JPH04323005A - ライニング管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上水、下水、農水、工
業用水、及び排水等に用いられる鋼管や鋳鉄管の内面を
ライニングしたライニング管及びその製造方法に関する
。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来からこの種のライニング
管には、ポルトランドセメント、膨張材、及び砂を適宜
配合したモルタルが使用されていた。

【０００３】しかしながら、最近になりポルトランドセ
メントを主体としたライニング材を用いた上水道向けラ
イニング管は、その浸漬水が高ｐＨとなり飲料用として
好ましくないという課題があった。

【０００４】前期課題を解消するために、特定のアルミ
ナセメントモルタルを管内面にライニングする方法、特
定のシールコート剤をライニング層表面に塗布する方法
、及びカルシウムアルミネートと硫酸アルミニウムから
なる材料を用いる方法等が提案された（特開昭６３−２
９６８７４号公報、特開平２−７７５８８号公報、及び
特開平１−２４６１６２号公報等）。

【０００５】しかしながら、いずれの方法もライニング
管に用いた場合、初期通水時に可溶性Ａｌ量が著しく増
加し、飲料水が白濁したり、人体への悪影響問題が懸念
されており、実用化できるものではなかった（１９８８
年１０月２９日付日刊工業新聞、１９８９年１月１７日
付朝日新聞等）　。

【０００６】また、特にモルタル層の長期にわたる中性
化により、鋼管や鋳鉄管を保護するモルタル層が剥離し
て管に穴があいてしまったり、錆や泥が飲料水に混入す
るなどの課題が発生しており公知の技術では対応できて
いないのが現状である。このライニング層の中性化問題
は、現在埋設使用中の主な上下水道管が、昭和３０〜４
０年代にかけ設置されたものが多いため、早急に技術対
応が必要とされている。

【０００７】本発明者らは、前述の課題を解決すべく鋭
意研究を重ねた結果、特定の材料を使用して、遠心力成
形することにより、ライニング管として優れた耐中性化
を示すものが製造できる知見を得て本発明を完成するに
至った。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、アルミ
ナセメント、ポリマー、及び砂を配合してなる混合物を
ライニングしてなるライニング管であり、さらには、該
混合物と水とを混練してなるモルタルを、遠心力によっ
て管内面に成層することを特徴とするライニング管の製
造方法である。

【０００９】以下本発明を詳しく説明する。

【００１０】本発明に係るアルミナセメントは、鉱物組
成的には、ＣａＯをＣ、Ａｌ２Ｏ３をＡ、ＳｉＯ２をＳ
、ＴｉＯ２をＴ、及びＦｅ２Ｏ３をＦとすると、ＣＡ、
Ｃ１２Ａ７、ＣＡ２、Ｃ３Ａ５、及びＣ５Ａ３等の水硬
性カルシウムアルミネートを主体とするものであり、さ
らに、その他α−Ａｌ２Ｏ３や、Ｃ２ＡＳ、ＣＴ、及び
Ｃ４ＡＦ等を含有したものである。

【００１１】本発明では、前記水硬性カルシウムアルミ
ネートの中でＣ／Ａのモル比が１より大きいカルシウム
アルミネートを含有すると急硬性を示し、可使時間が短
くなり、Ｃ／Ａのモル比が１未満のカルシウムアルミネ
ートを含有すると、急硬性が劣るため好ましくない。

【００１２】そのため、通常使いやすさからＣＡを主体
とするアルミナセメントが市販されており、ＪＩＳ　Ｒ
　２５１１によって第１種から第５種に区分されている
。第１種に相当するアルミナセメントとしては、電気化
学工業社製商品名「デンカハイアルミナセメントスーパ
ー」、「デンカハイアルミナセメントスーパー２」、「
デンカハイアルミナセメントスーパーＧ」、及び「デン
カハイアルミナセメントスーパー９０」等や、アルコア
社製商品名「ＣＡ２５」、「ＣＡ２５タイプＣ」、及び
「ＣＡ２５タイプＧ」等の他、ラファジュ社製商品名「
セカール８０」などが挙げられる。第２種に相当するア
ルミナセメントとしては、電気化学工業社製商品名「デ
ンカハイアルミナセメント」、「デンカハイアルミナセ
メントＮＥＯ」、「デンカハイアルミナセメントＤ」、
及び「デンカハイアルミナセメント＃８０」等や、アル
コア社製商品名「ＣＡ１４」や「ＣＡ１５」など、さら
には、ラファージュ社製商品名「セカール７０」や「セ
カール７１」などが挙げられる。第３種に相当するアル
ミナセメントとしては、電気化学工業社製商品名「デン
カアルミナセメント１号」、「デンカアルミナセメント
１号−ＮＥＯ」、及び「デンカアルミナセメント１号−
Ｄ」等や、旭硝子社製商品名「アサヒアルミナセメント
１号」、日本セメント社製商品名「アサノアルミナセメ
ント１号」、もしくはラファージュ社製商品名「セカー
ル５０」や「セカール５１」などが挙げられる。 第４種に相当するアルミナセメントとしては、電気化学
工業社製商品名「デンカアルミナセメント２号」や「デ
ンカアルミナセメント工事用」、日本セメント社製商品
名「アサノアルミナセメント２号」などが挙げられる。 第５種に相当するアルミナセメントとしては、旭硝子社
製商品名「アサヒフオンジュ」、ラファージュ社製商品
名「セカール４１」や「シマンフオンジュ」等が挙げら
れる。本発明では、前記の第１〜５種に相当するいずれ
のアルミナセメントも使用可能であるが、第３〜５種相
当品がライニング層としての強度が確保できる面から好
ましい。

【００１３】本発明においては、アルミナセメントにそ
の他のセメントを併用することは、長期浸水時のカルシ
ウムイオン溶出量が少なく、耐中性化性に優れるため好
ましい。

【００１４】ここで、その他のセメントとしては、普通
・早強・超早強・白色・中庸熱・耐硫酸等の各種ポルト
ランドセメントや、これらポルトランドセメントに高炉
スラグ、フライアッシュ、又はシリカを配合した、高炉
セメント、フライアッシュセメント、及びシリカセメン
トの各種混合セメントなどの水硬性カルシウムシリケー
トを主体とするポルトランドセメントが挙げられる。そ
のうち、ポルトランドセメント５０〜９８重量部、アル
ミナセメント５０〜２重量部の範囲であることがより好
ましく、ポルトランドセメント７０〜９７重量部、アル
ミナセメント３０〜３重量部の範囲が、カルシウムイオ
ン溶出量が少なく最も好ましい。

【００１５】本発明において、アルミナセメントとポル
トランドセメントに、さらに、膨張材を併用することは
好ましい。

【００１６】ここで、膨張材としては、カルシウムアル
ミネート（Ｃ３Ａ）、カルシウムサルホアルミネート（
Ｃ３Ａ・ＣａＳＯ４）、セッコウ（ＣａＳＯ４）、酸化
カルシウム、及び水酸化カルシウム等からなるエトリン
ガイト生成系のものや、酸化カルシウム（ＣａＯ）やフ
ッ化カルシウム（ＣａＦ２）などからなる石灰系のもの
が使用できる。このうち、エトリンガイト生成系のもの
が可使時間が取れ面から特に好ましい。また、膨張材の
粉末度は、ブレーン比表面積で２，０００ｃｍ２／ｇ以
上のものが膨張効果の良好な面から好ましく、４，００
０ｃｍ２／ｇ以上のものが特に好ましい。膨張材の使用
量は、アルミナセメントとポルトランドセメントの合計
８５〜９８重量部に対して、１５〜２重量部がライニン
グした際のクラック防止の面から好ましく、特にアルミ
ナセメントとポルトランドセメントの合計９０〜９７重
量部に対して、１０〜３重量部がより好ましい。

【００１７】本発明に係るポリマーは、配合することで
モルタルの管への優れた接着性と、ライニング層の耐中
性化特性を向上できるもので、具体的には、水性ポリマ
ーディスパージョン、粉末エマルジョン、水溶性ポリマ
ー、及び液状ポリマー等が挙げられる。水性ポリマーデ
ィスパージョンとしては、ゴムラテックス、樹脂エマル
ジョン、及び混合ディスパージョン等があり、具体的に
は、ポリアクリル酸エステル（ＰＡＥ）、ポリ酢酸ビニ
ル（ＰＶＡＣ）、アクリル酸エステルスチレン、ポリプ
ロピオン酸ビニル（ＰＶＰ）、エチレン酢酸ビニル（Ｅ
ＶＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、クロロプレンゴム（
ＣＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロ
ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、メタクリル酸メチ
ルブタジエンゴム（ＭＢＲ）、及び天然ゴムラテックス
等が挙げられる。また粉末エマルジョンとしては、エチ
レン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、酢酸ビニル、及びビニルバ
ーサテート（ＶＡＶｅｏＶａ）等が挙げられる。水溶性
ポリマーとしては、メチルセルロースなどのセルロース
誘導体、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、及びアクリ
ル酸カルシウムやアクリル酸マグネシウムなどのアクリ
ル酸塩等が挙げられる。液状ポリマーとしては、不飽和
ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂などがある。具体的に
は、「新コンクリート用混和材料、１９９〜２１６頁、
１９８９年発行」記載のポリマー混和材が使用可能であ
るが、本発明では、ポリマーの分散性の面から水性ポリ
マーディスパージョンの使用が好ましい。また、セメン
トとのプレミックス化によるバンドリングのしやすさか
ら、ＥＶＡやＶＡＶｅｏＶａなどの粉末エマルジョンの
使用が好ましい。ポリマーの使用量は、アルミナセメン
ト１００重量部に対して、固形分換算で１〜１００重量
部が、モルタルとしての硬化性、強度、及び耐中性化特
性等が良好で好ましく、２〜５０重量部が耐中性化特性
に優れより好ましい。

【００１８】本発明に係る砂は、塩害や白華が発生しに
くく、アルミナセメントの水和を妨害しない、Ｋ、Ｎａ
、Ｃｌ、及びＳ等の可溶性成分の少ない硅砂、川砂、及
び山砂等が好ましく、具体的には、「セメントコンクリ
ートＮｏ．４１５、１９８１年４月号「骨材特集」」に
記載されているものが使用可能である。砂の粒径は通常
５ｍｍ下のものが使用され、ライニング管の管径によっ
て使い分けられる。例えば、５００φｍｍの鋳鉄管をラ
イニングする場合は、２〜０ｍｍサイズの砂が好んで使
用される。砂の使用量は、アルミナセメント又はアルミ
ナセメント、ポルトランドセメント、及び膨張材（以下
水硬性物質という）１００重量部に対して、５０〜３０
０重量部が配合可能であり、ライニング管の管径により
使い分けされる。例えば、１００〜７００φｍｍの鋳鉄
管では、水硬性物質１００重量部に対して、１００〜２
７０重量部がより好ましい。

【００１９】さらに、本発明では各種硬化調整剤の使用
が可能である。ここで、硬化調整剤としては、リグニン
スルホン酸塩系、ナフタレンスルホン酸塩系、ナフタレ
ンスルホン酸塩ホルマリン縮合物系、メラミンスルホン
酸塩ホルマリン縮合物系、及びポリカルボン酸塩系など
一般に市販されているものや、リン酸系、ホウ酸系、及
びオキシカルボン酸系等が挙げられる。リン酸系のもの
としては、ヘキサメタリン酸、トリポリリン酸、及びピ
ロリン酸又はそれらのナトリウム塩やカリウム塩が挙げ
られる。ホウ酸系のものとしては、ホウ酸、ホウ酸ナト
リウム、及びホウ酸カリウム等が挙げられる。オキシカ
ルボン酸系のものとしては、クエン酸、酒石酸、グルコ
ン酸、ギ酸、及び酢酸又はそれらのナトリウム塩やカリ
ウム塩が挙げられる。これら硬化調整剤は単独の使用も
しくは併用が可能である。硬化調整剤の使用量は、アル
ミナセメント１００重量部に対して、０．０１〜１０重
量部が好ましく、０．０５〜３重量部が、養生時の強度
発現が良好である面からより好ましい。

【００２０】さらに、本発明のライニング材は長期安定
性の目的でスラグ、フライアッシュ、炭カル、セッコウ
、消石灰、及びシリカヒューム等の混和材をアルミナセ
メントの一部代替物として単独使用もしくは併用により
適量使用することが可能である。中でもセッコウと消石
灰は、アルミナセメントの急硬性を向上でき、スラグ、
フライアッシュ、及び炭カルは長期強度の劣化を防止す
ることが可能である。シリカヒュームは施工体の緻密化
が図れ、耐食性が向上するという特徴を持っている。こ
れら混和材は目的物性の改善のため、配合されるもので
あって、添加量の最適量は一律に決められるものではな
い。

【００２１】本発明に係る水の使用量は、ＪＩＳ　Ｒ　
５２０１記載のフロー試験方法で測定したフロー値が１
８０〜２８０ｍｍとなる量が好ましく、２００〜２４０
ｍｍとなる量がより好ましい。フロー値が１８０ｍｍ未
満では、遠心力成形時に管内面に均一なモルタル層が成
形されにくく、２８０ｍｍを越えると、遠心力成形によ
るライニング層の締りが悪くペースト層が分離し、クラ
ックや剥離が発生しやすくなる傾向がある。

【００２２】本発明のライニング管の製造方法は、前記
のアルミナセメント、ポリマー、及び砂、必要に応じポ
ルトランドセメントと膨張材を配合してなる混合物と水
を混合し、パン型ミキサーやパドルミキサーなどの混練
機で混練してモルタルを作製した後、常法の遠心力成形
法により、管内面にライニングを行うものである。また
、遠心力成形は通常２０Ｇ以上で行われるが、本発明で
は４０Ｇ以上が好ましく、５０〜７０Ｇがライニング層
の締りの面からより好ましい。４０Ｇ未満ではライニン
グ層の締りが不十分で、レイタンスの浮きも不足して好
ましくなく、７０Ｇを越えると、ペースト層が分離し、
クラックが発生し易くなるため好ましくない。最高Ｇに
よる遠心力成形時間は２分以上が好ましく、３分以上が
モルタル層からの水抜けが安定し、均一なライニング層
が得られる面から特に好ましい。

【００２３】ライニングを行った管の養生は蒸気養生及
び／又は常温養生によって行うことが可能である。蒸気
養生は、ライニング後常温で前養生２時間以上が好まし
く、３時間以上がより好ましい。さらに、本養生として
は、温度５０℃以上が好ましく、７０℃以上で３時間以
上がより好ましく、６時間以上で行うのが最も好ましい
。常温養生は、ライニング後、４時間以上行うのが好ま
しく、アルミナセメントの水和発熱が完了するまで行う
のがより好ましい。特に相対湿度６０％Ｒ．Ｈ．以上、
さらに、好ましくは８０％Ｒ．Ｈ．以上の加湿条件で常
温養生することがアルミナセメントの水和発熱によるラ
イニング表面の乾燥に伴う硬化体の劣化を防止できるた
め好ましい。

【００２４】前述方法によって養生したライニング管は
ライニング表面層のレイタンス除去や平滑性確保のため
硬化後、グラインダーやブラシなどを用いた常法の方法
で表面を磨削するのが好ましい。

【００２５】本発明に使用される管は、通常鋳鉄管が使
用されるが、予め常用のモルタルライニング管も使用可
能である。

【００２６】

【実施例】以下本発明を実施例にて説明する。

【００２７】実施例１ 表１に示すように、水硬性物質１００重量部に対して、
ポリマーＡを、固形分比であるポリマー／水硬性物質比
が３０重量％になるように配合し、ＪＩＳ　６号ケイ砂
２００重量部を加えモルタルミキサーにて空練り後、フ
ロー値２２０±１０ｍｍになるように水を加え５分間常
温にて混練りした。この混練物を遠心成形機により内径
１００×長さ５００ｍｍの鋳鉄管内面に６０Ｇ−５分間
の条件で厚さ６ｍｍのライニング層を形成した。ライニ
ング完了後、常温にて４時間、前養生を行い、さらに、
８０℃−１２時間、蒸気養生後、室温まで放冷して本発
明のライニング管を製造した。このライニング管の内面
を施盤により、１ｍｍ乾式研磨した。この研磨後の管を
水道水で１時間洗管し評価を行った。その結果を表１に
併記する。なお、物性の測定はつぎのように行った。

【００２８】＜測定方法＞１可溶性Ｃａ量；ライニング
管の内面をイオン交換水により洗浄後、イオン交換水３
０００ｍｌを入れ、２４時間、２０℃で浸漬し、この浸
漬水を、０．８μのフィルターで濾過し、ＩＣＰ分析を
行った。２耐中性化性；ライニング管にｐＨ＝４の炭酸
水を３０００ｍｌ入れ、７日間２０℃で放置し、その後
管をスライスし、フェノールフタレン溶液を付け中性化
の厚みを測定した。

【００２９】＜使用材料＞水硬性物質α：アルミナセメ
ント、電気化学工業社製商品名「デンカアルミナセメン
ト２号」 〃　　　　β：中央セメント社製、普通ポルトランドセ
メント ポリマーａ：電気化学工業社製商品名「デンカＥＶＡ　
ラテックス　８３ＰＬＥ」主成分エチレン酢酸ビニル

【
００３０】

【表１】

【００３１】表１に示すように本発明のライニング管は
、ライニング層からのＣａ溶出層と中性化厚みが著しく
少なく、従来のライニング管に比べ著しく耐中性化特性
が向上していることがわかる。

【００３２】実施例２ 表２に示すように固形分比を変化させたこと以外は実施
例１と同様に行った。結果を表２に併記する。

【００３３】

【表２】

【００３４】実施例３ 表３に示すように、ポリマーの種類を変え、固形分比２
０重量％としたこと以外は実施例１と同様に行った。結
果を表３に併記する。

【００３５】＜使用材料＞ ポリマーｂ：電気化学工業社製商品名「デンカ　　ドラ
イトンＢ」主成分酢酸ビニル　　　　　　　　　　−ベ
オバ−ラウリル酸ビニル共重合体　　〃　　　　ｃ：日
本ラテックス社製商品名「トマックエバー２００」主成
分変性ＥＶＡエ　　　　　　　　　　マルジョン 　　〃　　　　ｄ：　　　　　　　　　　　　〃　　　
　　　　　　　「トマックエバー　３００」主成分変性
ＥＶＡエ　　　　　　　　　　マルジョン 　　〃　　　　ｅ：　　　　　　　　　　　　〃　　　
　　　　　　　「トマック　　パワー」主成分ＳＢＲ系
ラテッ　　　　　　　　　　クス 　　〃　　　　ｆ：　　　　　　　　　　　　〃　　　
　　　　　　　「トマック　１００」主成分ＳＢＲ系ラ
テックス　　〃　　　　ｇ：　　　　　　　　　　　　
〃　　　　　　　　　　「ＪＳ　１００　Ｐ」主成分Ｓ
ＢＲ系ラテックス　　〃　　　　ｈ：カネボーエヌエヌ
シー社製商品名「ＧＦＩ」主成分アクリル共重合樹　　
　　　　　　　　脂 　　〃　　　　ｉ：　　　　　　　　　　　　〃　　　
　　　　　　　「１０８０　Ｔ」主成分ＥＶＡ　　〃　
　　　ｊ：　　　　　　　　　　　　〃　　　　　　　
　　　「１０７０　Ｔ」主成分酢酸ビニルベオバラウ　
　　　　　　　　　リル酸ビニル共重合体　　〃　　　
　ｋ：日本ゼオン社製商品名「ＬＸ　２０６」主成分Ｓ
ＢＲ系ラテックス

【００３６】

【表３】

【００３７】実施例４ 膨張材として電気化学工業社製商品名「デンカＣＳＡ＃
２０」（水硬性物質γ）を用い、表４に示す配合を用い
たこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表４に併
記する。

【００３８】＜測定方法＞３耐クラック性；ライニング
管を室外放置し、６ヶ月経過後のライニング層のクラッ
ク発生状態を目視にて判定した。・クラック無　　◎＞
○＞△＞×有

【００３９】

【表４】

【００４０】表４に示すように、膨張材を併用すること
で、長期におよび収縮を防止でき、耐中性化特性を損な
うことなく、耐クラック性を向上できる。

【００４１】実施例５ あらかじめポルトランドセメントモルタルで、厚さ３ｍ
ｍライニングしたφ１００×長さ５００ｍｍのライニン
グ管に実施例４実験Ｎｏ．４−　６の配合を用い、厚さ
２ｍｍでライニング層の厚さ計５ｍｍの二層ライニング
管を作製し実施例１と同様の処理を行った。

【００４２】その結果、得られた管の可溶性Ｃａは１．
２ｐｐｍ、中性化厚みは０．２ｍｍと良好な結果を示し
た。また、ポルトランドセメントモルタル層との接着性
も良好で６ヶ月経過後もクラックや剥離は見られなかっ
た。

【００４３】

【発明の効果】本発明のライニング管は耐中性化性や耐
クラック性に優れ、近年、問題になっている上下水道を
はじめとする各種ライニング管の中性化を防止でき、長
期に渡って使用できる有用なものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　アルミナセメント、ポリマー、及び砂
   を配合してなる混合物をライニングしてなるライニング
   管。
2. 【請求項２】　　アルミナセメント、ポリマー、及び砂
   を配合してなる混合物と水とを混練してなるモルタルを
   、遠心力によって管内面に成層することを特徴とするラ
   イニング管の製造方法。