JP2599181B2 - トンネルコンクリートの止水・強化工法 - Google Patents
トンネルコンクリートの止水・強化工法Info
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- JP2599181B2 JP2599181B2 JP63172428A JP17242888A JP2599181B2 JP 2599181 B2 JP2599181 B2 JP 2599181B2 JP 63172428 A JP63172428 A JP 63172428A JP 17242888 A JP17242888 A JP 17242888A JP 2599181 B2 JP2599181 B2 JP 2599181B2
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- Japan
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- concrete
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- tunnel
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- strengthening method
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- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
- Aftertreatments Of Artificial And Natural Stones (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、トンネルコンクリートの止水・強化工法
に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、NA
TM工法において、コンクリート面のクラック損傷、劣化
等の修復と止水を効果的に行うことのできる改善された
トンネル工法に関するものである。
に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、NA
TM工法において、コンクリート面のクラック損傷、劣化
等の修復と止水を効果的に行うことのできる改善された
トンネル工法に関するものである。
（背景技術） NATMトンネル工法は、吹付コンクリートとロックボル
トを支保材とし、地山が有している対荷支保能力を利用
し、その上に二次覆工コンクリートを打設する方法であ
って、合理性と安全性に優れたトンネル工法であること
が知られている。
トを支保材とし、地山が有している対荷支保能力を利用
し、その上に二次覆工コンクリートを打設する方法であ
って、合理性と安全性に優れたトンネル工法であること
が知られている。
しかしながら、このように優れたトンネル工法である
NATM工法においても、二次覆工コンクリート面にクラッ
ク（ひび割れ）が生じたり、あるいは支保材接合部に劣
化が生じるという問題があり、早急に改善すべき課題と
して残されていた。
NATM工法においても、二次覆工コンクリート面にクラッ
ク（ひび割れ）が生じたり、あるいは支保材接合部に劣
化が生じるという問題があり、早急に改善すべき課題と
して残されていた。
このクラック損傷や劣化については、その原因として
は、乾燥収縮や地山の応力変化、あるいは湧水による荷
重の増加とコンクリートの性状の劣化などが考えられて
いる。このうち特に重視されているのは、湧水による荷
重の増加とコンクリート面の劣化である。
は、乾燥収縮や地山の応力変化、あるいは湧水による荷
重の増加とコンクリートの性状の劣化などが考えられて
いる。このうち特に重視されているのは、湧水による荷
重の増加とコンクリート面の劣化である。
従来、この課題、特にその原因として重視されている
湧水による劣化防止に対処するために行われているの
は、一次吹付コンクリート覆工と二次覆工との間を防水
シートによって分離することであった。この際の防水シ
ートとしては、合成ゴム系、合成樹脂系、あるいはゴム
アスファルト系のものなどが用いられている。
湧水による劣化防止に対処するために行われているの
は、一次吹付コンクリート覆工と二次覆工との間を防水
シートによって分離することであった。この際の防水シ
ートとしては、合成ゴム系、合成樹脂系、あるいはゴム
アスファルト系のものなどが用いられている。
しかしながら、二次覆工施工直後だけをみれば比較的
安定して効果的であるように思えるが、防水シートは、
いわゆるビニールシートであり、pH12程度のセメントと
浸透水に常時接触せざるを得ないため、このビニールシ
ートの化学的な経示劣化は避けられない。また、施工後
の自然の、あるいは地震その他による地山土圧応力の変
化による防水シートの破断、圧裂などの損傷も避けられ
ない。このため、長期にわたっての防水は期待できな
い。
安定して効果的であるように思えるが、防水シートは、
いわゆるビニールシートであり、pH12程度のセメントと
浸透水に常時接触せざるを得ないため、このビニールシ
ートの化学的な経示劣化は避けられない。また、施工後
の自然の、あるいは地震その他による地山土圧応力の変
化による防水シートの破断、圧裂などの損傷も避けられ
ない。このため、長期にわたっての防水は期待できな
い。
しかも、さらに問題なのは、防水シートの補修や更新
は全く不可能ということである。
は全く不可能ということである。
このような防水シートに代わるものとして、通常の止
水手段として用いられているアスファルト防水、モルタ
ル防水、あるいは浸透性塗布防水などの方法が検討され
ているが、これらはいずれも大規模なトンネル工法に使
用することができないのが現状である。
水手段として用いられているアスファルト防水、モルタ
ル防水、あるいは浸透性塗布防水などの方法が検討され
ているが、これらはいずれも大規模なトンネル工法に使
用することができないのが現状である。
このため、NATM工法の優れた特徴を生かしつつ、しか
も効果的にコンクリート面の損傷、劣化を抑制し、また
その修復を容易とし、防水を行うことのできる新しい工
法の開発が望まれていた。
も効果的にコンクリート面の損傷、劣化を抑制し、また
その修復を容易とし、防水を行うことのできる新しい工
法の開発が望まれていた。
（発明の効果） この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもの
であり、従来工法のような欠点のない、損傷、劣化を抑
制し、しかもその修復をも容易とし、効果的に防水を行
うことのできる改善されたNATM工法を提供することを目
的としている。
であり、従来工法のような欠点のない、損傷、劣化を抑
制し、しかもその修復をも容易とし、効果的に防水を行
うことのできる改善されたNATM工法を提供することを目
的としている。
（発明の開示） この発明の改善されたトンネルコンクリートの止水・
強化工法は、上記の目的を実現するために、吹付コンク
リートとロックボルトによる支保し、次いで二次覆工コ
ンクリートを打設するトンネルNATM工法において、吹付
コンクリート面に、20〜40％CaO、10〜25％SiO2および1
0〜25％MgOを含有するポルトランドセメント系組成物に
ケイ弗化物および不飽和２価カルボン酸を添加してなる
結晶増殖剤を塗布することを特徴としている。
強化工法は、上記の目的を実現するために、吹付コンク
リートとロックボルトによる支保し、次いで二次覆工コ
ンクリートを打設するトンネルNATM工法において、吹付
コンクリート面に、20〜40％CaO、10〜25％SiO2および1
0〜25％MgOを含有するポルトランドセメント系組成物に
ケイ弗化物および不飽和２価カルボン酸を添加してなる
結晶増殖剤を塗布することを特徴としている。
この発明の工法に用いる結晶増殖剤について説明する
と、この結晶増殖剤は、コンクリートの組織を完全に深
部まで緻密化する結晶生成作用を有している。
と、この結晶増殖剤は、コンクリートの組織を完全に深
部まで緻密化する結晶生成作用を有している。
NATM工法においてトンネル壁面に打設されるコンクリ
ートはセメント硬化ペーストと骨材とから構成されてお
り、セメント硬化ペーストは、未水和セメント粒子、酸
化カルシウム−シリカ−水系のゲル、水酸化カルシウ
ム、トリサルフェート、モノサルフェートとから本質的
に構成されている。
ートはセメント硬化ペーストと骨材とから構成されてお
り、セメント硬化ペーストは、未水和セメント粒子、酸
化カルシウム−シリカ−水系のゲル、水酸化カルシウ
ム、トリサルフェート、モノサルフェートとから本質的
に構成されている。
コンクリート組織としてみた場合には、微細構造とし
て結晶体セメントゲル（約50％）、Ca(OH)2（約25％）
および空隙・細孔（約25％）を有し、このうちのCa(OH)
2は毛細管状の空隙・細孔に露出している。この毛細
管、さらには内部応力や荷重増加による微細なクラッ
ク、気泡やブリーディングの水みち等による空隙や細孔
は、湧水や空気、炭酸ガスなどの浸入を許し、コンクリ
ートの損傷、劣化の原因となる反応を起こす。
て結晶体セメントゲル（約50％）、Ca(OH)2（約25％）
および空隙・細孔（約25％）を有し、このうちのCa(OH)
2は毛細管状の空隙・細孔に露出している。この毛細
管、さらには内部応力や荷重増加による微細なクラッ
ク、気泡やブリーディングの水みち等による空隙や細孔
は、湧水や空気、炭酸ガスなどの浸入を許し、コンクリ
ートの損傷、劣化の原因となる反応を起こす。
湧水があると、空隙や細孔に浸入した水は、これら空
隙や細孔を通じて漏水をはじめるばかりか、空隙や細孔
に露出しているCa(OH)2を溶解し、劣化反応生成物に変
えていく。たとえば、炭酸ガスとの反応による炭酸カル
シウムの生成、コンクリートの中性化、アルカリ−骨材
反応の促進、塩害、あるいは凍害の誘発などが起こる。
中性化あるいは塩害によって、鉄筋は発錆し、腐蝕して
いく。
隙や細孔を通じて漏水をはじめるばかりか、空隙や細孔
に露出しているCa(OH)2を溶解し、劣化反応生成物に変
えていく。たとえば、炭酸ガスとの反応による炭酸カル
シウムの生成、コンクリートの中性化、アルカリ−骨材
反応の促進、塩害、あるいは凍害の誘発などが起こる。
中性化あるいは塩害によって、鉄筋は発錆し、腐蝕して
いく。
この発明の結晶増殖剤は、このCa(OH)2の溶出と、劣
化反応物質への変化を抑制するものと推定される。
化反応物質への変化を抑制するものと推定される。
この発明に用いる結晶増殖剤は、このCa(OH)2の溶出
および劣化反応物質への変化を、不飽和２価カルボン酸
のCaとの反応やMgOとカルボン酸およびCaとの反応など
によって複合的に抑止するものと考えられる。この場
合、上記した通り、この発明の結晶増殖剤の組成物は、
20〜40％CaO、10〜25％SiO2、さらにMgOを10〜25％の範
囲で含有し、しかもケイ弗化物と不飽和２価カルボン酸
を含有していることが必要である。これらの主構成成分
には、さらに通常のポルトランドセメントに含まれてい
るAl2O3、Fe2O3、Na2Oなどの他の鉱物質を含有すること
ができる。
および劣化反応物質への変化を、不飽和２価カルボン酸
のCaとの反応やMgOとカルボン酸およびCaとの反応など
によって複合的に抑止するものと考えられる。この場
合、上記した通り、この発明の結晶増殖剤の組成物は、
20〜40％CaO、10〜25％SiO2、さらにMgOを10〜25％の範
囲で含有し、しかもケイ弗化物と不飽和２価カルボン酸
を含有していることが必要である。これらの主構成成分
には、さらに通常のポルトランドセメントに含まれてい
るAl2O3、Fe2O3、Na2Oなどの他の鉱物質を含有すること
ができる。
この組成物を構成するポルトランドセメント系組成物
は、標準的なポルトランドセメントと比較すると、CaO
の含有率は小さく、MgO含有率が大きいことが特徴であ
る。
は、標準的なポルトランドセメントと比較すると、CaO
の含有率は小さく、MgO含有率が大きいことが特徴であ
る。
Al2O3は２％以下、Na2Oは２〜８％Fe2O3は３〜５％程
度の含有量とするのが好ましい。
度の含有量とするのが好ましい。
不飽和２価カルボン酸は炭素数２〜５程度の２価カル
ボン酸を用いることができ、特に好適なものとしては、
フマル酸またはマレイン酸、もしくはその塩を例示する
ことができる。
ボン酸を用いることができ、特に好適なものとしては、
フマル酸またはマレイン酸、もしくはその塩を例示する
ことができる。
ケイ弗化物としてはSiF6、MgSiF6等が好適なものであ
る。もちろん、これらに変換されうる任意の弗化物を用
いることができる。
る。もちろん、これらに変換されうる任意の弗化物を用
いることができる。
重要なことは、この組成物はコンクリートの細孔や空
隙に水分との反応によって浸透して結晶を成長させ、こ
の不溶性結晶の増殖によってコンクリートの劣化を抑止
することである。この増殖反応は水によって進行し、し
かも反応は複合的に進むことである。
隙に水分との反応によって浸透して結晶を成長させ、こ
の不溶性結晶の増殖によってコンクリートの劣化を抑止
することである。この増殖反応は水によって進行し、し
かも反応は複合的に進むことである。
生成する結晶は絡み合うように凝集してコンクリート
の空隙を埋めていく。増殖するこの結晶は、セメントの
硬化体組織と類似の3CaO・2SiO2・3H2Oをも含むもので
あり、コンクリート躯体の存在する限り、恒久的に存在
し、劣化の防止、修復、および止水の効果を示す。
の空隙を埋めていく。増殖するこの結晶は、セメントの
硬化体組織と類似の3CaO・2SiO2・3H2Oをも含むもので
あり、コンクリート躯体の存在する限り、恒久的に存在
し、劣化の防止、修復、および止水の効果を示す。
さらにまた、何らかの原因によりクラックが発生して
も、直ちに結晶化反応が再開され、自動的にクラックを
結晶によって充填してしまう。
も、直ちに結晶化反応が再開され、自動的にクラックを
結晶によって充填してしまう。
この発明の組成物の適用による結晶の生成、緻密化に
よりコンクリート躯体の物理的強度も増大する。
よりコンクリート躯体の物理的強度も増大する。
含有されている他の成分としてのAl2O3、さらにはP2O
5は、硬化剤としても作用し、Na2O・xSiO2のシラノール
基の縮合反応を促進して、アルカリを吸着し固定する緻
密組織を形成する。
5は、硬化剤としても作用し、Na2O・xSiO2のシラノール
基の縮合反応を促進して、アルカリを吸着し固定する緻
密組織を形成する。
実際の結晶増殖剤の組成調整は、NATM工法で打設され
たコンクリートの組成条件などに対応して適宜に選択す
ればよい。
たコンクリートの組成条件などに対応して適宜に選択す
ればよい。
この発明の施工方法に格別の限定はない。塗布のため
の様々な態様が選択される。たとえば、コンクリート吹
付による一次覆工後、やや厚膜で吹付ける。一次覆工の
壁面の状態によっては、ドリル工法を付加し、さらに
は、導水工法を行ってもよい。
の様々な態様が選択される。たとえば、コンクリート吹
付による一次覆工後、やや厚膜で吹付ける。一次覆工の
壁面の状態によっては、ドリル工法を付加し、さらに
は、導水工法を行ってもよい。
次に実施例として、この発明の結晶増殖剤の作用効果
について説明する。この例からは、NATMトンネル工法に
おるけ優れた止水効果、およびコンクリート強度の強化
改善の効果が明らかである。
について説明する。この例からは、NATMトンネル工法に
おるけ優れた止水効果、およびコンクリート強度の強化
改善の効果が明らかである。
もちろんこの発明は、これらの例によって限定される
ものではない。
ものではない。
実施例 （１） 通常のコンクリートブロック壁（厚さ20cm）の
片面にCaO（31％）、SiO2（20％）、MgO（16％）、Na2O
（５％）、Al2O3（20％）、Fe2O3（４％）、MgSiF6（３
％）、フマル酸（7.5％）、およびその他の鉱物質から
なる結晶増殖剤と水との混合物を塗布し、６日間放置し
た。反対面の未処理面の細孔開口部より、針状結晶が群
がって外部へ成長するのが確認された。この不溶性結晶
の生成によって、完全な止水効果が得られた。
片面にCaO（31％）、SiO2（20％）、MgO（16％）、Na2O
（５％）、Al2O3（20％）、Fe2O3（４％）、MgSiF6（３
％）、フマル酸（7.5％）、およびその他の鉱物質から
なる結晶増殖剤と水との混合物を塗布し、６日間放置し
た。反対面の未処理面の細孔開口部より、針状結晶が群
がって外部へ成長するのが確認された。この不溶性結晶
の生成によって、完全な止水効果が得られた。
（２） 同様にφ10cm×10cmのコンクリートについて透
水試験を行った。また、φ10cm×20cmのコンクリートの
前面に結晶増殖剤を塗布して圧縮強度試験を行った。
水試験を行った。また、φ10cm×20cmのコンクリートの
前面に結晶増殖剤を塗布して圧縮強度試験を行った。
透水試験では、透水圧5kg/cm2の場合、加圧120時間後
の透水量は０であった。これに対して、塗布しない場合
の透水量は15.9mlであった。
の透水量は０であった。これに対して、塗布しない場合
の透水量は15.9mlであった。
また、圧縮強度は、296kgf/cm2（N/mm2）であった。
塗布しない場合には、285kgf/cm2（N/mm2）であった。
塗布しない場合には、285kgf/cm2（N/mm2）であった。
この発明のものは、極めて優れた効果を奏するもので
あることがわかる。
あることがわかる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 正美 神奈川県川崎市宮前区初山２―26―18 (56)参考文献 特開 昭63−184699（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】吹付コンクリートとロックボルトにより支
保し、次いで二次覆工コンクリートを打設するトンネル
NATM工法において、吹付コンクリート面に、20〜40％Ca
O、10〜25％SiO2および10〜25％MgOを含有するポルトラ
ンドセメント系組成物にケイ弗化物および不飽和２価カ
ルボン酸を添加してなる結晶増殖剤を塗布することを特
徴とするトンネルコンクリートの止水・強化工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172428A JP2599181B2 (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | トンネルコンクリートの止水・強化工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172428A JP2599181B2 (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | トンネルコンクリートの止水・強化工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0224494A JPH0224494A (ja) | 1990-01-26 |
| JP2599181B2 true JP2599181B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=15941790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63172428A Expired - Lifetime JP2599181B2 (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | トンネルコンクリートの止水・強化工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2599181B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015215414A1 (de) * | 2015-08-12 | 2017-02-16 | Wobben Properties Gmbh | Beschichteter Betonkörper |
| CN110627399B (zh) * | 2019-09-04 | 2021-07-30 | 四川琪汇新材料有限责任公司 | 一种增强型混凝土纳米外加剂、制备方法及其应用 |
-
1988
- 1988-07-11 JP JP63172428A patent/JP2599181B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0224494A (ja) | 1990-01-26 |
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