(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設コンクリートの打継面に水性ポリマーディスパージョンを被覆し、セメント、膨張材、乾燥収縮低減剤、及び減水剤を含有してなり、セメント100重量部に対して、膨張材が５〜13重量部であり、乾燥収縮低減剤が４〜８重量部である打継コンクリートを打ち継ぐことを特徴とする打継コンクリートの打設方法。
【請求項２】
打継コンクリートが、Ｕ型充填試験方法で30cmを越える充填性を有するコンクリートであることを特徴とする請求項１記載の打継コンクリートの打設方法。
【請求項３】
既設コンクリートの下面及び／又は側面に打継コンクリートを打ち継ぐことを特徴とする請求項１又は２記載の打継コンクリートの打設方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設コンクリートとの付着力が良好な打継コンクリートとするセメント混和材及びその打継コンクリートの打設方法、特に、逆打ち工法に使用する、また、床版下面補強コンクリート等の既設コンクリートとの付着力が良好な打継コンクリートの打設方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
鉄筋コンクリート構造物では、多量のコンクリートを連続して打設することが不可能であり、既設のコンクリートに、さらに新しいコンクリートを打ち継ぐ場合や、既設のコンクリートの補強や補修のために新しくコンクリートを打設する場合など、既設のコンクリートと新しく打設したコンクリートとの間に打継目が生じている。
そのため、その箇所の既設のコンクリートと新しく打設したコンクリートとの間の付着力が問題となっており、付着力が得られないと構造物の美観、強度、及び耐久性等を損なう恐れがある等の課題があった。
【０００３】
一方、都市部等では土地を有効に利用するため地下階を大きく、例えば、境界ぎりぎりまでに利用することが多くなっており、地下階の柱・壁などの躯体工事を進めると同時に地上階の建物の工事も併行して実施でき、作業の安全性、騒音や振動の低減、及び生産性の向上等が図れる逆打ちコンクリート工法が採用されており、この逆打ちコンクリート工法にグラウト材が使用されている。
【０００４】
また、既設の床版コンクリート下部の補修や補強に、交通を遮断せず施工できる床版下面補強コンクリートを充填することが、交通渋滞を引き起こさないことから注目されている。
【０００５】
既設のコンクリートと新しく打設したコンクリートとの打継目の付着力を向上するためには、既設コンクリート面を、粗にする、吸水させる、又はペーストを界面に塗布する等の処理をすることが可能である。
通常の打継は既設のコンクリートの上面又は上面と側面であり、既設コンクリート面の処理によって、通常、使用されるモルタル又はコンクリートでも良好な付着力が得られている。
しかしながら、逆打ちコンクリートや床版下面補強コンクリートでは、既設コンクリートと新しく打設したコンクリートとの付着力が得られるのは、既設コンクリートの下面又は下面と側面であり、新しく打設するコンクリートは充填性が悪くなる傾向があり、ブリーデングやコンクリートの沈下などが生じやすくなるためにその付着力は得られにくいという課題があった。
【０００６】
そのため減水剤、無機微粉、増粘剤、及び分離防止剤等に金属アルミニウムを併用し水素ガスを発生させ、体積減少を補い既設コンクリート面との密着性を確保している。
しかしながら、逆打ちコンクリートに金属アルミニウムを使用して水素ガスによる体積補償する方法は、化学反応のため、季節や日内の気温、セメントの種類、混和材、及び減水剤中のアルカリ金属類等により反応速度が変化し運搬中に反応が終了するため、膨張量をコントロールすることが難しい場合があった。
特に、金属アルミニウムの使用量は、通常、１m3当たり数十グラムと少ないため均一な分散が難しく、偏りがあった場合、欠陥部分となりやすいなどの課題があった。
このように、金属アルミニウムにより膨張量をコントロールするのは難しく、多めの膨張量にすると、１％の体積増加で圧縮強度が５％も低下するため安全率を高くみる必要がある等の課題があった。
【０００７】
また、逆打ち工法等に使用されるグラウト材は、多量施工の場合、水和熱によるひび割れや乾燥収縮によるひび割れの危険性があり、コスト的にも高いものとなる場合があった。
【０００８】
本発明者は、特定の材料を使用することによって、前記課題を解消できる知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、既設コンクリートの打継面に水性ポリマーディスパージョンを被覆し、セメント、膨張材、乾燥収縮低減剤、及び減水剤を含有してなり、セメント100重量部に対して、膨張材が５〜13重量部であり、乾燥収縮低減剤が４〜８重量部である打継コンクリートを打ち継ぐことを特徴とする打継コンクリートの打設方法であり、Ｕ型充填試験方法で30cmを越える充填性を有する打継コンクリートを、また、既設コンクリートの下面及び／又は側面に該打継コンクリートを打ち継ぐ打継コンクリートの打設方法である。
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、及び超早強等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに高炉スラグ又はフライアッシュなどを混合した各種混合セメント、並びに、高ビーライトセメント等の低発熱セメント等が挙げられる。
セメントの単位量は、300 〜900kg/m3が好ましい。300kg/m3未満だと付着強度が得られない場合があり、900kg/m3を超えると乾燥収縮や水和熱によるひび割れが発生する場合がある。
【００１２】
本発明で使用する膨張材としては、カルシウムサルホアルミネート系膨張材や石灰系膨張材などがあり、マスコン用水和熱抑制タイプや通常タイプいずれも使用可能である。
膨張材の粒度は特に限定されるものではないが、通常、2,000 〜4,000cm２/gが好ましい。2,000cm２/g未満では未反応物が長期間残存して耐久性が低下する場合があり、4,000cm２/gを越えると水和反応が早く、所定の膨張が得られない場合がある。
膨張材の使用量は、セメント 100重量部に対して、５〜13重量部である。５重量部未満では収縮低減効果が少ない場合があり、13重量部を越えると膨張量が大きすぎて強度が低下する場合がある。
【００１３】
本発明で使用する乾燥収縮低減剤は、ノニオン系界面活性剤の一種で、通常、純分99％以上の液体であって、水に溶解してその表面張力を低下させる作用をもつものである。
その基本構造は、ポリオキシアルキレン重合物を有し、末端に低級アルコール、フェノール、及びアミノ結合物等を付加したものである。具体的には、ポリプロピレングリコール、エチレンオキシドメタノール付加物、エチレンオキシド・プロピレンオキシドブロック重合物、エチレンオキシド・プロピレンオキシドランダム重合物、グリコールのシクロアルキル基付加物、グリコールの両端にメチル基を付加した付加物、グリコールのフェニル基付加物、グリコールにメチルフェニル基を付加したブロック重合物、グリコールの両端にエチレンオキサイドメタノールを付加した付加物、及びグリコールにジメチルアミンを付加した付加物等が使用可能である。
乾燥収縮低減剤は、セメント粒子に吸着されないでセメントの強アルカリ水溶液中で作用するもので、揮発性が低く、異常に多量な空気連行性がなく、セメントの水和を妨げず減水剤に比べ低分子量のものである。
乾燥収縮低減剤は、混練り水の一部又は全部と置き換えて使用することが好ましい。
乾燥収縮低減剤の使用量は、セメント100重量部に対して、４〜８重量部である。４重量部未満では収縮低減効果が少ない場合があり、８重量部を越えると凝結遅延を生じ流動性が低下する場合がある。
【００１４】
本発明で使用する減水剤は、コンクリートの流動性の改善や、単位水量の低減のため使用するもので、高性能ＡＥ減水剤、高性能減水剤、及びＡＥ減水剤等が使用できる。具体的には、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ポリスチレンスルホン酸塩、ヒドロキシポリアクリレート、α、β−不飽和ジカルボン酸とオレフィンの共重合体、ポリエチレングリコールモノアルケニルエーテルとマレイン酸やメタクリル酸系単量体から導かれる共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−マレイン酸系の共重合体、変性リグニンスルホン酸化合物、及び芳香族アミノスルホン酸化合物等が使用可能である。さらに、一部架橋反応で高分子化したものやマレイン酸の一部をエステル化したものも使用可能であり、これらのうちの一種又は二種以上の使用が可能である。
減水剤の使用量は、セメントと膨張材の合計 100重量部に対して、固形分換算で0.01〜４重量部が好ましく、0.05〜２重量部がより好ましい。0.01重量部未満では所定の流動性が得にくい場合があり、４重量部を越えると分離や凝結遅延を生じる場合がある。
【００１５】
本願発明で使用する水性ポリマーディスパージョン（以下水性ポリマーという）は、水の中に0.05〜５μｍのポリマーの微粒子が均一に分散しているもので、微粒子がゴムの場合はラテックスと呼ばれ、樹脂の場合はエマルジョンと呼ばれている。
ラテックスとしては、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、及びメタクリル酸メチルブタジエンゴム等が挙げられる。
また、エマルジョンとしては、ポリアクリル酸エステル、エチレン酢酸ビニル、及びエポキシ樹脂等が挙げられる。
【００１６】
水性ポリマーの被覆方法としては、例えば、水性ポリマーを水で希釈し、既設コンクリート表面に塗布する方法や噴霧する方法などが挙げらるが、均一な塗布層を形成できる面から、塗布する方法が好ましい。
また、水性ポリマーを、セメント、膨張材、乾燥収縮低減剤、及び減水剤と混合して使用する方法や、モルタルやペースト中に水性ポリマーを混練した混合物を既設コンクリート表面に塗布する方法なども可能である。
膨張材、乾燥収縮低減剤、セメント、減水剤、及び水性ポリマーの混合方法は、均一に混合できれば特に限定されるものではない。
【００１７】
水性ポリマーを水で希釈して既設コンクリートに塗布して被膜形成する場合の水性ポリマーの塗布量は、固形分換算で10〜 500g/m2が好ましい。10g/m2未満の塗布量では高い付着力が得られない場合があり、500 g/m2を越えても塗布効果の向上は期待できない。
また、セメントモルタルやペースト中に混練りした混合物を塗布する場合の水性ポリマーの塗布量は、セメント 100重量部に対して、固形分換算で２〜30重量部が好ましい。２重量部未満の添加量では高い付着力が得られず、30重量部を越えても添加効果の向上は期待できない。
【００１８】
本発明で使用する水の量は特に限定されるものではないが、セメントと膨張材の合計 100重量部に対して、20〜 100重量部が好ましく、25〜70重量部がより好ましい。20重量部未満では膨張が著しく遅れる場合があり、100 重量部を越えるとブリーデングや材料分離が大きくなる場合がある。
【００１９】
本発明で使用する骨材は特に限定されるものではなく、通常使用される砕石、砕砂、川砂、及び石灰石等の使用が可能である。
骨材の使用量は、セメントと膨張材の合計 100重量部に対して、100 〜 800重量部が好ましい。100 重量部未満では発熱や収縮が大きくひび割れが発生する場合があり、800 重量部を越えると流動性が低下する場合がある。
【００２０】
本発明では、高流動のモルタル又はコンクリートにした場合、材料分離防止や塑性変形能力向上の面から、炭酸カルシウム粉末等の石粉を使用することが好ましい。特に、セメントと膨張材の合計の単位量が500kg/m3未満の場合、石粉を使用することが好ましい。
石粉の粒度は特に限定されるものではないが、ブレーン値で 3,000〜10,000cm2/g が好ましい。
石粉の使用量は、セメントと膨張材の合計 100重量部に対して、80重量部以下が好ましい。特に、セメントと膨張材の合計の単位量が500kg/m3未満の場合に、セメント、膨張材、及び石粉の合計の単位量が500kg/m3以上になるように石粉を加えることが好ましい。セメント、膨張材、及び石粉の合計の単位量が500kg/m3未満では充填性が悪くブリーデングを生じる場合がある。
【００２１】
さらに、本発明では、セルロース系誘導体、デンプン系誘導体、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、及びバイオポリマー等の水溶性ポリマー、セルロース等の粉末繊維素、シリカヒューム等の無機微粉、並びに、セピオライト等の粘土鉱物等のブリージング防止効果のある分離防止剤等の使用が可能である。
既設コンクリートに被覆する水性ポリマー以外に、再乳化形粉末樹脂であるエチレン酢酸ビニル等、液状ポリマーである不飽和ポリエステルやエポキシ樹脂などの低分子量の重合性ポリマー又はプレポリマーに硬化剤等を併用することが可能である。
また、水性ポリマーにフイルム形成時間の調整剤を併用し被覆から打設までの時間を調整することも可能である。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２３】
実施例１
セメントＡの単位量を500kg/m3とし、セメントＡ 100重量部に対して、膨張材α６重量部、細骨材 152重量部、及び粗骨材 158重量部をミキサに投入し、低速で30秒空練りし、水0.36重量部、減水剤▲１▼を固形分換算で 1.0重量部、及び乾燥収縮低減剤イ４重量部を投入し、150 秒練り混ぜコンクリートを作製した。
作製したコンクリートのスランプフローは65cm、Ｕ形充填試験結果は30.5cm、空気量は 4.5％であった。
既設コンクリートの下面を吐出圧力2,300kgf/cm2のウオタージェットで処理し、水性ポリマーを表１に示すように塗布し充分皮膜形成した３日後に、既設コンクリートの下に型枠をセットし、作製したコンクリートを流し込んだ。
硬化後材齢28日にコアリングし付着強度を測定した。結果を表１に示す。
【００２４】
＜使用材料＞
セメントＡ：普通ポルトランドセメント、日本セメント社製
膨張材  α：カルシウムサルホアルミネート系膨張材、市販品
乾燥収縮低減剤イ：エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体
減水剤  ▲１▼：高性能ＡＥ減水剤、ポリカルボン酸エーテル系と架橋ポリマーの複合体
細骨材    ：川砂、５mm下、比重2.56
粗骨材    ：砕石、Gmax＝20mm、比重2.65
水性ポリマーａ：エチレン酢酸ビニルエマルジョン、比重1.06
水性ポリマーｂ：スチレンブタジエンゴムラテックス、比重1.06
水性ポリマーｃ：ポリアクリル酸エステルエマルジョン、比重1.05
【００２５】
＜測定方法＞
スランプフロー：JSCE-F503 に準じ測定
充填性    ：土木学会  高流動コンクリート委員会「Ｕ形充填試験方法（案）」に準じ測定
空気量    ：JIS A 1128に準じて測定
付着力    ：コンクリートの硬化後、コアリングし、φ５cmの供試体を作成し、上下面を研磨し、引張試験用治具に接着し、材齢28日の接着力を測定
【００２６】
【表１】
0004001404.tif 000002
【００２７】
実施例２
セメントＢの単位量を315kg/m3とし、セメントＢ 100重量部に対して、膨張材α11重量部、石粉77重量部、細骨材 280重量部、及び粗骨材 230重量部をミキサに投入し低速で30秒空練りし、その後、水47重量部、減水剤▲１▼を固形分換算で0.7 重量部、及び乾燥収縮低減剤イ７重量部を投入し 150秒練り混ぜてコンクリートを作製したこと以外実施例１と同様に行った。結果を表２に示す。
作製したコンクリートのスランプフローは67cm、Ｕ形充填試験結果は31cm、空気量は 4.3％であった。
【００２８】
＜使用材料＞
セメントＢ：早強ポルトランドセメント、住友大阪セメント社製
石粉      ：炭酸カルシウム粉末、比重2.70、ブレーン値 5,000cm2/g
【００２９】
【表２】
0004001404.tif 000003
【００３０】
実施例３
表３に示すセメント、セメント 100重量部に対して、表３に示す量の膨張材、乾燥収縮低減剤、及び石粉、水150kg/m3、細骨材 865〜875kg/m3、並びに、粗骨材 731〜741kg/m3を配合し、コンクリートのスランプフロー値が65±５cmの範囲に入るように、減水剤▲１▼を、セメント、膨張材、及び石粉の合計 100重量部に対して、固形分換算で0.38〜0.42重量部の範囲で配合した。また、空気量も 4.5±0.5 ％になるように調整した。
コンクリート表面を吐出圧 1,800kg/cm2のウオタージェットで処理し、水性ポリマーｂを 150g/m2塗布し皮膜形成したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００３１】
＜使用材料＞
セメントＣ：高ビーライトセメント、秩父小野田社製
膨張材  β：石灰系膨張材、市販品
乾燥収縮低減剤ロ：低級アルコールアルキレンオキシド付加物
【００３２】
【表３】
0004001404.tif 000004
【００３３】
実施例４
表４に示す単位量のセメントＢを用い、セメント 100重量部に対して、表４に示す膨張材α、固形分換算の減水剤▲１▼、細骨材、粗骨材、水、並びに、乾燥収縮低減剤イ４重量部を配合し、空気量を 4.5％に調整したコンクリートを調製したこと以外は実施例２と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００３４】
【表４】
0004001404.tif 000005
【００３５】
実施例５
セメントＢ 100重量部に対して、表５に示す膨張材αと乾燥収縮低減剤、さらに減水剤▲２▼を固形分換算で 0.6重量部配合したこと以外は実施例２と同様に行った。結果を表５に併記する。
【００３６】
＜使用材料＞
減水剤  ▲２▼：高性能ＡＥ減水剤、無水マレイン酸、メトキシポリエチレングリコール−アクリレートとスチレンの共重合物
【００３７】
【表５】
0004001404.tif 000006
【００３８】
【発明の効果】
本発明の打継コンクリートは、充填性に優れ、乾燥収縮によるひび割れや自己収縮が少なく、かつ、既設コンクリートとの付着性が良好であり、本発明法により、逆打ち工法や床版下面補強コンクリート打設等で、作業性が向上する、交通渋滞のない施工性を改善するなどの効果を奏する。