JP6533209B2 - 鋼製矢板の被覆防食構造及び保護カバー取付け具 - Google Patents
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Description
両部材5,6を溶接した場合には、例えば、その溶接部がナット7による締め付けによって破壊され、保護カバー4の脱落に繋がることが懸念されるが、両部材5,6の溶接固定を採用していない保護カバー取付け具5A(被覆防食構造1A)においては斯かる懸念が払拭されている。
また一般に、ボルトの溶接作業の成否は作業者の熟練度や技量に依るところが大きく、両部材5,6を溶接した場合には、ボルト6の垂直精度が悪いが故の保護カバー4の施工性の悪さが問題となり得るが、保護カバー取付け具5Aにおけるボルト6の支持基材5に対する固定は、前述した通り、支持基材5の固定孔50にボルト6を圧入埋設するだけの比較的簡単な作業で実施可能なものであり、作業者の熟練度や技量の影響を受けにくいため、被覆防食構造1Aにおいては、ボルト6の垂直精度が従来の溶接固定に比して向上しており、それに伴って保護カバー4の取り付け精度も向上している。
また一般に、溶接部の欠陥の有無の検査には探傷器などの専用の検査器が必要であるため、保護カバー取付け具が溶接部を具備している場合にはその製品検査に比較的手間がかかるが、保護カバー取付け具5Aは溶接部を具備しておらず、支持基材5におけるボルト6の固定部分を目視観察するだけの簡単な作業でボルト6の固定不良を確実に発見できるので、比較的簡易な製品検査で済み、製造コストなどの面でも有利である。
固定孔50の孔径(直径)50R(図7(a)参照)に対する、ボルト6の頭部60の外径(最大径)60R(図6(a)参照)の割合は、60R/50Rとして、好ましくは1.06以上1.66以下、さらに好ましくは1.27以上1.60以下である。
固定孔50の孔径(直径)50Rに対する、ボルト6の環状突部63の外径(最大径)63R(図7(a)参照)の割合は、63R/50Rとして、好ましくは1.00以上1.20以下、さらに好ましくは1.05以上1.13以下である。
固定孔50の孔径(直径)50Rに対する、ボルト6の溝部64の外径(最小径)64R(図6(a)参照)の割合は、64R/50Rとして、好ましくは0.63以上0.90以下、さらに好ましくは0.72以上0.90以下である。
固定孔50の孔径(直径)50Rに対する、ボルト6の回り止め手段65の外径(最大径)65R(図6(a)参照)の割合は、65R/50Rとして、好ましくは1.03以上1.65以下、さらに好ましくは1.12以上1.40以下である。
固定孔50の孔径(直径)50R(図7(a)参照)は、ねじ部62の外径に、好ましくは0.00mm以上0.08mm以下、さらに好ましくは0.02mm以上0.06mm以下を加えた範囲である。例えば、ねじ部62の外径が12.00mm(M12)であるとき、固定孔50の孔径(直径)50Rは、好ましくは12.00mm以上12.08mm以下、さらに好ましくは12.02mm以上12.06mm以下である。
頭部60の外径(最大径)60R(図6(a)参照)は、ねじ部62の外径に、好ましくは1.00mm以上6.50mm以下、さらに好ましくは4.50mm以上6.00mm以下を加えた範囲である。例えば、ねじ部62の外径が12.00mm(M12)であるとき、頭部60の外径(最大径)60Rは、好ましくは13.00mm以上18.50mm以下、さらに好ましくは16.50mm以上18.00mm以下である。頭部60は、ボルト6の最大径を有する部分である。
環状突部63の外径(最大径)63R(図7(a)参照)は、ねじ部62の外径に、好ましくは0.00mm以上2.00mm以下、さらに好ましくは1.00mm以上2.00mm以下を加えた範囲である。例えば、ねじ部62の外径が12.00mm(M12)であるとき、環状突部63の外径(最大径)63Rは、好ましくは12.00mm以上14.00mm以下、さらに好ましくは13.00mm以上14.00mm以下である。
溝部64の外径(最小径)64R(図6(a)参照)は、ねじ部62の外径に、好ましくは−3.70mm以上−1.60mm以下、さらに好ましくは−2.70mm以上−1.60mm以下を加えた範囲である。例えば、ねじ部62の外径が12.00mm(M12)であるとき、溝部64の外径(最小径)64Rは、好ましくは8.30mm以上10.40mm以下、さらに好ましくは9.30mm以上10.40mm以下である。
回り止め手段65の外径(最大径)65R(図6(a)参照)は、ねじ部62の外径に、好ましくは0.50mm以上6.50mm以下、さらに好ましくは2.00mm以上4.00mm以下を加えた範囲である。例えば、ねじ部62の外径が12.00mm(M12)であるとき、回り止め手段65の外径(最大径)65Rは、好ましくは12.50mm以上18.50mm以下、さらに好ましくは14.00mm以上16.00mm以下である。
ボルト6の軸方向の長さは、ボルト6が貫通する支持基材5、防食材2及び保護カバー4などの厚さに応じて適宜設定すればよいが、30mm以上80mm以下が好ましい。
次に、鋼製矢板20の継手部23の表面に、保護カバー取付け具5Aの支持基材5の裏面5bを当接させた状態で、支持基材5の溶接用孔51の内周縁にスポット溶接を施し、支持基材5を鋼製矢板20の表面に固定する。
次に、鋼製矢板20の表面全体を、シート状、ペースト状又はテープ状の防食材2で被覆する。また別途、保護カバー4の裏面に緩衝材3を固定しておく。
そして、裏面に緩衝材3が固定された保護カバー4を、該緩衝材3が鋼製矢板20の表面上の防食材2と対向するように、鋼製矢板20の表面に被せると共に、鋼製矢板20の表面から突出している保護カバー取付け具5Aのボルト6(突出部6B)を、保護カバー4に形成されている取付け孔40(図3参照)に挿入し、さらに該ボルト6に、当て板9の貫通孔(図示せず)及びワッシャー8を順次貫通させた後、当て板9の表面から突出している該ボルト6にナット7を螺合させてこれを締め付けることにより、防食材2を鋼製矢板20の表面と緩衝材3の裏面とに密着させる。
最後に、当て板9よりも外側に突出している部分、具体的には、ワッシャー8、ナット7及びボルト6をボルトキャップ10で一体的に被覆する。ボルトキャップ10の形成材料としては、耐衝撃性を有する樹脂が好ましく、例えば、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド樹脂、ABS樹脂が挙げられる。
尚、鋼製矢板20の表面に防食材2を被覆した後に緩衝材3を固定した保護カバー4を被せるのに代えて、保護カバー4に固定された緩衝材3の裏面に防食材2を固着しておき、この緩衝材3及び防食材2が固定された保護カバー4を、該防食材2が鋼製矢板20の表面と対向するように鋼製矢板20の表面に被せるようにしてもよい。
図4に示す保護カバー取付け具5Aと同様の構成の保護カバー取付け具を製造した。支持基材として、一般構造用圧延鋼材SS400(32mm×700mm×厚さ4.5mm)を用いた。支持基材の切削加工により、支持基材の長手方向に3個の固定孔を等間隔に形成すると共に、各固定孔を挟んで支持基材の長手方向の一方側及び他方側それぞれにおける該固定孔の近傍に溶接用孔(直径15.00mm)を形成し、計6個の溶接用孔を形成した。支持基材の固定孔に圧入固定するボルトとして、M10〜16×0.75〜1.00×L545mmのボルト(ポップリベット・ファスナー株式会社製の商品名「KALEI(登録商標)プレススタッドPD1245−545L」)を用いた。各実施例間で固定孔の直径、ボルトの材質及び各部の寸法を変更した。実施例で用いたボルトの材質、材料記号、ねじ部の外径、ピッチ、頭部の外径、環状突部の外径、溝部の直径及び回り止め手段の外径を下記表1に示す。支持基材の固定孔にボルトをプレス機により圧入して保護カバー取付け具を製造した。作製した保護カバー取付け具において、支持基材の長手方向一端からの距離が50mm、350mm、650mmの位置それぞれに、ボルトの軸部(ねじ部)が支持基材の表面から突出している。
ボルトの支持基材に対する固定を溶接により行った。具体的には、ボルトとして、頭部が無く軸部のみの形状の市販の寸切りボルト(M10×0.75×L540mm又はM12×1.00×L540mm)を用い、支持基材の固定孔に該寸切りボルトを挿入し、該支持基材の表面における該寸切りボルトの周囲に溶接を施して、図11に示す溶接部93の如き溶接部を形成した。寸切りボルトの軸部の外径は支持基材の固定孔よりも小さいため、該スタッドボルトを該固定孔に挿入しても該固定孔の開孔周縁部の塑性変形は起こらない。以上の点以外は前記実施例と同様にして、保護カバー取付け具を製造した。下記表1に、各比較例で用いたボルトの材質等を示す。
各実施例及び比較例の保護カバー取付け具を用い、鋼製矢板の被覆防食構造の施工を行った。具体的には、図1〜図3に示す被覆防食構造1Aと同様の構成の被覆防食構造を製造した。U形鋼製矢板(FSP−II型)の凸状鋼製矢板と凹状鋼製矢板とを交互に連結した成型した鋼製矢板壁体を用意し、この鋼製矢板の表面に付着している錆などの異物をスクレーパー等で除去した後、鋼製矢板の継手部に、各実施例及び比較例の保護カバー取付け具を溶接した。次に、鋼製矢板の全面にわたってペトロラタム系ペースト及びペトロラタム系テープ(防食材)を固着させ、さらに緩衝材、FRP製保護カバーの順で被覆した。
各実施例及び比較例の保護カバー取付け具を用いた鋼製矢板の被覆防食構造について、前記ボルト保持力(締め付け破壊トルク)を測定した。
具体的には、測定対象の被覆防食構造における保護カバー取付け具のボルトとナットとを測定用トルクレンチのソケットに差し込み、測定用トルクレンチのハンドルの中心を握ってゆっくりと締め込む。そして、鋼製矢板と支持基材との溶接部及び支持基材におけるボルトの固定部(圧入部又は溶接部)の何れか一方が破損したきのトルクを測定する。測定用トルクレンチとして、株式会社東日製作所製の型名「CEM50N3X12D−P」及び型名「CEM200N3X19D−P」を用い、トルク測定範囲は10〜200N・mとした。保護カバー取付け具に固定された全てのボルト(本評価試験では3本)について前記方法でトルクを測定し、その平均値を当該評価対象の締め付け破壊トルクとした。その結果を下記表2〜5に示す。
保護カバー取付け具の外観に関して、環状突部のないボルトを用いた実施例4及び6は、支持基材の塑性変形部(固定孔の開孔周縁部)がボルトの軸部側に膨出したのに対し、実施例3、5及び8はそのような支持基材の望ましくない変形が見られず外観良好であったことから、環状突部を有するボルトの有用性は明白である。
また、頭部の外径がねじ部の外径より7mm大きいボルトを用いた実施例7は、ボルトの固定部(圧入部)の周囲に割れが発生し、外観に関しても、鋼製矢板と支持基材との溶接部が破壊されたのに対し、実施例3、5及び8はそのような支持基材の破損や溶接部の破壊が見られず外観良好であった。さらに、頭部の外径がねじ部の外径より0.5mm大きいボルトを用いた実施例8は、締め付け破壊トルクについては、実用上問題ないレベルではあるものの、実施例3に比べると約50%減少した。以上のことから、ボルトの頭部の外径(図6(a)の符号60R)は、ねじ部の外径よりも0.5mm超7mm未満の範囲で大きいこと、特に1.0mm以上6.5mm以下の範囲で大きいことが好ましいことがわかる。
実施例2と同様にして保護カバー取付け具を製造した。支持基材として、一般構造用圧延鋼材SS400(32mm×120mm×厚さ4.5mm)を用いた。支持基材の切削加工により、支持基材の長手方向の真中に1個の固定孔(直径12.04mm)を形成すると共に、固定孔を挟んで支持基材の長手方向の一方側及び他方側それぞれにおける固定孔の近傍に溶接用孔(直径15.00mm)を形成し、計2個の溶接用孔を形成した。支持基材の固定孔に圧入固定するボルトは、一般構造用圧延鋼材SS400の材質で、M12×1.00×L50mmのボルト(ポップリベット・ファスナー株式会社製の商品名「KALEI(登録商標)プレススタッドSPD1245−50L」)とした。ボルトの各部(頭部、環状突部、溝部及び回り止め手段)は実施例2と同様であった。支持基材の固定孔にボルトをプレス機により圧入して保護カバー取付け具を製造した。作製した保護カバー取付け具において、支持基材の長手方向一端からの距離が60mmの位置に、ボルトの軸部(ねじ部)が支持基材の表面から突出している。
比較例2と同様にしてボルトの支持基材に対する固定を溶接により行い、保護カバー取付け具を製造した。ボルトとしては、市販の寸切りボルト(M12×1.00×L50mm)を用いた。
実施例14及び比較例3の保護カバー取付け具について引張強度を測定した。具体的には、保護カバー取付け具の支持基材を治具に固定した後、引張試験機(島津製作所製50T半自動引張試験機、型式「UHF500kNIR」)にて保護カバー取付け具のボルトを軸方向に1mm/分の引張速度で引張試験を行ったときの引張強度(最大引張強度)及び最大点ストローク(伸び量)を測定した。試験個数は各実施例及び比較例につき3個とし、それぞれの引張強度及び最大点ストロークを表6に示す。
2 防食材
3 緩衝材
4 保護カバー
40 取付け孔
5A,5B,5Z 保護カバー取付け具
5 支持基材
50 固定孔
51 溶接用孔
52 ボルト固定部
53 ボルト固定部支持部
54 窓部
6,66 ボルト
6A 埋設部
6B 突出部
60 頭部
61 軸部
62 ねじ部
63 環状突部
64 溝部
65 回り止め手段
7 ナット
8 ワッシャー
9 当て板
10 ボルトキャップ
11 筒状スリーブ
20 鋼製矢板
23 継手部
Claims (9)
- 鋼製矢板の表面を被覆する防食材と、該防食材を被覆する保護カバーと、該保護カバーを該鋼製矢板の表面側に固定する保護カバー取付け具とを具備する、鋼製矢板の被覆防食構造であって、
前記保護カバー取付け具は、鋼製矢板の表面に固定された支持基材と、該支持基材を厚さ方向に貫通する固定孔に埋設された埋設部及び該支持基材の表面から突出する突出部を有し、該突出部が前記保護カバーの取付け孔を貫通して該保護カバーの表面から突出しているボルトと、該保護カバーの表面より外側にて該ボルトの突出部に螺合されているナットとを具備し、
前記ボルトは、該ボルトの圧入によって塑性変形した前記固定孔の開孔周縁部による前記埋設部の締め付けによって、該支持基材に固定されている、鋼製矢板の被覆防食構造。 - 前記ボルトは、頭部と、該頭部に接続され該頭部よりも小径の軸部とを有し、
前記軸部は、相対的に前記頭部から遠くに位置し、外周部にらせん状に溝が形成されたねじ部と、相対的に該頭部から近くに位置し、最大径が該ねじ部の最大径と同じか又はそれよりも大きい環状突部と、該環状突部と該頭部との間に位置する溝部とを有し、
前記埋設部が、前記頭部及び前記溝部を含む請求項1に記載の鋼製矢板の被覆防食構造。 - 前記埋設部に、前記ナットによる前記ボルトの締め付けを行ったときに該ボルトの回転を阻止する回り止め手段が配されている請求項1又は2に記載の鋼製矢板の被覆防食構造。
- 前記支持基材が圧延鋼材であり、前記ボルトが、クロムモリブテン鋼、ニッケルクロムモリブテン鋼又は冷間圧造用ボロン鋼である請求項1〜3の何れか1項に記載の鋼製矢板の被覆防食構造。
- 前記支持基材が、鋼板、鋼帯、平鋼若しくは形鋼又はこれらの加工物である請求項1〜4の何れか1項に記載の鋼製矢板の被覆防食構造。
- 前記ナットの締め付けトルクが60N・m以上140N・m以下である請求項1〜5の何れか1項に記載の鋼製矢板の被覆防食構造。
- 前記ボルトを引張速度1mm/分で前記支持基材から離れる方向に引っ張ったときの引張強度が30.0kN以上である請求項1〜6の何れか1項に記載の鋼製矢板の被覆防食構造。
- 前記保護カバーが、チタン、チタン合金、チタンクラッド鋼、耐海水性ステンレス鋼、ステンレスクラッド鋼又は炭素繊維を含んで構成され、
前記ボルトの突出部に、電気絶縁性の筒状スリーブが外嵌されている請求項1〜7の何れか1項に記載の鋼製矢板の被覆防食構造。 - 鋼製矢板の表面を防食材で被覆し、該防食材を保護カバーで被覆する防食施工法において、該鋼製矢板の表面側に該保護カバーを取り付けるのに使用され、該鋼製矢板の表面に固定される支持基材と、該支持基材を厚さ方向に貫通する固定孔に埋設された埋設部及び該支持基材の表面から突出する突出部を有するボルトとを具備する保護カバー取付け具であって、
前記ボルトは、該ボルトの圧入によって塑性変形した前記固定孔の開孔周縁部による前記埋設部の締め付けによって、該支持基材に固定されている保護カバー取付け具。
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