(57)【要約】 【課題】樹脂モルタル層に経時的に発生した亀裂を簡単かつ迅速に検査することができる構ＦＲＰＭ管、およびＦＲＰＭ管の劣化検査方法等を提供する。【解決手段】  樹脂モルタル層１の上に、樹脂を含浸させたガラス繊維からなるＦＲＰ層２が形成され、このＦＲＰ層２の上に保護層３が形成されたＦＲＰＭ管であって、前記樹脂は、励起光の照射により発光する蛍光色素が混入されており、前記保護層３は、励起光の透過を阻止する遮光剤が混入され且つ樹脂モルタル層に亀裂が発生したときにこれに追従して亀裂が発生する低延性のＦＲＰＭ管。このＦＲＰＭ管に励起光を照射して、樹脂モルタル層１に発生した亀裂１１を、保護層３に発生した亀裂３１から励起光を通過させてＦＲＰ層２を発光させて検出する劣化検査方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂モルタル層の上に、樹脂を含浸させたガラス繊維からなるＦＲＰ層が形成され、このＦＲＰ層の上に保護層が形成されたＦＲＰＭ管であって、
前記樹脂は、励起光の照射により発光する蛍光色素が混入された樹脂であって、
前記保護層は、励起光の透過を阻止する遮光材が混入され且つ樹脂モルタル層に亀裂が発生したときにこれに追従して亀裂が発生する、ＦＲＰ層より低弾性の保護層であることを特徴とするＦＲＰＭ管。
【請求項２】
蛍光色素が混入された樹脂を含浸させたガラス繊維からなるＦＲＰ層が、ＦＲＰＭ管の内面の樹脂モルタル層の上に形成され、さらにこの樹脂モルタル層の上に遮光材が混入された保護層が形成されており、土中に埋設して使用されることを特徴とする請求項１に記載のＦＲＰＭ管。
【請求項３】
蛍光色素が混入された樹脂を含浸させたガラス繊維からなるＦＲＰ層が、ＦＲＰＭ管の外面または内外の両面の樹脂モルタル層の上に形成され、さらにこの樹脂モルタル層の上に遮光材が混入された保護層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＦＲＰＭ管。
【請求項４】
請求項１又は２又は３に記載のＦＲＰＭ管に励起光を照射して、ＦＲＰＭ管製造後に樹脂モルタル層に発生した亀裂を、保護層に発生した亀裂から励起光を通過させてＦＲＰ層を発光させて検出することを特徴とするＦＲＰＭ管の劣化検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＲＰＭ管の樹脂モルタル層に経時的に発生した亀裂を検出することができるＦＲＰＭ管、およびＦＲＰＭ管の劣化検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰＭ管（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｒａｓｔｉｃ  Ｍｏｒｔａｒ  Ｐｉｐｅｓ）は、強化プラスチック複合管とも呼ばれ、農業用水路、下水用水路などに広く使用されている。土中に埋設して使用されるＦＲＰＭ管の断面構造の一部を図３に示すが、樹脂と骨材とが混合されて形成された樹脂モルタル層１の上に、ガラス繊維と樹脂とが混合された内面のＦＲＰ層２が形成され、さらに、このＦＲＰ層２の上に樹脂からなる内面の保護層３が形成されている。このＦＲＰＭ管は、ＦＲＰ層２、４により高い引張強度が付与され、樹脂モルタル層１により高い圧縮強度が付与された複合管である。
【０００３】
このＦＲＰ層２と保護層３は、土中に埋設して使用されるＦＲＰＭ管の場合には、管の内面に形成されており、管の外面には、外面のＦＲＰ層４のみが形成されている。また、ダムの放水管や橋梁に架設して外部に露出して使用されるＦＲＰＭ管のばあいには、ＦＲＰ層２と保護層３は、管の外面に形成される。また、土中に埋め込んでも外部に露出しても使用されるＦＲＰＭ管のばあいには、ＦＲＰ層２と保護層３は、管の内面と外面の両面に形成される。
【０００４】
ＦＲＰＭ管は、円形の芯金に樹脂を含浸させたガラス繊維を順次巻き付けて管を形成し加熱硬化させるフィラメントワインディング法により製造される。すなわち、内面のＦＲＰ層を形成するために、軸方向および円周方向のガラス繊維を長繊維のまま不飽和ポリエステルなどの樹脂と含浸させて、これを芯金上に巻き付けて硬化炉を通過させて仮硬化させる。この内面のＦＲＰ層の上に中間層を形成するためにペースト状の樹脂モルタルを巻き付ける。そして、外面のＦＲＰ層を内面のＦＲＰ層と同様の工程で成形する。再び硬化炉を通過させて完全硬化させて、ＦＲＰＭ管を製造する。
【０００５】
このようなＦＲＰＭ管は、農業用水路、下水用水路などとして長年使用すると樹脂モルタル層に亀裂が発生し、この亀裂が進展すると強度不足などの原因となって、液体の圧力により爆裂などの重大事故を招くこととなる。したがって、亀裂の発生を的確に把握して速やかに交換する必要がある。しかしながら、ＦＲＰ層は通常不透明であって、樹脂モルタル層の亀裂を視認することはできない。また、ＦＲＰ層には樹脂モルタル層の亀裂発生に伴い同じように亀裂が入るわけではない。このため、ＦＲＰＭ管の従来の検査法は、打音検査か、超音波探傷検査が主であった。
【０００６】
打音検査は、作業者がＦＲＰＭ管を叩き、その打音によって樹脂モルタル層に発生した空洞や亀裂を検出する方法である、しかしながら、打音の聞き分けは作業者の主観的な判断によるため、経験や疲労などの体調によってばらつきが生じたりする。また、狭く狭隘な空間での作業のために作業がしづらく、作業者に多大な肉体的負担をかけてしまう。さらに、打音検査は効率が悪く、長時間配水が停止されると農業に支障が生ずるおそれがある。
【０００７】
また、超音波探傷検査とは、探触子を検査対称構造物に貼り付け、探触子から内部に伝播した超音波は空洞や亀裂で反射し、反射した超音波は再び探触子に受信されて、その超音波がエコーとして戻ってくる時間を計測し、超音波が内部で移動した距離を割り出すことで、亀裂等の発生の有無と位置を検出することができる検査方法である。このような超音波探傷検査方法して、特許文献１に開示されたものが例示される。しかしながら、超音波探傷検査においても、打音検査と同様に、効率が悪いうえに高価な装置を必要として検査コストがかさむという問題があった。
【０００８】
また、発明者は、トンネルなどの構造物に経時的に発生する亀裂を簡単かつ迅速に検査することが可能な構造物の劣化検査方法を、特許文献２として開示した。この方法においては、構造物を構成する基体の上に、励起光によって発光する蛍光色素が混入され且つ高弾性の第１塗布層を形成し、この第１塗布層の上に、励起光の透過を阻止する遮蔽材が混入され且つ低弾性の第２塗布層を形成する。検査に当たっては、当該構造物に励起光を照射して、基体に発生した亀裂に追従して発生した第２塗布層の亀裂の下に位置する第１塗付層を発光させることで、基体に発生した亀裂を検出することができる。
【０００９】
しかしながら、ＦＲＰＭ管の内外面には、既にＦＲＰ層と保護層が形成されており、さらにこの上に、蛍光色素が混入された高弾性の第１塗付層を形成し、この第１塗布層の上に、遮蔽材が混入された低弾性の第２塗付層を形成することは、塗装を何度も繰り返すこととなって、時間的にも経済的にも得策ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−７６２３７号公報
【特許文献３】特開２０１３−８３４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上のような従来技術の問題点に鑑み、本発明は、樹脂モルタル層に経時的に発生した亀裂を経済的にかつ迅速に検出することができるＦＲＰＭ管、およびＦＲＰＭ管の劣化検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するためになされた本発明に係るＦＲＰＭ管は、樹脂モルタル層の上に、樹脂を含浸させたガラス繊維からなるＦＲＰ層が形成され、このＦＲＰ層の上に保護層が形成されたＦＲＰＭ管であって、
前記樹脂は、励起光の照射により発光する蛍光色素が混入された樹脂であって、
前記保護層は、励起光の透過を阻止する遮光剤が混入され且つ樹脂モルタル層に亀裂が発生したときにこれに追従して亀裂が発生する、ＦＲＰ層より低弾性の保護層であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明に係るＦＲＰＭ管は、上記したＦＲＰＭ管において、蛍光色素が混入された樹脂を含浸させたガラス繊維からなるＦＲＰ層が、ＦＲＰＭ管の内面の樹脂モルタル層の上に形成され、さらにこの樹脂モルタル層の上に遮光材が混入された保護層が形成されており、土中に埋設して使用されることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係るＦＲＰＭ管は、上記したＦＲＰＭ管において、蛍光色素が混入された樹脂を含浸させたガラス繊維からなるＦＲＰ層が、ＦＲＰＭ管の外面または内外の両面の樹脂モルタル層の上に形成され、さらにこの樹脂モルタル層の上に遮光材が混入された保護層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のＦＲＰＭ管の劣化検査方法は、上記したＦＲＰＭ管に励起光を照射して、ＦＲＰＭ管製造後に樹脂モルタル層に発生した亀裂を、保護層に発生した亀裂から励起光を通過させてＦＲＰ層を発光させて検出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＦＲＰＭ管は、比較的硬脆な樹脂モルタル層の上に、蛍光色素が混入された強靭なＦＲＰ層が形成され、さらにこの上に、遮光材が混入された比較的脆弱な（ＦＲＰ層より脆弱な）保護層が形成されている。よって、樹脂モルタル層の上の層は、従来のＦＲＰＭ管と同じくＦＲＰ層と保護層の二層であるので、完成されたＰＲＰＭ管の上に第１塗付層と第２塗付層とを形成する場合と比べて、ＦＲＰＭ管の製造工程を大幅に簡略化してコストダウンを図ることができる。
【００１７】
樹脂モルタル層に亀裂が発生した場合には、低弾性で硬脆な保護層には亀裂が発生するが、ＦＲＰ層は弾性、延性を有するため亀裂を発生することなく下地の亀裂に追従して延びることができる。このため励起光を照射したときには保護層の亀裂の間を通って励起光がＦＲＰ層に到達するので、ＦＲＰ層は保護層に形成された亀裂に対応して発光することとなり、これによって樹脂モルタル層に発生した亀裂を検出することができる。
【００１８】
本発明のＦＲＰＭ管の劣化検査方法は、暗所においても単に紫外線または青色系可視光などを発生する光源を照射するだけで亀裂を検出することができる。亀裂の可視化を可能としたことにより、亀裂の撮影、画像処理データの取得が容易となるので、管理者が管理しやすくなり、点検効率を大幅に上げることができる。さらには、亀裂発生部位が発光するので、暗くて狭隘な箇所においても作業性が劣ることはない。また、作業者による亀裂の見落としが大幅に低減するという顕著な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】樹脂モルタル層に亀裂が発生していないときのＦＲＰＭ管の一部を示す断面図である。
【図２】樹脂モルタル層に亀裂が発生したときのＦＲＰ層の発光状態を説明する断面図である。
【図３】従来のＦＲＰＭ管の一部を示す断面図である。
【図４】本発明のＦＲＰＭ管の内面の一部を示す外観写真である。
【図５】紫外線を受けて発光している亀裂部分の外観写真である。
【図６】紫外線を受けて発光している亀裂部分の外観写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施形態について説明する。
図１は、樹脂モルタル層に亀裂が発生していないときのＦＲＰ層と保護層の断面構造を示す図、図２は、樹脂モルタル層に亀裂の発生したときのＦＲＰ層と保護層の発光状態を説明する断面図であって、１は、中間層である樹脂モルタル層、２は、樹脂モルタル層の上に形成された発光性を有するＦＲＰ層(以下、発光性ＦＲＰ層と記す)、３は、発光性ＦＲＰ層の上に形成された遮光性を有する保護層(以下、遮光性保護層と記す)である。また、４は、樹脂モルタル層の外面に形成された発光性を有しないＦＲＰ層である。
【００２１】
この発光性ＦＲＰ層２、遮光性保護層３は、ＦＲＰＭ管が埋設されて使用されるばあいには、管の内面に形成して検査に供される。外面には、従来のＦＲＰ層４が形成される。また、ダムの放水管や橋梁に架設して外部に露出して使用されるＦＲＰＭ管のばあいには、ＦＲＰ層２と保護層３は、管の外面に形成される。また、土中に埋め込んでも外部に露出しても使用されるＦＲＰＭ管のばあいには、ＦＲＰ層２と保護層３は、管の内面と外面の両面に形成することができる。
【００２２】
樹脂モルタル層１は、骨材に不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を添加したものからなり、圧縮応力には強いが引張応力に対しては亀裂の発生しやすい硬脆なものである。この樹脂モルタル層１は、従来のものと特に変わるところはない。
【００２３】
発光性ＦＲＰ層２は、不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂をガラス繊維で強化したものである。発光性ＦＲＰ層２は、樹脂モルタル１に亀裂が発生したときにも破断することなく亀裂の拡幅に対応して延びることができる高弾性、高延性にして高強度を有することが必要である。この要件は、樹脂の内部にガラス繊維が含有されて強化されているので満たすことができる。そして、この発光性ＦＲＰ層２を構成する熱硬化性樹脂の中には紫外線などの励起光によって発光する蛍光色素が混入されている。この発光性ＦＲＰ層２は、透明または半透明であるのが望ましい。不透明であると、励起光の照射で発光する部分が表面のみになって発光強度が低くなってしまうからである。
【００２４】
また、遮光性保護層３は、発光性ＦＲＰ層２を保護するためのものであって、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂、光硬化反応型の感光性樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができ、紫外線硬化樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などを用いることができ、感光性樹脂としては、ビスフェノール系不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などを用いることができる。
【００２５】
この遮光性保護層３は、樹脂モルタル１に亀裂が発生したときにこれに追従して亀裂を発生させることができる脆弱なものであって、発光性ＦＲＰ層２より低弾性、低延性なものであることが必要である。そして、この中には励起光を吸収したり散乱したりする遮光材が混入されている。
【００２６】
図１に示す亀裂発生のない通常の状態においては、励起光は遮光性保護層３内の遮光材により透過を妨げられるので、下層の発光性ＦＲＰ層２まで到達せず、よって、発光性ＦＲＰ層２は発光することはない。
【００２７】
しかしながら、図２に示すごとく、樹脂モルタル層１に亀裂１１が発生した場合には、上層である脆弱な遮光性保護層３は共に亀裂３１を発生するが、下層である強靭な発光性ＦＲＰ層２は破断することなく単に延びるだけで亀裂は発生しない。亀裂３１の発生によって励起光は亀裂３１内を通過可能となる。励起光は亀裂３１の下側の発光性ＦＲＰ層２に到達するので、この部分は蛍光色素によって発光することができる。発光は青白色を呈するので、暗所においても作業者は容易に亀裂を発見することができる。なお、亀裂３１は、樹脂モルタル層１に発生した亀裂１１から２、３ｍｍずれて発生することがあるが、亀裂１１の発生の有無や亀裂の延長、全長を検出することができるので、亀裂の日常点検における精度には何ら差し支えはない。
【００２８】
なお、励起光として、紫外線または波長が５００ｎｍ以下の青色系可視光を用いることができる。波長が５００ｎｍを超えて長い場合には、蛍光色素を発光させることができない。紫外線の光源として、紫外線ランプや紫外線ＬＥＤなどを用いることができ、青色系可視光の光源として、青色のＬＥＤライトを用いることができる。
【００２９】
本明細書において、蛍光色素とは、蛍光顔料と蛍光染料とを総称していう。蛍光顔料として、蓄光材、蛍光材が挙げられ、蛍光染料として、蛍光増白材が挙げられる。蓄光材は、紫外線や青色系可視光などの励起光が消失した後も発光を続けるものであって、この蓄光材として、アルミナ系酸化物の無機顔料を使用することができるし、各種希土類系蓄光材（アルミン酸ストロンチウム＋ユーロピウム、ネオジムドープ、アルミン酸カルシウム＋ユーロピウム，ジスプロシウムドープなど）や、硫化亜鉛＋銅ドープなどを用いることができる。
【００３０】
また、蛍光材とは、励起光に刺激されて蛍光を発光し、刺激を停止すると発光が止まるものであって、この蛍光材として、それ自体が蛍光性を有する有機物および無機物、更には蛍光染料を熱硬化性樹脂中に溶解して硬化および粉砕した顔料等の如く、従来一般に使用されている顔料が全て使用できる。例えば、フルオレセイン系、スチルベンゼン系、各種希土類蛍光材や、バリウム、ストロンチウム、亜鉛などの硫化物が例示される。
【００３１】
蛍光増白材とは、太陽光線の中の紫外線を選択的に吸収し、これを目に見える紫〜青色の可視光に変え、放射させる能力を持ったものであって、この蛍光増白材として、例えば、ジアミノスチルベンジルスルホン酸誘導体系、ビススチリルビフェニル誘導体系、クマリン誘導体系、ピラゾロン誘導体系、ビスベンゾオキサゾール誘導体系、ナフタルイミド誘導体系等の一般的な蛍光増白材を使用することができる。
【００３２】
なお、ＦＲＰＭ管の製造時に不飽和ポリエステルなどの樹脂は、１７０℃程度まで加熱されるので、添加する蛍光材料は、１７０℃程度まで加熱されても変質しないことが必要とされる。
【００３３】
遮光材として紫外線吸収剤、紫外線散乱剤などを用いることができる。紫外線吸収剤として、メトキシケイヒ酸オクチル、オキシベンゼン、ｔ−ブチルメトキシジベンゾイルメタンなどが例示される。紫外線散乱剤として、酸化チタンや酸化亜鉛が挙げられる。これらの紫外線吸収剤、紫外線散乱剤は、青色系可視光を遮光する効果をも有することがある。  また、この遮光性保護層は、この遮光性保護層３に発生した亀裂の下部の発光性ＦＲＰ層２の発光を鮮明なものとするために、黒色に着色されているのが望ましい。したがって遮光材としてカーボンブラックを用いた場合には、遮光性保護層を黒色にすることができて望ましい。
【実施例】
【００３４】
以下に、実施例について説明する。  
ＦＲＰＭ管製造装置の芯金の円筒状型面の外周に、遮光性保護層を形成するエポキシ樹脂、発光性保護層を形成するエポキシ樹脂を含浸させたガラス繊維、樹脂モルタル、外面ＦＲＰ層を形成するエポキシ樹脂を含浸させたガラス繊維を順次供給して、遮光性保護層/発光性ＦＲＰ層/樹脂モルタル層/外面ＦＲＰ層の積層構造からなるＦＲＰＭ管を積層形成した。この後、硬化炉内を通過させて加熱することにより、未硬化の熱硬化性樹脂を完全に硬化させてＦＲＰＭ管を製造した。
【００３５】
遮光性保護層を形成するエポキシ樹脂には、蛍光材として硫化亜鉛が添加されている。また、発光性ＦＲＰ層を形成するエポキシ樹脂には、遮光材としてのカーボンブラックが添加されている。
【００３６】
このようにして製造したＦＲＰＭ管から切り出した試験片を図４に示す。この試験片を外力により屈折させて樹脂モルタル層に亀裂を発生させた。これに暗所において紫外線を照射したところ図５、６に示すような線状の青白光が出現した。線状の発光は樹脂モルタル層に発生した亀裂に対応して発せられていることを確認した。
【００３７】
以上のようにしてＦＲＰＭ管を検査して亀裂が発見された場合には、検出された亀裂周辺や紫外線により励起発光している部分を、作業者が打音検査を行って亀裂の存在をさらに確認する。そして、亀裂の存在が確実に判断されたら、爆裂等の危険を回避するために、ＦＲＰＭ管を速やかに交換する。
【００３８】
また、危険の程度が小さい場合には、検出された亀裂をＣＣＤカメラにて撮影して、撮影画像から画像処理データを得て、この画像処理データを数値化して、過去に取得した数値と比較することにより、劣化の進行程度を把握して管理することができる。例えば、自走可能な車両あるいは自走可能な車両に連結された車両に紫外線などの励起光源を搭載してＦＲＰＭ管内を照射しつつ、照射部分をＣＣＤカメラにて撮影して記録を行うことで、劣化の進行を管理することができる。
【００３９】
例えば、画像処理データを単位面積当りについて、亀裂により発光している部分を白色、それ以外の部分を黒色というドットデータで取り込むと、白色のドットデータの合計がおおよそ亀裂部分の面積となる。よって、この比を管理することにより劣化に進行度を把握することができる。
【００４０】
以上に述べたように、本発明は、ＦＲＰＭ管の樹脂モルタル層に発生した亀裂を、紫外線を照射するだけで検出できるものとして、工業的価値大なものである。
【符号の説明】
【００４１】
１  樹脂モルタル層、２  発光性ＦＲＰ層、３  遮光性保護層、４、ＦＲＰ層、１１  樹脂モルタル層の亀裂、３１  遮光性保護層の亀裂、
【図１】
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【図２】
2016075500.tif 000004
【図３】
2016075500.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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