

【００２９】バラスト間への分散・浸透が円滑に行なわ
れ、しかも、バラスト間の硬化ポリマーの介在量に、上
層側と下層側とで大きな差が発生し難い。

【００３０】(1) 後述の試験例で示されるように、特
に、親水性溶剤へ水を直接的又は間接的に添加させて、
一液硬化型ウレタン樹脂に混合して用いるとバラスト層
の空隙を充填させる効果が向上し、かつ、バラスト層強
度も増大する。その理由は、下記の如くであると推定さ
れる。

【００３１】親水性溶剤に水を加えた場合、疎水性溶
剤を使用する場合の如く、初期段階からウレタン樹脂溶
液がエマルションを形成する（粘度を上昇させる）こと
がない。このため、バラスト層内へ樹脂溶液を円滑に拡
散させることが可能となる。さらに、後期においては溶
剤が揮散するに従って、樹脂溶液がエマルション化され
るため、液落ち現象が抑止され、バラスト層空隙内に樹
脂溶液が残留する。よって、バラスト間の硬化ポリマー
（発泡硬化ウレタン樹脂）の介在量（充填量）に、上層
側と下層側とで大きな差が発生し難い。

【００３２】水をウレタン樹脂溶液へ混合することに
より、水を添加しない場合に比して、短時間内に、微小
な気泡を均一な状態で有する硬化ポリマーを形成でき、
強度増大効果が大きい。

【００３３】(2) また、コールタールは、安定化剤にチ
キソトロピー性を付与し、かつ、バラスト層の強度を増
大させる作用を有する。特に湿潤状態のバラスト層の安
定化には効果的である。

【００３４】

【試験例】次に、本発明の効果を確かめるために、行な
った試験例について説明をする。

【００３５】Ａ．各試験片、下記方法に従って５個ずつ
調製をした。

【００３６】(1) 安定化剤の調製「スミジュールＥ−２１」（住友バイエルウレタン
（株）製造販売の非溶剤型一液硬化型ウレタン樹脂）
を、表示の溶剤（水溶性有機溶剤又はそれに水を添加し
たもの）で固形分（ウレタン樹脂分）が表示％含有する
ように希釈して調製した。なお、水溶性溶剤は、水分の
影響を排除するために、脱水して使用した。

【００３７】(2) 供試体（被散布バラスト層）の調製下記バラストを下記供試体容器に充填して調製した。

【００３８】バラスト７０mm網目篩いを通過し、５０mm網目篩いに残るバラス
トを予め強制的に乾燥させたもの。

【００３９】供試体容器ポリエチレン製蓋付円筒容器（内径２９６mm×深さ３６
８mm）の底部に、直径１０mmの穴を５ヶ所に設けたも
の。

【００４０】(3) 安定化剤の散布供試体容器の蓋を外して、原則的に乾燥後のバラスト層
に対して、その表面から１８cm離れた位置にスプレガン
を設置して、エアレス式スプレ塗装機を使用して散布す
る（吐出圧：７８４ kPa（８kgf/cm²））。散布後、２
４ｈ放置してウレタン樹脂を硬化させる。以下、安定化
剤散布後硬化させたバラスト層を、「硬化バラスト層」
と称す。

【００４１】Ｂ．各物性値の計測は下記の如く行なっ
た。

【００４２】(1) バラスト層の空隙率水充填前・後の供試体の重量差を、円筒容器の内容積で
除して求めた。

【００４３】(2) 安定化剤散布による空隙充填率各供試体について散布前後の空隙率を上記方法により測
定し、下記計算式により求めた。

【００４４】（散布前の空隙率−散布後の空隙率）×１００／散布前の空隙率 (3) 圧縮強度アムスラー式圧縮試験機を使用して測定をした。

【００４５】Ｃ．試験例＜試験例１＞表１に示す配合処方の各安定化剤を供試体（乾燥バラス
ト層）に６００ｇ散布した。そして、各供試体につい
て、安定化剤散布による硬化バラスト層の空隙充填率を
求めた。この試験例は、安定化剤の溶剤（溶媒）に添加
した水分が及ぼす充填効果への影響を確認するために行
った。

【００４６】試験結果を示す表２から、同一濃度の樹脂
液であっても、水を添加することでバラスト層の空隙を
充填する効果が向上することが分かる（試験No. ４と４
Ｗ、５と５Ｗ、６と６Ｗ、４Ａと４ＡＷ、６Ａと６ＡＷ
を対比参照）。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】＜試験例２＞表３に示す各配合処方で調製した各安定化剤を供試体に
１０００ｇ散布した。そして、各供試体について、圧縮
強度を求めた。

【００５０】この試験例は、安定化剤の溶剤に添加した
水分が及ぼす硬化バラスト層強度に与える影響を確認す
るために行なった。

【００５１】試験結果を示す表４から、同一濃度の樹脂
液であっても、水を添加することで硬化バラスト層の強
度を向上させる効果を有することが分かる（試験No. ３
と３Ｗ、４と４Ｗを対比参照）。

【００５２】また、親水性溶剤として、アセトン、メタ
ノールなどの水と自由に混和する水溶性溶剤に、トルエ
ン、キシレン等の非水溶性溶剤を混合した混合溶液を使
用しても、上記同様、水を添加することで硬化バラスト
層の強度を向上させる効果を有することが分かる（試験
例１３Ｗ、２３Ｗ、１２３Ｗ参照）。

【００５３】

【表３】

【００５４】

【表４】

【００５５】＜試験例３＞供試体として、水道水に２４ｈ浸漬させた湿潤状態のバ
ラストを供試体容器に充填後（バラスト層の平均含水量
は１３．５８％）、１ｈ放置してから表５に示す配合処
方の各安定化剤を１０００ｇ散布した。

【００５６】バラスト中の水分が硬化バラスト層の強度
へ及ぼす影響、及び、希釈溶剤が水溶性か否かで硬化バ
ラスト層の強度へ与える影響を確認するために行なっ
た。

【００５７】試験結果を示す表６から、湿潤状態にある
バラストに対しては、親水性溶剤（非水溶性溶剤を含む
混合溶剤を含む。）の場合、バラスト層の強度をある程
度増加させるが、水を添加した場合に比して効果は低い
ことが分かる（試験No. ４〜１０と試験例２の３Ｗ〜２
３Ｗを対比参照）。また、希釈溶剤が親水性でない場合
は、バラスト層の強度がほとんど増加しないことが分か
る（試験No. １〜３）。

【００５８】

【表５】

【００５９】

【表６】

【００６０】＜試験例４＞表７に示す各配合処方で調製した各安定化剤を、試験例
３で調製したバラスト層が湿潤状態にある供試体に１０
００ｇ散布した。そして、各供試体について、圧縮強度
を求めた。但し、コールタールは、「タークロン１８０
Ｌ」吉田製油所製のものを使用した。また、コールター
ルを混合した安定化剤は硬化速度が遅延するので、圧縮
強度試験は４８ｈ室温で供試体を放置養生した後に行な
った。

【００６１】試験例３において、水分とウレタン樹脂液
との反応を遅延させるコールタールを安定化剤に添加し
た場合の、硬化バラスト層の強度へ与える影響を確認す
るために行なった。

【００６２】試験結果を示す表８から、コールタールを
添加した安定化剤は、湿潤状態にあるバラスト層の強度
を、添加しない場合に比して、大幅に増大させることが
分かる（試験No. １〜１０と実施例３の試験No. １〜１
０）。

【００６３】

【表７】

【００６４】

【表８】

【００６５】＜試験例５＞表９に示す各配合処方で調製した各安定化剤を、供試体
（バラスト層乾燥）に１０００ｇ散布した。そして、各
試験No. について、圧縮強度を求めた。但し、コールタ
ールは、「タークロン１８０Ｌ」吉田製油所製のものを
使用した。なお、コールタールを混合した安定化剤は、
ウレタン樹脂の硬化速度が遅延するため、実用的な硬化
速度を保つために、エステルアミン系硬化促進剤を樹脂
固形分に対して３％相当量を樹脂液へ添加、混合して用
い、２４時間放置・養生後に強度を測定した。

【００６６】コールタールを添加した安定化剤にさらに
水を添加した場合の、硬化バラスト層の強度へ与える影
響を確認するために行なった。

【００６７】試験結果を示す表１０から、コールタール
及び水さらには硬化剤を添加した安定化剤は、乾燥状態
にあるバラスト層の強度を、大幅に増大させることが分
かる（試験No. １〜６）。

【００６８】

【表９】

【００６９】

【表１０】

【００７０】＜試験例６＞試験例５において、安定化剤の散布量を３．５ｋｇとす
る以外は、同一の条件で試験を行なった。

【００７１】安定化剤の散布量の増大させた場合の、硬
化バラスト層の強度へ与える影響を確認するために行な
った。

【００７２】試験結果を示す表１１から、散布量が増大
させる、強度が増大することが分かる。

【００７３】

【表１１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E01B 1/00 E01B 27/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バラストで形成される鉄道の道床を安定
化させるために、道床表面に散布して使用する安定化剤
において、水発泡処方のウレタン樹脂を固形分濃度１０〜６０wt％
で非水溶性溶剤中に含むことを特徴とする道床安定化
剤。
【請求項２】バラストで形成される鉄道の道床を安定
化させるために、道床表面に散布して使用する安定化剤
において、水発泡処方のウレタン樹脂を固形分濃度１０〜６０wt％
で親水性有機溶媒中に含み、該親水性有機溶媒は水溶性
溶剤のみからなる又は該水溶性溶剤と略半量以下の非水
溶性溶剤とからなることを特徴とする道床安定化剤。
【請求項３】請求項１又は２において、コールタール
等のチキソトロピー付与剤を含有することを特徴とする
道床安定化剤。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の道床安
定化剤の使用方法であって、前記道床安定化剤に、前記非水溶性溶剤中又は前記親水
性有機溶媒中に０．２〜５wt％となるように水を含ませ
た状態で、又は、前記道床に水を散布・浸透させた状態
で、前記道床安定化剤を道床表面に散布してバラスト層
内を充填することにより道床安定化を行なうことを特徴
とする道床安定化剤の使用方法。