(57)【要約】      （修正有）【課題】引張ひずみ１％以上を示すクラック分散型の高靭性ＦＲＣの吹付け用フレッシュ材料を簡単な設備で現場で製造し，それを吹付け施工する施工法の提供。【解決手段】セメント系調合材料にＰＶＡ短繊維を配合してなるＦＲＣ材料であって引張試験（材齢２８日）において１％以上の引張ひずみを示すクラック分散型の高靭性ＦＲＣ材料の吹付け施工にさいし，底部が球状曲面の金属製ボール内で当該高靭性ＦＲＣ材料を旋回ヘラを用いて機械的に捏ね回すことによりモルタルフロー値１３０〜１８０ｍｍのフレッシュ材料に練り上げ，得られたフレッシュ材料を吹付けノズルにポンプ圧送して吹付け施工する高靭性ＦＲＣ材料の吹付け施工法である。【選択図】図２
2006214080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント系調合材料にＰＶＡ短繊維を配合してなるＦＲＣ材料であって引張試験（材齢２８日）において１％以上の引張ひずみを示すクラック分散型の高靭性ＦＲＣ材料の吹付け施工にさいし，底部が球状曲面の金属製ボール内で当該高靭性ＦＲＣ材料を旋回ヘラを用いて機械的に捏ね回すことによりモルタルフロー値１３０〜１８０ｍｍのフレッシュ材料に練り上げ，得られたフレッシュ材料を吹付けノズルにポンプ圧送して吹付け施工する
高靭性ＦＲＣ材料の吹付け施工法。
【請求項２】
フレッシュ材料は，単位水量に対して０．０１〜１０重量％の増粘剤を含有している請
求項１に記載の高靭性ＦＲＣ材料の吹付け施工法。
【請求項３】
増粘剤は，微生物発酵のバイオポリマーである請求項２に記載の高靭性ＦＲＣ材料の吹
付け施工法。
【請求項４】
フレッシュ材料は，金属製ボール内で捏ね回し回数を段階的に上げて３〜１０分間で練
り上げられる請求項１，２または３に記載の高靭性ＦＲＣ材料の吹付け施工法。
【請求項５】
フレッシュ材料は，一バッチ当り２００リットル以下の量で練り上げられる請求項１な
いし４に記載の高靭性ＦＲＣ材料の吹付け施工法。
【請求項６】
フレッシュ材料は，１回当り横向きまたは上向きに１０〜５０ｍｍの厚みで吹付け施工
される請求項１ないし５に記載の高靭性ＦＲＣ材料の吹付け施工法。
【請求項７】
フレッシュ材料は，モルタルフロー値１３０〜１６５ｍｍ未満である請求項２に記載の
高靭性ＦＲＣ材料の吹付け施工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，引張試験（材齢２８日）において１％以上の引張ひずみを示すクラック分散
型の繊維補強セメント複合材料（高靭性ＦＲＣ材料）の吹付け施工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
短繊維を配合してコンクリートまたはモルタルを練混ぜ，その短繊維を３次元ランダム配向させることにより，引張および曲げ強度を向上させるＦＲＣ材料が普及している。このようなＦＲＣ材料の分野において，補強繊維として適切なＰＶＡ（ポリビニールアルコール）の短繊維（ビニロン短繊維）を使用し，これをセメント系調合材料に適切に配合したクラック分散型の繊維補強セメント複合材料が最近開発された（例えば特許文献１）。この材料は，繊維で架橋された微細なクラックが順次発生するというメカニズムによってみかけ上は大きな引張ひずみが生じても（曲げ変形が生じても）荷重に耐えることができるものである。本明細書では，このようなクラック分散型のＰＶＡ補強セメント複合材料
を「高靭性ＦＲＣ材料」と称する。
【０００３】
この高靭性ＦＲＣ材料を補修用の材料として使用すべく，これを吹付け施工することも
提案されている（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開平２０００−７３９５号公報
【特許文献２】特開平２００２−１９３６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高靭性ＦＲＣ材料ではＰＶＡ短繊維がセメント系調合材料中に均一に分散された状態で混合されることが必要である。しかし，攪拌羽根をもついわゆる機械的な掻き混ぜ方式では均一分散するのに限界があるので，これまで，オムニミキサーの如く，攪拌羽根を持た
ない装置で混練する方式が使用されてきた。
【０００５】
しかし、高靭性ＦＲＣ材料を攪拌羽根を持たないミキサーでの練り混ぜでは繊維を均一分散させるまでに時間がかかるという問題があり，また，特許文献２の場合には吹付け用の混練物とするにはモルタルフロー値の高いフレッシュ材料（特許文献２ではモルタルフロー値１６５ｍｍ以上のもの）とする必要があり，この場合にはダレが伴い易いので１回当りの吹付け厚みが薄くなるという問題があった。したがって本発明はこのような問題の
解決を課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば，セメント系調合材料にＰＶＡ短繊維を配合してなるＦＲＣ材料であって引張試験（材齢２８日）において１％以上の引張ひずみを示すクラック分散型の高靭性ＦＲＣ材料の吹付け施工にさいし，底部が球状曲面の金属製ボール内で当該高靭性ＦＲＣ材料を旋回ヘラを用いて機械的に捏ね回すことによりモルタルフロー値１３０〜１８０ｍｍのフレッシュ材料に練り上げ，得られたフレッシュ材料を吹付けノズルにポンプ圧送して吹付け施工する高靭性ＦＲＣ材料の吹付け施工法を提供する。そのさい，当該フレッシュ材料は，単位水量に対して０．０１〜１０重量％の増粘剤を含有していることが好ましく，この場合にはモルタルフロー値が１６５ｍｍ未満でも良好に吹付け施工ができ，吹付け厚みも厚くすることができる。増粘剤としては微生物発酵のバイオポリマーであるのが
特に好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると，高靭性ＦＲＣの吹付け用フレッシュ材料を小型の設備で現場で製造で
き，しかも，一度で高厚みの吹付け施工が良好に行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は高靭性ＦＲＣ材料を吹付け施工するさいに，底部が球状曲面の金属製ボール内で当該高靭性ＦＲＣ材料を旋回ヘラを用いて機械的に捏ね回すことによりモルタルフロー値１３０〜１８０ｍｍのフレッシュ材料に練り上げ，これを吹付けノズルにポンプ圧送し
て該ノズルから吹付ける点に一つの特徴がある。
【０００９】
まず，高靭性ＦＲＣ材料の練り上げ手段について説明する。この捏り上げ手段としては図１に図解したように，底部が球状曲面の金属製ボール１と，この金属製ボール１の軸回りに旋回しながら自転する回転棒２と，この回転棒２の先端部に取付けた旋回ヘラ３と，回転棒２に回転と旋回を付与する駆動部４とからなる捏ね機を使用するのがよい。金属製ボール１はステンレス鋼の鏡面仕上げ面を内面とした容量が２００リットル以下，好ましくは１２０リットル以下，場合によっては６０リットル以下の持ち運び可能な小型であるのがよい。回転棒２，旋回ヘラ３および駆動部４は一体品として金属製ボール１に対して
所定の関係をもってセットされる。
【００１０】
旋回ヘラ３は，ボール１の球面に沿った曲がりをもつヘラ板（板体の面側辺が半円状または半楕円状に見えるように加工したもの）を回転軸２の先端に取付けたものである。回転軸２の自転によりヘラ３はボール１の球面から所定の間隔をあけた位置でその軸回りに回転すると共に，回転軸２が軸と直角方向の面内を円または他の軌道上を旋回することにより，ヘラ３も自転しながらポール１内で旋回運動する。このため，このヘラを「旋回ヘラ」と呼ぶ。図１のＡは回転軸２がボール１の軸芯に位置する状態，Ｂは軸芯から図の左側に偏ったところに位置する状態，Ｃは同右側に位置する状態を示している。駆動部４は，このような旋回運動を回転軸２ひいてはヘラ３に付与する機構を有している。また，駆動部４は回転軸１の回転数を，場合によってはさらには旋回運動の軌道または旋回数を，
任意に制御できる制御装置を有しているのが好ましい。
【００１１】
このような捏ね機のボール１に高靭性ＦＲＣの配合材料を一括投入し，旋回ヘラ３で捏ねると，材料が均一に分散して高靭性ＦＲＣ材料が容易に且つ短時間に製造できることがわかった。例えば，６０リットル程度では１バッチ当り約５〜８分程度でモルタルフロー値１３０〜１８０ｍｍのフレッシュ材料に練り上げることができ，例えば図２に図解的に示したように，このフレッシュ材料をボール１からスラリーポンプ５のホッパー６に投入
し，ポンプ５からは吹付けノズル７に良好にポンプ圧送できる。
【００１２】
そのさい，適正な増粘剤をフレッシュ材料に配合することにより，流動性を損ねることなく粘性を付与することができ，水平方向での吹付けでは一度の施工で厚み２〜７ｃｍの側面吹付けが可能であり，上向きの吹付けでは一度の施工で厚み１〜５ｃｍの下面吹付けを実現できる。増粘剤としては，メチルセルロース（ＭＣ）やヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）などのセルロース誘導体系増粘剤，アクリル系増粘剤，天然多糖類系増粘剤などが使用できるが，天然多糖類系のものが好ましく，特にウエランガム，キサンタンガム，デュータンガムが望ましく，これらの粉体を単位水量に対して０．０１〜１０％の範囲，単位重量当りでは０．０３〜３０Ｋｇ／ｍ3程度で配合するのがよい。このような増粘剤を配合すると，モルタルフロー値１３０〜１８０ｃｍの高靭性ＦＲＣ材料でも良好に
吹付け施工が可能となる。
【００１３】
前記捏ね機での高靭性ＦＲＣ材料の製造にさいしては，水と液体材料を先にボール１に入れ，低速で旋回ヘラを回転しながら粉体材料，繊維および骨材成分を投入して低速で旋回ヘラを３０〜９０秒回転し，ついで中速で６０〜１５０秒回転し，その後高速で６０〜１５０秒回転する方法によると短時間で良好な吹付け用のフレッシュ材料を得ることができる。低速→中速→高速の各段階は，旋回ヘラの回転数を低速では５０〜１２０ｒｐｍの範囲，中速では１２０〜１８０ｒｐｍの範囲，高速では１８０〜２５０ｒｐｍとすればよい。１バッチに捏ねる量は２００Ｌ以下，好ましくは１２０〜６０Ｌ程度とするのがよい。また，粉体材料同士を予め混合したもの，粉体材料と繊維を予め混合したものを使用す
ることも望ましい。
【００１４】
本発明において，高靭性ＦＲＣ材料を得るための材料配合としては，基本的には特許文献１に記載されたものが適用されるが，これに加えて，各種の混和材，混和剤，骨材成分等を配合する。すなわち，下記〔Ｍ１〕の条件を満たすセメント調合材料に，下記〔Ｆ１〕の条件を満たすＰＶＡ短繊維（ビニロン繊維）を１〜３vol.％（重量換算では１３〜３
９Ｋｇ／ｍ3）の配合量で配合する。
〔Ｍ１〕（セメント系調合材料）
水結合材重量比（％）：２５％以上，
砂結合材重量比：１.５以下（０を含む），
骨材の最大粒径：０．８ｍｍ以下で平均粒径：０．４ｍｍ以下，
単位水量：２５０〜４５０Ｋｇ／ｍ3
練り上がり時の空気量：３．５〜２０％以下，
高性能ＡＥ減水剤：３０Ｋｇ／ｍ3未満
増粘剤：０．０３〜３０Ｋｇ／ｍ3
〔Ｆ１〕（ビニロン繊維）
繊維径：０．０５ｍｍ以下，
繊維長：５〜２０ｍｍ
繊維引張強度：１５００〜２４００ＭＰａ
【００１５】
ここで，Ｍ１のセメント系調合材料のうち，結合材としては，普通ポルトランドセメントを使用することができ，この普通ポルトランドセメントに加えてシリカ系粉末（人工ポゾラン）を使用することができる。シリカ系粉末としては，シリカフューム，フライアッシュ，各種スラグ粉などが適用できる。したがって，前記Ｍ１において，水結合材比≧２５％，骨材成分と結合材の重量比≦１.５と規定する「結合材」は，シリカ系粉末を含む
場合には「ポルトランドセメント＋シリカ系粉末」を意味する。
【００１６】
骨材成分としては，最大粒径０．８ｍｍの細粒体を使用するのが好ましく，とくに平均粒径が０．４ｍｍ以下のものがよい。この条件を満たす細粒体であれば硅砂や石灰石粉等の任意のものを骨材成分として使用できる。この細粒体と結合材との重量比（Ｓ／Ｃ）が
１．５以下となるようにこれらを配合するのがよい。
【００１７】
混和剤としては，高性能ＡＥ減水剤，増粘剤などが使用でき，このうち，高性能ＡＥ減水剤と増粘剤の使用は本発明において重要である。高性能ＡＥ減水剤としては，ポリカルボン酸系，ポリエーテル系，ナフタレン系，メラミン系，アミノスルホン酸系等のものが使用できる。この中でもポリカルボン酸系またはポリエーテル系のものが好ましい。増粘剤としてはコンクリート用増粘剤として前記のように公知の水溶性高分子系のものが使用できるが，とくに微生物醗酵によるバイオサッカライド系の増粘剤例えばウエランガム，
キサンタンガム，やデュータンガム等を使用することが好ましい。
【００１８】
〔Ｆ１〕の条件を満たすＰＶＡ（ビニロン）短繊維としては，ポリビニールアルコール樹脂を原料として製造されたコンクリートと同等以上の弾性係数を有する短繊維であるのが好ましく，代表的なものとして，引張強度が１６００Ｎ／ｍｍ2級，弾性係数（ヤング率）が４００００（４．０×１０4）Ｎ／ｍｍ2級で，比重が約１．３で形状が０．０４ｍｍφ×１２ｍｍの公知のもの（株式会社クラレ製）が使用できる。ビニロン短繊維の配合量が１vol.％未満ではクラック発生後の耐力が十分ではない。他方，ビニロン短繊維の配合量が３．０vol.％を超えるような多量となると，施工上必要な流動性を満たすことが困難なる。単位重量でのビニロン繊維の配合量としては１３〜３９Ｋｇ／ｍ3の範囲とす
ればよい。
【実施例】
【００１９】
〔実施例１〕
下記の〔Ｍ〕のセメント系調合材料に，下記〔Ｆ〕のビニロン繊維を２vol.％添加する基本配合のもとで，図１に示したような旋回ヘラ式捏ね機（ボール容量１２０Ｌ）を用いて，高靭性ＦＲＣ材料を製造した。比較のために，同じ配合のものを１００Ｌの強制二軸ミキサーおよび１００Ｌのパン型ミキサーを用いて高靭性ＦＲＣ材料の製造を試みた。た
だし，Ｗは水，Ｂはセメント＋混和材，Ｓは骨材を表す。
〔Ｍ〕（セメント系調合材料）
水結合材重量比％（Ｗ／Ｂ）：３２％
砂結合材重量比（Ｓ／Ｂ）：０．４１，
骨材の最大粒径：０．８ｍｍ以下，平均粒径：０．４ｍｍ以下，
単位水量：３６０Ｋｇ／ｍ3
高性能ＡＥ減水剤：１０Ｋｇ／ｍ3
〔Ｆ〕（ビニロン繊維）
繊維径：０．０４ｍｍ，
繊維長：１２ｍｍ
繊維引張強度：１６９０ＭＰａ
【００２０】
試験した実験水準を表１に示した。各ケースとも練り混ぜ量は６０Ｌである。各ケース
の試験結果を表２に示した。
【００２１】
【表１】
2006214080.tif 000003
【００２２】
【表２】
2006214080.tif 000004
【００２３】
表２の結果から，ケース１および２の本発明例では，繊維や粉体が固まりとして残存することなく，均一な高靭性ＦＲＣのフレッシュ材料が得られ，円滑な吹付け施工ができることがわかる。また，練り混ぜ時間についても，ケース１のように漸次高速回転となるように回転数を制御すると，５分程度の短い時間でも良好な高靭性ＦＲＣ材料が得られるこ
とがわかる。
【００２４】
これに対して，強制二軸ミキサーやパン型ミキサーでは２０分程度の短い時間では均一
に混ざった高靭性ＦＲＣ材料は得ることはできず，塊が多くてポンプ圧送もできない。
【００２５】
〔実施例２〕
実施例１のケース１（注１の手順で合計５分の練混ぜ方法）において，高性能減水剤，空気量調整剤の添加率を変化させ，また増粘剤を添加または無添加として，表３に示す各種の性状のフレッシュ材料を得た。増粘剤添加の場合にはウエランガムを０．３５Ｋｇ／
ｍ3混合した。
【００２６】
得られた各ケースのフレッシュ材料を図２に示したような手順で吹付けノズルから水平方向（横向き）および鉛直方向（上向き）に吹付け施工を行なった。吹付けはコンクリートの平板に対してそれぞれ３００ｍｍ×３００ｍｍの範囲で，いずれも１０，２０，３０
，４０および５０ｍｍ厚さの水準で行った。
【００２７】
表３には，各材料の施工性（圧送性）の評価結果と，各材料から作成した供試体の引張ひずみの測定結果を示した。また表４には，吹付け後硬化するまでの間のダレに関する評
価を行った。
【００２８】
【表３】
2006214080.tif 000005
【００２９】
【表４】
2006214080.tif 000006
【００３０】
【表５】
2006214080.tif 000007
【００３１】
表４および５の結果から，増粘剤の添加によって高靭性ＦＲＣ材料を円滑に吹付け施工できると共に，横向き上向きともに付着性能が向上することがわかる。とくにＢ−４のケースでは横向き・上向きともに施工厚さ５０ｍｍとした場合でもダレが生じておらず，高
靭性ＦＲＣ材料の吹付け施工性と品質が非常に良好である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】高靭性ＦＲＣの吹付け用フレッシュ材料を製造するのに使用する捏ね機の例を示す略断面図である。
【図２】高靭性ＦＲＣのフレッシュ材料を吹付け施工する手順を示す機器配置系統図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  金属製ボール
２  回転棒
３  旋回ヘラ
４  駆動部
５  スラリーポンプ
６  ホッパー
７  吹付けノズル
【図１】
2006214080.tif 000008
【図２】
2006214080.tif 000009