JPH0411084B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本願は砂礫を骨材とした遠心成形コンクリート
管の強化に繋がる新規な製造方法に関する発明で
ある。 ここで「コンクリート」とは流動体を固結した
駆体を総称し、セメントコンクリート、レジンコ
ンクリートなどを包括するものと定義つけたい。 〔従来の技術〕 コンクリート一般製品に対し、さらにガラス繊
維によつて強化したセメント製品（GRC）や合
成樹脂製品（FRP）は近来ますますその用途を
拡大しているが、砂礫を骨材としたコンクリート
製の排水管においてもその内、外面層をガラス繊
維強化層でコンクリート中間層を被包する複合層
を形成する構成が提案されている。 一方、セメントコンクリート管の排水管（いわ
ゆるヒユーム管）は単一層であるが、層内に鉄筋
籠を包含することによつて破壊強さを向上するこ
とが古くから今日に至るまで最も広く採用されて
きた技術である。 この両先行技術を見ると、管の圧潰試験におい
て耐ひび割れ性については明らかにガラス繊維強
化管（GRC，FRP層を内、外面に形成する複合
管、以下複合管という）が鉄筋強化管（以下鉄筋
管という）に勝つている。これはガラス繊維自体
が金属に比べて可曲性が大きい上に、引張強さは
100〜200Kg/mm²程度と鋼線と遜色ないレベルにあ
ることによるが、このような特徴をもつ複合管
も、その強化本体であるガラス繊維に１つの難点
を抱えている。すなわちガラス繊維は一般の金属
と異なりある限界を越えて引張り荷重をうけると
伸延しないで一度に破断して了うという点であ
る。複合管として製作した管の外圧試験荷重にお
いて、ひび割れ荷重や破断荷重値（最大荷重）は
日本工業規格による従来のコンクリート管に較べ
るとはるかに高くはあるが、最大荷重に達すると
殆ど同時にガラス繊維が破断し管も破壊する。そ
の点は従来の鉄筋管の方が一度に破断せず試験機
の荷重は下るがなお伸延しつつ荷重に抵抗し管は
撓みつつもその形状を保ち、鉄筋が切断されて遂
に管が圧壊するに至る。 したがつて複合管としての大きな引張強度と鉄
筋管としての前記靭性（粘り強さ）とを組み合わ
せて、鉄筋を内包した複合管を目指せばきわめて
強力なコンクリート管を得ることは当業者であれ
ば比較的容易に想到できるところである。その製
造方法として過去の技術を敷〓して行われること
は、第３図に示すようにまず回転ローラー上に回
転自在に載置した円筒状の中空型枠１ｂを回転し
つつガラス質長繊維と硬化結合材の混和体を型枠
の前端から後端に至るまで途切れることなくノズ
ルから噴射して内面を破覆する第１層５ｂを形成
する。 次に、砂礫と硬化結合材の混合した流動体の一
部を投入し高速回転によつて生じる遠心力である
層厚だけの第２層の一部６ｂ−１を締め固めた
後、一度中空型枠の回転を停止し、型枠の一端を
解放して通常の鉄筋管で使用される鉄筋籠４ｂを
挿通する。型枠の一端を再び閉じて回転し残余の
前記流動体を投入して第２層の残部６ｂ−２を形
成する。第２層６ｂの形成中に挿通した鉄筋籠４
ｂは遠心力によつて層内に内包される。この次に
回転数を落してガラス長繊維と硬化結合材の混和
体を投入して第３層７ｂを形成する。 ここで砂礫はコンクリート層の骨材をなすもの
で粒径が５mm以下を砂、５mm以上を礫として両者
を混合した骨材を基材とする硬化層をコンクリー
トと称し、砂のみを基材とするモルタルと識別す
るものと定めておきたい。 材料のすべてを投入したのち中空型枠を再び高
速回転して締め固めと湿潤、各層の相互の密着の
ため遠心力による押圧作用を与えて管の形成を完
了する。これら材料の投入は中空型枠の中空部へ
外から進退自由に挿入するベルトコンベヤや噴出
ノズルによる公知技術で実施することができる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の技術として知られる複合管の製造方法と
鉄筋管（ヒユーム管）の製造方法とを組み合せる
と前項で述べた方法に達するが、これでは遠心成
形作業の工程を一度中断するので工程時間が大幅
に増加し生産性が著しく劣化する。すなわち流動
体によるコンクリート中間層の一部６ｂ−１が形
成された段階で一旦回転を停止するため遠心力は
消滅する。自らの重量のため停止中に型枠内の上
方に位置するこの中間層の一部が脱落しないため
には、相当の締め固め作用を継続的に与えなけれ
ばならず、そのための回転時間は決して短くはな
い。また鉄筋籠を内面に挿通した後、これに冠せ
るように残余の流動体を投入し新しい中間層を形
成するときは、該鉄筋籠と先の中間層６ｂ−１と
の緊着性や、第１第２の別々に成形された中間層
相互の緊着一体性についても疑問なしとしない。 はじめから鉄筋籠を中空型枠内へ挿入したとき
はどうなるか。確かに管用の諸材料の投入を連続
的に行ない、前に述べた作業性の問題や緊着性の
問題は解消できようが新たな問題点が発生する。
すなわち、ここで用いる鉄筋籠は第３図に示すよ
うに円筒の外周を形成できる螺筋２ｂを軸方向に
平行な軸筋３ｂで結繋して鳥籠状に組み立てたも
のである。したがつて、はじめから中空型枠内へ
鉄筋籠を挿通しておいて、回転しつつガラス長繊
維と硬化結合材の混和体を噴射していくと、長繊
維は軸筋に妨げられて第４図のように中空部に持
ち上げられ、型枠内面に添着して管強度を向上す
ると言う機能を著しく損じることとなる。 本願発明は以上に述べた問題点を解決するため
に生産性の劣化や管体を形成する各材料層の緊着
性を損なうことなく、しかも強度的にきわめて優
れた遠心成形コンクリート管を製造することを目
的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本願発明に係るガラス繊維強化遠心成形コンク
リート管の製造方法は、回転ローラー上に回転自
在に載置した内径Ｄなる円筒状の中空型枠１内
へ、外径ｄなる円筒の外周を形成できる螺筋２を
軸方向に平行なＮ本の軸筋３で結繋した鉄筋籠４
を収納する第１工程と、該鉄筋籠と共に回転数Ｒ
で回転する中空型枠内へガラス質長繊維と硬化結
合材の混和体を｛πD＋Ｎ（Ｄ−ｄ）｝Ｒ 以上の
速度を以つて噴射して該中空型枠１の内面をほぼ
完全に被覆する第１層５を形成する第２工程と、
砂礫と硬化結合材の混合した流動体を投入して遠
心力により鉄筋籠４を内包しつつ締め固めて所望
の内厚を有する第２層６を形成する第３工程と、
さらに内面にガラス質長繊維と硬化結合材の混和
体を噴射して第３層７を形成する第４工程と、こ
れらの複合層に型枠を介して回転を続けつつ硬化
結合材の反応を完結して固形管を形成する第５工
程よりなることにより前記の問題点を解決した。 さらに実施上、前記の硬化結合材がセメントお
よび適量の水である第一の態様、および硬化性樹
脂液である第二の態様をそれぞれ示して解決する
ための手段をより具体的に開示した。 この材料投入の後の硬化期間中の回転、振動な
どはいずれも公知の遠心成形コンクリート管製造
の技術を敷〓して実施することができる。 〔作用と実施例〕 本願発明の作用を好ましい実施例を示す第１図
Ａ，Ｂ，Ｃに従つて説明する。図において中空型
枠１の内部に挿通した鉄筋籠４は円周方向の螺筋
２と軸方向の軸筋３の組み合せで鳥籠状の円筒体
を形成している。螺筋２は多数の輪状環を多数別
個に作つて組み立ててもよいが、好ましい例とし
て１本の鉄筋を螺旋状に巻き回して籠の外周を形
成することが推薦できる。これを補強するのがＮ
本の軸筋で、交叉点は溶接固着する。この鉄筋籠
を中空型枠内へ挿通するのが第１工程である。 第２工程は鉄筋籠と共に型枠を回転しガラス長
繊維と硬化結合材の混和体を投入する。具体的に
はガラス長繊維をスラリー状のセメントモルタル
と混和したもの、又はガラス長繊維を熱硬化性樹
脂液（例えば不飽和ポリエステル樹脂）で含浸さ
せたものを適用する。 ガラス長繊維は通常ガラスロービング９を使用
する。ガラスロービングは第１図Ａのようにガラ
ス繊維を螺旋状にノズル（図示せず）から噴出し
て型枠内面に接着するが、籠の軸筋３に引つ掛つ
てその部分だけは型面に接着することができず持
ち上つた状態となる。これが第２工程であるが、
特徴としてガラスロービング９の噴出速度が
｛πD＋Ｎ（Ｄ−ｄ）｝Ｒ 以上であるからＡ図のよ
うに ２×Ｎ×（Ｄ−ｄ））／２だけ型枠内周より
余分の長さの噴出が常に確保されるからガラスロ
ービングと硬化結合材の混和体による第１層５
は、ほぼ完全に型枠の内周πDに全面添着するこ
とができる。 第１図Ｂは第３工程に入つて砂礫と硬化結合材
の混合した流動体を投入しつつ高速回転している
状態を示し、流動体の重量と遠心力による押圧作
用によつて軸筋に係止しているガラスロービング
は引張り寄せられて型枠内面への被覆はさらに完
全に近くなる。 この流動体として具体的には第一にはセメン
ト、砂礫、水を均等に混合したものであり、第二
には硬化樹脂液として不飽和ポリエステル樹脂と
砂礫とを均等に混合した流動状のレジンコンクリ
ートが好ましい例である。 その後回転を停止することなく材料に応じた回
転数に調節しつつ第４工程（第３層７）を続けて
固める。（第１図Ｃ） なお、本例では実務上第４層８を形成して内面
をより平滑にするため、セメント系ではドライモ
ルタルを投入して高速回転を加えることにより、
既投入の各材料に含まれた水分が浸出してこの層
を湿潤する作用が生じ美麗平滑で強力な最内面を
得るのが好ましい。また、樹脂系では樹脂液を内
面に滴下して回転を加えることにより、第３層の
表面上へ薄膜状に貼着されて美麗平滑な内表面を
形成して仕上げることも付加できる。 なお、樹脂系のコンクリート管の場合、回転し
つつ100〜150℃の加熱雰囲気中で養生することは
言うまでもない。 〔発明の効果〕 効果の一例として発明者等が行なつた比較試験
の諸数値を第１表にまとめて示す。 なお、試験の諸元として次のように定める。 Ｉ−Ａ群（本願第１実施例）、Ｉ−Ｂ群（構成
層はＡ群と同じだが、中間層の形成において流動
体の投入を途中で中断して鉄筋籠を型枠内に挿通
する従来の技術）およびＩ−Ｃ群（従来の技術、
内外面GRC層、鉄筋籠なし）。 −Ａ，−Ｂ，−ＣはＩのセメント系に対
して樹脂系に置き換えたものである。

【表】 これに対する成形時間（分）、ひび割れ荷重お
よび破壊荷重（管全長2430mmに対する全荷重Kg）
を第２表（．セメント系）、第３表（．樹脂
系）にそれぞれ示す。

【表】

【表】 以上の数字から明らかなように、第１実施例、
第２実施例ともＡ群、Ｂ群がＣ群に比べてひび割
れ荷重に対してもかなりの優位に立つが、特に顕
著なのは破壊荷重の大きな改善である。両者とも
試験機の最大荷重（破壊荷重）後、荷重は若干下
るが撓みは増加し測定機限界100mmを越えなお撓
みは増加し続けた。 Ａ群とＢ群の機械的強度については殆ど差は認
められなかつたが、顕著な差はその成形時間（遠
心力をかけている回転時間）である。Ｂ群はＡ群
に比べて約50％以上プラスの回転時間を必要とし
た。別の実験によれば管径1500φ〜2000φの大径
管であればこの増加時間は約100％に達する。即
ち生産性は１／２に激減する。中間層形成の流動
体投入中、回転の一旦停止がいかに生産性を悪化
させるかを雄弁に物語つている。 この例で見られるように本願は従来のガラス繊
維強化コンクリート管に比べて機械的な強度と靭
性を大幅に改善する。また従来の鉄筋入りガラス
繊維強化コンクリート管に比べては作業性を大幅
に改善する上、機械的強度や靭性についても、理
論的にはむしろ本願の方が優位に立ち得ると考え
られる。何故ならば連続回転、投入による各層の
緊着性や、層内に放射状に張り巡らすガラス繊維
がむしろ層の強化に有効であると考えた方が妥当
であるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂ，Ｃは本願実施例の作用を示す正
面断面の部分図、第２図は従来のガラス繊維強化
コンクリート管を示す正面断面図、第３図は従来
の鉄筋入りガラス繊維強化コンクリート管を示す
正面断面図、第４図は第３図における作用を示す
正面断面図の部分図。 １…中空型枠、２…螺筋、３…軸筋、４…鉄筋
籠、５…第１層（外面層ガラス長繊維と硬化結合
材の混和体）、６…第２層（中間層砂礫と硬化結
合材の混合した流動体）、７…第３層（内面層ガ
ラス長繊維と硬化結合材の混和体）、８…第４層
（仕上層硬化結合材）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転ローラー上に回転自在に載置した内径Ｄ
   なる円筒状の中空型枠１内へ、外径ｄなる円筒の
   外周を形成できる螺筋２を軸方向に平行なＮ本の
   軸筋３で結繋した鉄筋籠４を収納する第１工程
   と、該鉄筋籠と共に回転数Ｒで回転する中空型枠
   内へガラス質長繊維と硬化結合材の混和体を
   ｛πD＋Ｎ（Ｄ−ｄ）｝Ｒ以上の速度を以つて噴射し
   て該中空型枠１の内面をほぼ完全に被覆する第１
   層５を形成する第２工程と、砂礫と硬化結合材の
   混合した流動体を投入して遠心力により鉄筋籠４
   を内包しつつ締め固めて所望の内厚を有する第２
   層６を形成する第３工程と、さらに内面にガラス
   質長繊維と硬化結合材の混和体を噴射して第３層
   ７を形成する第４工程と、これらの複合層に型枠
   を介して回転を続けつつ硬化結合材の反応を完結
   して固形管を形成する第５工程よりなることを特
   徴とするガラス繊維強化遠心成形コンクリート管
   の製造方法。 ２ 前記硬化結合材がセメントおよび適量の水で
   ある特許請求の範囲第１項記載のガラス繊維強化
   遠心成形コンクリート管の製造方法。 ３ 前記硬化結合材が硬化性樹脂液である特許請
   求の範囲第１項記載のガラス繊維強化遠心成形コ
   ンクリート管の製造方法。