(57)【要約】【課題】良好な施工効率及びコストの下、必要な強度発現を図ることの出来る超高強度繊維補強モルタルの吹付技術を提供する。【解決手段】超高強度繊維補強モルタルの吹付に際し、セメント１、シリカフューム２、細骨材３、水６、減水剤７、および高張力繊維８を含む配合材に対し、セメント１とシリカフューム２と細骨材３とを含む粉体４との重量比において、固形成分換算で０．０５〜０．８％の急結剤５を添加して超高強度繊維補強モルタル１０を生成し、当該超高強度繊維補強モルタル１０を吹付施工する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、シリカフューム、細骨材、水、減水剤、および高張力繊維を含む配合材に対し、前記セメントと前記シリカフュームと前記細骨材とを含む粉体との重量比において、固形成分換算で０．０５〜０．８％の急結剤を添加して超高強度繊維補強モルタルを生成し、当該超高強度繊維補強モルタルを吹付施工することを特徴とする超高強度繊維補強モルタルの吹付工法。
【請求項２】
前記急結剤の添加量は、前記粉体との重量比において固形成分換算で０．２〜０．６％であることを特徴とする請求項１に記載の超高強度繊維補強モルタルの吹付工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高強度繊維補強モルタルの吹付工法に関するものであり、具体的には、良好な施工効率及びコスト低減の下、必要な強度発現を図ることの出来る超高強度繊維補強モルタルの吹付技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高強度繊維補強モルタルの吹付施工について検討した技術として、以下のような工法が提案されている。すなわち、所定配合割合のセメント、シリカフューム、石炭ガス化フライアッシュおよび石膏からなる結合材と、細骨材、モルタル、繊維類、および水とを練り混ぜて得られる超高強度繊維補強モルタルをポンプ圧送し、圧縮空気を用いて吹き付ける吹付け工法（特許文献１）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１８０１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが従来技術においては、配合される急結剤量が多く、施工対象への吹き付け後に急速に吹付モルタルの固化が進みやすくなる。通常は、必要な吹付厚を確保すべく何層にも吹付動作が行われるため、急速に固化した吹付モルタルの上に更なる吹き付けが実行される事態が繰り返されることとなる。その場合、吹付層間の境界が強度的な弱点となり、吹付施工したモルタルの全体強度も低下する恐れがある。また、急結剤の使用コストと共に、吹付工程の時間や手間も増大する。
【０００５】
そこで本発明は、良好な施工効率及びコストの下、必要な強度発現を図ることの出来る超高強度繊維補強モルタルの吹付技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する超高強度繊維補強モルタルの吹付工法は、セメント、シリカフューム、細骨材、水、減水剤、および高張力繊維を含む配合材に対し、前記セメントと前記シリカフュームと前記細骨材とを含む粉体との重量比において、固形成分換算で０．０５〜０．８％の急結剤を添加して超高強度繊維補強モルタルを生成し、当該超高強度繊維補強モルタルを吹付施工することを特徴とする。
【０００７】
これによれば、急結剤の添加量が従来よりも低減されることでモルタル固化速度も適宜抑制されたものとなるため、施工対象に吹き付け後のモルタルが固化する前に、更なる吹き付けが実行されることとなり、一体となった吹付モルタルによる固化体が施工面に形成されることとなる。従って、吹き付けられた超高強度繊維補強モルタルにおいて良好な強度が発現され、また、吹付工程に要する手間やコストも従来よりも抑制されたものとなる。従って、良好な施工効率及びコストの下、必要な強度発現を図ることの出来る超高強度繊維補強モルタルの吹付施工を実現できる。
【０００８】
なお、上述の超高強度繊維補強モルタルの吹付工法において、前記急結剤の添加量は、前記粉体との重量比において固形成分換算で０．２〜０．６％であるとすれば好適である。
【０００９】
これによれば、更に急結剤の添加量が従来よりも低減されることでモルタル固化速度も好適に抑制されたものとなるため、吹付モルタルで形成された固化体の一体性がより高まることになる。従って、吹き付けられた超高強度繊維補強モルタルにおいて更に良好な強度が発現され、また、吹付工程に要する手間やコストも従来よりも更に抑制されたものとなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、良好な施工効率及びコストの下、必要な強度発現を図ることの出来る超高強度繊維補強モルタルの吹付施工を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の超高強度繊維補強モルタルの吹付システムを示す図である。
【図２】本実施形態の超高強度繊維補強モルタルの配合に用いたセメントの組成例を示す図である。
【図３】本実施形態の超高強度繊維補強モルタルにおける配合例（急結剤除く）を示す図である。
【図４】本実施形態における超高強度繊維補強モルタルの試験結果を示す図である。
【図５】本実施形態における超高強度繊維補強モルタルの試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態の超高強度繊維補強モルタルの吹付システム１００を示す図である。図１で示す吹付システム１００は、モルタルプラント１５から供給される混練物９に対して急結剤５を添加し、これを吹き付け機２０により施工対象４０に吹き付ける機構となる。
【００１３】
このうちモルタルプラント１５は、吹付工が実施されるトンネル施工現場などでも導入が容易な移動式の練混ぜプラントを採用できる。このモルタルプラント１５においては、超高強度繊維補強モルタルの配合材であるセメント１、シリカフューム２、細骨材３、水６、減水剤７、および鋼繊維８が、適宜な供給装置から所定量ずつ投入されて混練され、混練物９を生成することになる。なお、上述の配合材のうち、セメント１、シリカフューム２、および細骨材３を粉体４と称する。なお、高張力繊維は、上述の鋼繊維の他にも、その他の金属繊維、炭素繊維、有機繊維、及びアラミド繊維のいずれか、ないしそれらを組み合わせたものを採用できる。
【００１４】
また、上述のモルタルプラント１５で生成された混練物９は、受け入れホッパ２１を介して吹き付け機２０に供給され、モルタル圧送用のマテリアルホース２２を介してノズル２３まで圧送される。一方、このノズル２３には急結剤圧送ホース３２が接続されており、急結剤添加機３１から圧送されてくる急結剤５を受け入れて、当該ノズル２３内で上述の混練物９と合流させる構造となっている。なお、急結剤添加機３１は、コンプレッサー３０から送られる圧縮空気を用いて急結剤５を急結剤圧送ホース３２に送出する装置である。使用する急結剤５としては、例えばアルカリフリーの液体タイプで、その主成分は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、水溶性アルミニウム塩系、アルミン酸塩系、無機塩系、アルカリ金属炭酸塩系などといった一般的なものを幅広く採用できる。
【００１５】
ノズル２３において互いに合流し混じり合った混練物９と急結剤５は、超高強度繊維補強モルタル１０としてノズル先端から施工対象４０に向けて吐出される。吐出された超高強度繊維補強モルタル１０は、施工対象４０に到達して付着し、急結剤５の作用もあって固化を開始する。しかしながら、本実施形態における急結剤５の添加量は後述するように適宜に管理されており、ノズル２３から吐出された後続の超高強度繊維補強モルタル１０が到達し接触する前に、過度に固化が進んで既に層形成してしまっているといった事態は生じない。こうした施工状況で、超高強度繊維補強モルタル１０が施工対象４０に連続的に吐出されると、一体の超高強度繊維補強モルタル１０の固化体５０が施工対象４０にて形成されることとなる。
【００１６】
上述のように、超高強度繊維補強モルタル１０の固化速度を適宜に抑制しつつ、連続的な吹付を可能にするために、急結剤５の添加量は、粉体４との重量比において、固形成分換算で０．０５〜０．８％とし、また、好ましくは０．２〜０．６％であるとする（なお、添加した急結剤は固形分を含む液体タイプのものである）。この急結剤５の添加量の妥当性を確認する目的で、発明者らは急結剤添加量の条件を、固形分換算で０％、０．２％、０．６％と変えて、一般的なコンクリート用吹付機を用いた吹付工を実施し、そこで得られた超高強度繊維補強モルタルの固化体の強度測定を行う実証実験を行った。
【００１７】
ここでの施工対象は屋外にて実際に設置されている模擬トンネルを使用した。超高強度繊維補強モルタルはスランプフロー７５０ｍｍ程度の性状で、体積比２０％の鋼繊維を混入した。
【００１８】
また、配合材の性状および配合割合としては図２、３に示すものとした。図２は本実施形態の超高強度繊維補強モルタルの配合に用いたセメントの組成例２００を示す図であり、図３は本実施形態の超高強度繊維補強モルタルにおける配合例３００（急結剤除く）を示す図である。
【００１９】
このうちセメントについては、図２にてセメントＮｏ．１、Ｎｏ２として示すように、Ｃ3Ｓを４０．０〜７５．０質量％、及びＣ3Ａを２．７質量％未満含有し、かつ、４５μｍふるい残分が８．０質量％未満であるとした。またこうしたセメントを用いるとした際の細骨材は、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を１５〜８５質量％、かつ、０．０７５ｍｍ以下の粒群を３〜２０質量％含有するものとした。
【００２０】
また、シリカフュームは、その平均粒子径が０．０５〜２．０μｍのものとし、図３にて１５質量％として示すように、セメント及びシリカフュームの合計量を基準として３〜３０質量％含むこととした。
【００２１】
また、水は、図３にてＷ／Ｂ＝１４ないし１６質量％として示すように、セメント及びシリカフュームの合計量１００質量部に対して、水を１０〜２５質量部含むものとし、同様に減水剤は０．５〜６．０質量部含むものとした。
【００２２】
また、鋼繊維は、引張強度が１００〜１００００Ｎ／ｍｍ２、アスペクト比が４０〜２５０のものであり、図３にて２ないし１．５体積％として示すように、モルタル組成物に対する含有量が外割りで０．３〜４．０体積％であるとした。
【００２３】
なお、こうした超高強度繊維補強モルタル１０の配合内容については、特開２０１１−４２５３４における実施例で採用したものを採用できる。
【００２４】
発明者らによる上述の実証実験の結果を、図４および図５にて示す。図４は本実施形態における超高強度繊維補強モルタルの試験結果４００を示す図であり、この試験結果をグラフ化したのが図５に示すグラフ５００となる。グラフ５００によれば、急結剤添加率が０％および０．２％の場合の固化体の圧縮強度は、材齢２８日において、超高強度繊維補強モルタルの特性値１８０Ｎ／ｍｍ2を上回る結果となった。一方、急結剤添加率が０．６％の場合、固化体の圧縮強度は、超高強度繊維補強モルタルの特性値１８０Ｎ／ｍｍ2を下回る結果となった。但し、０．２％および０．６％のいずれの添加量でも吹付自体は可能であって、添加量０．６％の場合でも吹付施工上の大きな問題は生じていない。従って、吹付工を効率良く実行できる優れた施工性と共に、構造物を形成する際に必要な強度を十分発現可能であることが検証できた。また、この検証結果から、急結剤の固形分換算での添加量０．２〜０．６％よりも若干広い範囲の０．０５〜０．８％でも同様の効果が得られると推定される。
【００２５】
本実施形態によれば、良好な施工効率及びコストの下、必要な強度発現を図ることの出来る超高強度繊維補強モルタルの吹付施工を実現できる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１  セメント
２  シリカフューム
３  細骨材
４  粉体
５  急結剤
６  水
７  減水剤
８  鋼繊維（高張力繊維）
９  混練物
１０  超高強度繊維補強モルタル
１５  モルタルプラント
２０  吹き付け機
２１  受け入れホッパ
２２  マテリアルホース
２３  ノズル
３０  コンプレッサー
３１  急結剤添加機
３２  急結剤圧送ホース
４０  施工対象
５０  固化体
１００  吹付システム
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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