JP2019074099A - 管更生用積層体および管更生用部材 - Google Patents

Abstract

【課題】管更生用部材の厚み均一性を向上して、良好な通水特性を確保するとともに、厚み不均一に起因する応力集中によって、更生管の強度が低下するのを防止することができる管更生用積層体および管更生用部材を提供する。【解決手段】第一の素材からなる第一の層と、第二の素材からなり、第一の層に積層された第二の層と、を有するシート状の積層体であって、この積層体には、熱硬化性樹脂が予め含浸されており、この積層体の一辺側の表面端部、および、一辺側と対向する他辺側の裏面端部に、第二の層が露出した露出領域を有し、露出領域における層の厚さが、露出領域以外の領域における積層体の層の厚さよりも薄い管更生用積層体、および、この管更生用積層体の一辺側の表面および他辺側の裏面に露出した第二の層同士を接合して筒状にしたインナーライナー１１を備えた管更生用部材を構成する。【選択図】図１

Description

この発明は、上水・農水用水路などの既設管の内面補修に用いられる管更生用積層体および管更生用部材に関する。

上水・農水用水路などとして地中に埋設されたコンクリート管、金属管などの既設管が経年劣化したときに、この既設管を掘り起こすことなく、その内面を補修する工法が実用化されている。この工法の一つとして、現場硬化型更生工法と呼ばれるものがある。この工法においては、予め熱硬化性樹脂を含浸させた更生用部材（ライニング材）が使用される。

この工法に使用される更生用部材として、例えば、特許文献１に示すものがある。このライニング材は、被覆層と、熱硬化性樹脂を含浸した樹脂含浸層とを有する。樹脂含浸層は、不織布と補強材を積層したシート状基材である。このシート状基材は、その幅方向の端部同士をホットメルトなどの接合手段によって接合して筒状とされる。そして、その施工時に、経年劣化した既設管の内部にこのライニング材を設け、その内部に蒸気などの流体圧を供給して管体内で拡径させる。すると、樹脂を含浸させた層が既設管の内面に密着して硬化し、この既設管の内面がライニング材で被覆される（特許文献１の段落００２３〜００４６、図３など参照）。

特開２０１３−２０８８２８号公報

特許文献１の構成においては、ライニング材を管体内で拡径させたときに、シート状基材の端部同士が重ね合わさるように接合されている。このため、接合箇所における基材の厚みが、接合箇所以外の箇所における基材の厚みより大きくなり、この厚みの不均一に起因して、既設管の通水特性に悪影響を与える虞があった。さらに、その接合箇所で応力集中が生じ、この応力集中に起因して接合箇所で剥離が生じて、更生管の強度が低下する虞もあった。

そこで、この発明は、管更生用部材の厚み均一性を向上して、良好な通水特性を確保するとともに、厚み不均一に起因する応力集中によって、更生管の強度が低下するのを防止することを課題とする。

上記の課題を解決するため、この発明は、第一の素材からなる第一の層と、第二の素材からなり、前記第一の層に積層された第二の層と、を有するシート状の積層体であって、この積層体には、熱硬化性樹脂が予め含浸されており、この積層体の一辺側の表面端部、および、前記一辺側と対向する他辺側の裏面端部に、前記第二の層が露出した露出領域を有し、前記露出領域における層の厚さが、前記露出領域以外の領域における前記積層体の層の厚さよりも薄い管更生用積層体を構成した。

このようにすると、この積層体を筒状とする際に、層の厚さが薄い前記露出領域の部分同士が接合されることになり、この接合に伴う接合箇所における厚みの増大を極力防止することができる。このため、管更生用部材の厚み均一性を向上して、良好な通水特性を確保することができる。また、同種の素材同士（ここでは、第二の素材同士）が接合されることになり、剥離を防止するのに十分な接合強度を確保することができる。

前記構成においては、前記露出領域以外の領域において、前記第二の層の表裏面に前記第一の層が積層されている構成とするのが好ましい。このようにすると、層構成がその厚さ方向に対称となって汎用性が高まるため、作業性の向上を図ることができる。

前記各構成においては、前記第一の素材が不織布で、前記第二の素材が強化繊維を有している構成とするのが好ましい。このようにすると、不織布の層による柔軟性と、強化繊維を有する層による強度とを両立することができ、この管更生用積層体を用いた作業を容易に行うことができるとともに、強度に対する十分な信頼性を確保することができる。

前記第二の素材が強化繊維を有している構成においては、その強化繊維がノンクリンプファブリックであるのが好ましい。このノンクリンプファブリックは、層状の混繊糸が一方向性を保つように構成されており、一般的な織物と異なり経糸と緯糸の交差に伴うクリンプが生じない。このため、高い強度と弾力性を有し、積層体の厚みを増すことなく、十分な強度を確保することができる。

前記各構成に係る管更生用積層体は、この管更生用積層体の前記一辺側の表面および前記他辺側の裏面に露出した前記第二の層同士を接合して筒状にしたインナーライナーを備えた管更生用部材に適用できる。このように、この管更生用積層体を管更生用部材としてのインナーライナーに適用することにより、上記において説明したように、筒状としたインナーライナーの周方向の厚み均一性を向上して、良好な通水特性を確保することができるとともに、筒状としたインナーライナーの接合部の十分な接合強度を確保して、このインナーライナーの剥離を防止することができる。

この構成においては、前記インナーライナーの外側に、前記管更生用積層体の前記一辺側の表面および前記他辺側の裏面に露出した前記第二の層同士を接合して筒状にしたアウターライナーをさらに備えた構成とするのが好ましい。このように、インナーライナーの外側にアウターライナーを設けることにより、この管更生用部材の強度をさらに高めることができる。

インナーライナーとアウターライナーを備えた構成においては、前記インナーライナーの前記一辺側と前記他辺側を接合した接合部と、前記アウターライナーの前記一辺側と前記他辺側を接合した接合部とが、環状の周方向の対称位置にある構成とするのが好ましい。このようにすると、管更生用部材を既設管の内面に密着させたときに、その密着に伴って各ライナーに作用する力が、その周方向の対称位置に分散して作用するため、各ライナーの接合部において剥離が生じるのを一層防止することができる。

前記の各管更生用部材においては、前記インナーライナーの内側に、このインナーライナーを内側から支持する筒状の補強部材をさらに備えた構成とするのが好ましい。このように、補強部材を設けることにより、この管更生用部材の強度をさらに高めて、自立管としての強度を確保することができる。

この発明では、第一の素材からなる第一の層と、第二の素材からなり、前記第一の層に積層された第二の層と、を有するシート状の積層体であって、この積層体には、熱硬化性樹脂が予め含浸されており、この積層体の一辺側の表面端部、および、前記一辺側と対向する他辺側の裏面端部に、前記第二の層が露出した露出領域を有する管更生用積層体を構成し、さらに、この管更生用積層体からなるインナーライナーを有し、前記露出領域における層の厚さが、前記露出領域以外の領域における前記積層体の層の厚さよりも薄い管更生用部材を構成した。

これにより、この積層体を筒状とする際に、前記露出領域の層が薄い部分同士が接合されることになり、この接合に伴う接合箇所における厚みの増大を極力防止することができる。このため、管更生用部材の厚み均一性を向上して、良好な通水特性を確保するとともに、厚み不均一に起因する応力集中によって、更生管の強度が低下するのを防止することができる。また、同種の素材同士（ここでは、第二の素材同士）が接合されることになり、剥離を防止するのに十分な接合強度を確保することができ、剥離に伴う不具合を防止することができる。

この発明に係る管更生用積層体を用いた管更生用部材の一実施形態を示す断面図 管更生用積層体の側面図 インナーライナーおよびアウターライナーの接合部を示す側面図であって、（ａ）は管更生用部材の拡径前、（ｂ）は管更生用部材の拡径後 管更生用積層体の他例の側面図 インナーライナーおよびアウターライナーの接合部を示す側面図であって、（ａ）は管更生用部材の拡径前、（ｂ）は管更生用部材の拡径後 補強部材の側面図 管更生用部材を設けた既設管の断面図であって、（ａ）は管更生用部材の拡径前、（ｂ）は管更生用部材の拡径後 管更生用部材の拡径後における接合部を示す要部の断面図

この発明に係る管更生用積層体を用いた管更生用部材１０の一実施形態を図１に示す。この管更生用部材１０は、上水用水路などとして地中に埋設されたコンクリート管、金属管などの既設管Ｐが経年劣化したときに、その内面を補修する更生用部材として用いられる。この管更生用部材１０は、インナーライナー１１、アウターライナー１２、および、補強部材１３を主要な構成要素としている。

管更生用部材１０の厚さは、この管更生用部材１０を適用する既設管Ｐの呼び径や、その流量などに対応して適宜決めることができるが、数ミリメートルから数センチメートルとするのが好ましい。なお、インナーライナー１１、アウターライナー１２、および、補強部材１３の実際の厚みは、施工後のそれらの外径と比較して十分小さいが、以下の各図においては、管更生用部材１０を見やすくするためにその厚みを強調して描いている。

アウターライナー１２は、インナーライナー１１の外側に設けられている。また、補強部材１３は、インナーライナー１１の内側に設けられており、このインナーライナー１１を補強している。

インナーライナー１１およびアウターライナー１２は、図２に示すように、第一の層１４と第二の層１５が積層された積層体である管更生用積層体から構成される。この管更生用積層体は、矩形シート状の外形を有している。

この管更生用積層体は、その表裏面側に第一の層１４を有し、厚さ方向中心に第二の層１５を有する。そして、この積層体の一辺側（図２の左端側）の表面端部、および、前記一辺側と対向する他辺側（図２の右端側）の裏面端部に、第二の層１５が露出した露出領域を有する。露出領域における層の厚さは、この露出領域以外の領域における前記積層体の層の厚さよりも薄くなっている。この実施形態においては、露出領域における層の厚さは、この露出領域以外の領域における積層体の層の厚さの約半分である（図２参照）。

積層体には、熱硬化性樹脂が予め含浸されている。この熱硬化性樹脂の種類は特に限定されず、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニルエステル系樹脂、メラミン樹脂などを広く採用することができる。

第一の層１４は、第一の素材からなる。本実施形態では、第一の素材として、ポリエチレン（ＰＥＴ）を用いた不織布を採用している。

第二の層１５は、第二の素材からなる。本実施形態では、第二の素材として、ガラス繊維からなる強化繊維を採用している。

この強化繊維は、ノンクリンプファブリックである。ノンクリンプファブリックは、一般的な織物のように、経糸と緯糸が交差している構造とは異なり、層状の混繊糸が一方向性を保つことにより、経糸と緯糸の交差に伴うクリンプ（うねり）が生じないように構成されている。このため、高い強度と弾力性を有し、積層体の厚みを増すことなく、十分な強度を確保することができる。

この積層体は、次のようにして構成される。まず、第一の素材と第二の素材を積層し、ニードルパンチ加工で両素材を一体化する。この一体化した積層体を２枚（以下、表面側層Ａ、裏面側層Ｂという。）用意し、表面側層Ａの第二の層１５（第二の素材からなる層）と、表裏反転した裏面側層Ｂの第二の層１５（第二の素材からなる層）を対向させ、表面側層Ａと裏面側層Ｂを対向面に沿って少しずらした状態で、この第二の層１５同士を接着する。これにより、裏面側層Ｂの一辺側の表面端部、および、表面側層Ａの他辺側の裏面端部に、第二の層１５が露出した露出領域を有し、前記露出領域以外の領域において、第二の層１５の表裏面に第一の層１４が積層されている管更生用積層体が形成される（図２参照）。

図３（ａ）に示すように、この管更生用積層体の一辺側の第一の層１４と、他辺側の第一の層１４をオーバーラップさせて接合し、筒状のインナーライナー１１およびアウターライナー１２を構成する。このオーバーラップ量はｗ１である。このように、前記一辺側と前記他辺側を所定量ｗ１だけオーバーラップさせることにより、拡径前におけるインナーライナー１１およびアウターライナー１２の外径を小さくして、既設管Ｐに設置しやすくしている。図１に示す管更生用部材１０においては、インナーライナー１１の下端部、アウターライナー１２の上端部が接合部となっている。

前記一辺側と前記他辺側の接合は、接着剤を使用したり、糸で縫い付けたりすることによって行うことができるが、その方法は特に限定されない。また、例えば、インナーライナー１１の接合は、筒状の軸方向に所定間隔を空けたスポット状に行う一方で、アウターライナー１２の接合は線状に行うなど、両ライナー１１、１２の接合状態を変えることによって、接合強度を異ならせてもよい。この接合強度は、管更生用部材１０の取り扱い時や施工時の剥離を確実に防止しつつ、この管更生用部材１０の拡径時には、第二の層１５同士をオーバーラップさせた結合部が、互いにスムーズにスライドできる程度の強度（仮止め程度の強度）とされる。

既設管Ｐ内に挿入した管更生用部材１０（図７（ａ）参照）を拡径させ、各ライナー１１、１２に周方向の力（図３（ａ）中の矢印参照）が作用すると、一辺側の第一の層１４と、他辺側の第一の層１４との間の接合（仮止め）が外れ、両層１４、１４が相対的にスライドする。そして、図３（ｂ）に示すように、一辺側の表面に露出した第二の層１５と、他辺側の裏面に露出した第二の層１５同士が、熱硬化性樹脂によって接合した状態となる。このとき、結合部におけるオーバーラップ量は、拡径前のｗ１からｗ２に変化する。

このように、拡径時において、一辺側の第二の層１５と他辺側の第二の層１５同士が接合することにより、インナーライナー１１およびアウターライナー１２の結合部における段差（図３（ａ）参照）が解消して平坦な状態となる。このため、既設管Ｐの良好な通水特性を確保することができる。

なお、上記のように表面側層Ａと裏面側層Ｂを少しずらして接着した構成とする代わりに、図４に示すように、第一の層１４（第一の素材からなる層）と第二の層１５（第二の素材からなる層）を積層した上で、第一の層１４の両端の所定箇所を切断した構成とすることもできる。これにより、積層体の一辺側の表面端部、および、他辺側の裏面端部に、第二の層１５が露出した露出領域を有し、前記露出領域以外の領域において、第二の層１５の裏面に第一の層１４が積層されている管更生用積層体が形成される。

図５（ａ）に示すように、この管更生用積層体の一辺側の第二の層１５と、他辺側の第二の層１５をオーバーラップさせて接合（仮止め）し、筒状のインナーライナー１１およびアウターライナー１２を構成する。このオーバーラップ量はｗ３である。

既設管Ｐ内に挿入した管更生用部材１０（図７（ａ）参照）を拡径させ、各ライナー１１、１２に周方向の力（図５（ａ）中の矢印参照）が作用すると、一辺側の第二の層１５と、他辺側の第二の層１５との間の接合（仮止め）が外れ、両層１５、１５が相対的にスライドする。そして、図５（ｂ）に示すように、一辺側の表面に露出した第二の層１５と、他辺側の裏面に露出した第二の層１５同士が、熱硬化性樹脂によって接合した状態となる。このとき、結合部におけるオーバーラップ量は、拡径前のｗ３からｗ４に変化する。

図４に示す管更生用積層体を用いると、上記のスライドに伴って、第一の層１４の厚み分だけ、オーバーラップさせた結合部の厚みの不均一が低減され、良好な通水特性が確保される。さらに、厚み不均一部における応力集中に起因して結合部が剥離し、更生管の強度が低下するのを防止することができる。

図１に示すように、インナーライナー１１の前記一辺側と前記他辺側を接合した接合部と、アウターライナー１２の前記一辺側と前記他辺側を接合した接合部とは、環状の周方向の対称位置となっている。このようにすると、管更生用部材１０を既設管Ｐの内面に密着させたときに、その密着に伴って各ライナー１１、１２に作用する力が、その周方向の対称位置に分散して作用する。このため、各ライナー１１、１２の接合部において、剥離が生じるのを確実に防止することができる。

補強部材１３は、図６に示すように、ガラスニットからなる２枚の矩形状シート１３ａ、１３ｂを重ね合わせ、各矩形状シート１３ａ、１３ｂの両端同士を接合して筒状としたものである。この接合は、接着剤の使用や溶着などによって行うことができるが、その接合方法は特に限定されない。

この補強部材１３を設けた管更生用部材１０と、補強部材１３を設けていない管更生用部材１０を用いて曲げ試験を行ったところ、補強部材１３を設けていない管更生用部材１０は、所定荷重以上の荷重によって結合部に剥離が生じた一方で、補強部材１３を設けた管更生用部材１０では、その所定荷重を越える荷重を負荷しても、結合部に剥離が生じないことが確認できた。

なお、図１などには図示されていないが、アウターライナー１２の外側、および、補強部材１３の内側に、硬化前の樹脂材を通さない不透過性のフィルムを設けられている。このフィルムを設けることにより、施工中に管更生用部材１０の外部に熱硬化性樹脂が漏れ出す不具合を防止することができる。このフィルムの素材として、ポリエチレン、ナイロンなどの熱可塑性樹脂を採用するのが好ましいが、他の種類の樹脂を採用することもできる。

この管更生用部材１０の施工に際しては、図７（ａ）に示すように、まず、補修を行う既設管Ｐの中に、拡径前の管更生用部材１０を設置する。そして、この管更生用部材１０の内側に、熱風や高温水蒸気などを送り込み、その熱と管更生用部材１０の内側からの加圧によって、図７（ｂ）、図８に示すように、この管更生用部材１０を拡径させるとともに熱硬化性樹脂を硬化させて、既設管Ｐの内面に管更生用部材１０を密着させる。

上記において説明した管更生用積層体および管更生用部材１０は全ての点で例示であって、管更生用部材１０の厚み均一性を向上して、良好な通水特性を確保するとともに、厚み不均一に起因する応力集中によって、更生管の強度が低下するのを防止する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、その構成を適宜変更することができる。

例えば、上記の実施形態においては、インナーライナー１１とアウターライナー１２の両ライナー１１、１２を採用した構成について説明したが、インナーライナー１１のみを有する構成とすることもできる。また、インナーライナー１１とアウターライナー１２のみで十分な強度を確保できるのであれば、補強部材１３を省略することも可能である。また、各ライナー１１、１２の各層の層構成や使用する素材も上記に限定されず、例えば、第一の層１４および第二の層１５以外の第三の層を追加するなど、適宜変更を加えることが可能である。

１０ 管更生用部材
１１ インナーライナー
１２ アウターライナー
１３ 補強部材
１３ａ、１３ｂ 矩形状シート
１４ 第一の層
１５ 第二の層

Claims (8)

1. 第一の素材からなる第一の層（１４）と、
   第二の素材からなり、前記第一の層（１４）に積層された第二の層（１５）と、
   を有するシート状の積層体であって、
   この積層体には、熱硬化性樹脂が予め含浸されており、
   この積層体の一辺側の表面端部、および、前記一辺側と対向する他辺側の裏面端部に、前記第二の層（１５）が露出した露出領域を有し、
   前記露出領域における層の厚さが、前記露出領域以外の領域における前記積層体の層の厚さよりも薄い管更生用積層体。
2. 前記露出領域以外の領域において、前記第二の層（１５）の表裏面に前記第一の層（１４）が積層されている請求項１に記載の管更生用積層体。
3. 前記第一の素材が不織布で、前記第二の素材が強化繊維を有している請求項１または２に記載の管更生用積層体。
4. 前記第二の素材の強化繊維が、ノンクリンプファブリックである請求項３に記載の管更生用積層体。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の管更生用積層体の前記一辺側の表面および前記他辺側の裏面に露出した前記第二の層（１５）同士を接合して筒状にしたインナーライナー（１１）を備えた管更生用部材。
6. 前記インナーライナー（１１）の外側に、請求項１から４のいずれか１項に記載の管更生用積層体の前記一辺側の表面および前記他辺側の裏面に露出した前記第二の層（１５）同士を接合して筒状にしたアウターライナー（１２）をさらに備えた請求項５に記載の管更生用部材。
7. 前記インナーライナー（１１）の前記一辺側と前記他辺側を接合した接合部と、前記アウターライナー（１２）の前記一辺側と前記他辺側を接合した接合部とが、環状の周方向の対称位置にある請求項６に記載の管更生用部材。
8. 前記インナーライナー（１１）の内側に、このインナーライナー（１１）を内側から支持する筒状の補強部材（１３）をさらに備えた請求項５から７のいずれか１項に記載の管更生用部材。

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