(57)【要約】  【課題】道路工事の路面切断作業で地中埋設物（情報通信・配電ケーブル,配管,構造物等）が誤って切断されるのを防止する耐切断性に優れた切断防御部材を提供する。  【解決手段】この切断防御部材は、ダイヤモンドブレードによるプランジ平面研削/ UP CUTの研削加工で測定される研削抵抗の法線成分の値（Ｆn）を、同一研削加工条件下に測定される窒化珪素系セラミックスからなる標準試料の研削抵抗の法線成分（Ｆns）と比較し、上記法線成分の標準試料に対する比（Ｆn/Ｆns）が0.9以上である、セラミックス焼結体又は金属-セラミックス複合焼結体からなる。好ましい例として二硼化チタン系,窒素珪素系,複合サイアロン,ジルコニア系等の焼結体が挙げられる。地中埋設物と路面部との間に、又は埋設物の周りに、埋設物の埋設方向に沿って互いの前後端面を連接させて配設される。  【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中埋設物の埋設方向に沿って相互に連接配置される地中埋設物切断防御用部材であって、ダイヤモンドブレードによるプランジ平面研削加工で測定される研削抵抗の法線成分（Ｆn）を、同一研削加工条件下に測定される窒化珪素系セラミックスからなる標準試料の研削抵抗の法線成分（Ｆns）と比較し、上記法線成分の標準試料に対する比（Ｆn/Ｆns）が０.９以上である、セラミックス焼結体又は金属-セラミックス複合焼結体からなる地中埋設物用切断防御部材。
【請求項２】
ＴｉＢ２粉末に、mass％でＮｉ:０.２〜１０％,ＷＣ:０.１〜７％, 及びＣｒ３Ｃ２:０.３〜３０％を焼結助剤として配合した粉末混合物を常圧焼結してなる二硼化チタン系セラミックス焼結体からなる請求項１に記載の地中埋設物用切断防御部材。
【請求項３】
Ｓｉ３Ｎ４粉末に、mass％でＭｇＡｌ２Ｏ４:２〜７％,及びＺｒＯ２:２〜７％を焼結助剤として配合した粉末混合物を常圧焼結してなる窒化けい素系セラミックス焼結体からなる請求項１に記載の地中埋設物用切断防御部材。
【請求項４】
Ｓｉ３Ｎ４粉末に、焼結助剤としてＡｌＮ、及びＭ２Ｏ３もしくはＭＯで示される酸化物[ＭはＭｇ,Ｃａ,Ｙ又は希土類元素]を配合した粉末混合物を常圧焼結してなる、ＭＸ(Ｓｉ,Ａｌ)１２(Ｏ,Ｎ)１６[式中、ＭはＭｇ,Ｃａ,Ｙ又は希土類元素から選ばれる１種又は２種以上の元素、ｘは０.１〜０.６]で示される組成を有する複合サイアロン焼結体からなる請求項１に記載の地中埋設物用切断防御部材。
【請求項５】
ＺｒＯ２粉末を常圧焼結してなるジルコニア系セラミックス焼結体からなる請求項１に記載の地中埋設物用切断防御部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路工事等の路面切断作業における、情報通信・配電線,配管,構造物等の地中埋設物を切断事故から保護するための切断防護部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信・配電ケーブル,配管,構造物等を地中に埋設する場合、他の配管ダクト等と交叉する所など、路面近くに埋設せざるを得ない場合も少なくない。このような場合は、後に行なわれる道路工事の路面切断作業時の切断事故を防止するために、路面部と地中に埋め込まれた埋設物との間に、保護部材として鋼板等の保護板が埋設物の埋設方向に沿って配設される。路面切断作業は、コンクリートカッター,ダイヤモンドブレード等を搭載した台車を作業者が操作し移動させることにより行なわれる。鋼板等を用いた保護構造では、このような路面切断作業に対する十分な切断防護性を保証し難く、保護板をカットするとそのまま埋設物まで切断してしまうことがある。このため地中埋設物の切断防御手段として、次のような工夫がなされている。
【０００３】
ａ：軟質の母材（モルタル等）に硬質の粒状物（鋳鉄の塊状片等）を分散混在させた保護体を、路面部と地中埋設物との間に打設する。これは、カッターが保護体に達すると、切断負荷の急激な増大、異常振動の発生等により、切断作業者に保護体の存在を認知させ、埋設物の切断事故を回避するというものである（特許文献１）。
ｂ：二硼化チタン（TiB2）系セラミックスからなるタイル状焼結部材を保護部材として埋設物の上部に埋め込む。該保護部材の高い耐ダイヤモンドブレードカット性（ビッカース硬度≧2400kgf/mm２）により、ダイヤモンドブレードを消耗させて保護部材の切断を阻止し、埋設物を保護するというものである（特許文献２）。
ｃ：高硬度鋼板の表面に、軟鋼等の低硬度鋼,樹脂,ゴム等のカッター機能劣化剤を被覆したものを保護体とし、路面部と埋設物との間に配置する。カッターが保護体に接触すると、刃先にカッター機能劣化材が付着するので、高硬度鋼板は切断されず、埋設物の切断が回避されるというものである（特許文献３）。
ｄ：切断防止材として、地中埋設物より高い切断防護性能を有するブリネル硬さ100以下の金属材を配設する。これは、切断防止材の硬さを抑え粘りを増大させることにより、耐切断性を高めて埋設物の切断事故を防止するというものである（特許文献４）。
【特許文献１】特公平０５−００９６６９号公報
【特許文献２】特開平０６−１７２０４２号公報
【特許文献３】特開平１０−００９４８０号公報
【特許文献４】特許第３１０５４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
路面切断作業に使用される切断機の大馬力化,ダイヤモンドブレードの技術的進歩等により、切断刃の切断能力は大きく向上し高速・重切断が可能になり、これに伴って地中埋設物を切断事故から保護するための防護部材に対し、切断防止機能の一層の向上強化が要請されている。本発明はこのような路面切断作業に対処するための改良された切断抵抗性を有し、地中埋設物の切断事故を効果的に回避することができる切断防御部材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の地中埋設物用切断損傷防御部材は、
ダイヤモンドブレードによるプランジ平面研削の研削加工で測定される研削抵抗の法線分力（Ｆn）を、同一研削加工条件下に測定される窒化けい素系セラミックスからなる標準試料の研削抵抗の法線分力（Ｆns）と比較し、上記法線分力の標準試料に対する研削抵抗比Ｆn/Ｆnsが０.９以上である、セラミックス焼結体又は金属-セラミックス複合焼結体からなり、埋設物の埋設方向に沿って相互に連接配置されるものである。
【０００６】
上記研削抵抗比「Ｆn/Ｆns」の評価基準とされる「標準試料」は、財団法人ファインセラミックスセンター規格標準品の窒化けい素系セラミックス常圧焼結体「SN-1」である（化学組成及び材料特性は後記実施例欄参照）。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る研削抵抗比Fn/Fns０.９以上である切断防御部材は、高密度ダイヤモンドブレードによる切断作用に対してもブレード刃面のダイヤモンド砥粒の脱落と激しい発熱等により、その切断機能を急速に劣化させ卓抜した耐切断性を示す。一般に砥石刃物に対する切断抵抗性を高めるための通念として、できるだけ硬度を高くすることが有利であるとされているが、それのみでは高い研削抵抗比とそれに基づく卓抜した切断抵抗性を確保することができない。上記研削抵抗比は、硬度,破壊靭性値,ヤング率,曲げ強度等の相互バランスによるものと推察される。本発明の切断防御部材を地中に埋設される埋設物に付設して形成される埋設物切断防御構造においては、ダイヤモンドブレード等の砥石ブレードが切断防御部材に接触すると、砥石ブレード作業面の切断機能の急速な劣化により、強い衝撃や切断機のエンジン停止・切断方向の送り動作の停止もしくは防御部材面への乗り上げ等の異常が生じ、従って路面切断作業者は地中埋設物の存在を確実容易に認知し、埋設物の切断損傷事故は未然に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の切断防御部材は、研削抵抗比（Ｆn/Ｆns）０.９以上の高い研削抵抗比を有する。研削抵抗比（Ｆn/Ｆns）が大きいほど、高い切断抵抗性を示す。より好ましい研削抵抗比（Ｆn/Ｆns）は１.０以上である。本発明の切断防御部材について、ダイヤモンドブレードを砥石とする横軸平面研削機により一定のプランジ研削加工条件下に測定される研削抵抗（後記実施例欄参照）は、ブレード刃先の単位幅当り換算値で、約１０Ｎ/ｍｍ以上、より好ましくは１２Ｎ/ｍｍ以上である。
【０００９】
本発明の切断防御部材は、セラミックス、またはセラミックスと金属との複合材料（サーメット）からなる焼結体として形成される。
セラミックスの材種として、二硼化チタン（ＴｉＢ２）,窒化けい素（Ｓｉ３Ｎ４）,複合サイアロン（Si３N４-Y２O-Al２O３）,ジルコニア（ＺｒＯ２）等が挙げられ、セラミックス-金属複合材として超硬合金が挙げられる。
【００１０】
二硼化チタンセラミックスは代表的な難焼結性材料であるが、焼結助剤成分として、ニッケル（Ni）,炭化タングステン（WC）及び炭化クロム（Cr３C２）を適量配合することにより焼結の困難が解消される。好ましくは、Ｎｉ０.２〜１０mass％,ＷＣ０.１〜７mass％,
及びＣｒ３Ｃ２０.３〜３０mass％、残部ＴｉＢ２からなる粉末混合物が使用される。より好ましくは、Ni/WCの量比：０.５〜７、Cr３C２/(Ni＋WC)：１〜６、３成分の合計量（Cr３C２＋Ni＋WC）：４３mass％以下に調整される。焼結処理は常圧焼結の手法を適用し、温度約1600〜1880℃に適当時間（約0.5〜10Hr）保持することにより達成される。雰囲気は二硼化チタンの分解・変質を防ぐためにＡｒ雰囲気を適用するが好ましい。
【００１１】
窒化けい素セラミックスもまた焼結性に乏しい材種であるが、焼結助剤成分として、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）及び部分安定化ジルコニア（2.5mol%
Y２O３含有ＺｒＯ２）を適量配合することにより焼結の困難を解消し常圧焼結を適用することができる。好ましい組成は、スピネル２〜７mass％,部分安定化ジルコニア２〜７mass％、残部Ｓｉ３Ｎ４からなり、この粉末混合物を温度１７２０〜１７８０℃に適当時間（例えば１Ｈｒ）保持することにより達成される。焼結雰囲気は、Ｓｉ３Ｎ４の分解・変質を防ぐために加圧窒素ガス（約0.1ＭＰａ）が適用される。
【００１２】
複合サイアロンは、ＭＸ(Ｓｉ,Ａｌ)１２(Ｏ,Ｎ)１６［式中、ＭはＭｇ,Ｃａ,Ｙ又は希土類元素から選ばれる１種ないし２種以上の元素、ｘは0.1〜0.6］で示される化学組成を有する化合物である。ことに好適な例として、ＭがＹで,ｘが0.2である組成を有するものが挙げられる。複合サイアロン焼結体は、窒化けい素（Ｓｉ３Ｎ４）,窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、及びＭ２Ｏ３もしくはＭＯで示される酸化物[ＭはＭｇ,Ｃａ,Ｙ又は希土類元素]を所要の比率に混合した粉末混合物を原料とし常圧焼結体として製造することができる。焼結処理は、Ｓｉ３Ｎ４の熱分解・変質を防ぐために窒素ガスの加圧雰囲気（約0.1ＭＰａ）とし、温度約１７２０〜１７８０℃に適当時間保持することにより達成される。
【００１３】
ジルコニア（ＺｒＯ２）は比較的良好な焼結反応性を有し、焼結助剤を要することなく、温度約１３５０〜１４５０℃に適当時間保持する常圧焼結により首尾良く達成することができる。
【００１４】
上記セラミックス焼結体（常圧焼結体）の製造工程において、粉末混合物は、焼結処理に先だって、各成分の比重,粒度が異なることによる分布の偏りを解消し、製品焼結体の均質性が確保されるように、スプレードライヤー（湿式噴霧乾燥機）等による造粒処理で適当な粒径（約10-100μm）の造粒粉にするとよい。造粒粉は、加圧成形（一軸プレス,押出し成形,冷間静水圧加圧成形等）により、製造しようとする切断防御部材の形状に応じた圧粉成形体に成形され、ついでセラミックス材種に応じた所定の雰囲気,温度での常圧焼結に付することにより、切断防御部材に望まれる物性を備えた焼結製品が得られる。
【００１５】
他方、セラミックス-金属複合焼結体（サーメット）の例である超硬合金は、炭化タングステン（ＷＣ）,炭化チタン（ＴｉＣ）等の硬質,高融点の炭化物粒子を、コバルト（Ｃｏ）等をバインダーとして結合したものであり、本発明の切断防護部材に好適な材種の具体例として、高速切削工具,耐摩耗工具等に使用されている公知のＷＣ-Ｃｏ合金（WC88,Co12,mass%）、ＷＣ-ＴｉＣ-Ｃｏ合金（WC79,TiC6,Co15,mass%）等が挙げられる。
【００１６】
本発明の切断防御部材（１）は、地中埋設物の形状や埋設形態に応じて、板状体（平板,曲板等）、樋状体、筒状体（半割り型,一体型等）、その他の適宜形状に形成される。図１（ａ）は平板状体、同図（ｂ）は所要の曲率又は湾曲を有する曲板状体、同図（ｃ）は樋状体、同図（ｄ）は一対の半円弧状体を合して筒形状をなす割り型の筒状体、同図（ｅ）は一体成形された筒状体の例をそれぞれ示している。切断防御部材（１）の形状・サイズは対象埋設物の埋設形態等に応じて選択されるが、高研削抵抗による切断防御機能をより有効なものとするために  肉厚は約５ｍｍ以上であるのが好ましい。
【００１７】
切断防御部材（１）は、多数個が互いの端縁を連接して地中埋設物の埋設方向に沿って配設される。切断防御部材の互いの連接端縁は、所望により、相互の連接形態を安定にするための凹凸形状が与えられる。図２は、各切断防御部材（１）の一方の側を凸円弧状端縁（E1）とし、これに連接される他方の側を、前記凸円弧に対応する凹円弧状端縁（E2）とした例、図３は一方の端縁に突出部（E3）、他方の端縁に前記突出部が挿入される凹陥（E4）を形成した例、図４は、一方の端縁に鈎型をなす段差（E5）とし、他方の端縁にそれを反転した鈎型の段差（E6）をもたせた例である。このように連接端端縁を凹凸形状として連接して配設すれば、路面切断作業において、切断用ブレードの刃先が連接部分の隙間に侵入した場合においても、凹凸形状の効果として、切断刃の前進は凹凸位置で停止し、切断防御効果が高められる。上記図２〜図４は板状体の例であるが、樋形状や筒形状のものについても、その製造工程上支障のない範囲内で種々の凹凸形状が設計される。
【００１８】
本発明の地中埋設物用切断損傷防御構造は、路面部の下部地中に埋設される埋設物と路面部との間に、又は埋設物の周りに、上記切断損傷防御部材を、埋設物の埋設方向に沿って、互いの前後端面を連接させて配設することにより形成される。
図５は、切断防御部材（１）として平板状のものを使用して切断防御構造を形成した例を示している。埋設物（例えば情報・通信用ケーブル,配電用ケーブル等を収容した管体）（１０）は、路面部の下部地中（１１）の土層に打設されたコンクリート（１３）内に固定された状態で埋設されている。板状の切断防御部材（１）は、埋設物（１０）の直上に位置してその埋設方向（長手方向）に連接配置され、位置ずれしないようにコンクリート（１０）の上部に一体的に固定され又は鋼板（５）を被せられたうえ、アスファルト層等からなる路面部（１４）が形成されている。
【００１９】
図６は、切断防御部材（１）として、筒状体（前記図１(d)の半割り型又は図１(e)の一体成形型の筒状体）を使用して防御構造を形成した例である。管状の埋設物（１０）を包囲する筒形状の切断防御部材（１）は、互いの前後端縁を連接されて埋設物（１０）を長手方向に沿って包囲している。埋設物（１０）とこれを包囲する切断防御部材（１）との間には充填材（砂,無機物粒状体等）（１５）が充填されている。切断防御部材（１）に包囲された埋設物（１０）は、下部地中（１１）に削成された溝（１２）内に配設され、土を被せられたうえ、アスファルト層等からなる路面部（１４）が形成されている。
【００２０】
上記のように本発明の切断防御部材（１）を地中埋設物（１０）に付設配置した防御構造において、ダイヤモンドブレード等を備えた路面切断機による路面切断作業時に、ブレード刃先が切断防御部材（１）に接触すると、防御部材（１）の高切断抵抗性により、ブレードへの衝撃や切断作業方向の送り動作の停止（エンジン停止）、あるいは防御部材上面への乗り上げ等の明瞭な異常状態が発生する。従って本発明の切断防御部材（１）は地中埋設物（１０）の存在を作業者に知らせる信頼性の高いセンサーとして機能する。作業者は地中埋設物（１０）の存在を確実容易に認知することができ、埋設物の切断損傷事故は未然に防止される。
【実施例】
【００２１】
［Ａ］研削抵抗（法線分力）の測定
図７に示すように平面研削盤のテーブル（21）上に圧電式工具電動計（キスラー製：9257A型）(22)を介して試験片（TP）を固定し、ダイヤモンドブレード（♯400番）（23）によるプランジ研削加工を行い、法線方向に加わる荷重を測定する。
−測定条件−
試験片寸法を50×18×8（mm）とし、長手方向に平行な向きに研削する。なお測定前に、軟鋼をドレッシング材とするドレッシング処理（研削量1000mm３）を行った。
・研削機械：横軸平面研削盤（岡本工作機械製作所：PSG-63EX型）
・使用砥石：ＳＤＣ４００Ｎ７５Ｂ／200D×15T（ノリタケ製）
・加工条件：砥石周速度        １８００ｍ/min
テーブル送り速度  １５ｍ/min
切込み量          １０μm/pass
・研削方法：プランジ研削／ＵＰ  ＣＵＴ 
【００２２】
表１に供試材の材種、表２に各供試材の物性をそれぞれ示す。また表２の右欄に、上記研削加工で計測された研削抵抗の法線分力（Ｆn）を砥石刃先の単位幅当りに換算した値（N/mm）、及び研削抵抗比Ｆn/Ｆns（Ｆnsは標準試料SN-1の研削抵抗）を示す。標準試料の組成及び物性は次のとおりである。
[標準資料]（財団法人ファインセラミックスセンター規格焼結品「SN-1」）
研削抵抗（Fns）:11.1N/mm
化学組成（mass%）Si３N４:88.5以上,Mg:2.06%,Ce:3.54
%,Sr:0.74,Al:0.015,
Fe:0.013,Y:0.025,T-O:5.17
物性  密度:3.2g/cc，硬度HV:15GPa，曲げ強度:1072GPa，ヤング率:290GPa，
破壊靭性値KＩＣ:7.1MPa・m１/２,熱膨張率:3.8×10−９/℃，熱伝導率:39.1W/mK
【００２３】
【表１】
2005282753.tif 000002
【００２４】
【表２】
2005282753.tif 000003
【００２５】
表２の右欄に示したように、No.１（二硼化チタン系焼結体I）のＦn/Ｆns値は1.1を超える極めて高い研削抵抗を有し、No.２（窒化けい素系焼結体）、No.３（複合サイアロン焼結体）及びNo.４（ジルコニア系焼結体）のそれぞれも二硼化チタン焼結体に準じた高い研削抵抗を有している。他方No.５（炭化けい素系焼結体）はNo.２,No.３の焼結体を上回る硬度,ヤング率等を有しながら研削抵抗は著しく低いレベルにあり、No.６（アルミナ系焼結体）はNo.2,No.3の焼結体と同等の硬さをもちながら、研削抵抗は著しく低い。なおNo.７（窒化けい素系焼結体II）はNo.２と同じ組成のセラミックス材種でありながら、研削抵抗はNo.に比べて低いレベルにとどまっている。これは、焼結処理での焼不足のために焼結体の硬さ,曲げ強度,破壊靭性値等が低く、窒化けい素セラミックスとしての特性が十分に発現されなかったことによると考えられる。
【００２６】
［Ｂ］ダイヤモンドブレード切断機による切断試験
（１）供試材（被切断材）の設置
図８に示すように、鋼管(25)（管径50φ）を設置したコンクリート（26）（厚さ20cm）の上面に、供試材（100×100×7mm）（１）を載置し、その位置ズレを防ぐために鋼板（５）（板厚16mm）を被せたうえアスファルト層（14）（厚さ5cm）を施工する。
（２）切断条件
・切断機  ：ロビンＮＤＣ２型ＥＹ１６０（1600cc,35HP）[富士重工(株)製]  
・ブレード：ＳＤＣ400Ｎ７５Ｂ/200D×15T
・ブレード回転速度：１６００/ｒｐｍの定速（通常切断時の回転数）
・切断速度：イ=２０ｍｍ/秒    ロ=１０ｍｍ/秒
・切断操作：ブレード刃が一定の深さから入るように手前角度から直角に切断を開始し、切断完了、又はエンジン停止もしくは乗り上げまでとする。
【００２７】
［Ｃ］切削抵抗性の評価
表３に試験結果を示す。「供試材」欄の括弧付きNo.は表１の供試材No.を示している。  高い研削抵抗を有する切断防御材（No.１材〜No.４材）は、試験ａ〜ｄに示すように、外周部をわずかに切断されただけで、ブレードの乗り上げ又はエンジン停止により切断操作が続行不能となる卓抜した切断抵抗性を有している。他方、研削抵抗の低い供試材No.５（試験ｅ）、No.６（試験ｆ）及びNo.７（試験ｇ）は容易に切断され、切断試験後のブレード刃面の損傷（ダイヤモンド砥粒の脱落・焼付き等の発生）も軽微で切断抵抗性に乏しい。
【００２８】
【表３】
2005282753.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の切断防御部材は、これを地中埋設物（情報通信・配電線分,配管,構造物等）に付設して埋設することにより、道路工事の路面切断作業において地中埋設物の存在を認知させる信頼性の高い認知センサーとして機能し、地中埋設物の切断損傷事故に対する保護効果に優れ、またことは路面切断作業の効率化等にも寄与するものである。
本発明の切断防御部材は地中埋設物の保護部材として使用されるほか、各種分野における部材,機器類を切断事故から保護する部材としても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】切断防御部材の形状例を示す斜視図である。
【図２】切断防御部材の連接端縁の凹凸形状の例を示す平面図である。
【図３】切断防御部材の連接端縁の凹凸形状の例を示す平面図である。
【図４】切断防御部材の連接端縁の凹凸形状の例を示す平面図である。
【図５】切断防御部材を埋設した防御構造の例を示す断面説明図である。
【図６】切断防御部材を埋設した防御構造の例を示す断面説明図である。
【図７】研削抵抗測定要領を示す正面説明図である。
【図８】切断抵抗評価試験のための供試材配置態様を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：切断防御部材
5：鋼板
１０：地中埋設物
１１：下部地中
１２：溝
１３：コンクリート
１４：路面部
１５：充填材
【図１】
2005282753.tif 000005
【図２】
2005282753.tif 000006
【図３】
2005282753.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005282753.tif 000011
【図８】
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