JP2013167077A - 線状部材の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充填材を充填する時の作業性の低下を阻止でき、且つ、充填後すみやかに充填材を硬化させることができる線状部材の施工方法を提供することを課題とする。
【解決手段】セメント硬化体に設けられた孔の内部に、セメントと水とを含む充填材を充填する充填工程と、前記孔の内部に充填された充填材に、急結剤を添加し、且つ、線状部材を挿入する挿入工程と、前記充填材を硬化させて前記線状部材を固定する硬化工程とを実施する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、セメント硬化体に線状部材を施工する線状部材の施工方法に関する。

建築物や舗装道路等のセメント硬化体において、補強あるいは増設用の構造物、看板、標識等の被取付物を取り付けるためにアンカー筋等の線状部材が用いられている。かかる線状部材をセメント硬化体に施工する方法として、セメント硬化体に孔を形成し、該孔に硬化性の充填材を充填し、該充填材が硬化する前に前記線状部材を挿入して充填材を硬化させる方法がある。
前記充填材としては、硬化成分としてのセメントを含む無機系の充填材がある。

前記無機系の充填材は、充填する直前にセメントと水とを混合してペースト状にし、線状部材を挿入後、所定時間以上静置して前記ペーストのセメント成分を硬化させることで、線状部材をセメント硬化体に施工するものである。
かかる充填材を用いた線状部材の施工方法としては、例えば、特許文献１に、ピストンと吐出口とを備えたシリンダ内にセメントを含む粉体の充填材成分を封入し、使用直前に前記吐出口から水を内部に導入して充填材と水とを混合し、前記ピストンを用いてシリンダ内の充填材を前記吐出口から押し出してセメント硬化体表面の孔内に注入することが記載されている。

前記のようなセメントを硬化成分として含む充填材は、通常、硬化するまでに充填後から数時間〜数日間は必要である。前記線状部材をセメント硬化体に施工した後には、前記線状部材に被取付物を溶接する等、さらに取付作業を行う必要であり、かかる作業は前記充填材が硬化するまで行えないため、線状部材を施工後、次の作業を行うまで時間が長くかかる等の問題を有している。

前記充填材の硬化時間を短縮するために、セメントの硬化を促進する急結剤を用いることが考えられるが、セメント用の急結剤を前記充填材に添加した場合、硬化時間が短すぎるため、セメントと水とを混合している間に硬化が始まり、線状部材を挿入する前に硬化してしまう等、作業性が悪くなるおそれがある。
特に、特許文献１に記載されているような、シリンダ等の注入機を用いて充填材を孔内に充填する場合には、前記急結剤を混合した充填材が注入機内で硬化するおそれがあり、かかる場合には注入機の吐出口に充填材が詰まってしまい、充填作業ができなくなるおそれがある。

特開２０１１−７３６９４号公報

そこで、本発明は、上記のような従来の問題を鑑みて、充填材を充填する時の作業性の低下を阻止でき、且つ、充填後すみやかに充填材を硬化させることができる線状部材の施工方法を提供することを課題とする。

本発明に係る線状部材の施工方法は、セメント硬化体に設けられた孔の内部に、セメントと水とを含む充填材を充填する充填工程と、
前記孔の内部に充填された充填材に、急結剤を添加し、且つ、線状部材を挿入する挿入工程と、
前記充填材を硬化させて前記線状部材を固定する硬化工程とを実施する。

セメント硬化体に設けられた孔の内部に、セメントと水とを含む充填材を充填する充填工程と、前記孔の内部に充填された充填材に、急結剤を添加し、且つ、線状部材を挿入する挿入工程と、前記充填材を硬化させて前記線状部材を固定する硬化工程とを実施することにより、孔に充填した後に充填材の硬化を開始させ、且つ急結剤の作用で前記線状部材を挿入後には短時間で充填材を硬化させることができる。従って、充填時には充填材はある程度流動性を有するため充填作業が容易に行え、且つ、線状部材を挿入後には充填材が急速に硬化する。従って、被取付物の取り付け等、次の作業が短時間で行える。

本発明の一態様として、前記挿入工程において、前記充填材に線状部材を挿入する凹部を形成し、前記凹部内に急結剤を添加し、前記線状部材を挿入してもよい。

前記挿入工程において、前記充填材に線状部材を挿入する凹部を形成し、前記凹部内に急結剤を添加することで、前記充填材の内部にまで急結剤を添加することが容易にできる。

本発明の他の一態様として、前記挿入工程において、外周面に前記急結剤が付着した前記線状部材を、前記充填材に挿入することで、前記急結剤の添加と前記線状部材の挿入とを同時に行ってもよい。

前記挿入工程において、外周面に前記急結剤が付着した前記線状部材を、前記充填材に挿入することで、前記急結剤の添加と前記線状部材の挿入とを同時に行うことによって、前記線状部材の挿入と同時に前記充填材の硬化を開始させることができる。また、前記急結剤の添加と前記線状部材の挿入とを一工程で行えるため、作業の効率がよい。

本発明の他の一態様として、前記線状部材の少なくとも前記充填材に挿入される部分の外周面に凹凸が形成されていてもよい。

前記線状部材の少なくとも前記充填材に挿入される部分の外周面に凹凸が形成されている場合には、前記線状部材を前記充填材に挿入する際に、前記凹凸によって充填材を攪拌する性能が向上し、前記急結材を均一に充填材中に混合させることができる。

本発明の他の一態様として、また、前記挿入工程において、前記線状部材を回転させながら前記充填材に挿入してもよい。

前記線状部材を回転させながら前記充填材に挿入した場合には、前記線状部材でより前記充填材の攪拌性が向上し、前記急結材を均一に充填材中に混合させることができる。

本発明の他の一態様として、前記急結剤が、アルミン酸ナトリウムを含んでいてもよい。

前記急結剤がアルミン酸ナトリウムを含んでいる場合には、少量で且つ迅速に充填材を硬化させることができる。

以上のように、本発明によれば、充填材を充填する時の作業性の低下を阻止でき、且つ、充填後すみやかに充填材を硬化させることができる線状部材の施工方法を提供することができる。

以下に、本発明にかかる線状部材の施工方法について説明する。
本実施形態の線状部材の施工方法は、セメント硬化体に設けられた孔の内部に、セメントと水とを含む充填材を充填する充填工程と、前記孔の内部に充填された充填材に、急結剤を添加し、且つ、線状部材を挿入する挿入工程と、前記充填材を硬化させて前記線状部材を固定する硬化工程とを実施する方法である。

《充填工程》
まず、セメント硬化体に設けられた孔の内部に、セメントと水とを含む充填材を充填する充填工程について説明する。

本実施形態の線状部材の施工方法で使用する充填材は、セメントと水とを混合したものであれば特に限定されるものではなく、さらに、必要に応じて、砂等の骨材、その他膨張剤などの添加剤が添加されたセメント組成物を用いることができる。

前記充填材に用いるセメントとしては、例えば、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、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、ジェットセメント、カルシウムアルミネート系セメント等が挙げられる。
中でも、ジェットセメントやカルシウムアルミネート系セメントなどの速硬性セメントを用いることが充填後の硬化時間が短時間であるため好ましい。

前記充填材には、膨張剤が添加されていてもよい。
前記膨張剤としては、カルシウムサルフォアルミネート系膨張剤、酸化カルシウム系膨張剤等のセメント系膨張材が挙げられる。
中でも、カルシウムサルフォアルミネート系膨張剤が強度や膨張量の観点から好ましい。

前記充填材は、前記セメントや膨張材等の粉体材料に、水およびその他必要に応じて液体の添加剤等の液体材料が混合されてペースト状に練り混ぜられる。

前記液体材料の量は特に限定されるものではないが、例えば、前記粉状の材料１００重量部に対して１０〜３０重量部であることが好ましい。

前記粉体材料と液体材料とは、充填直前に混合することが好ましい。
前記粉体材料と液体材料とを混合する方法としては、例えば、予め、粉体材料を、封がされた吐出口を備えた容器内に封入しておき、充填時に液体材料を前記容器内に添加し混合する方法が挙げられる。この場合には、混合後、前記吐出口を開封して該吐出口から充填材を孔内に吐出させることで充填することができる。
あるいは、不織布等の透水性材料からなるカプセル内に粉体材料を封入しておき、充填直前に前記カプセルを液体材料に浸漬して吸水させることで、粉体材料と液体材料とを混合する方法も挙げられる。この場合には、液体材料を吸水させた粉体材料を前記カプセルごと孔内に挿入することで、充填材を孔内に充填することができる。

本実施形態において、前記線状部材を施工するセメント硬化体は、建築物、道路、橋梁等のコンクリート構造物やモルタル構造物等のセメント硬化体が挙げられる。
特に、前記構造物における下向きの面あるいは側面等、線状部材を施工する場合に、いわゆる上向き施工となる箇所のセメント硬化体に線状部材を施工する場合に、本実施形態の施工方法は適している。

前記セメント硬化体に前記線状部材を施工するためには、まず、前記セメント硬化体の線状部材を施工する面に孔を形成する。
前記孔の径、深さなどは施工する線状部材の径や深さにあわせて適宜調整することができる。
例えば、前記孔の径が、後述する線状部材の径の１．０以上３．０倍以下、好ましくは１．１倍以上２．５倍以下、より好ましくは、１．２倍以上２．０倍以下であることが好ましい。
かかる孔の径の範囲であれば、急結剤を添加した後に充填材に均一に混合させることができる。

次に、前記充填材を前記孔内に充填する。
前記充填材を孔内に充填する方法としては、前記したように吐出口のある容器内で充填材をペースト状にした場合には、吐出口から前記充填材を孔内に吐出させて充填する方法や、前記不織布のカプセル内に充填材を封入したものを用いた場合には、液体材料を吸水させた前記カプセルごと孔内に挿入することで孔内に充填材を充填する方法等が挙げられる。その他、前記粉体材料と液体材料とを混合した充填材を市販のコーキングガン等の注入機を用いて孔内に充填する方法等も挙げられる。

前記充填材はセメントと水とを含むペーストであるため、孔に充填してから通常１５分〜１時間は流動性があり、この間に充填を行えば、注入機等内に充填材が詰まるおそれがなく、且つ、孔の底面等にも隙間なく充填材を行き渡らせて充填することができる。

《挿入工程》
次に、前記孔の内部に充填された充填材に、急結剤を添加し、且つ、線状部材を挿入する挿入工程を実施する。

本実施形態の施工方法で施工する前記線状部材としては、セメント硬化体に施工される線状の部材であれば特に限定されるものではないが、例えば、既設のセメント硬化体に、補強あるいは増設用の別のセメント硬化体、支柱、看板等の被取付物を取り付けるために用いられるアンカー筋等が挙げられる。
前記線状部材の材質は特に限定されるものではないが、ステンレス製や鋼鉄製等の金属製の線状部材が強度の点から好ましい。

前記線状部材の形状は特に限定されるものではなく、断面形状が円形、四角形、三角形、その他異形状、あるいは、外周面にネジ溝等の凹凸が形成された線状部材が挙げられる。
前記外周面に凹凸が形成された線状部材を用いた場合には、後述の混合工程において、線状部材を用いて充填材を攪拌する際に攪拌性が向上する。
尚、前記凹凸は、線状部材の外周面の全面に形成されていてもよく、セメント硬化体の孔に挿入される部分の外周面のみに形成されていてもよい。

本実施形態の施工方法で施工される線状部材の径は、特に限定されるものではないが、好ましくは最大外径１ｍｍ〜６４ｍｍ程度であることが通常使用されるアンカー筋サイズの観点から好ましい。
尚、前記線状部材の最大外径とは、線状部材の長さ方向において最も太い箇所における断面形状の最長部分の長さをいう。

本実施形態の施工方法で用いられる前記急結剤としては、セメント成分を急速に硬化させるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カルシウム、炭酸ナトリウム、カルシウムサルホアルミネート、か焼ミョウバン石、水ガラス等が挙げられる。
中でも、アルミン酸ナトリウムは、セメント成分を特に急速に硬化させる効果が高いため好ましい。

前記急結剤は、液体であっても粉体であってもよいが、充填材に均一に混合しやすいという観点から液体であることが好ましい。

前記急結剤の添加量は、急結材の種類によっても相違するが、例えば、前記アルミン酸ナトリウムを急結剤として用いる場合には、充填材１００重量部に対して０．０１〜１．０重量部（アルミン酸ナトリウム量として）程度であることが好ましい。

また、前記急結剤が液体の場合、粘度が高すぎると、充填材に均一に混合しにくくなるため、適度な粘度になるように希釈するなどして調整することが好ましい。
例えば、前記アルミン酸ナトリウム水溶液を急結剤として用いる場合には、１〜５０質量％、好ましくは３〜２０質量％水溶液程度の濃度であることが好ましい。

前記急結剤を前記充填材に添加する方法の一例としては、孔の内部に充填された充填材表面から棒状のものを差し込んで、前記線状部材を挿入可能な凹部を形成し、該凹部内に前記急結剤を添加する方法がある。
この場合、前記急結剤を添加した前記凹部内に前記線状部材を挿入することで線状部材で前記急結剤と充填材とを攪拌することができる。その後、必要に応じて前記線状部材で前記充填材と急結剤とを攪拌することで、前記急結剤をさらに均一に充填材に混合することができる。
この場合には、充填材の凹部を形成して該凹部内に急結剤を添加するため、前記充填材の内部に確実に急結剤を添加することができる。

前記急結剤を前記充填材に添加する方法の別の一例としては、前記線状部材の外周面に前記急結剤を付着させて、該急結剤が付着している部分を前記充填材の表面から挿入することで、前記急結剤の添加と前記線状部材の挿入とを同時に行うことができる。その後、必要に応じて挿入した前記線状部材で前記充填材を攪拌することで、前記充填材と急結剤とをさらに均一に混合することができる。
この場合には、前記線状部材の挿入と前記充填材への前記急結剤の添加とを一工程で行うことができる。従って、施工作業が簡易に行えるとともに、前記急結剤を充填材に添加してからただちに攪拌することができるため、均一に前記急結剤と充填材とを混合でき好ましい。

前記のように線状部材に液体の急結剤を付着させて、該線状部材で充填材を攪拌する方法を採用する場合には、前記急結剤の添加量の調整は、前記線状部材に急結剤を付着させる量を調整することで行える。
付着量の調整は、例えば、前記線状部材の先端部を液体の急結剤中に浸漬する長さを調整することで行える。すなわち、前記線状部材の先端部分を比較的長く急結剤に浸漬すれば、線状部材に付着する急結剤の量は多くなる。従って、予め、施工する線状部材において先端からどの位置まで急結剤に浸漬させれば、所定の付着量になるのかを測定しておくことで、必要な量の急結剤を充填材に添加することができる。

前記線状部材の充填材への挿入方法は、人力で線状部材を回転させながら挿入する方法、ハンマーを用いて打撃を加えながら挿入する方法、あるいはハンマードリルなどの装置を用いて挿入する方法等、どのような方法であってもよいが、前記線状部材を回転させながら挿入することで、攪拌性が向上するため好ましい。
特に、前記線状部材の外周面に凹凸が形成されている場合には、前記線状部材を回転させながら挿入することで、前記充填材を攪拌する攪拌性が向上し、前記充填材と前記急結剤とをより均一に急結剤を充填材に混合することができるため好ましい。

前記線状部材を挿入しながら充填材を攪拌する時間は、充填材および急結剤の量、線状部材および孔の径などによって相違するが、例えば、１秒〜１０秒程度、好ましくは１秒〜５秒程度、前記線状部材を回転させながら攪拌して、充填材と急結剤とを混合することが好ましい。
前記攪拌時間の範囲であれば、前記線状部材を確実に目的の深さまで挿入できると同時に、前記充填材と前記線状部材との接着性も良好にできる。

《硬化工程》
次に、前記急結剤を混合した前記充填材を硬化させる硬化工程を実施する。
前記急結剤としてアルミン酸ナトリウムを用いた場合であって、前記充填材を２ｇ〜３００ｇ程度充填した場合は、通常、攪拌後、５分〜３０分程度で、前記充填材が硬化して前記線状部材を固定した状態でセメント硬化体に施工できる。
前記充填材が硬化した後は、前記線状部材に、さらに被取付物を取り付けるための溶接作業等が行える。

本実施形態にかかる線状部材の施工方法は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（試料の作製）
以下の方法で線状部材を施工するセメント硬化体の試料を作製した。
ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ ５３０８ レディーミクストコンクリート）に準拠する、呼び強度３０Ｎ／ｍｍ²の普通コンクリートを、２０×５０×８０ｃｍの型枠に入れて２０℃、２８日間硬化させてセメント硬化体を得た。
かかるセメント硬化体の表面に、コアドリルを用いて、直径１４ｍｍ、深さ７０ｍｍの孔を形成して試料を得た。

（充填材）
充填材として、以下のような配合のものを準備した。
セメフォースアンカー（速硬性セメント組成物、住友大阪セメント社製)：３００ｇ
水：５６ｇ

（急結剤）
急結剤として、アルミン酸ナトリウム３５質量％水溶液、７％質量％水溶液、アルミン酸ナトリウム粉末（浅田化学工業社製、純度９９％）および水ガラス３号（富士化学社製）を準備した。

（線状部材）
使用する線状部材として、全ネジボルト（呼び径：Ｍ１０、中山製鋼所社製、材質ＳＳ４００、外周面全面にねじ山）、および異形鉄筋（呼び径：Ｄ１４、ＪＦＥスチール社製、材質Ｄ２９５）を準備した。

（硬化時間試験）
前記試料の孔に、前記充填材を注入機（商品名ジャストコンボイ、ＴＭＪデザイン社製）を用いて充填した。実施例として、前記線状部材の先端部２０ｍｍをアルミン酸ナトリウム７重量％水溶液に漬けて、外周面に付着させたもので、前記充填材表面から７０ｍｍの深さまで挿入し、手で線状部材を回転させつつ充填材に線状部材を挿入した。挿入開始から２〜１０秒間前記回転を続けた後、回転を停止して、表１の各温度で静置して充填材が硬化するまでの時間を測定した。
尚、硬化の基準は、孔の開口からはみ出している充填材を指で押して凹みが生じず、表面が目視にて乾燥している状態を硬化したものと判断した。
比較例として、前記線状部材にアルミン酸ナトリウムを付着させなかった以外は実施例と同様に線状部材を施工し、同様に硬化時間を測定した。
結果を表１に示す。

表１に示すとおり、いずれの温度でも実施例１は比較例１に比べて短時間で充填材が硬化していることがあきらかである。

（付着強度試験）
前記実施例１および比較例１と同様に施工した線状部材（実施例２および比較例２）を、表２に記載の各温度で７日間静置した後に、各線状部材の付着強度（Ｎ／ｍｍ²）を、社団法人 日本建築あと施工アンカー協会「あと施工アンカー標準試験方法」に記載の「引張試験」の方法に従って測定した。
結果を表２に示す。

表２に示すとおり、実施例２は低温環境下（５℃）でも付着強度の低下は比較的抑制されているが、比較例２では低温環境下では急激に付着強度が低下した。

（急結剤の種類による硬化時間および付着強度試験）
前記実施例１の急結剤を表３に記載のものに変えた以外は実施例１と同様の方法で、硬化時間を測定した。
また、急結剤を表３に記載のものに変え、養生日数を１日にした他は、実施例２と同様の方法で付着強度を測定した。
尚、硬化温度および養生温度はいずれも２５℃である。
結果を表３に示す。

表３から、急結剤の種類を変えても、比較例に比べて硬化時間は短時間であり、付着強度は差がないことが明らかである。

（急結剤の塗布量の相違）
線状部材の先端部をアルミン酸ナトリウム３５重量％水溶液に漬ける長さを、１０ｍｍ、２０ｍｍ、７０ｍｍとし、硬化後の養生日数を１日とした以外は実施例１と同様にして付着強度を測定した結果を表４に示す。硬化温度は２５℃とした。
尚、別途、線状部材の先端にアルミン酸ナトリウム３５重量％水溶液に漬けた場合のアルミン酸ナトリウムの付着量を測定し、孔内に充填した充填材１３ｇ当たりのｍｇに換算した。

表４から、急結剤の量が充填材の量１３ｇに対して７００ｍｇの場合には付着強度がやや低下することがわかった。
実施例８と同様に充填材を攪拌した直後の線状部材を観察すると、充填材に混合しきれない急結剤が表面に膜状に固まっているのが観察された。
これは、充填材の量に対して急結剤の添加量が多すぎると均一に混合されにくくなるためと考えられる。

（孔径と線状部材径との関係による硬化時間への影響）
孔径を２０ｍｍ、３０ｍｍとした他は実施例１および比較例１と同様に硬化温度２５℃で硬化時間を測定した。結果を表５に示した。尚、比較のため実施例１および比較例１の結果を孔径２０ｍｍとして表５に記載した。

表５に示すとおり、孔径が線状部材（直径１０ｍｍ）の２倍程度までであれば特に硬化時間が短縮できる。

（攪拌方法の違いの影響）
使用する線状部材をＤ１３筋に変えた以外は、実施例２と同様に付着強度を測定した。 硬化温度、養生温度は２５℃、養生日数は７日間である。尚、線状部材を充填材に挿入する方法をそれぞれ下記の方法とした。
攪拌を停止した時点での充填材の均一性を目して観察した。
実施例９：線状部材を回転させずにハンマー（人力）でたたきながら挿入した。
実施例１０：手で線状部材を回転させながらハンマー（人力）でたたきながら挿入した。
実施例１１：人間の手によって、３秒間で６回程度回転させながら挿入した。
実施例１２：ハンマードリル（装置名ＴＥ−７０ＡＴＣ、ヒルティ社製）を用いて最大速度（無負荷打撃数１９２０（打/分））で回転させつつ打撃を加えて挿入した。
結果を表６に示す。

表６より、回転を加えながら挿入させた場合に、均一性が特に良好であることがわかる。

Claims (6)

1. セメント硬化体に設けられた孔の内部に、セメントと水とを含む充填材を充填する充填工程と、
   前記孔の内部に充填された充填材に、急結剤を添加し、且つ、線状部材を挿入する挿入工程と、
   前記充填材を硬化させて前記線状部材を固定する硬化工程とを実施する線状部材の施工方法。
2. 前記挿入工程において、前記充填材に線状部材を挿入する凹部を形成し、前記凹部内に急結剤を添加し、前記線状部材を挿入する請求項１に記載の線状部材の施工方法。
3. 前記挿入工程において、外周面に前記急結剤が付着した前記線状部材を、前記充填材に挿入することで、前記急結剤の添加と前記線状部材の挿入とを同時に行う請求項１に記載の線状部材の施工方法。
4. 前記線状部材の少なくとも前記充填材に挿入される部分の外周面に凹凸が形成されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の線状部材の施工方法。
5. 前記挿入工程において、前記線状部材を回転させながら前記充填材に挿入する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の線状部材の施工方法。
6. 前記急結剤が、アルミン酸ナトリウムを含む請求項１乃至５のいずれか一項に記載の線状部材の施工方法。