(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４０から４５重量％のアルミナを含むアルミン酸カルシウム結合材と適切に選択されたグレインサイズの骨材とを含む、吹付けコンクリート乾式工法で使用する修復用ドライモルタルであって、前記骨材は、１．４ｍｍから２．８ｍｍのグレインサイズを有する第１の骨材部分ａ１と、１．４ｍｍ未満のグレインサイズを有する第２の骨材部分ａ２とを含み、ａ１：ａ２の比率が５０．８／２０．７：１〜２．５：１の範囲であるアルミン酸カルシウム骨材であることを特徴とするドライモルタル。
【請求項２】
９６．１重量％のアルミン酸カルシウムを含有する請求項１に記載のドライモルタル。
【請求項３】
前記アルミン酸カルシウム結合材が、１重量％より大きい量のＣ１２Ａ７を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のドライモルタル。
【請求項４】
９００μｍより小さいグレインサイズを有する内部強度増進剤である粘土を少なくとも１種さらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載のドライモルタル。
【請求項５】
有機添加物を含まないことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のドライモルタル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項で定義されたドライモルタルと水とを含むモルタル組成物であって、結合材：骨材の比率が１：１．９であり、水：結合材の比率が０．３７であることを特徴とするモルタル組成物。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載のモルタルを水と混合することを含む工法によって得られるモルタル組成物であって、前記コンクリート組成物の乾燥成分重量で８％から１０重量％の水を加えることを特徴とするモルタル組成物。
【請求項８】
４３重量％のアルミナを含有する結合材を２４．６重量％、請求項１で定義した骨材を７１．５重量％、請求項４で定義した粘土３．９重量％を前記モルタル組成物の乾燥成分重量の８重量％から１０重量％の水と混合することによって得られるモルタル組成物。
【請求項９】
吹き付けられたモルタルが請求項６から８のいずれか１項に記載のモルタル組成物である吹付けモルタル乾式工法。
【請求項１０】
下水道および排水システム、パイプ、マンホールおよび関連構造物のライニング／再ライニングによる修復用の請求項９に記載の吹付けモルタル乾式工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミン酸カルシウムをベースとする結合材と骨材とを含むモルタル組成物、それから調製されたコンクリートおよび、例えば、特に下水道と排水システム、パイプ、マンホールおよび関連構造物のライニング／再ライニングによる修復のための特に吹付けコンクリート乾式工法におけるその使用法に関する。
【０００２】
【従来技術】
下水道および排水システムにおけるパイプ、マンホールおよび関連構造物は定期的な修復が必要である。これらのパイプを循環する有機物を含む水は生物学的作用によって高い浸食性の酸を生成する。一般的にパイプ等の設備はキャストまたはコンクリートで作られ、付随的にＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、エポキシ樹脂等の保護材で被覆されることもあるが、このようなパイプ設備はポリ塩化ビニルで作られることもあるので、それらの取り替えに関して問題が生じ、この問題は時として未解決のままになっている。一般的に、キャストやコンクリートで作られ、５００ｍｍ以上の大きな直径の下水道システムとは対照的に、これらのパイプの直径は小さい。殆どの貯水槽、貯水室、マンホールはコンクリートで作られているので、都市排水や工場廃水による腐食が原因で頻繁に修復する必要がある。
【０００３】
モルタルを使用すると下水道システムの修復をうまく行うことができ、多くの公知の利点を有する。それは一般的に低コストで取り扱いが簡単でパイプの初期の幾何学的形状に回復可能であり、さらに構造物の耐性が改善される。さらに、必要であれば、数年後の再開の際に新しいモルタルで新しい修復を行うことができる。ポルトランドセメントまたは特にアルミン酸カルシウムセメントモルタル等の迅速な再開を可能にするモルタルが明らかに好適である。
【０００４】
修復のための主たる工法としては、例えば、構造物の幾何学的形状のため枠組み条件が困難な場合にキャストより好適であるので、いわゆる吹付けモルタル工法が選択されるが、急硬モルタルの調合体を取り扱う場合に解決すべき問題が残る。
【０００５】
吹付けモルタル工法様式は、湿式、乾式を問わず密閉環境でほこりを立てることを避ける必要性、輸送距離に関係する長時間の輸送時間、現場で利用できる作業具の形式、放出される材料の機械的性能、経済的理由に関連する生産性等の種々の要因を考慮して選択しなければならない。工法の形式は、一般的な作業現場の制約によって最終的に決定される。
【０００６】
吹付けモルタル用途のためのモルタルを調製する際に遭遇する他の重要な問題としては、放出されるモルタルに十分な粘着力がないことを挙げることができる。結合材／骨材の良好な結合力は、腐食に対する良好な耐性の必要条件の１つでもある。
【０００７】
吹付けモルタル乾式工法において、乾燥混合物はまず、結合材（セメント）、適切な粒子サイズ範囲にある骨材（通常は結晶珪砂（珪質砂））を硬化剤および／または急結剤等の添加物と混合することによって調製される。この乾燥混合物は、通常空圧で混合／吹付けノズルへ移送され、そこで混合物が硬化するよう練混水で湿らされ、このようにして得られたモルタルはモルタル塗布面へ吹付けられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
乾式方式によるこの吹付けモルタル工法の公知の制約をいくつか挙げると以下の通りである。
・乾燥混合物（粉末）と練混水との間の極めて短かい接触時間。
・調合物はできるだけ少ない成分を含んでいる必要があり、これらは水と急速に混じり合い急速に硬化するが、吹付けノズルの詰まりを生じてはいけない（急結剤または硬化剤を含むモルタル成分の局所的反応により早期の硬化がしばしば見受けられる）。
・修復すべき支持体上への過大なリバウンドが通常必然的に起き、作業員の安全問題と再利用できない材料損失によるコスト問題の原因になる。
【０００９】
吹付けモルタル乾式工法で使用される結合骨材組成物は、結合材（セメント）によって結合された、適切な、一般的にケイ酸カルシウムをベースとする骨材を含む。骨材を結合する従来の急硬セメントは、一般的に少なくとも３０％から３５％のアルミナを含有するアルミナ結合材、または一般的に５％未満のアルミナを含有するポルトランドセメントを含む。
【００１０】
本発明では従来の結合材と骨材との混合によって得られるどのモルタルも吹付けモルタル乾式工法に使用するのに十分でないことが判明した。
従って本出願人は、従来のドライモルタルに優る改良ドライモルタル、それから調製される新しいモルタル、およびそれを使用する吹付けモルタル乾式工法の必要性を見出した。
従って本発明の主な目的は、従来のドライモルタルに優る改良ドライモルタル、それから調製されるモルタルの組成物、および特に吹付けモルタル乾式工法におけるその使用法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
従って本発明の第１の態様は、４０から４５重量％のアルミナを含むアルミン酸カルシウム結合材と適切に選択されたグレインサイズの骨材とを含む、吹付けコンクリート乾式工法で使用する修復用ドライモルタルであって、前記骨材は、１．４ｍｍから２．８ｍｍのグレインサイズを有する第１の骨材部分ａ１と、１．４ｍｍ未満のグレインサイズを有する第２の骨材部分ａ２とを含み、ａ１：ａ２の比率が５０．８／２０．７：１〜２．５：１の範囲であるアルミン酸カルシウム骨材であることを特徴としている。
【００１２】
すでにヨーロッパ特許第０，６９０，２５８号からアルミン酸カルシウムをベースとするモルタルが公知である。このモルタルはパイプ内面に塗布され、その後このパイプは４００から７００ｒｐｍで約８秒から４０秒間回転される。遠心力を作用させた後、このモルタルは約６０℃で乾燥される。遠心力は乾燥と相まってモルタルのキャストつまり鉄パイプへの付着をもたらす。
【００１３】
しかしこのモルタルは、吹付けモルタル乾式工法には全く適しておらず、下水道システムや既に現場に設置されている関連構造物の修復に使用するには明らかに不適当である。
【００１４】
ヨーロッパ特許第０，６９０，２５８号に教示されるモルタルは、本発明のモルタルとは反対に、湿式方式、乾式方式を問わず、実際に吹付けコンクリート工法には使用できない。その理由は簡単であり、後者においては、モルタル調合物が十分にポンプ移送可能（流動可能）な状態にあり、さらに吹付けが容易で、その後コンクリート塗布面に付着するよう急速に硬化可能であることを必要とするからである。
【００１５】
本発明のドライモルタル調合物は、放出ノズルへ空圧でポンプ移送することが容易であり、そこで水が加えられる。ドライモルタルに含まれる成分は吹付けモルタル工程の開始からごく短時間で水と混合され、急速な硬化と同様に、モルタルが塗布される支持体／表面への新しい混合物の完全な付着を達成できる。
【００１６】
さらに、本発明によるモルタルの結合材と骨材とは化学的に同一性質であるという事は、骨材−結合材の結合を改善し、従って材料の全体的な耐腐食性を改善する。
【００１７】
本発明のアルミン酸カルシウム結合材は、少なくとも１重量％のＣ１２Ａ７を含有している。この量は支持体上の混合物のゲル化を生じさせるのに必要であり、それを所定位置に保持し、一方で必要な場所では表面仕上げのためのこて塗りを可能にする。（高アルミセメント技術での正式表記ではＣ＝ＣａＯ、Ａ＝Ａｌ２Ｏ３）
【００１８】
本発明のモルタルの複合骨材は、適切なグレインサイズで、選択された比率の２つのタイプの骨材を含んでいる。例えば、吹付けモルタル乾式工法で使用する際、この複合骨材がモルタル調合物にもたらす利点は特に以下の通りである。
・全ての滑らかな支持体表面に固着する点
・２、３回の作業で厚みが得られる点
・仕上げ層の緻密度と密度を最適化するための粘着性が得られる点
・特に、常に流速が非常に高い吹付けモルタル乾式工法においてリバウンド問題が解決される点
【００１９】
本発明によるモルタルの更なる、または別の好適な特徴は以下の通りである。
・モルタルは、約９６．１重量％のカルシウムアルミナを含有する。
・モルタルは、少なくとも１つの約９００μｍより小さいグレインサイズを有する内部強度増進剤、好ましくは粘土を含有する。粘土はさらにリバウンドを最小限にし支持体への被覆材の付着を促進する。
・モルタルは、硬化剤や急結剤等の有機添加物を全く含まないので、その混合材をモルタルの他の粉末成分と混合する問題を単純化する。従来のモルタル混合物の場合、急結剤の存在によって放出される混合物が支持体上で急速に硬化する。従って、水と粉末との通常の接触時間は非常に制限され、本発明の場合のように僅かに２、３の成分の混合であれば非常に好都合である。
【００２０】
さらに別の態様において、本発明はドライモルタルと水の混合物を含むモルタル組成物に関するものであって、前記で定義した結合材と骨材とが約１：１．９の比率で存在し、水と結合材とが約０．３７の比率で存在する。
【００２１】
さらに別の態様において、本発明は、前記で定義したモルタルを水と混合することからなる工法によって得ることができるモルタル組成物に関し、好ましくはコンクリート組成物の乾燥成分重量で約８％から１０％の水が加えられ、それによって適切な量のＣ１２Ａ７が形成される。
【００２２】
さらに別の態様において、本発明は、特にライニング／再ライニングによる下水道及び排水システム、パイプ、マンホールおよび関連構造物の修復に好適な、前記で定義したドライモルタルを利用する吹付けモルタル乾式工法に関する。
本発明の他の特徴および相補的な利点は、以下の例示的であるが限定するものではない例によってさらに詳細に説明される。
【００２３】
【実施例】
例１  本発明によるドライモルタルの調製
約４３重量％のアルミナを含有する、つまりラファージ・アルミネート社から発売されているＳｅｃａｒ４１（登録商標）であるアルミン酸カルシウム結合材を、ラファージ・アルミネート社によって製造されているアルミン酸カルシウムクリンカをベースとする粉末、いわゆるＡｌａｇ（登録商標）である同一鉱物の骨材と混合する。粘土、すなわちシーダーハイツ社から発売されているレイモンドヒルクレー（Ｒａｙｍｏｎｄ  Ｈｉｌｌ  ｃｌａｙ）を加える。種々の成分の比率と粒子のふるいのサイズ（粒子径φ、ｍｍ）とを表１に示す。
表１
0004417571.tif 000002
【００２４】
例２  本発明による吹付けモルタル乾式工法
僅か３つの成分を粉末の形で混合した例１で得られた調合物を、乾式モルタル吹付け装置の吹付けノズルへ空圧でポンプ移送し、そこで乾燥成分重量で約８％から約１０％の希釈水を加える。
【００２５】
例１の調合物は、急速に水と混合して非常に短時間で硬化できる。従って、この調合物は吹付けコンクリート乾式工法に非常に適している。例えば、この調合物は、支持体の再ライニングに使用すると従来の調合物に比べて次の例に示すように、被覆材の寿命を伸ばし修復時間を最短に抑える。
【００２６】
例３  本発明によるモルタルと従来のモルタルとの性能比較。
市場で入手できるカルシウムシリカや珪砂等の普通の骨材と混合されたアルミナ結合材を含む他のアルミナモルタル（表２に示す対照モルタル）は、本発明のモルタルと同様にはうまく機能せず、従って現場で損害を与える場合もある。
【００２７】
表２
0004417571.tif 000003
【００２８】
これらの各々のモルタルから２４個の立方体を作り、シミュレーション室に配置して硫化水素ガスが供給された雰囲気に保つ。シミュレーション室の容積は約１ｍ３であり、温度は３０℃に調節されており、相対湿度は約９５％から９７％の間に保たれている。ガスは１５から２０ｐｐｍのＨ２Ｓ濃度を有するよう１０リットルの容器に注入される。腐食現象を加速するために３０分毎にバクテリアの混合液を吹付ける。
８週間ごとに４８週まで定期的に立方体の重量を測定して、得られた重量損失を比較する。その結果を表３に示す。
【００２９】
表３
0004417571.tif 000004
【００３０】
表３から分かるように、これらの結果は本発明のモルタルの優秀かつ驚異的な性能と、特に本発明によるアルミナ結合材−アルミナ骨材の組み合わせの注目すべき効果を示しており、これはテスト期間の終了時に本発明のモルタルの腐食による重量損失を対照モルタルのものよりも３０％低減する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明による特に好都合なモルタルは、ポンプ移送可能かつ吹付け可能な状態にあり、同時に修復すべき支持体への効率的な付着性を保証するものである。さらに最小限の水を使用するので、一方で調合体が分離せず他方で混合物に十分な緻密度与えることができる。この改良されたモルタルは、優れた機械的耐性と、特に下水道システムを循環する硫酸含有水中での耐腐食性とを保証する。さらにそれは多様な環境（温度、湿度…）を持つ現場の条件に良く適合し強固である。最後に本発明により調製される混合物は、絶えず変動することがない流動性を有し、モルタルは一定の凝固性と硬化性を有する。
【００３２】
要するに、本発明の調合物のこれらの性能によってモルタルの急速な硬化と、それによって修復される下水道システムの非常に迅速な再開が可能になり、一方で復旧されたシステムの寿命を確実に延ばすことができる。