(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４０重量％以上のアルミナを含有するアルミン酸カルシウム結合材と適切なグレインサイズの骨材との混合物を含む、吹付けコンクリート湿式工法で使用する修復用モルタルであって、前記骨材が１．４ｍｍ以下の粒子サイズのアルミン酸カルシウム骨材であり、前記混合物の少なくとも３５重量％が１００μｍより小さいグレインサイズを呈することを特徴とするモルタル。
【請求項２】
前記結合材が、２９５０ｃｍ２／ｇから４６００ｃｍ２／ｇのブレーン値を有することを特徴とする請求項１に記載のモルタル。
【請求項３】
前記結合材が、２９５０ｃｍ２／ｇから４５００ｃｍ２／ｇのブレーン値を有することを特徴とする請求項１に記載のモルタル。
【請求項４】
前記結合材が、５３重量％のアルミナを含有することを特徴とする請求項２または３に記載のモルタル。
【請求項５】
前記結合材が、０．６％未満の量のＣ１２Ａ７を含有することを特徴とする請求項４に記載のモルタル。
【請求項６】
９７．７重量％のアルミン酸カルシウムを含有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモルタル。
【請求項７】
漏れ抵抗促進剤、収縮防止剤、内部強度促進剤、分離防止剤および流動性促進剤からなるグループから選択された１つ以上の添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモルタル。
【請求項８】
前記結合材が、反射炉で溶かすことによって得ることができることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモルタル。
【請求項９】
結合材：骨材の比率が１：１．９である請求項１から８のいずれか１項に定義されるモルタルを含有するコンクリート組成であって、水／結合材が０．３７であることを特徴とするコンクリート組成物。
【請求項１０】
請求項１に記載のモルタルであって、５３重量％のアルミナを含有するアルミン酸カルシウム結合材を３３．７重量％、アルミン酸カルシウム骨材を６４重量％、および漏れ抵抗促進剤と、収縮防止剤と、内部強度促進剤、分離防止剤と流動性促進剤とからなるグループから選択された１つ以上の添加剤を２．３重量％含有するモルタルを、水と混合することからなる工程によって得られるコンクリート組成物であって、前記コンクリート組成物の乾燥成分重量で１４重量％の水を含むことを特徴とするコンクリート組成物。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のコンクリート組成物を使用する吹付けコンクリート湿式工法。
【請求項１２】
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１１に記載の吹付けコンクリート湿式工法。
【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組成物、および、例えば、特に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のための特に吹付けコンクリート湿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、一般的に、いわゆる吹付けコンクリート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】
吹付けコンクリート工法様式は、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】
吹付けコンクリート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、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】
吹付けコンクリート湿式工法において、一般的に混合物はまず、結合材（セメント）、骨材（細れき、一般的には結晶質珪（珪質）砂）、練混水および添加物を混合して作られる。次にこの混合物は一般的にポンプによってパイプ内を吹付けノズルへ向けて移送され、そこで一般的に凝固促進剤等の添加物が加えられる。こうして得られた混合物は、圧搾空気によってノズルからコンクリート塗布面に吹付けられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような吹付けコンクリート湿式工法が遭遇する公知の問題を以下にいくつか挙げる。
・モルタル調合体はポンプ移送可能（流動可能）で吹付け可能状態にあるが、コンクリート塗布面への効果的な付着性を保証する必要があり、早期硬化によって調合体を吹付けノズルへ移送するパイプをモルタルが塞ぐことがある。
・当初のモルタル混合物中には過剰な水が存在するので、モルタル混合物が分離し、混合物の緻密度が十分に得られず、さらに水和化の間に消費されなかった水によって一回の作業量で吹付けることができる層の厚みが薄くなってしまう。
【０００９】
吹付けコンクリート湿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通常含む。骨材を結合する従来の急硬速硬セメントは、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コンクリート湿式工法に使用されるコンクリート組成物を調製するのに十分でないことが判明した。
従って本出願人は、従来のモルタルに優る改良モルタル、それから調製される新しいコンクリート組成物、およびそれを使用する吹付けコンクリート湿式工法の必要性を見出した。
【００１１】
従って本発明の主な目的は、従来のモルタルに優る改良モルタル、それから調製されるコンクリートの組成物、および特に吹付けコンクリート湿式工法におけるその使用法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
つまり本発明の第１の態様は、４０重量％以上のアルミナを含有するアルミン酸カルシウム結合材と、適切なグレインサイズを有する骨材との混合物を含むモルタルに関し、骨材は１．４ｍｍ以下のグレインサイズを有するアルミン酸カルシウム骨材であり、混合物の少なくとも約３５重量％は約１００μｍより小さいグレインサイズであることを特徴としている。
【００１３】
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。
【００１４】
しかしこのモルタルは、吹付けコンクリート湿式工法で利用されるコンクリート組成物の調合物として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。
【００１５】
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で利用するコンクリート組成物の調合物には使用できない。その理由は簡単であり、後者においては、モルタル調合体が十分にポンプ移送可能（流動可能）な状態にあり、さらに容易に吹付けできるよう急速に硬化可能であり、一方でコンクリート塗布面に有効に付着することを必要とするからである。
【００１６】
例えば、吹付けコンクリート湿式工法で使用する際に本発明の調合体の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。
【００１７】
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。
さらに、本発明のアルミン酸カルシウム結合材は、僅かな量のＣ１２Ａ７を含有している。その量は０．６％未満であり、モルタルの硬化を防止してポンプ移送可能に保つが、モルタルを所定位置に保持して必要な場所では表面仕上げを見込んでこて塗りするには十分な量である。
【００１８】
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。
・モルタル結合材は、約２９５０ｃｍ２／ｇから約４６００ｃｍ２／ｇ、好ましくは約４５００ｃｍ２／ｇのブレーン値（比表面積）を有する。
・モルタル結合材は、約５３重量％のアルミナを有する。
・モルタル結合材は、当業界で周知のいわゆるＦＯＮＤＵ（登録商標）等の反射炉で溶かすことによって得ることができる。
・モルタル骨材は、約１．４ｍｍのふるいを通過する。
・モルタルは、約９７．７％のアルミン酸カルシウムを含有する。
・モルタルは、漏れ抵抗促進剤、収縮防止剤、内部強度促進剤／分離防止剤、および流動性促進剤からなるグループから選択される１つ以上の添加剤をさらに含有する。
【００１９】
別の態様において、本発明はコンクリート組成物に関し、前記で定義された結合材および骨材が、結合材：骨材の比が約１：１．９、水：結合材の比が約０．３７で存在する。
さらに別の態様において、本発明は前記で定義されたモルタルを水と混合することからなる工程により得られるコンクリート組成物に関し、コンクリート組成物の乾燥成分重量で約１４％の水が加えられ、それによって十分に低いＣ１２Ａ７相の成分を得ることができる。（高アルミセメント技術での正式表記ではＣ＝ＣａＯ、Ａ＝Ａｌ２Ｏ３）
【００２０】
さらに別の態様において、本発明は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に関して好適な、前記で定義されたコンクリート組成物を使用する吹付けコンクリート湿式工法に関する。
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。
【００２１】
【実施例】
例１：本発明によるモルタルの調製
約５３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Ｓｅｃａｒ５１（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。
【００２２】
本発明によるモルタルに含まれる結合材としてＳｅｃａｒ５１（登録商標）をＣａｌｃｏａｔ（登録商標）と置き換えることができ、後者はラファージ・アルミネート社から発売されている別のタイプのアルミン酸カルシウムであり、その組成は同様にＳｅｃａｒ５１（登録商標）と同じ性能を得ることを可能にする。Ｓｅｃａｒ５１（登録商標）は、下水道システムを循環する水に含まれる硫酸に起因する腐食に対する高い耐性をモルタルに与える。このようにして得られたライニングの寿命は長く、補修の周期を最低限に抑えることができる。
【００２３】
Ａｌａｇ（登録商標）骨材は、調合物の高レベルの微粒子と混ざることができるような粒子サイズを有しており、有利な結果として、調合物を容易にポンプ移送できる。その鉱物組成は完全に結合材の鉱物組成に調和しているので、それらの間の付着性は最良である。
ポリプロピレン繊維は、分離および収縮現象を制限する手段である。
【００２４】
フライアッシュは、吹付けコンクリートの粘着性を促進し、適切な場所に放出された層が崩壊する危険性なくいっそう注目に値する厚みを持つ層を吹付けることを可能にする。
クエン酸ナトリウムは、アルミナセメント業界では公知の水分低減添加物である。これは水：結合材の比をポンプ移送可能なモルタルの状態に制御でき、間接的に分離を低減することを可能にする。
メチルセルロースＪ５ＭＳは、同様にポンプ移送性を促進する分離防止剤である。
Ｓｌｉｃｋ  Ｐａｃｋ２は、調合物のポンプ移送を容易にする。
【００２５】
別の添加物を含む、本発明によるモルタルの別の成分割合（重量％）と、骨材（細粒）のふるいサイズ（粒子径φ、ｍｍ）とを表１に示す。
【００２６】
表１
0004558223.tif 000002
【００２７】
例２  本発明による吹付けコンクリート湿式工法
成分を粉末の形で混合した例１で得られた調合物に対し、ミキサー内で計量された乾燥成分重量で約１２％から約１６％、好ましくは約１４重量％の希釈水を加える。前記ミキサーは開放容器を備えるコンクリートミキサー、または適切なサイズの羽根を備え上側に計量用の水タンク（精度±１％）が取り付けられている形式のコンクリートミキサーである。
【００２８】
吹付けコンクリート湿式工法、つまり「湿式吹付け」は、ミキサー、コンクリートポンプおよび付加的なポンプを備える特別な装置を必要とする。通常この形式の装置は現場で使用可能であり、この工法の稼働コストの低減が可能になる。コンクリートポンプは、吹付けコンクリート湿式工法技術で通常使用されるポンプであり、プッツマイスタ社のいわゆるＰ１１、Ｐ１３またはＰ３８ポンプのいずれかであってもよい。
【００２９】
吹付けコンクリート湿式工法は以下の段階を含む。
（i）例１で得られた流動性モルタルをミキサー内で計量した量の水と混合する。
（ii）混合物をコンクリートポンプの荷積みホッパーに配送する。
（iii）混合物をパイプを経由して吹付けノズルへポンプ移送する。
（iv）吹付けを行うために圧搾空気と添加物とをノズルへ注入する。
（v）所望の厚さの層が得られるまで吹付ける。
【００３０】
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従来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こともある。
さらに本発明の調合物は妥当なコストである。
【００３１】
表２
0004558223.tif 000003
【００３２】
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。
【００３３】
表３
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【００３４】
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、すなわち、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。
【００３５】
【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。
【００３６】
要するに、これらの性能により本発明の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、一方で廃水による腐食に対する高レベルの耐性が保証されるので復旧されたシステムの寿命が延びるのことになる。