高膨張性モルタルを用いた大口径鋼管の高靱性継手に関する研究

• 研究課題/領域番号: 08555110
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 展開研究
• 研究分野: 土木材料・力学一般
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 出光 隆 九州工業大学, 工学部, 教授 (30039078)
• 研究分担者: 副田 孝一 秩父小野田株式会社・セメント・コンクリート研究所 ; 清永 定光 北九州市東田開発株式会社, 常務取締役 ; 渡辺 明 九州共立大学, 工学部, 教授 (90039066) ; 山崎 竹博 (山さき 竹博) 九州工業大学, 工学部, 助教授 (10098783) ; 柿崎 稔 新日本製鉄株式会社・鉄鋼海洋事業部
• 研究期間 (年度): 1996 – 1998
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円); 1998年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 1997年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 1996年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
• キーワード: 鋼管継手 / 膨張モルタル / 鋼管拡幅 / 止水性 / 耐震型 / 無溶接継手 / 大口径鋼管 / 摩擦接合 / 高靭性 / 高靱性

研究概要

新しく開発された鋼管拡幅装置を用いて鋼管を拡幅し、その機械的抵抗力を離脱防止力に利用することを考えた。すなわち、工場製作の段階で鋼管の一方の端部だけを所定の長さだけ拡幅しておき、現場では既設鋼管の拡幅端部に新設鋼管の非拡幅端部を挿入し、二重になった接合部分に拡幅治具を挿入して部分的拡幅を行い、幅5〜10cm、高さ5〜15mmの凸部を作り、引き抜き抵抗力を増す方法である。また、新設鋼管の非拡幅端部を挿入する前に、予め既設鋼管の拡幅部を部分的に拡幅して凸部を作っておけば、新設鋼管を凸部との間に5〜15mmの隙間ができ、そこにモルタルを注入することで、モルタルの摩擦力・水密性等を併用した鋼管継手ができることになる。本年度の研究で明らかにされた事項を次に列挙する。
・100mm径鋼管を用いて、拡幅機械的継手の拡幅量を5mm、10mm、15mmと変えて押し抜き試験を行ったところ、接合耐力は100kN、200kN、300kNと100kNづつ増加した。接合耐力と拡幅量との間には比例的関係がある。
・拡幅機械的継手は、荷重が接合耐力に達して、すべり量が著しく増加しても、その荷重レベルを保ち続ける。したがって、同継手はじん性が高く耐震型の継手といえる。
・膨張モルタル注入継手では、8〜13MPaの膨張圧が生じ、止水性は十分であった。また、接合耐力は拡幅量5mmの拡幅機械継手と同等の値が得られた。
・鋼管拡幅とモルタル注入を併用した継手の荷重〜すべり量曲線は、それぞれの単一のものを重ね合わせた曲線と一致する。すなわち、併用継手には重ね合わせの原理が適用できる。