JP3741585B2 - Anti-corrosion protective material fastening structure and fastening method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海洋環境にある鋼管杭等の防食保護材の締結構造及びその締結方法に関し、特に機械成形加工品の組合わせにより、従来の方法と同程度の高強度を有する防食保護材が、従来の方法よりも短時間で簡便に製作でき、しかも様々な杭径に対応できる防食保護材の締結構造及びその締結方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
水上施設、例えば桟橋を支持する鋼管杭は長期の使用によって腐食を受け易い。特に、海水の接触と、空気中の酸素との接触が繰り返される飛沫帯においては、その傾向が顕著である。
【0003】
このため、従来より、鋼管杭の外周面を防食保護材(カバー材)で被覆する試みがなされている。この種の防食保護材は、多様な鋼管杭径に対応させるため、それぞれ対応する金型を用い、手作業によりガラス繊維強化プラスチック(FRP)積層を繰り返し、所定の厚さと強度を持つ防食保護材を作成する方法が一般的である。
【0004】
この方法は、杭径に合わせた防食保護材を製作できるが、それぞれ対応する金型を用意しなければならず、手作業による積層作業は多くの手間と時間を必要とし、樹脂が硬化するまでは型から外せないことから連続作業ができないという問題がある。
【0005】
他の方法として、機械成形材を利用する方法がある。この方法は、防食保護材の締結部又は結合部となるアングル形状のフランジ部と防食部となる板材とに分け、両者を結合して防食保護材を作成する方法が一般的である。この際の結合方法としては、熱可塑性樹脂からなる両者の間に電熱線を設け、熱融着する方法(特公昭61−32468号公報)、両者を接着剤により貼り合わせる方法(実公平3−22273号公報)等がある。またポリオレフィン樹脂により防食保護材を一度に連続機械成形加工することも提案されている(特開昭59−62110号公報)。
【0006】
しかし、特公昭61−32468号公報に開示の方法では、製作上の手間が少なく、仕上がりも一定した防食保護材を作製することができるが、融着されたアングル材と板材の接合端部はボルトによる締め付け固定時に、締め付け力の反動で広がってしまう。このため、経時的にはくさび的に剥離する力が働き、これにより波浪の大きな海洋環境では破損してしまう恐れがある。
【0007】
また実公平3−22273号公報に記載の方法のように、アングル材と板材を接着剤により接着させ、さらに板材と同材質の板をアングル材の上側にも貼り付ける方法があるが、接着による方法は経時的に接着力が低下することから、長期的な耐久性が劣る。特に海洋環境では波浪や潮流等により繰り返しの応力を受けるため問題が残る。
【0008】
また、特開昭59−62110号公報のように、防食保護材全体を一度に機械成形する場合は、防食保護材の固定をフランジ形式とすると、厚さが不足するため、ボルトによる締め付け固定が充分にできず、一方、フランジのために板厚を厚くすると、防食保護材全体が重くなり、取り付け時の作業性が著しく低下する。
【0009】
また、チタン又はチタン合金による機械成形品を用いた防食保護材も提案されている(特公平2−19253号公報、特公平2−19254号公報)。
【0010】
この場合は、海洋環境において優れた耐食性をもつチタンを使用するため、プラスチック材よりも高強度と耐久性を有する防食保護材となるが、チタン板のみでフランジ構造を作ると、一般的には板厚が薄いため、ボルト締めにより曲がってしまう。そこでフランジ構造を維持するために、成形したアングル材を保護材として取付ける必要がある。
【0011】
さらに、紫外線硬化タイプのFRPテープを用い、防食保護材を作成したり、フランジの形状や保護材の材質を変えたもの等がある。
【0012】
紫外線硬化タイプのFRPテープを用いた場合には、フランジを必要としない防食保護材が可能であるが、紫外線硬化であるため、水中では硬化し難く、また大気中においても紫外線が不充分な場所では、そのための専用の紫外線照射装置が必要となる。
【0013】
従って、本発明の目的は、高強度を有し、また短時間で簡便に製作でき、しかも様々な杭径に対応できる防食保護材の締結構造及びその締結方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、検討の結果、機械成形品の組み合わせにより、上記目的が達成し得ることを知見した。
【0015】
本発明は、上記知見に基づきなされたもので、鋼管表面の外周面を被覆する防食保護材の締結構造であって、繊維強化プラスチックからなるL型アングル材の一片内側面と、繊維強化プラスチックからなる板状材の一端とが機械的に固定され、接合部を形成し、該接合部の表面又は表面と裏面に繊維強化プラスチックの積層が施され、該L型アングル材の他片に予め設けられている防食保護材締結用穴によりボルト及びナットにて締付け固定されてなる防食保護材の締結構造を提供するものである。
【0016】
また、本発明は、鋼管の外周面を被覆する防食保護材の締結方法であって、連続機械成形加工した繊維強化プラスチックからなるL型アングル材の一片内面と、上記と同様に成形加工した繊維強化プラスチックからなる板状材の一端を機械的に固定し、接合部を形成し、該接合部の表面又は表面と裏面に上記と同一の繊維強化プラスチックの積層を施し、該L型アングル材の他片に予め設けておいた防食保護材締結用穴を用い、ボルト及びナットにて締付け固定をすることを特徴とする防食保護材の締結方法を提供するものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の防食保護材の締結構造の一例を示す斜視図であり、図2は、その断面図である。図1及び図2において、1はL型アングル材、2は板状材、3は表面FRP積層体、4は機械的固定手段(接合部固定用リベット)、5は防食保護材締結用ボルト穴、6は裏面FRP積層体、7はアングル・板接合部をそれぞれ示す。
【0018】
図1及び図2において、L型アングル材1は、連続機械成形加工により製造された繊維強化プラスチックからなる。ここに用いられる繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等が用いられるが、経済性の観点からガラス繊維が好ましい。また、プラスチックとしては、熱硬化性樹脂が好ましく、特に耐候性に優れた不飽和ポリエステルが好ましい。
【0019】
このL型アングル材1の一片内側面と、このL型アングル材と同様に連続機械成形加工により製造された繊維強化プラスチックからなる板状材2の一端とが機械的に固定され、アングル・板接合部7を形成する。この機械的固定手段4としては、リベット、ボルト等が例示される。
【0020】
また、L型アングル材1のアングル・板接合部7を形成する部分は、板状材の厚さ分だけ薄く、段差を有しており、板状材との接合時に防食保護材表面が同一厚みとなる構造を有することが望ましい。このことによって、防食保護材の表面が鋼管と同心円となるようにし、内側の厚さ変化は発泡ポリエチレン等の緩衝材で吸収するようにすると、防食保護材の鋼管への取り付け時に変形を生じない。
【0021】
本発明では、上記アングル・板接合部7の表面又は表面と裏面に、繊維強化プラスチック、例えば上記したようなガラス繊維強化ポリエステルの積層(表面FRP積層体3及び裏面FRP積層体6)が施される。この繊維強化プラスチック積層体の積層枚数は任意である。また、アングル・板接合部7に上記プラスチック専用のプライマーを塗布することによって、繊維強化プラスチック積層体の接合部への接着がより強固となる。この接合部の表面又は表面と裏面へのFRP積層体の積層作業は、いずれも型を必要とせず、特に熟練を要する工程もないことから、短時間で簡単に作業することができる。
【0022】
本発明では、上記のようなリベットやボルト等の機械的な固定と繊維強化プラスチックによる積層によって、アングル・板接合部7には2重の機械的な接合力が加えられ、一体成形とほぼ同等の強度を有する。また、リベットやボルト等にステンレス鋼等の金属材料を用いた場合、接合部の表面又は表面と裏面に繊維強化プラスチックの積層を施すことによって、これら金属材料は被覆防食され、長期的にその機能を維持することができる。
【0023】
上記L型アングル材1の他片(フランジ)には、防食保護材締結用穴5が設けられ、ボルト及びナットにて締付け固定される。上記した裏面FRP積層体6をこのL型アングル材1の他片まで延長することにより、機械成形材のみでは製作し難い、他片のみをさらに高強度をすることができ、これによりボルト締めによる強度な締め付け圧が働いても、他片の変形を防ぐことができる。
【0024】
【実施例】
以下、実施例等に基づき本発明を具体的に説明する。
【0025】
〔実施例1〕
板厚が5mmと2mmのガラス繊維強化プラスチック板を用い、5mm厚のガラス繊維強化プラスチック板を表面側とし、リベット止めと表面と裏面にガラス繊維強化プラスチックの積層を行った。リベットはSUS系φ5mmとし、接合部の重ね代はリベットを中心に約30mmとした。プラスチックとしては、常温硬化型イソフタル酸ポリエステルを用い、積層は表裏ともリベットを中心に約100mmとした。また、積層数は、表1に示されるように、表面FRP積層体を1プライ、裏面FRP積層体を2プライとした。
【0026】
この試験片を用い、JIS K7054に準拠して荷重を評価した。荷重は試験片(幅25mm)が破壊したときの値であり、5ピースの最大値、最小値及び平均値で示した。その結果を表2に示す。
【0027】
〔実施例2〕
表1に示されるように、裏面の積層を行わない以外は、実施例1と同様にして試験片を作製し、実施例1と同様に荷重を測定した。結果を表2に示す。
【0028】
〔比較例1〕
表1に示されるように、実施例1で用いた板厚2mmのガラス繊維強化プラスチック板を試験片とした。実施例1と同様に荷重を測定した。また、この試験片については単位面積当たりの強度を評価した。結果を表2に示す。
【0029】
〔比較例2〕
表1に示されるように、表面及び裏面の積層を行わない以外は、実施例1と同様にして試験片を作製し、実施例1と同様に荷重を測定した。結果を表2に示す。
【0030】
〔比較例3〕
表1に示されるように、表面の積層を行わない以外は、実施例1と同様にして試験片を作製し、実施例1と同様に荷重を測定した。結果を表2に示す。
【0031】
〔比較例4〕
表1に示されるように、リベット止めを行わない以外は、実施例1と同様にして試験片を作製し、実施例1と同様に荷重を測定した。結果を表2に示す。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】
表2の結果から明らかなように、機械的固定に加え、表面と裏面に繊維強化プラスチックの積層を行った実施例1は、継ぎ目の無い板材を用いた比較例1とほぼ同等の強度を発揮することが判った。このような構造を持つ防食保護材は、機械的固定と繊維強化プラスチックの積層との相乗効果によって、波浪や潮流の激しい苛酷な環境でも充分に使用することができる。これに対して、比較例2〜4は、比較例1に比べて強度に劣ったものであった。
【0035】
また、繊維強化プラスチックの積層が表面のみの実施例2は、継ぎ目の無い板材を用いた比較例1に比較して、約3割の強度低下が見込まれ、比較例3〜4と同等であるが、機械的固定部材の防食保護及びフランジの締付け固定時の反動によるフランジ近傍の盛り上がりを防止できるため、内湾のような比較的穏やかな環境の防食保護材として使用できる。
【0036】
これに対して、比較例3は、表面の積層がないため、機械的固定手段(リベット、ボルト等)が腐食の問題が生じる。また、比較例4は、接着固定のみなので、剪断方向の剥離の問題や接着力の経時的低下が生じ、長期の耐久性に問題がある。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の防食保護材の締結構造及びその締結方法は、高強度を有し、また短時間で簡便に製作でき、しかも様々な杭径に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の防食保護材の締結構造の一例を示す斜視図である。
【図2】図2は、図1の防食保護材の締結構造の断面図である。
【符号の説明】
1:L型アングル材
2:板状材
3:表面FRP積層体
4:機械的固定手段(接合部固定用リベット)
5:防食保護材締結用ボルト穴
6:裏面FRP積層体
7:アングル・板接合部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fastening structure of an anticorrosion protective material such as a steel pipe pile in a marine environment and a fastening method thereof, and in particular, an anticorrosion protective material having a high strength comparable to that of the conventional method by a combination of machined processed products, The present invention relates to a fastening structure for an anti-corrosion protective material that can be easily manufactured in a shorter time than conventional methods and that can handle various pile diameters, and a fastening method thereof.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Steel pipe piles that support floating facilities, such as piers, are susceptible to corrosion from long-term use. In particular, the tendency is remarkable in the splash zone where contact with seawater and contact with oxygen in the air are repeated.
[0003]
For this reason, the trial which coat | covers the outer peripheral surface of a steel pipe pile with an anti-corrosion protective material (cover material) conventionally is made | formed. This type of anti-corrosion protection material is used for various steel pipe pile diameters, and each of the corresponding molds is used, and glass fiber reinforced plastic (FRP) lamination is repeated manually, and the anti-corrosion protection material has a predetermined thickness and strength. The method of creating is common.
[0004]
Although this method can produce anti-corrosion protection material that matches the pile diameter, each mold must be prepared, and manual lamination requires a lot of labor and time until the resin hardens. There is a problem that continuous work cannot be done because it cannot be removed from the mold.
[0005]
As another method, there is a method using a mechanical molding material. This method is generally divided into an angle-shaped flange portion serving as a fastening portion or a joint portion of the anticorrosion protective material and a plate material serving as the anticorrosion portion, and the two are coupled to create an anticorrosion protective material. As a bonding method at this time, a method in which a heating wire is provided between the two made of a thermoplastic resin and heat-sealed (Japanese Patent Publication No. 61-32468), and a method in which both are bonded with an adhesive (Actual 3- No. 22273). It has also been proposed to continuously machine and process an anticorrosion protective material at once using a polyolefin resin (Japanese Patent Laid-Open No. 59-62110).
[0006]
However, according to the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-32468, it is possible to produce an anticorrosion protective material with little production effort and a constant finish, but the bonded end portion of the fused angle material and plate material is When tightened with bolts, it spreads due to the reaction of the tightening force. For this reason, a wedge-like peeling force works over time, and there is a risk of damage in a marine environment with large waves.
[0007]
In addition, as in the method described in Japanese Utility Model Publication No. 3-22273, there is a method in which an angle material and a plate material are bonded with an adhesive, and a plate of the same material as the plate material is also attached to the upper side of the angle material. The method has poor long-term durability because the adhesive strength decreases with time. Especially in the marine environment, the problem remains because it is repeatedly stressed by waves and tidal currents.
[0008]
Further, as in JP-A-59-62110, in the case where the entire anticorrosion protective material is machine-formed at once, if the anticorrosion protective material is fixed to a flange type, the thickness is insufficient. On the other hand, if the plate thickness is increased due to the flange, the entire anticorrosion protective material becomes heavy, and the workability at the time of attachment is remarkably lowered.
[0009]
Further, an anticorrosion protective material using a machine-formed product of titanium or a titanium alloy has been proposed (Japanese Patent Publication No. 2-19253 and Japanese Patent Publication No. 2-19254).
[0010]
In this case, since titanium with excellent corrosion resistance in the marine environment is used, it becomes an anticorrosion protection material having higher strength and durability than plastic materials, but generally when making a flange structure only with a titanium plate, Since the plate thickness is thin, it will be bent by bolting. Therefore, in order to maintain the flange structure, it is necessary to attach the molded angle material as a protective material.
[0011]
Further, there are those in which an ultraviolet-curing type FRP tape is used to create an anti-corrosion protective material, and the flange shape and the protective material are changed.
[0012]
When UV curable FRP tape is used, anti-corrosion protective material that does not require a flange is possible, but because it is UV curable, it is difficult to cure in water and where UV radiation is insufficient even in the atmosphere. Then, a dedicated ultraviolet irradiation device for that purpose is required.
[0013]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fastening structure and a fastening method for an anticorrosion protective material that has high strength, can be easily manufactured in a short time, and can cope with various pile diameters.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
As a result of the study, the present inventors have found that the above object can be achieved by a combination of mechanically molded products.
[0015]
The present invention has been made on the basis of the above findings, and is a fastening structure of an anticorrosion protective material covering the outer peripheral surface of a steel pipe surface, comprising an inner surface of one piece of an L-shaped angle member made of fiber reinforced plastic, and fiber reinforced plastic. One end of the plate-like material is mechanically fixed to form a joint, and a fiber reinforced plastic is laminated on the front surface or the front and back surfaces of the joint, and provided in advance on the other piece of the L-shaped angle material. An anti-corrosion protection material fastening structure is provided which is fastened and fixed with bolts and nuts through the anti-corrosion protection material fastening holes.
[0016]
The present invention also relates to a method for fastening an anticorrosion protective material for covering the outer peripheral surface of a steel pipe, comprising an inner surface of an L-shaped angle member made of a fiber-reinforced plastic subjected to continuous machine molding, and a fiber molded and processed in the same manner as described above. One end of a plate material made of reinforced plastic is mechanically fixed, a joint is formed, and the same fiber reinforced plastic is laminated on the front surface or front and back surfaces of the joint, and the L-shaped angle member The present invention provides a method for fastening an anticorrosion protective material, characterized by using a hole for fastening an anticorrosive protective material provided in advance on another piece and fastening with bolts and nuts.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a fastening structure of an anticorrosion protective material of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view thereof. 1 and 2, 1 is an L-shaped angle material, 2 is a plate-like material, 3 is a surface FRP laminate, 4 is a mechanical fixing means (joint fixing rivet), and 5 is a bolt hole for fastening an anticorrosion protective material. , 6 is a back FRP laminate, and 7 is an angle / plate joint.
[0018]
1 and 2, the L-
[0019]
An inner surface of one piece of the L-
[0020]
Further, the portion of the L-shaped
[0021]
In the present invention, a fiber reinforced plastic, for example, a glass fiber reinforced polyester laminate as described above (
[0022]
In the present invention, double mechanical joining force is applied to the angle /
[0023]
The other piece (flange) of the L-shaped
[0024]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples and the like.
[0025]
[Example 1]
Glass fiber reinforced plastic plates having a thickness of 5 mm and 2 mm were used, the glass fiber reinforced plastic plate having a thickness of 5 mm was used as the front side, and riveting and lamination of the glass fiber reinforced plastic on the front and back surfaces were performed. The rivet was a SUS type φ5 mm, and the overlap margin of the joint was about 30 mm centering on the rivet. As the plastic, room temperature curing type isophthalic acid polyester was used, and the lamination was about 100 mm centering on rivets on both sides. As shown in Table 1, the number of laminations was 1 ply for the front FRP laminate and 2 plies for the back FRP laminate.
[0026]
Using this test piece, the load was evaluated according to JIS K7054. The load is a value when the test piece (25 mm in width) breaks, and is indicated by the maximum value, the minimum value, and the average value of 5 pieces. The results are shown in Table 2.
[0027]
[Example 2]
As shown in Table 1, a test piece was prepared in the same manner as in Example 1 except that the back surface was not laminated, and the load was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
[0028]
[Comparative Example 1]
As shown in Table 1, a glass fiber reinforced plastic plate having a thickness of 2 mm used in Example 1 was used as a test piece. The load was measured in the same manner as in Example 1. Moreover, about this test piece, the intensity | strength per unit area was evaluated. The results are shown in Table 2.
[0029]
[Comparative Example 2]
As shown in Table 1, test pieces were prepared in the same manner as in Example 1 except that the front and back surfaces were not laminated, and the load was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
[0030]
[Comparative Example 3]
As shown in Table 1, a test piece was prepared in the same manner as in Example 1 except that the surface was not laminated, and the load was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
[0031]
[Comparative Example 4]
As shown in Table 1, a test piece was prepared in the same manner as in Example 1 except that riveting was not performed, and the load was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
[0032]
[Table 1]
[0033]
[Table 2]
[0034]
As is clear from the results in Table 2, Example 1 in which fiber reinforced plastics were laminated on the front and back surfaces in addition to mechanical fixation exhibited substantially the same strength as Comparative Example 1 using a seamless plate material. I found out that The anticorrosion protective material having such a structure can be sufficiently used even in severe environments where waves and tides are intense due to the synergistic effect of mechanical fixation and lamination of fiber reinforced plastic. On the other hand, Comparative Examples 2 to 4 were inferior in strength compared to Comparative Example 1.
[0035]
In addition, Example 2 in which the fiber reinforced plastic is laminated only on the surface is expected to have a strength reduction of about 30% compared to Comparative Example 1 using a seamless plate material, and is equivalent to Comparative Examples 3 and 4. However, since the anti-corrosion protection of the mechanical fixing member and the bulge in the vicinity of the flange due to the recoil at the time of tightening and fixing the flange can be prevented, it can be used as an anti-corrosion protective material in a relatively mild environment such as an inner bay.
[0036]
On the other hand, since Comparative Example 3 has no surface lamination, mechanical fixing means (rivets, bolts, etc.) have a problem of corrosion. Further, since Comparative Example 4 is only adhesive fixing, there is a problem of peeling in the shear direction and a decrease in adhesive force with time, and there is a problem in long-term durability.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, the anticorrosion protection material fastening structure and the fastening method of the present invention have high strength, can be easily manufactured in a short time, and can cope with various pile diameters.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a fastening structure of an anticorrosion protective material according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the fastening structure of the anticorrosion protective material of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1: L-shaped angle material 2: Plate-shaped material 3: Surface FRP laminate 4: Mechanical fixing means (joint fixing rivet)
5: Bolt hole for fastening anticorrosion protective material 6: Back FRP laminate 7: Angle / plate joint
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