(57)【要約】【課題】  乾式吹付け工法施工時に、吹付け材料の発生粉塵を十分に防止でき、作業環境に優れ、初期強度発現性が良好で、かつ長期にわたり強度発現性が保持できる繊維補強乾式吹付け用モルタル及び当該モルタルを用いた乾式吹付け工法を提供する。【解決手段】  乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタルは、繊維配合ドライミクスモルタルと、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョンを含有する水とを混練させてなり、当該ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂は水の全量に対して０．０５〜１０．０重量％含有させてなる。また、前記繊維補強超速硬モルタルを、乾式吹付け工法に用いる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維配合ドライミクスモルタルと、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョンを含有する水とを混練させてなることを特徴とする乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタル。
【請求項２】
請求項１記載の超速硬モルタルにおいて、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョンを含有する水は、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂を水の全量に対して０．０５〜１０．０重量％含有させてなることを特徴とする乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタル。
【請求項３】
請求項１または２記載の繊維補強超速硬モルタルにおいて、繊維配合ドライミクスモルタルは、超速硬セメント、細骨材及び強化繊維を含むことを特徴とする乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタル。
【請求項４】
請求項３記載の繊維補強超速硬モルタルにおいて、繊維配合ドライミクスモルタルは、更に凝結遅延剤を含有することを特徴とする乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタル。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかの項記載の繊維補強超速硬モルタルにおいて、超速硬セメント、細骨材及び強化繊維を予め配合したドライミクスモルタルに、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂を水の全量に対して０．０５〜１０．０重量％予め混入させた混練水を混練させてなることを特徴とする乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタル。
【請求項６】
請求項５記載の繊維補強超速硬モルタルにおいて、細骨材は、表面水率が２〜６％の細骨材であることを特徴とする乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタル。
【請求項７】
請求項６記載の繊維補強超速硬モルタルにおいて、表面水率が２〜６％の細骨材は、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂を水の全量に対して０．０５〜１０．０重量％予め混入させた水を細骨材に用いて、細骨材の表面水率を２〜６％に調整してなることを特徴とする乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタル。
【請求項８】
請求項１〜４いずれかの項記載の繊維補強超速硬モルタルにおいて、超速硬セメント、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂を水の全量に対して０．０５〜１０．０重量％予め混入させた水を用いて表面水率を２〜６％に調整した細骨材、及び強化繊維を予め配合したドライミクスモルタルに、水を混練させてなることを特徴とする乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタル。
【請求項９】
繊維配合ドライミクスモルタルを調製し、次いで当該繊維配合ドライミクスモルタルに、吹付けノズル部分で、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョンを含有する水を混合しつつ吹付けることを特徴とする繊維補強超速硬モルタルの乾式吹付け工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタル及び当該繊維補強超速硬モルタルを用いた乾式吹付け工法に関し、特に、コンクリート構造物の劣化に対する補修、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使用される、乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタル及び当該繊維補強超速硬モルタルを用いた乾式吹付け工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンクリート構造物の劣化に対する補修、補強工法の１つとして、初期強度発現性を最大の特徴とする特殊セメントである超速硬セメントを用いた繊維補強モルタルを用いた乾式吹付け工法が実施されている。当該工法は、超速硬セメントの初期強度発現性と吹付け工法の施工性、更には繊維混入による補強効果を兼ね備えたことを特徴とする補修・補強工法であり、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】
本来、超速硬セメントを用いた繊維補強乾式吹付け工法は前述したように、初期強度発現性を大きな特徴の一つとして使用されてきたが、吹付け施工時の粉塵発生量が多く、作業環境改善のための粉塵の低減が求められてきている。
【０００４】
現在、吹付け工法における粉塵を低減させて環境を改善させるために、吹付けコンクリートやモルタルに、粉塵低減剤を添加することが実施されており、特開昭６２−５９５６０号公報や、特開昭６２−１７０５７号公報等に開示されているものがある。また、粉塵低減剤は種々販売されており、市場で容易に入手することもできる。
【０００５】
乾式吹付け工法は、材料を吐出する吹付けノズル中で加水し、これを高圧エアで吹付け面に吹付けるシステムである。吹付けノズルの加水から高圧のエアで噴射されるまでの時間が極端に短く、これらの粉塵低減剤を添加した吹付けコンクリートやモルタルを用いて乾式吹付け工法を行っても、かかる時間内に粉塵を凝集、低減することができず、吹付け施工時の粉塵を低減する効果は十分ではない。
【０００６】
更に、従来の粉塵低減剤を用いたモルタルの施工時の粉塵発生を有効に抑制するためには、粉散塵低減剤を大量に使用しなければ効果がなく、一方、大量に使用すると、強度の低下が顕著におこるという問題を有していた。
【０００７】
また、粉塵を低減させるために、超速硬セメントの一部を特定の割合でシリカヒュームに置換した混合物に水を混練りさせた超速硬モルタルが、特許第２９９７０６７号に開示されている。
【０００８】
しかし、前記超速硬モルタルを調製する際の練り混ぜ水の添加から吹付け施工までの練り混ぜ時間が短く、シリカヒュームの均質化を十分に図ることはやはり困難で、吹付け施工時の発生粉塵量を十分に防止することができない場合があった。
従って、乾式工法を用いた補修工事等に使用できる、粉塵の発生を十分に低減させた超速硬モルタル材料の開発が所望されている。
【特許文献１】特開昭６２−５９５６０号公報
【特許文献２】特開昭６２−１７０５７号公報
【特許文献３】特許第２９９７０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、具体的には、乾式吹付け工法施工時に、吹付け材料の粉塵発生を十分に防止でき、作業環境に優れた乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタルを提供することである。
さらに本発明の他の目的は、初期強度発現性にも優れ、かつ長期にわたり強度発現性が保持できる乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタルを提供することである。
また、本発明の他の目的は、上記本発明の繊維補強超速硬モルタルを用いて、吹付け時に発生する粉塵の低減を有効に実施でき、作業環境性に優れ、かつ簡便で現場施工性に優れる乾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】
【００１０】
本発明者らは、超速硬セメントを用いた繊維補強乾式吹付け工法に関して種々研究を重ねた結果、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョンを水に混合したものをモルタル調製時に使用することにより、吹付け施工時の粉塵が低減できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１１】
即ち、本発明の乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタルは、繊維配合ドライミクスモルタルと、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョンを含有する水とを混練させてなることを特徴とする。
好適には、上記本発明の乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタルは、前記ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョンを含有する水が、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂を水の全量に対して０．０５〜１０．０重量％含有させてなることを特徴とする。
更に、上記本発明の乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタルは、繊維配合ドライミクスモルタルが、超速硬セメント、細骨材及び強化繊維を含むことを特徴とし、更に好適には、繊維配合ドライミクスモルタルは、更に凝結遅延剤を含有することを特徴とする。
【００１２】
望ましくは、上記本発明の乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタルは、超速硬セメント、細骨材及び強化繊維を予め配合したドライミクスモルタルに、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂を水の全量に対して０．０５〜１０．０重量％予め混入させた水を混練させてなることを特徴とし、好適には、前記細骨材は、表面水率が２〜６％の細骨材であることを特徴とする。
前記表面水率が２〜６％に調整された細骨材は、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂を水の全量に対して０．０５〜１０．０重量％予め混入させた水を細骨材に用いて表面水率を２〜６％に調整されてなることを特徴とすることが望ましい。
【００１３】
または、本発明の上記乾式吹付け様繊維補強超速硬モルタルは、超速硬セメント、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂を水の全量に対して０．０５〜１０．０重量％予め混入させた水を用いて表面水率を２〜６％に調整した細骨材、及び強化繊維を予め配合したドライミクスモルタルに、水を混練させてなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の繊維補強超速硬モルタルの乾式吹付け工法は、繊維配合ドライミクスモルタルを調製し、次いで当該化繊維配合ドライミクスモルタルに、吹付けノズル部分で、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョンを含有する水を混合しつつ吹付けることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタルは、乾式吹付け作業時の粉塵を大幅に低減することができ、従って作業環境を著しく改善し、更に、材齢初期から長期にわたり圧縮強度増進安定性に優れるものである。
また、本発明の繊維補強超速硬モルタルの乾式吹付け工法は、現場での吹付け施工時における粉塵の発生を抑制することができるため、作業環境性にすぐれ、コンクリート構造物の劣化に対する補修、補強工法として有効に利用することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【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。
本発明の乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタルは、繊維配合ドライミクスモルタルと、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョンを含有する水とを混練させてなるものである。
このように、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョンを含有する水を、繊維配合ドライミクスモルタルと混練することにより、加水時の水粒子を大きくすることが可能となるため、吹付けに使用されるセメント等から発生する微粒子を効果的に捕捉することができるようになり、施工時の粉塵の発生を抑制することができるものと推測される。
【００１７】
かかるゲル化材及び／又はウレタンエマルジョンを含有する水は、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂が、水の全量に対して０．０５〜１０．０重量％含有されていることが、乾式吹付け工法において粉塵量を低減し、施工初期から強度を発現させ、長期に渡って優れた圧縮強度を保持するために特に好ましい。
【００１８】
本発明においては、ゲル化剤とウレタンエマルジョンとをそれぞれ単独で用いても、両者を混合して用いてもかまわないが、特に両者を混合して用いると、本発明の効果を特に良好に発現させることができる。かかるゲル化剤やウレタンエマルジョン材料を均質に混合し、粉塵低減の効果を向上させるためには、予め水に混入させてモルタルを製造する。
【００１９】
ゲル化剤としては、アルギン酸等のナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩等が用いられ、特に市場の入手のし易さからアルギン酸のナトリウム塩が好適に用いられる。かかるアルギン酸のナトリウム塩は、水に徐々に溶解して、粘性の高い液を調製することができるものである。
望ましくは当該ゲル化剤の水に対する配合量は、水重量に対して、好適には０．０５〜５重量％、特に好適には０．１〜５重量％である。
【００２０】
ゲル化剤が水重量の０．０５重量％未満であると、得られる混練水をドライミクスモルタルと混合した超速硬モルタルが粉塵発生低減効果を充分に有さない場合や、一方、５．０重量％を超えると、得られる超速硬モルタルの初期強度の低下が発生する場合があり、従って好適範囲は上記範囲となる。
【００２１】
また、ウレタンエマルジョンに用いられるウレタン樹脂は、市場で入手しうる種々のポリウレタン樹脂を用いることができ、例えばパーマリン  ＵＡ−３００等のポリウレタン樹脂を使用できる。これらのポリウレタン樹脂を予め水と混合してウレタンエマルジョンとすることが、ポリウレタン樹脂の均一な分布を図るために、更には、超速硬モルタルに有効な粉塵発生低減効果を発現させるために必要である。
【００２２】
ウレタンエマルジョンを水に予め混合するが、その混合割合は、望ましくは、ウレタンエマルジョンに含有されるポリウレタン樹脂が、水の全重量に対して好適には０．５〜１０重量％、特に好適には１〜５重量％である。
ウレタンエマルジョン中に含まれるポリウレタン樹脂が、水の全重量の０．５重量％未満であると、得られる混練水をドライミクスモルタルと混合した超速硬モルタルが、有効な粉塵発生低減効果を有さない場合があり、一方、１０．０重量％を超えると、得られる超速硬モルタルの初期強度の低下が著しくなる場合があり、従って好適範囲は上記範囲となる。
【００２３】
繊維配合ドライミクスモルタルには、超速硬セメント、細骨材及び強化繊維を含み、必要に応じて、更に凝結遅延剤を含有することができる。
本発明において超速硬セメント及び細骨材は、通常の市場で入手できる任意の超速硬セメントや細骨材を使用することができる。
【００２４】
細骨材としては、表面水率が２〜６％、好適には３〜５％の細骨材を用いることが、乾式吹付け工法により吹付け施工した場合、吹付け施工時に発生する粉塵をより有効に低減させることができることから好ましい。特に表面水率が６％を超えると、乾式吹付け時の圧送ホースの閉塞は頻発することとなり望ましくない。
かかる表面水率が、２〜６％の細骨材をドライミクスモルタル調製時に用いると、細骨材の有する適度な表面水と、強化繊維やセメントとの混練性が良好となる。
【００２５】
細骨材の表面水率を２〜６％に調整するにあたり、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂が水全量に対して０．０５〜１０．０重量％予め混入させた混入水を細骨材に用いて、細骨材の表面水率を２〜６％に調製することが望ましい。
具体的には、ミキサ内に細骨材を投入後、前記混入水を添加し、均一にすることにより調整することができる。次いで、当該均一物に、繊維、セメント等を投入することにより、モルタルを調製する。
【００２６】
本発明では、モルタルの硬化体の耐衝撃性や弾性を向上させるために、強化繊維を使用する。
強化繊維としては、無機質繊維や有機繊維のいずれの繊維も使用可能である。無機質の強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、石綿、セラミックス繊維、金属繊維等が例示でき、有機質の強化繊維としては、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリル繊維、セルロース繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアミド繊維、ポリイミド繊維。パルプ、麻等が例示されるが、これらに限定されるものではなく、市場で入手しうる種々の繊維が使用できる。好適には、経済性や強化補強の面から、金属繊維やビニロン繊維を用いる。
【００２７】
これらの繊維質の長さは、圧送性や混合性等の面から、５０ｍｍ以下が望ましく、特に３０ｍｍ以下が望ましい。５０ｍｍを超えると、圧送管が閉塞する場合等があるからである。
得られる超速硬モルタル中の当該強化繊維の配合量は、好適には、超速硬モルタル１００容量部中０．５〜４容量部、より好ましくは０．５〜３容量部である。４容量部を超えるとモルタルの混練性、流動性を損なう場合があり、逆に０．５容量部未満であると、耐衝撃性やじん性の向上が見られない場合があるからである。
【００２８】
更に必要に応じて添加される凝結遅延剤としては、初期強度の発現性の点から、超速硬セメントの重量に対し、０．１重量％以下の量で添加されることが望ましく、例えば、有機カルボン酸及びその複合体を用いることが望ましく、特にクエン酸を用いることがより好ましい。
【００２９】
本発明の超速硬モルタルは、超速硬セメント、細骨材、強化繊維及び、必要に応じて添加される凝結遅延剤を含有するドライミクスモルタルを、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂を水の全量に対して望ましくは０．０５〜１０．０重量％予め混入させた水と混練させてなることで構成される。
【００３０】
または、超速硬セメント、表面水率が２〜６％に調整された細骨材、強化繊維及び、必要に応じて添加される凝結遅延剤を含有するドライミクスモルタルを、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョンのウレタン樹脂が水の全量に対して望ましくは０．０５〜１０．０重量％予め混入された水と混練させてなることで構成される。
【００３１】
さらにまたは、超速硬セメント、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂が水の全量に対して望ましくは０．０５〜１０．０重量％予め混入された水を用いて表面水率を２〜６％に調整した細骨材、強化繊維及び、必要に応じて添加される凝結遅延剤を含有するドライミクスモルタルを、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂が水の全量に対して望ましくは０．０５〜１０．０重量％予め混入された水と混練させてなることで構成される。
【００３２】
さらに又は、超速硬セメント、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂が水の全量に対して望ましくは０．０５〜１０．０重量％予め混入された混入水を用いて表面水率を２〜６％に調整した細骨材、強化繊維及び必要に応じ添加される凝結遅延剤を含有するドライミクスモルタルを、水と混練させてなることで構成される。
【００３３】
本発明の繊維補強超速硬モルタルは、乾式吹付け工法に有効に用いることができる。
かかる乾式吹付け工法は、上記ドライミクスモルタルを空気圧送し、上記混練水と吹付けノズル部分で混合して吹付ける工法である。
かかる工法を用いることにより、本発明の繊維補強超速硬モルタル吹付け施工時の粉塵発生を充分に抑制することを可能とする。
本発明の繊維補強超速硬モルタルの標準的な配合は、単位セメント量３５０〜６００ｋｇ／ｍ３、単位水量１００〜３００ｋｇ／ｍ３、繊維混入率は超速硬モルタル１００容量部中０．５〜４容量部程度である。
【実施例】
【００３４】
本発明を次の実施例、比較例及び試験例により説明する。
（実施例１〜２２、比較例１）
表１に記載した材料を用いて、表２に示す配合割合で各材料を混練して、繊維補強超速硬モルタルを製造した。
具体的には、超速硬セメント、細骨材、強化繊維及び凝結遅延剤を均一に混合してドライミクスモルタルを調製し、これに、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョンを水に予め添加した混練水を調製し、当該混練水とドライミクスモルタルとを均一に混練りさせて、繊維補強超速硬モルタルを製造した。
【００３５】
【表１】
2005320177.tif 000002
【００３６】
【表２】
2005320177.tif 000003
【００３７】
次いで、得られたゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョンを添加した繊維補強超速硬モルタルを、図１に示す吹付けシステムにより、乾式吹付け工法を実施して、供試体を作製した。なお、供試体はＪＳＣＥ−Ｆ５６１（吹付けコンクリートの圧縮強度試験用供試体の作り方）に準じて作製した。
【００３８】
上記乾式吹付け時の粉塵測定及び、供試体の圧縮強度の測定を行った。
供試体作成時の粉塵測定は、柴田科学株式会社製デジタル粉塵計（Ｐ−５Ｌ２）を用い、幅３ｍ×奥行き７ｍ×高さ２．５ｍの閉空間において０．５分間吹付けを行なった場合の粉塵量を測定した。
また、圧縮強度は、前記供試体からΦ１０×２０ｃｍのコア供試体を切り出し、ＪＩＳ  Ａ  １１０８により測定した。
得られた粉塵量及び圧縮強度測定結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】
2005320177.tif 000004
【００４０】
上記表３より、ビニロン繊維、スチール繊維のいずれの場合においても、ゲル化剤及び／又はウレタンエマルジョン添加量を増やすことにより粉塵低減効果が認められ、特に両者を併用した場合に効果が大きくなる傾向が顕著に現れている。
また、水の全量に対して、ゲル化剤の添加量が０．０５重量％未満、ウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂の添加量が０．５重量％未満である、本発明の好適範囲外の場合には、粉塵低減の効果が低減し、逆にゲル化剤の添加量が５重量％を超える場合や、ウレタンエマルジョン中のウレタン樹脂の添加量が１０重量％を超える本発明の好適範囲外の場合には、材齢初期の圧縮強度が著しく低下する傾向が現れたことがわかる。
【００４１】
（実施例２３〜２８、比較例２）
上記実施例１で用いた表１に示す材料を用いて、表４に示す配合割合で、実施例１と同様にして、各材料を混練して超速硬モルタルを製造した。
【００４２】
【表４】
2005320177.tif 000005
【００４３】
次いで、得られた超速硬モルタルの混練性・流動性と、曲げじん性係数を測定し、その結果を表５に示す。
但し、混練性・流動性は、混練後２分間経過後のミキサ内における繊維の分散性と圧送時の配管の閉塞や材料の吐出量のばらつき（脈動）を目視観察し、次の評価基準とした。
○：混練性、流動性良好（繊維が均一に分散、配管の閉塞無し、脈動無し）
△：混練性、流動性やや悪い（繊維が不均一に分散、時折閉塞、脈動が若干観られる）
×：混練性、流動性悪い（繊維の分散が悪い。または、ファイバーボールが観られる。脈動が頻繁に起こる、または閉塞する。）
また、曲げじん性係数は、ＪＳＣＥ−Ｇ  ５５２に準じて測定した。
【００４４】
【表５】
2005320177.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の乾式吹付け用繊維補強超速硬モルタルは、乾式吹付け施工時の粉塵発生を有効に低減させることができるので、コンクリート構造物の劣化に対する補修、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特に有効に用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の乾式吹付けシステムの概略図である。
【図１】
2005320177.tif 000007