(57)【要約】【課題】  均一な吹付けセメントモルタルを吹付けることが可能となるばかりか、吹付け直後の吹付けモルタルの剥落やダレを防止でき、リバウンド量や粉塵発生量が低減でき、補修厚の厚い個所においては、一次吹付け後の二次吹付けの間隔を短くすることが可能となる吹付け用セメント組成物、吹付けセメントモルタル、及びそれを用いてなる吹付け工法を提供する。【解決手段】  セメント、骨材、粘調剤、セメント用ポリマー、及び消泡剤を含有してなる吹付け用セメント組成物、該吹付け用セメント組成物を用いてなる吹付けセメントモルタル、該吹付けセメントモルタルを用いてなる吹付け工法、並びに、セメント、骨材、粘調剤、及びセメント用ポリマーを含有してなるセメントモルタルと、消泡剤を混合した圧搾空気とを混合して吹付ける吹付け工法を構成とする。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、骨材、粘調剤、セメント用ポリマー、及び消泡剤を含有してなる吹付け用セメント組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の吹付け用セメント組成物を用いてなる吹付けセメントモルタル。
【請求項３】
請求項２に記載の吹付けセメントモルタルを用いてなる吹付け工法。
【請求項４】
セメント、骨材、粘調剤、及びセメント用ポリマーを含有してなるセメントモルタルと、消泡剤を混合した圧搾空気とを混合して吹付ける吹付け工法。
【請求項５】
セメント、骨材、粘調剤、及びセメント用ポリマーを含有してなるセメントモルタルと、消泡剤を混合した圧搾空気とを吹付けノズルの先端から30ｍ以内で混合して吹付ける吹付け工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート硬化体の補修に使用される吹付け用セメント組成物、吹付けセメントモルタル、及びそれを用いてなる吹付け工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、既設のコンクリートの表面仕上げや断面修復には、主にモルタルが使用されている。
モルタルは、通常、モルタルミキサなどでセメント、骨材、及び水等を攪拌混合して製造される。
そして、その施工法としては、コテで塗付けて仕上げを行うことが多いが、この仕上げ方法は熟練が必要なうえ、厚塗りが困難で、多大な労力がかかるという課題があった。
【０００３】
そのため、モルタルをポンプで圧送して吹付ける方法が提案されている（特許文献１、特許文献２、及び特許文献３参照）。
【０００４】
しかしながら、セメント用ポリマーを使用したモルタルは、吹付けエアー量が多いと、吹付けたモルタルのリバウンド量や粉塵量が多いという課題があった。
さらに、吹付けエアー量を少なくすると、モルタル中の空気量が残り、モルタルの締まりが悪く、所定の強度が得られないばかりか、既設コンクリートとの付着が悪く、吹付けモルタルの剥落やダレが起こるという課題があった。
また、モルタルに吹付けエアーを圧入して吹付ける吹付け工法では、吹付けモルタルの吹付け場所の変動による吹付けエアー量の変化が吹付けモルタルの物性に悪影響を与えるという課題もあった。
【０００５】
また、剥落やダレを防止するために、何層にも分けて吹付けすることが行われている。
しかしながら、何層にも分けて吹付ける場合、１層目の吹付け後、２層目の吹付けを行うには、一層目のモルタルが凝結した後（通常モルタルが締まると言う）に行うため、吹付けエアー量が少ないと一層目のモルタルの締りが悪く凝結が遅れ、施工に時間がかかり、しかも、厚吹きの場合は、何層にも分けて吹付けしなければならなく、作業性が非常に悪いという課題もあった。
【０００６】
近年、コンクリートの早期劣化が問題となっており、補修用の吹付けモルタルに対して、既設コンクリートとの付着性や凍結融解抵抗性といった耐久性の向上が要求されている。
しかしながら、大断面の吹付けモルタルを行う場合は、吹付けモルタルの性状・性能を一定にすることは難しく、一部既設コンクリート構造物との付着性、強度発現性、及び凍結融解抵抗性が劣るという課題もあった。
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−０１２３７９号公報
【特許文献２】特開平０９−２９６４５３号公報
【特許文献３】特開平１０−２１６６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、特定の吹付け用セメント組成物を使用することにより、上記課題が解決できるという知見を得て本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、本発明は、セメント、骨材、粘調剤、セメント用ポリマー、及び消泡剤を含有してなる吹付け用セメント組成物であり、該吹付け用セメント組成物を用いてなる吹付けセメントモルタルであり、該吹付けセメントモルタルを用いてなる吹付け工法であり、セメント、骨材、粘調剤、及びセメント用ポリマーを含有してなるセメントモルタルと、消泡剤を混合した圧搾空気とを混合して吹付ける吹付け工法であり、セメント、骨材、粘調剤、及びセメント用ポリマーを含有してなるセメントモルタルと、消泡剤を混合した圧搾空気とを、吹付けノズルの先端から30ｍ以内で混合して吹付ける吹付け工法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の吹付け用セメント組成物や吹付け工法を使用することにより、吹付けエアー量が変動しても、吹付けセメントモルタルの単位容積質量が一定となり、均一な吹付けセメントモルタルを吹付けることが可能となるばかりか、吹付け直後の吹付けモルタルの剥落やダレを防止することが可能となり、リバウンド量や粉塵発生量が低減でき、補修厚の厚い個所においては、一次吹付け後の二次吹付けの間隔を短くすることが可能となる。
従って、作業性の良好なコンクリートの表面仕上げや断面修復吹付け施工ができ、強度発現性が良好で、作業時間が短縮し、作業者の負担も減るという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明で使用する部や％は、特に規定のない限り質量基準である。
また、本発明で使用するセメントモルタルとは、モルタルやコンクリートを総称するものである。
【００１２】
本発明は、消泡剤を含有した吹付けセメントモルタルを用いて、コンクリートの表面仕上げや断面修復を行う場合に、単位容積質量が一定で、均一な吹付けセメントモルタルを提供することを目的とするものである。
さらに、リバウンド量や粉塵発生量を低減できるばかりか、厚吹きの吹付けにおける各層の吹付け時間の間隔を短縮し、施工性の向上を目的とするものである。
【００１３】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、及び中庸熱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、高炉スラグやフライアッシュなどを混合した各種混合セメント、並びに、通常市販されている各種微粒子セメントやエコセメントなどが挙げられる。これらの中では、経済性や作業性が良く、スランプロスが少ない面で、普通ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００１４】
本発明で使用する骨材としては、通常の粗骨材や細骨材を使用できるが、既設コンクリートの補修用に使用でき、かつ、既設コンクリートへ吹付けた際にリバウンドしにくい面で、細骨材率が70〜100％の骨材が好ましく、細骨材率が100％の骨材がより好ましい。
そして、安定性が高く密度が2.5g/cm3以上の骨材が好ましい。
細骨材としては、川砂、山砂、石灰砂、及び珪砂等が使用可能であり、粗骨材としては、川砂利、山砂利、及び石灰砂利等が使用可能である。骨材の最大骨材寸法は10mm下が好ましい。
【００１５】
本発明で使用するセメントモルタルの配合としては、Ｃ（セメント）／Ｓ（骨材）＝１／１〜１／４が好ましく、１／１．５〜１／３がより好ましい。１／(１未満)では吹付けた吹付けセメントモルタルにクラックが入りやすくなる場合があり、１／(４を超える)と単位セメント量が少なくなり、Ｗ／Ｃ（水セメント比）が上がり、短期強度や長期強度が低下するばかりか、ポンプ圧送性が悪くなり、吹付けにくくなる場合がある。
【００１６】
本発明で使用する粘調剤は、セメントモルタルの粘度を調整するもので、特に限定されるものではないが、一般に水溶性高分子物質と呼ばれているものが使用可能である。具体的には、メチルセルロース（ＭＣ）、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル酸、及びポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）などが挙げられ、既設コンクリートなどへの吹付けセメントモルタルの吹付け時の付着性向上、リバウンド量低減、及びセメントモルタル圧送性の向上を目的に使用される。
粘調剤の使用量は、通常、セメント100部に対して、0.01〜１部が好ましく、0.05〜0.5部がより好ましい。0.01部未満では既設コンクリートなどへの吹付けセメントモルタルの吹付け時の付着性の向上、リバウンド量の低減、及びセメントモルタル圧送性の向上が期待できない場合があり、１部を超えると、その効果の向上が期待できないばかりか経済的でなくなる場合がある。
粘調剤の混合方法は、特に限定されるものではないが、あらかじめセメントと混合して、若しくは水に溶解して使用することが好ましい。
【００１７】
本発明で使用するセメント用ポリマー（以下、本ポリマーという）としては、水性ポリマーディスバージョン、再乳化形粉末樹脂、水溶性ポリマー、及び液状ポリマーなどが挙げられるが、特に限定されるものではない。
水性ポリマーディスバージョンとしては、天然ゴムラテックスや、アクリルゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、及びクロロプレンゴム（ＣＲ）などの合成ゴムラテックス、並びに、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、及びポリアクリル酸エステル（ＰＡＥ）などの樹脂エマルジョンなどが挙げられる。
本ポリマーの形態としては、再乳化型粉末タイプや液体タイプなどがあり、吹付けセメントモルタルのリバウンド量の低減、既設コンクリートとの付着性の向上、及び耐久性向上のため使用される。
本ポリマーの使用量は、セメント100部に対して、固形分換算で１〜15部が好ましくは、３〜10部がより好ましい。１部未満では既設コンクリートと、吹付けセメントモルタルとの吹付け時の付着性の向上、リバウンド量の低減、及び吹付けセメントモルタルの耐久性の向上が期待できない場合があり、15部を超えるとその効果の向上が期待できないばかりか経済的でなくなる場合がある。
本ポリマーの混合方法は特に限定されるものではないが、粉体の場合、あらかじめセメントと混合して、若しくは混練り時に他の材料と同時に投入するか、水に懸濁して、若しくは溶解して投入することなどが挙げられ、液体の場合は、混練り時に他の材料と同時投入するか、あらかじめ水と混合して投入する方法等がある。
【００１８】
本発明で使用する消泡剤としては、シリコーン系、ノニオン系、アルコール系、脂肪酸、エーテル、脂肪酸エステル、リン酸エステル、ポリエーテル系、及びフッ素系等が挙げられる。
具体的には、シリコーン系は、オイル型若しくはそのオイル型をトルエンなどの溶剤で溶かした溶液型、シリコーンオイルに無機質の微粉末を添加したコンパウンド型、並びに、各種の乳化剤を用いたエマルジョン型等が挙げられ、消泡効果や吹付けセメントモルタル物性面からシリコーン系やノニオン系が好ましい。
消泡剤の使用量は、通常、セメント100部に対して、有効成分で0.01〜0.5部が好ましく、0.05〜0.3部がより好ましい。0.01部未満では吹付けセメントモルタル中の空気量の低減効果が弱く、吹付け後の吹付けセメントモルタルの効果が期待できない場合があり、0.5部を超えるとその効果の向上が期待できないばかりか、短期強度や長期強度が低下する場合がある。
消泡剤の混合方法は、吹付けのための圧搾空気に消泡剤を圧入混合し、Ｙ字管又はシャワーリングへ圧送し、ポンプにより送られたセメントモルタルと混合する方法が好ましい。
また、消泡剤の使用量が少なくて、吹付けエアーやセメントモルタルと混合が不充分となる場合は、消泡剤を水と混合して使用することが好ましい。
【００１９】
本発明では、吹付けセメントモルタルの凍結融解性等の耐久性の向上、曲げ靭性の向上、及び亀裂防止等の性状を改善する目的で、セメント減水剤やＡＥ剤等の各種混和剤や繊維を併用することが可能である。
【００２０】
また、吹付けセメントモルタルをポンプ圧送したときの材料分離防止、吹付けセメントモルタルのリバウンド量の低減、及び剥落防止のために、シリカフュームなどの超微粉末や、吹付けセメントモルタルのクラック防止のための収縮低減を図るため膨張材を使用することは好ましい。
【００２１】
本発明で使用する水の量は、水と、セメントとの割合である水セメント比(Ｗ／Ｃ)で35〜55％が好ましい。35％未満ではセメントモルタルの粘性が高くなり、流動性が悪く、ポンプ圧送性に支障をきたす場合があり、55％を超えると強度発現性が低下する場合がある。
【００２２】
本発明において、セメントモルタルと消泡剤の混合方法としては、特に限定されるものではないが、セメントモルタルと消泡剤を強制的に混合させる添加機、例えば、ダイヤフラムポンプ、スクイズポンプ、ピストンポンプ、及びスネークポンプなどの消泡剤を圧送するポンプにより、10Mpa以下の圧力で消泡剤を圧送し、吹付ノズル先端から手前の位置、好ましくは吹付ノズル先端から30ｍ以内、より好ましくは10ｍ手前の位置で、セメントモルタルと消泡剤を混合して吹付けセメントモルタルを調製し、この吹付けセメントモルタルを補修吹付け材料として、補修個所に吹付ける方法が挙げられる。セメントモルタルと消泡剤を混合する位置が、吹付ノズル先端から30ｍを超えると圧送管内での圧送性が低下する場合がある。
【００２３】
なお、消泡剤は、ポンプにより送り、途中で圧搾空気と混合し、ホースを経由してＹ字管又はシャワーリングへ圧送し、Ｙ字管又はシャワーリングから吐出してセメントモルタルと混合し、吹付けセメントモルタルとしてコンクリートの表面仕上げや断面修復に吹付けられるものが最も好ましい方法である。
【００２４】
なお、圧搾空気は、１Mpa以下、好ましくは0.4〜0.7Mpaの圧力、エアー量としては0.2〜１m3/minで、ホースを経由してＹ字管又はシャワーリングへ圧送され、Ｙ字管又はシャワーリングから吐出してセメントモルタルと混合し、吹付けセメントモルタルとしてコンクリートの表面仕上げや断面修復に吹付けられるものである。
【００２５】
本発明の吹付け用セメント組成物は、コンクリートの表面仕上げや断面修復材料として好ましく使用でき、これを使用した吹付け工法では、例えば、市販されている一般的な補修材料である補修吹付け材料を直接、補修個所へ吹付け、一回での吹付け厚さは、天井部で約30mm以下程度、側壁部で20〜50mm程度とすることが好ましい。
【実施例】
【００２６】
以下、実験例に基づき詳細に説明する。
【００２７】
実験例１
セメント100部、細骨材230部、粘調剤0.1部、本ポリマー８部（固形分換算）、Ｗ／Ｃ＝45％からなるモルタルを、容量50リットルの岡三機工製商品名「ダマカットミキサ」で混練りして調製した。
調製したモルタルをスクイズポンプで圧送し、先端８mmφの吹付けノズルの先端から15cm手前で吹付けノズルシャワーリングから表１に示す量の消泡剤を強制的に圧搾空気中に投入し、消泡剤を混合した0.7Mpaの圧搾空気を、0.4m3/minの割合でモルタルに吹込み、吹付けモルタルを調製し、0.3m3/hの割合で該吹付けモルタルをコンクリート壁に吹付けた。
なお、モルタルを搬送する圧送ホースは1.5インチφの耐圧ホースを使用し、圧搾空気を送るエアーホースは１／２インチφのホースを使用した。
吹付けモルタル中の空気量、吹付けモルタルのリバウンド率、付着性、及び粉塵量を測定した。結果を表１に併記する。
【００２８】
＜使用材料＞
セメント  ：普通ポルトランドセメント、市販品、密度3.16g/cm3
細骨材    ：新潟県糸魚川市青海産石灰砂、密度2.67g/cm3、最大骨材寸法2.5mm以下
粘調剤    ：メチルセルロース、市販品
本ポリマー：スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、市販品
消泡剤    ：主成分非イオン界面活性剤、市販品
【００２９】
＜測定方法＞
モルタル空気量：エアー流量計を介して吹付けモルタルを吹付け、モルタル混練り直後に測定したモルタル中の空気量を吹付け前とし、壁面に吹付けた吹付けモルタル中の空気量を吹付け後とした
リバウンド率：上面コンクリートに吹付けた吹付けモルタルの質量と、リバウンドして落下した吹付けモルタルの質量とを測定し、落下した吹付けモルタル量(kg)／吹付けた吹付けモルタル量(kg)×100（％）とした
付着性    ：上面コンクリートにおおよそ10cmの円形状に吹付けモルタルを吹付け、剥落するまでの吹付け厚さを測定
粉塵量    ：柴田科学器械工業社製デジタル粉塵計を使用し、幅5.5ｍ、高さ5.5ｍ、及び長さ5.5ｍの馬蹄形模擬トンネルの入り口をシートで覆い、トンネル中央で壁面に向かって吹付けし、吹付開始から１分後の粉塵量を測定し、１ｍ3当りの粉塵量を算出した。
【００３０】
【表１】
2006290654.tif 000002
【００３１】
表１より、本発明の吹付け用セメント組成物を使用することにより、吹付けた吹付けモルタルのリバウンド率は低く、付着性が高いことが判る。
【００３２】
実験例２
表２に示すように吹付けエアー量を変化させ、消泡剤をセメント100部に対して0.1部用いた場合（有）と消泡剤を用いない場合（無）とし、空気量、圧縮強度、リバウンド率、付着性、及び粉塵量を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００３３】
＜測定方法＞
圧縮強度  ：JIS R 5201に準拠
【００３４】
【表２】
2006290654.tif 000003
【００３５】
表２より、本発明の吹付け用セメント組成物を使用することにより、吹付けた吹付けモルタルのリバウンド率は低く、付着性が高いことが判る。また、空気量が少なくても強度発現性は良好であることが判る。
【００３６】
実験例３
消泡剤0.1部、表３に示す量の粘調剤を使用し、モルタルフロー、リバウンド率、及び付着性を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００３７】
【表３】
2006290654.tif 000004
【００３８】
表３より、本発明の吹付け用セメント組成物を使用することにより、吹付けた吹付けモルタルのリバウンド率は低く、付着性が高いことが判る。
【００３９】
実験例４
消泡剤0.1部、表４に示す量の本ポリマー（固形分換算）以外は、実験例１と同様に行った。その結果を表４に示す。
【００４０】
【表４】
2006290654.tif 000005
【００４１】
表４より、本発明の吹付け用セメント組成物を使用することにより、吹付けた吹付けモルタルのリバウンド率は低く、付着性が高いことが判る。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の吹付け用セメント組成物及び吹付け工法を使用することにより、吹付け直後の吹付けモルタルの剥落やダレを防止することが可能となり、吹付けセメントモルタルの吹き厚を厚くすることが可能となるばかりか、吹付けエアーを抑えることによりでリバウンド量や粉塵量を大幅に低減でき、強度発現性が良好で、橋の下面や橋脚、道路、鉄道、及び導水路等のトンネル、建築物、並びに、海洋・港湾構造物の補修や予防保全等のコンクリート構造物の補修に極めて有用である。