JP6370622B2 - 折り畳み展開可能な補強部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、折り畳み展開可能な補強部材及びその製造方法に関する。

上下水処理施設の暗渠、管廊、洞道、共同溝等、地中に構築されるコンクリート施設などの目地は、内外を止水するとともに、目地の両側の構造体の不等沈下や地震時変位、温度変化に起因する伸縮等を許容する必要がある。そのため、目地には、止水性の補強部材や、ゴムや合成樹脂製の止水板等とそれを補強する可撓性の補強部材を含む継手が用いられている。

このような補強部材として、例えば、特許文献１には、暗渠の端部に固定される碇着部を両端部に有するとともに、該碇着部間に形成され暗渠が相互に離間する方向に変位した時この変位に追随して伸長する伸長部を有し、該伸長部は折返し部と、該折返し部の少なくとも一部を覆うようにして設けられ、所定値以上の力を受けた時剥離するような接着力で該可撓シートの折返された状態を維持するようにして該折返し部の近傍において該可撓シートに接着された折返し維持シートを備える、暗渠の継手などが記載されている。

特開平１０−１５９１６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の暗渠の継手は、折返し部の展開を接着力で制御している。すなわち所定値以上の力を受けた時剥離するような接着力で、可撓シートの折返された状態を維持しており、接着力の高度な制御が必要である。また剥離の際に内補強布が露出する恐れがある。

本発明は、上記の問題点を解決するため、折り畳み展開可能な補強部材において、常時の展開を抑制すると共に、変位発生時にも安定的に変位に追随し、かつ補強機能を維持する補強部材及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る折り畳み展開可能な補強部材は、
第一構造体と第二構造体を連結する折り畳み展開可能な補強部材であって、
第一碇着部、少なくとも２箇所の折り返し部を有する折り畳み部、及び第二碇着部をこの順に有する可撓性の本体シート状部材、並びに
前記折り返し部を覆うように積層して接合され、前記折り畳み部の展開を拘束する可撓性のエキスパンドシート
を有し、
前記接合は、前記本体シート状部材と前記エキスパンドシートとが、前記第一碇着部と前記第二碇着部との間でかつ折り返し部の前後に少なくとも２箇所でなされており、
前記本体シート状部材の前記折り畳み部の積層領域は、離型処理がなされており、
前記第一構造体と前記第二構造体との相対変位に追随して前記エキスパンドシートが破断することにより折り畳み展開可能である。

前記折り畳み展開可能な補強部材は、前記エキスパンドシートの破断強度をＦ_ｅ、前記本体シート状部材の破断強度をＦ_布、前記第一碇着部の第一構造体に対する固定強度をＦ_固１、前記第二碇着部の第二構造体に対する固定強度をＦ_固２、前記折り畳み展開可能な補強部材に掛かる耐圧時の張力をＴ、とした場合に、下記式１、２、及び３、
Ｆ_ｅ＜Ｆ_布 ・・・（式１）
Ｆ_ｅ＜Ｆ_固１,Ｆ_固２ ・・・（式２）
Ｔ＜Ｆ_ｅ ・・・（式３）
の関係を満たすと好ましい。

前記折り畳み展開可能な補強部材は、前記本体シート状部材と前記エキスパンドシートの接合強度をＦ_接とした場合に、下記式４及び５、
Ｔ＜Ｆ_接 ・・・（式４）
Ｆ_ｅ＜Ｆ_接 ・・・（式５）
の関係を更に満たすと好ましい。

前記折り畳み展開可能な補強部材は、安全率をＳとした場合に、下記式６
Ｔ＜Ｆ_布／Ｓ ・・・（式６）
の関係を更に満たすと好ましい。

前記折り畳み展開可能な補強部材は、前記安全率Ｓは１以上であると好ましい。

前記折り畳み展開可能な補強部材は、
前記本体シート状部材の折り畳み部の積層領域を離型処理する工程、
前記本体シート状部材を折り畳む工程、
前記本体シート状部材を加硫する工程、及び
前記本体シート状部材の折り返し部の前後にエキスパンドシートを積層して接合する工程、
を含む製造方法により製造できる。

本発明によれば、常時の展開を抑制すると共に、地震などの変位発生時にも安定的に変位に追随し、かつ補強機能を維持する補強部材及びその製造方法が提供される。

本発明の一実施形態に係る補強部材を示す横断面図である。 図１の第一構造体と第二構造体とが相対変位し、補強部材が折り畳み展開した状態を示す横断面図である。 図１の補強部材を蛇腹型継手の補強材として用いた態様を示す横断面図である。 本発明の他の実施形態に係る補強部材を示す横断面図である。 本発明の他の実施形態に係る補強部材を示す横断面図である。

以下、本発明の実施形態について図を参照して説明するが、本発明の範囲はこれに限定されない。

図１は、本発明の一実施形態に係る補強部材１を示す横断面図である。補強部材１は、第一構造体２と第二構造体３を連結する。第一構造体２と第二構造体３は、例えば、上下水処理施設の暗渠、管廊、洞道、共同溝等、地中に構築されるコンクリート施設を構成する。第一構造体２と第二構造体３の間は、不等沈下や地震時変位、温度変化に起因する伸縮等を許容するために、隙間が設けられている。第一構造体２と第二構造体３の間には、合成樹脂、モルタル等のシーリング剤を充填できる。

補強部材１は、第一碇着部４、折り返し部５と折り返し部６を有する折り畳み部７、及び第二碇着部８をこの順に有する可撓性の本体シート状部材９、並びに可撓性のエキスパンドシート１０を有する。エキスパンドシート１０は、本体シート状部材９に、折り返し部６を覆うように積層して接合されている。図１では、折り返し部６の接合は、加硫接着により行われているが、常温接着、糸等による物理的な固定により行うこともできる。また、図１では、エキスパンドシート１０は、本体シート状部材９に、折り返し部６を覆うように積層して接合されているが、エキスパンドシート１０を、本体シート状部材９の紙面下側から、折り返し部５を覆うように積層して接合することもできる。補強部材１の折り畳み部７は、通常時は、エキスパンドシート１０によって展開を拘束されている。本体シート状部材９の折り畳み部７の積層領域は、離型処理がなされているので、第一構造体２と第二構造体３とが相対変位し、間隔が、不等沈下や地震時変位、温度変化に起因する変位等により広がる際には、エキスパンドシート１０の折り返し部６近傍が破断することによって、折り返し部５と折り返し部６とが開き、変位に追随して折り畳み展開する。

補強部材１は、エキスパンドシート１０の破断強度をＦ_ｅ、本体シート状部材９の破断強度をＦ_布、第一碇着部４の第一構造体２に対する固定強度をＦ_固１、第二碇着部８の第二構造体３に対する固定強度をＦ_固２、補強部材１に掛かる耐圧時の張力をＴ、とした場合に、下記式１、２、及び３の関係を満たす。
Ｆ_ｅ＜Ｆ_布 ・・・（式１）
Ｆ_ｅ＜Ｆ_固１,Ｆ_固２ ・・・（式２）
Ｔ＜Ｆ_ｅ ・・・（式３）

補強部材１は、式１の関係を満たすので、第一構造体２と第二構造体３が所定値以上に変位した際には、本体シート状部材９は破断せずにエキスパンドシート１０が破断する（図２参照）。

補強部材１は、式２の関係を満たすので、第一碇着部４が第一構造体２から外れたり、第二碇着部８が第二構造体３から外れたりせずに、エキスパンドシート１０が破断する。第一碇着部４は、第一押え板１１と第一構造体２とで挟み込まれて固定され、第一押え板１１は、押え金具１２を介して、ボルト１３により第一構造体２に固定されている。なお、固定強度をＦ_固１は、ボルト１３の軸力をＦ_ｂ、ボルトピッチ（紙面前後方向）をＬ_２、第一碇着部４と、第一構造体２及び第一押え板１１との静止摩擦抵抗をμ_２とした場合には、Ｆ_固１＝μ_２・Ｆ_ｂ／Ｌ_２で表すことができる。

補強部材１は、式３の関係を満たすので、通常の状態（耐圧時）及び破断後において補強機能を維持できる。補強部材１に掛かる耐圧時の張力Ｔは、例えば、第一構造体２と第二構造体３との間に生じる水圧や、後述の蛇腹状継手の膨らみを抑える所定の張力であり、具体的には、０．１ＭＰａなどである。補強部材１に掛かる耐圧時の張力Ｔは、補強部材１に掛かる圧力をＰ、補強部材１の耐圧半径をＲとした場合、Ｔ＝Ｐ・Ｒで表せる。

従って、補強部材１を、止水部材として用いる場合には、構造体の変位前後において止水性を維持できる。また、図３に示すように、補強部材１を蛇腹状継手の補強材として用いる場合には、構造体の変位前後において蛇腹状継手の膨らみを抑える機能を維持できる。

本体シート状部材９やエキスパンドシート１０は、例えば布、ゴム、樹脂などの単独又は複合材を用いて製造でき、例えば補強布の片面又は両面にゴムなどを積層して積層構造にできる。用いる材料により、本体シート状部材９及びエキスパンドシート１０の破断強度を調整でき、止水性を持たせることもできる。また、エキスパンドシート１０に、切り込みや、ミシン目状のスリットなどを入れることにより破断強度や破断位置を調整することもできる。

本体シート状部材９の折り畳み部の積層領域は、離型処理がなされている。離型処理は、例えば、本体シート状部材９の折り畳み部７の積層領域に離型フィルムを貼り付けること、離型剤の塗布などにより行うことができる。より具体的には、例えば、未加硫の本体シート状部材９の折り畳み部７の積層領域、即ち、折り返し部５と折り返し部６の間の本体シート状部材９同士が対向することになる面の領域、を離型処理し、その後、未加硫の本体シート状部材を折り畳み、その後、蒸気加硫することで、本体シート状部材９を製造できる。離型処理を行わないと、折り畳み部が接合されるので、折り畳み部が展開できず、また、折り畳み部の破断強度が３倍になり、破断位置を制御できなくなる恐れがある。

また、補強部材１は、本体シート状部材９とエキスパンドシート１０の接合強度をＦ_接とした場合に、下記式４及び５の関係を更に満たす。
Ｔ＜Ｆ_接 ・・・（式４）
Ｆ_ｅ＜Ｆ_接 ・・・（式５）
補強部材１は、式４を満たすので、通常の状態（耐圧時）及び破断後において本体シート状部材９とエキスパンドシート１０の接合が破壊されて剥離することがない。なお、接合強度Ｆ_接は、本体シート状部材９とエキスパンドシート１０の幅方向（紙面左右方向）の接触距離をＬ１、単位面積当たりの接触強度をαとした場合、Ｆ_接＝α・Ｌ１で表すことができる。

また、補強部材１は、式５を満たすので、構造体の変位時に、本体シート状部材９とエキスパンドシート１０の接合が破壊されて剥離されずに、エキスパンドシート１０が破断して、折り畳み部７が展開する。

補強部材１は、安全率をＳとした場合に、下記式６の関係を更に満たす。
Ｔ＜Ｆ_布／Ｓ ・・・（式６）
安全率Ｓは、補強部材１が受ける圧に対して破断しないための安全指標である。本態様では、Ｓを３としているが、特に限定されず、補強部材１の製造コストと破断に対する安全性等から適宜選択され、その下限は、好ましくは１以上、より好ましくは２以上であり、その上限は、好ましくは１０以下、より好ましくは３．５以下、更に好ましくは３．２以下である。

図３は、補強部材１を、蛇腹状継手１４の補強材として用いる場合を示す。蛇腹状継手１４は、紙面下方向から圧力を受けて紙面上方向に膨らもうとするが、補強部材１により押さえられている。折り畳み展開後も、蛇腹状継手１４は、補強部材１により、一定の膨らみで押さえられる。図３では、補強部材１を、蛇腹状継手１４の外側（紙面の上側）に用いているが、蛇腹状継手１４の内側（紙面の下側）に用いることもできる。

図４は、折り畳み部を複数有する補強部材の態様を示す。図４では、折り畳み部を２つ有しているが、本発明の補強部材は、３つや４つなど、２以上の折り畳み部を有することができる。また、図５に示すように、本発明の補強部材は、折り畳み部とエキスパンドシートとを複数有することもできる。エキスパンドシートが複数の場合、それぞれのエキスパンドシートの破断強度を異なるものとすることにより、多段階での折り畳み展開をすることもできる。

本実施形態の補強部材によれば、常時の展開を抑制するとともに、地震などの変位発生時にも、安定的に変位に追随しかつ補強機能を維持できる。

本実施形態の補強部材は、その製造方法によって限定されないが、例えば、本体シート状部材の折り畳み部の積層領域を離型処理する工程、前記本体シート状部材を折り畳む工程、前記本体シート状部材を加硫する工程、及び本体シート状部材の折り返し部の前後にエキスパンドシートを積層して接合する工程、を含む製造方法により製造できる。これらの工程の順番は特に限定されず、複数の工程を同時に行うこともできる。より具体的には、例えば、未加硫の平板状の本体シート状部材を射出成形し、その未加硫の本体シート状部材の折り畳み部の積層領域（折り畳む前の本体シート状部材の、折り畳むことにより本体シート状部材同士が対向することになる面の領域）を、離型フィルムを貼り付けたり離型剤を塗布したりすることにより、離型処理し、その離型処理した未加硫の本体シート状部材を折り畳み、本体シート状部材の折り返し部の前後にエキスパンドシートを積層し、加硫接着により接合して製造できる。この製造方法によれば、加硫時に折り畳み部の未加硫ゴム（生ゴム）同士が不要な接触をせず、不要な接合面が生じないので、接着の高度な調整を必要とせずに、容易に本発明に係る補強部材を製造できる。

本実施形態の補強部材の他の製造方法として、例えば、エキスパンドシートの積層前に、本体シート状部材を離型処理する工程と、折り畳む工程を行い、その後に加硫する工程により折り畳み形状の固定を行い、更にその後に、本体シート状部材の折り返し部の前後にエキスパンドシートを積層し、接着剤や縫糸などにより接合する製造方法が挙げられる。また他の製造方法として、例えば、１）折り畳んだ状態で本体シート状部材を射出成形することにより折り畳む工程を行い、その後、折り畳み部の積層領域に離型フィルムを挟み込んで離型処理する工程を行い、その後、未加硫の本体シート状部材を加硫する工程及び加硫した本体シート状部材の折り返し部の前後にエキスパンドシートを積層して接合する工程を行う製造方法、２）折り畳む工程及び離型処理する工程を、折り畳まれた形状の本体シート状部材を離型層と共に射出成形することにより同時に行う製造方法、などが挙げられる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 補強部材
２ 第一構造体
３ 第二構造体
４ 第一碇着部
５、６ 折り返し部
７ 折り畳み部
８ 第二碇着部
９ 本体シート状部材
１０ エキスパンドシート
１１ 第一押え板
１２ 押え金具
１３ ボルト
１４ 蛇腹状継手

Claims (6)

1. 第一構造体と第二構造体を連結する折り畳み展開可能な補強部材であって、
   第一碇着部、少なくとも２箇所の折り返し部を有する折り畳み部、及び第二碇着部をこの順に有する可撓性の本体シート状部材、並びに
   前記折り返し部を覆うように積層して接合され、前記折り畳み部の展開を拘束する可撓性のエキスパンドシート
   を有し、
   前記接合は、前記本体シート状部材と前記エキスパンドシートとが、前記第一碇着部と前記第二碇着部との間でかつ折り返し部の前後に少なくとも２箇所でなされており、
   前記本体シート状部材の前記折り畳み部の積層領域は、離型処理がなされており、
   前記第一構造体と前記第二構造体との相対変位に追随して前記エキスパンドシートが破断することにより折り畳み展開可能な補強部材。
2. 前記エキスパンドシートの破断強度をＦ_ｅ、前記本体シート状部材の破断強度をＦ_布、前記第一碇着部の第一構造体に対する固定強度をＦ_固１、前記第二碇着部の第二構造体に対する固定強度をＦ_固２、前記折り畳み展開可能な補強部材に掛かる耐圧時の張力をＴ、とした場合に、下記式１、２、及び３、
   Ｆ_ｅ＜Ｆ_布 ・・・（式１）
   Ｆ_ｅ＜Ｆ_固１,Ｆ_固２ ・・・（式２）
   Ｔ＜Ｆ_ｅ ・・・（式３）
   の関係を満たす、請求項１に記載の折り畳み展開可能な補強部材。
3. 前記本体シート状部材と前記エキスパンドシートの接合強度をＦ_接とした場合に、下記式４及び５、
   Ｔ＜Ｆ_接 ・・・（式４）
   Ｆ_ｅ＜Ｆ_接 ・・・（式５）
   の関係を更に満たす、請求項２に記載の折り畳み展開可能な補強部材。
4. 安全率をＳとした場合に、下記式６、
   Ｔ＜Ｆ_布／Ｓ ・・・（式６）
   の関係を更に満たす、請求項１〜３のいずれか１項に記載の折り畳み展開可能な補強部材。
5. 前記安全率Ｓは１以上である、請求項４に記載の折り畳み展開可能な補強部材。
6. 前記本体シート状部材の折り畳み部の積層領域を離型処理する工程、
   前記本体シート状部材を折り畳む工程、
   前記本体シート状部材を加硫する工程、及び
   前記本体シート状部材の折り返し部の前後にエキスパンドシートを積層して接合する工程、
   を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の折り畳み展開可能な補強部材の製造方法。

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