(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設の石綿セメント管の外周部に被冠して該既設の石綿セメント管を補強もしくは修復する被覆管であって、石綿セメント管の外径とほぼ同じ内径を有し、石綿セメント管より弾性率の大きいカーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で形成されているとともに、予め管軸方向に複数個に分割されており、各分割被覆管の管軸に平行な一端外周部と管軸に直交する一端外周部に渡って連続しかつ分割被覆管の肉厚分だけ内径の大きい重合片を突設し、一方の分割被覆管の前記重合片を他方の分割被覆管の重合片のない一端外周部に重合して管形状に接合されるとともに、管軸に直交する一端外周部が前記被覆管に対して管軸に沿った方向に配設される他の被覆管の管端外周部に重合して接合されるよう構成され、石綿セメント管と分割被覆管および分割被覆管同士が接着樹脂剤で固定されることを特徴とする石綿セメント管用被覆管。
【請求項２】
被覆管の内径が石綿セメント管の外径とほぼ同径であり、前記被覆管の内周面と前記石綿セメント管の外周面とにできる隙間距離が石綿セメント管の弾性限界応力における外方伸び（歪）量以下になっている請求項１に記載の石綿セメント管用被覆管。
【請求項３】
予め石綿セメント管の外周面と被覆管の内周面の、少なくともいずれか一方に接着樹脂剤が塗布され、石綿セメント管と被覆管とを工事現場において直接固定できるようになっている請求項１に記載の石綿セメント管用被覆管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、水道管等に用いられる石綿セメント管を補強する石綿セメント管用被覆管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石綿セメント管は、軽量で加工性がよく安価である反面、鉄管に比して強度が低く、破損し易いという性質がある。特に、布設後多くの年数を経ると、土壌や地下水等により、浸食されて管体の厚さが減少し、強度が著しく低下することがある。
【０００３】
このようになると、路面の振動あるいはガスや水道工事等により埋設されている石綿セメント管が堀り出された際に、脆弱部が折損して溢水事故等を引起こす原因となる。
【０００４】
このような事故を未然に防止するためには、管体の脆弱部を補強する必要があり、そのため、従来は石綿セメント管に脆弱部が発見されたときには、直管１本の布設替えを行ったり、他種の強靱な管と交換しており、その際には管の埋設箇所を広範囲に掘削したり、新管を手配したりしなければならず、また、不断水工事を行う場合には、工事が大規模となって多くの工数や工期を要し、工事費も嵩む。
【０００５】
そこで、既設の石綿セメント管をそのまま使用し、この石綿セメント管の脆弱部または分岐管工事箇所、さらには弁布設箇所近傍のみの補強を行う工法がある。
【０００６】
この工法は、例えば図６の特公昭５８−２５９１９号公報に示されるように分岐管工事を行う箇所の石綿セメント管０１の周囲を掘り起こし、掘削壕Ａを形成するとともに、石綿セメント管０１の周囲を金属の補助分割管０２で被覆し、石綿セメント管０１と金属の補助分割管０２との間の空間にコンクリートミルクもしくはエポキシ樹脂等の充填剤を充填するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一般に石綿セメント管０１は経年変化によって浸食され、脆弱化しているため、図に示されるような大きな掘削壕Ａを掘り、石綿セメント管０１を露出させると、石綿セメント管自体、金属の補助分割管０２及び充填剤０３の重みにより、簡単に石綿セメント管０１が破壊されてしまう。
【０００８】
さらに、金属製の補助分割管０２は強度確保のため重量が大きく、掘削壕Ａ内で石綿セメント管０１の下方に補助分割管０２を設置する作業には、作業員が多数必要となり、さらに煩雑な作業を強いられることになる。
【０００９】
本発明は、石綿セメント管の補強や修復に当たり、金属管やコンクリート等の比重の大きい材料を使用しない強力な石綿セメント管の被覆管を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の石綿セメント管用被覆管は、既設の石綿セメント管の外周部に被冠して該既設の石綿セメント管を補強もしくは修復する被覆管であって、この被覆管が石綿セメント管の外径とほぼ同じ内径を有し、石綿セメント管より弾性率の大きいカーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で形成されているとともに、予め管軸方向に複数個に分割されており、各分割被覆管の管軸に平行な一端外周部と管軸に直交する一端外周部に渡って連続しかつ分割被覆管の肉厚分だけ内径の大きい重合片を突設し、一方の分割被覆管の前記重合片を他方の分割被覆管の重合片のない一端外周部に重合して管形状に接合されるとともに、管軸に直交する一端外周部が前記被覆管に対して管軸に沿った方向に配設される他の被覆管の管端外周部に重合して接合されるよう構成され、石綿セメント管と分割被覆管および分割被覆管同士が接着樹脂剤で固定されることを特徴としている。
【００１１】
本発明の石綿セメント管用被覆管は、被覆管の内径が石綿セメント管の外径とほぼ同径であり、前記被覆管の内周面と前記石綿セメント管の外周面とにできる隙間距離が石綿セメント管の弾性限界応力における外方伸び（歪）量以下にすることができる。
【００１３】
本発明の石綿セメント管用被覆管は、予め石綿セメント管の外周面と被覆管の内周面の、少なくともいずれか一方に接着樹脂剤が塗布され、石綿セメント管と被覆管とを工事現場において直接固定できるようにすることができる。
【００１５】
【作用】
石綿セメント管の外周を、石綿セメント管自体の弾性率（ヤング率）よりも大きいカーボン繊維強化プラスチックの被覆管で一体に被覆するため、鉄製の被覆管とほぼ同じ強度を有するカーボン繊維強化プラスチックの被覆管を使用した場合、被覆管の重量は鉄製のものに比べ約５分の１以下となり、軽量かつ強力な支持が可能となる。また、前述のように被覆管の弾性率が石綿セメント管よりもはるかに大きいため、小さい断面二次モーメント、言い換えれば肉薄被覆管が石綿セメント管の外周面に当接し、内外からの応力に対して石綿セメント管を強力に保護できることになる。
また、重合片は接着部を広く取れる機能が有り、分割被覆管同士の接合に極めて効果的である。更に、石綿セメント管と分割被覆管および分割被覆管同士とを接着樹脂剤で固定すると、石綿セメント管と被覆管の両管で外荷重、管内圧に十分対抗できるため、石綿セメント管の見かけ上の弾性限界応力が飛躍的に延びる。
【００１６】
被覆管の内周面と石綿セメント管の外周面との隙間距離が石綿セメント管の弾性限界応力における外方伸び（歪）量以下に設定されていると、例えば被覆管の外からの荷重はその初期もしくは低荷重時には被覆管でその荷重が支えられるため、石綿セメント管にはほとんど荷重が加わらず、また石綿セメント管内方からの水等の内圧が石綿セメント管に加わっても石綿セメント管の弾性限界応力に到達以前に石綿セメント管が高強度の被覆管に当接して、石綿セメント管の伸びが強力に抑えられるため、内圧に対しても十分な強度を有することになる。
【００１８】
予め石綿セメント管の外周面と被覆管の内周面の少なくともいずれか一方に接着樹脂剤が塗布されていると、被覆管がカーボン繊維強化プラスチックである軽量さと相俟って、分割された一部の被覆管を下方からでも容易に石綿セメント管に止着できる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面とともに説明すると、図１、図２には本発明の第１実施例が示され、１はポルトランドセメントと石綿繊維（アスベスト）とからなる石綿セメント管（ＡＣ）であり、既設の水道管として通常地中に埋設されている。この石綿セメント管１は前述したように経年変化により浸食され脆弱化しているため、脆弱部の補強が必要であるとともに、この石綿セメント管から分岐管を取り出したり、開閉弁、切換弁等を新たに布設することも行われる。このため、これら補強、補修さらには水道工事を行うためには、その周囲の掘削壕を掘り、局部的かつ一時的に石綿セメント管１が露出される。
【００２１】
２は、カーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により作られ、極めて弾性率（ヤング率）の高い被覆管であり、石綿セメント管１に上下もしくは左右から被冠できるように２分割された分割被覆管２’、２’から構成されている。なお、この実施例では２分割されているが、石綿セメント管の径に応じて３分割、４分割も可能である。
【００２２】
これら分割被覆管２’には、被覆管２を連続接続するために、外部にフランジのような突出部を形成させずに重合接着できるように、またその以前に被覆完了した被覆管２の外周部の一端外周部に重合接着できるように、分割被覆管２’の内径よりも分割被覆管２’の肉厚分だけ内径の大きい重合片３、４が突設されている。図1に示すように各分割被覆管２’の管軸に平行な一端外周部の重合片３と管軸に直交する一端外周部の重合片4とが前記両外周部に渡って連続して形成されている。なお、この重合片３は接着部を広く取れる機能が有り、分割被覆管２’同士の接合に極めて効果的である。
【００２３】
本発明における分割被覆管２’は、カーボン繊維強化プラスチックでできているため、鉄の被覆管と同等の強度であってもその重量は５分の１以下程度（カーボンの選択によっては１０分の１も可能である）と極めて軽量なため、例えば１人の作業者が掘削壕の下方から一枚の分割被覆管２’を支え、他の作業者が上方から一枚の分割被覆管２’を下降させ、６で示す接着樹脂が適宜塗布された面を他の接着樹脂塗布面に押し当てることによって、順次容易に石綿セメント管１に被覆管２を被覆できることになる。
【００２４】
ここで、５は接着剤のみでは接合強度が不十分な場合に、対向する重合片３を利用して両分割被覆片２’、２’同士を連結するネジあるいはリベットである。
【００２５】
またこの実施例では、石綿セメント管１の外径と被覆管２の内径とは若干のゆとりが許容されるものとしてほぼ同径になっており、図２に示すように被覆管２の内面が石綿セメント管１の外周面に近接もしくは当接して一体に被覆できるようになっている。
【００２６】
ここで、被覆管２の内周面と石綿セメント管１の外周面との隙間距離ｌは可能な限り小さい方がよいが、石綿セメント管１の弾性限界応力における外方伸び（歪）量以下にすることが重要である。このような設定が可能であれば、被覆管の外からの荷重はその初期もしくは低荷重時には被覆管２でその荷重が支えられるため、石綿セメント管１にはほとんど荷重が加わらず、また石綿セメント管１内方からの水等の内圧が石綿セメント管１に加わっても石綿セメント管１の弾性限界応力に到達以前に石綿セメント管１が高強度の被覆管に当接して、石綿セメント管１の伸びが強力に抑えられるため、内圧に対しても十分な強度を有することになる。このように、この被覆管２で補強された管に加わる内外の力に対して石綿セメント管１の破壊を十分防止することができる。
【００２７】
図３、図４には本発明の第２実施例が示され、第１実施例と相違する点は、分割被覆管２’内周面、石綿セメント管１の外周面、重合片３、４内面、そして隣接する被覆管２の端部等、適宜選択された所定の箇所に接着樹脂剤６を前もって塗布しておき、石綿セメント管１に直接被覆管２を接着被覆する点である。
【００２８】
この場合も、分割被覆管２’の重量が極めて軽量なため、作業者はさらに少人数で順次容易に石綿セメント管１に被覆管２を被覆することができる。
【００２９】
このような接着被覆を行うことにより、石綿セメント管１と被覆管２とを接着する接着樹脂層は極めて薄いものとなり、言い換えれば石綿セメント管１に被覆管２が極めて接近してそれぞれが一体化できるため、石綿セメント管１と被覆管２の両管で外荷重、管内圧に十分対抗でき、石綿セメント管１の見かけ上の弾性限界応力が飛躍的に延びることになる。
【００３０】
またこの実施例において、石綿セメント管１が湿気を帯びている場合等は、石綿セメント管１の回りに薄い防水シート（図示せず）を巻回してその上に接着樹脂剤６を塗布することも可能である。
【００３２】
図５は、石綿セメント管（ＡＣ）、グラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、そしてカーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の材料特性としての弾性率（ヤング率）の傾向を表わしたグラフであり、実験等によれば石綿セメント管（ＡＣ）とグラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）とはこの弾性率に大きな相違がなく、また、グラス繊維強化プラスチックではそれ以上の極端な弾性率を得ることはできない。これに比べカーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）は、ＡＣ、ＧＦＲＰに比較して約８倍以上の弾性率のものが製造可能である。
【００３３】
ここで一般に材料の曲げ力としてＰとそのたわみ量との関係は、
ｌ／Ｌ03＝Ｐ／（Ｅ・Ｉ）
（ｌ：たわみ量、Ｌ0：支点間の距離、Ｅ：弾性係数、Ｉ：断面二次モーメント）の式で表わされ、材料が複合材の場合は
ｌ／Ｌ03＝Ｐ／（Ｅ1Ｉ1＋Ｅ2Ｉ2＋…）
で表わされることからも明らかなように、石綿セメント管をその弾性率がほぼ同じグラス繊維強化プラスチックで直接補強することになると、石綿セメント管のたわみ量を減らすためにグラス繊維強化プラスチックを使用したにもかかわらず、単純に石綿セメント管自体の厚みを増したことにしかならず、その分全重量が増加し、露出された石綿セメント管にこの重量による破壊力を及ぼしかねない。また、この方法であると分岐管工事や弁体の布設工事においてボーラー等によって切断される被覆管部分の厚みが増加するため、工事に要する時間やコストも多大なものとなる。
【００３４】
本発明では、石綿セメント管より軽量かつ高い弾性率を有するカーボン繊維強化プラスチックによりこの石綿セメント管を被覆するので、鉄製はもとよりグラス繊維強化プラスチックでも到達できない極めて効果的な補強が可能となる。特に図６の従来例にも示されるように、鉄製の被覆管を使用した場合、分岐管工事等においてこの鉄の被覆管の切断を避け、脆弱化した石綿セメント管を直接切断するため、工事には極めて慎重さが要求されるとともに、またあえて全体を鉄の被覆管で覆い、この金属の被覆管をもボーラー等で同時に切断するとなると工事時間が多大なものとなる。この点、本発明はカーボン繊維強化プラスチックの被覆管を採用するため、切断が極めて容易なものとなり、上記のような管工事に極めて適している。
【００３５】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００３６】
例えば、本発明では被覆管が管軸方向に分割されていると表現されているが、複数の分割被覆管が石綿セメント管に周囲から取付けられればよく、軸に対して傾斜する方向も含むことは明らかである。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明にあっては、次に記載する効果が得られる。
【００３８】
（ａ）石綿セメント管の外周を、石綿セメント管自体の弾性率（ヤング率）よりも大きいカーボン繊維強化プラスチックの被覆管で一体に被覆するため、鉄製の被覆管とほぼ同じ強度を有するカーボン繊維強化プラスチックの被覆管を使用した場合、被覆管の重量は鉄製のものに比べ約５分の１以下となり、軽量かつ強力な支持が可能となる。また、前述のように被覆管の弾性率が石綿セメント管よりもはるかに大きいため、小さい断面二次モーメント、言い換えれば肉薄被覆管が石綿セメント管の外周面に当接し、内外からの応力に対して石綿セメント管を強力に保護できることになる。
また、重合片は接着部を広く取れる機能が有り、分割被覆管同士の接合に極めて効果的である。更に、石綿セメント管と被覆管とを接着樹脂剤で固定すると、石綿セメント管と被覆管の両管で外荷重、管内圧に十分対抗できるため、石綿セメント管の見かけ上の弾性限界応力が飛躍的に延びる。
【００３９】
（ｂ）被覆管の内周面と石綿セメント管の外周面との隙間距離が石綿セメント管の弾性限界応力における外方伸び（歪）量以下に設定されていると、例えば被覆管の外からの荷重はその初期もしくは低荷重時には被覆管でその荷重が支えられるため、石綿セメント管にはほとんど荷重が加わらず、また石綿セメント管内方からの水等の内圧が石綿セメント管に加わっても石綿セメント管の弾性限界応力に到達以前に石綿セメント管が高強度の被覆管に当接して、石綿セメント管の伸びが強力に抑えられるため、内圧に対しても十分な強度を有することになる。
【００４１】
（ｄ）予め石綿セメント管の外周面と被覆管の内周面の少なくともいずれか一方に接着樹脂剤が塗布されていると、被覆管がカーボン繊維強化プラスチックである軽量さと相俟って、分割された一部の被覆管を下方からでも容易に石綿セメント管に止着できる。
【００４３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施例の被覆管の装着工程図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明第２実施例の被覆管の装着工程図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】石綿セメント管、グラス繊維強化プラスチック管、そしてカーボン繊維強化プラスチック管の弾性率を表わすグラフである。
【図６】従来の石綿セメント管の補強時の一部断面図である。
【符号の説明】
１          石綿セメント管
２          被覆管
２’        分割被覆管
３          重合片
４          重合片
５          ネジまたはリベット
６          接着樹脂剤
【図１】
0003540425.tif 000002
【図２】
0003540425.tif 000003
【図３】
0003540425.tif 000004
【図４】
0003540425.tif 000005
【図５】
0003540425.tif 000006
【図６】
0003540425.tif 000007