JP2008019556A

JP2008019556A - コンクリート表面層の施工方法

Info

Publication number: JP2008019556A
Application number: JP2006189838A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Chatani; 正明茶谷; Junichi Tsushima; 潤一津島; Kohei Yoshida; 幸平吉田
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2008-01-31

Abstract

【課題】常温では固体で所定温度範囲内に加熱されることにより溶融して流動状態となる硫黄組成物を吹付け材とし、その吹き付けの界面での剥離を防止する。
【解決手段】コンクリート躯体２０の表面に断面形状が筒状又は楔状のアンカー用孔２１を所定の深さで形成し、上記コンクリート躯体２０の表面に向けて溶融した硫黄組成物を吹付け材２２として吹付け機２３で吹き付け、上記硫黄組成物を上記アンカー用孔２１内に充填すると共にコンクリート躯体２０の表面に所定の厚さで付着させて表面層を形成する。これにより、常温では固体で所定温度範囲内に加熱されることにより溶融して流動状態となる硫黄組成物を吹付け材２２とし、アンカー用孔２１の存在で吹付けの界面での剥離を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート躯体の表面を施工面として吹付け材を吹き付けて表面層を形成するコンクリート表面層の施工方法に関し、詳しくは、常温では固体で所定温度範囲内に加熱されることにより溶融して流動状態となる硫黄組成物を吹付け材とし、その吹き付けの界面での剥離を防止するコンクリート表面層の施工方法に係るものである。

一般に、土木用、建設用の資材として、骨材をセメントで結合させたコンクリートが用いられている。これに対して、近年、常温では固体であり119℃〜159℃に加熱されると溶融するという硫黄の性質に着目し、この硫黄に所定の試料を配合して、土木用、建設用の資材の一つとして利用することが試みられている。上記硫黄を使用した硫黄組成物は、セメントを使用する通常のコンクリートに比べて高強度で遮水性に優れ、かつ耐酸性の高い材料として知られている。そして、この硫黄組成物は、通常のコンクリートと仕上がりや取り扱いが見かけ上類似していることから、固化したものは硫黄コンクリート又は硫黄固化体と呼ばれることがある（例えば、特許文献１参照）。

上記硫黄組成物は、溶融させた硫黄に、砂や砂利、石炭灰等を混合して、およそ119〜159℃を保持しながら練り混ぜ、これを冷却固化させて製造される。このような硫黄組成物は、セメントを使用する通常のコンクリートと比較して、以下のような特徴がある。
（１）配合により、通常のコンクリート以上（約２倍）の圧縮強度を得ることができる。
（２）中性であるために酸に対し不活性であり、したがって酸に溶解しない。このことから、酸性の強い例えば温泉における資材として使用できる。
（３）通常のコンクリートは、その固化におよそ１〜４週間を要するが、硫黄組成物は常温にて数時間で固化する。

そして、最近、上記の硫黄組成物をコンクリート躯体の表面を施工面として吹き付けて表面層を形成することが試みられている。この場合、コンクリート躯体の表面と吹き付けられた表面層との間の界面での剥離防止を図る必要がある。

ここで、従来のコンクリート表面層の施工方法としては、セメント、骨材、粘調剤、セメント用ポリマー、及び軽量骨材粉末を含有して成る吹付け用セメント組成物と、圧搾空気とを吹付けノズル先端から３０ｍ以下の位置で混合して、該吹付け用セメント組成物を吹付けノズルから施工面に吹き付けるものはあるが（例えば、特許文献２参照）、硫黄組成物を吹付け材として吹き付けるものはほとんど提案されていない。
特開２００４−１６０６９３号公報特開２００６− ６９８３３号公報

しかし、上記特許文献２に記載の吹付け用セメント組成物の吹付け工法では、吹き付け直後のモルタルの剥落、ダレを防止でき、吹付けモルタルの吹き厚を厚くすることは可能であるかも知れないが、吹き付けられるコンクリート躯体表面の状態の影響を受け易く、表面層の経年変化による剥離は防止できない。この場合は、コンクリート躯体の表面に凹凸やキズ等を付けて、目荒しを施すことが必要となるが、コンクリート躯体の表面に対して均一な目荒しを施すことは難しい。また、上記コンクリート躯体の表面に目荒しを施した場合でも、吹付け後の短期間においては剥離に対する強度はあるが、長期間における温度変化等を受けると、吹き付けの界面での剥離が発生することがあった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、常温では固体で所定温度範囲内に加熱されることにより溶融して流動状態となる硫黄組成物を吹付け材とし、その吹き付けの界面での剥離を防止するコンクリート表面層の施工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるコンクリート表面層の施工方法は、コンクリート躯体の表面に断面形状が筒状又は楔状のアンカー用孔を所定の深さで形成し、上記コンクリート躯体の表面に向けて溶融した硫黄組成物を吹付け材として吹付け機で吹き付け、上記硫黄組成物を上記アンカー用孔内に充填すると共にコンクリート躯体の表面に所定の厚さで付着させて表面層を形成するものである。

このような方法により、コンクリート躯体の表面に断面形状が筒状又は楔状のアンカー用孔を所定の深さで形成した状態で、溶融した硫黄組成物を吹付け材として吹付け機で吹き付け、上記アンカー用孔内に硫黄組成物を充填すると共にコンクリート躯体の表面に硫黄組成物を所定の厚さで付着させて表面層を形成する。

また、上記アンカー用孔は、上記コンクリート躯体の表面に対して垂直又は斜め方向に形成するのがよい。これにより、コンクリート躯体の表面に対して垂直又は斜め方向にアンカー用孔が形成される。

さらに、上記アンカー用孔は、上記コンクリート躯体の表面にその単位面積当たりに所定個数の割合で形成するのがよい。これにより、コンクリート躯体の表面にその単位面積当たりに所定個数の割合でアンカー用孔が形成される。

また、上記吹付け機は、資材タンクの内部に溶融した硫黄組成物を吹付け材として収容し、この収容された硫黄組成物を硫黄の融点以上の設定温度範囲内に加熱して溶融状態に保持しておき、この溶融状態の硫黄組成物を、上記資材タンクの資材出口に接続された吹付けノズルにより圧縮空気と共に噴射するものを用いる。これにより、資材タンクの内部に吹付け材として収容された硫黄組成物を、硫黄の融点以上の設定温度範囲内に加熱して溶融状態に保持しておき、上記資材タンクの資材出口に接続された吹付けノズルにより上記溶融状態の硫黄組成物を圧縮空気と共に噴射する。

請求項１に係る発明によれば、コンクリート躯体の表面に断面形状が筒状又は楔状のアンカー用孔を所定の深さで形成した状態で、溶融した硫黄組成物を吹付け材として吹付け機で吹き付け、上記アンカー用孔内に硫黄組成物を充填すると共にコンクリート躯体の表面に硫黄組成物を所定の厚さで付着させて表面層を形成することができる。したがって、断面形状が筒状又は楔状のアンカー用孔内に充填された硫黄組成物をアンカーとし、コンクリート躯体の表面に硫黄組成物から成る表面層を上記アンカーと一体化して形成することができ、コンクリート躯体の表面と吹き付けられた表面層との間の界面での剥離を防止することができる。また、硫黄組成物から成る表面層によって、コンクリート躯体の表面に耐酸性や耐塩性を付与し、或いは水分を遮断してコンクリート躯体を保護することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、コンクリート躯体の表面に対して垂直又は斜め方向にアンカー用孔が形成されることで、コンクリート躯体の表面に硫黄組成物から成るアンカーを垂直又は斜め方向に打ち込んだ状態で表面層を形成することができる。したがって、吹き付けの界面での剥離を更に防止することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、コンクリート躯体の表面にその単位面積当たりに所定個数の割合でアンカー用孔が形成されることで、コンクリート躯体の表面に硫黄組成物から成るアンカーを単位面積当たりに所定個数の割合で打ち込んだ状態で表面層を形成することができる。したがって、吹き付けの界面での剥離を更に防止することができる。

また、請求項４に係る発明によれば、資材タンクの内部に吹付け材として収容された硫黄組成物を、硫黄の融点以上の設定温度範囲内に加熱して溶融状態に保持しておき、上記資材タンクの資材出口に接続された吹付けノズルにより上記溶融状態の硫黄組成物を圧縮空気と共に噴射する吹付け機によって、硫黄組成物をアンカー用孔内に充填すると共にコンクリート躯体の表面に所定の厚さで付着させて表面層を形成することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるコンクリート表面層の施工方法の実施形態を示す断面説明図である。このコンクリート表面層の施工方法は、常温では固体で所定温度範囲内に加熱されることにより溶融して流動状態となる硫黄組成物を吹付け材とし、その吹き付けの界面での剥離を防止するもので、図１に示すように、コンクリート躯体２０の表面に断面形状が筒状又は楔状のアンカー用孔２１を所定の深さで形成し、上記コンクリート躯体２０の表面に向けて溶融した硫黄組成物を吹付け材２２として吹付け機２３で吹き付け、上記硫黄組成物を上記アンカー用孔２１内に充填すると共にコンクリート躯体２０の表面に所定の厚さで付着させて表面層２４（図４参照）を形成するものである。

上記コンクリート躯体２０は、例えばコンクリート構造物の外壁の主要部をなすもので、所定の厚さの鉄筋コンクリート作りとされている。
まず、このようなコンクリート躯体２０の表面に断面形状が筒状のアンカー用孔２１を所定の深さで形成する。このアンカー用孔２１は、上記コンクリート躯体２０の表面に後述の吹付け材２２を吹き付けて表面層２４を形成した際に、その吹き付けの界面での剥離を防止するためのもので、例えばハンマードリル等を用いてコンクリート躯体２０の表面に対して垂直方向に穿設すればよい。

上記アンカー用孔２１は、その内面形状が円筒状又は角筒状に形成され、孔径が例えば１０〜２０mm程度、孔の深さも例えば１０〜２０mm程度が望ましい。また、上記アンカー用孔２１は、図２に示すように、コンクリート躯体２０の表面に複数個が四方に散点状に広がって穿設されており、該コンクリート躯体２０の表面にその単位面積当たりに所定個数の割合で形成されている。例えば、１ｍ²当たりに１０〜１００個の割合程度が望ましい。

次に、上記コンクリート躯体２０の表面に向けて溶融した硫黄組成物を吹付け材２２として吹付け機２３で吹き付ける。
ここで、上記吹付け材２２としての硫黄組成物は、常温では固体でありおよそ119℃〜159℃で溶融するという硫黄の性質を利用して、119℃以上の設定温度範囲内に加熱して溶融させた硫黄に砂や砂利、石炭灰等を混合して、およそ119℃〜159℃を保持しながら練り混ぜ、これを冷却固化させて製造した硫黄固化体と呼ばれるものである。又は、同様に加熱して溶融させた硫黄と、この溶融硫黄を変性する硫黄改質剤とを混合して改質硫黄を製造し、この改質硫黄に砂や砂利、石炭灰等を混合して、上記と同様に加熱しながら練り混ぜ、これを冷却固化させて製造した改質硫黄固化体と呼ばれるものである。以下の説明では、このような硫黄固化体又は改質硫黄固化体を所定温度範囲内に加熱して、溶融状態の硫黄組成物として用いる。

なお、上記吹付け材２２としての硫黄組成物は、純硫黄若しくは改質硫黄の単体でもよいが、石炭灰や石粉、砂、珪砂等の無機質の微粉末、細骨材との混合物が望ましく、このような材料を用いることで、吹き付けられて固化した硫黄組成物の被膜は、遮水性、耐酸性、強度に優れ、さらにはコンクリートに対する付着力も十分に高く、防食材被膜として十分に使用可能なものとなる。

また、上記吹付け機２３は、上述の溶融状態の硫黄組成物を吹付け材２２としてコンクリート躯体２０の表面に連続的に吹付け可能とするもので、本出願人により特願２００５−２４５８２３として出願されており、図３に示すように、資材タンク１と、加温ヒーター２と、吹付けノズル３とを備えて成る。

上記資材タンク１は、溶融した硫黄組成物を吹付け材２２として内部に収容するもので、例えばステンレス等の金属ででき、所定の容積（例えば1.5〜５L程度）を有して下端部側が細くなったホッパー状に形成されている。

上記資材タンク１内部の下端部の資材出口には、開閉弁４が設けられている。この開閉弁４は、上記資材タンク１下端部の資材出口から流出する硫黄組成物の流出量を制御するもので、資材タンク１の上端縁部に設けられた支持部材５に回動可能に支持され、上面部に略平行に取り付けられた操作レバー６の先端部に連結されて資材タンク１内部に下向きに伸びるレバーロッド７の先端に取り付けられている。そして、上記操作レバー６の基端部を矢印Ａのように押し下げることにより、上記レバーロッド７を介して開閉弁４が持ち上げられて、上記資材タンク１下端部の資材出口が開閉するようになっている。なお、図３において、符号８は上記資材タンク１の取っ手を示している。

上記資材タンク１の外周部全体には、加温ヒーター２が巻き付けられている。この加温ヒーター２は、上記資材タンク１の外周部を硫黄の融点（119℃）以上の設定温度範囲内に加熱し内部の硫黄組成物を溶融状態に保持するもので、例えば電熱線ヒーターを備えており、温度調節器９によって資材タンク１の外周部を加熱する温度が調節可能とされている。このとき、上記資材タンク１の内部に収容された硫黄組成物を、固体の状態から加熱溶融させて流動状態としてもよいし、或いは、別個の加熱槽等で予め加熱溶融し流動状態とされて上記資材タンク１の内部に収容された硫黄組成物を流動状態に保つようにしてもよい。上記温度調節器９の設定温度は、例えば140℃〜150℃とされている。

なお、上記資材タンク１内には、その内部に収容された溶融状態の硫黄組成物の温度を検出する温度センサ１０が縦方向に設けられており、この温度センサ１０からの検出信号が上記温度調節器９に送られ、設定温度となるように調節する。なお、図３において、符号１１ａは上記温度センサ１０からの検出信号を温度調節器９へ送る信号線を示し、符号１１ｂは上記温度調節器９からの加熱制御信号を加温ヒーター２へ送る制御線を示している。

上記資材タンク１の下端部には、吹付けノズル３が取り付けられている。この吹付けノズル３は、外部のエアコンプレッサー１２から圧縮空気が供給されて資材タンク１内の硫黄組成物を該圧縮空気と共に噴射するもので、ノズル本体部３ａと、噴射口部３ｂとから成る。上記ノズル本体部３ａは、上記資材タンク１の下端部の資材出口に接続して一体的に取り付けられ、その軸心部には上記エアコンプレッサー１２から延びるエアホース１３ａ，１３ｂと連通する空気流路１４が形成されている。そして、このノズル本体部３ａの圧縮空気の取り込み口近傍には、圧縮空気の流量調整弁１５が設けられ、この流量調整弁１５を上面に設けられたコックハンドル１６で開閉操作するようになっている。

上記噴射口部３ｂは、ノズル本体部３ａの先端部にて着脱可能に設けられ、その軸心部には上記ノズル本体部３ａの空気流路１４と連通する噴射孔１７が形成されている。これにより、上記コックハンドル１６を開くと共に、前記開閉弁４を開くことによって、上記資材タンク１から流下してくる溶融状態の硫黄組成物を、吹付けノズル３内を流れる圧縮空気によって資材出口に発生する負圧で吸引して噴射する。この状態で、上記溶融状態の硫黄組成物をコンクリート躯体２０の表面に吹き付けることができる。なお、上記噴射口部３ｂは、着脱して交換可能とされている。また、上記エアコンプレッサー１２は、例えばガソリンエンジン駆動方式であり、その運転による吹付け圧力は可変とされて、例えば５〜７kg/cm²とされている。

上記エアコンプレッサー１２から吹付けノズル３へ圧縮空気を供給する経路の途中には、空気加温ヒーター１８が設けられている。この空気加温ヒーター１８は、上記エアコンプレッサー１２から吹付けノズル３へ供給される圧縮空気を所定温度まで加熱するもので、例えば電熱線ヒーターを備えており、圧縮空気を加熱する温度が適宜設定できるようになっている。例えば、そのときの室温（又は常温）から硫黄の融点程度の温度まで加熱する。

さらに、上記空気加温ヒーター１８から吹付けノズル３へ圧縮空気を供給する経路のエアホース１３ｂには、該圧縮空気を所定温度まで加熱する加熱手段が付設されている。例えば、上記エアホース１３ｂの部材肉厚内に電熱線ヒーターを埋め込んだものとすればよい。この場合も、その内部を通過する圧縮空気を、例えば硫黄の融点前後の温度程度まで加熱すればよい。

以上のように構成された吹付け機２３により、図１に示すように、資材タンク１の内部に溶融した硫黄組成物を吹付け材２２として収容し、この収容された硫黄組成物を硫黄の融点以上の設定温度範囲内に加熱して溶融状態に保持しておき、この溶融状態の硫黄組成物を、上記資材タンク１の資材出口に接続された吹付けノズル３により圧縮空気と共に噴射して、コンクリート躯体２０の表面に向けて吹き付ける。

これにより、図４に示すように、上記硫黄組成物を上記アンカー用孔２１内に充填すると共に、コンクリート躯体２０の表面全面に所定の厚さで付着させて表面層２４を形成する。したがって、断面形状が筒状のアンカー用孔２１内に充填された硫黄組成物をアンカー２５とし、コンクリート躯体２０の表面に硫黄組成物から成る表面層２４を上記アンカー２５と一体化して形成することができ、コンクリート躯体２０の表面と吹き付けられた表面層２４との間の界面での剥離を防止することができる。また、硫黄組成物から成る表面層２４によって、コンクリート躯体２０の表面に耐酸性や耐塩性を付与し、或いは水分を遮断してコンクリート躯体２０を保護することができる。

また、コンクリート躯体２０の表面に硫黄組成物から成るアンカー２５を垂直方向に打ち込んだ状態で表面層２４を形成することができ、吹き付けの界面での剥離を更に防止することができる。さらに、コンクリート躯体２０の表面に硫黄組成物から成るアンカー２５を単位面積当たりに所定個数の割合で打ち込んだ状態で表面層２４を形成することができ、吹き付けの界面での剥離を更に防止することができる。

なお、図１においては、アンカー用孔２１は、断面形状が筒状に形成されたものとしたが、本発明はこれに限られず、断面形状を先細の楔状又は円錐状に形成してもよい。また、上記アンカー用孔２１は、コンクリート躯体２０の表面に対して垂直方向に形成されたものとしたが、これに限られず、適宜の角度傾いた斜め方向に形成してもよい。

さらに、以上の説明では、コンクリート躯体２０の表面に断面形状が筒状のアンカー用孔２１を、例えばハンマードリル等を用いて所定の深さで穿設したものとしたが、本発明はこれに限られず、上記コンクリート躯体２０を打設する際に、その表面に断面形状が筒状又は楔状のアンカー用孔２１が所定の深さで形成されるような型枠を用いて打設し、アンカー用孔２１を形成してもよい。

本発明によるコンクリート表面層の施工方法の実施形態を示す断面説明図である。表面にアンカー用孔が形成されたコンクリート躯体を示す正面図である。上記コンクリート表面層の施工方法の実施に用いられる吹付け機を示す概要図である。コンクリート躯体の表面を施工面として吹付け材（硫黄組成物）を吹き付けて表面層を形成した状態を示す断面説明図である。

符号の説明

１…資材タンク
２…加温ヒーター
３…吹付けノズル
３ａ…ノズル本体部
３ｂ…噴射口部
１３ａ，１３ｂ…エアホース
２０…コンクリート躯体
２１…アンカー用孔
２２…吹付け材（硫黄組成物）
２３…吹付け機
２４…表面層
２５…アンカー

Claims

コンクリート躯体の表面に断面形状が筒状又は楔状のアンカー用孔を所定の深さで形成し、上記コンクリート躯体の表面に向けて溶融した硫黄組成物を吹付け材として吹付け機で吹き付け、上記硫黄組成物を上記アンカー用孔内に充填すると共にコンクリート躯体の表面に所定の厚さで付着させて表面層を形成する、ことを特徴とするコンクリート表面層の施工方法。
上記アンカー用孔は、上記コンクリート躯体の表面に対して垂直又は斜め方向に形成することを特徴とする請求項１記載のコンクリート表面層の施工方法。
上記アンカー用孔は、上記コンクリート躯体の表面にその単位面積当たりに所定個数の割合で形成することを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリート表面層の施工方法。
上記吹付け機は、資材タンクの内部に溶融した硫黄組成物を吹付け材として収容し、この収容された硫黄組成物を硫黄の融点以上の設定温度範囲内に加熱して溶融状態に保持しておき、この溶融状態の硫黄組成物を、上記資材タンクの資材出口に接続された吹付けノズルにより圧縮空気と共に噴射するものであることを特徴とする請求項１記載のコンクリート表面層の施工方法。