JP2003105517A - コンクリートの保護および補修工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンクリート面の保護およびコンクリート面
に発生した浸食の補修が簡単に短期間で行え、産業廃棄
物の発生を軽減し、しかも、耐久性を向上させることで
補修の繰り返し頻度を低減できるコンクリート摩耗対策
工法を提供する。 【解決手段】 硬質基板２の表面に、サーメット粉末
と、ＮｉあるいはＮｉとＣｒを含んだ金属粉末とを混合
した溶射用粉末を溶射して溶射皮膜層３を形成した耐摩
耗プレート１を、コンクリート面に浸食が生じる可能性
がある。または生じた部分に接着部材を用いて取り付け
ることにより、コンクリート面を保護・補修する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、砂礫を含む流水
により浸食を受けるコンクリート面を保護し、または浸
食を受けた部分を補修するためのコンクリートの保護お
よび補修工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダムエプロンや排砂路のコンクリート面
は、洪水時等の砂礫を含む流水による衝撃作用や摩耗作
用により大きく浸食されるため、浸食が発生すると補修
の必要性が生じる。

【０００３】従来、コンクリート面に発生した浸食を補
修する方法は、浸食が発生した部分のコンクリートをハ
ツリによって除去し、この除去した部分に新たなコンク
リートを打設して打ち替えるようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、コンクリート
の打ち替えによる補修方法は、施工に手間と時間がかか
って効率が悪いと共に、産業廃棄物としてのコンクリー
トガラが大量に発生し、その処理に経費がかかるだけで
なく、打ち替えたコンクリート面は、当然ながら、新規
作成のコンクリート面に比べ砂礫を含む流水に対する衝
撃や浸食に弱く、このため、補修の繰り返し頻度が多く
なり、補修経費が嵩むという問題がある。

【０００５】そこで、この発明の課題は、新規製作の流
水路において浸食を受けるコンクリート面を保護すると
共に、浸食された流水路ではコンクリート面に発生した
浸食の補修が簡単に短期間で行え、産業廃棄物の発生を
軽減し、しかも、耐久性を向上させることで補修の繰り
返し頻度を低減できる、コンクリートの保護および補修
工法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、この発明は、硬質基板の表面に、サーメット
粉末と、ＮｉあるいはＮｉとＣｒを含んだ金属粉末とを
混合した溶射用粉末を溶射して溶射皮膜層を形成した耐
摩耗プレートまたは耐摩耗と弾性シートを、コンクリー
ト面に接着および／または接合部材を用いて取り付ける
構成を採用したものである。

【０００７】上記硬質基板としては、炭素鋼（例えばＳ
４５Ｃ）やステンレス鋼等の鋼板を用い、浸食を受ける
または浸食が発生したコンクリート面の清掃をした後、
その部分を覆うように溶射皮膜層を形成した面を外にし
て耐摩耗プレートを取り付けるようにする。コンクリー
トと耐摩耗プレートの間に隙間が生じている場合は、無
収縮モルタル等を充填して埋めるようにする。

【０００８】また、上記溶射皮膜層は、タングステンカ
ーバイド、クロムカーバイドおよびＮｉ、またはタング
ステンカーバイド、ＣｏおよびＣｒを主成分とするサー
メット粉末と、ＣｒとＮｉの合計が金属粉末全体の重量
に対して９０％以上を占め、かつ、Ｃｒの含有量が金属
粉末全体の重量に対して０〜５５％である金属粉末を、
溶射用粉末全体の重量に対し各々８０〜９７％、３〜２
０％の含有量となるよう添加、混合した溶射用粉末を溶
射して形成することができる。

【０００９】上記耐摩耗プレートの溶射皮膜層は、耐衝
撃性、耐摩耗性および耐食性に優れており、この耐摩耗
プレートで砂礫を含む流水により浸食を受けるコンクリ
ートの面を覆うことで、その部分の耐久性が向上し、補
修の繰り返し頻度を低減できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
示例と共に説明する。

【００１１】この発明の保護および補修工法に用いる耐
摩耗プレート１は、図１（Ａ）および（Ｂ）のように、
適宜厚みを有する薄板鋼板２の表面に、サーメット粉末
と、ＮｉあるいはＮｉとＣｒを含んだ金属粉末とを混合
した溶射用粉末を溶射して溶射皮膜層３を形成した構造
になっている。

【００１２】上記溶射皮膜層３によって、耐摩耗プレー
ト１の表面は、耐衝撃性、耐摩耗性および耐食性が著し
く向上し、砂礫を含む流水により浸食を受けるコンクリ
ート面の耐久性が優れたものとなる。

【００１３】この溶射皮膜層３を形成するための溶射用
粉末について説明する。

【００１４】なお、通常、「溶射」と同様の意味で、
「肉盛り」や「スプレー」といった言葉が使用されるこ
とがある。これらの言葉に明確な定義の差はなく、ま
た、これらに使用される粉末に関しても区別して用いら
れておらず、溶射皮膜形成用の粉末であっても溶射用に
限定されるわけではない。つまり、溶射用の粉末が肉盛
りやスプレーに用いられたり、逆に肉盛りやスプレー用
の粉末が溶射に用いられている。従って、本明細書中の
「溶射用粉末」は「肉盛り」や「スプレー」などの用途
にも供されるものであることは言うまでもない。

【００１５】本実施形態に使用される溶射用粉末は、サ
ーメット粉末と、ＮｉあるいはＮｉとＣｒを含んだ金属
粉末とを混合して形成される。具体的には、タングステ
ンカーバイド、クロムカーバイドおよびＮｉ、またはタ
ングステンカーバイド、ＣｏおよびＣｒを主成分とする
サーメット粉末と、ＣｒとＮｉの合計が金属粉末全体の
重量に対して９０％以上を占め、かつ、Ｃｒの含有量が
金属粉末全体の重量に対して０〜５５％である金属粉末
を、溶射用粉末全体の重量に対し各々８０〜９０％、３
〜２０％の含有量となるよう添加、混合したものであ
る。

【００１６】ここで、サーメット（Ｃｅｒｍｅｔ）と
は、Ｃｅｒａｍｉｃｓ（セラミックス）とＭｅｔａ１
（金属）の各々はじめの三文字をつなぎ合わせた造語で
あり、具体的には硬質のセラミックス粒子を金属マトリ
ックスで結合させたもので、高硬度および高勒性を有し
た複合材料である。工具材料の分野において、サーメツ
トはＴｉＣ系およびＴｉ（Ｃ，Ｎ）系の材料を示すが、
広義にはセラミックスと金属の複合材料全般が含まれ
る。

【００１７】本実施形態に用いられるサーメット粉末
は、ＷＣ（タングステンカーバイド）、ＣｒＣ（クロム
カーバイド）およびＮｉ（ニッケル）、またはタングス
テンカーバイド、Ｃｏ（コバルト）およびＣｒ（クロ
ム）を主成分としている。

【００１８】このうち、タングステンカーバイド、クロ
ムカーバイドおよびＮｉを主成分とするサーメット粉末
において、タングステンカーバイドは耐摩耗性を向上さ
せる役割を果たしJ またＮｉは結合材としての役割の他
に、靱性および耐食性を向上させるものである。そして
クロムカーバイドは、タングステンカーバイドとＮｉの
耐食性をさらに向上させるものである。特に、耐摩耗プ
レートは水中で用いられるので湿式環境下における耐摩
耗性および耐食性の向上を図る観点より、サーメット粉
末全体の重量に対するタングステンカーバイド、クロム
カーバイドおよびＮｉの含有量は、各々６０〜８５％、
１０〜３０％、および４〜１５％が好ましく、より好ま
しくは各々６５〜８０％、１５〜２５％、および５〜１
２％である。

【００１９】また、タングステンカーバイド、Ｃｏおよ
びＣｒを主成分とするサーメット粉未において、タング
ステンカーバイドとＣｏを含むサーメット粉末は、優れ
た靱性、耐摩耗性および耐衝撃性を有するものとして、
一般に広く知られている溶射用粉末である。そしてＣｒ
は、タングステンカーバイドとＣｏからなるサーメット
の耐食性を向上させるものである。Ｃｒを含むことによ
り、前記タングステンカーバイド、クロムカーバイドお
よびＮｉを主成分とするサーメットに匹敵する耐食性を
有し、他のサーメットに対しては大きな優位性を示す。
特に、耐摩耗プレートは水中で用いられるので、耐衝撃
性、ならびに湿式環境下における耐食性および耐摩耗性
の向上を図る観点より、サーメット粉末全体の重量に対
するタングステンカーバイド、ＣｏおよびＣｒの含有量
は、各々８０〜９２％、４〜２０％、および２〜１５％
が好ましく、より好ましくは各々８４〜９０％、６〜１
２％、および２〜１０％である。

【００２０】タングステンカーバイドには、ＷＣ、Ｗ２
Ｃがあるが、ＷＣを使用することが好ましい。Ｗ２Ｃを
使用した場合、焼結工程や溶射時等のような高温下にさ
らされた際、脱炭反応によりＷが生成し、溶射皮膜層の
特性を低下させるおそれがあるためである。ＷＣを使用
すれば、前記のような脱炭反応は起こりにくくなり、も
しこの反応が起こっても、Ｗの生成および溶射皮膜層の
特性の変化を抑制することができる。

【００２１】同様に、クロムカーバイドには、Ｃｒ３Ｃ
２、Ｃｒ７Ｃ３、Ｃｒ２３Ｃ６があるが、クロムカーバ
イドは脱炭反応によりＣｒ３Ｃ２からＣｒ７Ｃ３へ、Ｃ
ｒ７Ｃ３からＣｒ２３Ｃ６へ、Ｃｒ２３Ｃ６からＣｒへ
と結晶相が変化すると言われており、溶射皮膜層の特性
の大きな変化を抑制する必要があるため、Ｃｒ３Ｃ２ま
たはＣｒ７Ｃ３を使用することが好ましく、Ｃｒ３Ｃ２
を使用することがより好ましい。

【００２２】また、サーメット粉末を構成するタングス
テンカーバイドおよびクロムカーバイドは、その平均粒
子径が小さすぎると、溶射皮膜層が大きな外力（衝撃）
を受けた場合、亀裂を生じやすくなり耐衝撃性が低くな
る傾向がある。逆に、タングステンカーバイド、クロム
カーバイドの平均粒子径が大きすぎると、造粒工程にお
いて原料成分が均一に分散した顆粒、球状の顆粒を得る
ことが困難になり、またその顆粒を使用して調製した溶
射用粉末を用いて溶射を行った場合、溶射効率が非常に
低くなる。従って、タングステンカーバイドの平均粒子
径は、一般に２〜２０μｍ、好ましくは５〜１２μｍで
あり、クロムカーバイドの平均粒子径は一般に１〜１０
μｍ、好ましくは３〜７μｍである。

【００２３】さらに、サーメット粉末に使用されるタン
グステンカーバイド、クロムカーバイドに遊離炭素が含
まれたものを使用した場合、溶射皮膜内部の結合力が低
下し、耐衝撃性が著しく低下する恐れがある。従って、
サーメツト粉末に使用される夕ングステンカーバイドお
よびクロムカーバイド中の遊離炭素の含有量は、各々
０．０５重量％以下、０．１％重量以下であることが好
ましい。

【００２４】一方、サーメツト粉末を構成するＮｉ、Ｃ
ｏ、Ｃｒ等を主成分とする金属粉末は、均一に微粉末化
されたものが好ましく、造粒工程において、使用する金
属粉末の平均粒子径が小さいほど、より球状で、機械的
強度の高いサーメット粉末を作製することができ、目的
の粒度分布の粉末を作製しやすくなり、製品収率が高く
なる。従って、これら金属粉末の平均粒子径は、一般に
５μｍ以下であり、好ましくは３μｍ以下である。アト
マイズ法で作製した合金粉末を用いた場合の平均粒子径
は、一般に１０μｍ以下であり、好ましくは５μｍ以下
である。

【００２５】次に、このようなサーメット粉末と混合さ
れる金属粉末は、造粒一焼結法、焼結一粉砕法、あるい
は溶融一粉砕法によって得られるサーメツト粉末と同等
の粒度分布に調整されたものを用いることが好ましい。
このような金属粉末としては、アトマイズ法により調製
された球状度の高い金属粉末が代表的である。アトマイ
ズ法には、水アトマイズ法やガスアトマイズ法などがあ
り、その違いにより金属粉末中の溶存酸素量や粉末形状
が若干異なるが、溶射皮膜層の特性に与える影響は小さ
く、アトマイズ法による金属粉末であれば、いずれを用
いることも可能である。

【００２６】なお、本実施形態に使用されるサーメット
粉末と混合される金属粉末中に含まれるＣｒは、その含
有量が多いほど溶射皮膜層の耐摩耗性および耐食性は向
上するが、耐衝撃性は低下し、逆にその含有量が少ない
ほど溶射皮膜層の耐衝撃性は向上するが耐摩耗性および
耐食性は低下する傾向がある。例えば、金属粉末中にお
けるＣｒの含有量は、金属粉末全体の重量に対して５５
％以上になると、溶射皮膜層の耐衝撃性は大きく低下
し、皮膜は亀裂を生じやすくなる。従って、本実施形態
において金属粉末中におけるＣｒの含有量は、金属粉末
全体の重量に対して、一般に０〜５５％であり、好まし
くは５〜３０％である。

【００２７】また、サーメット粉末と混合される金属粉
末の調製工程において、金属粉末中のＣは不純物として
混入したり、アトマイズ時の微粉末化、およびその他の
目的で添加されることがあり、また金属地金中にもＣが
含まれることがあるが、Ｃの含有量が金属粉末全体の重
量に対して多すぎると皮膜の耐衝撃性は大きく低下する
傾向にある。従って、前記金属粉末におけるＣの含有量
は、金属粉末全体の重量に対して、一般に０．４％以下
であり、好ましくは０．２％以下である。

【００２８】更に、サーメツト粉末と混合される金属粉
末には、Ｎｉ、Ｃｒ以外にも、Ｓｉ、Ｂ、Ａ１、Ｍｎ、
Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓ、Ｍｏ等に代表される成分が不純物とし
て混入したり、アトマイズ時の微粉末化およびその他の
目的で添加されることがあり、金属地金中にもこれら成
分が含まれる可能性があるが、金属粉末全体の重量に対
してこれらの成分が多すぎると溶射皮膜の耐衝撃性は大
きく低下する傾向にある。従って、金属粉末におけるＳ
ｉ、Ｂ、Ａ１、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓ、Ｍｏの含有量の
合計は、金属粉末全体の重量に対し、一般に１０％以下
であり、好ましくは３％以下である。

【００２９】このような溶射用粉末は、前記の各成分を
用い、以下の手段により製造される。

【００３０】まず、サーメット粉末全体の重量に対し、
６０〜８０％のタングステンカーバイド、１０〜３０％
のクロムカーバイド、および５〜１５％のＮｉが含まれ
るように原料粉末を混合し、一般的な造粒−焼結法、焼
結−粉砕法、または溶融−粉砕法によりＷＣ／ＣｒＣ／
Ｎｉ系サーメットを調製する。

【００３１】サーメット粉末の調製方法の内、造粒−焼
結法においては、顆粒は５〜７５μｍの粒度分布となる
ように造粒し、９００°Ｃ以上で、５時間以上、焼結を
行うことが好ましい。焼結条件は、溶射用粉末の組成お
よび求められる特性により最適化する必要があるが、一
定温度で５時間以上焼結することにより、均一で硬質な
球状粒子を得ることができる。また、サーメット原料と
して、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒまたはそれらの合金などの金属
粉末や、クロムカーバイド、および／またはタングステ
ンカーバイドなどの炭化物セラミックスを使用する場
合、脱脂・焼結の際に、これらの原料が酸化しないよう
にする必要があり、一般に真空または不活性ガス雰囲気
下で処理されている。

【００３２】一例として、粒度分布５〜７５μｍの顆粒
粉末を焼結し、解砕、分級することにより、高速フレー
ム溶射に適した、粒度分布が６〜６３μｍのサーメツト
を得ることができる。また、必要に応じて、造粒、解
砕、または分級条件を変更することにより、粒度分布６
〜３８μｍ、１０〜４５μｍ、１５〜４５μｍ、１５〜
５３μｍ、２０〜６３μｍのサーメット粉末を調製し、
溶射装置の種類や溶射条件に応じて使い分けることがで
きる。

【００３３】尚、本明細書中において「粒度分布」と
は、粒度分布の下限に関しては、レーザ回折式粒度測定
機ＬＡ−３００（堀場製作所製）を用いて求められる値
で記載した粒度より、小さい粒子の割合が５％以下であ
ることを示し、粒度分布の上限に関してはロータップ法
（ＪＩＳ Ｒ６００２）を用いて求められる値で記載し
た粒度より大きな粒子の割合が５％以下であることを示
す。例えば、粒度分布が１５〜４５μｍであれば、ＬＡ
−３００を用いて求められた１５μｍ以下の粒子の割合
が５％以下であり、ロータップ法を用いて求められた４
５μｍ以上の粒子の割合が５％以下であることを示す。
一方、「平均粒子径」とは、同ＬＡ−３００を用いて求
められたＤ５０の値を示す。

【００３４】本実施形態に使用される溶射用粉末は、こ
のようにして調製されたサーメットと、別途、金属粉末
を混合することにより製造される。

【００３５】金属粉末は、金属粉末全体の重量に対し、
０〜５５％のＣｒを含み、Ｃｒとの合計が９０％以上の
含有量となるようにＮｉを混合し金属粉末を調製する。

【００３６】そして、溶射用粉末全体の重量に対し、金
属粉末の含有量が３〜２０％、好ましくは７〜１６％と
なるよう、前記サーメット粉末と金属粉末とを均一に混
合することにより溶射用粉末を製造する。

【００３７】溶射用粉末中におけるサーメットの含有量
が９７％を越え、金属粉末の含有量が３％未満である
と、溶射皮膜層中に点在する金属相の占める割合が低下
するため、皮膜の耐衝撃性は低くなる。逆に、サーメッ
トの含有量が８０％未満で、金属粉末の含有量が２０％
を越えると、耐摩耗性および耐食性に優れたセラミック
ス成分の占める割合が低下するため、溶射皮膜層の耐食
性および耐摩耗性は低下してしまう。

【００３８】この溶射用粉末を溶射することにより形成
される溶射皮膜層が、極めて高い耐衝撃性、優れた耐摩
耗性、ならびに水中環境下における優れた耐食性および
耐磨耗性を有する理由は、以下のように推測される。

【００３９】本実施形態の溶射用粉末を溶射して形成さ
れた溶射皮膜層の構造を観察すると、金属粉末成分が適
度な厚みを有した状態で積層し、比較的大きな金属相と
して点在していることが確認される。溶射皮膜層に大き
な外力がかかると、この金属相が緩衝材の役割を果た
し、外力を吸収分散することで、溶射皮膜層の耐衝撃性
は大きく向上するものと推察される。

【００４０】一方、従来の一般的な溶射用サーメット粉
末であるＷＣ／Ｃｏ系サーメット溶射用粉末を溶射して
形成された溶射皮膜層の構造を観察すると、溶射用粉末
を構成する材料が溶融し他の材料と混ざり合うか、薄い
金属相しか観察されず、本実施形態の溶射用粉末で観察
されたような、適度な厚みを有した状態で積層した比較
的大きな金属相は確認されない。このため、溶射皮膜層
に大きな外力がかかると、十分な緩衝材の役割を果たす
ことができる金属相が存在しないため、外力が吸収分散
されず皮膜破壊が生じ、溶射皮膜層の耐衝撃性は本実施
形態のものと比較すると低くなるものと推察される。

【００４１】また、上述した本実施形態における溶射用
粉末の製造方法のように、サーメット粉末と金属粉末を
別々に調製し、これらを適切な割合で混合するといった
製法によらず、溶射用粉末中のサーメット粉末および金
属粉末の全成分を最初から複合し、造粒−焼結法、焼結
−粉砕法、または溶融−粉砕法により製造した溶射用粉
末を用いて溶射を行った場合の溶射皮膜層の構造を観察
すると、金属粉末分が皮膜中で他の材料と混ざり合う
か、薄い金属相しか形成されないため、本実施形態のよ
うに高い耐衝撃性を得ることはできないものと推察され
る。

【００４２】本実施形態の溶射用粉末は、ＰＲＡＸＡＩ
Ｒ／ＴＡＦＡ製ＪＰ−５０００、ＵＮＩＱＵＥ ＣＯＡ
Ｔ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ製ＩＮＴＥＬＬＩ−ＪＥ
ＴＨＶＡＦ、あるいはスルザーメテコ製ダイヤモンドジ
ェットといった装置に代表される高速フレーム溶射や、
スルザーメテコ製６Ｐといった装置に代表されるフレー
ム溶射、スルザーメテコ製９ＭＢ、ＰＲＡＸＡＩＲ製Ｓ
Ｇ−１００といった装置に代表されるプラズマ溶射等の
公知の溶射方法に適用可能である。

【００４３】フレーム溶射とは、酸素と燃料（例えばア
セチレン）を燃焼させた燃焼炎中に溶射用粉末を送り、
粉末を溶融ないし半溶融の状態で基板に衝突させて積層
させ皮膜層を形成する溶射法である。高速フレーム溶射
は、フレーム溶射の一種であるが、燃焼室の圧力を高
め、燃焼炎の速度を非常に大きくすることにより、溶射
飛行粒子を大きく加速して強い衝突力を発生させ、緻密
で密着力の高い皮膜を形成することのできる溶射法であ
る。プラズマ溶射は、高温のプラズマにより溶射用粉末
を加熱し、溶射用粉末を溶融させて基材に吹き付けて皮
膜を形成する溶射法である。

【００４４】本実施形態の溶射用粉末を使用して得られ
る溶射皮膜層は、金属粉末成分が適度な厚みを有した状
態で積層し、皮膜中で比較的大きな金属相として点在し
ていることが好ましいが、このような皮膜を形成するに
は、溶射用粉末、特に金属粉末成分をあまり加熱せず、
大きく加速し、基材に対し大きな衝突力により皮膜を積
層させることが必要となる。高速フレーム溶射は、フレ
ーム溶射やプラズマ溶射に比べ、溶射粒子を大きく加速
することができ、また、燃焼炎中の滞留時間が短いこと
により、溶射用粉末があまり高温にさらされないため、
本実施形態の溶射用粉末に好適である。高速フレーム溶
射の中でもＪＰ−５０００やＩＮＴＥＬＬＩ−ＪＥＴ
ＨＶＡＦは、溶射用粉末を大きく加速でき、溶射用粉末
が更に高温にさらされないため、特に好適である。

【００４５】以上説明してきたような本実施形態の溶射
用粉末を、図１（Ｂ）に示すように、薄板鋼板２やステ
ンレス板の外面に溶射して溶射皮膜層３を形成すること
によって耐摩耗プレート１を形成する。この耐摩耗プレ
ート１を、砂礫を含む流水に接するコンクリート面を保
護または補修する目的でそのコンクリート面に取り付け
ることにより、十分な耐衝撃性、耐摩耗性および耐食性
を得ることができる。

【００４６】図１（Ｃ）は、コンクリート製の流水路４
に浸食部分５が発生した状態を示し、図１（Ａ）と
（Ｂ）及び（Ｄ）は、耐摩耗プレート１を用いて浸食部
分５を補修した状態を示している。

【００４７】上記のようにして製作した耐摩耗プレート
を用いて、砂礫を含む流水より浸食を受けるコンクリー
ト面を保護する、または浸食を受けた部分を補修するに
は、図２（Ａ）の施工順序に示すように、耐摩耗プレー
ト１を現場に搬入し、現場において、コンクリート面の
清掃をした後、このコンクリート面に耐摩耗プレート１
を溶射皮膜層３が外側になるようにして取り付ける。コ
ンクリート面が浸食を受けていた場合には、図１（Ａ）
と（Ｂ）及び（Ｄ）のように、浸食部分５のコンクリー
ト面に耐摩耗プレート１を溶射皮膜層３が外側になるよ
うにして取り付け、残りの空洞部分に充填材７を充填し
て埋める。

【００４８】なお、耐摩耗プレート１は、コンクリート
面に対して直接取り付ける以外に、耐摩耗プレート１と
コンクリート面の間にウレタンや硬質ゴム等の弾性シー
トを挿入してもよく、このような弾性シートを介在させ
ることにより、耐摩耗プレート１の耐衝撃性を一段と向
上させることができる。

【００４９】上記、充填材７としては、無収縮モルタ
ル、エポキシ樹脂モルタルや、ポリマーセメントモルタ
ル等を使用することができる。

【００５０】このように、砂礫を含む流水より浸食を受
けるコンクリート面に耐摩耗性プレート１を取り付ける
だけで、その部分を保護することができ、また浸食を受
けた部分のコンクリート面に耐摩耗プレート１を取り付
け、浸食を受けた部分に充填材７を充填するだけで、浸
食部分５の補修が行える。従って、施工が簡単で短時間
に行え、しかも、産業廃棄物となるコンクリートガラの
発生を極端に減少させることができる。また、耐衝撃
性、耐摩耗性および耐食性に優れた溶射皮膜層３が砂礫
を含む流水により浸食を受けるコンクリート面を覆って
いるので、耐摩耗プレート１により保護または補修する
ことによって、その部分の耐久性は大幅に向上し、補修
の繰り返し頻度を低減できることになる。

【００５１】本発明者らは、表１に示すように、本発明
において条件を種々変えて実施例１〜３の試験片を作製
すると共に、比較例１〜９の試験片を作製して各種評価
試験を行った。

【表１】

【００５２】まず、実施例１〜３および比較例４〜９の
各試験片について説明する。

【００５３】＜実施例１〜３と比較例４に使用する溶射
用粉末の調製＞まず、サーメット粉末全体の重量に対
し、７０％のＷＣ粉末（平均粒子径１０μｍ）、２０％
のＣｒＣ粉末（平均粒子径５μｍ）、および１０％のＮ
ｉ粉末（平均粒子径３μｍ）を混合し、これに３．６％
のＰＶＡ水溶液を加え、十分に攪拌してスラリーを調製
した。このスラリーを、噴霧造粒機等を用いて粒度分布
が５〜７５μｍとなるように球状の顆粒粉末を調製し、
真空焼結炉においてアルゴン雰囲気下で脱脂した後、１
２５０°Ｃで５時間、焼結した。焼結後の粉末は、ボー
ルミルを用いて解砕し、次いで振動篩機および気流式分
級機を用いて分級を行い、粒度分布が１５〜４５μｍの
サーメット粉末ＷＣ／２０ＣｒＣ／１０Ｎｉ粉末を調製
した。

【００５４】また、前記サーメットとは別に、Ｎｉ粉末
を、サーメット粉末と同様の方法で分級し、粒度分布が
１５〜４５μｍの金属粉末を調整した。

【００５５】上記方法により得られた各粉末について、
溶射用粉末全体の重量に対し、９０％のＷＣ／２０Ｃｒ
Ｃ／１０Ｎｉ粉末と、１０％のＮｉ粉末を、Ｖ型混合装
置にて混合し、以下の溶射用粉末を調製した。

【００５６】溶射用粉末Ａ：ＷＣ／２０ＣｒＣ／１０Ｎ
ｉ ＋ １０％Ｎｉ

【００５７】＜比較例６〜９に使用する溶射用粉末＞比
較例６の溶射用粉末Ｂはアルミナ、比較例７の溶射用粉
末ＣはＮｉ−２０Ｃｒ、比較例８の溶射用粉末ＤはＷＣ
／Ｃｏ、比較例９の溶射用粉末ＥはＷＣ／２０Ｃｒ／７
Ｎｉを使用している。

【００５８】＜試験片内容＞実施例１〜３、比較例1 〜
９の試験片を作製した。試験片の内容および溶射条件は
以下の通り。なお、各例において、試験片基材としては
ＪＩＳ Ａ ５３０８『レディーミクストコンクリー
ト』に定められた品質のコンクリートを、また鋼板とし
てはＳＳ４００（ｔ＝１０ｍｍ）、ウレタンとしてはコ
ンピュア（ｔ＝６ｍｍ）、硬質ゴムとしてはエプロンラ
バー（ｔ＝２０ｍｍ）をそれぞれ使用した。

【００５９】・試験片の内容

【００６０】実施例１：鋼板の表面に溶射条件αにより
溶射用粉末Ａを溶射した耐摩耗プレートを、試験片基材
の表面に取り付けたもの。

【００６１】実施例２：試験片基材の表面にウレタンを
貼り付け、鋼板の表面に溶射条件αにより溶射用粉末Ａ
を溶射した耐摩耗プレートを、ウレタンの表面に取り付
けたもの。

【００６２】実施例３： 試験片基材の表面に硬質ゴム
を貼り付け、鋼板の表面に溶射条件αにより溶射用粉末
Ａを溶射した耐摩耗プレートを、硬質ゴムの表面に取り
付けたもの。

【００６３】比較例１：試験片基材そのままのもの

【００６４】比較例２：試験片基材の表面にウレタンを
貼り付けたもの。

【００６５】比較例３：試験片基材の表面に鋼板を取り
付けたもの。

【００６６】比較例４：試験片基材の表面に、溶射条件
αにより直接溶射用粉末を溶射したもの。

【００６７】比較例５：試験片基材の表面に鋼板を取り
付け、その上にウレタンを貼り付けたもの。

【００６８】比較例６：鋼板の表面に、溶射条件βによ
り溶射用粉末Ｂを溶射したプレートを試験片基材の表面
に取り付けたもの。

【００６９】比較例７：鋼板の表面に溶射条件γにより
溶射用粉末Ｃを溶射したプレートを試験片基材の表面に
取り付けたもの。

【００７０】比較例８：鋼板の表面に、溶射条件θによ
り溶射用粉末Ｄを溶射したプレートを試験片基材の表面
に取り付けたもの。

【００７１】比較例９：鋼板の表面に、溶射条件θによ
り溶射用粉末Ｅを溶射したプレートを試験片基材の表面
に取り付けたもの。

【００７２】溶射条件αは以下の通りである。 溶射装置：高速フレーム溶射機（ＨＶＯＦ） ＰＲＡＸＡＩＲ／ＴＡＦＡ社製ＪＰ−５０００ 溶射用粉末供給量：５０ｇ／ｍｉｎ 酸素供給量：１５００ｓｃｆｈ 灯油供給量：６．０ｇｐｈ 使用バレル：４インチ 溶射距離：３８０ｍｍ 溶射皮膜厚み：５００μｍ

【００７３】また、溶射条件βは以下の通りである。 溶射装置：プラズマ溶射機 ＰＲＡＸＡＩＲ社製ＳＧ−
１００ 溶射用粉末供給量：２０ｇ／ｍｉｎ 電流：８００Ａ Ａｒガス供給量：６５ｐｓｉ Ｈｅガス供給量：５０ｐｓｉ 溶射距離：１００ｍｍ 溶射皮膜厚み：５００μｍ

【００７４】溶射条件γは以下の通りである。 溶射装置：高速フレーム溶射機（ＨＶＯＦ） ＰＲＡＸＡＩＲ／ＴＡＦＡ社製ＪＰ−５０００ 溶射用粉末供給量：５．７５ｇ／ｍｉｎ 酸素供給量：２０２５ｓｃｆｈ 灯油供給量：５．７５ｇｐｈ 使用バレル：８インチ 溶射距離：３８０ｍｍ 溶射皮膜厚み：５００μｍ

【００７５】溶射条件θは以下の通りである。 溶射装置：高速フレーム溶射機（ＨＶＯＦ） ＰＲＡＸＡＩＲ／ＴＡＦＡ社製ＪＰ−５０００ 溶射用粉末供給量：５０ｇ／ｍｉｎ 酸素供給量：１９００ｓｃｆｈ 灯油供給量：５．１ｇｐｈ 使用バレル：８インチ 溶射距離：３８０ｍｍ 溶射皮膜厚み：５００μｍ

【００７６】これら試験片の評価方法は以下の通りであ
る。

【００７７】＜湿式環境下における耐摩耗性試験＞

【００７８】円柱状（φ２５ｍｍ×７０ｍｍ）の試験片
基材を使用して、実施例１〜３、比較例１〜９の試験片
を作製し、特開２０００−１８０３３１号公報に記載の
湿式摩耗試験機を用いて、湿式環境下における耐摩耗性
試験を行った。基準試験片である炭素鋼ＳＴＫＭ１２Ｃ
の摩耗量（ｍｍ³ ）に対する各試験片の摩耗量（ｍｍ
³ ）の割合を算出し、３回行った試験結果を平均化する
ことにより、湿式環境下における各試験片の耐摩耗性を
評価した。試験条件および判定基準は以下の通り。

【００７９】・試験条件 研磨材：Ａ＃８（商品名、サンゴバンセラミックスマテ
リアルズ株式会社製） スラリー中の研磨材濃度：８０重量％ 試験時間：２００時間 揺動距離：５．６７×１０⁵ ｍｍ

【００８０】・判定基準 ◎：０．１０未満 ○：０．１０以上０．３０未満 △：０．３０以上０．８０未満 ×：０．８０以上１．５０未満 ××：１．５０以上

【００８１】・結果 実施例１〜３はいずれも良好（◎）な結果が得られてお
り、比較例１〜３および５〜９と比較して、湿式環境下
における耐摩耗性が優れていることがわかる。なお、比
較例４の試験片については、溶射皮膜が形成できなかっ
たため湿式環境下における耐摩耗性試験については評価
できなかった。

【００８２】＜乾式環境下における耐摩耗性試験＞□５
０ｍｍの試験片基材を使用して、実施例１〜３、比較例
１〜９の試験片を作製し、ＪＩＳ Ｈ ８６８２−１に
規定されたスガ式摩耗試験機Ｘ（図３）を用い、乾式環
境下における耐摩耗性試験を行った。研磨紙を取り付け
た摩擦輪８に対して試料押さえ板９に取り付けた試験片
を押し当て、モータ１０の起動により摩擦輪８に往復運
動を与え、これによって発生する各試験片の摩耗量（ｍ
ｍ³）を算出し、３回行った試験結果を平均化すること
により、乾式環境下における各試験片の耐摩耗性を評価
した。試験条件および判定基準は以下の通り。

【００８３】・試験条件 研磨紙 ：ＳｉＣ＃１８０ 荷 重 ：３．１５Ｋｇｆ 揺動回数：４００回

【００８４】・判定基準 ◎：０．０５ｍｍ³ 未満 ○：０．５ｍｍ³ 以上０．２０ｍｍ³ 未満 △：０．２０ｍｍ³ 以上０．８０ｍｍ³ 未満 ×：０．８０ｍｍ³ 以上１．５０ｍｍ³ 未満 ××：１．５０ｍｍ³ 以上

【００８５】・結果 実施例１〜３はいずれも良好（◎）な結果が得られてお
り、比較例１〜３および５〜９と比較して、乾式環境下
における耐摩耗性が優れていることがわかる。なお、比
較例４の試験片については、溶射皮膜が形成できなかっ
たため乾式環境下における耐摩耗性試験については評価
できなかった。

【００８６】＜耐久性試験＞□５０ｍｍの試験片基材を
使用して、実施例１〜３および比較例１〜９の試験片を
作製し、図２（Ｂ）に示す落球試験機Ｙと図２（Ｃ）の
落球試験機Ｚを用いて、耐久試験を行った。

【００８７】落球試験機Ｙは、小荷重の落球体を連続的
に衝突させることにより、連続した小さな衝撃に対する
耐久性を測定するものである。高さ（Ｌ）１ｍより、内
径（ｄ）２９．３ｍｍのガイドパイプ１１を通して、設
置した各試験片１２に対して、衝突角度（θ）６０°の
角度で、１回の試験において落下数（ｎ）５００個の鋼
球１３（直径Ｄ：９．５ｍｍ、重量３．３２ｇ）を連続
的に落下、衝突させ、試験片表面の溶射皮膜に亀裂や剥
離を生じるまでの耐久回数をカウントした。４回の試験
結果を平均化することで、耐久性を評価した。判定基準
は以下の通り。

【００８８】・判定基準 ◎：３００回以上 ○：５０回以上２９９回以下 △：１０回以上４９回以下 ×：２回以上９回以下 ××：１回

【００８９】・結果 実施例１〜３はいずれも良好（◎）な結果が得られてお
り、比較例１〜３および５〜９と比較して、連続的な小
さな衝撃に対し優れた耐久性を有していることがわか
る。なお、比較例４の試験片については、溶射皮膜が形
成できなかったため落球試験機Ｙによる皮膜耐久性試験
については評価できなかった。

【００９０】落球試験機Ｚは、大荷重の落球体によって
一度に大きな衝撃を与えることにより、大きな衝撃に対
する皮膜の耐久性を測定するものである。高さ（Ｌ）
１．５ｍより、３ｋｇの荷重をかけた直径１２０ｍｍの
球体１４を衝突角度（θ）９０°の角度で試験片に落
下、衝突させ、各試験片１２の表面に亀裂や剥離を生じ
るまでの耐久回数をカウントした。４回の試験結果を平
均化することで、耐久性を評価した。

【００９１】・判定基準 ◎：５０回試験後、亀裂、剥離なし。衝突部の陥没小 ○：５０回試験後、亀裂、剥離なし。衝突部の陥没大 △：２０〜５０回試験後、亀裂、剥離などの破損発生 ×：２〜１０回試験後、亀裂、剥離などの破損発生 ××：１回試験後衝突部破損

【００９２】・結果 実施例１〜３はいずれも良好（◎）な結果が得られてお
り、比較例１〜３および５〜９と比較して、大きな衝撃
に対し優れた耐久性を有していることが分かる。なお、
比較例４の試験片については、溶射皮膜が形成できなか
ったため落球試験機Ｚによる皮膜耐久性試験については
評価できなかった。

【００９３】＜基材の耐食性試験＞□５０ｍｍの試験片
基材を使用して、実施例１〜３および比較例１〜９の試
験片を作製し、塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ ２３７１）
による溶射皮膜の耐食性を評価した。 ・判定基準 ◎：１２０時間試験後変化なし ○：９５〜１２０時間試験後に若干変色 △：４８〜９６時間試験後に赤錆発生 ×：２４〜４８時間試験後に赤錆発生 ××：２４時間以内に赤錆発生

【００９４】・結果 実施例１〜３はいずれも良好（◎）な結果が得られてお
り、比較例１〜３および５〜９と比較して、優れた耐久
性を有していることがわかる。なお、比較例４の試験片
については、溶射皮膜が形成できなかったため落球試験
機Ｙによる皮膜耐久性試験については評価できなかっ
た。

【００９５】＜総合評価＞上述した全ての試験結果に、
加工性、コストを考慮して総合評価を行った。表１に示
すように、実施例１〜３はいずれの試験においても優れ
た（◎または○）結果が得られており、耐衝撃性、耐摩
耗性および耐食性が向上していることがわかる。また、
総合評価においても良好（◎）な結果が得られており、
砂礫を含む流水に面したコンクリート面の保護および補
修用として適していることが分かる。

【００９６】一方、比較例１〜９は、判定基準を満たし
ていない項目があり、実施例１〜３に比べて性能的に劣
っていることがわかる。

【００９７】なお、耐摩耗プレートの使用は、コンクリ
ート面の浸食を受けた部分の補修だけでなく、新規製作
の水路における補強対策として、流水面に敷設して使用
してもよく、また、溶射用粉末を製造するのに使用され
るサーメット粉末は、ＷＣ、ＣｒＣ及びＮｉを主成分と
するものを用いると説明したが、ＷＣ、Ｃｏ及びＣｒを
主成分とするサーメット粉末を代わりに使用しても同様
の効果を得ることができる。

【００９８】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、硬質
基板の表面に、サーメット粉末と、ＮｉあるいはＮｉと
Ｃｒを含んだ金属粉末とを混合した溶射用粉末を溶射し
て溶射皮膜層を形成した耐摩耗プレートを、コンクリー
ト面に取り付けるようにしたので、コンクリート面の保
護およびコンクリート面に発生した浸食の補修が簡単に
短期間で行え、浸食が生じた部分のコンクリートをハツ
ル必要がないので、産業廃棄物の発生を軽減することが
できる。

【００９９】また、溶射皮膜層は、耐衝撃性、耐摩耗性
および耐食性に優れているため、砂礫を含む流水により
浸食を受けるコンクリート面の耐久性を向上させること
で、補修の繰り返し頻度を低減でき、補修経費の節減が
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は浸食を補修した水路の縦断正面図、
（Ｂ）は浸食を補修した部分の拡大断面図、（Ｃ）は浸
食が発生した水路の縦断側面図、（Ｄ）は浸食を補修し
た水路の縦断側面図

【図２】（Ａ）は浸食を補修する施工概要の工程図、
（Ｂ）は溶射皮膜の剥離耐久試験に使用した落球試験機
Ｙの概略図、（Ｃ）は耐衝撃性試験に使用した落球試験
機Ｚの概略図

【図３】乾式環境下における耐摩耗性試験を実施するス
ガ式摩耗試験機Ｘの概略図

【符号の説明】

１ 耐摩耗プレート ２ 薄板鋼板 ３ 溶射皮膜層 ４ 流水路 ５ 浸食部分 ７ 充填材

フロントページの続き (72)発明者 五日市 剛 愛知県西春日井郡西枇杷島町地領２丁目１ 番地の１ 株式会社フジミインコーポレー テッド内 (72)発明者 大澤 悟 愛知県西春日井郡西枇杷島町地領２丁目１ 番地の１ 株式会社フジミインコーポレー テッド内 (72)発明者 川上 修 大阪府大阪市天王寺区夕陽丘町４番11号 株式会社森本組内 (72)発明者 坂崎 孝浩 大阪府大阪市天王寺区夕陽丘町４番11号 株式会社森本組内 Ｆターム(参考） 2D018 DA00 4K031 AA05 AB02 AB08 CB10 CB21 CB22 CB45 DA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬質基板の表面に、サーメット粉末と、
   ＮｉあるいはＮｉとＣｒを含んだ金属粉末とを混合した
   溶射用粉末を溶射して溶射皮膜層を形成した耐摩耗プレ
   ートを、コンクリート面に取り付けることを特徴とする
   コンクリートの保護および補修工法。
2. 【請求項２】 耐摩耗プレートとコンクリート面の間
   に、少なくとも１種類の弾性シートを介在させることを
   特徴とする請求項１に記載のコンクリートの保護および
   補修工法。
3. 【請求項３】 タングステンカーバイト、クロムカーバ
   イトおよびＮｉ、またはタングステンカーバイト、Ｃｏ
   およびＣｒを主成分とするサーメット粉末と、ＣｒとＮ
   ｉの合計が金属粉末全体の重量に対して９０％以上を占
   め、かつ、Ｃｒの含有量が金属粉末全体の重量に対して
   ０〜５５％である金属粉末を、溶射用粉末全体の重量に
   対し各々８０〜９７％、３〜２０％の含有量となるよう
   添加、混合した溶射用粉末を溶射して上記溶射皮膜層を
   形成したことを特徴とする請求項１または２のいずれか
   に記載のコンクリートの保護および補修工法。