(57)【要約】【課題】硬化体の硬化性能（強度、ヤング率、収縮性、母材との付着性）及びフレッシュ性能（流動性、充填性、ポンプ圧送性）の両方を兼ね備えた、コンクリート構造物の断面修復に用いるコンクリートおよび当該コンクリートを用いたコンクリート構造物の断面修復工法を提供する。【解決手段】  断面修復用コンクリートは、粒径が５ｍｍよりも大きく且つ１５ｍｍ以下の粗骨材を含有し、セメント組成物／該粗骨材の重量比が１．９〜２．４である。かかる断面修復用コンクリートは、コンクリート構造物の断面劣化箇所をはつり取った後、当該はつり箇所に型枠を設け、充填して、コンクリート構造物を修復する工法に適用できる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径が５ｍｍよりも大きく且つ１５ｍｍ以下の粗骨材を含有し、セメント組成物／該粗骨材の重量比が１．９〜２．４であることを特徴とする、断面修復用コンクリート。
【請求項２】
請求項１記載の断面修復用コンクリートにおいて、セメント組成物は、結合材、細骨材及び混和材からなることを特徴とする、断面修復用コンクリート。
【請求項３】
請求項２記載の断面修復用コンクリートにおいて、更に混合剤を含むことを特徴とする、断面修復用コンクリート。
【請求項４】
コンクリート構造物の断面劣化箇所をはつり取った後、当該はつり箇所に型枠を設け、請求項１〜３いずれかの項記載の断面修復用コンクリートを充填して、コンクリート構造物を修復することを特徴とする、コンクリート構造物の断面修復工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面修復用コンクリート及び該コンクリートを用いたコンクリート構造物の断面修復工法に関し、特に、中性化、塩害、アルカリ骨材反応、凍害などの劣化現象により劣化したコンクリート構造物の断面修復に用いられ、例えば、鉄筋コンクリート構造物からなる橋脚の耐震補強の充填工法によるコンクリート構造物の補修・補強に用いる、断面修復用コンクリート及び該コンクリートを用いたコンクリート構造物の断面修復工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にコンクリート構造物の補修・補強工法に用いる材料は、対象となるコンクリートの材質の力学的性質にできる限り類似していることが望ましいことから、セメント系材料が好適に使用されている。
また、コンクリート構造物の大断面の補修・補強には吹き付け工法や充填工法が用いられているが、流し込み成型ができ、人的負担が少なく、マニュアル化による施工安定性の高い充填工法が大規模な補修・補強には多く適用されている。
【０００３】
しかしながら、従来は多くの場合、修復の施工性を考慮して、セメント系グラウト材がコンクリート構造物の劣化部の修復に使用されており、特に流し込みによる充填工法では、フレッシュ性状が良好なグラウト材が適用されている。
【０００４】
例えば、特開２００５−３３６９５２号公報（特許文献１）には、コンクリート構造物の劣化部の断面を修復する材料として、無収縮ポリマーセメント組成物と水からなる無収縮ポリマーセメントモルタルが開示されている。
【０００５】
これらのセメント系グラウト材は、十分な型枠充填性、強度等を有する点で優れた修復材である一方、種々の原因により、修復後の断面にひび割れが発生しやすいといった欠点を有する。
修復後の断面にひび割れが発生すると、そのひび割れから水、炭酸ガス、塩化物イオン等の劣化因子が浸入し、結果的に修復後の断面が徐々に劣化するといった二次的な問題が生じる。
これは、グラウト材と修復対象となるコンクリートとでは、材料の構成比率が異なるため、硬化体の性能も異なっており、その結果母材との一体性が優れないからである。
【０００６】
また、特開２００４−１６１５５０号公報（特許文献２）には、微粒分の除去された、具体的には粒径０．３ｍｍ以下の粒子が５重量％以下となるように調製された細骨材が配合されてなるコンクリートが開示されている。
特許第３８０９４２７号公報（特許文献３）には、微粒分の除去された細骨材と、最大粒径が０．６ｍｍであり且つ粒径０．３ｍｍ以下の粒子を９０重量％以上含んでなる微粉と、結合材とを含むセメント組成物が、乾燥状態で容器内に収容されてなる高流動コンクリート用パック材料を、粗骨材及び水と混ぜて得られた高流動コンクリートが開示されている。
【０００７】
しかし、母材となるコンクリート構造物との一体性を確保するという目的上、断面修復材としては、硬化体の性能として力学性能（強度、ヤング率、収縮性、母材との付着性）が、修復対象である母材のコンクリート構造物に可能な限り近似していることと、フレッシュ性能としての施工性（流動性、充填性、ポンプ圧送性）が良好であることの２面性を備えることが望まれている。
【０００８】
この点、上記したように、コンクリート構造物の修復に従来用いられているグラウト材やモルタルは、ヤング率や収縮性が母材コンクリートと異なるために、修復箇所に変位や応力集中が生じやすく、剥離やひび割れが発生している。
また、材料の構成比率（セメント量）の面から、修復部の寸法が大きくなると温度ひび割れも懸念される。
この点、硬化性能を重視すれば、断面修復材はコンクリートとすることが望まれるが、従来の上記コンクリートは、フレッシュ性状は安定したものであるが、ポンプ圧送性といった断面修復材として具備すべき施工性については触れられておらず、この点においては、必ずしもフレッシュ性状と硬化性能との両者を良好に備えるものではなく、コンクリート構造物の断面修復材としては適用できるものではない。
【特許文献１】特開２００５−３３６９５２号公報
【特許文献２】特開２００４−１６１５５０号公報
【特許文献３】特許第３８０９４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記問題点を解決し、硬化体の硬化性能（強度、ヤング率、収縮性、母材との付着性）及びフレッシュ性能（流動性、充填性、ポンプ圧送性）の両方を兼ね備えた、コンクリート構造物の断面修復に用いるコンクリートを提供することである。
また本発明の他の目的は、前記本発明の断面修復用コンクリートを用いてコンクリート構造物を補修する断面修復工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、一定の大きさ範囲の粗骨材を、セメント組成物に一定の割合で含有させることで、フレッシュ性状及び硬化性能の双方を兼ね備えた、コンクリート構造物の断面修復用コンクリートが得られるものである。
また、当該本発明の断面修復用コンクリートは、コンクリート構造物の劣化部分を修復するにあたり、充填工法を適用することで、有効な修復効果が得られるものである。
【００１１】
本発明の請求項１記載の断面修復用コンクリートは、粒径が５ｍｍよりも大きく且つ１５ｍｍ以下の粗骨材を含有し、セメント組成物／該粗骨材の重量比が１．９〜２．４であることを特徴とする、断面修復用コンクリートである。
好適には、本発明の請求項２記載の断面修復用コンクリートは、前記請求項１記載の断面修復用コンクリートにおいて、セメント組成物は、結合材、細骨材及び混和材からなることを特徴とする、断面修復用コンクリートである。
更に好適には、本発明の請求項３記載の断面修復用コンクリートは、前記請求項２記載の断面修復用コンクリートにおいて、更に混合剤を含むことを特徴とする、断面修復用コンクリートである。
【００１２】
本発明のコンクリート構造物の断面修復工法は、コンクリート構造物の断面劣化箇所をはつり取った後、当該はつり箇所に型枠を設け、請求項１〜３いずれかの項記載の断面修復用コンクリートを充填して、コンクリート構造物を修復することを特徴とする、コンクリート構造物の断面修復工法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の断面修復用コンクリートは、硬化体の硬化性能（強度、ヤング率、収縮性、母材との付着性）及びフレッシュ性能（流動性、充填性、施工性、ポンプ圧送性）に優れ、コンクリート構造物の修復母材との一体性に優れた補修を施すことができる。
また、本発明の断面修復工法は、前記本発明の断面修復用コンクリートを充填工法を適用して補修することで、コンクリート構造物の修復母材との一体性に優れた補修を施すことができる。
また、修復部の寸法が大きくなった場合でも、温度ひび割れの低減効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を、以下の最良の実施の形態に基づいて説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明の断面修復用コンクリートは、粒径が５ｍｍよりも大きく且つ１５ｍｍ以下の粗骨材を含有し、セメント組成物／該粗骨材の重量比が１．９〜２．４である断面修復用コンクリートである。
このように、粗骨材の寸法と含有割合を一定の範囲内とすることで、硬化性能とフレッシュ性能を兼ね備えたコンクリートとすることができる。
【００１５】
本発明のコンクリートに配合される粗骨材としては、任意の公知の粗骨材を１種以上で使用でき、例えば、砂利や砕石等が挙げられる。
かかる粗骨材の寸法は、粒径が５ｍｍよりも大きく且つ１５ｍｍ以下の粒度範囲を有するもの、好ましくは５〜１３ｍｍの粒度範囲を有するものでなければならない。
即ち、ＪＩＳ規格に規定されたような「１５ｍｍ網ふるいを全部通り、５ｍｍ網ふるいを通過しない骨材」という規格を満たす粗骨材を用いる。
これは、最小寸法が５ｍｍ未満となると粘性が高すぎて流動性が悪くなり充填性が不足してしまい、また、最大寸法が１５ｍｍを超えると骨材の分離傾向が強くなり、流動性やポンプ圧送性といった施工性に悪影響があるからである。
【００１６】
また、かかる粗骨材のコンクリート中の配合割合は、重量比でセメント組成物／粗骨材が１．９〜２．４、好ましくは１．９〜２．３の割合である。
セメント組成物／粗骨材の重量比が、１．９未満であると、骨材の分離傾向が強くなり、流動性やポンプ圧送性といった施工性に悪影響があり、２．４を超えると、粘性が高すぎて流動性が悪くなり充填性が不足してしまうからである。
【００１７】
本発明のコンクリートの配合されるセメント組成物は、セメント等の結合材、細骨材及び混和材からなる。
結合材としては、公知の任意のセメント粉体が使用でき、例えば、セメントとしては、普通、早強、超早強、白色、耐硫酸塩、中庸熱、低熱などの各種ポルトランドセメント、該ポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュなどを混合した混合セメント、ジェットセメント、アルミナセメントなどの特殊セメント等を挙げることができる。
【００１８】
本発明に用いるセメント組成物中に含まれる細骨材としては、任意の公知の細骨材を１種以上で使用でき、補修後の断面（硬化体）の耐久性を低下させないものであれば、その材質は特に限定されず、公知のもの又は市販品を用いることができる。
細骨材としては、ＪＡＳ  Ｓ５に規定されるような例えば、川砂、山砂、陸砂、砕砂、海砂、珪砂３〜７号等の比較的粒径の細かい細骨材、または珪石粉、石灰石粉等の微粉末等の公知の細骨材を使用できる。
【００１９】
特に、細骨材としては、粒径が５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下で、更に望ましくは、微粒分を除去して調製された細骨材が好ましく、具体的には、細骨材の除去対象とする微粒分の粒径を０．３ｍｍ以下に設定することが好ましい。
具体的には、ＪＩＳ規格に基づく目幅が０．３ｍｍのふるいを用いて細骨材のふるい分けを行い、粒径０．３ｍｍ以下の微粒分が細骨材全体の５重量％以下となるように、さらには、粒径０．１５ｍｍ以下の細骨材が０．１重量％以下となるように分級することが望ましく、これは、細骨材から微粒分を除去することにより該微粒分によって及ぼされるフレッシュ性状への悪影響を排除し、フレッシュ性状を安定化させるためである。
【００２０】
また、本発明に用いるセメント組成物と該細骨材においては、本発明の効果に悪影響を及ぼさない限り、混合割合は特に限定されず、適宜設定することができる。
【００２１】
また、本発明に用いるセメント組成物に含有される混和材としては、例えば、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム、石灰石粉、石英粉末、二水石膏、半水石膏、無水石膏等の公知のセメント混合材料を挙げることができる。
これら混合材料を混合する場合には、本発明の効果に悪影響を及ぼさない限り、混合割合は特に限定されず、適宜設定することができる。
【００２２】
本発明のコンクリートには、本発明の効果を損なわない範囲で、高性能減水剤、消泡剤、乾燥収縮低減剤、防錆剤、発泡剤、増粘剤、膨張剤等の公知の化学混和剤を混合することができる。
これら化学混和剤は、単独又は２種以上で用いることができ、化学混和剤の混合割合や２種以上を併用する場合の併用割合等は、限定的ではなく、適宜調整しながら用いることが好ましい。
減水剤としては、例えば、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系等の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等の液状または粉末状のいずれの公知の減水剤も使用できる。
【００２３】
また、更に、材料分離抵抗性を向上させるための増粘剤、炭素繊維や鋼繊維などの補強剤を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することも可能である。
【００２４】
本発明のコンクリートは、原材料である結合材であるセメント、細骨材及び混和材を混練してセメント組成物を調製し、これに粗骨材及び水、必要に応じて上記公知の減水剤や乾燥低減収縮剤等の混和剤を所定量混合して製造することができるものであり、または一度にこれらの原材料を添加して混練して製造することも可能である。
この混合の条件、混合機の種類などに限定はなく、それぞれの材料を施工時に混合して用いてもよいし、予め、その一部あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
混合装置としては、既存の任意の装置が使用可能であり、例えば、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、ナイタミキサ、傾動ミキサ等のセメント用ミキサ、ハンドミキサ、ポットミルなどの慣用の混合機を用いることができる。
【００２５】
また、使用する混練水の量は、使用する材料の種類や配合により変化させることができるため、一義的に決定されるものではないが、通常、水／セメント組成物比で１０〜２５重量％、好ましくは、１２〜２０重量％であることが望ましい。
なお、本発明における水／セメント組成物比を算出する際の水には、別途添加する水のほかに、乾燥収縮低減材等の混和剤に水が含まれる場合には、これらに含まれる水も含むものである。
【００２６】
このようにして得られた本発明の断面修復用コンクリートのフレッシュ性状は、ＪＩＳ  Ａ  １１５０に準じて測定したスランプフローが、混練後に５５〜７５ｃｍであり、かつ、この混練後のスランプフロー値を混練後１時間以上保持することが可能である。また、グラウトポンプといった比較的圧送能力の低いポンプでも５０ｍ以上の圧送が可能である。
従って、本発明のコンクリートは、優れたフレッシュ性能を有することにより、所定の作業性及び優れた施工性を確保することができる。
【００２７】
また、本発明のコンクリートの硬化体性能は、ＪＩＳ  Ａ  １１０８による圧縮強度とＪＩＳ  Ａ  １１１３による引張強度および、ＪＩＳ  Ａ  １１４９による静弾性係数（ヤング率）の各々の関係が「２００２年制定  コンクリート標準示方書  構造性能照査編＜土木学会＞」のｐ２１の式（３．２．１）とｐ２８の３．２．５（２）で示されるような一般のコンクリートの関係と同等である。
また、厚５ｃｍ×幅４０ｃｍ×横４０ｃｍのコンクリート板に対して、上面および下面から厚５ｃｍで打ち継ぎ、硬化後にコアボーリングによってφ１０ｃｍの試験体を形成し、直接引張試験により打ち継ぎ部の界面付着強度を求めた場合においては、上面および下面のいずれの場合においても、界面付着強度は１．５Ｎ／ｍｍ２以上を発揮可能であり、一般の断面修復材の界面付着強度に関する規格を満たすものである。
さらに、ＪＩＳ  Ａ  １１２９−２によって測定した乾燥期間６ヶ月後の収縮ひずみは、５００μｍ以下であり、「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針（案）・同解説＜建築学会＞」のｐ４８に示される最も低収縮性の目標仕様「特級仕様」を満たすものである。
従って、本発明のコンクリートは、当該優れた硬化性能を有することにより、所定の力学特性を確保することができる。
【００２８】
本発明のコンクリートを対象とするコンクリート構造物への施工方法は、コンクリート構造物の劣化個所をはつり取った後、当該はつり箇所に型枠を設け、上記本発明の断面修復用コンクリートを充填して、コンクリート構造物の現状の断面まで修復、またはコンクリート構造物の増厚するものである。当該方法は、大面積でも施工性が良好である。
【実施例】
【００２９】
本発明を次の実施例及び比較例により詳細に説明する。
使用材料
実施例及び比較例において、以下の表１に示す材料を用いた。
【００３０】
【表１】
2009023878.tif 000002
【００３１】
実施例１〜４、比較例１〜８
実施例１〜４及び比較例１〜８において、表１に示す普通ポルトランドセメント、石灰石微粉末、細骨材、高性能減水剤及び水の各材料を、表２に示す配合として、二軸強制練りミキサにて混練し、コンクリートを調製した。
【００３２】
具体的には、以下の方法で調製した。
（１）普通ポルトランドセメントと石灰石微粉末と細骨材とを、当該ミキサにて空練り
（２）次いで、水と高性能減水剤（混和剤）と粗骨材を添加して、混練り
比較例１〜６及び比較例８は、セメント組成物／粗骨材の配合重量比が本発明の範囲外のコンクリートであり、比較例６は、粗骨材の最大寸法が本発明の範囲外の粗骨材を使用したコンクリートの比較の例である。
なお、実施例１〜４、比較例１〜５及び比較例７〜８で調製したコンクリートは、硬化体性能は、ＪＩＳ  Ａ  １１０８による圧縮強度とＪＩＳ  Ａ  １１１３による引張強度および、ＪＩＳ  Ａ  １１４９による静弾性係数（ヤング率）の各々の関係が「２００２年制定  コンクリート標準示方書  構造性能照査編＜土木学会＞」のｐ２１の式（３．２．１）とｐ２８の３．２．５（２）で示されるような一般のコンクリートの関係と同等のものである。
【００３３】
【表２】
2009023878.tif 000003
【００３４】
試験例
上記実施例１〜４及び比較例１〜６で得られた各コンクリートを、以下の試験に供し、その結果を表３に示す。
（スランプフロー）
ＪＩＳ  Ａ  １１５０（コンクリートのスランプフロー試験方法）に準じて、スランプコーンを引き上げた後、広がった各コンクリートの最大直径の長さとその直角方向の長さを測定して、算出した平均値である。
【００３５】
（ポンプ圧送性）
スクイーズ式ポンプ（３点式、最大吐出圧力３ＭＰａ、吐出量５０〜１００リットル／分、友定建機製、型番；ＴＳ−７３ＭＴ）に、デリバリーホース（直径２インチ）を設置して、各コンクリートのポンプ圧送性を評価した。
【００３６】
（コンクリートの性状）
各コンクリート混練後１時間を経たときの、各コンクリートの流動性を評価した。
表２中、コンクリート性状は、以下の基準によって評価した。
極めて良好・・・・・骨材の分離が無く、粘性も適度で、かつ、粘性と流動性のバランスも優れる
良好・・・・・骨材の分離が無く、粘性も適度
ほぼ良好・・・骨材が分離傾向、もしくは、粘性が強めだが、許容範囲
悪い・・・・・骨材が分離傾向、もしくは、粘性が強めであり、その程度が激しい
【００３７】
【表３】
2009023878.tif 000004
【００３８】
表３より、比較例のコンクリートはポンプ圧送性が悪く、特に比較例４や比較例６〜７はコンクリート混練後の流動性も悪く、施工性に劣ることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の断面修復用コンクリートは、コンクリートのフレッシュ性状（高流動性・分離抵抗性）が良好であるとともに、硬化性能（強度、ヤング率、収縮性や母材との一体性）が良好であるため、コンクリート構造物の断面劣化箇所を充填工法により修復することに適用でき、特に大面積でも施工性が良好であるので、大面積のコンクリート構造物、例えば、鉄筋コンクリート構造物からなる橋脚の耐震補強等による断面修復に適用することができる。