(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、非晶質カルシウムアルミネート、セッコウ類、及び凝結調整剤を含有してなり、凝結調整剤が、セメント、非晶質カルシウムアルミネート、セッコウ類、及び凝結調整剤からなる超速硬セメント100重量部中、0.05〜1.0重量部である超速硬セメントと、骨材とを配合してなる、吸着剤のない打継ぎ補修工事用の超速硬コンクリート組成物。
【請求項２】
セメント、非晶質カルシウムアルミネート、セッコウ類、及び凝結調整剤を含有してなり、凝結調整剤が、セメント、非晶質カルシウムアルミネート、セッコウ類、及び凝結調整剤からなる超速硬セメント100重量部中、0.05〜1.0重量部である超速硬セメントと、骨材と、鋼繊維とを配合してなる、吸着剤のない打継ぎ補修工事用の超速硬コンクリート組成物。
【請求項３】
請求項１又は２記載の超速硬コンクリート組成物と水とを混合してなる打継ぎ補修工事用の超速硬コンクリートの製造方法。」
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、既設のコンクリートに新規なコンクリートを打継ぎ、コンクリート構造物を補強する打継ぎ補修工事用の超速硬コンクリート組成物及びそれを用いた超速硬コンクリートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来、コンクリートは、適切な設計や施工を行えば、安全で耐久性のある構造物を構築できる特徴を有しており、補修のいらないメンテナンスフリーの材料と言われていた。
【０００３】
しかしながら、近年、コンクリートの早期劣化により耐久性低下が顕在化したコンクリート構造物、あるいは、設計時に想定もされなかった繰り返し荷重の増加等により損傷を受けたコンクリート構造物等が多くなり、これらを補修する必要性が増大している。
【０００４】
これらの補修を必要とするコンクリート構造物の補修工法として、劣化した部分をはつり取った既設の旧コンクリートの上面に、緊急を要する場合は、新コンクリートとして超速硬コンクリートを打設し、新旧コンクリートを一体化させ、全体的にコンクリートの厚みを増加したコンクリートの増厚を行うことによりコンクリートを補修する工法が採られている。
この場合、新たに打ち継ぐ新コンクリートの旧コンクリートへの付着強度が重要であり、新コンクリートの付着強度が高く、新旧コンクリートが一体化して、コンクリート厚が増厚されてはじめて補修効果が発揮される。
【０００５】
しかしながら、従来は、打ち継がれた新コンクリートにひび割れが発生しやすいため、新旧コンクリートを一体化しても、その増厚効果は減少するという課題があった。
【０００６】
近年、高速道路が我々の生活に占める役割の重要性が、質的に、また、量的に増大してきている。
一方、自動車交通の予想以上の伸びと車両の大型化や重量化に伴い、設計時には予想もされなかった損傷を道路構造物は被っている。
特に、高速道路の、鋼材を使用した橋梁のＲＣ床版、即ち、鋼橋のＲＣ床版の損傷は橋梁全体に渡って発生している状況であり、これらに対する早急の対策が求められている。
【０００７】
この現象は、東名高速、名神高速、東北道、中央道、及び中国道の各高速道路をはじめ、一般国道にも見られている。
特に、東名高速道路の鋼橋のＲＣ床版は、昭和３０年代〜４０年代にかけて着工されたものであり、現行の規準による設計に比べ、床版の支点間隔が広いうえに床版厚が薄く主筋と直角方向の鉄筋量が少ない構造になっており、その鋼橋のＲＣ床版の損傷は大きなものである。
【０００８】
これら、鋼橋のＲＣ床版の損傷に対し有効な補強工法として、床版上面増厚工事が行われている。
【０００９】
東名高速道路では、床版上面増厚工事を、例えば、９日間連続して昼夜１車線の交通規制をして集中的に施工を行うため、超速硬セメントなどを使用し、練り混ぜをはじめとする材料供給を含む全ての作業を交通規制内の道路本線上で実施している。
【００１０】
しかしながら、従来の超速硬セメントは、練り上がりコンクリートのスランプロスが大きく、また、硬化体を形成する水和物の生成が早いため、既設の床版コンクリートとの付着強度が十分に得られない等の課題があった。
【００１１】
さらに、従来の超速硬セメントを使用した場合、超速硬コンクリートの硬化体にひび割れが発生する等の課題があった。
【００１２】
本発明者は、このような現状に鑑み種々検討した結果、特定の材料を使用することにより、作業時間が確保され、十分な振動締固め作業が可能となり、高付着強度でひび割れ抵抗性の高い打継ぎ補修工事用の超速硬コンクリートの製造が可能であるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、セメント、非晶質カルシウムアルミネート、セッコウ類、及び凝結調整剤を含有してなり、凝結調整剤が、セメント、非晶質カルシウムアルミネート、セッコウ類、及び凝結調整剤からなる超速硬セメント100重量部中、0.05〜1.0重量部である超速硬セメントと、骨材と、必要に応じ鋼繊維とを配合してなる、吸着剤のない打継ぎ補修工事用の超速硬コンクリート組成物であり、該超速硬コンクリート組成物と水とを混合してなる打継ぎ補修工事用の超速硬コンクリートの製造方法である。
【００１４】
以下、本発明を詳しく説明する。
【００１５】
本発明では、セメント、非晶質カルシウムアルミネート、セッコウ類、及び凝結調整剤を含有する超速硬セメントと、骨材と、必要に応じ鋼繊維とを配合してなる打継ぎ補修工事用の超速硬コンクリート組成物を用いる。
【００１６】
ここで超速硬セメントとは、急硬セメントと凝結調整剤を配合するものであり、急硬セメントとは、セメントと急硬成分を含有するものであり、急硬成分とは、非晶質カルシウムアルミネートとセッコウ類からなるものである。
【００１７】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、又は超早強等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに高炉スラグ等のシリカ質を混合した各種混合セメント等が使用可能であり、これらのうち早強ポルトランドセメントの使用が好ましい。
【００１８】
本発明で使用する非晶質カルシウムアルミネート（以下Ａ−ＣＡという）とは、生石灰等のＣａＯ原料と、ボーキサイト等のＡｌ２Ｏ３原料を溶融して生成するもので、具体的には、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、又はＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３等に対応する鉱物を主成分とする非晶質の鉱物が挙げられる。
Ａ−ＣＡのうちでも、初期強度発現性が優れていることから、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３を主成分とするものや、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３を主成分とするものが好ましい。
Ａ−ＣＡの粉末度は、ブレーン値で３，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、４，０００〜８，０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３，０００ｃｍ２／ｇ未満では、急硬性が、特に、初期強度の発現性が悪くなる場合がある。
【００１９】
本発明で使用するセッコウ類としては、各種セッコウ、例えば、無水、半水、及び二水の各種セッコウの一種又は二種以上が使用可能である。このうち、ＩＩ型の無水セッコウの使用は強度発現性の面から最も好ましい。
セッコウ類の粉末度は、ブレーン値で４，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、５，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇが高強度発現性の面からより好ましい。４，０００ｃｍ２／ｇ未満では初期強度発現性が悪くなる場合があり、また、硬化後の膨張が大きくなる場合もある。
セッコウ類の使用量は、Ａ−ＣＡ１００重量部に対して、５０〜３００重量部が好ましく、８０〜１５０重量部がより好ましい。５０重量部未満では作業時間が確保できず、３００重量部を超えると、急硬性が、特に、初期強度の発現性が悪くなる場合、例えば、コンクリートにおいて３時間で２４０ｋｇｆ／ｃｍ２以上の強度が得にくい場合がある。
【００２０】
本発明では、Ａ−ＣＡとセッコウ類を急硬成分として使用する。
急硬成分の使用量は、セメントと急硬成分からなる急硬セメント１００重量部中、５〜５０重量部が好ましく、２０〜３０重量部がより好ましい。急硬成分が５重量部未満では強度が不足し、５０重量部を超えると作業時間が極端に短縮される場合がある。
【００２１】
本発明で使用する凝結調整剤としては、クエン酸、グルコン酸、酒石酸、及びリンゴ酸等のオキシカルボン酸又はそれらのナトリウム、カリウム、及びカルシウム塩等の水溶性塩であり、これらの二種以上を併用することは好ましい。
凝結調整剤の使用量は、超速硬セメント100重量部中、0.05〜1.0重量部であり、0.1〜1.0重量部が好ましい。0.05重量部未満では瞬結して振動締固めに必要な作業時間がとれず、1.0重量部を超えると作業時間が長すぎ、初期強度の発現も悪くなる場合がある。
【００２２】
本発明で使用する骨材としては、川砂や川砂利の他、砕砂や砕石等の天然の骨材が挙げられ、そのうち標準粒度範囲に入る骨材の使用が好ましい。
粗骨材の最大寸法は、強度向上、乾燥収縮量の低減、及び振動締固め時の作業性等を考慮して、２０〜２５ｍｍが好ましい。
【００２３】
本発明に使用する鋼繊維としては、特に限定されるものではないが、例えば、土木学会規準「コンクリート用鋼繊維」に適合した鋼繊維を使用する。長さは２０〜６０ｍｍのものの使用が好ましい。
鋼繊維の使用量は、超速硬コンクリート組成物１００容積部中、１．０〜１．５容積部が好ましい。１．０容積部未満では、鋼繊維の混入効果がなく、１．５容積部を超えると作業性が悪くなる場合がある。
【００２４】
各材料の混合方法は、安定した品質の超速硬コンクリートを、中断することなく、連続で、一定した練混ぜ速度で供給できれば、特に、限定されるものではなく、連続式やバッチ式のいずれの混合方法も可能である。例えば、超速硬セメント、砂、砂利、及び必要に応じ鋼繊維を連続供給し、スクリュー型オーガーで練り混ぜる方法や、現場バッチ式ミキサで、超速硬セメント、砂、砂利、及び必要に応じ鋼繊維を練り混ぜる方法などが可能である。
また、各材料を同時に混合することも可能であり、凝結調整剤を別に添加することも可能である。
打設方法や養生方法は、特に限定されるものではなく、通常の方法が可能である。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例によってさらに詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
ＣａＯ原料とＡｌ２Ｏ３原料を電気炉で溶融後、急冷して得られたＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３クリンカーをポットミルで、ブレーン値５，０００ｃｍ２／ｇに粉砕してＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３のＡ−ＣＡを調製した。
調製したＡ−ＣＡ１００重量部とセッコウ類１００重量部を混合して得た急硬成分を、セメントと急硬成分との合計１００重量部に対して、表１に示すように混合して急硬セメントを調製した。
この急硬セメント９６．９重量部と、炭酸カリウム２．５重量部、クエン酸０．４重量部、及びグルコン酸ナトリウム０．２重量部からなる凝結調整剤とを混合し、超速硬セメントを調製した。
この超速硬セメント１００重量部に、細骨材１５０重量部と水３５重量部配合し、ＡＳＴＭＣ３０５  の規定のモルタルミキサで練り混ぜ、２０℃恒温室で凝結時間と圧縮強度を測定した。結果を表１に併記する。
【００２７】
＜使用材料＞
セメント  ：電気化学工業社製、早強ポルトランドセメント、比重３．１２
ＣａＯ原料  ：市販生石灰
Ａｌ２Ｏ３原料  ：市販ボーキサイト
セッコウ類：ＩＩ型無水セッコウ、市販品、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、比重２．９０
炭酸カリウム：和光純薬工業社製、試薬１級
クエン酸  ：和光純薬工業社製、試薬１級
グルコン酸ナトリウム：和光純薬工業社製、試薬１級
細骨材    ：新潟県姫川産川砂、比重２．６３
【００２８】
＜試験方法＞
凝結時間  ：２０℃の恒温室でＡＳＴＭ  Ｃ４０３  に準じて測定
圧縮強度  ：４×４×１６ｃｍの供試体の注水２時間後の圧縮強度を、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準じて測定
【００２９】
【表１】
0003549609.tif 000002
【００３０】
実施例２
急硬セメント１００重量部中の急硬成分を３０重量部とし、急硬成分中のＡ−ＣＡ１００重量部に対するセッコウ類の割合を表２に示すように配合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００３１】
【表２】
0003549609.tif 000003
【００３２】
実施例３
急硬セメント１００重量部中の急硬成分の配合量を３０重量部として、凝結調整剤としてクエン酸を表３に示すように配合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００３３】
【表３】
0003549609.tif 000004
【００３４】
実施例４
急硬セメント１００重量部中の急硬成分を３０重量部とし、この急硬セメント９６．９重量部と、炭酸カリウム２．５重量部、クエン酸０．４重量部、及びグルコン酸ナトリウム０．２重量部からなる凝結調製剤とを混合し、超速硬セメントを調製した。
この超速硬セメントを用いて、Ｗ／Ｃ＝３７％、ｓ／ａ＝５５％で、表４に示す配合のコンクリートを調製し、圧縮強度と付着強度を測定した。結果を表４に併記する。
同様に調製したコンクリートを打設し、３日後にその表面のひび割れの有無を観察した。結果を表４に併記する。
【００３５】
＜使用材料＞
粗骨材    ：新潟県姫川産川砂利、Ｇｍａｘ＝２５ｍｍ、比重２．６６
鋼繊維    ：市販品、φ０．６×３０ｍｍ、比重７．８５
【００３６】
＜試験方法＞
圧縮強度  ：φ１０×２０ｃｍの供試体を用い、２０℃の封緘養生３時間後、ＪＩＳ  Ａ  １１０８に準じて測定
付着強度  ：建研式付着試験機を使用し、φ１０×６ｃｍの供試体で７日後測定
【００３７】
【表４】
0003549609.tif 000005
【００３８】
【発明の効果】
本発明により、作業時間が確保されるために十分な振動締固め作業が可能となり、高付着強度でひび割れ抵抗性の高い打継ぎ補修工事用の超速硬コンクリートを製造することができた。