JP3962150B2

JP3962150B2 - スラブ式軌道の補修材料及び補修方法

Info

Publication number: JP3962150B2
Application number: JP06488498A
Authority: JP
Inventors: 政廣小山内; 長市伊藤; 健雄岩松; 初男佐藤; 甫任倉橋; 史夫山本; 吉隆村田
Original assignee: Shinto Paint Co Ltd; East Japan Railway Co
Current assignee: Shinto Paint Co Ltd; East Japan Railway Co
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2018-03-16
Also published as: JPH11256504A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート製の軌道スラブにレールを直結した構造のスラブ式軌道において、軌道スラブと路盤側構造物との間に緩衝材として設けられた填充層を補修するための補修材料及び補修方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バラスト道床上に列べられた枕木にレールを締結した構造のバラスト式軌道に代わって、保守管理の省力化を図るため、図１に示すように、路盤コンクリート１上に列べられたコンクリート製の軌道スラブ２にレール３を直結した構造のスラブ式軌道が採用されている。
【０００３】
このスラブ式軌道では、レール３を弾性的に支持可能なように、軌道スラブ２と路盤コンクリート１との間に、セメントとアスファルト乳剤と細骨材とを混合したＣＡモルタル（セメントアスファルトモルタル）による填充層４が設けられている。また、軌道スラブ２に作用する横荷重を支持するために路盤コンクリート１に立設された円柱状の突起５と軌道スラブ２との間にも前記と同様のＣＡモルタルによる填充層６が設けられている。
【０００４】
このＣＡモルタルによる填充層４・６は、軌道スラブ２に作用するレール３の温度応力や列車の遠心力等の外力によって劣化・疲労が進行するが、特に豪雪地域では、露出部分からしみ込んだ水分が凍結・融解を繰り返して劣化を早めるため、比較的短期間のうちに補修が必要となる。
【０００５】
このようなＣＡモルタル填充層４・６の補修には、列車の運行がない夜間の短時間のうちに作業を終了して早期に所要の強度を発現可能なように、迅速に硬化可能な補修材料が用いられている。具体的には、スラブ下部填充層４の補修では、軌道スラブ２の弾性支持に必要なばね特性や圧縮強度等の要求を満足するものとして二液型のウレタン樹脂が採用されており、他方、突起周り填充層６の補修では、急速に硬化可能なように改良された速硬性のＣＡモルタル、ポリエステル樹脂モルタル、並びに前記と同様のウレタン樹脂が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のウレタン樹脂は未硬化時に流動性を示すことから、スラブ下部填充層４の補修においては、ウレタン樹脂が流れ出さないように側方に型枠を設置したり、あるいは不織布製のチューブで注入したりする補修方法が採用されている。ところが、前者の型枠を用いる方法では、型枠の設置及び撤去作業が必要となり、作業が煩雑化して補修に長時間を要することになる。後者の不織布製チューブを用いる工法では、隅々まで補修材料がまわらずに空隙が生じることがあり、安定した強度が得られ難い。特に、冬場にはウレタン樹脂の粘性が増大することから、空隙のない密実な補修層を得るため、注入にあたり十分に加温する必要があり、作業に手間と時間を要する。
【０００７】
一方、突起周り填充層６の補修に用いられている速硬性ＣＡモルタルは、低温状態での硬化に長時間を要するため、冬場の作業性が悪いといった不都合がある。また、ポリエステル樹脂モルタルは熱収縮によるひび割れが発生し易く、硬質で柔軟性に乏しく補修材料として最適とは言い難い。一方、ウレタン樹脂は高価である上に、クラックへの浸透性が十分でなく、クラックの発生が顕著な突起周り填充層６の補修には適していない。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するために案出されたものであり、その第１の目的は、所要の物性を備え、かつ冬場でも迅速に硬化可能であり、さらに低コストで作業性に優れた補修材料を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、作業能率が良く、短時間で施工ができ、かつ強度の安定した補修層が得られる補修方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記第１の目的を果たすために、本発明においては、軌道スラブと路盤側構造物との間の填充層の補修に用いられる補修材料を、ラジカル硬化性を有する合成樹脂を基材とし、これに高分子弾性材の小片と無機骨材とを混合すると共に、前記基材の硬化剤を添加してなるものとした。
【００１０】
これによると、基材にラジカル重合によって硬化する合成樹脂を採用したため、硬化剤としてラジカル重合開始剤を添加することにより、低温状態においても迅速に硬化して短時間で所要の強度を発現可能である。しかも、高分子弾性材の小片は補修層の弾性を、無機骨材は補修層の圧縮強度をそれぞれ高めるように機能し、これら高分子弾性材の小片並びに無機骨材の配合割合を調整することにより、補修層の圧縮強度並びにばね定数を軌道スラブの弾性支持に適合した所要の値に設定することができる。さらに、基材樹脂の硬化時に発生する反応熱が高分子弾性材の小片や無機骨材に吸収されることで温度上昇が抑制されるため、硬化収縮によるクラックの発生を防止することができる。
【００１１】
これに加えて、前記基材となるラジカル硬化性の合成樹脂がポリエステルアクリレートを主成分とするものであると好ましい。これによると、所要の圧縮強度並びにばね特性を確保するのに適しており、しかも比較的安価で、かつ耐久性に優れている。前記ポリエステルアクリレートは、より具体的には、無溶剤型ビニルエステル樹脂や変性ＭＭＡ樹脂であると良い。無溶剤型ビニルエステル樹脂は、スチレン等の溶剤に溶解されておらず、後に説明するようにシリカパウダー等により揺変性（チキソトロピー）を与えることによりスラブ下部填充層の補修に適したものとすることができる。他方、変性ＭＭＡ樹脂は、架橋剤となるモノマーの一部をメチルメタクリレート（ＭＭＡ）としたもので、粘性を比較的低く調整することによりクラックへの浸透性に優れたものとすることができ、軌道スラブと突起との間の突起周り填充層の補修に適している。
【００１２】
さらに、前記の高分子弾性材の小片は古タイヤを切断してなるゴムチップであると好ましい。これによると、所要の圧縮強度並びにばね特性を確保するのに適しており、しかも廃物利用によって安価に得ることができるため、大幅なコスト低減が可能となる。この他の高分子弾性材としては、ウレタン樹脂、あるいはエチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ樹脂）等の合成樹脂からなるものでも良く、この場合、基材樹脂の溶剤に容易に溶解しない物性を有するものが望ましい。
【００１３】
また、前記の無機骨材は珪砂であると好ましい。無機骨材には、基材樹脂のラジカル硬化反応を阻害しない物性を有するもので、粒径が概ね０．５ｍｍ〜５ｍｍのものが望ましく、これより大径であると基材樹脂との混合攪拌操作や充填作業時の作業性が悪化する。これらの条件を満足する無機骨材としては、コストや入手の容易さから珪砂が最も適している。なお、この他の無機骨材としては、ボーキサイト等の天然鉱産物、磁器やセラミック等の焼成物、並びに高炉スラグ等が挙げられる。
【００１４】
特に、軌道スラブと路盤コンクリートとの間のスラブ下部填充層の補修に使用する場合には、シリカパウダーが添加されていると好ましい。これによると、基材樹脂に揺変性（チキソトロピー）を付与することができ、形崩れし難く型枠を設けることなくこて作業で充填可能なものとなり、スラブ下部填充層の補修における作業性を大幅に向上させることができる。しかも、この基材樹脂の揺変性により無機骨材や高分子弾性材の小片の沈降を防止する効果が得られる。なお、基材樹脂に揺変性を付与するには、この他、いわゆる体質顔料系の微粉末でも良いが、コストや入手の容易さ、並びに基材樹脂のラジカル硬化反応を阻害しない点でシリカパウダーが最適である。
【００１５】
また、前記第２の目的を果たすために、本発明においては、軌道スラブと路盤側構造物との間の填充層を補修するにあたり、填充層の劣化部分を削り取った後、ラジカル硬化性を有する合成樹脂を基材とし、これに骨材として高分子弾性材の小片と無機骨材とを混合すると共に前記基材の硬化剤を添加して得られた補修材料を充填するものとした。これによると、所要の圧縮強度並びにばね特性を有する補修層を迅速に形成可能となり、効率良く補修作業を行うことができる。
【００１６】
特に、バイブレータを用いて補修材料に振動を加えながら充填すると好ましい。これによると、空隙のない密実な補修層を手際良く形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面を参考にして詳細に説明する。
【００１８】
本発明による軌道スラブの補修材料は、前記のように、ラジカル硬化性の合成樹脂を基材とし、これに高分子弾性材の小片と無機骨材とを混合すると共に基材の硬化剤を添加してなるものであり、これらの材料を現場にて秤量の上、ハンドミキサー等で攪拌混合することで調製することができる。なお、以下の記載において特に断らない限り「部」は「重量部」を意味する。
【００１９】
まず、図１に示した軌道スラブ２と路盤コンクリート１との間のスラブ下部填充層４の補修に用いられる補修材料においては、基材樹脂に無溶剤型ビニルエステル樹脂を用いる。この基材樹脂には予めシリカパウダーが添加され、粘度が３５０〜６５０ポイズに調製されており、揺変性を有するゼリー状をなしている。この基材樹脂の単体硬化時の力学特性は、引っ張り強さが８０〜１６０ｋｇ／ｃｍ²、伸び率が６５〜１２５％、引き裂き強さが４０ｋｇ／ｃｍ²以上、ショアーＤ硬度が４４〜８２となるものとする。なお、シリカパウダーは現場での調合時に添加することも可能である。
【００２０】
高分子弾性材の小片には古タイヤを５ｍｍ程度の粒径に切断したゴムチップを使用する。このゴムチップは特に化学的な処理は不要である。このゴムチップは、合成樹脂１００部に対して２５乃至６０部、望ましくは４０部の割合で用いる。無機骨材には硅砂を使用する。この硅砂は、合成樹脂１００部に対して１４０乃至２６０部、望ましくは２００部の割合で用いる。
【００２１】
硬化剤には、粉状の過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）等の過酸化物を用いる。この硬化剤は、合成樹脂１００部に対して２〜６部の割合で添加され、添加量によって硬化時間を調整可能であるため、作業工程や温度条件等に応じて適宜調整すれば良い。
【００２２】
このようにしてなるスラブ下部填充層４の補修材料は、未硬化状態で形崩れを起こし難く、こて作業で効率良く充填作業を行うことができ、冬場でも１時間程度で硬化可能である。一方、硬化時には２０ｔｏｎｆ／ｃｍ±２０％のばね定数を得ることができる。
【００２３】
一方、軌道スラブ２と突起５との間の突起周り填充層６での補修材料の基材樹脂には変性ＭＭＡ樹脂を用いる。この基材樹脂は、粘度が２００〜７００センチポイズに調製され、クラックへの浸透性が良好である。また、単体硬化時の力学特性は、引っ張り強さが３５〜６５ｋｇ／ｃｍ²、伸び率が１３０〜２５０％、引き裂き強さが１０ｋｇ／ｃｍ²以上、ショアーＤ硬度が３６〜６８となるものとする。
【００２４】
ゴムチップ、硅砂並びに硬化剤は、前記スラブ下部填充層４の場合と同一のものを使用する。また、配合割合については、ゴムチップを前記と同様に合成樹脂１００部に対して２５乃至６０部、望ましくは４０部の割合で用いるのに対して、硅砂は、合成樹脂１００部に対して６０乃至２００部、望ましくは１２０部の割合で用いる。
【００２５】
このようにしてなる突起周り填充層６の補修材料は、冬場でも３０分程度で硬化可能であり、硬化時には１０ｔｏｎｆ／ｃｍ±２０％のばね定数を得ることができる。
【００２６】
次に、図２に従ってスラブ下側填充層４の補修手順について説明する。まず、図２（Ａ）に示すように、填充層４の劣化部分を厚さ約５０〜１００ｍｍに渡って削り取る。このとき、回転式カッター２１で粗削りを行った後、皮すきを用いて劣化部分を丁寧に取り除くようにすると良い。劣化部分の除去作業が終わると、削り面に削りかすが残留しないように丁寧に清掃する。また、削り部２２が湿っていれば、適宜ガスバーナー等を用いて乾燥させておく。そして、削り部２２には汚れが付着しないように表面にテープを貼って養生する。隣り合う軌道スラブ２相互の間隙部分にはバックアップ材を詰め込んで養生する。
【００２７】
次に、削り部２２にプライマーを塗布した上で補修材料の充填作業を始める。プライマーには補修材料の合成樹脂と同一の合成樹脂が使用され、これに所定割合の硬化剤を添加した上で刷毛やローラーを用いて塗布する。
【００２８】
補修材料の充填作業では、まず、前記の要領で調合された補修材料を適量、こてを用いて削り部２２に配る。そして、図２（Ｂ）に示すように、補修材料Ａにあて木２３を介してバイブレータ２４で振動を加えながら押し込む。これで、補修材料Ａが奥まで密実に充填される。ついで、あて木２３を取り去った上で、適宜補修材料を加え、図２（Ｃ）に示すように、補修材料Ａの表面が平滑になるように金ごてを用いて仕上げを行う。
【００２９】
図１に示した突起周り填充層６の補修も、前記のスラブ下部填充層４の場合と概ね同様な手順で作業が進められる。劣化部分の除去にはたがね等を用い、劣化部分に水がしみ込んで凍結しているときは適宜ガスバーナー等にて融解・乾燥させた上で作業を進める。隣り合う軌道スラブ２相互の間隙部分は、こて作業が困難であれば、バックアップ材を詰め込んで補修材料が広がらないようにしておくと良い。充填作業が終了すると、電球等の発熱体が内蔵された容器で上面側を覆って保温することで硬化時間を短縮することができる。
【００３０】
【発明の効果】
このように本発明による補修材料によれば、基材にラジカル重合によって硬化する合成樹脂を採用したため、冬場でも迅速に硬化して短時間で所要の強度を発現可能となる。しかも、高分子弾性材の小片と無機骨材との組み合わせにより、軌道スラブの弾性支持に必要な圧縮強度並びにばね特性を確保することができる。さらに、これらの高分子弾性材の小片や無機骨材によりラジカル硬化反応時の温度上昇が抑制され、硬化収縮によるクラックの発生を防止する効果が得られる。
【００３１】
特に、前記のラジカル硬化性合成樹脂が例えば前記無溶剤型ビニルエステル樹脂のようなポリエステルアクリレートを主成分とするものであると、所要の圧縮強度並びにばね特性を確保可能である上に、コストを抑えると共に耐久性を高める上で効果的である。さらに、高分子弾性材の小片に古タイヤを切断して得られるゴムチップを、無機骨材に珪砂をそれぞれ用いることで、より一層のコスト低減が可能である。また、シリカパウダーを配合することにより形崩れし難くこて作業で充填可能なものとすることができ、スラブ下部填充層の補修における作業性を大幅に向上させることができる。
【００３２】
また、本発明による補修方法によれば、所要の圧縮強度並びにばね特性を有する補修層を迅速に形成可能となり、効率の良い補修作業が可能となるため、補修工事の工期を短縮すると共に工事費用を削減する上で極めて顕著な効果がある。特に、バイブレータを用いて補修材料に振動を加えながら充填するようにすると、空隙のない密実で安定した強度を有する補修層を効率良く形成する上で大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラブ式軌道を示す斜視図である。
【図２】Ａ乃至Ｃからなり、本発明による補修方法に従って軌道スラブと路盤コンクリートとの間のスラブ下部填充層の補修作業状況を段階的に示す断面図である。
【符号の説明】
１路盤コンクリート
２軌道スラブ
３レール
４スラブ下部填充層
５突起
６突起周り填充層
２１回転式カッター
２２削り部
２３あて木
２４バイブレータ
Ａ補修材料

Claims

軌道スラブと路盤側構造物との間の填充層の補修に用いられるスラブ式軌道の補修材料であって、
ラジカル硬化性を有する合成樹脂を基材とし、これに高分子弾性材の小片と無機骨材とを混合すると共に、前記基材の硬化剤を添加してなることを特徴とする補修材料。
前記基材となる合成樹脂がポリエステルアクリレートを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の補修材料。
前記高分子弾性材の小片が古タイヤを切断してなるゴムチップであることを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の補修材料。
前記無機骨材が珪砂であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の補修材料。
軌道スラブと路盤コンクリートとの間のスラブ下部填充層の補修に使用するものであり、シリカパウダーを添加してなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の補修材料。
軌道スラブと路盤側構造物との間の填充層を補修するスラブ式軌道の補修方法であって、
前記填充層の劣化部分を削り取った後、ラジカル硬化性を有する合成樹脂を基材とし、これに高分子弾性材の小片と無機骨材とを混合すると共に前記基材の硬化剤を添加して得られた補修材料を充填することを特徴とする補修方法。
バイブレータを用いて前記補修材料に振動を加えながら充填することを特徴とする請求項６に記載の補修方法。