(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
速硬材とカルシウムスルホアルミネート系膨張材とを含有してなり、瀝青乳剤を含有しない超速硬性無収縮グラウトモルタルを、バラスト道床に注入してコンクリート道床化することを特徴とするバラスト道床のコンクリート道床化方法。
【請求項２】
速硬材とカルシウムスルホアルミネート系膨張材とを含有してなり、瀝青乳剤を含有しない超速硬性無収縮グラウトモルタルを、枕木と枕木の間のバラスト埋設部分に穴を掘り、注入状況を判断しながらバラスト道床に注入してコンクリート道床化することを特徴とするバラスト道床のコンクリート道床化方法。
【請求項３】
速硬材とカルシウムスルホアルミネート系膨張材とを含有してなり、瀝青乳剤を含有しない超速硬性無収縮グラウトモルタルＩを、バラスト道床に注入して下層を形成させる工程、その後、速硬材、カルシウムスルホアルミネート系膨張材、及び水溶性セルロースエーテルを含有してなり、瀝青乳剤を含有しない超速硬性無収縮グラウトモルタルIIをその上層に注入する工程を包含することを特徴とするバラスト道床のコンクリート道床化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道床、特に鉄道軌道のバラスト道床をコンクリート道床とする、合理的、かつ経済的なバラスト道床のコンクリート道床化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道軌道のコンクリート道床の打替えは、コンクリート道床を撤去して、バラストを入れバラスト道床とし、分岐器交換の後、バラストを撤去してコンクリート道床に打戻していた。
しかしながら、この方法は、長い工期と徹底した安全管理、コンクリート道床を打戻しする際の列車の徐行を必要としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の施工法では、▲１▼コンクリート打込み時に軌道仮受けが必要であり、列車の徐行が必要となる、▲２▼列車運行時の軌道仮受け点検が必要であり、安全管理が煩雑となる、▲３▼仮設道床用のバラストの投入、撤去の作業を行うため工期が長く、工費もかかる、▲４▼生コンクリートで施工した場合、打込みのつど養生期間が必要となる、▲５▼夜間納入のため、生コンクリート出荷日が限定されることがあり、工程に制約を生じる、▲６▼傾斜のついた部分では、従来の充てんモルタルではダレを生じ、コテ仕上げが難しい、等の課題があった。
本発明の課題は、これらの課題を解決したバラスト道床のコンクリート道床化方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明を概説すれば、本発明の第１の発明は、速硬材とカルシウムスルホアルミネート系膨張材とを含有してなり、瀝青乳剤を含有しない超速硬性無収縮グラウトモルタルを、バラスト道床に注入してコンクリート道床化する方法に関する。
本発明の第２の発明は、速硬材とカルシウムスルホアルミネート系膨張材とを含有してなり、瀝青乳剤を含有しない超速硬性無収縮グラウトモルタルを、枕木と枕木の間のバラスト埋設部分に穴を掘り、注入状況を判断しながらバラスト道床に注入してコンクリート道床化することを特徴とするバラスト道床のコンクリート道床化方法に関する。
また、本発明の第３の発明は、速硬材とカルシウムスルホアルミネート系膨張材とを含有してなり、瀝青乳剤を含有しない超速硬性無収縮グラウトモルタルＩを、バラスト道床に注入して下層を形成させる工程、その後、速硬材、カルシウムスルホアルミネート系膨張材、及び水溶性セルロースエーテルを含有してなり、瀝青乳剤を含有しない超速硬性無収縮グラウトモルタルIIをその上層に注入する工程を包含するバラスト道床のコンクリート道床化方法に関する。
【０００５】
本発明者らは、前記課題を解消すべく種々検討した結果、特定の工法を利用することにより、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。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明は、バラスト道床内に超速硬性無収縮グラウトモルタルを注入し、バラストを固化し、直接コンクリート道床化とする道床バラストの固化方法に関するものであり、道床用のバラストをそのまま短時間で固化することにより、煩雑な安全管理と列車の徐行を無くし、工期短縮、工事費削減、及び工事安全を図ることを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明では注入性や仕上げ性が良好で短時間で実用強度を発現する超速硬性無収縮グラウトモルタルを用い、道床用のバラストをそのままで直接コンクリート道床化するものである。
【０００７】
本発明の超速硬性無収縮グラウトモルタルは、速硬材とカルシウムスルホアルミネート系膨張材を含有するが、瀝青乳剤を含有しないことを特徴とする。
速硬材とは、結晶質又は非晶質のカルシウムアルミネートと、無水セッコウ、半水セッコウ、又は二水セッコウのセッコウ類とからなり、水和反応でエトリンガイトを生成するものである。
速硬材の使用量は、セメント１００重量部に対して、５〜５０重量部が好ましく、２０〜４０重量部がより好ましい。５重量部未満では短時間での強度が得にくい等、本発明の効果が得にくく、５０重量部を越えてもその効果は期待できない。
【０００８】
また、膨張材とは、遊離石灰を含み、式：３ＣａＯ・３Ａｌ2 Ｏ3 ・ＣａＳＯ4 （Ｃ3 Ａ3 ＣａＳＯ4 ）で示される鉱物組成を有するカルシウムスルホアルミネートからなり、水和反応でエトリンガイトを生成するもの、又は、生石灰（ＣａＯ）系で水和反応でＣａ（ＯＨ）2 を生成するものがある。
膨張材の使用量は、セメント１００重量部に対して、１〜１０重量部が好ましく、３〜８重量部がより好ましい。１重量部未満では膨張が小さすぎ、１０重量部を越えると膨張が大きく、破壊するおそれがある。
【０００９】
本発明では、更に、その流動性を高めるために、減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、及び流動化剤等の混和剤を併用することが可能である。
超速硬性無収縮グラウトモルタルに使用され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、フライアッシュ若しくは高炉スラグを含有する各種混合セメントなどがあり、一般に普通、早強、若しくは超早強のポルトランドセメントが用いられる。
【００１０】
本発明では、セメント、速硬材、及びカルシウムスルホアルミネート系膨張材からなる超速硬性セメントに、砂と水をミキサーで混練りし超速硬性無収縮グラウトモルタルを調製する。
超速硬性無収縮グラウトモルタルのセメントと細骨材との比であるセメント／砂比は、通常１／０．５〜１／３であり、水と、セメント、速硬材、及び膨張材からなる結合材との比である水／結合材比は、気温や水温などの外的要因や、所要の目標軟度により変えることができる。
【００１１】
混練りは、一般に使用されている、グラウトミキサー、高速ハンドミキサー、及び強制攪拌ミキサー等が使用され、練りあがったモルタルは、ポンプ圧送で施工現場に供給される。
【００１２】
本発明では、超速硬性無収縮グラウトモルタルのハンドリングタイム（作業可能時間）を調節するため凝結遅延剤を添加することが好ましい。
【００１３】
軌道平坦部の施工においては超速硬性無収縮グラウトモルタルの注入性だけを考慮すれば良く、流動性の良いモルタルを使用することが好ましい。
しかしながら、実際の軌道は平坦部だけでなく傾斜のある軌道も存在する。その軌道傾斜部では、流動性の異なる超速硬性無収縮グラウトモルタルを併用することにより、バラスト間の空隙を充分に充てんすることが可能である。
本発明では、軌道傾斜部の施工において、高所部の枕木の表層付近まで超速硬性無収縮グラウトモルタルを充てんしなければならない面や、表面仕上げが良好になるなどの面から、超速硬性無収縮グラウトモルタルに水溶性セルロースエーテルを添加した流動性が若干低下した超速硬性無収縮グラウトモルタルIIを使用することが好ましい。
【００１４】
水溶性セルロースエーテルは、冷水に投入した場合速やかに分散する一方で即座に粘度を発現せず、セメント中のアルカリと反応すると即座に粘度を発現する性質を持ったものが好ましい。具体的には、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等を主成分としたものが挙げられる。
【００１５】
傾斜部のある場合の施工例としては、傾斜の低い方が枕木下面付近まで流動性の良い超速硬性無収縮グラウトモルタルＩを注入し、次に、流動性の若干低下した超速硬性無収縮グラウトモルタルIIを道床の表層まで注入するといった工法が考えられるが、これに制限されるものではない。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１７】
実施例１
セメント１００重量部、速硬材２５重量部、膨張材３重量部、及び細骨材１３０重量部の混合物２５８重量部に、凝結遅延剤１重量部と減水剤０．５重量部を含有する水４５重量部を、グラウト専用ミキサーを用い混練して、超速硬性無収縮グラウトモルタルを調製した。
コンクリート道床をはつりとり、バラストを投入し、バラスト道床とし、更に、枕木とレールを敷設した。
枕木と枕木の間のバラスト敷設部分に数ヵ所穴を掘り、注入状況を適宜判断しながら調製した超速硬性無収縮グラウトモルタルを、２ｍ3 ／ｈのポンプ吐出量で、バラストの空隙に注入し、バラストと枕木を一体のコンクリートとし、そのＪ14漏斗流下値、可使時間、圧縮強度、充てん状況、軌道沈下量、及び軌道左右変位量を測定した。
使用した超速硬性無収縮グラウトモルタルの初期流動性のＪ14漏斗流下値は３．４〜３．７秒、可使時間は６０分、圧縮強度は９．５３Ｎ／ｍｍ2 、充てん状況は良好、及び軌道沈下量と軌道左右変位量は各々０．０４ｍｍであった。
また、本施工で、バラスト道床への注入開始から終了までに要した時間は１時間弱であった。
硬化後側部型枠を脱型した結果、前記のＪ14漏斗流下値の範囲では、いずれの部位でも細骨材の周囲は完全にモルタルで包まれていた。
更に、上部・下部共に軌道加圧変位量は、１ｍｍを下回っており列車の通過による軌道変位は十分安全側であり、２時間のコンクリート圧縮強度についても実用上問題のない範囲であるといえる。
【００１８】
＜使用材料＞
セメント    ：  普通ポルトランドセメント、市販品
速硬材      ：  カルシウムアルミネート系、市販品
膨張材      ：  カルシウムスルホアルミネート系、市販品
減水剤      ：  主成分ナフタレンスルホン酸塩、市販品
【００１９】
0003960403.tif 000002
【００２０】
実施例２
下記表１に示す超速硬性無収縮グラウトモルタルＩ（実験Ｎｏ．２−１）と超速硬性無収縮グラウトモルタルII（実験Ｎｏ．２−２）を調製した。
傾斜の高い方から、流動性の高い超速硬性無収縮グラウトモルタルＩをバラスト道床の傾斜の低い方の表層まで注入して下層とし、その後、流動性の低い超速硬性無収縮グラウトモルタルIIを傾斜の低い方から枕木上面より下となるまで注入して上層とした。その時のＪ14漏斗流下値、可使時間、圧縮強度、充てん状況及びダレ状況を測定した。結果を表１に併記する。
なお振動は一切与えなかった。
【００２１】
完成したコンクリート化道床の１例の断面を模式図として図１に示す。なお、図１において、符号１はコンクリート、２はバラスト、３は枕木、４はレールを意味する。
【００２２】
＜使用材料＞
水溶性セルロースエーテル  ：  メチルセルロース、市販品
【００２３】
＜測定方法＞
ダレ      ：    目視
【００２４】
【表１】
0003960403.tif 000003
【００２５】
表１から明らかなように超速硬性無収縮グラウトモルタルIIは、注入終了直後傾斜があるにもかかわらずダレを生じず、こて仕上げも容易に行え、コテ離れも良好な結果を示した。
また、振動を与えずとも表層部分も未充てん部分は無かった。
更に、硬化後側部型枠を脱型した結果、２層間の肌分かれ等はなく一体であった。
そして、超速硬性無収縮グラウトモルタルＩと超速硬性無収縮グラウトモルタルIIを併用して道床用バラストを固化することにより、軌道平坦部のみならず傾斜部についても充分コンクリート道床化することが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超速硬性無収縮グラウト材を用いた施工方法により、次のような効果を奏することができる。
▲１▼  バラストを直接コンクリート化することでコンクリート打込み時に軌道仮受けを必要としないため終日列車徐行が不要となる。
▲２▼  列車運行時の軌道仮受け点検が不要となり、安全管理が容易になる。
▲３▼  バラスト撤去作業がないため工期が短縮され、工費も削減される。
▲４▼  打込みのつど養生期間を必要としないため工期の短縮となる。
▲５▼  生コンクリート出荷日が限定されることによる工程への制約がない。
▲６▼  傾斜のついた部分における施工であっても、表層部分にダレを生じることなく、かつ良好な充てん性とコテ仕上げを両立することができ良好な表面仕上げとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は軌道方向に直角方向に傾斜のある道床の模式図である。
【符号の説明】
１：コンクリート、２：バラスト、３：枕木、４：レール
【図１】
0003960403.tif 000004