(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーセメントモルタルを貯蔵するためのホッパーと、ポリマーセメントモルタルを定量的にスクリューフィーダーへ供給するためのバイブレーターと、ポリマーセメントモルタルをノズルまで輸送するためのスクリューフィーダーと、スクリューフィーダーとバイブレーターを駆動させるための電動モーターと、圧縮空気を供給するための圧縮空気挿入管を導入したノズル先端の向きを自在に可変し３６０°回転できるノズルとから構成される携帯可能な軽量小型吹付ガンを使用して、ホッパーに投入したポリマーセメントモルタルをスクリューフィーダーにより輸送した後に、圧縮空気挿入管から噴出された圧縮空気と合流混合してなるポリマーセメントモルタルを調製し、コンクリート構造物の劣化部を取り除いた構造物断面にポリマーセメントモルタルを吹付けて修復することにおいて、前記ポリマーセメントモルタルのポリマーの使用量がセメントモルタル１００質量部に対して固形分換算で０．５〜６質量部であり、前記ポリマーセメントモルタルの水／セメントモルタル比が１１〜１６％であり、前記ノズル先端から吹付面までの距離を５０ｃｍ以内にすることを特徴とする、劣化したコンクリート構造物の断面修復工法。
【請求項２】
圧縮空気挿入管先端とノズル先端の距離が可変であることを特徴とする請求項１記載の断面修復工法。
【請求項３】
バイブレーターとスクリューフィーダーを発停させる電動モーター操作スイッチを軽量小型吹付ガンに設けることを特徴とする請求項１又は２記載の断面修復工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は劣化したコンクリート構造物の劣化部を取り除いたコンクリート構造物断面に、ポリマーセメントモルタルを吹付けることにより修復する断面修復工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート構造物は、塩害、中性化、凍結融解、及び化学的腐食等の作用により劣化が進行し、表面にひび割れや浮き等が発生する恐れがある。その対策として、劣化した部分を打撃検査等で確認し、電動ピック、エアピック、ウォータージェット等により取り除き、補修部材で充填し修復する断面修復工法が行われている。
コンクリート構造物の劣化については、全ての構造物断面（大断面）が劣化している場合以外に、部分的に構造物断面（小断面）が劣化してひび割れや浮きが認められる場合がある。後者の場合、大断面を取り除くのではなく、劣化部分のみを取り除き修復する工法が採用されている。劣化部分のみを修復する工法としては、モルタルをコテで塗りつけて修復する工法が挙げられる。
従来のコテ塗りによる断面修復は、練り混ぜたモルタルを修復断面に塗り付けて施工することから、ある程度平滑な断面でないと作業性が悪くなり、モルタルの付着性も悪くなる恐れがあった。また、劣化が激しい場合は既設構造物中の鉄筋裏側まで取り除く場合が多いが、コテにより鉄筋裏側まで密実に充填することは難しいため内部に空洞ができる恐れがあった。空洞ができるとモルタルにより断面修復したにも関わらず、付着不良や十分な耐久性が得られない等の問題が発生する恐れがあった。
これに代わる工法としては、大断面修復に採用されている吹付工法の適用が挙げられる。吹付工法による断面修復工法では、モルタルをポンプで圧送し、圧縮空気と混合し、モルタルを吹き飛ばして施工するため、修復断面への付着性が優れ、鉄筋裏側への密実な充填が容易という、高品質の補修部材が得られ、施工スピードも速いという利点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吹付工法を小断面修復へそのまま適用すると、修復に必要な材料が少ない割には施工設備が大きくなって工事費かかり、準備や後片付け等に手間がかかる等の課題があった。また、モルタルの圧送ホース長の関係で作業スペースが限定され、作業スペース外へ移動して工事を行う時は吹付設備一式も移動しなければならない等の課題もあった。
従って、従来のコテ塗り作業のように施工を大幅に中断することなく、別の補修箇所に簡単に移動できる、軽量で小型の吹付ガンを使用した断面修復工法が要望されるようになった。
本発明者は、課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、安定したモルタルの吹付が可能で、ハンディータイプの吹付ガンを使用した断面修復工法を開発することに成功した。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、ポリマーセメントモルタルを貯蔵するためのホッパーと、ポリマーセメントモルタルを定量的にスクリューフィーダーへ供給するためのバイブレーターと、ポリマーセメントモルタルをノズルまで輸送するためのスクリューフィーダーと、スクリューフィーダーとバイブレーターを駆動させるための電動モーターと、圧縮空気を供給するための圧縮空気挿入管を導入したノズル先端の向きを自在に可変し３６０°回転できるノズルとから構成される携帯可能な軽量小型吹付ガンを使用して、ホッパーに投入したポリマーセメントモルタルをスクリューフィーダーにより輸送した後に、圧縮空気挿入管から噴出された圧縮空気と合流混合してなるポリマーセメントモルタルを調製し、コンクリート構造物の劣化部を取り除いた構造物断面にポリマーセメントモルタルを吹付けて修復することにおいて、前記ポリマーセメントモルタルのポリマーの使用量がセメントモルタル１００質量部に対して固形分換算で０．５〜６質量部であり、前記ポリマーセメントモルタルの水／セメントモルタル比が１１〜１６％であり、前記ノズル先端から吹付面までの距離を５０ｃｍ以内にすることを特徴とする、劣化したコンクリート構造物の断面修復工法であり、圧縮空気挿入管先端とノズル先端の距離が可変であることを特徴とする該断面修復工法であり、バイブレーターとスクリューフィーダーを発停させる電動モーター操作スイッチを軽量小型吹付ガンに設けることを特徴とする該断面修復工法である。
【０００５】
【本発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する（図１参照）。
【０００６】
本発明で使用する吹付ガン１は、ポリマーセメントモルタルを貯蔵するためのホッパー２と、ポリマーセメントモルタルを定量的にスクリューフィーダー３へ供給するためのバイブレーター４と、ポリマーセメントモルタルをノズル５まで輸送するためのスクリューフィーダー３と、スクリューフィーダー３とバイブレーター４を駆動させるための電動モーター６と、圧縮空気を供給するための圧縮空気挿入管７を導入したノズル５とから構成するものであり、軽量で小型なため携帯可能なものである。
【０００７】
ポリマーセメントモルタルを貯蔵するためのホッパー２は、下部にボディー８を接続しており、ホッパー２に貯蔵されたポリマーセメントモルタルは、ボディー８後端に設けられた、スクリューフィーダー３への落下口９から、ボディー８へ落下する。
ポリマーセメントモルタルを貯蔵するためのホッパー２の容量は特に限定されるものではないが、吹付作業がスムーズに進行できるよう５リットル以下であれば特に問題ない。５リットルを越えると質量が増加するので手持ちで吹付作業を実施するのに労力を必要とする恐れがある。
ホッパー２の形状は、特に限定されるものではないが、ポリマーセメントモルタルがスクリューフィーダー３に落下しやすい形状が好ましい。ホッパー２は蓋を付けてもよい。
【０００８】
ポリマーセメントモルタルを定量的にスクリューフィーダー３へ供給するためのバイブレーター４は、バイブレーター４とスクリューフィーダー３を駆動させるための電動モーター６と、シャフト１０に取り付けたバイブレーター作動板１１により連動し動作する方式であり、スクリューフィーダー３への落下口上部に装備したものである。バイブレータ４の形状は棒状であり、スクリューフィーダー３を駆動させるとシャフト１０とバイブレーター作動板１１を介して同時に、バイブレーター４が振動しポリマーセメントモルタルの落下を促し、ポリマーセメントモルタルを定量的にスクリューフィーダー３へ供給できるものである。
【０００９】
スクリューフィーダー３はボディー８内に内装されており、ホッパー２からノズル５までポリマーセメントモルタルを輸送するものであり、シャフト１０に取り付けたものである。スクリューフィーダー３の形状及びスクリューのピッチは特に限定されるものではない。本発明ではスクリューフィーダー３の回転数を調整できるものであり、一定の回転数で作動させればポリマーセメントモルタルを安定して吐出できる。
【００１０】
電動モーター６は、バイブレーター４とスクリューフィーダー３を駆動させるもので、シャフト１０に連結しているものである。電動モーター６の種類は、特に限定されるものではないが、一般的に市販されている電動モーターであれば使用できる。
【００１１】
ノズル５は、ボディー８先端に設けており、ポリマーセメントモルタルの流れに沿って、圧縮空気を供給するための圧縮空気挿入管７を導入したものである。また、ノズル５は、ノズル先端の向きを自在に可変し３６０°回転できる。そして、ポリマーセメントモルタルの最適な吹付条件と最適な補修部材性状を得るためのものである。
【００１２】
圧縮空気挿入管７は、後端に圧縮空気の流量を調製するためのバルブ１２が設けられ、圧縮空気を噴出する先端はノズル５内部に存置されている。圧縮空気の流量を微調整し、ノズル５から吐出されるポリマーセメントモルタルの分散性を調整できる点で、圧縮空気挿入管７先端とノズル５先端との距離が可変であることが好ましい。圧縮空気挿入管７先端とノズル５先端との距離を可変するには、圧縮空気挿入管７を、ポリマーセメントモルタルの流れに沿って、ノズル５内に差し込み、圧縮空気挿入管７先端の位置を調整し、固定ネジ１３により圧縮空気挿入管７を固定することが好ましい。
【００１３】
ノズル５先端のポリマーセメントモルタル吐出口の口径は、６〜１６ｍｍが好ましく、８〜１４ｍｍがより好ましい。６ｍｍ未満だとポリマーセメントモルタルが閉塞する恐れがあり、１６ｍｍを越えるとポリマーセメントモルタルがノズル５先端から吹き飛ばされず、ノズル５先端からダレが生じる恐れがある。
【００１４】
吹付ガン１には、電動モーター操作スイッチ（以下、スイッチという）１４を設け、スイッチ１４の入り切りにより、バイブレーター４とスクリューフィーダー３を作動させる。吹付ガン１にスイッチ１４を設けることにより、作業者が一人で簡単かつ迅速に吹付作業を行うことができる。また、スイッチ１４を吹付ガン１に設けず、リモコンスイッチとしてもよい。
【００１５】
圧縮空気を供給するコンプレッサは、特に限定されるものではないが、空気消費量が０．１ｍ3／ｍｉｎ以上の能力があるコンプレッサであれば使用できる。
【００１６】
本発明で使用するポリマーセメントモルタルは、水硬性物質、砂、及び水からなる通常のセメントモルタルと、ポリマーとを併用したものであり、耐久性を重視した補修部材として使用できる。また、ポリマーセメントモルタルに砂利を混合し、ポリマーセメントコンクリートとして使用してもよい。
【００１７】
本発明で使用する水硬性物質とは、ＪＩＳで規定されているポルトランドセメント類、及びこれらにシリカヒューム、石灰石微粉末、高炉スラグ、フライアッシュ、並びに粘土鉱物等を併用したもの等が挙げられる。これらの中では、ポリマーセメントモルタルの圧送性の点で、ＪＩＳで規定されたポルトランドセメント類が好ましい。
【００１８】
さらに、減水剤、AE剤、抗菌剤、増粘剤、防錆剤、及び繊維等を併用してもよい。
【００１９】
本発明で使用する砂や砂利は特に限定されるものではないが、川砂、山砂、川砂利、珪砂、石灰砂、及び石灰砂利等が使用できる。
【００２０】
水を練混ぜる場合、使用現場で水硬性材料、砂、及び水を別々に添加して練り混ぜてもよく、予め水硬性物質と砂を混合したプレミックスドライモルタルと、水とを現場で練り混ぜて使用してもよい。
【００２１】
本発明で使用するポリマーは、セメントモルタル中の空隙を埋め、炭酸ガス、水、及び塩化物イオンの浸透性を低下させるので、耐久性を向上させる効果を有する。
ポリマーの種類は、ＪＩＳ  A  ６２０３で規定されているセメント混和用ポリマーであれば使用できる。ポリマーとしては、水性ポリマーディスパージョンや再乳化形粉末樹脂に分類されるものが挙げられ、具体的には、スチレン−ブタジエンゴム、ポリアクリル酸エステル、エチレン酢酸ビニル、及び酢酸ビニルビニルバーサテート等が挙げられる。これらの中では、効果が大きい点で、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。
【００２２】
水性ポリマーディスパージョンに分類されるポリマーは、現場で練り混ぜる時に混合すればよく、再乳化形粉末樹脂に分類されるポリマーは、予めプレミックスドライモルタルに混合しておいてもよく、現場で練り混ぜる時に混合してもよい。
【００２３】
ポリマーの使用量は、セメントモルタル１００質量部に対して、固形分換算で０．５〜６質量部が好ましく、１〜４質量部がより好ましい。０．５質量部未満だとコンクリート構造物との接着性が劣る恐れがあり、６質量部を越えると強度発現性が低下する恐れがある。
【００２４】
水／セメントモルタル比は、１１〜１６％が好ましく、１２〜１５％がより好ましい。１１％未満だと圧送性に支障を来たす恐れがあり、１６％を越える十分な強度発現性が得られない恐れがある。尚、ここでいう水には、水性ポリマーディスパージョン中の水を含むものである。
【００２５】
ポリマーセメントモルタルの練り混ぜは、ミキサを使用するものである。ミキサの種類については特に限定されるものではないが、練り混ぜ効率が大きいもの程、短時間に均一なポリマーセメントモルタルを調製できる点で、好ましい。ミキサとしては、ハンドミキサ、パン型ミキサ、及び羽根全体が公転し、一部の羽根が自転しながら練り混ぜる強制練りミキサ等が挙げられる。
【００２６】
本発明で使用する断面修復工法は、コンクリート構造物の劣化部を削り取り、削り取ったコンクリート構造物断面の表面にポリマーセメントモルタルを吹付けることにより、コンクリート構造物を元に修復する工法である。
尚、削り取ったコンクリート構造物断面とポリマーセメントモルタルの付着力向上の点で、吹付作業の前に、エチレン−酢酸ビニル共重合体等、一般に市販されているプライマー液を散布又は塗布してもよい。
【００２７】
本発明で使用する吹付工法は、以下のように行う。
練り混ぜたポリマーセメントモルタルを吹付ガン１のホッパー２に詰めると共に、ノズル５に導入した圧縮空気挿入管７から圧縮空気を圧送する。次に、電動モーター操作スイッチ１４を入れて電動モーター６を駆動させ、バイブレーター４とスクリューフィーダー３を作動させる。すると、ホッパー２内のポリマーセメントモルタルは、ボディー８内に内装したスクリューフィーダー３を経てノズル５へ輸送され、圧縮空気挿入管７先端から噴出した圧縮空気を伴ってノズル５先端から吹き飛ばされる。修復箇所が均一にポリマーセメントモルタルで充填されるように、ノズル５先端から吹付面までの距離をコントロールしながら吹付を行う。その際、ポリマーセメントモルタルの付着力が最大限になるように、ノズル５先端から吹付面までの距離を５０ｃｍ以内にすることが好ましく、消費する圧縮空気量を０．１ｍ3／ｍｉｎ以上に設定することが好ましい。
【００２８】
修復箇所の断面深さが３０ｍｍ程度であれば、１回の吹付後にコテによる仕上げを行う。修復箇所の断面深さがそれ以上の場合は、深さ３０ｍｍ程度に吹付けてから３０分以上放置してある程度こわばりを持たせた後、さらに３０ｍｍ程度吹付けるという操作を行うことが好ましい。これは、深さ３０ｍｍを越えると付着したモルタルが自重に耐えられず落下する恐れがあるためである。
【００２９】
ポリマーセメントモルタルを修復箇所に充填後、コテによる仕上げを行う。修復箇所表面のひび割れ発生を抑制するために、ポリマーセメントモルタル硬化後、コテによる仕上げ面にエチレン−酢酸ビニル共重合体等のプライマー液を散布又は塗布してもよい。
【００３０】
【実験例】
以下、実験例に基づき詳細に説明する。
【００３１】
実験例１
縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×厚さ６ｃｍのコンクリート製舗道板（市販品）の表面をジェットたがねでケレン後、径６ｍｍ×ピッチ１０ｃｍのラス網を、ケレン後の表面とラス網の間隔が２ｃｍになるように、アンカーピンをラス網の四隅に打ち込み、針金で固定した。
その後、ケレン後の表面にエチレン−酢酸ビニル共重合体からなるプライマー液を塗布した後、ラス網を固定したコンクリート製舗道板を垂直に配置し、ケレン後の表面からの厚さが６ｃｍになるよう、表１に示す配合のポリマーセメントモルタルを、図１の吹付ガン１により垂直面に、吹付けた。尚、吹付ガン１のホッパー２としては、容量２リットル、蓋付きのものを用いた。
そして、ポリマーセメントモルタルを吹付けたコンクリート製舗道板を供試体とし、付着強度、変動係数、及び充填状況をケレン測定した。結果を表１に示す。
【００３２】
（使用材料）
セメントモルタル：市販品、断面修復材、湿式吹付け用モルタル、比重２．８
ポリマー：市販品、スチレン−ブタジエンゴム水性ディスパージョン、濃度４５％、比重１．０
【００３３】
（吹付条件）
圧縮空気流量：０．４ｍ3／ｍｉｎ
モルタル吐出量：０．１８ｍ3／ｈｒ
吹付距離（ノズル５先端から吹付面までの距離）：３０〜４０cm
ノズル５先端の口径：１０ｍｍ
【００３４】
（測定方法）
付着強度：供試体につき、温度２０℃、湿度６０％の部屋で２８日間保管し、コアドリル（径５．５ｃｍ）で供試体表面から１ｃｍ程度深く削孔し、材齢２８日後の付着強度を建研式付着試験機により測定した。
変動係数：供試体を９本作製して、付着強度を測定し、下記式から変動係数を求めた。
変動係数(%)＝（付着強度の標準偏差／平均値）×１００
充填状況の観察：ラス網の鉄筋が通っている部分に沿って、供試体をコンクリートカッターで９分割されるように切断し、空隙の有無を観察した。
【００３５】
【表１】
0003683209.tif 000002
【００３６】
表１より、本発明の断面修復工法による吹き付けポリマーセメントモルタルは、付着強度が大きく、バラツキが少なく、モルタル層に空隙が無い良好な充填状況を示していることが判る。
【００３７】
実験例２
吹付ガン１を用いる代わりにコテ塗りにより、表１に示す配合のポリマーセメントモルタルを塗布したこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
0003683209.tif 000003
【００３９】
表２より、本発明の断面修復工法と従来のコテ塗り工法と比較すると、本発明の断面修復工法による吹き付けポリマーセメントモルタルは、付着強度が大きく、バラツキが少なく、モルタル層に空隙が無い良好な充填状況を示していることが判る。
【００４０】
【発明の効果】
本発明で使用する断面修復工法は、コテ塗りが適用される部分的な小断面の補修に適用でき、従来のようにコテで塗りつけた補修部材と比較して、劣化部を取り除いた断面との密着性や付着強度に優れ、作業時間が短く、鉄筋がある場合等、複雑な補修箇所への施工においても充填性が優れるので、安定した断面修復が可能となる。また、付着強度の変動係数も小さいので、均一で安定した断面修復が可能となる。
そして、消費する圧縮空気量が少なくて済むので、ポリマーセメントモルタルの圧送抵抗が小さく、小型のコンプレッサを使用でき、そして駆動力の小さい電動モーターを使用できる。そのため、本発明で使用する吹付ガンは、軽量で小型となり、携帯可能となるので、別の修復箇所へも簡単に移動できる。
さらに、圧縮空気挿入管先端とノズル先端の距離が可変であることにより、圧縮空気の流量を微調整し、ノズルから吐出されるポリマーセメントモルタルの分散性を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用する吹付ガンの断面図と正面図である。
【符号の説明】
１    吹付ガン
２    ホッパー
３    スクリューフィーダー
４    バイブレーター
５    ノズル
６    電動モーター
７    圧縮空気挿入管
８    ボディー
９    落下口
１０  シャフト
１１  バイブレーター作動板
１２  バルブ
１３  固定ネジ
１４  電動モーター操作スイッチ（スイッチ）
【図１】
0003683209.tif 000004