(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントとカルシウムアルミネートを含有してなる水硬性物質を、紙目を有し、かつ、幅方向の引張り強度が１Ｎ／１５ｍｍ以下であり、長さ方向の引張り強度が１．５Ｎ／１５ｍｍ以上であるヒートロン紙に封入してなる低温用アンカー定着材。
【請求項２】
ヒートロン紙の坪量が５〜１００ｇ／ｍ２である請求項１記載の低温用アンカー定着材。
【請求項３】
寸法が、直径１０〜６０ｍｍ、長さ１２００ｍｍ以下である請求項１又は２記載の低温用アンカー定着材。
【請求項４】
水硬性物質が、アルカリ金属炭酸塩を含有する請求項１〜３のうちの１項記載の落低温用アンカー定着材。
【請求項５】
セメントのブレーン値が１，０００〜６，０００ｃｍ２／ｇであり、カルシウムアルミネートのブレーン値が３，０００ｃｍ２／ｇ以上であり、アルカリ金属炭酸塩のブレーン値が１，０００〜５，０００ｃｍ２／ｇである請求項４記載の低温用アンカー定着材。
【請求項６】
水硬性物質が、減水剤を含有する請求項１〜５のうちの１項記載の低温用アンカー定着材。
【請求項７】
水硬性物質が、保水性物質を含有する請求項１〜６のうちの１項記載の低温用アンカー定着材。
【請求項８】
水硬性物質が、細骨材を含有する請求項１〜７のうちの１項記載の低温用アンカー定着材。
【請求項９】
水硬性物質が、セメント１００部、カルシウムアルミネート０．１〜１０部、アルカリ金属炭酸塩０．１〜１０部、減水剤０．０１〜２部、保水性物質０．００１〜０．２部を含有し、かつ、気温１０℃以下で使用する請求項１〜８のうちの１項記載の低温用アンカー定着材。
【請求項１０】
気温１０℃以下で、請求項１〜９のうちの１項記載の低温用アンカー定着材を法面部の落石防護ネット固定用アンカーに使用することを特徴とするアンカー定着材の使用方法。
【請求項１１】
気温１０℃以下で、請求項１〜９のうちの１項記載の低温用アンカー定着材を水に浸漬し、該アンカー定着材を穿孔内に充填し、アンカーを圧入し、該アンカー定着材を破壊することを特徴とするアンカー定着方法。
【請求項１２】
気温１０℃以下で、請求項１〜９のうちの１項記載の低温用アンカー定着材を１．０〜４０分間水に浸漬し、該アンカー定着材を穿孔内に充填し、アンカーを圧入し、該アンカー定着材を破壊することを特徴とするアンカー定着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンカー定着材及びそれを用いたアンカー定着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、法面部の補強・落石防止施工において、安全性や美観が重視されており、それに伴い落石防護ネットの使用が増えている。落石防護ネットを固定する方法として、エアー式打込機によるアンカー打設が行われている。又、設計強度が更に必要なところは躯体に穿孔し、無機性の水硬性物質や有機性樹脂が入ったカプセルを穿孔内に挿入し、アンカーを打設し、カプセルを破壊し、固定する方法がとられている。
【０００３】
無機性の水硬性物質としてセメントが一般的である。法面のアンカー工法では、紙等の吸水材からなる容器にセメントと急結剤を収納したカプセル型定着材を水に浸し、穿孔に挿入し、ボルトを挿入する方法、カプセルを穿孔に挿入してから水を注入してボルトを挿入する方法、防水材からなる内容器と吸水材からなる外容器を具備したアンカー定着用カプセル内に急硬性セメントを封入する方法が提案された（特許文献１、特許文献２）。
【０００４】
アンカー定着用カプセルは、吸水時間を長く設計しても、ボルト定着が完了する前にカプセルから急硬性セメント材料が逸流しないことが求められるようになった。カプセル外殻に予め充分な水を吸収させることができるカプセルを使用する場合は、内殻部分を防水性材料で形成する必要があるため、急硬性セメント組成物自体に水を浸透しやすくし、硬化を均一にし、所望の定着力を得ることが求められるようになった。
【０００５】
これに対して、作業性を向上させるために、吸水時間を１０分まで設定でき、定着材の逸流がなく、かつ所定の定着力が得られるアンカー定着材用急硬性セメント組成物が提案された（特許文献３参照）。
【０００６】
しかしながら、法面部では大型のアンカー打ち込み機等による作業ができないため、人力によるアンカー打設を行っている。人力によるアンカー打設においては、アンカー打設時のカプセルの破壊しやすさ、施工スピードの向上、確実な強度発現性が求められるようになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２２５０００号公報
【特許文献２】特開昭５８−１５６６９８号公報
【特許文献３】特開２００６−３３５５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、例えば、気温１０℃以下のアンカー定着作業において、アンカー打設時の挿入抵抗を抑え、確実な強度発現性を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、本発明は、セメントとカルシウムアルミネートを含有してなる水硬性物質を、紙目を有し、かつ、幅方向の引張り強度が１Ｎ／１５ｍｍ以下であり、長さ方向の引張り強度が１．５Ｎ／１５ｍｍ以上であるヒートロン紙に封入してなる低温用アンカー定着材であり、ヒートロン紙の坪量が５〜１００ｇ／ｍ２である該低温用アンカー定着材であり、寸法が、直径１０〜６０ｍｍ、長さ１２００ｍｍ以下である該低温用アンカー定着材であり、水硬性物質が、アルカリ金属炭酸塩を含有する該低温用アンカー定着材であり、セメントのブレーン値が１，０００〜６，０００ｃｍ２／ｇであり、カルシウムアルミネートのブレーン値が３，０００ｃｍ２／ｇ以上であり、アルカリ金属炭酸塩のブレーン値が１，０００〜５，０００ｃｍ２／ｇである該低温用アンカー定着材であり、水硬性物質が、減水剤を含有する該低温用アンカー定着材であり、水硬性物質が、保水性物質を含有する該低温用アンカー定着材であり、水硬性物質が、細骨材を含有する該低温用アンカー定着材であり、水硬性物質が、セメント１００部、カルシウムアルミネート０．１〜１０部、アルカリ金属炭酸塩０．１〜１０部、減水剤０．０１〜２部、保水性物質０．００１〜０．２部を含有し、かつ、気温１０℃以下で使用する該低温用アンカー定着材であり、気温１０℃以下で、請求項１〜９のうちの１項記載の低温用アンカー定着材を法面部の落石防護ネット固定用アンカーに使用することを特徴とするアンカー定着材の使用方法であり、気温１０℃以下で、該低温用アンカー定着材を水に浸漬し、該アンカー定着材を穿孔内に充填し、アンカーを圧入し、該アンカー定着材を破壊することを特徴とするアンカー定着方法であり、気温１０℃以下で、該低温用アンカー定着材を１．０〜４０分間水に浸漬し、該アンカー定着材を穿孔内に充填し、アンカーを圧入し、該アンカー定着材を破壊することを特徴とするアンカー定着方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のアンカー定着方法により、例えば、気温１０℃以下の低温時における人力によるアンカー打設が可能となり、確実な強度発現性が得られるために安全性も向上するといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。又、本発明における部や％は、特に規定のない限り質量基準である。
【００１２】
本発明で使用する水硬性物質は、セメントとカルシウムアルミネートを含有する。
【００１３】
本発明で使用するセメントとしては、通常市販されている普通、早強、中庸熱及び超早強等の各種ポルトランドセメント、これらのポルトランドセメントにフライアッシュや高炉スラグ等を混合した各種混合セメント、超速硬セメント並びにアルミナセメント等が使用可能である。超速硬セメントとしては、フッ素含有カルシウムアルミネート等が挙げられる。低発熱セメント、耐硫酸塩セメントも使用できる。これらの中では、効果が大きい点で、普通ポルトランドセメント及び／又は早強ポルトランドセメントが好ましく、早強ポルトランドセメントがより好ましい。セメントのブレーン比表面積（以下、ブレーン値という）は、１，０００〜６，０００ｃｍ2/ｇが好ましく、４，０００〜５，０００ｃｍ2/ｇがより好ましい。
【００１４】
本発明で使用するカルシウムアルミネートは、例えば、カルシアを含む原料と、アルミナを含む原料等を混合して、キルンでの焼成や、電気炉での溶融等の熱処理をして得られるものである。カルシウムアルミネートは、例えば、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3とを主たる成分とし、水和活性を有する物質の総称であり、ＣａＯやＡｌ2Ｏ3の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物、或いは、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3とを主成分とするものに、これらが少量固溶した物質である。鉱物形態としては、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3(以下、Ｃ12Ａ7という)組成に対応する熱処理物を急冷したものを使用する。カルシウムアルミネート類の粒度は、初期強度発現性の面で、ブレーン値３，０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、５，０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。３，０００ｃｍ2／ｇ未満では、アンカー定着材の初期強度発現性が促進されず、アンカー定着までに時間がかかる点から好ましくない。
【００１５】
本発明は、セメントとカルシウムアルミネートの他に、アルカリ金属炭酸塩、減水剤、保水性物質及び細骨材を含有するセメント組成物がより好ましい。
【００１６】
本発明で使用するアルカリ金属炭酸塩は、アンカー定着材の初期凝結を促進する。アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム及び炭酸水素カリウム等が挙げられる。これらの中では、アンカー定着力を得ることができる点で、炭酸ナトリウムが好ましい。アルカリ金属炭酸塩のブレーン値は、１，０００〜５，０００ｃｍ2/ｇが好ましく、２，０００〜４，０００ｃｍ2/ｇがより好ましい。この範囲外だと、アンカー定着材の初期凝結が促進されず、アンカー定着までに時間がかかり、好ましくない場合がある。
【００１７】
本発明で使用する減水剤は、アンカー定着材の流動性や分散安定性を改善するために使用する。減水剤としては、アルキルアリルスルホン酸塩のホルマリン縮合物系減水剤、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物系減水剤、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物系減水剤及びポリカルボン酸系減水剤が使用でき、これらの一種又は二種以上を使用してもよい。減水剤の形態としては、アンカー定着材中に混合できる点で、粉体が好ましい。これらの中では、効果が大きい点で、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物系減水剤、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物系減水剤及びポリカルボン酸系減水剤からなる群のうちの一種又は二種以上が好ましい。
【００１８】
本発明で使用する保水性物質は、アンカー定着材を水に漬浸、吸水する際、吸水時間による水量の上昇を防止し、セメントモルタルを調製する際に発生するダマ等の不完全な状態を改善するために使用する。
【００１９】
保水性物質としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及びヒドロキシエチルセルロース等のセルロース類、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、β−１，３グルカン、ブルラン、グアガム、カゼイン及びウエランガム等の多糖顛、酢酸ビニル、エチレン、塩化ビニル、メタクリル酸、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム及び不飽和カルボン酸等のビニル重合体やこれらの共重合体、並びに、酢酸ビニル重合体やその共重合体をケン化しポリピニルアルコール骨格に変性したもの等のエマルジョン等が挙げられる。又、ベントナイト及びシリカゲル等の無機物、水ガラスと塩化ナトリウム等の水ガラスのゲル化剤、更には、デン粉、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアマイド、ビニルアルコール−アクリル酸塩共重合体、ポリアクリロニトリル加水分解物及び一般式ＲＯ（ＡＯ）ｎＨ（式中Ｒはアルキル基、Ａは一種又は二種以上のアルキル基、ｎは整数）で示される高分子物質等が挙げられる。これらの中では、充分な効果を発揮する点で、メチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ビニルアルコール−アクリル酸塩共重合体、ポリアクリロ二トリル加水分解物及び一般式ＲＯ（ＡＯ）ｎＨ（式中Ｒはアルキル基、Ａは一種又は二種以上のアルキル基、ｎは整数）で示される高分子物質からなる群のうちの一種又は二種以上が好ましい。
【００２０】
カルシウムアルミネート、アルカリ金属炭酸塩、減水剤、保水性物質の使用量は、セメント１００部に対して、カルシウムアルミネート０．１〜１０部、アルカリ金属炭酸塩０．１〜１０部、減水剤０．０１〜２部、保水性物質０．００１〜０．２部が好ましく、カルシウムアルミネート０．５〜３部、アルカリ金属炭酸塩０．５〜３部、減水剤０．１〜０．５部、保水性物質０．０１〜０．０５部がより好ましい。
【００２１】
本発明で使用する細骨材は特に限定するものではなく、川砂、山砂、海砂、砕砂、石灰砂、スラグ砂及び珪砂等、いずれも使用できる。細骨材の粒径としては、３ｍｍ以下が好ましく、１．５ｍｍ以下がより好ましい。３ｍｍを超えると、アンカー定着時の作業性が低下する場合がある。
【００２２】
細骨材の使用量は、セメント１００部に対して２００部以下が好ましく、１０〜１００部がより好ましく、３０〜７０部が最も好ましい。２００部を超えるとアンカー定着時の作業性が低下する場合がある。
【００２３】
本発明で使用する水硬性物質を封入する容器として、紙目のあるヒートロン紙を使用す
る。紙目は、紙を製造する際に、液状パルプから仕上げの紙を製造するまでに幾つかのローラーを通過して仕上げるため、繊維がそろい、繊維の目ができるものである。
【００２４】
本発明で使用するヒートロン紙は、濾過紙のことをいい、通水性に優れるものが好ましい。他に通水性に優れる紙として和紙や不織紙等があるが、紙目がなく、破れにくいことから、人力でのアンカー挿入を行うのが困難であり、好ましくない場合がある。
【００２５】
本発明で使用するアンカー定着材の寸法は、直径（幅）１０〜６０ｍｍ、長さ１２００ｍｍ以下が好ましく、直径（幅）２０〜４０ｍｍ、長さ１００〜１１００ｍｍがより好ましい。寸法が範囲外であると、品質が変動する場合があり、アンカー定着作業が困難な場合があるため、好ましくない。
【００２６】
本発明で使用するアンカー定着材用のヒートロン紙では、幅方向の引張り強度が１Ｎ/１５ｍｍ以下であることが好ましく、長さ方向の引張り強度が１．５Ｎ/１５ｍｍ以上であることが好ましい。幅方向の引張り強度が０．５Ｎ/１５ｍｍ以下であることがより好ましく、長さ方向の引張り強度が２Ｎ/１５ｍｍ以上であることが最も好ましい。ヒートロン紙寸法の幅方向の引張り強度が１Ｎ/ｍｍを超えると、アンカーを穿孔内へ挿入しにくく、人力によるアンカー打設が容易に行えない場合がある。ヒートロン紙寸法の長さ方向の引張り強度が１．５Ｎ/ｍｍ未満であると、アンカー定着材を穿孔内に挿入する際、ヒートロン紙が破れてしまい、施工性が劣る場合がある。
【００２７】
ヒートロン紙の坪量は、５〜１００ｇ／ｍ2が好ましく、１０〜６０ｇ／ｍ2がより好ましい。
【００２８】
本発明で使用するアンカー定着材は、法面部の落石防護ネット固定用アンカーの定着に使用することが好ましい。
【００２９】
本発明で使用するアンカー定着材は、気温１０℃以下で使用することが好ましい。気温１０℃を超える環境下で使用した場合、アンカー定着材の硬化が早まり、アンカー定着が困難になり、十分な定着が得られない場合がある。
【００３０】
本発明で使用するアンカー定着材に事前に水を浸漬する時間は、１．０〜４０分が好ましく、２．０〜３０分がより好ましく、３．０〜１５分が最も好ましい。１．０分未満ではアンカーを空洞内に挿入する作業時間を充分にとることができない場合がある。４０分を超えると、定着材の凝結が始まってしまい、アンカーを空洞内に挿入する作業時間を充分にとることができない場合がある。
【００３１】
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。尚、実験と測定は５℃、湿度１０％で行った。
【実施例１】
【００３２】
セメント１００部、カルシウムアルミネート１．０部、炭酸ナトリウム１．０部、減水剤０．３５部、保水性物質０．０３部及び細骨材５０部を予め混合し、セメント組成物を調製した。セメント組成物を、表１に示す容器に封入し、アンカー定着材を調製した。このアンカー定着材を水に表１に示す時間漬浸した。ヒートロン紙を破り、中の水硬性物質の凝結試験、圧縮強度試験、混合性評価を行った。結果を表１に併記した。
【００３３】
＜使用材料＞
セメント：早強ポルトランドセメント、市販品、ブレーン値４，５００ｃｍ2／ｇ、比重
３．１４
カルシウムアルミネート：Ｃ12Ａ7組成に対応するもの、非晶質、ブレーン値６，５００
ｃｍ2／ｇ
アルカリ金属炭酸塩：炭酸ナトリウム、市販品、ブレーン値３，０００ｃｍ2／ｇ
減水剤：メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物系減水剤、粉末状
保水性物質：ポリビニルアルコール、市販品、粉末状
細骨材：石灰砂、比重２．６８、粒径０．６ｍｍ
容器Ａ：幅（直径）４０ｍｍ×長さ７００ｍｍ、ヒートロン紙、坪量３０ｇ／ｍ2、紙目
がある、ヒートロン紙の幅方向の引張り強度が０．５Ｎ/１５ｍｍであり、ヒートロン紙の長さ方向の引張り強度が４Ｎ/１５ｍｍであるもの
容器Ｂ：幅（直径）４０ｍｍ×長さ７００ｍｍ、和紙、坪量３０ｇ／ｍ2、紙目がない
【００３４】
＜測定方法＞
凝結試験（凝結時間）：ＪＩＳ  Ｒ５２０１の付属書１に準拠した。凝結の始発を測定した。
圧縮強度試験（圧縮強度）：ＪＩＳ  Ｒ５２０１の付属書２に準拠した。材齢を１日、２８日とした。
混合性評価：水硬性物質を１００ｇ計量し、０．６ｍｍふるいにかけ、ふるい通過量から、ふるい上に残った混合不良物「ダマ」の量を％で算出し、水との混合性を評価した。「ダマ」の量が少ない程、水との混合性は良好である。
試験環境：１０℃とした。
【００３５】
【表１】
0005466470.tif 000002
【００３６】
表１の結果から、紙目のない和紙を使ったアンカー定着材は漬浸時間に伴う凝結時間の調整がきかず、始発がほぼ１０分で見られ、アンカー挿入時の施工性悪化が考えられる。又、圧縮強度もセメント組成物自体がうまく混ざっていないため、１日、２８日ともに実施例と比べると低い結果となった。このため、漬浸時間を１５分と長く設定し、セメント組成物をうまく混ぜようとしたが、始発が１３分と大幅な改善とはならず、圧縮強度も低い結果となった。紙目のあるヒートロン紙の場合、凝結時間が安定し、作業性が十分に取れる結果となり、物性も高く良好な結果が得られた。
【実施例２】
【００３７】
実施例１で予め調製した水硬性物質を表２に示す容器に封入し、アンカー定着材を調製した。この定着材を表２に示す時間、水に浸漬した。アンカー定着材が３０ｋｇになるよう重りを付け、直径４０ｍｍ×長さ８００ｍｍの円筒型の型枠にアンカー定着材を、アンカーの自重だけで挿入した。重りは容器とほぼ同一直径のものを用いた。アンカー打ち込み時作業性確認、型枠内からの逸流、アンカー引き抜き試験を行った。結果を表２に併記した。
【００３８】
＜使用材料＞
容器Ｃ：幅（直径）４０ｍｍ×長さ７００ｍｍ、ヒートロン紙、坪量３０ｇ／ｍ2、紙目
がある、ヒートロン紙の幅方向の引張り強度が４Ｎ/１５ｍｍであり、ヒートロン紙の長さ方向の引張り強度が１Ｎ/１５ｍｍであるもの
【００３９】
＜測定方法＞
アンカー打ち込み作業性：アンカー定着材の自重でアンカー定着材が、円筒型の型枠中７００ｍｍまで入る時間を測定した。
型枠内からの逸流：アンカー打ち込み作業性の測定を終了してから、４０分経過後に円筒型の型枠を上下１８０°回転させて、１分間保持した。容器からこぼれ落ちたアンカー定着材の質量と、アンカー打ち込み作業性の測定前のアンカー定着材の質量との質量比を求め、逸流の量を算出した。容器からこぼれ落ちたアンカー定着材の量が多い場合、型枠内からアンカー定着材が逸流しやすい。
【００４０】
【表２】
0005466470.tif 000003
【００４１】
表２の結果から、容器Ｃの場合、自重によるアンカー打設では、アンカー打ち込み時間が長くなり、アンカー打ち込み時の作業性が良好とは言い難かった。このため、円筒型型枠の全体にセメントペーストがうまく入らず、アンカー引き抜き強度が低くなる。容器Ａの場合、実施例の実験Ｎｏ．１−４、実験Ｎｏ．１−５、実験Ｎｏ．１−７は、アンカー引き抜き強度が２０Ｎ／ｍｍ2を超えてしまい、アンカー自体が伸びてしまう可能性があるため、測定を中止した。この結果から、アンカー打ち込み時の作業性が非常に良好で、穿孔内全てにセメントペーストが充填されて、引き抜き強度を満足する結果が得られることを確認した。
【実施例３】
【００４２】
早強セメント１００部、表３に示す量のカルシウムアルミネートを予め混合し、セメント組成物を調製した。セメント組成物を、容器Ａに封入し、アンカー定着材を調製した。このアンカー定着材を水に５分間漬浸した。ヒートロン紙を破り、中の水硬性物質の凝結試験、圧縮強度試験、混合性評価を行った。結果を表３に併記した。
【００４３】
【表３】
0005466470.tif 000004
【００４４】
表３の結果から、カルシウムアルミネートを使用した場合、凝結時間が短く、圧縮強度が大きいといった結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のアンカー定着材を用いることで、冬場など低温時の法面部の落石防護ネット固定用アンカーの定着作業が早く行え、アンカー定着力が確実に確保できる。