JP4157646B2

JP4157646B2 - 地中送電線電路管用充填材

Info

Publication number: JP4157646B2
Application number: JP09162999A
Authority: JP
Inventors: 雅朗野口; 啓至大森; 稔伊藤; 正史佐藤
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP2000281421A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送電ケーブル地中敷設工事において、電路管と送電管の間隙を充填するために使用する充填材に関し、特に、高い伝熱性と低い水和発熱性を有し、また、ブリージングが少なく、流動性及び強度発現性に優れた充填材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
送電ケーブルの地中埋設工事では、開削工法又は非開削工法により電路管を地中に設置後、その電路管の内部に、送電ケーブルを通すための送電管を、スペーサーを介して十数本程度設置するが、この送電管と電路管の間隙を充填する材料として、一般に、コンクリート、気泡モルタル、砂又は処理土等の充填材が用いられる。
【０００３】
かかる充填材は、
▲１▼送電管と電路管の間隙を伝わって所定の距離を圧送できること。
▲２▼送電管と電路管の間を隙間なく充填できること。
▲３▼送電管を支持するに足る強度を有すること。
等の性能が要求されるため、特に、コンクリートや気泡モルタル等の水硬性材料が多用されている。
【０００４】
しかし、かかる水硬性材料の硬化体は一般に伝熱性が低いため、当該材料の水和反応に伴う発熱や送電時の送電ケーブルの発熱により、内径が７０〜１５０ｃｍと大きな電路管内の充填部分は蓄熱し易い。その結果、該部分の温度は極度に上昇して送電ケーブルの抵抗が増加し、送電容量の低下を招くと共に、硬化体に温度ひび割れが生じ易い等の問題があった。また、充填材の長距離圧送中にブリージングが発生し、送電管の下部等に空隙が形成され易いという欠点もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電路管と送電管の間隙を充填するために使用する充填材について、従来の上記課題を解決したものであり、高い伝熱性と低い水和発熱性を有し、また、ブリージングが少なく、流動性及び強度発現性に優れた充填材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明者らは鋭意研究した結果、セメント、石炭灰及び特定の比重と粒径の骨材を一定の割合で含む充填材が、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、
（１）セメントを５〜１５重量％、及び、石炭灰／骨材の重量比で７／３〜２／８である石炭灰と比重が２．７０〜３．５０の骨材の混合物を９５〜８５重量％含む電路管用充填材を提供する。
また、（２）炭酸カルシウム、ドロマイト、オリビンサンドの１種又は２種以上から選ばれる骨材を含む（１）に記載の電路管用充填材を提供する。
更に、（３）最大粒径が２ｍｍ以下である骨材を含む（１）〜（２）に記載の電路管用充填材をも提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明で用いる石炭灰として、石炭火力発電所から発生する灰が使用でき、微粉炭燃焼によって生成され、燃焼ボイラの燃焼ガスから空気余熱器、若しくは節炭器等を通過する際に落下採取された石炭灰、又は、電気集塵機で採取された石炭灰、更には燃焼ボイラの炉底に落下した石炭灰のいずれも使用できる。特に、電気集塵器で採取された、粒度が小さく球状の粒子の含有率が高い石炭灰、又は粗い石炭灰を分級して得られた石炭灰微粉は、一般に、比重が２．１０〜２．５０の範囲にあり、かかる範囲であれば、流動性及びブリージング特性が良好であるため好適である。
【０００８】
また、本発明で用いる骨材は、比重が２．７０〜３．５０の無機質粉末が好ましい。比重が２．７未満では、比重と熱伝導率は正の相関があるため、骨材の熱伝導率が低く、硬化体全体の伝熱性を高くできない。また、比重が３．５０を超えると、スラリーにした場合に骨材が沈降し、材料分離が多くなる傾向にある。かかる比重の骨材として、例えば、炭酸カルシウム、ドロマイト、オリビンサンド等の１種又は２種以上が使用できる。
また、骨材の粒度は、最大粒径が２ｍｍ以下であることが、骨材の材料分離及びブリージングを低減する上で好ましい。
【０００９】
上記の石炭灰と骨材の混合量は、石炭灰／骨材の重量比で７／３〜２／８が好ましい。石炭灰／骨材の重量比が７／３を超えると、比重の比較的小さい、即ち熱伝導率の低い石炭灰が相対的に多くなり硬化体の伝熱性が低下する。また、石炭灰／骨材の重量比が２／８未満では、比重の重い骨材が相対的に多くなり、ブリージングの増加を招くおそれがある。上記重量比の範囲内で石炭灰と骨材を併用すると、上記特性のバランスが取れて、伝熱性に優れ、骨材の材料分離やブリージングが少なく流動性に優れたものとなる。
【００１０】
本発明で用いるセメントは、普通セメント、早強セメント、超早強セメント若しくは中庸熱セメント等のポルトランドセメント、又は高炉セメント若しくはフライアッシュセメント等の混合セメントの１種又は２種以上が使用できる。
また、充填材中のセメントの割合は、５〜１５重量％が好ましい。セメントの割合が５重量％未満では、送電管を支持するのに十分な強度が得られず、また、１５重量％を超えて配合しても、要求される強度を超えて過剰品質となり、セメントの増量によりコスト高になると共に水和発熱量も増加する。尚、本発明でいう「重量％」とは、石炭灰と骨材の混合物、及びセメントの二者の合計重量を１００重量％とした場合の、それぞれの含有量を表記したものであり、これら以外の物質を含有していても、本発明が意図する充填材の物性の範囲内であれば構わない。
【００１１】
本発明の充填材をスラリーとして使用する場合に添加する水量は、充填材１００重量部に対して３５〜６０重量部が好ましい。充填材１００重量部に対して水量が３５重量部未満では、流動性が悪く、長距離圧送性に劣り、かつ間隙への充填性が悪くなる。また、充填材１００重量部に対して水量が６０重量部を超えると、ブリージングが多くなる他、硬化体の伝熱性が低下する。
【００１２】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これらは例示であり本発明を限定するものではない。
【００１３】
表１に、本実施例で使用した材料を示す。
【００１４】
【表１】

【００１５】
（充填材及びスラリーの調整）
表1に示す石炭灰、骨材及びセメントを用いて、表２に示す配合の充填材を調整した。また、これらの充填材１００重量部に対し水４０重量部の割合で、充填材を水に加え、ハンドミキサーで２分間混合してスラリーを調整した。
【００１６】
【表２】

【００１７】
（試験方法）
（１）伝熱性試験
スラリーを用いて、長さ４０ｃｍ、外径２０ｃｍ、内径１８ｍｍの円筒状の試験体を作成した。この材齢２８日の試験体の中空部に発熱体（電気ヒーター）を設置し、発熱体に安定化電源を介して一定電力を供給し、温度が平衡状態になった時の、円筒状試験体の内側温度と外側温度の差、発熱体から供給した電力と該試験体の厚さの比、及び、該試験体の正確な長さを測定することにより、熱抵抗値を算出した。
【００１８】
（２）水和発熱性試験
温度センサを中心部に設置した直径５０ｃｍ、高さ５０ｃｍの型枠内にスラリーを入れ、断熱状態で充填材の水和発熱による温度上昇値を測定した。
【００１９】
（３）ブリージング試験
５００ｍｌ用メスシリンダーにスラリーを５００ｍｌ入れ、２４時間静置後、上部の浮水量を測定し、下式によりブリージング率を算出した。
ブリージング率（％）＝浮水量の容積（ｍｌ）×１００／５００
【００２０】
（４）圧縮強度試験
高さ１０ｃｍ、直径５ｃｍの型枠にスラリーを入れ、型枠ごとビニール袋で封緘し、２０℃で２８日間養生して脱型後、スラリー硬化体の一軸圧縮強度を測定した。
【００２１】
上記（１）〜（４）の試験結果を表３に示す。尚、実用的な物性値は、熱抵抗値で１００℃・ｃｍ／Ｗ以下、温度上昇値で３５℃以下、ブリージング率で５％以下、一軸圧縮強度で０．５ＭＰａ以上である。
【００２２】
【表３】

【００２３】
表３に示すように、セメントを５〜１５重量％、及び、石炭灰／骨材の重量比で７／３〜２／８である石炭灰と比重が２．７０〜３．５０の骨材の混合物を９５〜８５重量％の範囲で含む充填材（実施例Ａ〜Ｒ）は、熱抵抗値で１００℃・ｃｍ／Ｗ以下、温度上昇値で３５℃以下、ブリージング率で５％以下、一軸圧縮強度で０．５ＭＰａ以上であり、実用的な物性値を全て満たしている。
【００２４】
それに比べ、比較例Ｓは石炭灰／骨材の重量比が８／２と、熱伝導率が低い石炭灰の含有割合が高いため、熱抵抗値が１０６．５℃・ｃｍ／Ｗと大きく、実用的な熱抵抗値（１００℃・ｃｍ／Ｗ以下）を満たさない。また、比較例Ｔは石炭灰／骨材の重量比が1／9と、比重の大きな骨材の含有割合が高いため、ブリージング率が８．２と大きく、実用的なブリージング率（５％以下）を満たさない。従って、石炭灰／骨材の重量比は７／３〜２／８の範囲が好ましい。
【００２５】
また、比較例Ｕはセメントの含有率が３重量％と少ないため、一軸圧縮強度は０．２８ＭＰａと小さく、実用的な一軸圧縮強度値（０．５ＭＰａ以上）を満たさず、比較例Ｖはセメントの含有量が１８重量％と多いため、温度上昇値は４０．２℃と大きく、実用的な温度上昇値（３５℃以下）を満たさない。従って、セメントの含有量は５〜１５重量％の範囲が好ましい。
【００２６】
更に、比較例Ｗは骨材である二水石膏の比重が２．３２と小さいため、熱抵抗性が１０９．５℃・ｃｍ／Ｗと大きくなり、実用的な熱抵抗値（１００℃・ｃｍ／Ｗ以下）を満たさない他、二水石膏の最大粒径が２．２ｍｍと大きいため、ブリージング率が５．８と大きく、実用的なブリージング率（５％以下）を満たさない。また、比較例Ｘは骨材であるコランダムの比重が４．００と大きく、最大粒径も２．５ｍｍと大きいため、材料分離が生じ、試験に供することができなかった。従って、骨材の比重は２．７０〜３．５０で、骨材の最大粒径は２ｍｍ以下が適切である。
【００２７】
尚、流動性については、日本道路公団規格（ＪＨＳＡ３１３）によるコンシステンシー試験（シリンダ法）の結果、すべての材料において２０ｃｍを超え、流動性は良好であった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の電路管用充填材は、以下の効果を有する。
▲１▼伝熱性が高いため、充填部分の温度上昇が低減でき、その結果、送電容量の低下及び温度ひび割れを防止できる。
▲２▼水和による発熱性が低いため、充填部分内部の蓄熱量が少なく、断面積が大きい箇所へ充填する場合でも温度ひび割れが生じにくい。
▲３▼流動性に優れ、ブリージングが少ないため、送電管と電路管の間隙を伝わって所定の距離を圧送でき、また、その間隙をすき間なく充填できる。
▲４▼強度発現性に優れるため、送電管を支持するに足る強度が得られる。

Claims

セメントを５〜１５重量％、及び、石炭灰／骨材の重量比で７／３〜２／８である石炭灰と比重が２．７０〜２．８６で最大粒径が２ｍｍ以下である骨材の混合物を９５〜８５重量％含む電路管用充填材。
炭酸カルシウム、ドロマイトの１種又は２種から選ばれる骨材を含む請求項１に記載の電路管用充填材。