(57)【要約】【課題】水中接合作業においてその接合部の遮水性能の品質確認ができ、工期の短縮、工費の節減が可能となり、かつ遮水性能に対して信頼性を高められる水中溶着部の品質確認方法を提供する。【解決手段】水中溶着は、２枚の遮水シート１０，１１のうち、金属体１３のＵ字形の奥部側の端部からこれとは反対側の開口側の端部へ低速度で加熱コイル部１７を移行させることで行われる。水中溶着中、第１電極５０ａと第２電極５１ａとの間で形成された電気回路のインピーダンスを測定する。この測定値から２枚の遮水シート１０，１１の溶着部分の溶着状態の確認が行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導で加熱される金属体が熱可塑性樹脂製の被覆材により被覆された防水型発熱材を、水中で重ね合わされた２枚の遮水シートの端部間に挿入し、その後、この重ね合わされた遮水シートの上から防水型電磁誘導加熱機により上記金属体を発熱させ、その熱により上記被覆材を溶かして上記２枚の遮水シートを溶着した溶着部の溶着状態を確認する水中溶着部の品質確認方法であって、
上記金属体は、平行な２辺が上記被覆材の長さ方向へ長いＵ字形とし、
上記被覆材と上記遮水シートとの間のうち、上記金属体のＵ字形の奥部と対峙する部分に第１電極を配置し、
上記被覆材の外部に第２電極を配置し、
上記水中溶着は、上記２枚の遮水シートのうち、上記金属体のＵ字形の奥部側の端部からこれとは反対側の開口側の端部へと移行し、
上記水中溶着中、上記第１電極と上記第２電極との間で形成された電気回路のインピーダンスを測定し、この測定値から上記２枚の遮水シートの溶着部分の溶着状態を確認することを特徴とする水中溶着部の品質確認方法。
【請求項２】
上側の上記遮水シートの重ね合わせ側の辺部には、該辺部の長さ方向へ所定ピッチで上記被覆材のうち、上記金属体と対峙した部分の一部が露出する複数の切欠部をそれぞれ形成し、
上記水中溶着中、溶けた上記被覆材が上記切欠部から漏出することで、上記溶着部の溶着状態を確認する請求項１に記載の水中溶着部の品質確認方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、海面処分場や池などの底面や法面で遮水に使用される遮水シートの水中での接合部の溶着状態の確認方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、陸上に設けられる最終処分場では遮水シートの接合部の溶着状態を確認する方法として、溶着部にマイナスドライバーを挿入する方法や、溶着部を２列にしてその間の空間に若干高圧の空気を挿入してその圧力変化を見て確認する方法、そして、接合部に筐体を被せてその中の空気を吸引し負圧状態にして判断する方法などがあった。
【０００３】
一方、海面処分場では遮水シートの水中接合はできないとして、シート接合は全て空中で行う方法を採用していた。これができない場合には、遮水シートの重ね幅を大きくし、その重ねライン上にアスファルトを打設し、その重量により漏水を防ぐことで遮水性を確保する方法が採用されていた。その他、接合部分にブチルゴムのテープを挿入し、その粘着性でシートとの空間を埋めることで遮水性を確保する方法も知られていた。いずれも施工能率が低く工期が長くなり、信頼性に欠けるとともに接合作業後の遮水性の確認方法も確立されていなかった。また、水中溶着方法として接着剤を使用することも考えられてきたが、この方法の場合でも溶着状態の品質を確認する方法はなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、水中接合作業においてその接合部の遮水性能の品質確認ができ、これを利用することで工期の短縮、工費の節減が可能となり、かつ遮水性能に対して信頼性を高めることができる水中溶着部の品質確認方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、電磁誘導で加熱される金属体が熱可塑性樹脂製の被覆材により被覆された防水型発熱材を、水中で重ね合わされた２枚の遮水シートの端部間に挿入し、その後、この重ね合わされた遮水シートの上から防水型電磁誘導加熱機により上記金属体を発熱させ、その熱により上記被覆材を溶かして上記２枚の遮水シートを溶着した溶着部の溶着状態を確認する水中溶着部の品質確認方法であって、上記金属体は、平行な２辺が上記被覆材の長さ方向へ長いＵ字形とし、上記被覆材と上記遮水シートとの間のうち、上記金属体のＵ字形の奥部と対峙する部分に第１電極を配置し、上記被覆材の外部に第２電極を配置し、上記水中溶着は、上記２枚の遮水シートのうち、上記金属体のＵ字形の奥部側の端部からこれとは反対側の開口側の端部へと移行し、上記水中溶着中、上記第１電極と上記第２電極との間で形成された電気回路のインピーダンスを測定し、この測定値から上記２枚の遮水シートの溶着部分の溶着状態を確認することを特徴とする水中溶着部の品質確認方法である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、上側の上記遮水シートの重ね合わせ側の辺部には、該辺部の長さ方向へ所定ピッチで上記被覆材のうち、上記金属体と対峙した部分の一部が露出する複数の切欠部をそれぞれ形成し、上記水中溶着中、溶けた上記被覆材が上記切欠部から漏出することで、上記溶着部の溶着状態を確認する請求項１に記載の水中溶着部の品質確認方法である。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、遮水シートの接合用材を使用して水中接合する際の接合部の品質確認を行う方法を提案する。すなわち、Ｕ字形状の金属体が熱可塑性樹脂製の被覆材により被覆された防水型発熱材を、接合しようとする２枚の遮水シートの間に挿入する。その後、遮水シートの上から防水型電磁誘導加熱機により金属体を発熱させ、その熱で被覆材と遮水シートとを溶着する。このとき、被覆材の溶着開始端を金属体のＵ字形の奥部埋め込み側とし、被覆材と上記遮水シートとの間のうち、金属体のＵ字形の奥部と対峙する部分に第１電極を配置する。また、被覆材の外部に第２電極を配置し、第１電極と第２電極との間で形成された電気回路のインピーダンスを測定する。
電気回路は、Ｕ字形溶着部の辺の長さに応じてその長さが変更される。そのため、溶着部が長くなるにつれ、両電極間のインピーダンスが変動し、これによりその接合部の品質を確認することができる。これにより、遮水シートを水中から浮上させることなく、陸上作業と同様の溶着品質が得られ、工期の短縮ひいては工費の削減も可能となる。なお、インピーダンスに代えて、電圧の減少により接合部の品質を確認してもよい。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、上側の遮水シートの張り合わせ側の辺部に、この辺部の長さ方向へ所定ピッチで、被覆材のうち、金属体と対峙した部分の一部が露出する複数の切欠部をそれぞれ形成しておく。次に、水中溶着中、溶けた被覆材が所定の切欠部から漏出したことを作業者が視ることで、水中溶着が遮水シートのどの位置まで完了したかを簡単に確認することができる。これにより、潜水作業者の視認も合わせて、より高精度な水中溶着部の品質確認を行うことができる。
【０００９】
遮水シートの素材としては、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＴ）などの単体もしくはブレンド物などからなるゴムや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性合成樹脂、オレフィン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーなど熱溶着可能な熱可塑性樹脂が好ましい。
遮水シートは、例えば幅が２〜５ｍ程度の長尺のシートである。遮水シートは、工場内で複数枚接合した大判の遮水シートを現場に持ち込んで海底に沈めてもよい。
また、遮水シートの厚さは、１．０〜５．０ｍｍ、好ましくは１．５〜３．０ｍｍである。１．０ｍｍ未満では、強度不足のため破断しやすく、また施工途中で作用する外力に耐えられない場合があり、一方、５．０ｍｍを超えると、剛性が高く地盤の凹凸に追随せず柔軟性が低下し、施工が難しくなり、さらに経済的でもない。
【００１０】
被覆材の素材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンビニルアセテートなどのオレフィン系樹脂やそれらを変性した塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、マレイン化エチレンビニルアセテートなどの変性オレフィン系樹脂のほか、ポリ塩化ビニル、オレフィン系熱可塑性エラストマー、未加硫ゴムなどが挙げられる。防水・遮水シートの素材として加硫ゴムを使用する場合は、この中でも加硫ゴムと融着したときの接着強度が大きいことから、被覆材としては、ポリプロピレン、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリエチレンを用いることが好ましい。
【００１１】
被覆材の素材としては、遮水シートのものと同一素材を採用することができる。この場合、陸上での接合と同じ状態を得ることができる。また、被覆材の素材として遮水シートとは異なる素材を採用した場合には、あらかじめ陸上で溶着試験を行い、その品質を確認する必要がある。
【００１２】
金属体の形状は、平面視して平行な２辺が被覆材の長さ方向へ長いＵ字形状である。
金属体の素材としては、電磁誘導加熱によって加熱することができる導体である必要があり、さらには防錆性、耐候性の高いものであることが好ましい。具体的には鋼、溶融亜鉛メッキ鋼、溶融アルミニウムメッキ鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、ガルバニウム鋼などを挙げることができる。
金属材の厚さは、０．０５〜１．５ｍｍ、好ましくは０．１〜１．０ｍｍである。０．０５ｍｍ未満では、過加熱しやすいという不都合が生じる。一方、１．５ｍｍを超えれば、柔軟性が不足するという不都合が生じる。
【００１３】
電磁誘導による加熱時の金属体の温度は、被覆材の融点にもよるが、５０〜４００℃、好ましくは１００〜３００℃である。
防水型発熱材の厚みは、好ましくは０．５〜５．０ｍｍ、さらに好ましくは１．０〜３．０ｍｍである。０．５ｍｍ未満では、接合強度が十分に得られず、一方、５．０ｍｍを超えると、シートの接合部の段差が高くなってしまい外観的に好ましくない。しかも、電磁誘導加熱により融解させ時間が長くなり、短時間の加熱であれば融解が不十分で接合不良になる可能性があるので好ましくない。
水型電磁誘導加熱機としては、例えば第一高周波工業(株)製社製のＨＩ−ＨＥＡＴＥＲなどを採用することができる。
【００１４】
第１電極は、単なる電極でも、被覆が剥がされた電線の一端部でもよい。電線の場合、金属体のＵ字形の両辺に沿って電線が延びるように配置される。
第１電極は被覆材に埋め込まれているのではなく、被覆材と遮水シートとの間（隙間）に介在されている。例えば、被覆材の表面に溝を形成し、この溝に第１電極を収納させてもよい。
第２電極としては、単なる電極でも、被覆が剥がされた電線の一端部でもよい。第２電極は、被覆材の外部に配置されるので、常時水と接することになる。
水中溶着の作業は、２枚の遮水シートのうち、金属体のＵ字形の奥部側の端部から溶着を開始し、２枚の遮水シートのうち、金属体のＵ字形の開口側の端部へと移行する。
水中溶着中は、第１電極と第２電極との間で形成された電気回路のインピーダンスが測定される。
【００１５】
切欠部の形状は任意である。例えば、平面視して三角形状、四角形状以上の多角形状、円形状、楕円形状、円弧形状などを採用することができる。
切欠部の形成ピッチは任意である。例えば防水型電磁誘導加熱機の加熱コイル部の長さ間隔（５０センチ間隔）などを採用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、溶着すべきシートを水中から浮上させることなく、陸上作業と同様の溶着品質が得られる水中接合作業において、その接合部の遮水性能の品質確認ができる。これを利用することにより、工期の短縮、工費の節減が可能になり、かつ遮水性能に対し信頼性を向上することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、上側の遮水シートの張り合わせ側の辺部に、この辺部の長さ方向へ所定ピッチで複数の切欠部をそれぞれ形成するようにしたので、水中溶着中、溶けた被覆材が所定の切欠部から漏出した状態を潜水作業者が視ることで、水中溶着が遮水シートのどの長さ位置まで完了したかを簡単に確認することができる。これにより、潜水作業者の視認も合わせて、より高精度に水中溶着部の品質確認を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、海面処分場における遮水シートの溶着部の品質確認方法を例とする。
【実施例１】
【００１９】
本発明の水中溶着部の品質確認方法では、シート水中接合に際して、図１に示すように海面処分場の海底を遮水する２枚の遮水シート１０，１１と、防水型発熱材１２と、防水型発熱材１２の一部を構成し、電磁誘導で加熱される金属体１３と、防水型発熱材１２の残り部分を構成し、金属体１３を被覆する熱可塑性樹脂製の被覆材１４と、図２に示す防水型電磁誘導加熱機１５とが使用される。
【００２０】
遮水シート１０，１１は、厚さ３．０ｍｍ、幅５．０ｍ、長さ４０ｍのポリエチレン樹脂シートである。
防水型発熱材（被覆材）１２は、厚さ２．５ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ４０ｍの長尺な板材である。
金属体１３としては、亜鉛鍍金金網を用いており、板状にした被覆材１４の厚み方向略中央に金属体１３を埋設している。網材とすることで防水型発熱材１２の表裏を貫通する孔があるので、被覆材１４がその孔を通して表裏でつながり接合強度を高めることができる。金属体１３の厚みは０．１〜１．０ｍｍである遮水シート１０，１１は、厚さ３．０ｍｍ、幅５．１５ｍ、長さ４０ｍのポリエチレン樹脂シートである。
防水型発熱材（被覆材）１２は、厚さ２．５ｍｍ、長さ４０ｍｍ、幅１００ｍｍの長尺な板材である。
金属体１３の素材は亜鉛鍍金金網で、金属体１３の形状は、平面視して平行な２辺が被覆材１４の長さ方向へ長いＵ字形状である。
金属体１３は、板状にした被覆材１４の厚み方向略中央に、被覆材１４の重ね合わせ側の辺の略全長にわたって埋設されている。金属体１３の厚みは０．１〜１．０ｍｍである。
【００２１】
被覆材１４はポリエチレン製である。このように金属体１３をＵ字形状とし、これを包含する被覆材１４をポリエチレン製とすれば、陸上で行うシート接合と略同じような溶着の品質を得ることができる。また、遮水シート１０，１１をポリエチレン樹脂とし、金属体１３を亜鉛鍍金金網製とし、これを包含する樹脂としてＥＶＡの被覆材１４を採用した場合も、同様にシート接合の高い溶着品質を得ることができる。
図２に示すように、防水型電磁誘導加熱機１５としては、第一高周波工業社製のＨＩ−ＨＥＡＴＥＲを採用している。防水型電磁誘導加熱機１５は、防水型高周波加熱電源１５Ａと、ゴム材（防水材）により被覆されて防水機能が付与された高周波トランス１６と、加熱コイル部１７とを備えている。加熱コイル部１７は、本体部１７ａの下部から平行な離間状態で突出した２本の板状コイル１７ｂと、本体部１７ａの上部に連結された１本のグリップ１７ｃとを有している。本体部１７ａおよび板状コイル１７ｂは、ゴム材（防水材）１７ｄにより被覆されて防水機能が付与されている。
【００２２】
次に、図１〜図５を参照して、実施例１に係る水中溶着部の品質確認方法を説明する。
図１および図３に示すように、海面処分場の海底において、繋ぎ合わされる上側の遮水シート１０の端部１０ａと下側の遮水シート１１の端部１１ａとを、潜水作業員が重ね合わせる。このとき、防水型発熱材１２を、その長さ方向を両遮水シート１０，１１の重ね合わせ側の辺に沿って、重ね合わされた２枚の遮水シート１０，１１の端部１０ａ，１１ａ間に挿入する。
【００２３】
次に、この重ね合わされた上側の遮水シート１０の端部１０ａと被覆材１４との間のうち、被覆材１４の幅方向の中間部に、この端部１０ａの長さ方向と平行に電線５０を挿入する。この電線５０のうち、被覆を剥がされた先端部が第１電極５０ａとなり、金属体１３のＵ字形の奥部と対峙する部分に配置される。被覆材１３の外部には、第１電極５０ａに対する第２電極５１ａが配置されている。すなわち、下側の遮水シート１１の端部１１ａの近傍には、この辺部１１ａの長さ方向と平行に別の電線５１が配置されている。この別の電線５１のうち、被覆を剥がされた先端部が第２電極５１ａである。第２電極５１ａは、第１電極５０ａと対峙する位置に配置されている。
【００２４】
次に、図２に示すように、この重ね合わされた遮水シート１０，１１の端部１０ａ，１１ａの上に防水型電磁誘導加熱機１５の加熱コイル部１７を配置し、金属体１３を被覆材１４の溶融温度を超える２００℃まで加熱しながら、加熱コイル部１７をこの重ね合わされた遮水シート１０，１１の端部１０ａ，１１ａに沿ってゆっくりと移動させる。すなわち、水中溶着は、２枚の遮水シート１０，１１のうち、金属体１３のＵ字形の奥部側の端部からこれとは反対側の開口側の端部へ低速度で加熱コイル部１７を移行させることで行われる。
電磁誘導加熱は、電圧をかけた板状コイル１７ｂに金属体１３を対向させて、板状コイル１７ｂによって発生する磁力線が金属体１３を通過する際に金属内に誘導電流（渦電流）が流れ、この誘導電流が材料の電気抵抗に変化して加熱するものである。防水型電磁誘導加熱機１５の出力としては、ほぼ１００ｃｍ２あたり４００〜１,０００Ｗ程度のものを用いる。その際、電磁誘導により加熱された金属体１３の熱で被覆材１４は、対峙する両辺の長さを徐々に長くしながら平面視してＵ字形状に溶け、２枚の遮水シート１０，１１が溶着される。
なお、電磁誘導で加熱される金属体１３の温度は、被覆材の融点にもよるが、５０〜４００℃、好ましくは１００〜３００℃である。
また、電磁誘導加熱の時間は、通常、３０秒〜２分程度、好ましくは１分程度である。
【００２５】
水中溶着中、第１電極５０ａと第２電極５１ａとの間で形成された電気回路６０のインピーダンスを、インピーダンス測定装置（図示せず）を用いて測定することで、この測定値から２枚の遮水シート１０，１１の溶着部分の溶着状態の確認が行われる。具体的には、両電線５０，５１の元側の端部間に電流計（電圧計でも可）６１を配置し、上記電気回路６０のインピーダンスが測られる。未溶着状態では、重ね合わされた上側の遮水シート１０の端部１０ａと被覆材１４との間に水が浸入している。そのため、両電極５０ａ、５０ｂは通電状態となっている。その後、２枚の遮水シート１０，１１の溶着が進行する程、被覆材１４により封止（絶縁）された電極５０ａから溶着終端までの距離が長くなる（図４および図５）。これにより、両電極５０ａ、５０ｂの間に形成される電気回路６０のインピーダンスが変動する。このときの変動値と、あらかじめ試験溶着した際に取得した基本データとを対比することで、２枚の遮水シート１０，１１のどの部分まで溶着されているのかを確認することができる。
【００２６】
なお、被覆材１４は、これをＵ字形状とすることで、はじめて２枚の遮水シート１０，１１の溶着部（接合部）６２の遮水性能の品質確認が可能となる。仮に、２本の平行に離間した金属体を採用した場合には、防水型発熱材１２の溶着開始側の端部を通した別の電気回路も形成されてしまう。両電気回路を比較した場合、別の電気回路の方が、２枚の遮水シート１０，１１の溶着距離に拘わらず常に短くなる。そのため、インピーダンスの変化は発生せず、この接合部６２の遮水性能の品質確認はできなくなる。
【００２７】
また、上側の遮水シート１０の重ね合わせ側の辺部に、この辺部の長さ方向へ所定ピッチで被覆材１４のうち、金属体１３と対峙した部分の一部が露出する複数の切欠部１０ｂをそれぞれ形成しておき、水中溶着中、溶けた被覆材１３が切欠部１０ｂから漏出したことを潜水作業者が視ることにより、この溶着部６２の溶着状態を確認するようにしてもよい（図６）。これにより、インピーダンスを測定するだけでなく、潜水作業者の視認も合わせたより高精度な水中溶着部の品質確認を行うことができる。切欠部１０ｂの形状は三角形である。切欠部１０ｂの形成ピッチは、加熱コイル部１７の長さに合わせた５０ｃｍである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例１に係る水中溶着部の品質確認方法の使用状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係る水中溶着部の品質確認方法で使用される防水型電磁誘導加熱機の斜視図である。
【図３】本発明の実施例１に係る水中溶着部の品質確認方法で使用される防水型発熱材および２本の電線の配置状態を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施例１に係る水中溶着部の品質確認方法の使用初期状態を示す端面図である。（ｂ）は、本発明の実施例１に係る水中溶着部の品質確認方法の使用初期状態を示す平面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施例１に係る水中溶着部の品質確認方法の使用後期の状態を示す端面図である。（ｂ）は、本発明の実施例１に係る水中溶着部の品質確認方法の使用後期の状態を示す平面図である。
【図６】本発明の実施例１に係る別の水中溶着部の品質確認方法の使用状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０，１１  遮水シート
１０ａ，１１ａ  端部
１２  防水型発熱材
１３  金属体
１４  被覆材
１５  防水型電磁誘導加熱機
５０ａ  第１電極
５０ｂ  第２電極
６０  電気回路
６１  電流計
６２  溶着部
１０ｂ  切欠部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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