JP2016223066A - コンクリート床状構造物の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多くの鉄筋が配置され、かつ狭い接合部であっても、充填性が良好で、かつ乾燥収縮が小さく、寸法安定性が良好で、ひび割れを生じない充填材を用いたコンクリート床状構造物の施工方法の提供。【解決手段】複数のコンクリート床版が接合されてなるコンクリート床状構造物における接合部の隙間に、速硬性ポリマーセメントモルタルを充填するコンクリート床状構造物の施工方法であって、前記速硬性ポリマーセメントモルタルが、（Ａ）速硬性セメント組成物 １００質量部に対し、（Ｂ）細骨材 ５０〜４００質量部、（Ｃ）セメント用ポリマー 固形分換算で１０〜３０質量部、及び（Ｄ）水 ２５〜５５質量部を含有する速硬性ポリマーセメントモルタルであることを特徴とするコンクリート床状構造物の施工方法。【選択図】なし

Description

本発明は、コンクリート床状構造物の施工方法に関する。

高速道路等の高架道路においては、鉄筋コンクリートを用いたＲＣ床版、プレストレストコンクリート床版（ＰＣ床版）等の複数のコンクリート床版を接合して施工されることが一般的である。また、ＲＣ床版やＰＣ床版の補修、ＲＣ床版をＰＣ床版への取替工事等も行なわれている（非特許文献１）。このようなコンクリート床版の接合部の施工、取替え工事に際しては、通常、速硬性のセメント系無収縮モルタルが用いられる。

構造工学論文集 Ｖｏｌ．６０Ａ，２０１４．３

しかしながら、コンクリート床版の接合施工では、接合部の省力化、コストの点から、接合部の長さを短く、また薄くしたいという要望があること、接合部には多くの鉄筋が配置されていることが多いことなどから、鉄筋による拘束が高いと乾燥収縮によりひび割れが生じ、浸水により耐久性が低下する可能性がある。また、ＰＣ床版への取替え工事ではＰＣ床版との接合部分は隙間が生じ、そこから浸水する可能性もあった。
従って、本発明の課題は、多くの鉄筋が配置され、かつ狭い接合部であっても、充填性が良好で、かつ乾燥収縮が小さく、寸法安定性が良好で、ひび割れを生じない充填材を用いたコンクリート床状構造物の施工方法を提供することにある。

そこで、本発明者は、前記課題を解決すべく種々検討してきたところ、複数のコンクリート床版が接合されたコンクリート床状構造物の接合部の充填材として一定の組成を有する速硬性ポリマーセメントモルタルを用いることにより、充填性が良好で、かつ乾燥収縮が小さく、寸法安定性が良好で、ひび割れを生じないコンクリート床状構造物の施工が可能となることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔６〕を提供するものである。

〔１〕複数のコンクリート床版が接合されてなるコンクリート床状構造物における接合部の隙間に、速硬性ポリマーセメントモルタルを充填するコンクリート床状構造物の施工方法であって、前記速硬性ポリマーセメントモルタルが、
（Ａ）速硬性セメント組成物 １００質量部に対し、
（Ｂ）細骨材 ５０〜４００質量部、
（Ｃ）セメント用ポリマー 固形分換算で１０〜３０質量部、及び
（Ｄ）水 ２５〜５５質量部
を含有する速硬性ポリマーセメントモルタルであることを特徴とするコンクリート床状構造物の施工方法。
〔２〕前記速硬性ポリマーセメントモルタルが、さらに（Ｅ）減水剤０．１〜５質量部含有するものである〔１〕記載のコンクリート床状構造物の施工方法。
〔３〕前記細骨材が、粒径０．０９ｍｍ超０．１５ｍｍ以下の粒子の含有率、粒径０．１５超０．３０ｍｍ以下の粒子の含有率、粒径０．３０ｍｍ超０．６０ｍｍ以下の粒子の含有率、粒径０．６０ｍｍ超１．１８ｍｍ以下の粒子の含有率、及び粒径１．１８ｍｍ超２．３６ｍｍ以下の粒子の含有率が何れも１０質量％以上あり、且つ、粒径０．０９ｍｍ以下の粒子の含有率および粒径２．３６ｍｍを超える粒子の含有率が５質量％未満である〔１〕又は〔２〕記載のコンクリート床状構造物の施工方法。
〔４〕前記セメント用ポリマーが、スチレン・ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、アクリルニトリル・ブタジエン共重合体及びメチルメタクリレート・ブタジエン共重合体の群の中から選ばれる合成ゴム、天然ゴム、ポリオレフィン、ポリクロロピレン、ポリアクリル酸エステル、スチレン・アクリル共重合体、オールアクリル共重合体、酢酸ビニル系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、並びに瀝青質の群の中から選ばれる一種または二種以上である〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載のコンクリート床状構造物の施工方法。
〔５〕前記速硬性ポリマーセメントモルタルが、
（１）ＪＩＳＲ５２０１に準拠した練り上がり直後のフロー値が１３０〜３００ｍｍであり、
（２）ＪＳＣＥ−Ｇ５０５−１９９９に準拠した材齢２８日の圧縮強度が４０〜７０Ｎ／ｍｍ²であり、
（３）ＪＩＳ Ａ１１２９−２の測定方法を参考とし、材齢２時間を基長としたときの乾燥材齢５６日における長さ変化率が、−５００×１０^-6より大きいことを特徴とする〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載のコンクリート床状構造物の施工方法。

本発明の充填材を用いた施工方法によれば、鉄筋コンクリートが多数配置され、かつ狭いにもかかわらず、接合部への充填性が良好であり、乾燥収縮が小さく、寸法安定性が良好で、ひび割れを生じず、浸水のおそれのないコンクリート床状構造物が形成される。

本発明の施工方法の対象は、複数のコンクリート床版が接合されてなるコンクリート床状構造物の接合部である。コンクリート床版としては、鉄筋コンクリートを用いたＲＣ床版、ＰＣ床版、鋼とコンクリートの合成構造から成る合成床版が挙げられる。これらのコンクリート床版が接合されたコンクリート床状構造物としては、道路、特に高架道路、高速道路、一般道路等が挙げられる。また、接合部としては、コンクリート床状構造物を施行する際の接合部の他、ＲＣ床版やＰＣ床版の取替え工法時の接合部が挙げられる。この接合部は、狭く、かつ鉄筋が多く配置されている場合が多い。

本発明の接合部の施工方法では、接合部の隙間に、次の組成を有する速硬性ポリマーセメントモルタルを充填する。

（Ａ）速硬性セメント組成物 １００質量部に対し、
（Ｂ）細骨材 ５０〜４００質量部、
（Ｃ）セメント用ポリマー 固形分換算で１０〜３０質量部、及び
（Ｄ）水 ２５〜５５質量部
を含有する速硬性ポリマーセメントモルタル。

本発明に用いる（Ａ）速硬性セメント組成物は、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂又は３ＣａＯ・３Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＳＯ₄（アウイン）を有効成分として含有する。１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂は、いわゆるカルシウムアルミネートハロゲン化物系セメントである。ハロゲン原子としては、フッ素原子が特に好ましい。また、アウインは、カルシウムサルホアルミネート系セメント（アウイン系セメント）とも称されるものである。これらは、超速硬セメントと呼ばれるものであり、商品名ジェットセメント、スーパージェットセメントとして市販されている。本発明においては、特にアウイン系セメントが好ましい。

（Ａ）速硬性セメント組成物中の１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂及び／又はアウインの含有量は、所望の速硬性を奏する量であれば限定されないが、練混ぜ後３時間でコンクリートとの付着強度１．０Ｎ／ｍｍ²以上、曲げ強度３．０Ｎ／ｍｍ²以上を得る量であるのが好ましい。

（Ａ）速硬性セメント組成物においては、速硬性セメントの一部をポルトランドセメントに置き換えてもよい。ここで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、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が使用できる。その含有量は可使時間確保、早期強度発現性、繰り返し載荷に対する耐久性の点から、（Ａ）速硬性セメント組成物中、２０質量％以下が好ましい。

本発明に用いる（Ｂ）細骨材としては、川砂、珪砂、砕砂、寒水石、石灰石砂、スラグ骨材等が挙げられる。これらの細骨材の中から、真比重及び粒径比率が適当なものを選択して用いるのが好ましい。細骨材の真比重は練混ぜ水量を多くせず、長さ変化率が材齢７日で０．０１％以下に抑制して鉄筋との付着強度を確保し、繰り返し載荷に対する耐久性を維持し、曲げ強度を高くする点から、２．０以上が好ましい。

（Ｂ）細骨材の粒径は、狭い接合部への充填性、長さ変化率の抑制効果等の点から、粒径０．０９ｍｍ超から２．３６ｍｍ以下までの範囲で広く分布しているのが好ましく、特に粒径０．０９ｍｍ超０．１５ｍｍ以下の粒子の含有率、０．１５ｍｍ超０．３０ｍｍ以下の粒子の含有率、０．３０ｍｍ超０．６０ｍｍ以下の粒子の含有率、０．６０ｍｍ超１．１８ｍｍ以下の粒子の含有率、１．１８ｍｍ超２．３６ｍｍ以下の粒子の含有率が何れも１０質量％以上あり、且つ、粒径０．０９ｍｍ以下の粒子の含有率および粒径２．３６ｍｍを超える粒子の含有率が５質量％未満であることが好ましい。

細骨材の含有量は、速硬性セメント１００質量部に対して５０〜４００質量部が好ましい。これにより、乾燥収縮が低減され、鉄筋およびコンクリートとの高い付着強度及び繰り返し載荷に対する耐久性が得られる。より好ましい含有量は、１００〜４００質量部であり、さらに好ましくは１５０〜３８０質量部であり、特に好ましくは２００〜３５０質量部である。

（Ｃ）セメント用ポリマーとしては、ＪＩＳ Ａ ６２０３「セメント混和用ポリマーディスパージョン及び再乳化形粉末樹脂」に規定されるポリマーが好ましい。このようなセメント用ポリマーとしては、ポリマーディスパージョン、再乳化形粉末樹脂が挙げられる。ポリマーディスパージョンとしては、スチレンブタジエンゴム等の合成ゴム系；天然ゴム系；ゴムアスファルト系；エチレン酢酸ビニル系；アクリル酸エステル系；樹脂アスファルト系が好ましい。この中でも、合成ゴム系が好ましく、合成ゴムラテックス、ポリアクリル酸エステル、エチレン酢酸ビニルがより好ましく、コンクリートとの接着性の点から、スチレンブタジエンゴムが特に好ましい。スチレンブタジエンゴムは、スチレンとブタジエンを共重合した合成ゴムの一種であり、スチレン含有量や加硫量により品質を調整する。セメント混和用としては、結合スチレン量が５０〜７０質量％のものが多く、安定性や接着性を向上させて使用されている。

ポリマーの含有量は、速硬性セメント１００質量部に対して、固形分換算で１０〜３０質量部が好ましい。ポリマーの含有量が少なすぎると、鉄筋、コンクリートとの付着強度が十分でない。一方、多すぎると、強度発現性が低下し、繰り返し載荷に対する耐久性が低下する。より好ましい含有量は１１〜２８質量部、さらに好ましくは１２〜２５質量部である。

本発明においては、（Ｄ）水を速硬性セメント１００質量部に対し２５〜５５質量部使用するのが好ましい。水が少なすぎると、流動性が低下し、狭い結合部に施工できない。一方、多すぎると、材料が分離したり、収縮量が大きくなったりする。好ましい水の量は２５〜４５質量部であり、より好ましくは２７〜４０質量部であり、さらに好ましくは２８〜３５質量部である。

本発明で用いられる速硬性ポリマーセメントモルタルには、（Ｅ）減水剤を配合することができる。本発明に用いられる減水剤は、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ減水剤、流動化剤を含む。このような減水剤としては、ＪＩＳ Ａ ６２０４「コンクリート用化学混和剤」に規定される減水剤が挙げられる。具体的には、ポリカルボン酸系減水剤、ナフタレンスルホン酸系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、アクリル系減水剤が挙げられる。この中では、ナフタレンスルホン酸系減水剤が好ましい。本発明においては、減水剤を一定量配合することにより、流動性が良好となり、特に狭い接合部への施工性が良好になる。

（Ｅ）減水剤の含有量は、流動性の向上効果と凝結遅延防止の点から、速硬性セメント１００質量部に対して、０．１〜５質量部が好ましく、より好ましくは０．３〜４質量部であり、さらに好ましくは０．５〜３質量部である。

また、（Ｅ）減水剤と（Ｄ）水の配合比は、流動性、圧縮強度および収縮量に影響を与えるので、減水剤／水の質量比は、０．００３〜０．１６が好ましく、０．０１〜０．１０がより好ましい。

本発明においては、さらに膨張材を添加することが好ましい。膨張材を少量配合することにより、収縮率の調整効果がある。膨張材としては、アウインを主成分とするカルシウムサルホアルミネート（アウイン）系膨張材、遊離石灰を主成分とする石灰系膨張材等があり、これらいずれの膨張材も使用できる。
膨張材の含有量は、収縮率の調整、流動性確保等の点から、速硬性セメント１００質量部に対して２〜１５質量部が好ましい。より好ましくは、３〜１０質量部である。

本発明で用いられる速硬性ポリマーセメントモルタルは、凝結遅延剤を添加することは有効である。特に、夏場等ポリマーセメントモルタルの練上がり温度が高くなる場合は、凝結遅延剤を配合することが好ましい。凝結遅延剤としては、例えばクエン酸、グルコン酸、リンゴ酸、酒石酸などの有機酸、又はその塩、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、リン酸塩、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩等の無機塩、糖類などの群の中から選ばれる一種又は二種以上を含む液状体（例えば、水溶液、エマルジョン、懸濁液の形態）のものが挙げられる。中でも、クエン酸、クエン酸塩、酒石酸、酒石酸塩、アルカリ金属炭酸塩の群の中から選ばれる一種又は二種以上を含む水溶液が好ましい。凝結遅延剤の添加量は、凝結遅延剤中の有効成分（固形成分）が、速硬性セメント１００質量部に対して、０．０５〜２．０質量部であることが好ましい。

さらに、本発明の特長が損なわれない範囲で各種添加剤（材）が併用されても良い。この種の添加剤としては、例えば消泡剤、防水剤、防錆剤、収縮低減剤、増粘剤、保水剤、顔料、撥水剤、白華防止剤、繊維等が挙げられる。

本発明で用いられる速硬性ポリマーセメントモルタルは、通常のポリマーセメントモルタルと同様に、ホバートミキサ、ハンドミキサ、傾胴ミキサ、２軸ミキサ等を用いて練り混ぜ後に混練物を接合部に充填施工すればよい。ただし、速硬性であるため、混練後は速やかに施工するのが好ましく、また接合部に充填する際は振動機を用いて振動させるのが好ましい。さらに表面仕上げはコテで行えばよい。

本発明で用いられる速硬性ポリマーセメントモルタルは、次の特性を有するのが好ましい。
（１）ＪＩＳＲ５２０１に準拠した練り上がり直後のフロー値が１３０〜３００ｍｍである。
（２）ＪＳＣＥ−Ｇ５０５−１９９９に準拠した材齢２８日の圧縮強度が４０〜７０Ｎ／ｍｍ²である。
（３）ＪＩＳ Ａ１１２９−２の測定方法を参考とし、材齢２時間を基長としたときの乾燥材齢５６日における長さ変化率が、−５００×１０^-6より大きい。さらに−３５０×１０^-6より大きいことが好ましい。

以下、実施例により本発明を具体的に詳しく説明するが、本発明はここに表した実施例に限定されるものではない。

＜使用材料＞
速硬性ポリマーセメントモルタル
速硬性セメント：太平洋セメント（株）製「商品名；スーパージェットセメント」
細骨材（１）：珪砂３号 宇部サンド工業（株）製「商品名 宇部珪砂３号Ａ」
細骨材（２）：珪砂５号 宇部サンド工業（株）製「商品名 宇部珪砂新特５号Ａ」
細骨材（３）：珪砂６号 宇部サンド工業（株）製「商品名 宇部珪砂６号」
細骨材（４）：珪砂７号 宇部サンド工業（株）製「商品名 宇部珪砂７号」
ポリマー：ＳＢＲエマルジョン 太平洋マテリアル（株）製「商品名；太平洋ＣＸ−Ｂ」
減水剤：ナフタレンスルホン酸系高性能減水剤 花王（株）製「商品名；マイティ１００」
遅延剤：クエン酸 市販試薬 顆粒状（速硬性セメント１００質量部に対し０．２０質量部）

＜細骨材の調整＞
上記の細骨材を用いて粒度調整を行い、細骨材Ａを得た。得られた細骨材の粒度分布を表１に示す。

＜速硬性ポリマーセメントモルタルの作製＞
上記に表す材料の中から選定される材料、調整した細骨材Ａ及び水を表２に示す配合量となるようにホバートミキサに投入し、温度約２０℃で３分間混練し、速硬性ポリマーセメントモルタルを作製した。
また、比較例として、セメント系無収縮モルタル（超速硬型）についても実施した。太平洋マテリアル（株）製「商品名：プレユーロックススーパー」を使用し、ハンドミキサで２分間混練し、セメント系無収縮モルタルを作製した。配合は、プレミックスパウダー（細骨材を含む）２５ｋｇに対して、水４．４ｋｇとした。

＜流動性の評価＞
ＪＩＳＲ５２０１に準拠し、練り上がり直後のフローを測定した。フロー値を表３に示す。
フロー値が１３０〜３００ｍｍで施工可能である。

＜圧縮強度の評価＞
ＪＳＣＥ−Ｇ５０５−１９９９「円柱供試体を用いたモルタル又はセメントペーストの圧縮強度試験方法」に準じて、φ５０×１００ｍｍの圧縮強度を測定。その結果を表４に表す。
ＰＣ床版用コンクリートの圧縮強度と同等（４０〜７０Ｎ／ｍｍ²）が良い。

＜収縮率評価試験＞
作製した速硬性ポリマーセメントモルタルを縦１００ｍｍ、横４００ｍｍ、高さ１００ｍｍの型枠に充填し、２０℃の温度下で２時間気中養生した後脱型してモルタル供試体を作製した。ＪＩＳ Ａ１１２９−２「モルタル及びコンクリートの長さ変化測定方法−第２部：コンタクトゲージ方法」の測定方法を参考とし、材齢２時間を基長としたときの該モルタル供試体の長さ変化率を測定した。表５に結果を表す。
長さ変化率は−５００×１０^-6よりも大きいほうが良い。さらに−３５０×１０^-6よりも大きいほうが良い。

表３〜表５に示すように、本発明の速硬性ポリマーセメントモルタルを用いれば、狭い接合部への充填性に優れ、圧縮強度が高く、かつ乾燥収縮率が小さいため、コンクリート床版の接合部に施工した場合、施工性に優れかつひび割れ等を生じないことがわかる。

Claims (5)

1. 複数のコンクリート床版が接合されてなるコンクリート床状構造物における接合部の隙間に、速硬性ポリマーセメントモルタルを充填するコンクリート床状構造物の施工方法であって、前記速硬性ポリマーセメントモルタルが、
   （Ａ）速硬性セメント組成物 １００質量部に対し、
   （Ｂ）細骨材 ５０〜４００質量部、
   （Ｃ）セメント用ポリマー 固形分換算で１０〜３０質量部、及び
   （Ｄ）水 ２５〜５５質量部
   を含有する速硬性ポリマーセメントモルタルであることを特徴とするコンクリート床状構造物の施工方法。
2. 前記速硬性ポリマーセメントモルタルが、さらに（Ｅ）減水剤０．１〜５質量部含有するものである請求項１記載のコンクリート床状構造物の施工方法。
3. 前記細骨材が、粒径０．０９ｍｍ超０．１５ｍｍ以下の粒子の含有率、粒径０．１５超０．３０ｍｍ以下の粒子の含有率、粒径０．３０ｍｍ超０．６０ｍｍ以下の粒子の含有率、粒径０．６０ｍｍ超１．１８ｍｍ以下の粒子の含有率、及び粒径１．１８ｍｍ超２．３６ｍｍ以下の粒子の含有率が何れも１０質量％以上あり、且つ、粒径０．０９ｍｍ以下の粒子の含有率および粒径２．３６ｍｍを超える粒子の含有率が５質量％未満である請求項１又は２記載のコンクリート床状構造物の施工方法。
4. 前記セメント用ポリマーが、スチレン・ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、アクリルニトリル・ブタジエン共重合体及びメチルメタクリレート・ブタジエン共重合体の群の中から選ばれる合成ゴム、天然ゴム、ポリオレフィン、ポリクロロピレン、ポリアクリル酸エステル、スチレン・アクリル共重合体、オールアクリル共重合体、酢酸ビニル系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、並びに瀝青質の群の中から選ばれる一種または二種以上である請求項１〜３のいずれか１項記載のコンクリート床状構造物の施工方法。
5. 前記速硬性ポリマーセメントモルタルが、
   （１）ＪＩＳＲ５２０１に準拠した練り上がり直後のフロー値が１３０〜３００ｍｍであり、
   （２）ＪＳＣＥ−Ｇ５０５−１９９９に準拠した材齢２８日の圧縮強度が４０〜７０Ｎ／ｍｍ²であり、
   （３）ＪＩＳ Ａ１１２９−２の測定方法を参考とし、材齢２時間を基長としたときの乾燥材齢５６日における長さ変化率が、−５００×１０^-6より大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のコンクリート床状構造物の施工方法。