(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント１００重量部、膨張材５〜９重量部、炭酸カルシウム２３〜２７重量部、高性能減水剤１．０〜１．５重量部、セルロース系高分子化合物０．３２〜０．３５重量部及び遅延剤０．０５〜０．１５重量部からなり、水５０〜６０重量部と混合して作製したＰＣグラウトの施工時のＪ14漏斗流下時間が混合直後から１２０分の間で１０〜１５秒の範囲であることを特徴とするプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレミックス型高粘性ＰＣグラウト材に関し、更に詳しくは本発明は、施工性ないし充填性に優れ、ブリージングがなく、自己収縮性が少なく、しかも可使時間が長く、更に強度に優れたプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＰＣグラウト材は、現場施工が主で、セメントと無機フィラーを主とするグラウト粉に水を加え、更に遅延剤や高性能減水剤を添加して粘性を調節し、ＰＣ構造物（プレストレスコンクリート）において、シース内に挿入され緊張定着されたＰＣ鋼材に付着性を付与するために、シース内に充填するものが知られているが、近年、現場施工における労力の低減、配合ミス等をなくすために、予め水以外のグラウト材成分を混合しておくプレミックス型ＰＣグラウト材が開発された（特開平９−３２２９４号公報参照）。このプレミックス型ＰＣグラウト材は、流動性が４〜９秒、可使時間が１２０分と長く、施工適性を有するものであり、ＰＣ構造物、特にシース管の如き極めて密閉された空間に充填されて使用される。ここで、ＰＣグラウト材は、粘性が低いと、シース管内でグラウトの先端部が先流れしてシース管内に残留空気が生じるので、シース管の適切な位置に排気孔を設置することが必須要件となる。また充填されたグラウトはシース管内にある残留水で希釈され、その部分は硬化後、シース管内において空洞が形成される原因となる。
【０００３】
これに対して、ＰＣグラウト材の粘性が高い場合には、グラウトがシース管内の残留水で希釈される部分がなく、したがって、排出側のグラウト濃度を注入側のグラウト濃度と同じになるまで注入を続けるという手間が省け、グラウトの施工管理乃至品質管理が容易となり、注入時のグラウトロスが少なくなるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなプレミックス型ＰＣグラウト材は、通常、粘性が高いとポンプの注入圧を増す必要があることは勿論であるが、シース管が曲線に配置されている場合、充填性を考慮すると、高粘性型では、下り勾配下でも全断面を充満しながら流れるため充填性が向上することが知られており、そのため充填性を最重要視する場合には、高粘性のＰＣグラウト材が要求される場合も少なくない。この高粘性のＰＣグラウト材では、流動性の指標であるＪ14漏斗流下時間が重要であり、特に高粘性のＰＣグラウト材では、施工時の機能として、高粘性であるが故にシース管の全断面を充満しながら流れ、その結果、グラウトの充てん性が向上しコンクリートとの一体化が図られる。
【０００５】
そこで、本発明者等は、このようなプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材について種々検討したところ、これらの成分量を調整するのみで、高粘性下で充填性に優れ、ブリージングがなく、自己収縮性が少なく、しかも可使時間が長く、更に強度に優れたプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材が得られることを見出した。したがって、本発明が解決しようとする課題は、Ｊ14漏斗流下時間が煉り混ぜ直後から１２０分の間で１０〜１５秒の範囲で充填性に優れ、ブリージングがなく、自己収縮性が少なく、しかも可使時間が長く、更に強度に優れたプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、セメント１００重量部、膨張材５〜９重量部、炭酸カルシウム２３〜２７重量部、高性能減水剤１．０〜１．５重量部、セルロース系高分子化合物０．３２〜０．３５重量部及び遅延剤０．０５〜０．１５重量部からなり、水５０〜６０重量部と混合して作製したＰＣグラウトの施工時のＪ14漏斗流下時間が混合直後から１２０分の間で１０〜１５秒の範囲であることを特徴とするプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材によって達成される。本発明は、この構成によって充填性に優れ、ブリージングがなく、自己収縮性が少なく、しかも可使時間が長く、更に強度に優れるという格別顕著な効果を奏するものである。特にセルロース系高分子化合物を用いることによりブリージングがなく、しかも可使時間が長いという優れた効果を奏するものである。更に本発明は、プレミックス型高粘性ＰＣグラウト材の施工時のＪ14漏斗流下時間が混合直後から１２０分の間で１０〜１５秒の範囲であることにより充填性に優れ、ブリージングがなく、自己収縮性が少なく、しかも可使時間が長く、更に強度に優れたプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材が得られるという格別顕著な効果を奏するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を更に詳しく説明する。本発明のプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材は、水以外の混合材料を予め混合しておき、施工現場で、このプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材を水と混練してＰＣグラウト材を製造するものである。この際、全材料が均質になるまで混合することが好ましい。また混合の際に用いられる混合機は、通常使用されているものでよく、特に限定されるものではない。本発明のプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材は、セメント１００重量部、膨張材５〜９重量部、炭酸カルシウム２３〜２７重量部、高性能減水剤１．０〜１．５重量部、セルロース系高分子化合物０．３２〜０．３５重量部及び遅延剤０．０５〜０．１５重量部からなるものである。このプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材は、現場において使用する際、水５０〜６０重量部を添加し攪拌して混合する。
【０００８】
本発明に用いられるセメントとしては、特に限定されないが、通常、ポルトランドセメントを始め、グラウト材の成分として使用される周知のセメントを用いてもよい。これらのセメントには、高炉スラグやフライアッシュ等を混合してもよい。本発明に用いられる膨張材としては、カルシウムサルホアルミネート系や生石灰系の膨張材が好ましい。この膨張材の量は、セメント１００重量部に対して、５〜９重量部である。膨張材の添加量が、５重量部未満では、自己収縮を抑えるには十分でなく、また９重量部を超えるとコストが上昇し経済的でない。したがって膨張材の添加量が５〜９重量部の範囲のときは、自己収縮がなく、かつ経済的であり好ましい。
【０００９】
本発明に用いられる炭酸カルシウムは、ブレーン比表面積が２０００〜５０００ｃｍ2 ／ｇが好ましく、これにより可使時間の延長を図ることができる。本発明に用いられる炭酸カルシウムの量は、セメント１００重量部に対して、２３〜２７重量部であり、好ましくは２４〜２６重量部である。炭酸カルシウムの量は、２３重量部未満では、可使時間を延長する効果は極めて低く、可使時間にあまり影響しない。また２７重量部を超えると、性状に悪影響を及ぼす。好ましくは２４〜２６重量部で可使時間が長くなる。ここで、炭酸カルシウムのブレーン比表面積が２０００ｃｍ2 ／ｇ未満では、得られるＰＣグラウトの成分の分離が起こり易くなり、したがってブリージングが発生し易くなる。またブレーン比表面積が５０００ｃｍ2 ／ｇを超えると、得られるＰＣグラウトの流動性が悪くなる。
【００１０】
本発明に用いられる高性能減水剤としては、β−ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系及びリグニンスルホン酸系、ポリカルボン酸系等の高分子化合物が挙げられるが、好ましくはメラミンスルホン酸系高分子化合物がよい。これらは、１種又は２種以上を混合して用いてもよい。本発明に用いられる高性能減水剤の量は、通常用いられる量でよく、セメント１００重量部に対して、１．０〜１．５重量部である。高性能減水剤の量が、１．０重量部未満では、流動性向上効果がなく、また高性能減水剤の量が、１．５重量部を超えると、ブリージングが発生し易くなる。
【００１１】
本発明に用いられる増粘剤としては、セルロース系高分子化合物が用いられる。このセルロース系高分子化合物を用いるとブリージングの発生を防止する。このブリージングの発生は、増粘剤の量を調整することによって抑えられ、増粘剤の添加量は、セメント１００重量部に対して、０．３２〜０．３５重量部である。増粘剤の添加量は、０．３２重量部未満ではブリージング防止効果がなく、また増粘剤の添加量が、０．３５重量部を超えると流動性が悪くなる。なお増粘剤としては、アクリル系やアルギン酸系高分子化合物を用いることもできる。
【００１２】
本発明に用いられる遅延剤は、凝結を遅延するので、可使時間が長くなるという優れた効果を奏する。遅延剤としては、通常使用されるものでよく、例えば、ピロリン酸ナトリウム等の水溶性リン酸塩、硫酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム等が挙げられる。本発明に用いられる遅延剤の添加量は、通常用いられる量でよく、セメント１００重量部に対して、０．０５〜０．１５重量部である。遅延剤の添加量は、この範囲で良好な凝結遅延効果を奏する。本発明のプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材は、水５０〜６０重量部を添加し攪拌して混練し得られた混練物をシース管等の密閉空間を有する構造物に空隙を生じることなく満遍なく充填される。
【００１３】
更に、本発明では、プレミックス型高粘性ＰＣグラウト材の施工時のＪ14漏斗流下時間が煉り混ぜ直後から１２０分の間で１０〜１５秒の範囲であることを特徴とするが、該Ｊ14漏斗流下時間を煉り混ぜ直後から１２０分の間で１０〜１５秒の範囲にするには、セメント１００重量部、膨張材５〜９重量部、炭酸カルシウム２３〜２７重量部、高性能減水剤１．０〜１．５重量部、セルロース系高分子化合物０．３２〜０．３５重量部及び遅延剤０．０５〜０．１５重量部とし、水５０〜６０重量部と混合する。
【００１４】
【実施例】
以下に、実施例を示して本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、これらの例によって限定されるものではない。
【００１５】
〔実施例１〕表１に示す如く材料配合で水以外の材料を混合し、均一になるまで混合してプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材（以下、プレミックス材という）を調整した。このプレミックス材と水を表１に示す水粉体比（Ｗ／Ｂ）となるように万能攪拌機に投入して攪拌し、ＰＣグラウトを作製した。用いた材料は、次の通りである。
【００１６】
〔プレミックス材成分〕普通ポルトランドセメント、普通炭酸カルシウム（ブレーン比表面積３２８０ｇ／ｃｍ2 ）、高性能減水剤（メラミン系高分子化合物粉末）、増粘剤、遅延剤（ピロリン酸ナトリウム）、膨張材（カルシウムサルホアルミネート系粉末）
【００１７】
また増粘剤としては、水溶性セルロースエーテルを主成分とする微粉末を用いた。上記で得られたＰＣグラウトを、４×４×１６ｃｍ供試体用型枠に充填し、材齢１日で脱型した後、水分の逸散、浸透がない環境を想定して、直ちにゴム系接着剤およびラップフィルムでシールした。材齢２日で基長を測定した後、２０℃、６０％Ｒ．Ｈ．の恒温恒湿の室内に保存し、以後、定期的に測長した。測長には傾斜型コンパレータを用いた。測定した長さ変化率の結果を表２に示す。また各物性の測定結果を表３に示す。実施例の流動性（Ｊ14ロート流下時間）は、１２０分を通じて１０〜１５秒であり、ブリージング率は、０％で、圧縮強度は５０Ｎ／ｍｍ2 以上であった。
【００１８】
ついで、本発明のプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材を使用し、後述の表４に示す仕様で作製したシース管に注入してＰＣグラウト材の充填状況を調べた。
【００１９】
（１）シース管の作製  シース管は内径、空隙率及び曲げ半径で規定される。図１は、本発明において試験に用いられるシース管の形状を示す断面図である。図１に示されるように、シース管１には、充填状況を目視で観察できるように透明パイプを用いた。シース管の形状は連続げたの縦締め曲線配置の場合を想定して円弧状とし、曲げ半径については、曲げ半径≧シース系×１００の規定（日本道路協会・道路橋示法書同解説）により、最も厳しい条件を採用した。シース管内には、ＰＣ鋼材を想定して鉄筋を所定の空隙率で挿入した。シース管１の湾曲部は台座４で支え、シース管１の両端部には端部コンクリート２、３を設け、これらには注入口２１及び排出口３１を有しており、それらの直径は、共に１３ｍｍである。
【００２０】
（２）ＰＣグラウト材の注入は、基本的に実施工で行われる方法に準拠して行った。注入に先立ち、シース管内に水道水を通して洗浄した。洗浄後は圧搾空気で洗浄水を排出した。注入には手動グラウトポンプを用い、排出口から一様な品質のＰＣグラウト材が派出されたのを確認した後、排出口を閉じた。
【００２１】
（３）充填状況の調査については、ＰＣグラウト材の流れ、残留していた洗浄水との混合区間、残留空気による未充填部分等を目視で観察した。またＰＣグラウト材の硬化後に管を切断して、未充填部分を確認した。充填状況の調査結果を後述の表５に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【表２】
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【００２４】
【表３】
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【００２５】
表２及び表３から明らかなように、得られたＰＣグラウトは、ブリージングがなく充填性に優れていると共に長さ変化率が小さく自己収縮がほとんどない。これに対して比較例１及び２では、長さ変化率が大きいことがわかる。また比較例３は、流動性（Ｊ14ロート流下時間）が１２０分を通じて５〜６秒であり、実施例よりも粘性が低いことがわかる。
【００２６】
【表４】
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【００２７】
【表５】
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【００２８】
表５から明らかなように、本発明（実施例１〜３）では、全ての水準で全断面を充満しながら流れた。また、ＰＣグラウト材は、シース管内に残留していた洗浄水と混ざり合うことなく完全に分離した状態で管内を流れた。硬化した後の観察においても、鉄筋間の隙間に至るまで確実に充填されていることが確認された。これに対して、粘性の低い比較例３はシース管の下り勾配でＰＣグラウト材が先流れし、最下部に到達した後、逆方向に流れた。このため最終的に下り勾配部の上面に空気が残り、硬化後の観察においても未充填部分が確認された。シース管内の空隙率が比較的小さい▲３▼、▲４▼の流れ方は実施例と同じであったが、硬化後の観察で鉄筋間の隙間に僅かな未充填部分が観察された。また比較例３のＰＣグラウト材は、流れの先端部で洗浄水と若干混合した状態になっていた。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材によれば、施工時のＪ14漏斗流下時間が煉り混ぜ直後から１２０分の間で１０〜１５秒の範囲で施工性ないし充填性に優れ、ブリージングがなく、しかも可使時間が長く、更に強度に優れたプレミックス型高粘性ＰＣグラウト材が得られ、これを使用すると、施工現場で水と混ぜるたけでＰＣグラウトが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の試験に用いられるシース管の形状を示す断面図である。
【符号の説明】
１  シース管
２、３  端部コンクリート
２１  注入口
３１  排出口
４  台座
【図１】
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