JP4317501B2 - 継ぎ手部防食性に優れる重防食被覆鋼矢板 - Google Patents

Description

海洋等の厳しい腐食環境に対して、打設後の防食性に優れる鋼矢板に関する。

河川、海洋等での腐食環境での鋼矢板の使用に対しては重防食被覆が有効である。現在用いられることの多いポリエチレンやポリウレタンの厚膜被覆を行った重防食鋼矢板では数十年の耐久性が期待されるが、継ぎ手嵌合部には重防食被覆が行われていない。このため、継ぎ手部分には腐食が発生し、腐食端部からの耐剥離性が被覆の寿命に対して重要となる。特に嵌合腐食部からの被覆の剥離進展は山よりも谷爪部の被覆で大きく、谷爪部の剥離進展防止が課題となっていた。

嵌合部の腐食と剥離進展を防止する方法として、例えば特許文献１の様に鋼矢板を打設した後に継ぎ手部にカバーをする方法がある。しかしながら、施工後のカバー設置は水中作業となり、施工性が悪いという問題があった。

従来の防食鋼矢板は山面と谷面を組み合わせて打設していくため、防食被覆も山面と谷面の被覆材を同数準備する必要があり煩雑であるだけでなく、特に数量が少ない場合には山と谷での被覆時の型変えにより生産性が悪化するという問題もあった。
特開２００１−１３１９５７号公報

本発明は、重防食鋼矢板において嵌合継ぎ手部の被覆端部からの剥離進展を抑制することを課題としている。

（１）本発明の重防食被覆鋼矢板は、嵌合継ぎ手により複数の鋼矢板を連結可能とした重防食被覆鋼矢板において、前記嵌合した後の継ぎ手部前後の隣り合う鋼矢板の母材部が互いに一直線となる形状であって、前記母材部の両端にそれぞれ爪部が形成されており、前記爪部の形状はフック形で、且つ、前記一直線の中心点を対称の中心とする点対称であることを特徴としている。
（２）上記（１）の重防食被覆鋼矢板において、前記連結した後の複数の重防食被覆鋼矢板の形状が、一組の山谷に対して前記継ぎ手部が１箇所以下となる形状としたことを特徴としている。
（３）上記（１）または（２）の重防食被覆鋼矢板において、前記連結した後の複数の重防食被覆鋼矢板の形状が、隣り合う前記鋼矢板が腐食環境方向に対して各鋼矢板が同じ形状であることを特徴としている。
（４）上記（１）、（２）または（３）の重防食被覆鋼矢板において、前記重防食被覆鋼矢板の母材部の防食層の厚みが５００μｍ以上、嵌合継ぎ手部の被覆厚みが１００〜５００μｍであることを特徴としている。

河川、あるいは海洋域で重防食鋼矢板を使用しようとした場合に、本発明の重防食鋼矢板は爪部周辺の被覆残存応力が従来鋼矢板に比較して小さいために嵌合部の腐食を起点とする被覆の剥離が生じ難い。また、波浪の影響も少ないために剥離が進展し難く、長期間に渡って防食効果を維持することが出来る。更に嵌合継ぎ手部の数を従来鋼矢板よりも少ないことから剥離確率が減少する。

以下、本発明について詳細に説明する。
鋼矢板の防食部分の性能向上は被覆の改良等でも可能であるが、嵌合部面については打設時に爪同士が接触して防食被覆が破損する恐れがあることから重防食は行われておらず、鋼材が露出しやすいために爪部の腐食を完全に抑制することは困難であった。

塗膜の防食性確保には一般にポリオレフィンやポリウレタン樹脂の厚膜被覆が用いられる。そこで問題となる爪端部からの剥離確率を減らす方法として（１）形状変更によって塗膜応力を減少させる（２）剥離の起点となる嵌合部そのものを減少させる（３）爪内部にも有効な塗装を施す方法が考えられた。

鋼矢板の最適形状としては施工後に継ぎ手の数が山谷に対して１箇所以下になり、かつ嵌合部の防食効果が高い継ぎ手形状を有するものである。その継ぎ手部形状としては、塗膜の応力を抑制するために断面形状に曲がりが無いことが望ましい。一般的なＵ形の鋼矢板の嵌合形状では鋼矢板同士の軸がずれているために爪部周辺で大きな曲がり形状があり、これが被覆の曲げ内部応力を増大させていた。

そこで、種々の形状を検討した結果、鋼矢板が嵌合後に同一直線上になるように爪部形状（図１）を変更すると、従来の山、谷の鋼矢板嵌合部（図２）に対して剥離を抑制出来ることがわかった。嵌合により断面形状の鋼矢板が一直線上になるような形状を選択すると、爪部周辺の形状変化を小さくすることが出来るため、爪周辺に防食被覆を行っても塗膜の曲げや収縮応力が小さい。また、段差が少なくなるために、海洋使用では波浪の影響も減少することから嵌合部からの剥離進展が抑制される。

このような鋼矢板の例としては、例えばＺやハット形状を有する鋼矢板がある。但し、同一直線上に有る継ぎ手でも、Ｚ形は非対称形状であることから表裏で突形状が大きく異なり、フラットな面が得られる場合（図３）と、大きく突形状となる場合（図４）がある。このため継ぎ手によって耐剥離性能に差が生じることから、品質の安定性の面からは対称形状が望ましい。一方でハット形状は山（図５）、もしくは谷面（図６）のどちらか片面のみに防食を行うことで生産性が向上すると共に、継ぎ手部の山−谷凹凸に対して連結する継ぎ手部の数が１箇所以下とすることが可能で、従来（図７）の１／２以下、またＺ形（図８）に比較しても嵌合部の数を減らすことが可能で剥離確率を減少させることが出来る（図９）。更には山を二つもつ形状の鋼矢板（図１０）であれば更に好ましい。

第５、６図は本発明による防食被覆鋼矢板の断面図の一例である。図はハット形状の鋼矢板１の山表面にエポキシ、あるいはウレタン樹脂単独、あるいはエポキシ＋変性ポリエチレンを用いた下塗り層２、爪嵌合部以外に防食被覆層３を被覆したものである。防食樹脂層３は、下塗りと同じ樹脂、あるいは重防食被覆としてポリオレフィン、あるいはポリウレタン系の樹脂を用いて５００μｍ以上の重防食を行うと良い。一方、下塗り層２は爪内部にも嵌合を妨げすに防食性確保が可能な１００〜５００μｍの範囲で塗布すると、爪内部からの腐食発生が長期に抑制されるので更に耐剥離性に優れた重防食被覆鋼矢板を提供することが出来る。

本発明に使用する防食鋼矢板に用いる鋼矢板の鋼種は普通鋼、あるいはＣ、Ｓｉ、Ｍｎ及び窒素、酸素を制御した鋼材、あるいは更に、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｖ，Ｃａ等の元素を添加した合金鋼で熱延工程によって形状加工を行ったものである。

本発明の重防食鋼矢板は鋼矢板の形状と重防食の組み合わせが重要であって防食に用いる樹脂の種類は特に限定するものでは無い。被覆の範囲については爪の嵌合部にも、１００〜５００μｍの防食被覆を行うと、腐食の発生を抑制出来るので本体の重防食薄膜への剥離進展抑制に効果的である。厚みはピンホールが発生し難い厚みとしては１００μｍ以上が望ましい。また、被覆厚みが厚いと爪嵌合の妨げになるために５００μｍ以下が適する。一方で嵌合部以外には防食性の観点から５００μｍ以上の防食被覆を行う。但し、５００μｍ以上の厚膜被覆は爪の曲がった部分での応力を受けやすいので、爪形状は本発明の直線構造が必須である。重防食の具体的な層構成としては、ブラスト処理、化成処理、プライマー処理、接着剤、ポリオレフィン防食層を積層したポリオレフィン重防食や、ブラスト処理、化成処理、プライマー処理、ウレタン防食層を積層したウレタン重防食がある。更に、厚膜のエポキシ塗装や、厚膜エポキシ塗装上にに着色上塗り塗装や着色フィルムを貼ったものを用いても良い。

本発明の爪部形状を有する鋼矢板として、ハット形状の断面を有する鋼矢板の山面（図５）及び谷面（図６）に、ブラスト処理、化成処理を施し、その上に下塗り層としてエポキシ樹脂を１００μｍ塗装して加熱硬化させた後、マレイン酸変性の粉体ポリエチレンを接着剤として、静電粉体塗装によって３００μｍ狙いで塗装して溶融させた。この時、爪内部にまで塗装を行ったものと行わないものを作成した。この後その表面に２ｍｍ厚の黒色ポリエチレンシートを１．５ｍ長で貼り付けて本発明の重防食被覆鋼矢板を作成した。これを図９に示すように３枚を嵌合させて海洋暴露を行った。同様にポリウレタン樹脂を防食層として用いたものを作成した。

一方、比較例として従来の５Ｌ形鋼矢板にポリエチレン重防食、ポリウレタン重防食をそれぞれ実施し、図７に示す嵌合を行って海洋暴露を行った。防食被覆の範囲は図２に示される形状部位までとした。ポリエチレンの静電粉体塗装では各部に粉体が供給されるために、爪内部にもポリエチレン接着剤膜が形成されるが、下地処理が行われていないため、爪内部には実質的な防食被覆が施されていない状態であった。

海洋実暴露を２年間実施した後にサンプルを引き上げて、被覆を除去し、爪嵌合部からの接着劣化進展距離を測定した。１．５ｍ被覆長と嵌合部全てにわたって調査した結果の最大剥離距離を表１に示す。

表１から明らかな様に、従来のＵ形状を有する鋼矢板は谷貼りの爪部で剥離が進展しやすく、また被覆長が長くなるために剥離確率もあがる。一方で直線嵌合形状を有する本発明の鋼矢板重防食では、爪のどちらの部位でも剥離進展が無く良好であった。更に爪内部にも下地塗装を施すと嵌合した状態では全く赤錆発生は見られず良好であった。

本発明の重防食被覆鋼矢板の継ぎ手の被覆構成の一例を示す断面図である。 従来の重防食被覆鋼矢板の継ぎ手の被覆構成の一例を示す断面図である。 本発明の重防食被覆鋼矢板で用いられる嵌合部の一例を示す断面図である。 本発明の重防食被覆鋼矢板の嵌合部の一例を示す断面図である。 山面に重防食被覆が施された、本発明のハット形鋼矢板の一例を示す断面図である。 谷面に重防食被覆が施された、本発明のハット形鋼矢板の他の例を示す断面図である。 従来の連結されたＵ形鋼矢板の一例を示す断面図である。 本発明の連結されたＺ形鋼矢板の一例を示す断面図である。 本発明の連結されたハット形鋼矢板の一例を示す断面図である。 本発明の連結された２山形状の鋼矢板の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ 本発明の爪形状を有する鋼矢板
２ 下地塗装
３ 防食被覆層
４ 従来のＺ形鋼矢板
５ 本発明のＵ形鋼矢板
６ 本発明の２山形状の鋼矢板

Claims (4)

1. 嵌合継ぎ手により複数の鋼矢板を連結可能とした重防食被覆鋼矢板において、前記嵌合した後の継ぎ手部前後の隣り合う鋼矢板の母材部が互いに一直線となる形状であって、前記母材部の両端にそれぞれ爪部が形成されており、前記爪部の形状はフック形で、且つ、前記一直線の中心点を対称の中心とする点対称であることを特徴とする重防食被覆鋼矢板。
2. 前記連結した後の複数の重防食被覆鋼矢板の形状が、一組の山谷に対して前記継ぎ手部が１箇所以下となる形状としたことを特徴とする請求項１記載の重防食被覆鋼矢板。
3. 前記連結した後の複数の重防食被覆鋼矢板の形状が、隣り合う前記鋼矢板が腐食環境方向に対して各鋼矢板が同じ形状であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の重防食被覆鋼矢板。
4. 前記重防食被覆鋼矢板の母材部の防食層の厚みが５００μｍ以上、嵌合継ぎ手部の被覆厚みが１００〜５００μｍであることを特徴とする請求項１、２または３記載の重防食被覆鋼矢板。

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