JPH10211671A - 地下河川トンネル用シールドセグメントの防食方法 - Google Patents

地下河川トンネル用シールドセグメントの防食方法

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JPH10211671A
JPH10211671A JP9017974A JP1797497A JPH10211671A JP H10211671 A JPH10211671 A JP H10211671A JP 9017974 A JP9017974 A JP 9017974A JP 1797497 A JP1797497 A JP 1797497A JP H10211671 A JPH10211671 A JP H10211671A
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JP
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coating film
coating
river
shield segment
adhesion
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Application number
JP9017974A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Nishida
清 西田
Takashi Yamaguchi
隆志 山口
Minoru Nakamura
稔 中村
Yoichi Ito
陽一 伊藤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 河川水が流入する地下河川トンネル用シール
ドセグメントの鋼面部分の耐久性を向上する防食方法を
提供する。 【解決手段】 河川水と接するシールドセグメント内面
部の裸鋼面部分の残余する鋼材表面に存在するミルスケ
ール(黒皮)を90%以上除去した後に、好ましくは鋼
面の表面粗度Rzを調整したうえに、耐水密着性の良好
な層を構成する塗膜と耐摩耗性に優れた樹脂層を塗装す
る。 【効果】 本発明の方法によれば、地下河川トンネル用
シールドセグメントに摩耗特性と防食特性の二つを同時
に兼ね備えさせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として河川水が
流入する地下河川トンネル用シールドセグメントの防食
方法に関するものである。さらに詳しくは、地下河川ト
ンネル用シールドセグメントの鋼面部分の耐久性を長期
化させる防食方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】地下トンネルを構築する構造体は、鉄筋
コンクリート(以下RCと称する)や鋼材からなるシー
ルドセグメントが一般的に使用される。地下河川用トン
ネルは、流入水による内圧がかかるため圧縮強度と引張
り強度を兼ね備えた特性が必要とされ、鋼材とコンクリ
ートの合成構造体が最も良いとされる。この構造体にお
いては、河川水と接する内面部において、河川水に混入
している川砂による摩耗防止、鋼面部の防食が必要とな
る。
【0003】川砂による摩耗を防止のためには、下水道
環境で使用されているコンクリートの被覆方法であるD
種とよばれるエポキシ樹脂モルタル5mm程度を被覆した
塗装系や、その他の硬い被覆層を塗装する方法が適用さ
れている(コンクリート防食仕様案、下水道エポキシ協
会発行)。
【0004】また、鋼面の防食方法としては、電気防
食、亜鉛めっき、塗装などがある。電気防食は、犠牲陽
極の交換を定期的に行う必要があり、地下河川トンネル
のように稼働後は停止することができない設備では、実
施は不可能である。亜鉛めっきについても犠牲防食の一
種と考えられ、いずれはめっき層が消耗するためメンテ
ナンスは不可欠であり、適用は困難であった。
【0005】これらの観点から防食方法としては、塗装
が一般的に適用されており、鋼面にエポキシブライマー
を100μm程度の塗装した上にエポキシ樹脂モルタル
を被覆する方法が推奨されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法のうちコンクリート防食案のD種の塗膜構成の防食方
法は、元来下水環境下でのコンクリート防食を目的とし
ており、酸性条件下でのコンクリート中性化の防止や流
入した川砂による摩耗の防止に効果をもつが、防食性能
は低かった。
【0007】また、コンクリート防食仕様案では、鋼面
に何らの研掃処理を行わずに直接塗装するために耐水密
着性が低く、地下河川のような没水環境下での長期使用
においては剥離が発生する可能性がきわめて高かった。
【0008】そこで、本発明は、地下河川トンネル用シ
ールドセグメントの鋼面部分が耐摩耗性能を保持し、没
水環境下で長期間の防食性を有するシールドセグメント
の防食方法の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の地下河川トンネル用シールドセグメント防食方法
は、没水環境下で長期間の高密着性を確保するために、
セグメントの鋼表面に残余するミルスケール層を90%
以上除去した後、直接、耐水密着性の良い塗料からなる
塗膜層をもうけることによって塗膜の密着力を増加させ
ることを特徴とする。また、上記塗膜を塗装する前に、
塗膜厚に対して30〜70%割合となるように鋼材の表
面粗度Rzを調整しておくと、アンカー効果によって密
着力がさらに増す上に、塗膜のピンホール発生が低減す
るため塗膜防食性能を向上させることができる。
【0010】さらに、本発明においては、上記の耐水密
着性の良い塗膜が、100μm以上の塗膜厚みを有し、
温度差が10℃以上30℃以下の条件での温度勾配試験
を1週間以上連続して実施しても塗膜膨れが生じないも
のであること、また、耐摩耗性の良好な塗膜層の表面の
鉛筆硬度が7H以上またはショア硬度で50以上である
ことを特徴とする。
【0011】次に、上記塗膜層の上に、さらに耐摩耗性
に優れた樹脂層を厚塗り塗装する。これによって摩耗特
性と防食特性の二つの特性を同時に兼ね備えた地下河川
トンネル用シールドセグメントを得ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明について説明する。
本発明の地下河川トンネル用シールドセグメントの防食
方法では、まず、塗膜との密着力の低い鋼面ミルスケー
ル(黒皮)を除去し、塗膜との密着性の良好な新生面を
生成させることが必須である。したがって、ミルスケー
ル層の除去率は高ければ高いほど、新生面の生成面積が
大きくなるために塗膜との密着力は上昇する。このと
き、ミルスケールの除去面積が90%未満では、ミルス
ケール残余部分との密着している部分が多くなるため密
着力が低下するので良くない。そのため、高密着力を維
持するためには少なくともミルスケールの除去面積は9
0%以上、望ましくは95%以上必要である。
【0013】さらに、塗膜の密着力を向上させるため
に、必要によりセグメント鋼面に凹凸をつけることによ
って、アンカー効果とよばれる密着力の向上方法を用い
るが、塗膜厚み以上に凹凸差がありすぎると、塗膜面に
ピンホールが発生しやすくなり塗膜の防食性能を著しく
損う。一方、凹凸差が小さいとアンカー効果が期待でき
ない。したがって、凹凸差は平均表面粗度Rzを指標と
して、Rzを鋼面に塗装される耐水密着性の良い塗膜厚
みに対して30%以上70%以下に調整すると、ピンホ
ール発生を少なくした上にアンカー効果が十分に発揮さ
れる。
【0014】上記のような鋼材表面処理を達成するため
の方法としては、鋼面で用いられる如何なる表面素地調
整方法を用いても構わないが、ミルスケール除去と表面
素地調整が同時に可能なサンドブラスト処理が最も実用
的である。
【0015】次に、ミルスケールが除去され、必要によ
り表面素地調整した地下河川トンネル用シールドセグメ
ントは、水の存在する環境(没水環境)下で使用される
ので、鋼面と塗膜面の結合部に水が存在していても強固
に密着している、いわゆる耐水密着性に優れた塗膜層を
設ける。
【0016】この耐水密着性に優れるという塗料特性の
評価として温度勾配差での密着性がある。これは塗装面
と基材面に温度差、すなわち温度勾配による熱拡散によ
って、水分子が温度の高い方から低い方へ移動すること
を利用し、塗膜への水透過を促進し、塗膜と鋼材界面
で、水蒸気は、凝縮し水となるため、水の存在下で密着
性の優劣が塗膜膨れの有無によって判断できる。したが
って、本発明で用いることのできる塗料は、温度勾配環
境において長期に亘って塗膜膨れを起こさない特性を持
つことが必要である。
【0017】一般的に、温度勾配差が大きいほど塗膜膨
れが発生する時間が早くなる傾向にある。ところが、塗
膜のガラス転移温度以上にすると、水透過性能などの塗
膜性能が急激に低下するので良くない。また、通常、水
を用いるため0℃以下の設定は不可能である。したがっ
て、温度勾配差は、高温側は30℃以上40℃以下、低
温側は0℃以上10℃以下の範囲内でできるかぎり幅広
く設定することが最も実用的である。一般的な温度設定
は高温40℃、低温10℃、温度差30℃程度を用いる
のが、塗膜自身の性能低下をきたすことが少ないので良
い。
【0018】試験期間は塗膜厚にも依存するが、短くて
も塗膜膨れは発生せず、また、長くするとどのような塗
膜でもいずれは、塗膜膨れが発生する。したがって、本
発明の耐水密着性の良好な塗膜層とは、温度差10℃以
上30℃以下の条件で、温度勾配試験の浸漬期間を1週
間以上2週間以内にしたときに塗膜膨れの出ない塗膜か
らなる層が良い。このような特性を有する塗料として
は、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、塩化ビニル樹脂を
挙げることができる。この時、塗膜厚みは100μm以
上200μm程度が良い。
【0019】次に、本発明の地下河川トンネル用シール
ドセグメントの防食方法では、前記の耐水密着性の良い
塗膜の上に耐摩耗性に優れた塗膜層を被覆する。一般的
に、耐摩耗性は硬度が高いものが良好とされており、地
下河川環境では、流入する川砂による摩耗が最も懸念さ
れるため、塗膜表面は川砂と同等かそれよりも硬度の高
いものが良い。したがって、必要な塗膜硬度は、一般的
な川砂の硬度以上であれば良い。最も良い方法は、川砂
自体を塗膜に混合することであり、川砂同等と考えられ
る珪砂を70%以上添加混合することが良い。そして、
塗膜の鉛筆硬度は、7H以上とするのが望ましい。さら
に、ポリオレフィン樹脂のような珪砂を添加できない材
料で被覆した場合は、被覆層の表面硬度をショア硬度で
50以上にすることが望ましい。
【0020】
【実施例】表1に示した試験片のうちNo.1〜No.
12までは、本発明の範囲の防食層構成であり、No.
13〜No.19は、本発明範囲外の防食層構成であ
る。これらの試験材は、耐水密着性として、高温側40
℃、低温側10℃の条件下で7日間浸漬試験後の膨れの
発生を評価し、耐摩耗性として、スチールグリット(硬
さ47〜67(Hrc )、粒度:#10)を、高さ30cm
から試験片に30g/分の割合で2時間落下後の表面の
肌荒れ状態を評価した。
【0021】ミルスケール除去率が90%以上で、耐水
密着性が良好な塗膜の膜厚に対してRzが30%以上7
0%以下である発明例No.1〜No.12では、温度
勾配試験では塗膜膨れは発生しない。
【0022】これに対しミルスケール除去率が90%以
下である比較例No.13〜No.15では、耐水密着
性の良好な塗膜を用いても塗膜膨れが発生した。ミルス
ケール除去率を90%以上に高めても、耐水密着性の良
くない塗装を用いた比較例No.19では、塗膜膨れが
発生した。また、塗膜厚みに対してRzが70%以上で
ある比較例No.16、No.17は、塗膜膨れが発生
した。
【0023】さらに、耐摩耗性層の硬度が7Hまたは5
0D以上の発明例No.1〜No.11は、肌荒れは発
生しないが、硬度が7H以下または50D以下である比
較例No.18、No.20では肌荒れが発生した。
【0024】これらの結果から明らかなように、本発明
の地下河川トンネル用シールドセグメントの防食方法
は、防食性と耐摩耗性を兼ね備えていることがわかる。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】以上説明した本発明の方法によれば、地
下河川トンネル用シールドセグメントの鋼面部分のミル
スケール除去率、さらに好ましくは表面素地調整度(R
z)および塗布する塗料との組み合わせを特定化するこ
とによって、地下河川のような没水環境下でのシールド
セグメント用塗装鋼材の耐久性を長期化することが可能
となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 陽一 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 河川水と接するセグメント内面部の裸鋼
    面部分の残余する鋼材表面に存在するミルスケール(黒
    皮)を90%以上除去した後に、耐水密着性の良い塗膜
    層と、その上に耐摩耗性の良好な塗膜層を被覆すること
    を特徴とする地下河川トンネル用シールドセグメントの
    防食方法。
  2. 【請求項2】 鋼面の表面粗度Rzを、耐水密着性の良
    好な層の厚みに対して30%以上70%以下であるよう
    に素地調整することを特徴とする請求項1記載の地下河
    川トンネル用シールドセグメントの防食方法。
  3. 【請求項3】 耐水密着性の良い塗膜が、100μm以
    上の塗膜厚みを有し、温度差が10℃以上30℃以下の
    条件での温度勾配試験を1週間以上連続して実施しても
    塗膜膨れが生じないものであることを特徴とする請求項
    1または2記載の地下河川トンネル用シールドセグメン
    トの防食方法。
  4. 【請求項4】 耐摩耗性の良好な塗膜層の表面の鉛筆硬
    度が7H以上またはショア硬度で50以上であることを
    特徴とする請求項1、2または3記載の地下河川トンネ
    ル用シールドセグメントの防食方法。
JP9017974A 1997-01-31 1997-01-31 地下河川トンネル用シールドセグメントの防食方法 Pending JPH10211671A (ja)

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