(57)【要約】【課題】吹付モルタル材料であって、吹付け時の厚みを確保するとともに、長時間のポンプ圧送性が良好な吹付けモルタル材料及び該材料を用いた湿式吹付け工法を提供する。【解決手段】  吹付け材料は、セメント、細骨材、水、空気連行剤及び粘土系鉱物を含有し、粘土系鉱物と空気連行剤とは質量比で１：０．１〜１：５の割合で配合され、空気連行剤は、粉末空気連行剤と液体空気連行剤とからなるとともにセメント１００質量部に対して０．５〜５質量部の割合で配合され、空気連行剤中の粉末空気連行剤と液体空気連行剤とは質量比で２：１〜１：２の割合で配合され、細骨材はセメント１００質量部に対して５０〜４００質量部の割合で配合されており、湿式吹付け工法に適用される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、細骨材、水、空気連行剤及び粘土系鉱物を含有し、粘土系鉱物と空気連行剤とは質量比で１：０．１〜１：５の割合で配合され、空気連行剤は、粉末空気連行剤と液体空気連行剤とからなるとともにセメント１００質量部に対して０．５〜５質量部の割合で配合され、空気連行剤中の粉末空気連行剤と液体空気連行剤とは質量比で２：１〜１：２の割合で配合され、細骨材はセメント１００質量部に対して５０〜４００質量部の割合で配合されていることを特徴とする、吹付けモルタル材料。
【請求項２】
請求項１記載の吹付けモルタル材料において、空気量が１５〜５０％であることを特徴とする、吹付けモルタル材料。
【請求項３】
請求項１又は２いずれかの項記載の吹付けモルタル材料において、細骨材以外の材料配合時の粘性が５０ｄＰａＳ〜２００ｄＰａＳであることを特徴とする、吹付けモルタル材料。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかの項記載の吹付けモルタル材料をポンプ圧送により吹付けることを特徴とする、湿式吹付け工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吹付けモルタル材料及び該吹付けモルタル材料を用いた湿式吹付け工法に関し、特に、土木分野や建築分野で利用され、吹付け後には吹付け厚みを確保できるとともに、該材料の圧送性に優れ、圧送性の経時劣下がない、吹付けモルタル材料及び該吹付けモルタル材料を用いた湿式吹付け工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、コンクリート構造物の劣化に対する補修、補強工法として、乾式吹付けや湿式吹付けが実施されている。
乾式吹付けは、予め吹付け材料粉体をプレミックスし、空気圧送した後、吹付けノズル内で水等の液体と混合して吹付けるものであり、また湿式吹付けは、吹付け材料を全てあらかじめ混練り機で混練りして、施工場所まで圧送して吹付けノズルから吹き付けるものであり、切土法面、盛土法面を保護するための法枠施工や、鉄道や道路等の高架橋、トンネル等の断面修復工法として広く利用されている。
【０００３】
一般に、湿式吹付け工法に用いる吹付け材料には、あまり空気が含まれず、吹付け材料が圧送ポンプを閉塞してしまうことがしばしば発生し、従ってポンプ圧送距離を長くすることができず、最大でも約３０ｍ程度である。
一方、吹付け材料の厚みは通常約３０ｍｍ以下であり、厚付けが困難であるのが現状である。
【０００４】
吹付け材料として、特開２００２−２４９３６０号公報（特許文献１）には、水硬性材料、骨材、空気連行剤、及び水を含有するセメントコンクリートと、アルカリ金属ケイ酸塩を含有する急結剤とを含有する吹付材料で、セメントコンクリートの空気量は７％以上が好ましく、微粉の粒度はブレーン値で３０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、更に吹付材料には、繊維、粘性調整剤、微粉を含有してもよく、急結剤は液状が好ましく、又、アルカリ金属炭酸塩を含有してもよい吹付け材料が記載されている。
【０００５】
また、特開２００３−２９２３６０号公報（特許文献２）には、セメントを含む粒径０．１５ｍｍ以下の粒子と、粒径０．６〜５ｍｍの発泡骨材と、必要に応じて配合される他の固体分と、水とを含む耐火被覆用モルタル混練物であって、該耐火被覆用モルタル混練物の固体分中における上記粒径０．１５ｍｍ以下の粒子の含有率が５０〜８０重量％、上記粒径０．６〜５ｍｍの発泡骨材の含有率が１０〜４０重量％、上記必要に応じて配合される他の固体分の含有率が０〜２０重量％であり、かつ、該耐火被覆用モルタル混練物中の空気の体積割合が３０〜６０％である、耐火被覆用モルタル混練物が記載されており、発泡軽量骨材を含むことで圧送性を向上させている。
【０００６】
更に特開２００６−０４４９４９号公報（特許文献３）には、ポルトランドセメント１００重量部、珪砂５０〜３００重量部、再乳化粉末樹脂５〜３０重量部、粉末分散剤０．０３〜３．０重量部および消泡剤０．０３〜３．０重量部を含有し、前記ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメントおよびまたは早強ポルトランドセメントからなるポリマーセメントモルタル組成物が記載されており、分散剤を含むことでコテ性と厚付け性を向上させている。
【０００７】
また特開２００８−２３９３８４号公報（特許文献４）には、セメント１００重量部に対し、細骨材１００〜３００重量部、アニオン系界面活性剤０．１〜１．０重量部、収縮低減剤１．０〜５．０重量部を含有し、増粘剤及び／又は消泡剤を含有しない、吹付け用厚付けモルタルが記載されている。かかるモルタルは、厚付け施工性は良くはなったが、気泡の安定性に課題が残る。
【０００８】
このように、従来の吹付けモルタル材料は、吹付けモルタル材料のダレ防止のために増粘剤を含むと圧送性が悪くなり、時間の経過とともに圧送性が劣り、一方、圧送性を良好にすると、吹付け材料のダレが生じてしまい、厚付けが難しいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２４９３６０号公報
【特許文献２】特開２００３−２９２３６０号公報
【特許文献３】特開２００６−０４４９４９号公報
【特許文献４】特開２００８−２３９３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、吹付モルタル材料であって、吹付け時の厚みを確保するとともに、長時間のポンプ圧送性が良好な吹付けモルタル材料を提供することである。
さらに本発明の他の目的は、上記本発明の吹付けモルタル材料を用いて吹付けを有効に実施することができる、湿式吹付け工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、吹付けモルタル材料に関して種々研究を重ねた結果、モルタル材料中に含有される粘土系鉱物と空気連行剤とを特定の配合割合で、また空気連行剤は粉末空気連行剤と液体空気連行剤とからなり、これらを特定の配合割合で、また細骨材も特定の配合割合で含有することにより、吹付けモルタルの厚付け性と良好な長期圧送性とが得られることを見出したものである。
【００１２】
本発明の吹付けモルタル材料は、セメント、細骨材、水、膨張材、空気連行剤及び粘土系鉱物を含有し、粘土系鉱物と空気連行剤とは質量比で１：０．１〜１：５の割合で配合され、空気連行剤は、粉末空気連行剤と液体空気連行剤とからなるとともにセメント１００質量部に対して０．５〜５質量部の割合で配合され、空気連行剤中の粉末空気連行剤と液体空気連行剤とは質量比で２：１〜１：２の割合で配合され、細骨材はセメント１００質量部に対して５０〜４００質量部の割合で含有されることを特徴とする。
【００１３】
好適には、上記本発明の吹付けモルタル材料は、含まれる空気量が１５〜５０％であることを特徴とする、吹付けモルタル材料である。
更に好適には、上記本発明の吹付けモルタル材料は、細骨材以外の材料配合時の粘性が５０ｄＰａＳ〜２００ｄＰａＳであることを特徴とする、吹付けモルタル材料である。
【００１４】
本発明の吹付け工法は、上記本発明の吹付けモルタル材料をポンプ圧送により吹付けることを特徴とする、湿式吹付け工法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の吹付けモルタル材料は、吹付け材料が材料分離することがないため長距離圧送することが可能であり、長距離圧送してもポンプ内での閉塞も生じることがなく、圧送性に優れるとともに、１回の吹付けの吹付け厚みが５０ｍｍ以上とすることができ、厚付け性にも優れるものである。
また本発明の湿式吹付け工法は、上記本発明の吹付けモルタル材料を湿式法にて有効に吹付けることを可能とするものである。
ここで、本発明において１回の吹付けとは、ダレが生じるまで連続的に吹付けが実施できる吹付けをいうものである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を以下の好適例を例示しつつ説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明の吹付けモルタル材料は、セメント、細骨材、水、膨張材、空気連行剤及び粘土系鉱物を含有し、粘土系鉱物と空気連行剤とは質量比で１：０．１〜１：５の割合で配合され、空気連行剤は、粉末空気連行剤と液体空気連行剤とからなるとともにセメント１００質量部に対して０．５〜５質量部の割合で配合され、空気連行剤中の粉末空気連行剤と液体空気連行剤とは質量比で２：１〜１：２の割合で配合され、細骨材はセメント１００質量部に対して５０〜４００質量部の割合で含有される。
このような配合とすることで、本発明の吹付けモルタル材料は、長期圧送性と厚付け性が良好となる。ここで、長期圧送性は、吹付け開始時における圧送量と、６０分経過後の圧送量とが２ＭＰａ以下のポンプ圧力で５Ｌ／分以上可能である場合を良好とするものである。
【００１７】
本発明の吹付けモルタル材料に含まれるセメントとしては、水硬性カルシウムシリケート化合物を主体とするセメントであればその種類は限定されず、普通、早強などの各種ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント及びフライアッシュセメントの各種混合セメントや、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、及びカルシウムアルミネート系、カルシウムサルフォアルミネート系、カルシウムフルオロアルミネート系等の超速硬系セメント等、市場で入手できる種々のセメントを例示することができ、これらを単独で、あるいは混合して用いることができる。好適には、普通セメントや早強セメント等を用いることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の吹付けモルタル材料に含まれる細骨材としては、特に限定されるものではなく通常使用されるものを用いることができ、川砂、山砂、陸砂、砕砂、海砂、珪砂１〜７号等細骨材、または珪石粉、石灰石粉等の微粉末等を例示できる。但し、本発明においては、細骨材に発泡性骨材は含まれない。
【００１９】
本発明において使用される細骨材の粒子径は、２．５ｍｍ以下であることが、ホース内での材料の閉塞を防ぐ圧送安定性の点から好ましい。
ここで、本発明において粒子径はＪＩＳ  Ａ  １１０２「骨材のふるい分け試験方法」に準じて測定した値である。
【００２０】
また、細骨材全体の含有量は、上記セメント１００質量部に対して、５０〜４００重量部であり、好ましくは１００〜２００質量部とすることがより好ましい。これは、かかる範囲であると、１回の吹付け時における吹付けの厚付け性が可能となるからであり、１回の吹付け厚さが５０ｍｍ以上、好ましくは１００ｍｍ以上とすることができる。
【００２１】
更に、本発明で使用する空気連行剤は、粉末空気連行剤と液体空気連行剤とからなり、これらの２種の空気連行剤を組み合わせて適用する。
ここで、空気連行剤とは、得られるモルタル材料中に空気を導入する混和剤である。
【００２２】
空気連行剤として、粉末空気連行剤又は液体空気連行剤のいずれか一方だけを用いると、吹付けモルタル材料中の空気量が時間の経過とともに減少してしまい、吹付け材料が圧送管内で閉塞を起こし、圧送性が徐々に低下する。
粉末空気連行剤と液体空気連行剤とを組み合わせることにより、吹付け材中の空気量は時間の経過とともに減少することなく、吹付け材料の長期圧送性を可能とする。
ここで、圧送開始時の吹付けモルタル材料中の空気量と６０分経過後のモルタル材料中の空気量との変化が、開始時を基準として変化量が１０％以下であると、長期圧送性を可能とすることができる。
【００２３】
ここで、粉末空気連行剤としては、  脂肪族アルコール系連行剤等が例示できる。
また、液体空気連行剤としては、陰イオン系空気連行剤及び／又は非イオン系の空気連行剤が用いられる。
これらの陰イオン系空気連行剤及び／又は非イオン系の空気連行剤を用いることで経時的な空気量の変化を抑制できる利点を有する。
陰イオン系空気連行剤としては、カルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、りん酸エステル塩等が例示できる。また非イオン系空気連行剤としては、ポリエチレングリコール型、多価アルコール型等が例示できる。
【００２４】
粉末空気連行剤と液体空気連行剤とは、質量比で２：１〜１：２、好ましくは１．５：１〜１：１．５で含有される。かかる割合で含有されることで、経時的な空気量の変化が最も抑えられる。
また、上記粉末空気連行剤と液体空気連行剤からなる空気連行剤は、上記セメント１００質量部に対して０．５〜５質量部、好ましくは１〜３質量部の割合で配合される。
かかる割合で含有されることで、得られる本発明の吹付けモルタル材料に含まれる空気量を１５〜５０％とすることが可能となる。
【００２５】
さらに本発明の吹付けモルタル材料には粘土系鉱物が含まれる。該粘土系鉱物としては、アパタルジャイト、ヘクトライト、メタカオリン等のフェロ珪酸塩系鉱物が例示できる。
粘土系鉱物は、吹付けモルタル材料に含有されることで、チクソトロピー性の改善という機能を付与する。
該粘土系鉱物は、上記空気連行剤に対して一定の割合で配合されているものであり、具体的には粘土系鉱物と上記空気連行剤とは質量比で１：０．１〜１：５、好ましくは、１：０．５〜１：２．５で含有される。
かかる割合で、粘土系鉱物を含有することにより、長距離圧送性が最も安定する。
【００２６】
さらに本発明の吹付けモルタル材料には膨張材が含まれ、該膨張材としては、カルシウムサルフォアルミネート系、生石灰系、もしくは両者を混合したものが例示される。
膨張材は、本発明の吹付用モルタル材料の乾燥収縮を低減するという機能を有するものである。
その配合量は、特に限定されないが、通常、上記セメント１００質量部に対して、１〜１０質量部であることが好ましく、３〜７質量部とすることがより好ましい。
これは、かかる範囲であると吹付けたモルタルの乾燥収縮を効果的に低減できるからである。
【００２７】
また、本発明の上記効果を損なわない範囲で、繊維（有機繊維、無機繊維）、再乳化粉末樹脂や、必要に応じて混和材（例えば、高炉スラグ、シリカヒューム、フライアッシュ）や混和剤（例えば、収縮低減剤、減水剤、増粘剤、消泡剤等）を含有することもできる。  
但し、本発明の吹付けモルタル材料においては、分散剤は含まれない。
【００２８】
上記セメント、細骨材、水、膨張材、空気連行剤及び粘土系鉱物、必要に応じて添加される繊維、再乳化樹脂、混和材や混和剤を配合して均一に混練りすることで、本発明の吹付けモルタル材料を調製できる。
その際には、粘土系鉱物と空気連行剤とが質量比で１：０．１〜１：５の割合で配合されるように、粉末空気連行剤と液体空気連行剤とからなる空気連行剤をセメント１００質量部に対して０．５〜５質量部の割合で配合されるように、また空気連行剤中の粉末空気連行剤と液体空気連行剤とは質量比で２：１〜１：２の割合で配合されるように、細骨材はセメント１００質量部に対して５０〜４００質量部の割合で含有されるように配合する。
【００２９】
また、混練水としての量は、使用する材料の種類や配合により変化させることができるため、一義的に決定されるものではないが、通常、水／セメント比で２５〜６０質量％が一般的な配合量である。
【００３０】
各材料を均一に配合して調製する際の、混合の条件、混合機の種類などに限定はなく、それぞれの材料を施工時に混合して用いてもよいし、予め、その一部あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
例えば、空気連行剤を構成する液体空気連行剤と粉末空気連行剤は、他の材料とともに配合されても、予め液体空気連行剤と粉末空気連行剤とを配合してもかまわない。
混合装置としては、既存の任意の装置が使用可能であり、例えば、パン型強制ミキサ、二軸強制練りミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、ナウタミキサ、傾動ミキサ、連続練りミキサ等公知のものを用いることができる。
【００３１】
本発明の吹付けモルタル材料には、空気量が１５〜５０容量％で含まれ、好ましくは２０〜３５容量％で含まれ、これにより、本発明の吹付け材料の良好な圧送性が得られる。
また、吹付け工法時の吹付け時の衝撃により、該モルタル材料から余分な空気が抜けることとなる。従って、吹付け施工後のモルタルの強度に問題が生じることはない。
また、本発明の吹付けモルタル材料中、細骨材を含まない上記各材料を配合した際の粘性は５０〜２００ｄＰａＳ、好ましくは７５〜１５０ｄＰａＳである。かかる範囲での粘性を有することで、通常用いられている細骨材を使用しても材料分離やポンプ内での閉塞を生じることなく、圧送性を向上させることができる。
【００３２】
また、本発明の吹付けモルタル材料は、ポンプ圧送により吹付け施工する、湿式吹付け工法に用いられる。かかる湿式吹付け工法により、吹付け時の厚みを確保するとともに、長時間のポンプ圧送性が良好な施工ができ、コンクリート構造物の劣化に対する補修及び補強工法、例えば鉄道や道路等の高架橋、トンネル等の断面補修工法に有効に使用できる。
【実施例】
【００３３】
本発明を次の実施例及び試験例により説明するが、これらに限定されるものではない。
使用材料
湿式吹付け用モルタル材料を調製するにあたって、以下の表１の各材料を使用して、吹付けモルタル材料を調製した。
【００３４】
【表１】
2011207639.tif 000002
【００３５】
（実施例１〜９・比較例１〜８）
上記表１に示す各材料を使用して、次の表２及び表３に示す配合割合で、セメント、膨張材、粉末空気連行剤、液体空気連行剤、粘土系鉱物、細骨材、有機繊維及び水を、パン型ミキサー（型番ダマカットミキサー、岡三機工（株））を用いて均質に混合して、各吹付けモルタル材料を調製した。
【００３６】
得られた各材料の性能を以下の方法による試験を行った。その結果を表２及び表３に示す。
・粘度測定
表２及び表３に示す各実施例及び比較例において、細骨材以外の各材料を１分間混練した際のセメント混合物について、リオン社製のビスコテスター「ＶＴ−０４」（ローターＮｏ１）を用いて、粘度を測定した。
【００３７】
・空気量測定
得られた各モルタル材料を容積４００ｃｃの円筒形容器に入れて、混練直後、３０分経過後、６０分経過後の各吹付け材料の空気量を、以下の計算式を用いて算出した。
なお、練上がり直後と６０分経過後との空気量の含有割合の変化が、１０％以内のものを長期圧送性良好と判断する。
但し、下記式中、モルタル材料の全体質量はＷａ（ｇ）、水の質量はＷｗ（ｇ）、粉体（水を除いた全ての材料）の質量はＷｐ（ｇ）、粉体の密度はρｐ（ ｇ／ｃｃ）、容積４００ｃｃの円筒形の容器に入っている吹付け材料の質量（Ｗ）、単位容積質量はρ＝Ｗ／４００、容積４００ｃｃの円筒形容器に入れて所定の時間経過後の吹付け材料の容積はＶ＝ρ／Ｗａで表される。
【００３８】
【数１】
2011207639.tif 000003
【００３９】
・圧送性
岡三機工製モルタルポンプＯＫＧ−Ｃ５ＭＳにφ１．５インチの耐圧ホースを３０ｍ接続し、循環圧送した。
循環圧送開始時及び圧送開始してから６０分経過後の各吹付けモルタル材料が、ポンプ圧力２ＭＰａ以下で５Ｌ／分の圧送が可能である場合を「良好」と評価した。
「閉塞」とは、ポンプ内にモルタル材料が詰まってしまい、圧送ができなくなった状態を意味する。
また「材料分離」とは、ペーストと細骨材が分離し、材料の均一性を失った状態を意味する。
【００４０】
・吹付け厚さ
プレキャスト製コンクリート壁面（地表に対して垂直面）に垂直に吹付け、ダレ落ちが生じる限界厚さを１回の吹付け厚さとして測定した。
１回の吹付け厚さが５０ｍｍを超えるものを良好な吹付け厚付け性を有するものと評価した。
【００４１】
・総合評価
上記各試験例において、空気量、圧送性、吹付け厚さの評価が良好な場合を総合評価○、少なくとも１つの評価が良好でないものを×として表した。
【００４２】
【表２】
2011207639.tif 000004
【００４３】
【表３】
2011207639.tif 000005
【００４４】
上記表より、本発明の実施例の吹付けモルタル材料は、圧送性、長期圧送性に優れ、また１回の吹付け厚みも厚く、厚付け性に優れることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の吹付け用モルタル材料は、土木分野や建築分野におけるコンクリート構造物の補修及び補強材として、またプレキャスト部材として、ポンプ圧送する湿式吹付け用材料として広く適用することができる。