特開 2024-125637 鋼橋の保全工法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024125637

(43)【公開日】2024-09-19

(54)【発明の名称】鋼橋の保全工法

(51)【国際特許分類】

   E01D 22/00 20060101AFI20240911BHJP

   E01D 1/00 20060101ALI20240911BHJP

   E04G 23/02 20060101ALI20240911BHJP

【ＦＩ】

E01D22/00 A

E01D1/00 E

E04G23/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023033580

(22)【出願日】2023-03-06

(71)【出願人】

【識別番号】503055554

【氏名又は名称】ヤマダインフラテクノス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(74)【代理人】

【識別番号】100135460

【弁理士】

【氏名又は名称】岩田 康利

(74)【代理人】

【識別番号】100084043

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 喜多男

(74)【代理人】

【識別番号】100142240

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 優

(72)【発明者】

【氏名】山田 博文

(72)【発明者】

【氏名】山田 翔平

(72)【発明者】

【氏名】木下 幸治

【テーマコード（参考）】

2D059

2E176

【Ｆターム（参考）】

2D059GG39

2E176AA07

2E176BB03

2E176BB36

(57)【要約】

【課題】腐食を生じた鋼橋に対して行うことにより、長期に亘って再腐食の発生を抑制することができる鋼橋の保全工法を提案する。
【解決手段】鋼橋１の表面に研削処理を行って旧塗装や錆等を取り除く研削工程と、露出させた素材表面５の腐食起因凹部１５のみを金属材料によって埋める充填工程と、腐食起因凹部１５を埋めた充填部１６の外表面１７を、周囲の素材表面５に倣う表面形態に形成する充填部外表面形成工程と、重防食塗装を行う塗装工程とを含む鋼橋の保全工法を、既存の鋼橋１に実行する。かかる保全工法によれば、塗装膜１９の表面に窪みが生じることを防ぎ得ることから、該窪みに雨水等が溜まることにより再腐食が発生することを抑制できる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に腐食が生じた鋼橋の表面に、所定の研削処理を行うことによって、該鋼橋を構成する鋼材の素材表面を露出させる研削工程と、
前記研削工程で露出させた素材表面にある、前記腐食により生じた腐食起因凹部のみを、所定の金属材料によって埋める充填工程と、
前記充填工程で腐食起因凹部を金属材料により埋めて形成された充填部の外表面を、該腐食起因凹部の周囲の素材表面に倣う表面形態に形成する充填部外表面形成工程と、
前記充填部外表面形成工程の後に、少なくとも前記充填部を含む前記研削処理を行った部位に、所定の塗料を塗布する塗装工程と
を含むことを特徴とする鋼橋の保全工法。

【請求項2】

研削工程によって、腐食起因凹部に隣接した平坦面で構成される素材表面を露出すると共に、
充填部外表面形成工程によって、前記腐食起因凹部を埋めた充填部の外表面が、当該腐食起因凹部に隣接した平坦面で構成される前記素材表面と整一かつ平坦な表面形態に形成されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の鋼橋の保全工法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼橋に実施する鋼橋の保全工法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、新設するものや既設のものに関わらず鋼橋はサビ等の発生を防ぐために、あるいは特に既存の鋼橋においては経年劣化によって腐食が進行した塗装の更新のために、予防保全が施されている。このように予防保全は、サビ等を取り除いたり、古い塗膜を取り除いたりする必要があるため、近年ではブラスト処理（１種ケレン）によってサビや塗膜を除去し、その後、新規の塗装を施すことが行われている。

【0003】

こうした予防保全の工法として、例えば特許文献１には、基材表面にブラスト処理を施すブラスト処理工程と、その後に金属溶射により溶射被膜を施す溶射工程と、該溶射被膜上に防水性の上部膜を施す上部膜処理工程とを行う方法が提案されている。

【0004】

また、既存の鋼橋は、屋外で風雨に晒されることから、該鋼橋の表面に腐食が生ずる。この腐食が進行すると、鋼橋の強度や耐久性等に影響を及ぼす恐れがあることから、できるだけ早期に対処することが求められている。この対処を行う工法として、例えば、前記した特許文献１の方法が適用できる。具体的には、鋼橋の表面にブラスト処理を行って、該表面に付着した塗料や錆を除去した後に、該ブラスト処理により露出した鋼材の表面に金属溶射して溶射被膜を形成する。次に、溶射被膜上に防水性の塗料を塗布して、該溶射被膜を覆う上部膜を形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４０２６８４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、前述した特許文献１の方法では、ブラスト処理で露出した鋼材の表面に溶射被膜を形成することから、腐食により該鋼材の表面に生じた凹部に倣って該溶射被膜が形成される。そして、この溶射被膜上に上部膜を形成することから、当該工法後の鋼橋の表面には、腐食により鋼材に生じた凹部の上に窪みが残る。こうした窪みには、雨水が溜まり易いことから、該雨水によって錆や腐食が発生し易くなるおそれがあった。また、鋼材が浸食されることによって生じた前記凹部は、該鋼材の厚みを減少させることから、該鋼材の強度が低下するおそれもあった。

【0007】

本発明は、鋼橋の表面に発生した腐食に対処でき、該対処後に比較的長期に亘って腐食の再発生を抑制し得ると共に、浸食により減少した鋼材の厚みを補修する鋼橋の保全工法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、表面に腐食が生じた鋼橋の表面に、所定の研削処理を行うことによって、該鋼橋を構成する鋼材の素材表面を露出させる研削工程と、前記研削工程で露出させた素材表面にある、前記腐食により生じた腐食起因凹部のみを、所定の金属材料によって埋める充填工程と、前記充填工程で腐食起因凹部を金属材料により埋めて形成された充填部の外表面を、該腐食起因凹部の周囲の素材表面に倣う表面形態に形成する充填部外表面形成工程と、前記充填部外表面形成工程の後に、少なくとも前記充填部を含む前記研削処理を行った部位に、所定の塗料を塗布する塗装工程とを含むことを特徴とする鋼橋の保全工法である。

【0009】

かかる保全工法にあっては、腐食により鋼材の素材表面に生じた腐食起因凹部を金属材料で埋め、この金属材料を埋めた充填部の外表面を、周囲の素材表面に倣う表面形態に形成することから、塗装工程後の鋼橋の表面に、前記腐食起因凹部による凹凸が生ずることを防ぎ得る。これにより、前述した従来方法のように腐食起因凹部の上に窪みが形成されず、該窪みに雨水が溜まらないことから、該窪みに溜まった雨水等により腐食が発生することを防ぐことができる。したがって、本発明の保全工法によれば、当該工法後に腐食の再発生を抑制できる。また、本保全工法では、腐食起因凹部を埋めて補修することから、該腐食起因凹部における強度低下を補強できる。

【0010】

前述した本発明の鋼橋の保全工法にあって、研削工程によって、腐食起因凹部に隣接した平坦面で構成される素材表面を露出すると共に、充填部外表面形成工程によって、前記腐食起因凹部を埋めた充填部の外表面が、当該腐食起因凹部に隣接した平坦面で構成される前記素材表面と整一かつ平坦な表面形態に形成されるようにした構成が提案される。

【0011】

かかる保全工法にあっては、充填部の外表面を、隣接する素材表面と整一な平坦面に形成することから、本保全工法を実行した鋼橋の表面に雨水等が溜まることを防ぐ効果が一層向上する。したがって、腐食の再発生を抑制するという、前述した本発明の作用効果を一層向上できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の鋼橋の保全工法によれば、長期に亘って腐食の再発生を抑制できる共に、腐食起因凹部における強度低下を補強できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施例にかかる鋼橋の保全工法のフロー図である。

【図2】（Ａ）腐食の生じた鋼橋１の一部を示す拡大断面図と、（Ｂ）研削工程の実行後における拡大断面図と、（Ｃ）充填工程の実行後における拡大断面図とである。

【図3】図２から続く、（Ａ）充填部外表面形成工程の実行後における拡大断面図と、（Ｂ）塗装工程の実行後における拡大断面図とである。

【図4】鋼橋１の一部に、従来の保全方法を実行した過程を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明にかかる鋼橋の保全工法を具体化した実施例を、以下に説明する。
本実施例の鋼橋の保全工法は、既存の鋼橋１を保全する目的で行われる。図１に示すように、まず保全の対象となる鋼橋１に仮設養生設備を設置する（Ｓ１０１）。具体的には、鋼橋１に足場を仮設すると共に、外部に粉塵が拡散しないように防塵シートを仮設する。そして、非塗装部分の養生を行い、ブラスト処理およびショットピーニング処理を行うための装置を設置する。

【0015】

次に、鋼橋１に塗布されている旧塗装膜１１の種類や厚さ、あるいは該鋼橋１の状況等を調査する（Ｓ１０２）。さらに、腐食の発生部位を特定する等の調査を行う。そして、調査結果に基づいて、使用するグリット及びショットの種類や噴射速度等を決定する。尚、このＳ１０２の工程は、Ｓ１０１の前に行っても良い。

【0016】

ここで、腐食の発生部位では、鋼橋１の表面に発生した錆１２により、該鋼橋１を構成する鋼材２の素材表面５が浸食されて、該素材表面５に凹む腐食起因凹部１５が発生する（図２（Ａ））。

【0017】

次に、前記Ｓ１０２で特定した腐食の発生部位を含む鋼橋１の表面に、ブラスト処理を行う（Ｓ１０３）。このブラスト処理により、鋼橋１を構成する鋼材２の表面に付着する旧塗装膜１１や錆１２を取り除く。このブラスト処理を実行した後には、鋼橋１の鋼材２の平坦な素材表面５が露出して、該素材表面５に、腐食により生じた腐食起因凹部１５が現れる（図２（Ｂ））。この素材表面５が露出された状態で、各腐食起因凹部１５は、それぞれの腐食起因凹部１５に隣接する素材表面５の平坦面５ａによって囲まれている。ここで、ブラスト処理は、腐食の発生部位を含む所定範囲に対して行われる。尚、ブラスト処理は、従来から公知の処理方法を適用できることから、その詳細を省略する。

【0018】

このブラスト処理では、旧塗装膜１１、錆１２、および使用済みグリットが粉塵として発生するが、前記Ｓ１０１で防塵シートを張設していることから、外部に粉塵が漏出することが無く、後述するように該粉塵は順次回収される。

【0019】

次に、塩分除去工程（Ｓ１０４）を実行し、鋼材２の素材表面５に付着している塩分を精緻に除去する。この塩分除去工程には、レーザー光を用いることができる。尚、前記したブラスト処理と塩分除去工程とが、本発明にかかる研削工程に相当する。

【0020】

次に、充填工程を行う（Ｓ１０５）。この充填工程では、Ｓ１０３により露出させた腐食起因凹部１５を狙って金属溶射を行って、該腐食起因凹部１５のみを埋める。ここで、腐食起因凹部１５には、金属溶射された金属材料が溶着されて、該金属材料からなる充填部１６が形成される（図２（Ｃ））。また、金属溶射の前にブラスト処理を行っていることから、金属溶射によって腐食起因凹部１５に前記金属材料が溶着し易くなっている。本実施例では、亜鉛やマグネシウムを含むアルミニウム合金を、金属溶射する金属材料として用いている。尚、金属溶射には、従来から公知の技術を適用できることから、詳細は省略する。

【0021】

次に、充填部外表面形成処理を行う（Ｓ１０６）。充填部外表面形成処理では、腐食起因凹部１５を埋めた充填部１６の外表面を、該腐食起因凹部１５を囲む素材表面５の平坦面５ａと整一な平坦な表面形態に整える加工処理を行う。本実施例では、充填部１６の表面を研削することによって、前記平坦な表面形態に整えている。これにより、腐食起因凹部１５を埋めた充填部１６の外表面が、その周囲の素材表面５（平坦面５ａ）に倣う表面形態に形成されて、該素材表面５と滑らかに連続する（図３（Ａ））。

【0022】

次に、ショットピーニング処理を行う（Ｓ１０７）。本実施例では、ショットピーニング処理の前に、グリットを噴射したブラスト装置に対して、グリットに変えて前記Ｓ１０２で決定したショットを装填して噴出可能とする入れ替え工程を行う。ショットピーニング処理を行うことにより、鋼材２の素材表面の疲労強度と対応力腐食割れ性とが向上する。尚、ショットピーニング処理で発生した使用済みショットは、後述するように順次回収される。

【0023】

次に、ショットピーニング処理を行った素材表面５の確認を行う（Ｓ１０８）。この確認処理は目視のみならず、例えばＩＳＯ８５０１ブラスト写真帳による比較、あるいは表面粗さ測定器による粗さ確認等も含まれる。これによって未剥離の塗膜が残っていないか、あるいは素材表面の粗さが規格内であるか、等の確認を行い、不十分な箇所に対して的確な処理を行う。

【0024】

次に、塗装を行う（Ｓ１０９）。本実施例では、Ｓ１０７でショットピーニング処理を実行した範囲（換言すると、Ｓ１０３でブラスト処理を実行した範囲）に、重防食塗装を行う。この重防食塗装は、例えば、エポキシ樹脂塗料で防錆塗装を行って下塗りし、その上にフッ素樹脂塗料を中塗りして該防錆塗装を保護し、さらにこの上にフッ素樹脂塗料で上塗りする。これにより、素材表面５と充填部１６の表面とを被覆する新たな塗装膜１９が形成される（図３（Ｂ））。この塗装膜１９は、素材表面５と該素材表面５に整一な表面形態平坦面に外面が形成された充填部１６との上に、一定の膜厚で形成されることから、当該塗装膜１９の表面も平坦となる。尚、重防食塗装に用いる塗料（下塗りのエポキシ樹脂塗料、中塗りのフッ素樹脂塗料、および上塗りのフッ素樹脂塗料）が、本発明にかかる塗料に相当する。

【0025】

こうした塗装を終了すると、その確認を行う（Ｓ１１０）。この確認は塗装が乾燥した後の膜厚確認だけでなく、例えば塗装作業中にウェットネスゲージを用いてウェット膜厚の確認等も含まれる。また、このような確認は前記上塗り塗装後のみならず、前記下塗り塗装、及び中塗り塗装時にも行われる。この塗装確認の終了によって塗装作業が完了する。尚、塗装（Ｓ１０９）と塗装確認（Ｓ１１０）とが、本発明にかかる塗装工程に相当する。

【0026】

塗装作業が完了すると、現場の片付けを行う（Ｓ１１１）。具体的には、足場や防塵シート等の回収、及びブラスト－ショットピーニング噴射装置の撤収を行う。こうした片付けの終了によって、鋼橋の保全工法による全工程の完了となる。

【0027】

また、前記したＳ１０１～Ｓ１１１の工程と共に、粉塵の回収工程を実行する（Ｓ１１２）。具体的には、前記ブラスト処理（Ｓ１０３）で発生した使用済みグリット、前記ショットピーニング処理（Ｓ１０７）で発生した使用済みショット、及び、各工程で生じた旧塗装膜１１やサビ等を含む粉塵を分別しつつ回収していく。

【0028】

一方、こうした本実施例の保全工法と比較するために、従来の保全工法について説明する。
従来の保全工法では、前記したＳ１０５およびＳ１０６に代えて、金属溶射を行う溶射工程を実行する。すなわち、Ｓ１０１～Ｓ１０４、溶射工程、Ｓ１０７～Ｓ１１１を順に行う。Ｓ１０１～Ｓ１０４とＳ１０７～Ｓ１１２とは、実施例と同様に行う。詳述すると、Ｓ１０３では、図４（Ａ）に示す鋼橋１の表面にブラスト処理を行って、鋼材２の表面に付着する旧塗装膜１１や錆１２を取り除く。これにより、図４（Ｂ）に示すように、鋼橋１の鋼材２の素材表面５が露出して、該素材表面５に腐食起因凹部１５が現れる。Ｓ１０４の実行後に溶射工程を行い、Ｓ１０３でブラスト処理を行った範囲に金属溶射を行う。これにより、図４（Ｃ）に示すように、この範囲全域に金属溶射した金属材料の被膜２１が形成される。この被膜２１が前記範囲に略均等な厚みで形成されることから、該被膜２１の表面には、腐食起因凹部１５上に窪み部２２が形成される。１０７とＳ１０８とを行った後に、Ｓ１０９で塗装を行う。この塗装では、実施例と同様の重防食塗装を行って、前記被膜２１上に塗装膜１９を形成する。この塗装膜１９の表面には、腐食起因凹部１５上に窪み部２３が形成される。このように従来の保全工法では、その完了後の鋼橋１の表面に、窪み部２３が形成されていることから、該窪み部２３に雨水等が溜まり易く、再腐食を生じ易いおそれがある。

【0029】

前述した本実施例の鋼橋の保全工法は、充填工程と充填部外表面形成工程とにより、素材表面５の腐食起因凹部１５のみを埋めて、該腐食起因凹部１５の外表面を周囲と整一な平坦面に形成することから、塗装膜１９の表面を平坦に形成できる。そのため、従来の保全工法に比して、塗装膜１９の表面に雨水等が溜まり難く、該雨水による再腐食の発生を抑制できる。こうしたことから、本実施例の鋼橋の保全工法によれば、長期に亘って再腐食の発生を抑制できる。さらに、腐食起因凹部１５を埋めて補修することから、該腐食起因凹部１５で厚み減少により生じた強度低下を補強できる。

【0030】

本発明は、前述した実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。
例えば、実施例では、研削工程をブラスト処理により行うようにしたが、これに限らず、レーザー光の照射処理によって旧塗膜や錆等を取り除くようにしても良い。
また、実施例では、充填工程で、亜鉛やマグネシウムを含むアルミニウム合金を用いて金属溶射するようにしたが、これに限らず、金属溶射に用いる金属材料は適宜変更することが可能である。
また、実施例では、充填工程を金属溶射により行うようにしたが、これに限らず、溶接や金属パテにより腐食起因凹部を埋めるようにしても良い。
また、実施例では、ショットピーニング処理を実行するようにしたが、これに限らず、ショットピーニング処理を実行しないようにしても良い。

【符号の説明】

【0031】

１ 鋼橋
２ 鋼材
５ 素材表面
５ａ 平坦面
１１ 旧塗膜
１２ 錆
１５ 腐食起因凹部
１６ 充填部
１７ 外表面
１９ 塗装膜
２１ 被膜
２２，２３ 窪み部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】