JP6043449B1 - トンネル内消火配管更生用ライニング材およびトンネル内消火配管の更生方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のトンネル内消火配管更生用ライニング材は、トンネル内の既設の金属製消火配管の内部で更生管を形成するための管状ライニング材であって、金属製消火配管よりも防錆性を有する樹脂成形体を与える硬化性樹脂組成物が含浸された強化繊維基材を含む補強層を含む。
また、既設管である金属製消火配管は、通常、金属管の内面にエポキシ樹脂ライニングまたはモルタルライニングされた態様であるが、金属製配管よりも防錆性であるとは、金属製消火配管の金属管の部分よりも防錆性が高いことをいう。
本発明の管状ライニング材から得られる更生管はそれ自体強度に優れるため、施工後において有効利用される既設の金属製消火配管の強度はどのようなものであってもよく、たとえば、劣化により相当に強度が低下しているものであってもよい。
上記(1)のトンネル内消火配管更生用ライニング材は、補強層が、強化繊維基材と、当該強化繊維基材を挟んで積層された2つの樹脂吸収基材と、を含んでよい。
上記(1)または(2)のトンネル内消火配管更生用ライニング材は、総厚が8.5mm以下であってよい。
上記(1)から(3)のいずれかのトンネル内消火配管更生用ライニング材は、補強層の硬化後の周方向の引張強さが250MPa以上であってよい。
上記(1)から(4)のいずれかのトンネル内消火配管更生用ライニング材は、強化繊維基材が、周方向に配向した繊維と、軸方向に配向した繊維とを含んでよい。
これによって、トンネル内消火配管内の高圧水による周方向の応力に対する耐圧性と軸方向の応力に対する耐圧性とが兼ね備わるため、良好な耐圧性を得ることができる。さらに、このような良好な耐圧性により、ライニング材の総厚を容易に薄肉化することができる。
上記(5)のトンネル内消火配管更生用ライニング材は、周方向に配向した繊維の重量が、軸方向に配向した繊維の重量の1倍以上5倍以下であってよい。
上記(1)から(6)のトンネル内消火配管更生用ライニング材は、樹脂成形物のビカット軟化温度が85℃以上であってよい。
上記(1)から(7)のトンネル内消火配管更生用ライニング材は、硬化性樹脂組成物中の沸点150℃以下の成分の量が1重量%以下(つまり、0重量%または0重量%超1重量%以下)であってよい。
上記(8)のトンネル内消火配管更生用ライニング材は、硬化性樹脂組成物中の引火点70℃以下の成分の量が1重量%以下(つまり、0重量%または0重量%超1重量%以下)であってよい。
上記(1)から(9)のいずれかのトンネル内消火配管更生用ライニング材は、硬化性樹脂組成物が熱硬化性樹脂組成物であってよい。
上記(1)から(9)のいずれかのトンネル内消火配管更生用ライニング材は、硬化性樹脂組成物が活性エネルギー線硬化性樹脂組成物であってよい。
本発明のトンネル内消火配管の更生方法は、導入工程と、硬化工程と、を含む。導入工程は、トンネル内の既設の金属製消火配管の内部に、上記(1)から(9)のいずれかの管状ライニング材を導入する。硬化工程では、導入されたライニング材を、金属製消火配管の内壁に押圧した状態で硬化性樹脂組成物を硬化して更生管を形成する。
上記(12)のトンネル内消火配管の更生方法は、導入工程を、引き込み工法または反転工法により行ってよい。
上記(12)または(13)のトンネル内消火配管の更生方法は、硬化工程を、熱媒体をライニング材に接触させることによって行ってよい。
上記(12)または(13)のトンネル内消火配管の更生方法は、硬化工程を、活性エネルギー線をライニング材に照射することによって行ってよい。
図1に、本発明のトンネル内消火配管更生用ライニング材の一例の模式的断面図を示す。図2に、図1の四角囲み部分の拡大図を示す。図3に、図1のライニング材によって改修された(つまりライニング材が更生管として形成された)トンネル内消火配管の模式的断面図を示す。図1および図3においては、説明の便宜のため、各層の厚みを極端に強調して示している。さらに、図4に、本発明のトンネル内消火配管更生用ライニング材の第1変形例の模式的断面図の部分拡大図を示す。図5に、本発明の第2変形例の模式的断面図を示し、図6に、図5の四角囲み部分の拡大図を示す。図7および図8に、本発明のトンネル内消火配管更生用ライニング材の第3変形例および第4変形例の模式的断面図の部分拡大図をそれぞれ示す。
以下、基本的に図1から図3に示したライニング材100および更生管800を挙げて説明する。図4、図5および図6、図7、ならびに図8にそれぞれ示す第1変形例から第4変形例のライニング材100a,100b,100c,100dについては、ライニング材100と異なる部分について説明し、その他のライニング材100と同じ部分については説明を省略する。
図1に示すライニング材100は閉断面を有する管状である。図1では、説明の便宜上断面円状で示しているが、ライニング材100は、構成要素である硬化性樹脂組成物(後述)が未硬化の状態で、可撓性を有しており、保存時またはトンネル内消火配管に導入される時には、通常、嵩が小さくなるように押しつぶされている。
補強層210は、少なくとも強化繊維基材を含む繊維基材と、それに含浸された硬化性樹脂組成物とを含んで構成される。
補強層210は、少なくとも強化繊維基材を含む繊維強化樹脂層である。本実施形態の補強層210は、図2に示すように、強化繊維基材を含む繊維強化樹脂層211と、それを挟んで積層された2つの樹脂吸収基材を含む樹脂吸収層212とを含む。樹脂吸収層212は必須の構成ではない。
また、繊維強化樹脂層211における強化繊維基材が無配向の繊維を含む場合、無配向の繊維の具体的な形態としては、チョップドファイバー、および後述の樹脂吸収基材で挙げられるものと同様のものが挙げられる。
補強層210の母材である硬化性樹脂組成物は、未硬化樹脂および硬化剤を含む。硬化性樹脂組成物は、未硬化樹脂が熱硬化性樹脂である熱硬化性樹脂組成物であってよく、未硬化樹脂が活性エネルギー線硬化性樹脂である活性エネルギー線硬化樹脂組成物であってもよい。
さらに、エポキシプレポリマー化合物は、グリシジルエーテル型、グリシジルアミン型、グリシジルエステル型、および脂環式のエポキシ化合物が挙げられる。
グリシジルエステル型エポキシ化合物としては、フタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、ダイマー酸ジグリシジルエステル、などが挙げられる。
フラン樹脂は、フラン環に1或いは複数の反応性置換基を有するフランもしくはフラン誘導体を出発物質の一つとする重合物あるいはその前駆体(オリゴマー)であり、フルフリルアルコール型、フルフリルアルコール・フルフラール共縮合型、フルフリルアルコール・アルデヒド共縮合型、フルフラール・ケトン共縮合型、フルフラール・フェノール共縮合型、フルフリルアルコール・尿素共縮合型、フルフリルアルコール・フェノール共縮合型等のフラン樹脂が挙げられる。
変性フラン樹脂としては、例えばエポキシ変性、フェノール変性、アルデヒド変性、尿素変性、メラミン変性等の変性が施されたフラン樹脂が挙げられる。
上述のフラン系樹脂の中でも、工業的に安定に供給されていることから、フルフリルアルコール型およびフルフリルアルコール・ホルムアルデヒド共縮合型のフラン樹脂が好ましい。
上述の希釈剤は、単独で、または複数種の組み合わせで用いることができる。
上述の硬化剤は、単独で、または複数種が組み合わされて使用されてよい。
有機スルホン酸としては、例えばパラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、キシレンスルホン酸、メタンスルホン酸等が挙げられる。有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、シュウ酸、酢酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、安息香酸、クエン酸等が挙げられる。上記例示の硬化剤は、単独で用いても良いし、2種類以上を組み合わせて用いても良い。
顕在性硬化剤としては、有機スルホン酸、有機カルボン酸等の有機酸並びにその水溶液、塩酸、硫酸等の無機酸並びにその水溶液が挙げられる。
熱反応型潜在性酸硬化剤としては、フラン系樹脂に含有される成分と常温では反応しにくく硬化時の加熱ですばやく反応し酸を発生させるものであれば特に限定されない。熱反応型潜在性酸硬化剤としては、常温時の安定性と硬化時の加熱による反応速度の点から、無機アンモニウム塩、1級アミン塩、2級アミン塩、3級アミン塩の少なくともいずれかを含有することが好ましい。
熱反応型潜在性酸硬化剤としては、具体的には、ハロゲン化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、ハロゲン化メチルアンモニウム、ハロゲン化ジメチルアンモニウム、ハロゲン化エチルアンモニウム、ハロゲン化ジエチルアンモニウムの少なくともいずれかを含有することがより好ましい。ハロゲンとしては、塩素、臭素、ヨウ素などが挙げられる。中でも、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化メチルアンモニウム、塩化ジメチルアンモニウム、塩化エチルアンモニウム、塩化ジエチルアンモニウムの少なくともいずれかを含有することが好ましく、塩化アンモニウムおよび臭化アンモニウムの少なくともいずれかを含有することがより好ましい。
たとえば、寸法変化を防止する観点から、硬化性樹脂組成物には、強酸と共塩基からなる正塩が含まれてよい。たとえば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸リチウムなどが挙げられる。これら正塩は、フラン樹脂合成時の縮合反応に由来する含有水分および硬化反応に由来する発生水分の放散により寸法変化が起きやすいフラン系樹脂である場合に特に有用である。
非反応性希釈剤としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート及びベンジルアルコール等が挙げられる。
反応性希釈剤としては、反応性モノマーおよびその誘導体(重合性基を有する誘導体)が挙げられる。たとえば未硬化樹脂がエポキシ樹脂である場合は、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、プロピルフェノール、p−第三ブチルフェノール、p−第三アミルフェノール、ヘキシルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、ドデシルフェノール、オクタデシルフェノール及びテルペンフェノール等のフェノール類のモノグリシジルエーテルなどの、末端にグリシジルエーテル基を持つもの等が挙げられ、たとえば未硬化樹脂がフラン系樹脂である場合は、フルフリルアルコールおよびフルフラールが挙げられる。
硬化性組成物の混合時の消泡の観点から、硬化性樹脂組成物には、消泡剤が含まれてよい。消泡剤の種類としては、オイル型シリコーン消泡剤、エマルジョン型シリコーン消泡剤などのシリコーン消泡剤;非イオン系ポリエーテルなどの破泡性ポリマー型消泡剤;特殊非イオン界面活性剤;ポリエーテル変成メチルアルキルポリシロキサン共重合体;ポリエチレングリコール型非イオン界面活性剤;ならびに植物油系消泡剤などが挙げられる。
上述の硬化性樹脂組成物を構成する成分は、1気圧における引火点が50℃超、好ましくは60℃超、さらに好ましくは70℃超であることが好ましい。これによって、施工時にトンネル内での揮発成分充満による火災を防ぐことができる。
本発明では、特に、沸点が170℃以下、好ましくは160℃以下、さらに好ましくは150℃以下の成分および/または引火点が70℃以下、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下の溶剤の量を全く含んでいない(0重量%)か、または、含んでいる場合であっても、合計で0重量%超1重量%以下、好ましくは0重量%超0.5重量%以下である硬化性樹脂組成物が好ましい。
硬化性樹脂組成物は、成形物(硬化後)となった場合に、既設管900の金属製配管910(図3参照)よりも防錆性を有する。
さらに、硬化性樹脂組成物は、成形物となった場合に、ビカット軟化温度がたとえば85℃以上、好ましくは90℃以上、より好ましくは100℃以上、さらに好ましくは200℃以上であることが好ましい。これによって、トンネル内火災時における耐熱性が良好となる。特に、硬化性樹脂組成物の未硬化樹脂がフラン樹脂である場合は、ビカット軟化温度は100℃以上であってよい。なお、ビカット軟化温度は、JIS K7260に準拠して測定することができる。
なお、引張強さは、JIS K7164に準拠して測定することができる。
補強層210の厚みは、管状ライニング材100の総厚の10%以上100%以下、好ましくは20%以上100%以下であってよい。ライニング材100のように止水層220を含む場合、補強層210の厚みは、止水層220の厚みの0.2倍以上6倍以下、好ましくは0.5倍以上4倍以下、より好ましくは0.5倍以上2倍以下であってよい。より具体的には、補強層210の厚みは、たとえば1.0mm以上6mm以下、好ましくは2.0mm以上5mm以下であってよい。補強層210の厚みが上記下限値以上であることは、繊維による補強効果をより良好に得る点で好ましく、上記上限値以下であることは、総厚の肥大化を防止する点で好ましい。
補強層210において、繊維強化基材を含む繊維強化樹脂層211の厚みの比率は、補強層210の50%以上、好ましくは70%以上であってよい。これによって、内圧耐性を良好に得ることができる。補強層210は樹脂吸収層212を含まず繊維強化樹脂層211のみで構成されてもよいため、繊維強化樹脂層211の厚みの比率は100%であってもよい。補強層210が樹脂吸収層を含む場合、繊維強化樹脂層211の厚みの比率範囲内の上限値は、たとえば95%、好ましくは90%であってよい。これによって、トンネル内消火配管として最低限の外圧耐性を得ることができる。
止水層220は、更生管800(図3参照)の内部に相当する側に積層される。これによって、更生管800の液密性を確保する。止水層220は、周方向につなぎ目のない連続管状であることが、高圧水に対する更生管800の液密性をさらに良好に得る点で好ましい。
さらに、止水層220は、更生管800の最も内部に相当する側に平滑な樹脂の内周面221を有することが好ましい。これによって、更生後の消火配管内の高圧水に対する流速抵抗を低下させて良好な流速で通液することができ、流量を増大させることができる。
なお、後述するように、本発明のライニング材の止水層は、さらに繊維基材を含んでもよい(図4および図6参照)。止水層220が繊維基材を含む場合、繊維基材は、織布であってもよいし、不織布であってもよい。繊維基材は、周方向に連続した管状であることが、高圧水に対する更生管の液密性をさらに良好に得る点で好ましい。
樹脂層225aは更生管の最も内部に相当する側に設けられるため、内周面221aを構成する。樹脂層225aは、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、およびフッ素樹脂など、熱可塑性樹脂で構成されてよい。
さらにこの場合、補強層210の樹脂吸収層212の内周面221dを平滑な硬化面として得るために、ライニング材100dの内部に管状離型フィルム300が配置されていてよい。この管状離型フィルム300は、上述のライニング材100bと同様、施工時に内周面221dに押圧視、施工後(硬化後)に取り除かれることで、内周面221dから得られた平滑な硬化面が露出する。これによって、更生後の消火配管内の高圧水に対する流速抵抗を低下させて良好な流速で通液することができ、流量を増大させることができる。この管状離型フィルム300は、上述のライニング材100bで述べたものと同じである。
外層230は、ライニング材100から形成される更生管800(図3参照)と既設管900との接着を防止する。具体的には、既設管900を構成する金属製配管910の内周層であるモルタルライニング920との接着を防止する。これによって、更生管800が既設管900に追随せず、両者が対向する表面の間で滑りを可能にする。この場合、地震動などによって生じる既設管900の局所歪みを、更生管800の全体歪みとして緩和することができる。
また、外層230は、ライニング材100の施工時において、地下水などの浸入水を遮水することができる。
さらに、外層230は、特に硬化性樹脂組成物が揮発成分(たとえば、1気圧における沸点が170℃以下、好ましくは160℃以下、さらに好ましくは150℃以下の成分、および1気圧における引火点が70℃以下、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下である成分が挙げられる)を含む場合において、当該揮発成分の透過を防ぐガスバリア性を発揮することができる。
図7に示すライニング材100cは、外層が複層であることを除いてライニング材100と同様である。ライニング材100cにおける外層230cは、ポリアミド系樹脂層232cを内層として、その両面にポリオレフィン系樹脂層234cが積層された複層構造を有する。これによって、ライニング材100cの施工時における破れを防止するとともに、揮発成分(たとえば、1気圧における沸点が170℃以下、好ましくは160℃以下、さらに好ましくは150℃以下の成分、および1気圧における引火点が70℃以下、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下である成分が挙げられる)の放散も防止することができる。
本発明のトンネル内消火配管更生用ライニング材の構成は、上述したライニング材100,100a,100b,100c,100dに限定されず、各層は任意に組み合わされてよい。さらに、すでに述べたように補強層は樹脂吸収層212を含まず強化樹脂層211だけで構成されていてもよい。その他の変形例を、図9、図10、および図11に示す。
図10に示すライニング材100fは、複層構造の補強層210と複層構造の外層230cとを含み、管状離型フィルム300が内部に配置されている。
図11に示すライニング材100gは、複層構造の止水層220aと複層構造の補強層210と複層構造の外層230cとを含む。
総厚は、更生管を構成すべき部分の厚みであり、ライニング材100b,100d,100e,100fのように管状離型フィルム300が積層されている場合、総厚には管状離型フィルム300の厚みは含まれない。
図示したライニング材100,100a,100b,100c,100d,100e,100f,100gは、一例として引込工法用として示している。しかしながら、本発明のライニング材は、引込工法用および反転工法用を問わない。したがって、図示したライニング材100,100a,100b,100c,100d,100e,100f,100gは、反転工法用として用いられる場合には、図示されたものと積層順が内外逆となってもよい。
本発明のライニング材の製造方法は特に限定されず、層構成および管状体の周方向連続性などを考慮して、適宜決定することができる。以下、図12から図16を用いて、本発明のライニング材の製造方法について説明する。
さらに、繊維基材210’が、配向性を有する強化繊維基材と、その両面に積層された無配向の樹脂吸収基材とから構成される場合、シート状の無配向の樹脂吸収基材、シート状の配向性を有する強化繊維基材、およびシート状の無配向の樹脂吸収基材をこの順に重ね、ニードルパンチ加工などで、隣接する基材の繊維を互いに絡ませることによって一体化させ、その後、管状化することで管状の繊維基材210’を製造することができる。
以下、本発明のライニング材100を挙げてトンネル内消火配管の更生方法を説明する。ライニング材100a,100c,100gのような本発明の他のライニング材を用いる場合も同様である。
ライニング材100中の硬化性樹脂組成物が活性エネルギー線硬化性タイプのものであれば、押圧状態を維持しながら紫外線などの活性エネルギ―線を照射することで硬化することができる。これによって、既設管900内でライニング材100から更生管800(図3参照)を形成することができる。
本明細書において、ライニング材100,100a,100b,100c,100d,100e,100f,100gが請求項における「管状ライニング材」に相当し、補強層210が「補強層」に相当し、繊維強化樹脂層が「強化繊維基材」に硬化性樹脂組成物が含浸された層であり、樹脂吸収層212が「樹脂吸収基材」に硬化性樹脂組成物が含浸された層であり、更生管800が「更生管」に相当し、既設管900が「トンネル内の既設の金属製消火配管」に相当する。
210 補強層
211 繊維強化樹脂層(強化繊維基材に硬化性樹脂組成物が含浸された層)
212 樹脂吸収層(樹脂吸収基材に硬化性樹脂組成物が含浸された層)
800 更生管(管状ライニング材の硬化成形体)
900 既設管(トンネル内の既設の金属製消火配管)
Claims (14)
- トンネル内の既設の金属製消火配管の内部で更生管を形成するための管状ライニング材であって、
樹脂成形体を与える硬化性樹脂組成物が含浸された、前記金属製消火配管よりも防錆性を有する強化繊維基材を含む補強層を備え、
前記補強層が、前記強化繊維基材を有する繊維強化樹脂層と、前記繊維強化樹脂層を挟んで積層された2つの樹脂吸収層とを含み、前記樹脂吸収層が、前記繊維強化樹脂層よりも樹脂リッチな層であるトンネル内消火配管更生用ライニング材。 - 前記更生管を構成すべき硬化前の部分の総厚が8.5mm以下である、請求項1に記載のトンネル内消火配管更生用ライニング材。
- 前記補強層の硬化後の周方向の引張強さが250MPa以上である、請求項1または2に記載のトンネル内消火配管更生用ライニング材。
- 前記強化繊維基材が、周方向に配向した繊維と、軸方向に配向した繊維とを含む、請求項1から3のいずれか1項に記載のトンネル内消火配管更生用ライニング材。
- 前記周方向に配向した繊維の重量が、前記軸方向に配向した繊維の重量の1倍以上5倍以下である、請求項4に記載のトンネル内消火配管更生用ライニング材。
- 前記樹脂成形体のビカット軟化温度が85℃以上である、請求項1から5のいずれか1項に記載のトンネル内消火配管更生用ライニング材。
- 前記硬化性樹脂組成物中の沸点150℃以下の成分の量が1重量%以下である、請求項1から6のいずれか1項に記載のトンネル内消火配管更生用ライニング材。
- 前記硬化性樹脂組成物中の引火点70℃以下の成分の量が1重量%以下である、請求項7に記載のトンネル内消火配管更生用ライニング材。
- 前記硬化性樹脂組成物が熱硬化性樹脂組成物である、請求項1から8のいずれか1項に記載のトンネル内消火配管更生用ライニング材。
- 前記硬化性樹脂組成物が活性エネルギー線硬化性樹脂組成物である、請求項1から8のいずれか1項に記載のトンネル内消火配管更生用ライニング材。
- トンネル内の既設の金属製消火配管の内部に、請求項1から10のいずれか1項に記載の管状ライニング材を導入する導入工程と、
導入された前記ライニング材を、前記金属製消火配管の内壁に押圧した状態で前記硬化性樹脂組成物を硬化して更生管を形成する硬化工程と、
を含む、トンネル内消火配管の更生方法。 - 前記導入工程を、引き込み工法または反転工法により行う、請求項11に記載のトンネル内消火配管の更生方法。
- 前記硬化工程を、熱媒体を前記ライニング材に接触させることによって行う、請求項11または12に記載のトンネル内消火配管の更生方法。
- 前記硬化工程を、活性エネルギー線を前記ライニング材に照射することによって行う、請求項11または12に記載のトンネル内消火配管の更生方法。
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JP2016039008A Active JP6043449B1 (ja) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | トンネル内消火配管更生用ライニング材およびトンネル内消火配管の更生方法 |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60245888A (ja) * | 1984-05-21 | 1985-12-05 | 芦森工業株式会社 | 内張りされた管路における分岐口の処理方法及び器具 |
JP2001181939A (ja) * | 1999-10-14 | 2001-07-03 | Unitika Glass Fiber Co Ltd | 管路内面ライニング成形用材料 |
JP2002013675A (ja) * | 2000-04-28 | 2002-01-18 | Sekisui Chem Co Ltd | 複合高圧管 |
JP2005040191A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Mesco Inc | スプリンクラー設置構造物及びそれに使用する給水主管 |
-
2016
- 2016-03-01 JP JP2016039008A patent/JP6043449B1/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60245888A (ja) * | 1984-05-21 | 1985-12-05 | 芦森工業株式会社 | 内張りされた管路における分岐口の処理方法及び器具 |
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JP2017154355A (ja) | 2017-09-07 |
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