JPH06158601A - バラスト固着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 保線作業終了直後から、降雨等による流出を
防ぎ、列車の風圧によるバラスト飛散を防止できる程度
のバラスト固着強度を出すことができるバラスト固着方
法を提供する。 【構成】 バラスト上に水性樹脂を散布後、凝集剤水溶
液を散布して凝集させることにより、瞬時に皮膜を形成
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鉄道線路の道床バラ
ストなど、バラストを固着する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道線路としては、路盤上に砕石
や砂利等のバラストで作られた道床を置き、さらにその
上に枕木を置いてレールを締結した構造を持つもの、い
わゆる有道床軌道が大部分を占めている。前記バラスト
で作られた道床には、枕木から伝わる列車加重を分散し
て下部の路盤に伝えたり、列車通過時の振動を吸収した
りする役割がある。

【０００３】しかし、バラストを用いた道床には、たと
えば、下記〜の問題があった。 バラスト崩れ…道床は、列車の通過により数１０Ｈ
ｚ以上の振動を繰り返し受けている。この振動により、
バラストの圧密状態が弛緩して崩れてくるため、補修作
業を行う必要がある。特に、線路の曲線部分において
は、列車の走行安全性を保持するために、外側のレール
を内側のレールより高くした「カント」をつけているの
で、前記のような振動を受けた砕石等が線路外側の高い
部分から線路内側の低い部分へ移動して、バラストが経
時的に崩れてくる。その結果、枕木の列車横圧に対する
抵抗力が減少して、危険な状態になる。このため、平坦
部では、通常１年以上の間、補修の必要がないのに対
し、曲線部では、短期間での補修が必要となる。また、
バラスト軌道は、列車の通過に伴い、軌道ぐるいが発生
するため、スラブ軌道等のコンクリート道床に比べ、短
期間で補修作業が必要となる。

【０００４】 雪害によるバラスト飛散…冬季に積雪
等のある寒冷地では、列車に雪塊（氷塊）が付着するこ
とが多い。列車に付着した雪塊（氷塊）は、温暖地への
列車の移動に伴って融解し落下して、バラストに衝突す
る。特に、列車走行時であれば、その衝撃は、一時的で
はあるが極めて大きいものであるため、バラストが飛散
して周辺の民家や駐車中の自動車等に被害を与える。

【０００５】 風圧によるバラスト飛散…列車が高速
（たとえば、時速２００ｋｍ以上）で道床上を通過する
場合、道床の表層部分が、列車の風圧で浮き上がり、真
上を通過している列車に衝突して、砕石等が飛散する。
この飛散した砕石等は、通過中の列車と同程度の速度を
有しているため、沿線の民家や駐車中の自動車等に被害
を与えたり、ホーム上で列車を待つ乗客や線路を点検す
る保線従事者等に危害を与えたりする危険性がある。

【０００６】従来、このような道床の問題を解消するた
めの方法としては、たとえば、下記（１）〜（３）の方
法があった。 （１）ゴムラテックス、合成樹脂、およびセメントを混
合した薬液を散布してバラストを固結することによっ
て、バラスト飛散を防止したり、バラスト道床を強化し
たりする方法（特開昭４９−３２３０６号公報、特開昭
５２−１６８１０号公報等参照）。

【０００７】（２）バラスト飛散防止用にネットを張る
方法。 （３）バラストを用いずに、コンクリートやアスファル
トを用いて道床を形成する方法。 ところが、前記（１）の方法は、セメント硬化速度制御
の困難さ、コストの高さ、薬液散布後のセメントの硬さ
によるバラストの保線作業の困難さ、等の理由から、現
在ほとんど行われていない。

【０００８】また、前記（２）の方法は、ネットを張っ
たり除去したりする作業の困難さ、コストの高さ、列車
のネット巻き込みによる事故発生の危険性、等の理由か
ら、一部にしか行われていない。さらに、前記（３）の
方法は、コストが非常に高いため、ごく一部にしか行わ
れていない。

【０００９】これらの問題を解決する方法として、水性
樹脂からなるバラスト固着用薬液（以下、これを単に
「水性樹脂」と称することがある。）を散布する方法が
開発された。すなわち、水性樹脂をバラスト上に散布
し、水性樹脂をバラスト間に浸透させた後、自然乾燥さ
せて成膜させることにより、バラスト同士を固着させる
方法である。

【００１０】この方法によれば、バラストを用いた道床
の列車加重分散性、振動吸収性、多孔性、排水性、等を
阻害することなく、バラスト崩れ、雪害や風圧によるバ
ラスト飛散、等を防止することができるとともに、散布
作業が容易で安価であり、バラストの突き固め、掻き崩
し、掻き均し等の保線作業にも支障のない程度の固着力
を有する皮膜を形成することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この水性樹
脂の媒体は、環境公害等の面から、主成分が水であるこ
とが必要である。このため、乾燥前に降雨等があると、
樹脂が流出することから、作業が天候に非常に左右され
やすく、作業日程の調整が困難である。また、バラスト
固着強度は樹脂が乾燥して成膜するまで出ないが、作業
終了直後では、列車の風圧によるバラスト飛散防止に十
分な固着強度が出ない。

【００１２】このような事情に鑑み、この発明は、水性
樹脂の散布直後から、降雨等による流出を防止し、風圧
によるバラスト飛散を防止できる程度のバラスト固着強
度を出すことができるバラスト固着方法を提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明にかかるバラスト固着方法は、バラスト上
に水性樹脂を散布した後、凝集剤水溶液を散布すること
を特徴とするものである。この発明に使用する水性樹脂
としては樹脂エマルジョンおよび水溶性樹脂が例示され
るが、分散媒または溶媒としては、環境公害等の面か
ら、主成分が水であることが必要である。

【００１４】水性樹脂のイオン性は、特に限定されない
が、凝集剤による凝集性を高めるために、アニオン性で
あることが好ましい。ノニオン性では凝集させにくく、
カチオン性では毒性の不安がある。水性樹脂の使用方法
としては、特に限定はされないが、通常は、如雨露や散
布機等を用い、水性樹脂をバラスト上に散布し、水性樹
脂をバラスト間に浸透させる方法が採られる。風圧によ
るバラスト飛散を防止する上では、水性樹脂は、道床全
体に浸透させなくても構わない。道床の表層部のバラス
トにだけ水性樹脂を浸透させて、バラストを固着させて
も、風圧によるバラスト飛散の防止効果を充分得ること
ができるとともに、低コスト化が図れるからである。

【００１５】水性樹脂の粘度は、特に限定されないが、
バラストの表層部分だけ固着させるには、低すぎないほ
うが好ましい。この発明で使用する水性樹脂は、特に限
定されず、例えば、アクリル系、スチレン−アクリル
系、酢酸ビニル−アクリル系、スチレン−ブタジエン
系、酢酸ビニル系、エチレン−酢酸ビニル系、塩化ビニ
リデン系等の水性樹脂を用いることができる。

【００１６】この水性樹脂を得る方法としては、特に限
定されず、従来の樹脂エマルジョンあるいは水溶性樹脂
を得る方法と同様の方法を用いることができる。たとえ
ば、エマルジョンをえる方法としては、重合性単量体を
水中で乳化重合させるようにしてもよいし、あるいは、
重合性単量体を乳化重合以外の重合法により重合させて
ポリマーを得た後、そのポリマーを水中に乳濁させるよ
うにしてもよい。また、水溶性樹脂を得る方法として
は、水に溶解しうる溶媒中で重合性単量体を重合させ、
必要により中和後、水に溶解させても良いし、水に不溶
の溶媒中で重合性単量体を重合させた後、溶媒を除去
し、そのポリマーを水に溶解させても良い。重合性単量
体を重合させる際の温度等も、特に限定されない。必要
に応じては、乳化剤や重合開始剤等を適宜用いてもよ
い。

【００１７】使用する重合性単量体は、特に限定されな
いが、凝集剤の種類によって凝集効率が異なってくる。
たとえば、アルミニウムを含む凝集剤の場合は、重合性
単量体成分全体に対して、カルボキシル基含有単量体を
０．１重量％以上使用することが好ましく、１重量％以
上使用することがより好ましい。上記カルボキシル基含
有重合性単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、
クロトン酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、ビニ
ル安息香酸、ケイ皮酸等が挙げられる。また、カルシウ
ムを含む凝集剤の場合は、重合性単量体成分全体に対す
るカルボキシル基含有単量体の使用割合を８重量％以下
にすることが好ましく、４重量％以下にすることがより
好ましい。

【００１８】樹脂エマルジョンを得るために使用する乳
化剤は、特に限定はされない。凝集剤によって効率よく
凝集させるためには、アニオン性乳化剤を使用すること
が好ましいが、ノニオン性乳化剤を併用してもかまわな
い。上記アニオン性乳化剤としては、ドデシルベンゼン
スルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ジア
ルキルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレン
アルキルエーテルサルフェートアンモニウム塩、アルキ
ルエーテル燐酸塩等が挙げられる。上記ノニオン性乳化
剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテ
ル、ポリエチレングリコールモノステアレート、ソルビ
タンモノステアレート等が挙げられる。

【００１９】重合開始剤としては、特に限定はされない
が、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモ
ニウム等の過硫酸塩、クメンハイドロパーオキサイド、
ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ベン
ゾイルパーオキサイド等の有機過酸化物、アゾビスイソ
ブチロニトリル等のアゾ系化合物、過酸化水素等を使用
することができる。

【００２０】水に溶解しうる溶媒としては、エタノー
ル、イソプロピルアルコール、ブチルセロソルブ等のア
ルコール類、ケトン類等を使用することができる。ま
た、乳化重合を促進させるために、ピロ重亜硫酸ナトリ
ウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、硫酸
第一鉄、グルコース、ホルムアルデヒド、ナトリウムス
ルホキシレート、Ｌ−アスコルビン酸等の還元剤を併用
してもよい。

【００２１】この発明で使用する水性樹脂は、その物性
において特に限定はないが、水性樹脂の散布性、バラス
ト間への浸透性、および乾燥性をよくするためには、下
記の物性を有することが好ましい。水性樹脂の粘度は、
１０〜１００００ｃｐｓであることが好ましい。粘度が
１００００ｃｐｓを超える場合は、バラスト上に樹脂エ
マルジョンを均一に散布することが困難になることがあ
り、１０ｃｐｓ未満では表層付近での歩留まりが悪くな
ることがある。

【００２２】水性樹脂の不揮発分濃度は、水性樹脂全体
に対して５重量％以上であることが好ましい。不揮発分
濃度が５重量％未満である場合は、乾燥後、バラストへ
の樹脂付着量が少なくなり過ぎ、所望の防止効果が得ら
れないからである。樹脂エマルジョンの平均粒子径は、
樹脂エマルジョンの乾燥性と粘度に影響を与える。一般
的には、平均粒子径が小さい程、乾燥性が良くなる反
面、粘度が高くなり、樹脂エマルジョンの散布性や浸透
性が悪くなる。そのため、樹脂エマルジョンの平均粒子
径は、１０ｎｍ〜１０μｍ程度が好ましい。

【００２３】この発明で使用する凝集剤水溶液の粘度
は、特に限定はされないが、１００００ｃｐｓ以下が好
ましい。凝集剤水溶液は、通常、如雨露や散布機を用
い、バラスト上に散布する。従って、粘度が１００００
ｃｐｓを超える場合は、バラスト上に均一に散布するこ
とが困難になるからである。凝集剤は、特に限定はされ
ないが、水溶性のものが好ましい。特に、硫酸アルミニ
ウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化
カルシウム、次亜燐酸カルシウム、酢酸カルシウム、プ
ロピオン酸カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネ
シウム等の多価金属塩が好ましい。これらの多価金属塩
を使用すると、高濃度で低粘度の水溶液が得やすいから
である。一方、ポリアクリルアミド系、ポリメタクリル
酸エステル系、ポリアミン系等の高分子凝集剤も使用す
ることができるが、その場合は高濃度で低粘度の水溶液
が得にくいことから、やはり、多価金属塩が好ましい。

【００２４】

【作用】バラスト上に水性樹脂を散布した後、凝集剤水
溶液を散布するようにすると、水性樹脂表面に瞬時に皮
膜が形成される。これは、水性樹脂が凝集剤によって電
気的に中和され、凝集反応が起きるからである。この時
形成された凝集皮膜は、降雨等で溶出するものでなく、
樹脂の散布直後に降雨等があっても樹脂の流出を防ぐこ
とができ、列車の風圧によるバラスト飛散を防止できる
程度のバラスト固着強度を出すことができる。

【００２５】

【実施例】以下に、この発明の実施例および比較例を示
すが、この発明は、下記実施例に限定されない。なお、
各例中、「部」および「％」は重量基準である。 −参考例１（樹脂エマルジョンの製法）− 攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および滴下ロ
ートを取り付けた反応容器に、脱イオン水４００部、
「ハイテノールＮ−０８」（ポリオキシエチレンノニル
フェニル硫酸アンモニウム；第一工業製薬社製）１部お
よび過硫酸アンモニウム０．５部を仕込み、内温を８０
°Ｃにした。この中に、メタクリル酸メチル１６０部、
アクリル酸ブチル２３０部、アクリル酸１０部、「ハイ
テノールＮ−０８」９部および脱イオン水１８５部から
なる単量体乳化液と、過硫酸アンモニウムの１０％水溶
液３部と、亜硫酸水素ナトリウムの５％水溶液３部とを
３時間かけて同時に流入させた。流入終了後、さらに８
０°Ｃで２時間攪拌を行った。その後、冷却を行った
後、８０メッシュの濾過器を通して、生成した内容物を
取り出した。このようにして不揮発分４０％、粘度２０
０ｃｐｓである樹脂エマルジョンを得た。

【００２６】−参考例２（水溶性樹脂の製法）− 攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および滴下ロ
ートを取り付けた反応容器に、イソプロピルアルコール
４００部を仕込み、内温を８０°Ｃにした。この中に、
スチレン９０部、メタクリル酸メチル５０部、アクリル
酸２エチルヘキシル１８０部、アクリル酸８０部、アゾ
ビスイソブチロニトリル１２部の混合液を３時間で滴下
した。滴下終了後、さらに８０°Ｃで２時間攪拌した。
その後、冷却した後、２８％アンモニア水で当量中和
し、水を加えた。このようにして不揮発分２５％、粘度
１００ｃｐｓである水溶性樹脂を得た。

【００２７】なお、上記参考例で得られた水性樹脂の不
揮発分および粘度の値は、以下の方法により測定したも
のである。不揮発分の測定 ：水性樹脂約１ｇを重量既知のアルミニ
ウム皿に秤り取り、１０５°Ｃの熱風乾燥機で２時間乾
燥し、冷却後、重量を測定した。下記式より、不揮発分
濃度を算出した。

【００２８】不揮発分濃度（％）＝｛（乾燥後重量−ア
ルミニウム皿重量）／（水性樹脂）｝×１００粘度の測定 ：水性樹脂の入った容器を２５°Ｃの恒温槽
中に２時間以上放置後、ブルックフィールド型回転粘度
計（東京計器社製；ＢＭ型、回転数３０回転）を用いて
測定した。

【００２９】また、上記参考例で得られた水性樹脂につ
いて、以下の散布試験を行い、その結果を表１に示し
た。水性樹脂の散布試験 ：如雨露に水性樹脂５００ｇを入
れ、砂利上に散布し（散布面積１ｍ²)、散布のしやすさ
と、砂利表面の濡れやすさを、下記に従って判定した。
ただし、使用した砂利は、３０〜８０ｇ／個の重さを有
する砕石であった。

【００３０】 ○…散布しやすく、砂利表面が均一に濡れた。 △…散布しやすいが、砂利表面の濡れ方に斑があった。 ×…散布しにくく、砂利表面の濡れ方に斑があった。 −参考例３（凝集剤水溶液の製法）− 硫酸アルミニウム（林純薬工業社製、試薬純１級）１０
部をイオン交換水９０部に溶かして凝集剤水溶液を得
た。

【００３１】−参考例４（凝集剤水溶液の製法）− プロピオン酸カルシウム（林純薬工業社製、試薬１級）
１０部をイオン交換水９０部に溶かして凝集剤水溶液を
得た。上記の水性樹脂と凝集剤水溶液を用いて、以下の
実験を行った。 −実施例１− 参考例１で得られた樹脂エマルジョンを如雨露に５００
ｇ入れ、砂利上に散布（散布面積１ｍ² ）し、１分を経
た後に、参考例３で得られた凝集剤水溶液１００ｇを如
雨露で樹脂エマルジョン散布箇所に散布（散布面積１ｍ
² ）した。

【００３２】−実施例２− 参考例１で得られた樹脂エマルジョンを如雨露に５００
ｇ入れ、砂利上に散布（散布面積１ｍ² ）し、１分を経
た後に、参考例４で得られた凝集剤水溶液１００ｇを如
雨露で樹脂エマルジョン散布箇所に散布（散布面積１ｍ
² ）した。 −比較例１− 凝集剤水溶液の散布を行わなかったほかは、実施例１と
同様にした。

【００３３】−実施例３− 参考例２で得られた水溶性樹脂を如雨露に５００ｇ入
れ、砂利上に散布（散布面積１ｍ² ）し、１分を経た後
に、参考例３で得られた凝集剤水溶液１００ｇを如雨露
で樹脂エマルジョン散布箇所に散布（散布面積１ｍ² ）
した。 −比較例２− 凝集剤水溶液の散布を行わなかったほかは、実施例３と
同様にした。

【００３４】上記実施例と比較例の各試験箇所につい
て、降雨による流出防止性と散布直後の風圧による飛散
防止性を評価したところ、表１に示すような結果を得
た。このときの評価試験方法は、下記のとおりである。降雨による流出防止性 ：凝集剤水溶液散布１分後に、イ
オン交換水５００ｇを如水露で試験箇所に散布し、流出
液の状態を観察した。

【００３５】○…流出液は透明であった。 ×…流出液は白濁していた。散布直後の風圧による飛散防止性 ：凝集剤水溶液散布１
分後に、風速５０ｍ／ｓの風を当て、砂利の動きを観察
した。その結果は、下記に従って評価した。

【００３６】○…全く動かなかった。 ×…飛散した。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】この発明にかかるバラスト固着方法によ
れば、水性樹脂を散布した上に凝集剤水溶液を散布した
後には、瞬時に皮膜が形成される。従って、乾燥前に降
雨等があっても、樹脂が流出することがないため、作業
が天候に左右されることもない。しかも、散布直後か
ら、列車の風圧によるバラスト飛散を防止できる程度の
バラスト固着強度を出すことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越野 佳孝 大阪市北区芝田２丁目４番24号 西日本旅 客鉄道株式会社内 (72)発明者 舘 宏一 大阪市北区芝田２丁目４番24号 西日本旅 客鉄道株式会社内 (72)発明者 菊田 照夫 大阪府吹田市西御旅町５番８号 株式会社 日本触媒吹田製造所内 (72)発明者 中村 和彦 大阪府吹田市西御旅町５番８号 株式会社 日本触媒吹田製造所内 (72)発明者 宮田 賢二 大阪府吹田市西御旅町５番８号 株式会社 日本触媒吹田製造所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バラスト上に水性樹脂を散布した後、凝
   集剤水溶液を散布することを特徴とするバラスト固着方
   法。
2. 【請求項２】 凝集剤として多価金属塩を使用すること
   を特徴とする請求項１記載のバラスト固着方法。