JP4427165B2

JP4427165B2 - 端部固定構造を有する高強度重防食被覆鋼材

Info

Publication number: JP4427165B2
Application number: JP2000144709A
Authority: JP
Inventors: 信樹吉崎; 義洋宮嶋; 博幸三村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2020-05-17
Also published as: JP2001329384A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外面に防食被覆を必要とする鋼材である鋼矢板及び鋼管矢板の搬送、港湾・河川の桟橋や護岸などの鋼構造物の打設時、もしくは打設後の捨て石類、その他船舶を含む浮遊物等によって発生する衝撃に対して防食被覆の耐衝撃・耐久性に優れた外面重防食被覆鋼材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
数十年の外面防食が必要とされる鋼材である鋼矢板及び鋼管矢板においては、ポリウレタン樹脂を被覆材として使用したポリウレタン重防食被覆鋼材が製造され、長期防食性と耐衝撃性を確保するために数ｍｍの厚みにポリウレタンを塗装する。ポリウレタン重防食被覆鋼材は被覆の防食性には著しく優れるが、樹脂の強度が低いため、運搬、保管、施工時のハンドリングにおける衝突や摩擦などによる被覆の傷発生が問題となってきた。
【０００３】
これに対し、鋼管矢板においては特開平６−１２２１７３号公報に示されるように、ポリウレタン被覆鋼管矢板の表面に、ガラスフレーク入りのビニルエステル、ポリエステルもしくはエポキシの保護被覆層を植毛材を介して被覆する方法が提案されている。また、特開平１１−２９１３９４号公報に示されるように被覆端部に突起を設けた後に、ポリウレタン防食被覆、ガラス繊維を含有する不飽和ポリエステル樹脂による保護層を形成する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
重防食被覆の表層に強度・硬度に優れる耐傷性被覆層を形成する方法では防食被覆と種類の異なる樹脂を積層するため、その接着が問題となる。特に鋼矢板や鋼管矢板は保護被覆端部が存在するため、単にウレタン被覆上に保護層を形成しただけでは端部近傍への衝撃や、長期使用による界面接着力の低下により保護被覆が防食被覆から剥離しやすいという問題があった。
【０００５】
これに対して、特開平６−１２２１７３号公報にあるように、ポリウレタンの表面に植毛を施す方法は、端部のある鋼材に対しても接着強化方法としては有効である。しかしながら、ポリウレタン樹脂が硬化する前に静電植毛やエアー吹き付けを行い、ほぼ垂直に繊維を吹き付ける必要があり、ポリウレタンの硬化速度の制約により生産性が低下する。また、剥離に対して長期の密着力を確保することは難しかった。加えて、保護層として用いるガラスフレーク入りのビニルエステル、ポリエステルもしくはエポキシでは、擦り傷等には強いが耐衝撃性が十分でないといった問題があった。
【０００６】
一方、特開平１１−２９１３９４号公報に示されるように予め端部に突起を設けておき、防食被覆を施した後にガラス繊維を含有する不飽和ポリエステル樹脂による保護層を形成する方法は、ポリウレタン防食層の塗装厚みが数mmと厚いこととから、突起周辺部の塗装が困難で、突起を有効にするには高さを大きくする必要がある。しかしながら、突起部の高さが大きいと、その部分が集中的に衝撃を受けやすく、また、突起下部へのガラス繊維を含有するポリエステル樹脂の塗装も気泡が残存しやすく、作業にも時間を要するという問題があった。
【０００７】
本発明は、鋼矢板や鋼管矢板のように端部のある被覆鋼材において、分割した固定構造を用い、溶接部の防食を行うことで、被覆が簡単に可能で、表層の繊維強化ポリエステル保護被覆とウレタン防食被覆との密着力が衝撃や、水分の影響等によって低下した場合でも、生産性に優れた内部固定構造を持ち、その構造が保護被覆上に大きくせり出す必要が無いため、外観が良好で、かつ突起部に集中的に打撃を受ける問題の無い高強度ポリウレタン重防食被覆鋼材を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の問題を解決する手段として、下地処理を施した鋼材表面にプライマー層、ポリウレタン層、繊維強化ポリエステル樹脂層が順次積層された高強度重防食被覆において、鋼材表面に溶接した分割可能な固定構造によって、繊維強化ポリエステル樹脂を固定する構造を被覆内部に持ち、また、固定鋼材の溶接部分が下地処理、プライマー層、ポリウレタン層による防食被覆が施され、その固定構造が繊維強化ポリエステル樹脂で覆われていることを特徴とすることで、耐衝撃性、耐傷性、防食性に優れ、また繊維強化ポリエステル樹脂の端部剥離を防止した高強度ポリウレタン重防食被覆鋼材が得られることを見いだし、本発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明の内部固定構造の一例としてボルトを用いた例を第１図の断面図に示す。鋼材１の表面にボルトを溶接し、溶接部分を除いた上部をマスキングした後、下地処理を施し、プライマー層２、ポリウレタン層３を１〜６ｍｍの厚みで積層する。ボルトのマスキングカバーを除去し、その表層に繊維強化の不飽和ポリエステル樹脂による２ｍｍ以上の厚みを有する保護被覆層４を積層する。ポリエステル樹脂層が硬化前にナットを取り付け、その表層に繊維強化の不飽和ポリエステル樹脂層５を塗装することでナットを完全に覆う。また、必要に応じてその表層に化粧塗装６を行ったものである。鋼管矢板における利用例としては、図３、図４に示されるように、爪の近傍に平衡にボルト固定部を配置すると効果的である。また、鋼矢板においても図６に示されるようにフランジ部分に直線的に配置すると効果的である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に使用する鋼材は、海洋、河川の鋼構造物として使用される鋼材である。鋼材製品としては、鋼管矢板、あるいはその他形鋼として、鋼矢板、Ｈ形鋼、溝形鋼等である。また、鋼材種は何でもよく、一般鋼及び合金鋼を使用する。
分割可能な被覆内部の固定構造は、鋼材に保護被覆を実施する被覆の端部近傍に、鋼材に溶接して用いる。溶接部は鉄の酸化物層が残存しやすく、異種金属接触腐食の生じやすい部分であるため防食被覆を必ず実施する。溶接後の下地処理〜ウレタン塗装を簡単に行うため、溶接を防食被覆塗装前に実施しておくと効率的であり、防食の観点からも望ましい。
【００１１】
分割可能な被覆内部の固定構造は、ボルトとナットに代表される。但し、分割により塗装時に影になる事無く、塗装後に再び簡便に固定が可能な形状を形成出来るものであれば、必ずしもボルトとナットで無くとも良い。分割構造物はアーク溶接等の溶接強度が確保出来る方法で直接鋼材に固定する。また、溶接固定を行うボルト又はそれに類似する分割可能な鋼構造物は被覆カバーによる防食被覆の塗装への影響が少なく、カバー除去後にも繊維強化ポリエステル樹脂の被覆の妨げにならない形状のものが良く、ボルトに代表される棒状構造物が望ましい。
【００１２】
また、その材質は鋼材よりも貴な電位を持つものを使用し、固定構造材に塗装を行わない場合は、ステンレス等の合金鋼を用いる。更に固定構造部分の防食性に対する信頼性を向上させる場合、溶融亜鉛めっき、又はダクロ処理を施した後、溶接に影響の無い部分に塗装を施したボルトとナット、又は同機能を持つ固定構造材を使用する。ナットに代表される固定構造を繊維強化不飽和ポリエステル樹脂被覆内に含有させる。樹脂内に固定構造を内包させることで、固定構造自体に直接衝撃が加わることが少なく、バリアー効果から、ある程度の防食効果も期待出来る。
【００１３】
また、水中硬化型エポキシ樹脂で見られるような脱落事故も無いために信頼性が向上する。塗装方法の一例としては、ボルトに代表される固定用構造物の溶接部分に防食被覆を行った後、塗装カバーを取り外し、繊維強化不飽和ポリエステル樹脂を塗装した後、必要な場合は抑え板を間に入れ、ナット又は被覆を抑える構造の構造物を被覆上面まではめ込む。この後、ナット又は被覆を抑える構造物を覆うように繊維強化不飽和ポリエステル樹脂で再び塗装を実施する。
【００１４】
被覆を固定する構造物は被覆全面に設けても良いが、その被覆幅の両端部近傍に、長さ方向に直線状に配置すると効率的である。これにより大衝撃が端部に加わった場合でも、端部の剥離抑制が可能となる。また、物理的アンカー効果により、長期使用により、不飽和ポリエステル樹脂とウレタン樹脂との接着性が低下しても脱落が生じないため、その耐衝撃性と防食性の長期維持が可能となる。
鋼材表面の下地処理は、サンド、グリッド、ショット等を用いてブラスト処理を行ない表面付着物を除去する。ただし、表面の油分・スケール等を除去する機能があればブラスト処理以外の脱脂・酸洗等の他の方法を用いることもできる。
【００１５】
更に下地処理として、被覆鋼材の使用環境が厳しい場合や耐陰極剥離性能が求められる場合には、ブラスト後の表面にクロメート処理を実施する。クロメート処理に用いるクロメート処理剤は成分としてクロム酸を含有するものであれば良いが、部分還元クロム酸と乾式シリカを主成分としたもの、または前記主成分にリン酸やその化合物、シランカップリング剤等の各種添加剤を添加したものを用いると耐剥離性等の防食性に優れる。クロメート処理剤はローラー、刷毛等により、塗布後、十分に乾燥する。また塗布量としては全クロム付着量が５０〜１０００ｍｇ／ｍ²の範囲になるよう塗布する。
【００１６】
下地処理を施した鋼材の表面にはプライマー処理剤を塗布して硬化させる。プライマー処理剤は熱硬化性樹脂に無機顔料を添加したものを用いる。プライマー処理剤は液体、あるいは粉体で供給され、ロール塗装、スプレー塗装、静電粉体塗装等を用いて塗布し、常温、あるいは加熱により硬化させる。プライマー処理層の硬化後の膜厚は１０〜１５０μｍが望ましい。膜厚が１０μｍ以下ではプライマーによる鋼材表面被覆率が低下する。１５０μｍ以上ではプライマーの応力増加により密着力が低下する。プライマー処理剤に使用する熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂又はウレタン樹脂等の鋼材との密着性に優れたものを用いる。
【００１７】
エポキシ樹脂とはビスフェノールＡ又はビスフェノールＦのジグリシジルエーテルを単独又は混合物である。これに塗料粘度が問題にならない場合は、耐熱性の高いフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂を添加して使用すると耐水性が向上する。エポキシ樹脂の硬化剤としては、脂環式アミン、脂肪族アミン、ジシアンジアミド、変性イミダゾール、フェノールノボラック硬化剤等を単独又は混合して用いる。
【００１８】
一方、ウレタン樹脂を用いる場合、ポリオールとイソシアネートからなる化合物であればよく、２液反応硬化もしくはイソシアネート末端プレポリマーによる湿気硬化型として使用する。イソシアネート末端プレポリマーとしては、ポリプロピレングリコールなどのポリオールとメチレンジフェニルイソシアネートを付加した一般市販のものを用いる。プライマー処理剤には顔料として、無機微粉末を主として添加する。酸化ケイ素、アルミナ、酸化チタン、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、クロム酸化合物、リン酸化合物、ホウ酸化合物またはそれの混合物などが使用出来る。また、乾式超微粒子シリカも塗料のチキソ性制御や、防食性向上に添加しても構わない。
【００１９】
下地処理、鋼材用のプライマー処理を行った鋼材表面に防食層としてポリウレタン樹脂を塗装する。ポリウレタン樹脂は、ポリオールと充填無機顔料、着色顔料の混合物からなる主剤と、イソシアネート化合物からなる硬化剤を２液混合塗装する。ポリオールとしてはポリエステルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリプロピレングリコールなどの一般市販のポリオールを用いる。イソシアネートとしてはメチレンジフェニルジイソシアネートなどの一般市販のイソシアネートを使用する。充填無機顔料としては、シリカ、酸化チタン、カオリンクレーなどの一般市販の無機顔料を用いる、また着色顔料には、樹脂に耐候性を付与するため、一般的にはカーボンブラックを用いる。意匠性から他の着色顔料を用いる場合には、紫外線吸収剤を併せて添加する。被覆厚みとしては、重防食層としての機能と経済性を考慮し、１〜６ｍｍまでの間で被覆する。
【００２０】
高強度保護層として、樹脂強化用の繊維を含有する不飽和ポリエステル樹脂層を被覆する。その被覆方法としてはハンドレイアップ法、スプレーアップ法、コールドプレス法や、型枠による注入成形等の方法がある。本発明で使用する不飽和ポリエステル硬化樹脂とは、分子内にエステル結合と二重結合を有するものであれば良く、オルソ系、イソ系、ビスフェノール系の不飽和ポリエステル樹脂が使用出来る。また材料コストの問題はあるが、化学的に安定で末端に二重結合を持つビニルエステルを使用しても良い。これらの不飽和ポリエステル樹脂をスチレンモノマー等の重合性単量体を含有率で３０〜６０％の割合に溶解したものをケトンパーオキシド、ハイドロパーオキシドの様な過酸化物触媒とコバルト系、バナジウム系、マンガン系、アミン系等の促進剤によって硬化する熱硬化性樹脂を用いる。
【００２１】
樹脂に添加する繊維は、カーボン繊維、ケプラ−やポリエステルに代表される有機繊維、ガラス等の無機繊維を充填する。中でもガラス繊維は、コストと強度のバランスに優れる。添加する繊維はその長さが短いと強度向上効果が得られないため、５ｍｍ以上の長さを持つものを１０ｗｔ％以上添加する。クロスを用いる場合では特に長さの上限はないが、スプレーアップ法等において短繊維を用いる場合は、繊維が長いと塗料の脱泡性が低下することから５〜５０ｍｍの範囲が望ましい。添加量は、添加量が多いほど皮膜の強度は向上する。
【００２２】
しかしながら、塗装や脱泡の作業性から例えばガラス繊維では６０ｗｔ％の以下の範囲で添加する。また、意匠性と耐候性付与のため着色顔料を添加して不飽和ポリエステル樹脂層を着色する。不飽和ポリエステルは暴露により表層部分が劣化するため、着色顔料を０．５〜３％の範囲で添加する。また、外観向上と耐久性向上のためにガラス繊維を含有しない着色不飽和ポリエステル硬化樹脂層（ゲルコート層）を最外層に１００〜１０００μｍの厚みで形成する。記組成の不飽和ポリエステル硬化樹脂層に保護層としての機能と密着性を持たせるため、その厚みとしては２〜２０ｍｍの皮膜を形成する。厚みが２ｍｍに及ばないと、耐衝撃性が低下し、厚みが２０ｍｍを越えると、硬化発熱が大きく収縮応力が増加する。以上の被覆を鋼材上に第１図の断面図に示すように順次積層すると、繊維強化ポリエステル樹脂の端部からの剥離が生じず、安定した耐衝撃性と優れた防食性を持つ高強度ポリウレタン重防食被覆が得られることを見いだし、本発明に至った。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
６００Ａ×長さ１０ｍのＴ爪及びＬ爪付きの鋼管矢板の長さ方向の両端に直線上に２５ｃｍピッチで、８ＭのＳＵＳ３０４ボルトを溶接後の高さが１４ｍｍになるようにアークスタッド溶接を行った後、ボルト下端部を残してマスキングを実施した。続いて、塗装面に対してブラスト処理を施し、スケール等を除去して粗度を付与した後、クロム−シリカ系のクロメート処理剤を全クロム付着量で５００ｍｇ／ｍ²となるように塗布乾燥し、下地処理を行った。プライマー処理にはイソシアネートとポリオールの無溶剤２液反応型のウレタン樹脂に顔料として、焼成カオリンクレー微粉末、防錆顔料を添加したものを塗料として３０〜６０μｍ膜厚となるようにスプレー塗布して硬化させた。次いでその表面にカオリンクレー微粉末を含有するポリブタジエンポリオールの主剤とクルードＭＤＩの硬化剤の２液硬化ウレタンエラストマーをミキサーで混合してスプレー塗装を行い、３ｍｍ厚みの従来のポリウレタン重防食樹脂被覆を行い、ポリウレタン樹脂硬化後に、ボルトのマスキングカバーを取り外した。
【００２４】
次に、スプレーアップ法により、スチレンモノマーを含有する不飽和ポリエステル樹脂と過酸化物触媒含有硬化剤をスプレー混合しながら、ガラスロービングをガン先端で切断したものを同時に吹き付け塗装を行い１回目の４ｍｍ厚みの保護層を形成した。このときガラスの添加量は３０重量％となるように調整した。不飽和ポリエステル樹脂が硬化する前にボルト部分にＳＵＳ３０４製のナットを取り付け、ナットが完全に樹脂で覆われるように、スプレーアップ法によりボルト位置の直線状に７ｍｍ程度厚みの塗装を実施した。この後、表層に着色を施した不飽和ポリエステル樹脂と硬化触媒を０．５ｍｍ厚み狙いで、ゲルコート塗装を実施し、本発明の被覆を固定する内部構造を有する高強度ポリウレタン重防食被覆鋼管矢板を製造した。上記塗装手順を模式的に図４に、製造した鋼管矢板の外観を模式的に図３に示す。
【００２５】
（実施例２）
長さ１０ｍのＶＬ型鋼矢板を山及び、谷についてそれぞれ塗装を行うために２本準備を行った。山面への塗装においては長さ方向のフランジの塗装予定位置からウェブ側に10ｃｍの両端に直線上に２５ｃｍピッチで、１０Ｍの亜鉛めっきボルトを溶接後のボルト高さが１５ｍｍとなるように溶接を行った後、ボルト下端部を残してマスキングを実施した。谷面の塗装についても同様に爪端から、10ｃｍの両端に直線上に２５ｃｍピッチで、１０Ｍの亜鉛めっきボルトを用いて溶接を行った後、ボルト下端部を残してマスキングを実施した。
【００２６】
続いて塗装面に対してブラスト処理を施し、スケール等を除去して粗度を付与した後、クロメート処理剤を塗布乾燥し、下地処理を行った。プライマー処理にはイソシアネート末端プレポリマーによる１液の湿気硬化型のウレタン樹脂に顔料として、焼成カオリンクレー微粉末、防錆顔料を添加したものを塗料として３０〜６０μｍ膜厚となるようにスプレー塗布して硬化させた。次いでその表面にカオリンクレー微粉末を含有するポリブタジエンポリオールの主剤とクルードＭＤＩの硬化剤の２液硬化ウレタンエラストマーをミキサーで混合してスプレー塗装を行い、３ｍｍ厚みの従来のポリウレタン重防食樹脂被覆を行い、ポリウレタン樹脂硬化後に、ボルトのマスキングカバーを取り外した。
【００２７】
次に、スプレーアップ法により、スチレンモノマーを含有する不飽和ポリエステル樹脂と過酸化物触媒含有硬化剤をスプレー混合しながら、ガラスロービングをガン先端で切断したものを同時に吹き付け塗装を行い１回目の４ｍｍ厚みの保護層を形成した。このときガラスの添加量は２５重量％となるように調整した。不飽和ポリエステル樹脂が硬化する前にボルト部分にダクロ処理＋フッ素系塗料塗装（商品名：タケコート）を行ったナットを取り付け、ナットが完全に樹脂で覆われるように、スプレーアップ法によりボルト位置の直線状に８ｍｍ程度厚みの塗装を実施した。この後、表層に着色を施した不飽和ポリエステル樹脂と硬化触媒を０．５ｍｍ厚み狙いで、ゲルコート塗装を実施し、本発明の被覆を固定する内部構造を有する高強度ポリウレタン重防食被覆を山、及び谷面に塗装した鋼矢板を製造した。製造した鋼矢板の外観、及び構造の模式図を図５に示す。
【００２８】
（比較例１〜３）
実施例１の製造方法による被覆の内部固定構造を有する高強度ポリウレタン重防食被覆鋼管矢板を製造する際に使用したステンレス製のボルトを変更し、比較例１では普通鋼製のボルト、比較例２では普通鋼にニッケルめっきを施したもの、比較例３では普通鋼に電気亜鉛めっきを施したものに変更し、内部固定構造を持つ高強度ポリウレタン重防食被覆鋼管矢板を製造した。
【００２９】
（比較例４）
６００Ａ×長さ１０ｍのＴ爪及びＬ爪付きの鋼管矢板の塗装面に対してスタッドボルトを溶接しないで実施例１と同じ方法により、下地処理、プライマー、ポリウレタン樹脂の塗装を実施し、３ｍｍ厚みの被覆を持つ従来のポリウレタン重防食樹脂被覆鋼管矢板を製造した。続いて、長さ方向の両端に直線上に２５ｃｍピッチで、ポリウレタン被覆を４０ｍｍφ除去し、鋼材面を露出させた後８ＭのＳＵＳ３０４ボルトを溶接後のボルト高さが１４ｍｍになるように用いてアークスタッド溶接を行った。
【００３０】
次に、スプレーアップ法により、実施例１と同じ方法でガラス繊維と不飽和ポリエステル樹脂を同時に吹き付け塗装を行い１回目の４ｍｍ厚みの保護層を形成した。不飽和ポリエステル樹脂が硬化する前にボルト部分にＳＵＳ３０４製のナットを取り付け、ナットが完全に樹脂で覆われるように、スプレーアップ法によりボルト位置の直線状に７ｍｍ程度厚みの塗装を実施した。この後、表層に０．５ｍｍ厚み狙いで、ゲルコート塗装を実施し、比較例として溶接部分に防食被覆を持たないで被覆を固定する内部構造を有する高強度ポリウレタン重防食被覆鋼管矢板を製造した。
【００３１】
（比較例５）
６００Ａ×長さ１０ｍのＴ爪及びＬ爪付きの鋼管矢板の塗装面に対してスタッドボルトを溶接しないで実施例１と同じ方法により、下地処理、プライマー、ポリウレタン樹脂の塗装を実施し、３ｍｍ厚みの被覆を持つ従来のポリウレタン重防食樹脂被覆鋼管矢板を製造した。次に、スプレーアップ法により、不飽和ポリエステル樹脂と硬化剤をスプレー混合しながら、ガラスロービングをガン先端で切断したものを同時に吹き付け塗装を行い１回目の４ｍｍ厚みの保護層を形成した。この後、表層に０．５ｍｍ厚み狙いで、ゲルコート塗装を実施し、比較例として被覆を固定する内部構造を持たない高強度ポリウレタン重防食被覆鋼管矢板を製造した。
【００３２】
（比較例６）
６００Ａ×長さ１０ｍのＴ爪及びＬ爪付きの鋼管矢板の長さ方向の両端に直線上に２５ｃｍピッチで、厚み２ｍｍ、幅１ｃｍ、長さ１０ｃｍ、高さ２ｃｍのＵ字型に加工した鋼材をアーク溶接した後、塗装面に対してブラスト処理を施し、スケール等を除去して粗度を付与した後、クロメート処理剤を塗布乾燥し、下地処理を行った。プライマー処理にはイソシアネートとポリオールの無溶剤２液反応型のウレタン樹脂に顔料として、焼成カオリンクレー微粉末、防錆顔料を添加したものを塗料として３０〜６０μｍ膜厚となるようにスプレー塗布して硬化させた。次いでその表面にカオリンクレー微粉末を含有するポリブタジエンポリオールの主剤とクルードＭＤＩの硬化剤の２液硬化ウレタンエラストマーをミキサーで混合してスプレー塗装を行い、３ｍｍ厚みの従来のポリウレタン重防食樹脂被覆を行った。このときＵ字型の突起内の隙間部分がポリウレタン樹脂で覆われるため、隙間内のポリウレタン樹脂を一部除去して隙間部分を露出させた。
【００３３】
次に、スプレーアップ法により、不飽和ポリエステル樹脂と硬化剤をスプレー混合しながら、ガラスロービングをガン先端で切断したものを同時に吹き付け塗装を行い４mm厚みの保護層を形成した。また、別途Ｕ字型の隙間に繊維強化ポリエステル樹脂が入るようにハンドレイ作業による調整を行った。この後、スプレーアップ法によりボルト位置の直線状に７ｍｍ程度厚みの塗装を実施した。この後、表層に０．５ｍｍ厚み狙いで、ゲルコート塗装を実施し、比較例６の特開平１１−２９１３９４号公報に相当する被覆端部に突起を設けた後に、ポリウレタン防食被覆、ガラス繊維を含有する不飽和ポリエステル樹脂による保護層を形成した高強度ポリウレタン重防食被覆鋼管矢板を製造した。
【００３４】
（比較例７）
６００Ａ×長さ１０ｍのＴ爪及びＬ爪付きの鋼管矢板の塗装面に対してスタッドボルトを溶接しないで実施例１と同じ方法により、下地処理、プライマー、ポリウレタン樹脂の塗装を実施し、３ｍｍ厚みの被覆を持つ従来のポリウレタン重防食樹脂被覆鋼管矢板を製造した。
以上の方法で作成した実施例１〜２及び比較例１〜５の鋼管矢板の一部を被覆端部を切断加工し、６０℃の人工海水にエアー吹き込みを行った浸漬漕に１年間の浸漬を行った。浸漬後サンプルを取りだし、繊維強化ポリエステル樹脂保護被覆を除去して、固定構造部分の錆発生を評価した。結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
表１の結果からも明らかな様に、繊維強化ポリエステル樹脂には防食効果が乏しいため、ボルトに代表される溶接固定構造が、比較例１〜２の無防食、あるいは比較例３の電機亜鉛めっきでは錆発生が見られ、実施例２の溶融亜鉛めっき以上の耐食性が必要で、別途防食塗装を実施すると長期使用に対しても腐食の問題が発生しない。また実施例１に見られるようにステンレス鋼材を使用しても良い。一方、溶接部分近傍は異種金属接触腐食を生じやすいため、比較例４の結果からも明らかなようにに事前の防食塗装が有効である。
耐衝撃性に対して、実施例１、比較例５、比較例６の被覆鋼管矢板を用いて試験を行った。鋼管矢板の被覆端部を上面に配置し、５００ｋｇの御影石を用いて１ｍの高さから、長さ方向に場所を変えて垂直に落下衝撃を２０回行い、被覆部の観察と、ピンホールテスターによりボルト部の貫通疵を調査した。結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】

【００３８】
表２の結果からも明らかな様に、本発明の内部固定構造が無い比較例５では、端部近傍に強い衝撃が加わった場合に被覆の浮きが発生する。これに対して固定構造がある場合には浮きの発生が抑制される。また、突起構造を設けた比較例６の場合には突起部に落石の衝撃力が集中し、突起構造部が破損しやすい。本発明の実施例では、固定構造を分割することで被覆面から大きく固定構造が張り出す必要が無いために耐衝撃製に優れる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の分割可能な固定構造を被覆内部に設けた高強度ポリウレタン重防食被覆鋼材は実施例からも明らかな様に、従来の高強度保護被覆を持つポリウレタン重防食被覆鋼材に比較して、耐衝撃性にすぐれ、かつ長期の塩水環境の使用に対する防食性に優れ、かつ、高強度保護層の剥離を抑制することが出来る生産性に優れた構造を持つ。この結果、鋼矢板、あるいは鋼管矢板のように被覆端部を有する被覆鋼材においても、端部からの剥離抑制が可能である。従って、本発明では、高強度ポリウレタン重防食被覆鋼材の被覆端部を持つ鋼矢板や鋼管矢板への適用に際して、衝撃や長期使用での保護層の剥離を物理的に防止し、重防食被覆鋼材の施工時や、船舶等の衝突、捨て石による損傷を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内部固定構造として、ボルトとナットを用いた場合の内部固定構造を有する高強度ポリウレタン重防食被覆鋼材の固定部分の断面図の一例を示す図、
【図２】本発明の被覆を固定する内部構造を有する高強度ポリウレタン重防食被覆鋼管矢板の断面図の一例を示す図、
【図３】本発明の被覆を固定する内部構造として、ボルトとナットを用いた場合の高強度ポリウレタン重防食被覆鋼管矢板の模式図の一例を示す図、
【図４】本発明の被覆を固定する内部構造として、ボルトとナットを用いた場合の高強度ポリウレタン重防食被覆鋼管矢板の製造方法の模式図の一例を示す図、
【図５】本発明の被覆を固定する内部構造として、ボルトとナットを用いた場合の高強度ポリウレタン重防食被覆鋼矢板を山、谷で組み合わせた場合の模式図の一例を示す図、
【図６】比較例６の特開平１１−２９１３９４号公報に相当する端部に突起を持つ高強度ポリウレタン重防食被覆鋼管矢板の模式図を示す図である。
【符号の説明】
１下地処理を施した鋼材
２プライマー層
３ポリウレタン防食層
４繊維強化不飽和ポリエステル樹脂の１層目
５繊維強化不飽和ポリエステル樹脂の２層目
６表面保護ポリエステル樹脂層
７鋼材と溶接されたスタッドボルト
８ナット
７鋼管矢板
９塗装ガン
１０ボルトのポリウレタン塗装に対するマスキンギ材
１１鋼矢板
１２Ｕ字型突起

Claims

下地処理を施した鋼材表面にプライマー層、ポリウレタン層、繊維強化ポリエステル樹脂層が順次積層された高強度重防食被覆において、分割可能な構造材を鋼材表面に溶接することで、繊維強化ポリエステル樹脂を固定する構造を被覆内部に持ち、その分割可能な構造材の溶接部分が下地処理、プライマー層、ポリウレタン層による防食被覆が施され、内部固定構造が繊維強化ポリエステル樹脂で覆われていることを特徴とする被覆を固定する内部構造を有する高強度ポリウレタン重防食被覆鋼材。
請求項１の鋼材との溶接部分が防食被覆された内部固定構造を形成する鋼材が、防食を行う鋼材に対して貴な電位を持つステンレス鋼材を使用することを特徴とした被覆を固定する内部構造を有する高強度ポリウレタン重防食被覆鋼材。
請求項１の鋼材との溶接部分が防食被覆された内部固定構造を形成する鋼材に溶融亜鉛めっき、又はダクロ処理を施し、溶接影響の無い部分に更に塗装を施した内部固定構造材を使用することを特徴とした被覆を固定する内部構造を有する高強度ポリウレタン重防食被覆鋼材。
請求項１の内部固定構造に用いる溶接構造材としてボルト、これと組み合わせる構造材としてナットを用いることを特徴とする被覆を固定する内部構造を有する高強度ポリウレタン重防食被覆鋼材。