(57)【要約】【課題】有機系繊維を配合することによってトンネル覆工コンクリートや橋梁床版などからのコンクリート片の剥落を防止する場合の安価な方法を提供する。【解決手段】下面または側面がコンクリート露出面で構成される構造物において，その露出面を形成するコンクリートに，単糸繊度２０〜２００ｄｒ（デニール），繊維長さ１０〜２０ｍｍの親水性ポリプロピレン繊維を，０．０３〜０．１５ｖｏｌ．％の量で配合することを特徴とする該構造物からのコンクリート片の剥落防止法である。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面または側面がコンクリート露出面で構成される構造物において，その露出面を形成するコンクリートに，単糸繊度２０〜２００ｄｒ（デニール），繊維長さ１０〜２０ｍｍの親水性ポリプロピレン繊維を，０．０３〜０．１５ｖｏｌ．％の量で配合することを特徴とする該構造物からのコンクリート片の剥落防止法。
【請求項２】
ポリプロピレン繊維は，その表面の濡れ指数が４０  ｄｙｎ／ｃｍ  以上のものである請求項１に記載の剥落防止法。
【請求項３】
ポリプロピレン繊維は，単糸繊度２０〜４０ｄｒ，繊維長さ１２〜１５ｍｍのものである請求項１または２に記載の剥落防止法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，トンネル覆工コンクリートや橋梁床版コンクリートなどからコンクリート片が剥落するのを防止する安価な方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年，トンネル覆工コンクリートや橋梁床版コンクリートの剥落事故以来，コンクリート片が剥落しないような予防・保全が施されるようになった。具体的には，床版下部に剥落防止用のネットを張ったり，また，コンクリート中に短繊維を混入することによってコンクリートの剥落を未然に防止するといった対策が採られている。
【０００３】
後者として，最近ではビニロン繊維（ポリビニールアルコール繊維・ＰＶＡ繊維）やポリプロピレン繊維を，コンクリートの容積に対する容積比で０．３５〜０．５０ｖｏｌ．％混入する方法が採られている。その繊維には，長さ３０〜６０ｍｍ，単糸繊度３０００〜１００００ｄｒ程度の比較的太くて長いものが使用されている。
【０００４】
鋼繊維の使用も検討されたが，鋼繊維の場合には繊維の錆びが美観を害すること，および鋼繊維を混入する場合には，所定のスランプを得るために大幅な水量の増加が必要となり，このためコンクリートの耐久性を著しく低下させること等の問題がある。したがって，前記のように有機繊維の配合によって剥落防止を図ることが推奨されているが，有機系繊維の場合にも，単位水量をできるだけ増やさずに所定のスランプを得るために，繊維を比較的太くし，且つ各種の試験より適正な混入率０．３５〜０．５０ｖｏｌ．％として一般に使用されている。
【０００５】
コンクリートの配合に適するポリプロピレン繊維については例えば特許文献１および特許文献２に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３１６７９００号公報
【特許文献２】特開平１１−１１６２９７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
有機繊維の配合によってコンクリートの剥落防止を図る場合，前記のように混入率０．３５〜０．５０ｖｏｌ．％で配合すると，有機系繊維配合によるコトス上昇分が過大となり，コスト負担が問題となることが多い。特に最近では建設コストの縮減の動きが強くなっているので，今までは混入しなかった材料を，しかも予防保全を目的として，新たに混入してコストが高くなることは受容できない場合が多い。したがって，いかに安価で且つ確実に，剥落を防止できる工法が求められている。安価にするだけなら，現在使用されている有機系繊維の混入率を少なくすることが考えられるが，その場合には剥落防止効果が十分に得られないという結果になる。本発明は，この問題を解決することを課題としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
安価にするには有機系繊維の混入率を少なくすればよいが，前述のとおり，単に混入率を減らすだけでは十分を剥落防止効果が期待できない。そこで本発明者らは剥落防止のための繊維の本数に着目した。通常，コンクリート１ｍ３中に２０万本以上の繊維があれば剥落防止効果があると言われている。この本数を確保しながら繊維の径を小さくすれば，すなわち繊維を細くすれば混入率を減少できる。しかし，あまり細くすると，強度的にコンクリートを保持できなくなる。また，細い繊維を用いた場合には，コンクリート中で十分に分散させることが困難になり，練り混ぜ時にダマ状となって（ファイバーボールとなって），やはり十分な剥落防止効果が発揮できなくなる。
【０００９】
本発明は，有機系繊維としてポリプロピレン繊維を使用した場合に，適正な繊維本数を確保しながら，剥落防止効果が発揮できるに十分な繊維の径，繊維の長さ，繊維の表面状態，繊維のコンクリート中への混入率を明らかにしたものであり，その特徴とするところは，単糸繊度２０〜２００ｄｒ（デニール），繊維長さ１０〜２０ｍｍの親水性ポリプロピレン繊維を，０．０３〜０．１５ｖｏｌ．％の量でコンクリートに配合するところにある。
【００１０】
すなわち本発明によれば，下面または側面がコンクリート露出面で構成される構造物において，その露出面を形成するコンクリートに，単糸繊度２０〜２００ｄｒ，繊維長さ１０〜２０ｍｍの親水性ポリプロピレン繊維を，０．０３〜０．１５ｖｏｌ．％の量で配合することを特徴とする該構造物からのコンクリート片の剥落防止法を提供する。そのさい，使用するポリプロピレン繊維は，その表面の濡れ指数が４０  ｄｙｎ／ｃｍ  以上のものであるのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は，ポリプロピレン繊維をコンクリート中に配合することによって，コンクリート片の剥落防止を図るものであるが，その配合量を，従来の一般的な混入率０．３５〜０．５０ｖｏｌ．％よりも大幅に少ない０．０３〜０．１５ｖｏｌ．％とするものである。
【００１２】
このように繊維の混入率を低くしても，十分な剥離防止効果を得るには，単糸繊度２０〜２００ｄｒで繊維長さ１０〜２０ｍｍの親水性ポリプロピレン繊維を使用する必要がある。すなわち細くて短い親水性のポリプロピレン繊維を使用する。単糸繊度２０ｄｒ未満では細すぎて強度的に剥落防止の効果が薄く，２００ｄｒを超えると必要な本数を満たした場合に混入率が高くなってコスト低下に寄与しなくなる。このため単糸繊度を２０〜２００ｄｒとするが，好ましくは２０〜１００ｄｒ，さらに好ましくは２０〜４０ｄｒである。
【００１３】
繊維長さについては，１０ｍｍより短いと剥落防止効果が薄く，２０ｍｍを超えても混入率が高くなる割には剥落防止の向上効果が期待できないので，１０〜２０ｍｍ，好ましくは１２〜１５ｍｍとする。
【００１４】
一般に，このように細くて短いポリプロピレン繊維をコンクリート中に配合する場合には，練り混ぜを注意深く行っても繊維がダマ状になって均一に分散させることが困難となるが，表面の濡れ指数が４０  ｄｙｎ／ｃｍ  以上の親水性のポリプロピレン繊維を用いると，混入量が少量でも，また練り混ぜ時に一箇所から同時に添加しても，コンクリート中に均質に分散させることができる。もちろん，練り混ぜ時に分割投入することによって，さらに均一に繊維を分散させることができる。繊維の形状は特に限定されず，様々な形状のものが使用できる。例えば先の特許文献１に記載された形状のものも使用できる。
【００１５】
ポリプロピレン繊維に親水性を付与するには，様々な方法が知られているが，特許文献２に記載されているように各種の界面活性剤による表面処理を行ったものが好ましい。表面の濡れ指数が４０  ｄｙｎ／ｃｍ  以上の親水性のポリプロピレン繊維では，セメントスラリー中でポリプロピレン繊維が浮上するような現象は殆ど起きない。
【００１６】
このようにして，本発明によると，使用するポリプロピレン繊維の太さ，長さおよび表面状態を適正に規制することによって，コンクリート中へのポリプロピレン繊維の混入率を０．０３〜０．１５ｖｏｌ．％と極めて少なくしても，十分な剥落防止効果を達成することができる。
【００１７】
本発明を適用するコンクリートは下面または側面がコンクリート露出面で構成される構造物における，その露出面を形成するコンクリートであり，特にトンネルの覆工コンクリートや橋梁床版等のコンクリートである。そのコンクリート配合については，ポリプロピレン繊維の混入率が少ないので，その構造物に必要な配合を殆んど変更せずに，その従来の配合に対して，ポリプロピレン繊維を０．０３〜０．１５ｖｏｌ．％配合することができ，この量のポリプロピレンを配合しても配合しない場合に比べてスランプの変化は殆ど生じない。混和剤の使用についても同様であり，ポリプロピレン繊維を配合しない場合の混和剤を，ポリプロピレン繊維を配合した場合にも同様に使用することができる。すなわち，本発明によれば，従来のコンクリート配合において，その配合ではコンクリート片の剥落の危険性があったものを，細く短い親水性のポリプロピレン繊維を少量配合するという単純且つ安価な方法によって，コンクリート片の剥落の危険性のないものに改善することができる。
【００１８】
【実施例】
〔実施例１〕（室内試験）
容量１００Ｌの強制２軸ミキサに，下記の使用材料を表１のコンクリート配合で（練り混ぜ量＝６０Ｌ），繊維配合の場合には，先ず繊維を除く材料を一括投入して６０秒練り混ぜ，その後，繊維を投入してさらに３０秒間練り混ぜた。得られたコンクリートについて下記の試験に供し，それらの結果を表２および表３に示した。
【００１９】
・使用材料
セメント：普通ポルトランドセメント（密度＝３．１６ｇ／ｃｍ３）
細骨材：静岡産山砂（表乾密度＝２．６３ｋｇ／Ｌ）
粗骨材：奥多摩産砕石（表乾密度＝２．６５  ｋｇ／Ｌ  ）
混和剤：リグニン系ＡＥ減水剤（商品名＝ポゾリスＮｏ．７０）
繊維：ポリプロピレン繊維（単糸繊度＝３０ｄｒ，長さ＝１２ｍｍ，密度＝０．９１ｇ／ｃｍ３，表面の濡れ指数＝４５  ｄｙｎ／ｃｍ  ）
【００２０】
・試験項目
スランプ：ＪＩＳ  Ａ  １１０１による
空気量  ：ＪＩＳ  Ａ  １１２８による
単位容積質量：ＪＩＳ  Ａ  １１１６による
コンクリート温度（Ｃ．Ｔ）  ：デジタル温度計による計測
圧縮強度：ＪＩＳ  Ａ  １１０８  （標準養生材齢７日，２８日各３本：φ  １００×２００ｍｍ）
剥落防止効果確認試験：ＪＩＳ  Ａ  １１２３に準ずる（下記参照）
【００２１】
剥落防止効果確認試験は，図１に示したように，長さ６００ｍｍ，幅１５０ｍｍ，高さ１５０ｍｍの梁状の供試体１に，下面２からの高さ２０ｍｍの位置（かぶり位置）に直径２０ｍｍの膨張材充填穴３を幅方向に中心間隔６０ｍｍで５箇所設けた供試体を用いて剥落模擬試験を行なう。すなわち，鉄筋の腐食膨張圧によるコンクリートの剥落を模擬するため，前記の供試体に対し，所定の材齢（材齢７日）が経過してから各膨張材充填穴３に，膨張材（デンカ株式会社製の商品名ＣＳＡ２０）をペースト状にして充填する。そのさい，膨張材は水を加えてよく練混ぜてペースト状（ペーストのＷ／Ｐは３０重量％）にする。膨張材充填後１４日において，該膨張材によって供試体にひび割れが発生した状態で，重さ７７０ｇ程度のハンマーで打撃を加えて剥落を生じさせる。打撃は，ハンマーの自重によるもののみとする。打撃箇所は膨張材間の下側の４箇所とし，左から順番にこの部分を叩き，剥落するまでこれを繰り返す。測定項目は，膨張材充填後１４日での「ひび割れ長さ」および「最大ひび割れ幅」を測定し，打撃試験にてコンクリートが剥落したときの打撃回数を測定する。打撃回数が多いほど，剥落防止の効果が大きいことを意味する。
【００２２】
【表１】
2004277210.tif 000002
【００２３】
【表２】
2004277210.tif 000003
【００２４】
【表３】
2004277210.tif 000004
表２の結果から，本発明に従う実施例のものは，繊維無添加の対照例および繊維量が少ない比較例のものと同等のフレッシュ性状と圧縮強度を有しており，ポリプロピレン繊維を０．１ｖｏｌ．％混入した場合でもフレッシュ性状と圧縮強度に影響を与えないことがわかる。また，表３の結果から，繊維混入率を０．１ｖｏｌ．％とすることで，打撃回数が急激に増加しており，剥落に対する抵抗が極端に向上しており，また，ひび割れ幅の抑制効果も現れていることがわかる。
【００２５】
〔実施例２〕（現場施工性試験）
表１の比較例と実施例のコンクリート配合のものを実プラントで４．５ｍ３製造した。ポリプロピレン繊維の配合はアジテータ車で行なうこととし，実プラントで練り混ぜたものをアジテータ車で試験現場に運搬し，現場到着後に比較例と実施例の配合量のポリプロピレン繊維をそれぞれアジテータ車を高速回転しながら１分間程度で投入し，さらに２分間の高速回転を行った。
【００２６】
このコンクリートをアジテータ車から排出直後，排出中間時（２．２５ｍ３排出した時点）および排出終了時の３箇所にて洗い試験を実施し，各時点での繊維量を求めた。その結果を表４に示した。
【００２７】
【表４】
2004277210.tif 000005
【００２８】
表４の結果から，０．１ｖｏｌ．％の範囲であれば，いずれの時点でも設計値に近い繊維含有量を有していることから，ポリプロピレン繊維をアジテータ車による高速攪拌での混合により，分散性が十分に確保できたことが明らかである。また，この試験で得られた実施例のコンクリートは繊維が一様に分散されており，ファイバーボール（繊維のダマ）の形成は認められなかった。
【００２９】
したがって，構造物の下面または側面を形成するコンクリートに対しては，アジテータ車が現場に到着した時点で，本発明に従うポリプロピレン繊維を本発明に従う量で投入すれば，剥落防止用のコンクリートを得ることができる。この場合，プラントでの配合では，剥落防止用のコンクリートとして特別な配合に変更しなくてもよい。すなわち，ルーチンの配合のままアジテータ車に出荷し，現場にて，打設箇所が下面か側面かに応じて，ポリプロピレン繊維の投入を決めればよく，繊維投入の有無でスランプ等の変化が生じない。このため，コンクリートの製造性がよく，剥落防止用コンクリートとしての施工性もよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によると，有機系繊維の配合によってコンクリート片の剥落防止を図る場合に，その繊維配合量を従来の１／１０程度にまで減らしても十分な剥落防止効果を得ることができるので，トンネルの覆工コンクリートや橋梁床版などに対して安価に剥落防止を図ることができる。しかも，有機繊維の配合量が少ないことにより，これを配合してもベースコンクリートのスランプに実質的に変動を与えないので，コンクリートの製造性がよく，また剥落防止用コンクリートとしての施工性もよいという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】剥落防止効果確認試験に供する供試体の略斜視図である。
【符号の説明】
１  剥落防止効果確認試験用の供試体
２  供試体の下面
３  膨張材充填穴
【図１】
2004277210.tif 000006