(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント100部に対して、0.001〜１部のポリアルキレンオキサイド、セメント100部に対して、0.1〜10部の、ビスフェノール系縮合物及び／又はトリスフェノール系縮合物、並びに、セメント100部に対して、固形分換算(無水物)で１〜７部の４Ａ族元素の溶解性化合物を含有してなるセメント混和材。
【請求項２】
ビスフェノール系縮合物又はトリスフェノール系縮合物の平均分子量が5,000〜50,000であることを特徴とする請求項１記載のセメント混和材。
【請求項３】
セメントと、請求項１又は２記載のセメント混和材とを含有してなる吹付け材料。
【請求項４】
セメントと、セメント100部に対して、固形分換算で1〜５部の４Ａ族元素の溶解性化合物とを含有してなることを特徴とする請求項３記載の吹付け材料。
【請求項５】
請求項３又は４記載の吹付け材料を使用することを特徴とする吹付け工法。
【請求項６】
セメントと請求項１又は２記載のセメント混和材の一部を含有するセメントコンクリートと、請求項１又は２記載のセメント混和材の残部とを吹付け直前で混合し、吹付けることを特徴とする吹付け工法。
【請求項７】
セメント100部とポリアルキレンオキサイド0.001〜１部とを含有するセメントコンクリートと、ビスフェノール系縮合物及び／又はトリスフェノール系縮合物0.1〜10部、並びに、４Ａ族元素の溶解性化合物を固形分換算(無水物)で１〜７部を吹付け直前で混合して吹付けることを特徴とする吹付け工法。
【請求項８】
鉄筋類を法面に配置してフレーム骨格を形成し、その法面に請求項３又は４記載の吹付け材料を吹付け、鉄筋類含有セメントコンクリートフレームを構築することを特徴とする法面吹付け工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント混和材、吹付け材料、及びそれを用いた吹付け工法、特に、法面の地滑りなどを防止するために施工するセメントコンクリートの吹付け材料、さらに、崩れやすい法面に、例えば、格子状(井桁状)に配置したフレーム骨格に吹付ける吹付け材料及びそれを用いた法面吹付け工法に関する。
なお、本発明でいう(部)は特に規定のないかぎり質量基準である。
また、本発明でいうセメントコンクリートとはセメントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
法面とは、高速道路、ダム、及び急傾斜地等を中心に、切り土や盛土等によってできた傾斜面をいう。
この法面は、そのまま放置しておくと自然風化や強雨等による浸食を受け、地滑りなどにより崩壊する恐れがあるため、保護が必要となるものである。
【０００３】
従来、法面の崩壊を防止するために、直にコンクリートを吹付けていたが、最近では、法面に金網や複数本の鉄筋を格子状(井桁状)に配置してフレーム骨格を形成して補強効果を増し、その交点部にアンカーを打ち込んだ後、コンクリートを吹付けて鉄筋コンクリートフレームを作って法面の安定を図ることが行われている(特公昭58-058493号公報)。
その中でも変形可能な金網や鉄筋を法面に直に配置するフリーフレーム工法がよく用いられている。
その際、施工現場で簡易プラントを作り、スランプ０cmの硬練りコンクリートを調製し、吹付けを行った後に表面をこて仕上げして施工することが通常行われている。
しかしながら、この方法では施工効率が２m3/hr程度と低く、材料の配合に人手がかかるなど、コスト高になるという課題があった。
【０００４】
このため、吹付け速度を高めてコンクリートを生コンプラントから供給することにより施工効率を上げ、人手を減らしてコストダウンすることが考えられている。
吹付け速度を高めるにはコンクリートのスランプを大きくする必要があるが、スランプが大きいと吹付けたときにコンクリートが斜面から流れ落ちるという課題がある。
【０００５】
このため吹付け直後にコンクリートの粘性を上げてスランプを低下させ、コンクリートのずり落ちを防止する必要がある。吹付け時に急結剤を使用した場合、コンクリートのずり落ちを防ぐことはできるが、吹付けたコンクリートの硬化が早いためにこて仕上げができなくなり、法面表面の美観を損ねるという課題があった。
このように、吹付け時にコンクリートと混合することでコンクリートのずり落ちを防止するとともに、こて仕上げができる程度の可使時間を確保できる吹付け材料が求められていた。
【０００６】
本発明者は、前記課題を解消すべく、鋭意検討を重ねた結果、特定の吹付け材料を使用することにより、前記課題を解決できるという知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、セメント100部に対して、0.001〜１部のポリアルキレンオキサイド、セメント100部に対して、0.1〜10部のビスフェノール系縮合物及び/又はトリスフェノール系縮合物、並びに、セメント100部に対して、固形分換算(無水物)で１〜７部の４Ａ族元素の溶解性化合物を含有するセメント混和材であり、ビスフェノール系縮合物又はトリスフェノール系縮合物の平均分子量が5,000〜50,000である該セメント混和材であり、セメントと該セメント混和材を含有する吹付け材料であり、セメントと、セメント100部に対して、固形分換算で1〜５部の４Ａ族元素の溶解性化合物を含有する該吹付け材料であり、該吹付け材料を使用する吹付け工法であり、セメントと該セメント混和材の一部を含有するセメントコンクリートと、該セメント混和材の残部とを吹付け直前で混合し、吹付ける吹付け工法であり、セメントとポリアルキレンオキサイドとを含有するセメントコンクリートと、ビスフェノール系縮合物及び／又はトリスフェノール系縮合物、並びに、４Ａ族元素の溶解性化合物を吹付け直前で混合して吹付ける吹付け工法であり、鉄筋類を法面に配置してフレーム骨格を形成し、その法面に該吹付け材料を吹付け、鉄筋類含有セメントコンクリートフレームを構築する法面吹付け工法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００９】
本発明は、吹付け速度を高めて施工効率を上げる目的でスランプの大きいコンクリートを用いて吹付ける速度を高めた場合でも、吹付け時にコンクリートと混合することで、吹付けコンクリートのずり落ちを防止するとともに、こて仕上げができる程度の可使時間が確保できる吹付け材料、及びそれを用いた法面吹付け工法である。
【００１０】
本発明で使用するポリアルキレンオキサイド(以下、ＰＡＯという)は、ビスフェノール系縮合物及び／又はトリスフェノール系縮合物との相互作用によりセメントコンクリートに粘性を与え、吹付け直後における吹付けセメントコンクリートのダレやずり落ちを防止するものである。
ＰＡＯとしては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、及びポリブチレンオキサイドなどが挙げられるが、これらの中では効果が大きい面でポリエチレンオキサイドが好ましい。
ＰＡＯの平均分子量は100万〜500万が好ましい。100万未満ではダレやずり落ちを防止する効果が小さい場合があり、500万を超えると吹付けセメントコンクリートの圧送性が低下する場合がある。
ＰＡＯの使用量は、セメント100部に対して、0.001〜１部が好ましく、0.005〜0.3部がより好ましい。0.001部未満では吹付けセメントコンクリートの粘性が小さく、吹付けたときにダレが生じ、吹付けセメントコンクリートが斜面から流れ落ちる場合があり、１部を超えると吹付けセメントコンクリートの粘性が大きくなり、圧送性に支障が生じる場合がある。
【００１１】
本発明で使用するビスフェノール系縮合物としては、ビスフェノール類、芳香族アミノスルホン酸、及びホルムアルデヒドを縮合反応させることによって得られるものであり、市販品が使用可能である。
ビスフェノール類の具体例としては、例えば、4,4'-ヒドロキシジフェニルスルホン、4,4'-ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4'-ジヒドロキシジフェニルメタン、2,2'-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2'-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、4,4'-ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4'-ジヒドロキシジフェニルサルファイド、4,4'-ジヒドロキシビフェニル、及びこれらの異性体等が挙げられ、これらを併用することも可能である。
また、芳香族アミノスルホン酸の具体例としては、4-アミノベンゼンスルホン酸、2-アミノ-5-メチルベンゼンスルホン酸、及びこれらの異性体等を挙げることができる。
【００１２】
本発明で使用するトリスフェノール系縮合物としては、トリスフェノール類、芳香族アミノスルホン酸、及びホルムアルデヒドを縮合反応させることによって得られるものであり、市販品が使用可能である。
トリスフェノール類の具体例としては、例えば、4,4',4''-エチリジントリスフェノール、4,4'-[(4-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4',4''-メチリジントリスフェノール、4,4'-[1-[4-[2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロピル]フェニル]エチリジン]ビスフェノール、4,4'-[(4-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2-メチルフェノール)、及びこれらの異性体等が挙げられ、これらを併用することも可能である。
【００１３】
本発明で使用するビスフェノール系縮合物又はトリスフェノール系縮合物の平均分子量は、5,000〜50,000が好ましい。5,000未満では吹付けセメントコンクリートのずり落ちを防ぐ効果が小さい場合があり、50,000を超えると強度発現性が低下する場合がある。
【００１４】
ビスフェノール系縮合物及び／又はトリスフェノール系縮合物（以下、ＢＦ縮合物類という）の使用量は、セメント100部に対して、0.1〜10部が好ましく、0.2〜５部がより好ましい。0.1部未満では吹付けセメントコンクリートのずり落ちを防ぐ効果が小さい場合があり、10部を超えるとずり落ちが増加する場合がある。
【００１５】
本発明で使用する４Ａ族元素の溶解性化合物（以下、４Ａ族化合物という）は、セメントコンクリートと混合することでスランプを低下し、吹付け直後における吹付けセメントコンクリートのダレやずり落ちを防止するものであり、ＰＡＯとＴＦ系縮合物類と併用することで、これらをそれぞれ単独で用いた場合より吹付け直後における吹付けセメントコンクリートのダレやずり落ちを防止する効果を大きくするものである。
４Ａ族化合物としては特に限定されるものではないが、チタニウム、ジルコニウム、及びハフニウムなどの溶解性化合物が挙げられ、固形物でも液状でも使用可能であるが、粉塵低減やセメントコンクリートとの混合性の面から水溶液や懸濁液の液状のものが好ましい。
その具体例としては、硫酸チタニウム、塩化チタニウム、臭化チタニウム、ヨウ化チタニウム、及びホウ酸チタニウムなどのチタニウム化合物、硫酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、フッ化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、ヨウ化ジルコニウム、及び二塩化酸化ジルコニウムなどのジルコニウム化合物、並びに、二塩化酸化ハフニウムやフッ化ハフニウムなどのハフニウム化合物等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
一方、４Ａ族元素の化合物であっても、二酸化チタニウムや二酸化ジルコニウムなどの酸化物、窒化チタニウムや窒化ジルコニウムなどの窒化物、あるいは、炭化チタニウムや炭化ジルコニウムなどの炭化物に代表される不溶性の化合物では、凝結促進効果は得られない。
４Ａ族元素は、主に、３価と４価の化合物を形成するが、凝結促進効果が優れることから、４価の化合物が好ましい。
その具体例としては、４価の硫酸チタニウム、４価の塩化チタニウム、４価の硫酸ジルコニウム、及び４価の塩化ジルコニウムなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上を使用することが好ましく、入手のしやすさから、また、塩素を含まず、鉄筋コンクリートへの利用も可能であるなどの利点があることから、４価の硫酸チタニウム水溶液を使用することがより好ましい。
４Ａ族化合物の使用量は、セメント100部に対して、固形分換算(無水物)で１〜７部が好ましく、２〜４部がより好ましい。１部未満では吹付けセメントコンクリートのずり落ちを防ぐ効果が小さい場合があり、７部を超えると吹付けセメントコンクリートの凝結・硬化が促進され、こて仕上げをする時間が確保できなくなる場合がある。
【００１６】
本発明で使用するセメントは特に限定されるものではなく、普通、早強、超早強、中庸熱、及び低熱等の各種ポルトランドセメントや、これらポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、石灰石微粉末、又はシリカを混合した各種混合セメント、さらには、膨張セメントやコロイドセメントなどのいずれも使用可能である。
【００１７】
本発明では、前記各材料や、砂や砂利等の骨材の他に、減水剤、ＡＥ剤、繊維、及び微粉等を本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用することが可能である。
【００１８】
減水剤としては、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物、及びポリカルボン酸系高分子化合物等が使用可能である。
また、ＡＥ剤はセメントコンクリートの凍害を防止するものである。
さらに、繊維は特にアンカー部のひび割れ防止に有効なものである。
そして、微粉は空隙を埋めて緻密構造を形成し、高強度化を図るものであり、シリカフュームなどが使用可能である。
【００１９】
本発明で使用する吹付け材料を使用した法面吹付け工法としては、吹付け材料を直に法面へ吹付けてもよいが、補強効果を増すために、鉄筋類等を配置してフレーム骨格を形成することが好ましく、フリーフレーム工法がより好ましい。
【００２０】
ここで、鉄筋類とは、金網や鉄筋等からなるもので、これらを組み合わせてフレーム骨格を形成して、吹付けセメントコンクリートを吹付け、鉄筋類含有セメントコンクリートフレームとするものである。
【００２１】
フリーフレーム工法に使用する鉄筋類の配置方法としては特に制限されるものではないが、通常、幅30〜60cm、長さ１〜３ｍ程度の金網(波形鉄筋φ１〜３mm)を２枚平行に金網の幅と同程度の間隔で、長手方向を法面に沿って配置し、継ぎ足してゆく。平行に立てた２枚の金網に鉄筋等のスペーサーを用いて、フレーム骨格を形成する。このフレーム骨格を縦横に延長する際、この交点部にアンカーを打ち込むことが好ましい。また、このフレーム骨格の交点部に交点部用フレーム骨格を用いることも可能である。
このように配置したフレーム骨格に吹付け材料を用いて吹付けを行い、フレーム骨格の鉄筋類からはみ出した部分をこて仕上げすることで、フレームの美観を保つ。
【００２２】
本発明で使用する法面吹付け工法としては、一般的に行われている乾式、湿式のいずれの吹付け工法も可能である。このうち、粉塵の発生量が少ない面で湿式吹付け工法が好ましい。
【００２３】
本発明の法面吹付け工法としては、ＰＡＯをあらかじめセメントコンクリートと混合しておき、ＢＦ縮合物類と４Ａ族化合物を吹付けノズル手前、例えば、混合管でＰＡＯを混合したセメントコンクリートと混合することが好ましい。ＢＦ縮合物類と４Ａ族化合物を、ＰＡＯを混合したセメントコンクリートに混合するとスランプが低下し、圧送性が低下するため、前記以外の箇所で混合した場合には、閉塞や脈動を生じる場合がある。
ＢＦ縮合物類と４Ａ族化合物を、ＰＡＯを混合したセメントコンクリートに混合する場合、ＢＦ縮合物類と４Ａ族化合物は別々にＰＡＯを混合したセメントコンクリートに混合することも可能であり、あらかじめ、ＢＦ縮合物類と４Ａ族化合物を混合し、それをＰＡＯを混合したセメントコンクリートに混合することも可能である。
【００２４】
【実施例】
以下、実験例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。
【００２５】
実験例１
単位セメント量480kg/m3 、W/C=48％、及びs/a=70％とした吹付けコンクリートを調製し、これをコンクリート圧送機「アリバー280」により4m3/hrの圧送速度、0.4MPaの圧送圧力で空気圧送した。
コンクリート中のセメント100部に対して、表１のＰＡＯをコンクリートにあらかじめ混合し、スランプが20cm程度になるように減水剤の使用量を調整した。
また、ＢＦ縮合物類イと４Ａ族化合物Ａをポンプで圧送し、コンクリート中のセメント100部に対して、それぞれ４部、３部(固形分換算)となるようにノズル手前に取付けた分岐管に圧送空気とともに圧入してコンクリートに混合し吹付けを行った。結果を表１に併記する。
【００２６】
＜使用材料＞
セメント  ：普通ポルトランドセメント、市販品、比重3.16
細骨材    ：新潟県姫川産川砂、比重2.62
粗骨材    ：新潟県姫川産ビリ砂利、比重2.65
減水剤    ：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤、市販品
ＰＡＯ    ：ポリエチレンオキサイド(ＰＥＯ)、平均分子量200万、市販品
ＢＦ縮合物類イ：ビスフェノール系縮合物、平均分子量20,000、市販品
４Ａ族化合物Ａ：硫酸チタニル水溶液、固形分20％
【００２７】
＜測定方法＞
ダレなど  ：幅30cm×厚さ30cmのフレーム骨格を十字状に交差させて法面に配置し、フレーム骨格に吹付けコンクリートを吹付けたときの状態を観察。ダレや肌落ちが多く見られた場合は×、少し見られた場合は△、全く見られない場合は○
可使時間  ：吹付け材料を吹付けてから、指触により凹みがなくなるまでの時間
作業性    ：幅10cm×長さ40cm×厚さ10cmのフレーム骨格に吹付けコンクリートを吹付け、フレーム骨格の表面をこてで仕上げて成形する際の作業性。容易に成形できた場合は○、成形するのに力を要した場合は△、力を入れても成形できない場合は×
圧送性    ：吹付けコンクリートを圧送するときの圧送管内の圧力を測定。圧力が0.40〜0.55MPaである場合は○、圧送管内が閉塞しやすくなる0.60MPa以上になっても、圧送管に衝撃を与えることにより0.40〜0.55MPaになる場合は△、圧送管が閉塞し、圧送管に衝撃を与えても0.40〜0.55MPaとならない場合は×
【００２８】
【表１】
0004864216.tif 000002
【００２９】
実験例２
コンクリート中のセメント100部に対して、ＰＥＯを0.1部混合し、表２に示すＢＦ縮合物類を用いたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００３０】
＜使用材料＞
ＢＦ縮合物類ロ：ビスフェノール系縮合物、平均分子量10,000、市販品
ＢＦ縮合物類ハ：ビスフェノール系縮合物、平均分子量50,000、市販品
ＢＦ縮合物類ニ：トリスフェノール系縮合物、平均分子量10,000、市販品
ＢＦ縮合物類ホ：トリスフェノール系縮合物、平均分子量20,000、市販品
ＢＦ縮合物類ヘ：トリスフェノール系縮合物、平均分子量50,000、市販品
ＢＦ縮合物類ト：ＢＦ縮合物類イ50部とＢＦ縮合物類ホ50部の混合物
【００３１】
【表２】
0004864216.tif 000003
【００３２】
実験例３
コンクリート中のセメント100部に対して、ＰＥＯを0.1部混合し、ＢＦ縮合物類イを４部と表３の４Ａ族化合物(固形分換算)を使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００３３】
＜使用材料＞
４Ａ族化合物Ｂ：四塩化チタニウム水溶液、固形分20％
４Ａ族化合物Ｃ：三塩化チタニウム水溶液、固形分20％
４Ａ族化合物Ｄ：硫酸ジルコニウム水溶液、固形分20％
４Ａ族化合物Ｅ：塩化ジルコニウム水溶液、固形分20％
４Ａ族化合物Ｆ：二塩化酸化ジルコニウム水溶液、固形分20％
４Ａ族化合物Ｇ：三塩化ジルコニウム水溶液、固形分20％
４Ａ族化合物Ｈ：４Ａ族化合物Ａ50部と４Ａ族化合物Ｂ50部の混合物
４Ａ族化合物Ｉ：４Ａ族化合物Ａ50部と４Ａ族化合物Ｅ50部の混合物
４Ａ族化合物Ｊ：硫酸アルミニウム水溶液、固形分20％
４Ａ族化合物Ｋ：塩化カルシウム水溶液、固形分20％
４Ａ族化合物Ｌ：二酸化チタン懸濁液、固形分20％
【００３４】
【表３】
0004864216.tif 000004
【００３５】
【発明の効果】
本発明のセメント混和材、吹付け材料、及びそれを用いた吹付け工法により、吹付け速度を高めて施工効率を上げるためにスランプの大きいコンクリートを用いて吹付ける速度を高めた場合でも、吹付け直後の吹付けコンクリートのダレや斜面からのずり落ちを防止するとともに、こて仕上げを行う時間がとれるため、法面表面の美観を確保できる。