(57)【要約】【課題】水硬性モルタルの施工の際に、施工時のスラリー温度が高いことによるひび割れ等の問題の発生を防止するために、施工に適した温度の水硬性モルタルを施工箇所近傍にて製造し、施工箇所へ供給して打設・施工するための水硬性モルタルの施工方法を提供する。【解決手段】水硬性組成物と混練水とを混練して水硬性モルタルを連続的に調製する混練装置と、水硬性モルタルを収容するリザーバータンクと、リザーバータンク内の水硬性モルタルを連続的に圧送するスラリーポンプとを含む水硬性モルタル調製・施工用設備を用いる水硬性モルタルの施工方法であって、混練水が、温度０℃〜２０℃に冷却されて混練装置に供給されることを特徴とする、水硬性モルタルの施工方法である。【選択図】図１１
2009096039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性組成物と混練水とを混練して水硬性モルタルを連続的に調製する混練装置と、水硬性モルタルを収容するリザーバータンクと、リザーバータンク内の水硬性モルタルを連続的に圧送するスラリーポンプとを含む水硬性モルタル調製・施工用設備を用いる水硬性モルタルの施工方法であって、
混練水が、温度０℃〜２０℃に冷却されて混練装置に供給されることを特徴とする、水硬性モルタルの施工方法。
【請求項２】
水硬性モルタル調製・施工用設備が、水硬性組成物を貯蔵するための水硬性組成物貯蔵タンクを含み、水硬性モルタル調製・施工用設備が、移動装置に搭載された水硬性モルタル調製・施工用移動設備である、請求項１記載の水硬性モルタルの施工方法。
【請求項３】
移動装置が、トラックである、請求項２記載の水硬性モルタルの施工方法。
【請求項４】
混練水が、搬送可能な水冷装置により冷却されて混練装置に供給される、請求項１〜３のいずれか１項記載の水硬性モルタルの施工方法。
【請求項５】
水硬性組成物の温度と混練水の温度との和が、０℃〜５５℃である、請求項１〜４のいずれか１項記載の水硬性モルタルの施工方法。
【請求項６】
水硬性モルタル調製・施工用設備が、リザーバータンク内で攪拌軸が水平方向に配置され、攪拌軸に多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根を有する攪拌機を含み、
水硬性モルタルが、攪拌機によって１．５分間〜２０分間連続的に強制攪拌養生される工程を含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の水硬性モルタルの施工方法。
【請求項７】
複合攪拌羽根の直径が、１００ｍｍ〜１８０ｍｍであり、攪拌軸方向の複合攪拌羽根の長さが、３００ｍｍ〜１２００ｍｍである、請求項６記載の水硬性モルタルの施工方法。
【請求項８】
水硬性モルタル調製・施工用設備が、水硬性モルタルを施工場所に圧送されて打設・施工するためのスラリーポンプに接続されたスラリーホースを含み、スラリーホースが、内径（直径）２０ｍｍ〜５５ｍｍおよび長さ７５ｍ〜２００ｍである、請求項１〜７のいずれか１項記載の水硬性モルタルの施工方法。
【請求項９】
水硬性組成物が、水硬性成分と、細骨材と、流動化剤と、膨張材とを含み、
細骨材が、細骨材１００質量％中に、
粒径３０μｍ以上〜１５０μｍ未満の粒子を５〜３０質量％含み、
粒径１５０μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を２５〜５５質量％含み、
粒径６００μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を２５〜６０質量％含む、
請求項１〜８のいずれか１項記載の水硬性モルタルの施工方法。
【請求項１０】
流動化剤が、変性ポリカルボン酸系流動化剤である、請求項９記載の水硬性モルタルの施工方法。
【請求項１１】
水硬性組成物が、土木建築用のグラウト材である、請求項１〜１０のいずれか１項記載の水硬性モルタルの施工方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項記載の水硬性モルタルの施工方法によって得られる水硬性モルタルが充填・硬化した構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木建築工事に用いられる水硬性モルタル（本明細書では「スラリー」ともいう）の施工方法および水硬性モルタルが硬化した構造体に関する。さらに、本発明は、土木建築分野のグラウト工事に用いられる水硬性モルタルの施工方法および水硬性モルタルが充填・硬化した構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
水硬性モルタルは、施工時のスラリー温度が高いほど凝結反応が速くなり、凝結の際にひび割れが多くなる。そのため、現行のグラウトローリー車によるスラリー供給システムでは、粉体温度上昇、混練水の温度上昇により、特に夏期にはスラリー温度が上昇し、凝結したモルタルにひび割れ等の悪影響を及ぼすことが多い。そこで、何らかの方法でスラリー温度を低下することが必要である。
【０００３】
スラリー温度を低下するための方法として、例えば、特許文献１には、コンクリート混合用水の冷却装置において、コンクリートミキサーに供給するコンクリート混合用水を、液化ガスを用いることによって冷却する装置に関する技術が開示されている。また、特許文献２には、アスベストに変えて適量のパルプを配合したセメント組成物について、水和に際しての発熱に伴う増粘や成形不良および強度低下を防止するために、配合水として１０℃以下の冷水を適量加えて混練する押出成型用セメント組成物の製造方法が開示されている。また、特許文献３には、コンクリートの材料温度を、練りまぜ前に温水・冷水・製氷設備を搭載した車両を用いて調製することにより、所要のコンクリート練り上がり温度を得るコンクリートの製造方法が開示されている。
【０００４】
しかし、これらの技術は、コンクリートプラントにおいてコンクリートを製造する技術に関するものである。そのため、コンクリートプラントで製造した低温のコンクリートを施工現場へ輸送する際に温度が上昇してしまうという問題があった。
【０００５】
一方、グラウト組成物（水硬性組成物）と混練水とを連続混練または連続混練機を用いて混練して安定した流動性を有するスラリーが得られるグラウト組成物を提供するために、特許文献４には、ポルトランドセメントを含む水硬性無機結合材と流動化剤と膨張剤とを含むグラウト組成物が開示され、さらに前記グラウト組成物を用い、連続混練機を使用して連続混練して得られたスラリーを、ポンプを用いて施工箇所に連続して供給するグラウトスラリーの施工方法が開示されている。
【特許文献１】特開昭６１−２２９５０９号公報
【特許文献２】特開平１−１７２２４８号公報
【特許文献３】特開平６−１１４８２３号公報
【特許文献４】特開２００６−２９８６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、水硬性モルタルの施工の際に、施工時のスラリー温度が高いことによるモルタル硬化体表面の乾燥ひび割れやモルタル硬化体の温度ひび割れの発生を抑制するとともに、モルタル硬化体の長期強度を確保するために、施工に適した温度の水硬性モルタルを施工箇所近傍にて製造し、施工箇所へ供給して打設・施工するための水硬性モルタルの施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
水硬性モルタルを施工する際のモルタル硬化体表面の乾燥ひび割れやモルタル硬化体の温度ひび割れの発生を抑制し、さらにモルタル硬化体の長期強度の増進を確保するためには、施工時のスラリー温度を目安となる所定の温度とすることが必要である。そこで、発明者らは、水硬性モルタルを連続的に調製する混練装置に供給される水（混練水）の温度を０℃〜２０℃に冷却することによって、施工時に所定のスラリー温度とすることができることを見出し、本発明に至った。
【０００８】
また、発明者らは、ポルトランドセメントを含む水硬性成分とポリカルボン酸系流動化剤と特定の粒度構成を有する細骨材とを組合せて用いることにより、水硬性組成物と混練水とを混練した際の初期混練性が各段に向上し、極めて短時間の混練操作によって良好な流動性を有する水硬性モルタルが得られることを見出し、本発明に至った。
【０００９】
また、発明者らは、前記水硬性組成物と、所定温度に冷却した混練水とを連続的に混練することによって調製したスラリーを、強制攪拌条件下で所定時間養生することによって、材料分離を生じさせることなくスラリー状態を安定化することができ、スラリーポンプを用いて離れた施工場所に連続的に水硬性モルタルを供給した際にも、圧送過程での材料分離を生じさせることなく、安定して長距離圧送が可能であることを見出し、本発明に至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、水硬性組成物と混練水とを混練して水硬性モルタルを連続的に調製する混練装置と、水硬性モルタルを収容するリザーバータンクと、リザーバータンク内の水硬性モルタルを連続的に圧送するスラリーポンプとを含む水硬性モルタル調製・施工用設備を用いる水硬性モルタルの施工方法であって、混練水が、温度０℃〜２０℃に冷却されて混練装置に供給されることを特徴とする、水硬性モルタルの施工方法である。
【００１１】
本発明の水硬性モルタルの施工方法の好ましい態様を以下に示す。本発明では、これらの態様を適宜組み合わせることができる。
【００１２】
（１）水硬性モルタル調製・施工用設備が、水硬性組成物を貯蔵するための水硬性組成物貯蔵タンクを含み、水硬性モルタル調製・施工用設備が、移動装置に搭載された水硬性モルタル調製・施工用移動設備である。
（２）移動装置が、トラックである。
（３）水が、搬送可能な水冷装置により冷却されて混練装置に供給される。
（４）水硬性組成物の温度と混練水の温度との和が、０℃〜５５℃である。
（５）水硬性モルタル調製・施工用設備が、リザーバータンク内で攪拌軸が水平方向に配置され、攪拌軸に多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根を有する攪拌機を含み、水硬性モルタルが、攪拌機によって１．５分間〜２０分間連続的に強制攪拌養生される工程を含む。
（６）複合攪拌羽根の直径が、１００ｍｍ〜１８０ｍｍであり、攪拌軸方向の複合攪拌羽根の長さが、３００ｍｍ〜１２００ｍｍである。
（７）水硬性モルタル調製・施工用設備が、水硬性モルタルを施工場所に圧送されて打設・施工するためのスラリーポンプに接続されたスラリーホースを含み、スラリーホースが、内径（直径）２０ｍｍ〜５５ｍｍおよび長さ７５ｍ〜２００ｍである。
（８）水硬性組成物が、水硬性成分と、細骨材と、流動化剤と、膨張材とを含み、細骨材が、細骨材１００質量％中に、粒径３０μｍ以上〜１５０μｍ未満の粒子を５〜３０質量％含み、粒径１５０μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を２５〜５５質量％含み、粒径６００μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を２５〜６０質量％含む。
（９）流動化剤が、変性ポリカルボン酸系流動化剤である。
（１０）水硬性組成物が、土木建築用のグラウト材である。
【００１３】
また、本発明は、上記の水硬性モルタルの施工方法によって得られる水硬性モルタルが充填・硬化した構造体である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の水硬性モルタルの施工方法によって、水硬性モルタルの施工の際に、施工に適した温度の水硬性モルタルを施工箇所近傍にて製造し、施工箇所へ供給して打設・施工することができるので、施工時のスラリー温度が高くなる条件下、特に酷暑条件下での施工においても、モルタル硬化体表面の乾燥ひび割れやモルタル硬化体の温度ひび割れの発生を抑制できるとともに、モルタル硬化体の長期強度の増進を確保することができ、高耐久な構造物の形成に寄与するものである。また、水硬性モルタル調製・施工用移動設備のタンクに、水硬性組成物の運搬車から水硬性組成物を補充することにより、大規模な現場で大量のグラウトスラリー施工量が要求される場合でも、連続的にグラウトスラリーの水分量を制御して、安定したスラリー性状と、良好なスラリー硬化体特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の水硬性モルタルの施工方法は、水硬性組成物と混練用の水（混練水）とを混練して水硬性モルタルを連続的に調製する混練装置と、水硬性モルタルを収容するリザーバータンクと、リザーバータンク内の水硬性モルタルを連続的に圧送するスラリーポンプとを含む水硬性モルタル調製・施工用設備を用いる。水硬性組成物と混練水とを混練する際に、混練水が、所定の温度に冷却されて混練装置に供給されることが本発明の施工方法の特徴である。また、水硬性組成物は、後述するような所定の水硬性組成物を用いることが好ましい。また、調製された水硬性モルタルは、リザーバータンク内において所定の複合攪拌羽根を有する攪拌機により強制攪拌養生されることが好ましい。
【００１６】
本発明の施工方法によると、施工に適した温度の水硬性モルタルを施工箇所近傍にて連続的に製造し、施工箇所へ供給して連続的に打設・施工することができるので、施工時のスラリー温度が高いことによるひび割れ等の発生を防止することができる。本発明の施工方法は、夏場のように気温の高い時期の施工の際に用いることが効果的である。以下、本発明の水硬性モルタルの施工方法について詳しく説明する。
【００１７】
本発明の水硬性モルタルの施工方法では、図１の模式図に例示するような水硬性モルタル調製・施工用設備１１を使用する。水硬性モルタル調製・施工用設備１１のホッパー１３から水硬性組成物１２を供給し、これと並行して混練装置（ミキサー）１６の給水口１５から混練水１７を供給し、水硬性組成物１２と混練水１７とを混練装置１６によって連続的に混練して水硬性モルタル１９を製造する。このときに混練水１７が、温度０℃〜２０℃、好ましくは温度４℃〜１８℃、さらに好ましくは温度６℃〜１５℃に冷却されて混練装置１６に供給される。
【００１８】
水硬性モルタル１９は、リザーバータンク２０に一旦収容され、リザーバータンク２０に設置された強力な上下方向の対流攪拌能力を有する多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根２２を装着した攪拌機によって強制攪拌養生され、スラリーの流動特性が安定化される。所定時間攪拌養生された水硬性モルタル２５は、水硬性モルタル調製・施工用設備１１に搭載されたスラリーポンプ２４によって圧送され、スラリーポンプ２４に接続されたスラリーホース４５を介して施工箇所へ連続的に圧送・供給され打設・施工される。混練水１７は、上述のような所定の温度に冷却されているため、打設・施工されるスラリーの温度は、スラリーホース４５などでの温度上昇を考慮しても、モルタル硬化体の乾燥ひび割れやモルタル硬化体の温度ひび割れを抑制し、長期強度増進を確保するための所定のスラリー温度とすることができる。
【００１９】
モルタル硬化体の乾燥ひび割れやモルタル硬化体の温度ひび割れを抑制し、長期強度増進を確保するためには、リザーバータンク中のスラリー温度を３５℃以下とすることが必要である。また、乾燥ひび割れやモルタル硬化体の温度ひび割れを抑制し、長期強度増進をより確実にするためには、リザーバータンク中のスラリーの温度を３０℃以下とすることが好ましい。このようなスラリー温度を得るためには、混練装置１６に供給する水硬性組成物１２の温度（摂氏）および混練水１７の温度（摂氏）を足した値（水硬性組成物１２の温度と混練水１７の温度との和）を５５℃以下、好ましくは５０℃以下、特に好ましくは４５℃以下にするというスラリー温度制御方法を用いることができる。
【００２０】
また、リザーバータンク中のスラリーをポンプ圧送し、１００ｍのスラリーホースを介して施工箇所への本発明の効果を奏するスラリー供給をより確実に行うためには、スラリー圧送過程でスラリー温度が上昇することを考慮し、水硬性組成物１２の温度と混練水１７の温度との和を５０℃以下、好ましくは４５℃以下、特に好ましくは４０℃以下にするというスラリー温度制御方法を用いることが好ましい。
【００２１】
混練水の凍結を避けるために、水硬性組成物の温度１２および混練水１７の温度の下限は０℃、好ましくは４℃であり、特に好ましくは６℃であり、したがって、水硬性組成物１２の温度と混練水１７の温度との和の下限は０℃、好ましくは８℃であり、特に好ましくは１２℃である。
【００２２】
次に、本発明の水硬性モルタルの施工方法で用いる水硬性モルタル調製・施工用設備１１について説明する。
【００２３】
図１に示すように、水硬性モルタル調製・施工用設備１１は、水硬性組成物１２を供給するためのホッパー１３、水硬性組成物１２と混練水１７とを混練するための混練装置１６、水硬性モルタルを一旦収容するためのリザーバータンク２０、水硬性モルタルをポンプ圧送する場合に使用するスラリーホース４５（図１には図示せず）などから構成される。
【００２４】
まず、混練装置１６について説明する。混練装置１６には、強力な混練力が得られる混練スクリュー１０が装着されている。図３は、混練スクリュー１０の全体構成の一例を示す図である。混練スクリュー１０は、基端から終端までの長さが混練装置１６の混練室の長さ程度の軸部材１０ａと、この軸部材１０ａの外周面に形成された複数枚の羽根とを有する。そしてこの複数枚の羽根は、一例として、２６枚の戻し羽根１０ｂと、６枚の送り羽根１０ｃとを含む。戻し羽根１０ｂと送り羽根１０ｃとの合計枚数は、一例として３２枚であることができる。この場合に、羽根全体に占める戻し羽根１０ｂの割合は８１％程度である。なお、混練スクリュー１０の軸部材１０ａの基端から終端までの長さは、９３０ｍｍ程度とすることができる。
【００２５】
本発明の水硬性モルタルの施工方法では、混練装置１６の混練スクリュー１０として、複数枚の送り羽根１０ｃと、複数枚の戻し羽根１０ｂとを有する極めて高い混練力が得られる混練スクリュー１０を使用することが好ましい。この混練スクリュー１０を用いることにより、水硬性組成物と混練水とを混合装置を通過する短い時間の間に強力な混練力で均一にスラリー化することが可能となり、速やかに良好な混練状態の水硬性モルタルを得ることができる。
【００２６】
次に、リザーバータンク２０について説明する。混練装置１６によって得られた水硬性モルタル２１は、混練装置１６の下部に設置されているリザーバータンク２０に一旦収容されて、多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置したスターラースクリュー（複合攪拌羽根）２２によって強制攪拌状態のもと、養生される。
【００２７】
水硬性モルタルが一旦収容されるリザーバータンク２０は、水硬性モルタル２１を均質化させてその流動性状を安定化させる養生槽の役割を担っている。リザーバータンク２０が貯留する水硬性モルタル量は、好ましくは３０〜２００リットル、さらに好ましくは３５〜１５０リットル、特に好ましくは４０〜１００リットルの範囲であることが、水硬性モルタルを所定の時間、リザーバータンク２０内で強制攪拌養生できることから好ましい。水硬性モルタル２１の貯留量が前記の範囲より小さい場合、充分に養生されないままスラリーがポンプ圧送されることがあり、長距離を圧送した場合にはスラリーホース４５が閉塞することがある。また、前記範囲を超える場合には、リザーバータンク２０内での強制攪拌養生時間が長くなりすぎ、スラリーの粘性が増加して流動性が悪くなる傾向が顕著となることから好ましくない。
【００２８】
また、リザーバータンク２０内のスラリーの温度上昇を防止するために、リザーバータンク２０の周囲に断熱材を配置することにより、スラリーへの熱の流入を抑制することが好ましい。
【００２９】
次に、このリザーバータンク２０内で水硬性モルタル２１の養生処理によりスラリー流動性の安定化をするために用いられる、多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根２２について説明する。
【００３０】
図４は、図１に示すリザーバータンク２０に設置された多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根２２の模式図である。複合攪拌羽根２２は、攪拌軸の周囲にスパイラル状に攪拌羽根が配置され、さらに隣合った螺旋状攪拌板の間には軸対称の位置にプレートが溶接して配置されている。また、螺旋状攪拌板と螺旋状攪拌板との中間の空間には、傾斜角を持ったパドル型攪拌板が軸対称の位置になるように攪拌軸に設置されている。
【００３１】
本発明では前記の多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根２２を、水硬性モルタル２１を収容するリザーバータンク２０に配備することが好ましい。これにより、リザーバータンク２０中の水硬性モルタル２１に強力な上下左右方向の対流、特に上下方向の強力な対流を継続して発生させることにより、モルタルの材料分離を回避するとともに、水硬性成分と混練水との接水直後の初期水和状態を緩衝・安定化させ、水硬性モルタルを均質な状態に養生することによって、モルタルの流動特性を安定化させることができる。
【００３２】
水硬性モルタル２１は、リザーバータンク２０内で攪拌軸が水平方向に配置され、攪拌軸に多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根２２を有する攪拌機によって、好ましくは１．５分間〜２０分間連続的に強制攪拌養生されること、さらに好ましくは２分間〜１８分間連続的に強制攪拌養生されること、特に好ましくは２．５分間〜１５分間連続的に強制攪拌養生されることによって、スラリーの均質性が高められ、安定した良好な流動性を有する水硬性モルタルを得ることができる。強制攪拌養生される時間が前記の範囲より短い場合、スラリーの均質性が充分高められないことがあり、前記範囲より長い場合には水硬性成分の水和反応がスラリーの流動性を阻害する傾向が顕著になり始めることから好ましくない。
【００３３】
多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根２２は、円筒に内接するように配置される。複合攪拌羽根２２の直径は、円筒の中心軸と垂直な方向に切断した面の直径であり、図４の符号２２ｂで示される寸法である。この複合攪拌羽根２２の直径が、好ましくは１００ｍｍ〜１８０ｍｍ、さらに好ましくは１１０ｍｍ〜１７０ｍｍ、特に好ましくは１１５ｍｍ〜１６０ｍｍであり、攪拌軸方向の複合攪拌羽根２２の長さ（図４の符号２２ａで示される寸法）は、好ましくは３００ｍｍ〜１２００ｍｍ、さらに好ましくは３５０ｍｍ〜１１００ｍｍ、特に好ましくは４００〜１０００ｍｍであることによって、高い強制攪拌力を持って水硬性モルタルを均質化することができる。複合攪拌羽根２２の直径２２ｂと長さ２２ａが前記範囲より大きい場合、前記の攪拌羽根を収納するリザーバータンク２０自体が大型化するため、実際に装置を移動・設置する上で制約が多くなり、実用上支障をきたすことがあるため好ましくなく、複合攪拌羽根２２の直径２２ｂと長さ２２ａが前記範囲より小さい場合には、リザーバータンク２０の容積に対する複合攪拌羽根２２の大きさが相対的に小さくなり、水硬性モルタルを強制攪拌して均質化する効果を充分に得られないことがあるため好ましくない。
【００３４】
スラリーホース４５は、リザーバータンク２０から水硬性モルタル２５を施工箇所にポンプ圧送するために使用する。スラリーホース４５の種類は、特に限定されるものではなく、市販の樹脂製ホースや耐圧ホースなどから圧送距離などの条件を考慮して適宜選択して用いることができる。ポンプ圧送する距離が長い場合には耐圧ホースを用いることが好ましい。スラリーホース４５の内径および長さは、施工条件に合わせて選択され、好ましくは、スラリーホース４５の内径（直径）が２０ｍｍ〜５５ｍｍであり、長さが７５ｍ〜２００ｍであること、さらに好ましくは、スラリーホース４５の内径（直径）が２５ｍｍ〜５０ｍｍであり、長さが８０ｍ〜１８０ｍであること、特に好ましくは、スラリーホース４５の内径（直径）が３０ｍｍ〜４５ｍｍであり、長さが９０ｍ〜１５０ｍであることが好ましく、スラリーホース４５の内径（直径）と長さが前記範囲の場合に長距離を安定してポンプ圧送することができる。スラリーホース４５の内径（直径）が前記範囲より小さい場合、スラリーを圧送した場合のスラリーホース４５内圧力が高くなってスラリーホース４５が閉塞する可能性が高くなることから好ましくなく、前記範囲よりも大きくなるとスラリーの流速が小さくなり過ぎて圧送過程でスラリーが材料分離を生じることがあるため好ましくない。また、スラリーホース４５の長さが前記範囲より短い場合、必ずしも本発明で選択して用いる材料分離抵抗性に優れる水硬性組成物を用いなくともスラリー圧送が可能な場合があり、前記範囲よりも長くなるとスラリーホース４５内圧力が高くなってスラリーホース４５が閉塞する可能性が高くなることから好ましくない。
【００３５】
また、スラリーホース４５は、スラリーが中を通過する際の温度上昇を防止するために、表面での日射を反射するために白い塗装を施すことが好ましい。また、スラリーホース４５の外側を断熱材で覆うことによっても、スラリーの温度上昇を防止することができる。
【００３６】
本発明の水硬性モルタルの施工方法に用いる水硬性モルタル調製・施工用設備は、その設備が移動装置に搭載された水硬性モルタル調製・施工用移動設備であることが好ましい。これにより、大規模な施工現場で大量のグラウト材を施工するような場合に、安定品質の水硬性モルタルを大量かつ連続的に製造・供給でき、高い施工効率を得ることができる。移動装置は、例えば、図５の模式図に示すような水硬性モルタル調製・施工用移動設備（図５の例では水硬性モルタル調製・施工用トラック３１）を使用することが好ましい。水硬性モルタル調製・施工用トラック３１は、水硬性組成物１２を貯蔵する水硬性組成物貯蔵タンク３３、水硬性組成物１２と混練水とを連続的に混練する混練装置１６、水硬性モルタル２１を一旦収容するリザーバータンク２０、および前記リザーバータンク２０から水硬性モルタル２１を圧送するスラリーポンプ２４などを搭載している。
【００３７】
なお、水硬性モルタル調製・施工用移動設備は、混練装置１６等を搭載できるものであればどのような移動装置を用いてもよい。移動装置の例としては、トラック等の自動車、リヤカー等の軽車両、被牽引車両、鉄道車両、船などを用いることもできる。移動装置としてトラックを用いると、陸上の大部分の場所への自力移動が可能になるため好ましい。
【００３８】
次に、図５に示す水硬性モルタル調製・施工用トラック３１を用いた場合の、本発明の水硬性モルタルの施工方法について具体的に説明する。
【００３９】
水硬性組成物１２の製造工場において、水硬性成分、特定の粒度構成を有する細骨材、流動化剤および膨張材などの原材料を混合して水硬性組成物１２を製造し、水硬性モルタル調製・施工用トラック３１に備えられた水硬性組成物貯蔵タンク３３に充填する。水硬性モルタル調製・施工用トラック３１は、水硬性組成物貯蔵タンク３３を有するため、水硬性組成物１２を積載して水硬性モルタルを施工する施工現場近傍へ水硬性組成物１２を輸送することができる。
【００４０】
施工現場の近傍に水硬性モルタル調製・施工用トラック３１が配置されたのち、水硬性組成物１２は水硬性組成物貯蔵タンク３３下部からスクリューコンベアによって排出されて、スクリューフィーダー３８によってホッパー１３へ供給され、ホッパー１３底部から定量的に混練装置１６へ供給される。この時、水硬性組成物１２が混練装置１６へ供給されるのに合わせて、混練装置１６に所定量の混練水１７が供給される。この水硬性組成物１２と混練水１７とは混練装置１６において強力に混練され、均質な水硬性モルタル２１が調製される。水硬性組成物１２と混練水１７との供給割合は、現場毎の施工条件や水硬性モルタルの性状に合わせて調整される。
【００４１】
混練装置１６に供給される混練水１７は、所定の温度に冷却されたものである。具体的には、水硬性モルタル調製・施工用トラック３１に搭載されている冷却水タンク３９から水供給ポンプ４０によって、水供給パイプ４１を介して混練装置１６に供給される。また、図９に示すように、水冷装置５０を用いて冷水を供給することができる。図９に示す装置の場合には、水道５２より得た水を水冷装置５０にて冷却し、ビニールホース（冷水管）５４を介して混練装置１６に冷却された混練水を供給する。なお、水冷装置５０を作動させるために必要な電力は、商用電力または発電機等から得ることができる。なお、水冷装置５０は、車両などの移動装置に搭載して搬送することができる。水冷装置５０を作動させる際には、冷水の温度上昇防止や装置の安定駆動の観点から、水冷装置５０を移動装置から降ろし、水冷装置５０を水硬性モルタル調製・施工用トラック３１の近傍に配置して行うことが好ましい。
【００４２】
水冷装置５０としては特に限定されるものではなく、市販の水冷装置を用いることができ、特に冷媒としてＨＦＣ（Ｒ４０７Ｃ）を使用する水冷装置を好ましく使用できる。
【００４３】
水冷装置５０の冷却能力としては、２５℃の給水を１０℃の冷水に冷却する場合に、好ましくは４〜１０リットル／ｍｉｎ、さらに好ましくは４．５〜９リットル／ｍｉｎ、より好ましくは５〜８リットル／ｍｉｎ、特に好ましくは５．５〜７．５リットル／ｍｉｎの範囲の冷却処理能力を有するものを使用できる。冷却能力が、前記範囲よりも小さい場合、冷水用いて水硬性モルタルを調製する場合に、必要充分な混練水量を供給できないことがあるため好ましくなく、冷却能力が前記範囲より大きくなると、水冷装置５０自体が大型化し、水硬性モルタルを調製する現場に設置して運転する上で支障をきたすことから好ましくない。
【００４４】
水冷装置５０としては、例えばオリオン機械株式会社製「ＲＫＰ２２００Ｂ」を好適に用いることができ、水硬性モルタルを調製・施工する現場の温度条件などに合わせて、混練水に要求される温度および必要とされる混練水量に応じて、水冷装置５０の台数を適宜選択することができる。
【００４５】
混練装置１６にて調製された水硬性モルタル２１は、水硬性モルタル調製・施工用トラック３１に備えられたリザーバータンク２０に一旦収容され、リザーバータンク２０に設置された、強力な上下方向の対流攪拌能力を有する多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根２２を装着した攪拌機によって強制攪拌養生され、スラリーの流動特性が安定化される。所定時間攪拌養生された水硬性モルタル２１は、上述のように、混練水１７を所定の温度に冷却することによって、リザーバータンク２０内でのスラリーの温度を、乾燥ひび割れやモルタル硬化体の温度ひび割れを抑制し、長期強度増進を確保するためのスラリー温度の目安である３５℃以下、好ましくは３０℃以下とすることができる。水硬性モルタルは、水硬性モルタル調製・施工用トラック３１に搭載されたスラリーポンプ２４によって圧送され、スラリーホース４５を介して施工箇所へ連続的に圧送・供給されて打設・施工される。
【００４６】
また、大規模な現場で大量のグラウトスラリー施工量が要求される場合には、図１４および図１５に示すように、フレコン６６またはジェットパック車６０を用いて水硬性組成物を水硬性モルタル調製・施工用移動設備のタンクに補給することができる。この方法により、大規模な施工現場においても材料切れによる施工作業の中断に見舞われることがなく、一定品質の水硬性モルタルを連続的に施工箇所へ供給することができる。
【００４７】
本発明において連続施工されるグラウトスラリー施工量は、好ましくは１．５ｍ３以上、さらに好ましくは５ｍ３以上、より好ましくは１０ｍ３以上、特に好ましくは２０ｍ３以上である。本発明によれば、大量のグラウトスラリーを連続施工する場合にも、水硬性モルタルの水分を連続的に把握して、水硬性組成物と混練水との割合を所定の値に制御できることから、大量のグラウトスラリーの品質を安定して一定に保つことができる。
【００４８】
次に、本発明で使用するための好ましい水硬性組成物について説明する。本発明では、水硬性成分と特定の粒度構成を有する細骨材と、流動化剤と、膨張材とを含む水硬性組成物を用いる。
【００４９】
水硬性組成物の水硬性成分は、ポルトランドセメントを含み、水硬性成分１００質量％中に、ポルトランドセメントを好ましくは１０質量％以上、さらに好ましくは３０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上含む。
【００５０】
ポルトランドセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント等が挙げられ、一種または二種以上を混合して使用することができる。
【００５１】
水硬性組成物の水硬性成分は、ポルトランドセメントの他に、必要に応じて本発明の特性を損なわない範囲で石膏やアルミナセメントを含むことができる。水硬性成分に含まれる成分としては、ポルトランドセメントのみ、ポルトランドセメントと石膏の２種、ポルトランドセメントとアルミナセメントの２種、ポルトランドセメントとアルミナセメントと石膏の３種、から選ぶことができる。
【００５２】
石膏としては、無水、半水等の石膏がその種類を問わず、一種または二種以上の混合物として使用できる。
【００５３】
アルミナセメントとしては、鉱物組成の異なるものが数種知られ市販されているが、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であり、その種類によらず使用することができる。
【００５４】
水硬性組成物は、必要に応じて本発明の特性を損なわない範囲で、高炉スラグ、シリカヒューム、フライアッシュ、溶融スラグなどの無機成分を含むことができる。
【００５５】
本発明で使用する水硬性組成物は、水と混練することにより速やかに良好な流動性状を有する水硬性モルタルを得ることができ、さらに優れた材料分離抵抗性を有する水硬性モルタルを安定して得るために、最大粒径が２ｍｍ未満の特定の粒度構成を有する細骨材を選択して使用することが好ましい。このような粒径の細骨材を用いることによって、良好で安定した流動性状の水硬性モルタルを得られると共に、ポンプ圧送した際に材料分離に伴うスラリーホース４５の閉塞を回避することができる。
【００５６】
本発明で使用する細骨材は、細骨材１００質量％中に、好ましくは、粒径３０μｍ以上〜１５０μｍ未満の粒子を５〜３０質量％含み、粒径１５０μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を２５〜５５質量％含み、粒径６００μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を２５〜６０質量％含むものを好適に使用でき、さらに好ましくは、粒径３０μｍ以上〜１５０μｍ未満の粒子を８〜２８質量％含み、粒径１５０μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を３０〜５２質量％含み、粒径６００μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を３０〜５５質量％含むものを好適に使用でき、より好ましくは、粒径３０μｍ以上〜１５０μｍ未満の粒子を９〜２６質量％含み、粒径１５０μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を３３〜５０質量％含み、粒径６００μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を３３〜５２質量％含むものを好適に使用でき、特に好ましくは、粒径３０μｍ以上〜１５０μｍ未満の粒子を１０〜２５質量％含み、粒径１５０μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を３５〜４８質量％含み、粒径６００μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を３５〜５０質量％含むものを好適に使用できる。
【００５７】
細骨材の粒度構成が前記の範囲から外れた場合には、水硬性モルタルをスラリーポンプ２４を用いて長距離（１００ｍ）圧送した際に、水硬性モルタル中の細骨材が材料分離を生じてスラリーホース４５を閉塞させることがあるため好ましくない。
【００５８】
細骨材の使用量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは２０〜２００質量部、さらに好ましくは４０〜１９０質量部、より好ましくは６０〜１８０質量部、特に好ましくは８０〜１７０質量部の範囲にすることにより、優れた良好な流動性と材料分離抵抗性、および、良好な硬化体強度発現性が得られることから好ましい。
【００５９】
細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂類、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒などの無機質材、ウレタン砕、ＥＶＡフォーム、発砲樹脂などの樹脂粉砕物、アルミナセメントクリンカー骨材などを用いることができる。細骨材については、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂類、石英粉末、廃ＦＣＣ触媒などを用いることが特に好ましい。
【００６０】
本発明では、水硬性組成物と混練水とを混練して速やかに良好な流動特性を有する水硬性モルタルを得るために、流動化剤と特定の粒度構成を有する細骨材とを併せて使用することが好ましい。さらに、本発明では現場での水硬性モルタルの調製の煩雑さや品質変動を回避するため、予め水硬性組成物の構成成分をプレミックスして現場に提供するため、流動化剤についても粉末状の流動化剤を選択して使用することが好ましい。
【００６１】
本発明で用いる粉末状の流動化剤としては、ポリカルボン酸系の粉末状流動化剤が好ましく、特に変性ポリカルボン酸系の粉末状流動化剤を好ましく用いることができる。市販品ではＢＡＳＦコンストラクションシステムズ社製メルフラクスＡＰ１０１Ｆ等を好適に使用できる。
【００６２】
ポリカルボン酸系流動化剤の使用量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．００１〜５質量部、さらに好ましくは０．０１〜３質量部、より好ましくは０．０３〜２質量部、特に好ましくは０．０５〜１質量部の範囲であり、添加量がこれらの範囲より少ないと水硬性成分を速やかに分散させる効果が乏しくなって充分な効果が発現せず、また多すぎても添加量に見合った効果は期待できず単に不経済であるだけでなく、流動性の経時変化やモルタルの粘稠性が大きくなることがあることから好ましくない。
【００６３】
本発明で用いる水硬性組成物は、必須成分のひとつとして膨張材を使用する。本発明で使用する膨張材としては、金属粉等の金属系膨張材や石灰類等の無機系膨張材の使用が好ましく、特に金属系膨張材および無機系膨張材を併用して用いることが好ましい。
【００６４】
金属系膨張材の添加量は、用いる水硬性成分により本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０００２〜０．０１質量部、さらに好ましくは０．０００５〜０．００８質量部、より好ましくは０．０００８〜０．００６質量部、特に０．００１〜０．００５質量部の範囲で用いることが好ましい。
【００６５】
無機系膨張材の添加量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは１〜３０質量部、さらに好ましくは２〜２５質量部、より好ましくは３〜２０質量部、特に４〜１５質量部の範囲で用いることが好ましい。
【００６６】
金属系膨張材としては、アルミニウム粉、鉄粉などの金属粉を使用することができるが、中でも比重の面から、アルミニウム粉の使用が特に好ましい。アルミニウム粉は、ＪＩＳ・Ｋ−５９０６「塗装用アルミニウム粉」の第２種に準ずるものが好適に使用できる。
【００６７】
無機系膨張材としては、カルシウムサルフォアルミネート系ではアウイン、石灰系では生石灰、生石灰−石膏系、仮焼ドロマイト等が挙げられ、これらから選ばれた少なくとも１種を使用できる。石灰系膨張材としては、生石灰、生石灰−石膏系が好ましく、特に生石灰−石膏系が好ましい。
【００６８】
また、無機系膨張材としては、例えば遊離生石灰を膨張成分として含むものや、カルシウムサルフォアルミネート等のエトリンガイト形成物質を膨張成分とする市販品を使用することができる。好ましくは、収縮補償効果とともに反応時の水和発熱によって低温環境下の強度増強効果を有する生石灰を有効成分として含む膨張材が特に好ましく、この場合、膨張材中の生石灰含有量は特に限定されないが、生石灰含有量が高いもの（１００質量％を含む）では水和反応が急激に進行することがあるので８０質量％以下の含有量が好ましい。
【００６９】
本発明で用いる水硬性組成物は、水硬性成分、細骨材、流動化剤および膨張材の他に、必要に応じて本発明の特性を失わない範囲で凝結調整剤、増粘剤、消泡剤、樹脂粉末などの成分を少なくとも１種以上含むことができる。
【００７０】
樹脂粉末としては、エチレン・酢酸ビニル共重合体、アクリル系重合体などの乳化重合した高分子エマルジョンを噴霧乾燥して調製した市販の樹脂粉末を用いることができる。
【００７１】
凝結調整剤は、用いる水硬性成分に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができ、凝結促進剤および凝結遅延剤の成分、添加量および混合比率を適宜選択して、流動性、可使時間、硬化性状などを調整することができる。
【００７２】
増粘剤は、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、および水溶性ポリマー系などを用いることができ、特にセルロース系などを用いることができる。増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができる。増粘剤および消泡剤を併用して用いることは、水硬性成分や細骨材などの骨材分離の抑制、気泡発生の抑制、硬化体表面の改善に好ましい効果を与え、グラウト用途の水硬性モルタルとしての特性を向上させるために好ましい。
【００７３】
消泡剤は、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系などの合成物質または植物由来の天然物質など、公知のものを用いることができる。消泡剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができる。
【００７４】
本発明の水硬性組成物を構成する場合、ポルトランドセメントを含む水硬性成分とポリカルボン酸系流動化剤と特定の粒度構成を有する細骨材とを組合せて用いることにより、水硬性組成物と混練水とを混練した際の初期混練性が各段に向上し、極めて短時間の混練操作によって良好な流動性を有する水硬性モルタルを得ることができる。この結果、混練時間の長短に関わらずＪ１４ロート流下値が安定した水硬性モルタルを製造することができる。特に好適な水硬性組成物の成分構成は、ポルトランドセメントを含む水硬性成分、特定の粒度構成を有する細骨材、変性ポリカルボン酸系の粉末流動化剤、無機系膨張材および金属系膨張材を含むものである。
【００７５】
本発明では、水硬性成分と、特定の粒度構成を有する細骨材、変性ポリカルボン酸系の粉末流動化剤、無機系膨張材および金属系膨張材とを含み、必要に応じて、凝結調整剤、増粘剤、消泡剤および粉末樹脂等から選択される成分を添加し、混合機で混合し、水硬性組成物のプレミックス粉体を得ることができる。
【００７６】
本発明で用いる水硬性組成物は、所定量の水と混練することによって速やかに良好な流動特性を有し、材料分離抵抗性に優れた水硬性モルタルを調製することができる。
【００７７】
本発明で使用する水硬性組成物は、水の添加量を調整することにより、水硬性モルタルの流動性、材料分離抵抗性などを、さらに硬化して得られる硬化体の強度などを調整することができる。
【００７８】
水の添加量は、使用する水硬性組成物に応じて適宜選択することができる。水の添加量は、水硬性組成物（グラウト組成物ともいう）１００質量部に対し、好ましくは８〜５０質量部、さらに好ましくは９〜４０質量部、より好ましくは１０〜３０質量部、特に好ましくは１１〜２５質量部加えて用いることが好ましい。
【００７９】
本発明では、混練条件Ａの条件で水硬性組成物と混練水とを混練し、混練操作によって得られる水硬性モルタルの流動特性をＪ１４ロート流下時間によって評価する。混練条件Ａとは、気温２０℃（すなわち水硬性組成物および水の温度も２０℃）において２Ｌポリ容器に混練水１６質量部を入れ、図６のタービン羽根を取り付けた０．１５ＫＷ攪拌機を使用し、３００ｒｐｍで攪拌しながら水硬性組成物１００質量部を全量投入後（粉体１５００ｇ）、７８０ｒｐｍで所定時間混練して、水硬性モルタルを調製するものである。
【００８０】
本発明では、水硬性組成物を混練条件Ａの条件で１分間混練して調製した水硬性モルタルのＪ１４ロート流下時間（Ｚ）、水硬性組成物を混練条件Ａの条件で２分間混練して調製した水硬性モルタルのＪ１４ロート流下時間（Ｙ）、水硬性組成物を混練条件Ａの条件で４分間混練して調製した水硬性モルタルのＪ１４ロート流下時間（Ｘ）、水硬性組成物を混練条件Ａの条件で６分間混練して調製した水硬性モルタルのＪ１４ロート流下時間（Ｗ）、とした場合に、水硬性組成物を混練条件Ａの条件で１分間混練して調製した水硬性モルタルのＪ１４ロート流下時間（Ｚ）と、２分間、４分間または６分間混練して調製した水硬性モルタルのＪ１４ロート流下時間（Ｙ）、（Ｘ）、（Ｗ）との比率が、好ましくはＹ／Ｚ、Ｘ／ＺおよびＷ／Ｚ＝０．７５〜１．００の範囲であり、さらに好ましくはＹ／Ｚ、Ｘ／ＺおよびＷ／Ｚ＝０．７６〜０．９５の範囲であり、より好ましくはＹ／Ｚ、Ｘ／ＺおよびＷ／Ｚ＝０．７７〜０．９２の範囲であり、特に好ましくはＹ／Ｚ、Ｘ／ＺおよびＷ／Ｚ＝０．７８〜０．９０の範囲であることが速やかに良好な流動特性安定して有する水硬性モルタルが得られることから好ましい。
【００８１】
Ｙ／Ｚ、Ｘ／ＺおよびＷ／Ｚが上記範囲から外れた場合、１分間混練した場合の水硬性モルタルの流動性状と、２分間、４分間または６分間混練した場合の水硬性モルタルの流動性状とが大きな差異を有することになり、このような水硬性モルタルをポンプ圧送してスラリーホース４５を介して長距離を圧送した場合には、流動性状が変化しやすく安定しないために圧送距離によって流動特性が異なったり、場合によってはスラリーホース４５が閉塞することもあるため好ましくない。
【００８２】
また、本発明では、水硬性組成物を混練条件Ａの条件で２分間混練して調製した水硬性モルタルのＪ１４ロート流下時間（Ｙ）と、４分間または６分間混練して調製した水硬性モルタルのＪ１４ロート流下時間（Ｘ）、（Ｗ）との比率が、好ましくはＸ／ＹおよびＷ／Ｙ＝０．９０〜１．０２の範囲であり、さらに好ましくはＸ／ＹおよびＷ／Ｙ＝０．９０５〜１．０１の範囲であり、より好ましくはＸ／ＹおよびＷ／Ｙ＝０．９１〜１．００の範囲であり、特に好ましくはＸ／ＹおよびＷ／Ｙ＝０．９２〜０．９９の範囲であることが速やかに良好な流動特性安定して有する水硬性モルタルが得られることから好ましい。
【００８３】
Ｘ／ＹおよびＷ／Ｙが上記範囲から外れた場合、２分間混練した場合の水硬性モルタルの流動性状と、４分間または６分間混練した場合の水硬性モルタルの流動性状とが大きな差異を有することになり、このような水硬性モルタルをポンプ圧送してスラリーホース４５を介して長距離を圧送した場合には、流動性状が変化しやすく安定しないために圧送距離によって流動特性が異なったり、場合によってはスラリーホース４５が閉塞することもあるため好ましくない。
【００８４】
本発明の水硬性組成物を混練条件Ａの条件で１分間、２分間、４分間または６分間混練して調製した水硬性モルタルのＪ１４ロート流下時間（Ｚ）、（Ｙ）、（Ｘ）および（Ｗ）は、好ましくは５〜１２秒の範囲、さらに好ましくは５．５〜１１秒の範囲、特に好ましくは６〜１０秒の範囲であることが速やかに優れた流動性を安定して確保できることから好ましい。
【００８５】
本発明では、水硬性組成物を混練条件Ａの条件で２分間混練して調製した水硬性モルタルについて、土木学会加圧ブリージング試験方法（ＪＳＣＥ・Ｆ５０２−１９９９）の試験方法でジャッキ圧力を１．０Ｎ／ｍｍ２に設定して１分加圧した時の脱水量は、好ましくは２〜１８ｍｌの範囲、さらに好ましくは４〜１６ｍｌの範囲、特に好ましくは５〜１５ｍｌの範囲であることが、ポンプ圧送してスラリーホース４５を介して水硬性モルタルを施工箇所へ供給する際に、加圧条件下で材料分離を生じ難いことから好ましい。
【００８６】
水硬性モルタルの硬化体は、以下の特性の１つ以上有することが好ましい。
１）圧縮強度（材齢１日）が、好ましくは２０Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは２５Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは３０Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは３２Ｎ／ｍｍ２以上である。
２）圧縮強度（材齢３日）が、好ましくは３５Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは４０Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは４３Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは４５Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００８７】
本発明で用いる水硬性組成物は、水硬性成分と細骨材と流動化剤と膨張剤とを必須成分とする、土木建築工事に使用されるグラウト用の水硬性組成物であって、水との混練操作によって速やかに良好なスラリー状態が得られ、流動性に優れ、材料分離抵抗性が高い水硬性モルタルを安定して調製することができる。
【００８８】
以上で説明した本発明の水硬性モルタルの施工方法は、水硬性モルタル調製・施工用移動設備を用い、上述した速やかに混練されて安定した流動性状を示す水硬性組成物と、所定の温度に冷却した混練水とを、強力な混練力が得られる混練装置１６を使用して連続的に混練し、水硬性モルタルを連続的に調製してリザーバータンク２０に一旦収容する。さらに、強力な上下対流を発生させる多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根２２を有する攪拌機を用いて、水硬性モルタルを強制攪拌条件下で所定時間攪拌養生することによって、材料分離を生じさせることなくスラリー状態が極めて安定化した水硬性モルタルを調製することができる。これにより、スラリーポンプ２４を用いて離れた施工場所に連続的に水硬性モルタルを供給した際にも、圧送過程での材料分離を生じさせることなく、所定の温度で安定して施工箇所へ供給・打設することができ、高い施工効率と優れた施工品質を提供することができ、また、施工時のスラリー温度が高いことによるひび割れ等の発生を防止することができる。また、施工箇所近傍で水硬性モルタルを製造することができるため、大規模な現場で大量の水硬性モルタルを限られた期間内に施工することが可能となる。
【００８９】
本発明の水硬性モルタルの施工方法は、トンネルやシールドの裏込め、ダムの継ぎ目、橋梁のシュウ、構造物の補修や補強、鉄筋継手、機械基礎の固定、下水道の補修等、土木建築分野の各種グラウト工事において、高流動性、無収縮性および高強度といった性能を安定して提供できることからその利用価値は大きい。特に、夏期の酷暑条件下に大規模な現場で大量のグラウチングを行うような場合に、連続的に水硬性モルタルを調製して、連続的に施工箇所へ供給・打設施工する場合に、その性能を大いに発揮するものである。
【実施例】
【００９０】
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるものでない。
【００９１】
≪特性の評価方法≫
１）Ｊ１４ロート流下値（秒）：
土木学会充てんモルタル試験方法（案）（ＪＳＣＥ・Ｆ５４２−１９９３）に準拠して、グラウトスラリーのＪ１４ロート法による流下値を示す。
２）圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）：
温度２０℃、湿度６５％の条件で混練したグラウトスラリーを用い、温度２０℃、湿度９５％の条件で硬化させ、翌日脱型後、２０℃の水中で養生した試験体φ５×１０ｃｍを用い、ＪＩＳ・Ａ−１１０８に準拠して評価を行う。
３）加圧ブリージング試験：
温度２０℃、湿度６５％の条件下、混練条件Ａで混練した水硬性モルタルを用い、内径１２５ｍｍ、内高２００ｍｍの試験容器を用いて試験を行う。ジャッキ圧力を１．０Ｎ／ｍｍ２に設定した以外は、土木学会加圧ブリージング試験方法（ＪＳＣＥ・Ｆ５０２-１９９９）に準拠して評価を行う。
４）ポンプ圧送性：
水硬性モルタル（スラリー）の排出ポンプ出口に、内径３２ｍｍで長さ５０ｍ、７５ｍまたは１００ｍのスラリーホースを接続して、スラリーホース筒先より吐出されるスラリーの材料分離状態および閉塞の有無で評価を行う。ポンプは、モーノポンプ、型番：２ＮＭ５０（兵神装備社製）を用いて行う。スラリーの圧送性の評価指標は、○：スラリーホース筒先より吐出されるスラリーの材料分離無し、△：スラリーホース筒先より吐出されるスラリーの材料分離有り、×：閉塞とする。
５）混練条件Ａ：
２０℃において２Ｌポリ容器に１６質量部の水を入れ（参考例１〜４の場合は１６．４質量部）、図６に示すタービン羽根を取り付けた０．１５ＫＷ攪拌機（新東科学社製、品番：スリーワンモータＢＬ６００）を使用し、３００ｒｐｍで攪拌しながら水硬性組成物（粉体１５００ｇ）を全量投入後、７８０ｒｐｍで所定時間（１分間、２分間、４分間または６分間）混練して、水硬性モルタルを調製することを混練条件Ａとする。
【００９２】
≪原料≫
原料は以下のものを使用した。
【００９３】
１）水硬性成分：
・ポルトランドセメント（宇部早強セメント、ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇ）。
比表面積の評価法は、ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に規定されているブレーン空気透過装置を用いて測定されたものである。
【００９４】
２）細骨材：
細骨材（１）は、珪砂Ａ〜Ｃを混合して調製する。
・珪砂Ａ  ：  ＳＳ５Ａ、宇部サンド工業社製。
・珪砂Ｂ  ：  Ｓ６、宇部サンド工業社製。
・珪砂Ｃ  ：  Ｓ７、宇部サンド工業社製。
細骨材（２）は、珪砂Ｄ〜Ｆを混合して調製する。
・珪砂Ｄ  ：  川鉄４号、川鉄鉱業社製。
・珪砂Ｅ  ：  Ｎ５０、瓢屋社製。
・珪砂Ｆ  ：  Ｎ７０、瓢屋社製。
篩を使用して測定した珪砂Ａ〜Ｆの粒度構成を表５に示す。また、比較例１で使用した細骨材（珪砂Ａと珪砂Ｂの混合物）、実験１および実験２で使用した細骨材（珪砂Ａと珪砂Ｂと珪砂Ｃの混合物）、実施例１で使用した細骨材（珪砂Ｄ、珪砂Ｅおよび珪砂Ｆの混合物）の粒度構成を図７および表６に示す。
【００９５】
３）膨張材：
・無機系膨張材：アサノジブカル（太平洋セメント社製）。
・金属系膨張材：アルミニウム粉（粒度４４μｍ以下６０％以上、大和金属粉工業社製）。
【００９６】
４）減水剤：
・流動化剤ａ：  変性ポリカルボン酸系流動化剤、メルフラクスＡＰ１０１Ｆ（ＢＡＳＦポゾリス社製）。
・流動化剤ｂ：  ナフタレンスルフォン酸系流動化剤、マイティ１００（花王社製）。
・流動化剤ｃ：  ポリカルボン酸系流動化剤、マイティ２１Ｐ（花王社製）。
・流動化剤ｄ：  ポリエーテル・ポリカルボン酸系流動化剤、メルフラスクＶＰ２６５１（ＢＡＳＦポゾリス社製）。
・流動化剤ｅ：  ポリエーテル・ポリカルボン酸系流動化剤、メルフラスクＶＰ２６４１（ＢＡＳＦポゾリス社製）。
５）増粘剤：  メチルセルロース系増粘剤、ハイユーローズ（宇部興産株式会社製）
【００９７】
≪比較例１、実験１〜２、実施例１、参考例１〜４≫
表１に示す配合割合で水硬性組成物と混練水とを混練条件Ａにしたがって混練し、７８０ｒｐｍで１分間混練したスラリー、２分間混練したスラリー、４分間混練したスラリーおよび６分間混練したスラリーの４種類の水硬性モルタルを調製し、Ｊ１４ロート流下値（秒）を測定した。水硬性組成物を混練条件Ａで２分間混練して調製したスラリーを硬化させた水硬性モルタル硬化体について圧縮強度を測定した。Ｊ１４ロート流下値（秒）および圧縮強度の測定結果を表２に示す。
【００９８】
比較例１、実験１〜２および実施例１の水硬性組成物を用いて、混練条件Ａで２分間混練して調製した水硬性モルタルについて、加圧ブリージング試験を行った結果を表３および図８に示す。
【００９９】
≪比較例２、実験３〜４、実施例２〜３、参考例５≫
比較例１、実験１および実施例１の水硬性組成物を用いて、表４に示す混練条件で、水硬性組成物と所定量の混練水とを混練装置を含む水硬性モルタル調製・施工用設備（スラリー製造・供給装置）に供給して連続的に混練し、水硬性モルタルを連続製造してスラリーを一旦リザーバータンクに収容した。なお、水硬性モルタルの連続混練に用いた水硬性モルタル調製・施工用設備の混練装置の仕様および混練条件を表７に示す。
【０１００】
比較例２および実験３〜４の場合、水硬性モルタルは、図２に示すリザーバータンク中で約２分間、緩やかな攪拌状態で保持した後、スラリー製造設備の吐出ポンプ（スラリーポンプ）を用いて吐出した。
【０１０１】
また、実施例２と実施例３の場合、水硬性モルタルは、それぞれ図１（ａ）、図１（ｂ）に示すリザーバータンク中で約２分間、多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根を有する攪拌機によって強制攪拌条件下に保持した後、スラリー製造設備の吐出ポンプ（スラリーポンプ）を用いて吐出した。
【０１０２】
スラリー製造設備の吐出ポンプ（スラリーポンプ）から吐出した水硬性モルタルは、ポンプから吐出直後を０ｍとし、ポンプに接続した内径が３２ｍｍで長さが５０ｍ、７５ｍおよび１００ｍのスラリーホースの筒先より吐出させてポンプ圧送性を評価した。また、連続製造してリザーバータンクに収容したスラリーと、吐出ポンプ（スラリーポンプ）を用いて、ポンプからの吐出直後を０ｍとし、５０ｍ、７５ｍおよび１００ｍのスラリーホースの筒先より吐出させてスラリーについて、Ｊ１４ロート流下値（秒）を測定した。
【０１０３】
スラリー中に含まれる水分量は、リザーバーに収容したスラリーを一部取り出して電子レンジ法により測定した。
【０１０４】
ポンプ圧送性の評価結果およびＪ１４ロート流下値の測定結果を表４に示す。
【０１０５】
【表１】
2009096039.tif 000003
【０１０６】
【表２】
2009096039.tif 000004
【０１０７】
【表３】
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【０１０８】
【表４】
2009096039.tif 000006
【０１０９】
【表５】
2009096039.tif 000007
【０１１０】
【表６】
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【０１１１】
【表７】
2009096039.tif 000009
【０１１２】
（１）変性ポリカルボン酸系流動化剤と、所定量の微粒分を含む細骨材（図７にそのふるい目開きとふるい残分との関係を示す）とを併せて用いた実験１〜２および実施例１の場合、表２に示すように、混練条件Ａで１分間混練して調製したスラリーと、２分間から６分間混練して調製したスラリーとのＪ１４ロート流下値の比率が０．８０〜０．８６と比較的混練度が高い数値で安定しており、さらに、混練条件Ａで２分間混練して調製したスラリーと、４分間および６分間混練して調製したスラリーとのＪ１４ロート流下値の比率においては、０．９３〜０．９９とより混練度が高い数値が得られ、極めて速やかに良好な混練状態の水硬性モルタルが得られている。また、表３および図８に示すように、実験１〜実験２および実施例１は、加圧条件下での脱水量が比較例１と対比して低い数値を示している。
【０１１３】
（２）変性ポリカルボン酸系流動化剤と、微粒分を含まない細骨材とを用いた比較例１（図７にそのふるい目開きとふるい残分との関係を示す）の場合については、表２に示すように、極めて速やかに良好な混練状態の水硬性モルタルが得られたが、表３および図８に示すように、加圧条件下での脱水量が多かった。
【０１１４】
（３）比較例１および実験１の水硬性組成物を用い、それぞれ比較例２および実験３として、気温２３℃の温度条件で水硬性モルタル調製・施工用設備（図２）による実機評価（流動性評価、圧送性評価）を行った。その結果を表４に示すように、比較例２の場合、ポンプ圧送距離が７５ｍの時点でスラリーホースが閉塞したのに対して、実験３では圧送距離１００ｍ時点まで可能であり、さらに水硬性モルタルの流動性もＪ１４ロート流下値が１２秒以下と良好な数値が得られた。実験３の場合、細骨材中に含まれる微粒分がペースト粘度を増大させ、ペーストと細骨材の分離抵抗性を高めた結果、圧送過程でのスラリーホースの閉塞現象を回避できたものと推察される。
【０１１５】
実験１の水硬性組成物を用いて、気温１３℃の温度条件で水硬性モルタル調製・施工用設備（図２）による実機評価（流動性評価、圧送性評価）を行った実験４の場合、表４に示すようにポンプ圧送性においては実験３の場合と同様に１００ｍの圧送が可能であったが、リザーバー内およびポンプ吐出直後（０ｍスラリーホース筒先）のＪ１４ロート流下値が１２秒以上と大きな数値を示した。これは低温条件下での混練では、水の粘性が高くなって混練性が低下するとともに、流動化剤の溶解速度が遅くなり、水硬性組成物と混練水との混練によるスラリーの均質化が遅れたことによるものと推察される。
【０１１６】
（４）実施例１の水硬性組成物を用い、それぞれ実施例２および実施例３として、気温１５℃または気温１２℃の温度条件で、水硬性モルタル調製・施工用設備（図１ａまたは図１ｂ）を使用した実機評価（流動性評価、圧送性評価）を行った。その結果を表４に示すように、流動性の指標であるＪ１４ロート流下値は１２秒以下で安定した数値を示し、ポンプ圧送性においても圧送距離１００ｍ時点でも良好な吐出性が得られた。これは、リザーバータンク内の水硬性モルタルを、高攪拌力が得られる多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根を用いて所定時間強制攪拌養生したことにより、低温条件下での水の粘性が高くなる影響と、流動化剤の溶解速度の遅延の影響とを解消して、短時間に必要充分な混練状態が得られた結果、流動性が安定化したものと推察される。
【０１１７】
また、実施例２と実施例３とを比較した場合、より低温条件で試験評価を行っているにもかかわらず、実施例３の方が優れた流動性（Ｊ１４ロート流下値）を示した。これは、リザーバータンクのスパイラル攪拌羽根（図１（ｂ）の２２）と移送スクリュー（図１（ｂ）の２３）との間隙にセパレートプレートを設けて、混練装置からリザーバータンクへ供給された混練直後の水硬性モルタルの一部が、移送スクリューを配置した部分へショートカットすることを防止できたことによるものと考えられる。
【０１１８】
≪比較例２−１および実施例２−１〜３≫
次に、気温が高い場合に、水硬性組成物との混練のために用いる水（混練水）を冷却することの効果を確認するための水冷試験を行った。
【０１１９】
水冷試験の試験条件を表８に示す。水冷試験に用いた水硬性組成物は、全て実施例１の水硬性組成物と同じ配合とした。比較例２−１では混練水を冷却しなかった。それに対して、実施例２−１〜３においては、冷却した混練水を用いて水硬性組成物と混練した。なお、表８に示すように、これらの試験での気温は２８℃以上だった。
【０１２０】
水冷試験の結果を表８および図１０に示す。この結果から明らかなように、混練装置に供給する混練水を冷却した実施例２−１〜３の場合には、リザーバータンク中の水硬性モルタル（スラリー）の温度を３５℃以下とすることができ、１００ｍスラリーホース筒先でのスラリー温度についても４０℃未満とすることができた。なお、「水比」とは、水硬性組成物１００質量部に対する混練水量の質量部である。
【０１２１】
【表８】
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【０１２２】
≪水硬性組成物および混練水の温度と、水硬性モルタル（スラリー）の温度との関係≫
水硬性組成物および混練水の温度と、スラリーの温度との関係を明らかにするための試験を行った。その結果を表９に示す。図１１は、表９に示す値を図示したものである。丸印はケミスターラーを用いて混練した測定データであり、三角印は施工現場を模擬した場合の測定データを示す。また、白抜きの丸印および三角印は、リザーバータンク中のスラリー温度の測定値が３５℃以下であったものを示す。また、破線は「Ａ．水硬性組成物温度（℃）」と「Ｂ．混練水温度（℃）」との和（Ａ＋Ｂ）が、５５℃であるものを示す。この図から、水硬性組成物の温度（摂氏）および混練水の温度（摂氏）を足した値（和）が５５℃以下の場合（図１１に図示した破線上および破線の左側に相当する）には、スラリー調製直後のスラリー温度（リザーバータンク中のスラリー温度に相当）が３５℃以下であることが明らかとなった。
【０１２３】
【表９】
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【０１２４】
≪水硬性モルタル（スラリー）温度と、施工後の試験体の温度変化との関係≫
リザーバータンク内の水硬性モルタル（スラリー）の温度を２８．４℃および３５．６℃としたときの、施工後の試験体の温度変化を図１２に示す。参考のため、そのときの室温も図示した。施工後、水硬性組成物と混練水との反応によって反応熱が生じるため、試験体の温度は上昇する。このときスラリー温度を低くしたものの方が試験体の温度上昇のピークを生じる時間が遅く、またピーク温度も低いことが明らかとなった。したがって、スラリー温度を低くしたものの方が試験体表面の乾燥ひび割れやモルタル硬化体の温度ひび割れが生じ難い。
【０１２５】
≪水硬性モルタル（スラリー）温度と、施工後の試験体の寸法変化との関係≫
リザーバータンク内の水硬性モルタル（スラリー）の温度を２８．４℃（実施例２−３と同等のスラリー）および３５．６℃（比較例２−１と同等のスラリー）としたときの、施工後の試験体の寸法変化を図１３に示す。施工後、スラリー温度を低くしたものの方が試験体の寸法変化が小さいことが明らかとなった。また、試験体表面の凝結後の状態を観察したところ、冷水を使用した試験体（スラリー温度２８．４℃）のものの方が、ひび割れを大幅に低減できることが明らかとなった。
【０１２６】
≪水硬性モルタル（スラリー）温度と、圧縮強度との関係≫
表１０に、リザーバータンク内の水硬性モルタル（スラリー）温度と、圧縮強度との関係を示す。この結果から、材齢３日までの圧縮強度は、スラリー温度が高い方が、セメントの水和反応が促進されて高くなる傾向を示した。しかし、表１０に示すように、材齢２８日での圧縮強度は、冷却した水を混練水として用いたものの方が高く、耐久性に優れる硬化体が得られることが明らかとなった。なお、試験体は、翌日脱型し、現場気中養生とした。
【０１２７】
【表１０】
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【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明（実施例）で用いる水硬性モルタル調製・施工用設備の構成の一例を説明するための模式断面図であり、図１ａは、多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根を設置したものを図示し、図１ｂは、多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根およびセパレートプレートを設置したものを図示した模式断面図である。
【図２】比較例と実験３〜４で用いる水硬性モルタル調製・施工用設備の構成の一例を説明するための模式断面図である。
【図３】本発明で用いる混練スクリューの全体構成を示す図である。
【図４】本発明で用いる多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根の全体構成を示す図である。
【図５】水硬性組成物貯蔵タンクおよび水硬性モルタル調製・施工用設備を搭載した水硬性モルタル調製・施工用トラックの全体構成を示す模式図である。
【図６】混練条件Ａで水硬性モルタルを調製する場合に使用するタービン羽根を示す模式図である。
【図７】比較例１、実験１〜２および実施例１で使用した細骨材の粒度構成を示す図である。
【図８】水硬性モルタルの加圧ブリージング試験結果（脱水量）を示す図である。
【図９】水冷装置搭載車両を用いて冷水を水硬性モルタル調製・施工用トラックに供給する構成を示す模式図である。
【図１０】混練水および所定の位置におけるスラリーの温度を示す図である。
【図１１】水硬性組成物および混練水の温度と、水硬性モルタル（スラリー）調製直後のスラリー温度（リザーバータンク中のスラリー温度に相当）との関係を示す図である。
【図１２】水硬性モルタル（スラリー）調製直後のスラリー温度（リザーバータンク中のスラリー温度に相当）と、施工後の試験体の温度変化との関係を示す図である。
【図１３】混練水として冷水使用の場合と常温水使用の場合の、水硬性モルタル（スラリー）調製直後のスラリー温度（リザーバータンク中のスラリー温度に相当）と、施工後の試験体の寸法変化との関係を示す図である。
【図１４】水硬性モルタル調製・施工用トラックの水硬性組成物タンクに、フレコンから水硬性組成物を補給している状況の一例を示す模式図である。
【図１５】水硬性モルタル調製・施工用トラックの水硬性組成物タンクに、ジェットパック車から水硬性組成物を補給している状況の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１０  ：  混練スクリュー
１０ａ  ：軸部材
１０ｂ  ：戻し羽根
１０ｃ  ：送り羽根
１０ｄ  ：掻き出し用板部材
１１  ：  水硬性モルタル調製・施工用設備（スラリー製造・供給装置）
１２  ：  水硬性組成物
１３  ：  ホッパー
１４  ：  ホッパースクリュー
１５  ：  給水口
１６  ：  混練装置（ミキサー）
１７  ：  混練水
１８  ：  モルタル排出口
１９  ：  （リザーバータンクへ向かう）水硬性モルタル
２０  ：  リザーバータンク
２１  ：  水硬性モルタル
２２  ：  スターラースクリュー（多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根）
２２ａ  ：  攪拌軸方向の複合攪拌羽根の長さ
２２ｂ  ：  複合攪拌羽根の直径の寸法
２３  ：  移送スクリュー
２４  ：  スラリーポンプ（スネークポンプ）
２５  ：  攪拌養生された水硬性モルタル
２６、２７  ：  モーター
２８  ：  動力伝達ベルト
２９  ：  セパレートプレート（スラリーの収容部と移送部とを部分的に分離）
３０  ：  スターラースクリュー（スネッキ攪拌羽根）
３１  ：  水硬性モルタル調製・施工用トラック
３２  ：  水硬性組成物の供給口
３３  ：  水硬性組成物貯蔵タンク
３８  ：  スクリューフィーダー
３９  ：  冷却水タンク
４０  ：  水供給ポンプ
４１  ：  水供給パイプ
４５  ：  スラリーホース
５０  ：  水冷装置
５２  ：  水道
５３  ：  ビニールホース（水道管）
５４  ：  ビニールホース（冷水管）
６０  ：  ジェットパック車
６１  ：  タンク
６２  ：  コンプレッサー
６３  ：  フレキシブルホース（圧送管）
６４  ：  圧送管
６５  ：  水硬性組成物供給口
６６  ：  フレコン（補充用の水硬性組成物が充填されている）
６７  ：  クレーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2009096039.tif 000021
【図１４】
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【図１５】
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【図７】
2009096039.tif 000024
【図８】
2009096039.tif 000025
【図１２】
2009096039.tif 000026
【図１３】
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