JP3032270B2 - コンクリート補修用吹付け材及びそれを用いたコンクリートの補修工法 - Google Patents

コンクリート補修用吹付け材及びそれを用いたコンクリートの補修工法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンクリート補修用吹付け材及びそれを用
いたコンクリートの補修工法に関する。
なお、本発明におけるコンクリートとは、モルタルや
コンクリート等の総称をいう。
〔従来の技術〕 近年、半永久的な耐久性を有すると考えられてきたコ
ンクリート構造物の早期劣化が社会的な課題となり、そ
の補修材料と補修工法の研究が積極的に進められてい
る。
コンクリートの劣化原因としては、アルカリ骨材反
応、凍害、鉄筋の腐食及びコンクリートの中性化等が指
摘されており、これら劣化部分の補修・交換工法とし
て、次に示す工法が採用されている。
(1) 欠陥部のコンクリートを打ち直す打直し工法。
(2) モルタルやタイル等を用いて気密性のある仕上
げを施す表面処理工法。
(3) ひびわれ部分へ有機系または無機系の注入材を
注入する注入工法。
(4) ひびわれにそってVまたはUカットし、ポリマ
ーセメント等を充填する充填工法。
〔発明が解決しようとする課題〕
いずれの工法においても、補修工事の性格上、工期の
短縮化が求められているのが現状である。そのためには
コテ塗りのような人手による作業を省略することが必要
であり、躯体コンクリートとの付着強度が高く、適度な
硬化時間を有する吹付け材料の開発が望まれている。
本発明者らは、このような実情に鑑み、種々検討を重
ねた結果、特定の組成物がコンクリート補修用吹付け材
として好適であることを見出し本発明を完成したもので
ある。
〔課題を解決するための手段〕
即ち、本発明は、セメント、シリカヒューム、エマル
ジョン粉、アルミン酸アルカリ及び/又はカルシウムフ
ロロアルミネートを含有してなることを特徴とするコン
クリートの吹付け材であり、該吹付け材を補修を必要と
するコンクリートへ吹付け施工することを特徴とするコ
ンクリートの補修工法である。
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明で使用されるセメントとは、吹付け材として施
工後にコンクリート躯体と一体化し、強度を負担するも
ので、旧躯体と連続層を長期的に形成するものであり、
その例を挙げれば、普通・早強・超早強・中庸熱・耐硫
酸塩等の各種ポルランドセメント、及びこれらのポルラ
ンドセメントに高炉スラグ、フライアッシュまたはシリ
カを混合した各種混合セメント等である。
本発明で使用されるシリカヒュームとは、シリカフラ
ワー、シリカダスト又はマイクロシリカ等とも呼ばれる
ものであり、金属シリコンやフェロシリコンの製造時に
副生するいわゆる産業副産物がその一例である。さらに
説明すると、金属シリコンやフェロシリコンは、原料と
してのけい石又は高純度の石英、鉄くず及び還元剤とし
てのカーボン又は石炭等を、電気炉で2,000℃に近い高
温まで上昇させて製造されるが、この際、発生する中間
生成物としてのSiO2がガス化して一部が空中に飛散し、
排気ダクトの中で酸化され、SiO2として集塵機で回収さ
れた超微粒子で球形のものがシリカヒュームである。
シリカヒュームの化学成分は、使用する原料、製造方
法あるいは主製品の種類等により変動するが、主成分が
非晶質のSiO2であり、SiO2分は80%以上が好ましく、87
%以上がより好ましい。また、比重は2.1〜2.2程度、か
さ密度は250〜300kg/m3程度、粉末度は15,000〜25,000m
2/kg程度、平均粒径は0.1〜0.2μ程度(粉体工学会誌Vo
l 26 No.7 1989 p32)であり、本発明では、これらの数
値から大きくはずれるもの以外は全て使用可能である。
シリカヒュームの使用量は、セメント100重量部に対
して、1〜15重量部特に3〜10重量部が好ましい。1重
量部未満では、補修を必要とする下地コンクリートとの
付着強度が不十分となり、一方、15重量部を越えると吹
付け材の圧縮強度が低下する。
本発明で使用されるエマルジョン粉とは、高分子エマ
ルジョンを乾燥して粉末化したものであり、組成的に
は、スチレン−ブタジエン系重合体、ポリアクリレー
ト、酢酸ビニル系重合体、ポリクロロプレン、エチレン
−酢酸ビニル共重合体及びエチレン−酢酸ビニル−塩化
ビニル重合体等のうち一種又は二種以上をポリマー成分
としたものがこれに該当する。これらのうち、ポリマー
のガラス転移温度(Tg)が−30〜15℃の範囲内にあるも
のが、下地コンクリートとの接着性と作業性の面で好ま
しい。エマルジョン粉の粒径は、通常数10〜数100μの
範囲が好ましい。
エマルジョン粉は、高分子エマルジョンを公知の方法
で乾燥して得ることができ、さらに市販品もある。エマ
ルジョン粉には、通常、抗粘結剤(凝固防止剤)として
炭酸カルシウムや珪酸等がエマルジョン固形分に対し、
数重量%〜30重量%程度含まれている場合が多いが本発
明では何ら問題はない。
エマルジョン粉の使用量は、セメント100重量部に対
し、1〜20重量部特に5〜10重量部が好ましい。1重量
部未満あるいは20重量部を越えると下地コンクリートと
の付着強度が不十分となる。
本発明で使用されるアルミン酸アルカリ及び/又はカ
ルシウムフロロアルミネートは、吹付け材の凝結時間の
調整のために必要である。
アルミン酸アルカリは、通常、アルミン酸ナトリウム
及び/又はアルミン酸カリウムが使用され、その使用量
はセメント100重量部に対して0.01〜0.5重量部程度であ
る。一方、カルシウムフロロアルミネートの使用量は、
セメント100重量部に対して、通常、1〜10重量部程度
である。
カルシウムフロロアルミネートは、石灰質物質、アル
ミナ質物質及びフッ化物を主成分とする各原料を、焼成
物中のCaO、Al2O3及びCaF2のモル比が、CaOを1とする
とAl2O3が0.65〜1.5、CaF2が0.01〜0.32になるような割
合に配合し、1,200℃以上に加熱することにより得られ
る。このようなカルシウムフロロアルミネートを製造す
る際の加熱方法としては、電気炉もしくはロータリーキ
ルン等による焼成又は溶融が挙げられ、溶融・焼成時間
は特に限定されるものではない。溶融・焼成物の冷却方
法についても特に限定されるものではなく、例えば水や
高圧空気などによる急冷や、放置による徐冷などいずれ
の方法をも採用することができる。実用的には、さらに
粉砕や分級を行って、その比表面積をプレーンで1,000
〜8,000cm2/gにすることが好ましい。
カルシウムフロロアルミネートは、結晶質、非晶質又
はそれらの共存物を問わず使用可能であり、これらの生
成過程で混入する他の成分や不純物の存在も特に限定さ
れるものではない。特に工業プロセスを考えた場合、他
の成分として工業原料より混入が予想される、SiO2、Fe
2O3、TiO2、MgO及びSO3等の混入量はカルシウムフロロ
アルミネート中、20重量%未満であればカルシウムフロ
ロアルミネートの特性を損なうものではない。
さらに本発明の吹付け材においては、けい砂、天然砂
及び砂利等の骨材、ガラス繊維、カーボン繊維及び鋼繊
維等の繊維質物質、AE剤、減水剤、AE減水剤、流動化
剤、防錆剤、メチルセルロース等の増粘剤、発泡剤、起
泡剤、防凍剤、消石灰・硝酸ナトリウム・炭酸ナトリウ
ム等の凝結調節助剤等のうちの一種または二種以上を、
本発明の目的を実質的に阻害しない限り併用することが
できる。
本発明の吹付け材の混練方法については特に制限され
るものではなく、例えば、傾胴ミキサー、オムニミキサ
ー、V型ミキサー、ヘンシュルミキサー及びナウターミ
キサー等の既存のミキサーの使用や、ミキサーと吹付ガ
ンとの併用等、いずれの方法も使用可能である。また、
各材料の混合方法も特に制限されるものではなく、各々
の材料を施工時に混合してもよいし、予め一部もしくは
全部を混合しておいても差支えない。
本発明の吹付け材の施工にあたっては、通常、骨材と
の併用が行なわれるが、あらかじめ水と均一に混合し吹
付ける湿式吹付け、吹付けノズルの先で乾燥材料と水と
が混合される乾式吹付けのいずれの方法も可能であり、
また吹付け機は市販のどのようなものをも使用可能であ
る。
このようにして吹付けられた本発明の吹付け材を、コ
テやローラー等で押し付けることは、美観上及びコンク
リート躯体との一体化をより促進するために望ましいこ
とである。また、アンカーやラスの打設も、本発明の吹
付け材とコンクリート躯体との一体化の促進のために有
用な手段である。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明す
る。
第1表に示す配合物(重量部)から水を除いたもの
(ドライコンクリート)を吹付け機(アリバ社製 アリ
バ246)に供給し、吹付け機より圧力約1kg/cm2で空気圧
送した。吹付けノズル手前のウォーターリングの部分
で、別に高圧ポンプより送られてきた水を水/粉体の比
が約10%になるように水を添加し、瞬時に混合した後、
その混合物を吹付けノズルにより補修を必要とするコン
クリート面に吹付けた(1回の吹付け量は0.1m3であっ
た)。
補修を必要とする下地コンクリートとしては、コンク
リート歩道ブロックを使用し、その時の付着強度、凝結
時間及び粉塵量を測定した。それらの結果を第1表に示
す。
(測定法) 付着強度:材令21日後(養生条件20℃、60%RH)の付
着強度を油圧式引張り試験機(建研式)を使用して測
定。
凝結時間:プロクター貫入抵抗を測定(ASTM C−403
−63Tに準拠)。
粉塵量 :粉塵計(柴田化学機械工業(株)P−5
型)使用。施工前より約5mの位置で測定。
(使用材料) セ メ ン ト :アンデスセメント社製普通ポルト
ランドセメント シリカヒューム :日本重化学工業社製、SiO2含有量
90% エマルジョン粉A :ワッカー社(西独)製商品名「Vin
napas Ri538Z」Tg=10℃、主成分;酢酸ビニル−ベオバ
ーラウリル酸ビニル。
エマルジョン粉B :西独ヌビロサ社のスプレードライ
ヤー(三流体ノズル方式)を用いて、エマルジョン粉B
を製造した。操業条件は、入口熱風温度150℃(水分蒸
発量1kg/hr)、エマルジョン供給量800g/hr及び凝固防
止剤スラリー供給量800g/hrである。なお、エマルジョ
ンは電気化学工業社製商品名「デンカEVAテックス#8
3」(固形分50%、Tg=0℃)を使用し、凝固防止剤は
徳山曹達社製商品名「ファインシールT−32」(超微粉
無定形シリカ)を固形分5%のスラリーにして使用し
た。
得られたエマルジョン粉中の凝固防止剤の含有量は
8.5重量%、水分含有量は3重量%であり、水への再分
散性は良好であった。
アルミン酸ソーダ:試薬 カルシウムフロロアルミネート: 市販炭酸カルシウムと市販アルミナと試薬特級のフッ
化カルシウムを混合し、白金ルツボ中、電気炉を使用し
て1,700℃、2時間溶融した後、水中に投下して急冷
し、得られた焼成物を88μ以下に粉砕した。焼成物の分
析は、CaO/Al2O3/CaF2=1/0.8/0.2(モル比)である。
骨 材 :けい砂3号/4号/5号=1/1/1の割
合で混合したもの。
(発明の効果) 本発明によれば、粉塵の発生が少ない付着強度の大な
るコンクリートの補修工事を行うことができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C04B 22:08) 111:72 (56)参考文献 特開 平1−282140(JP,A) 特開 昭61−44745(JP,A) 特開 平2−175647(JP,A) 特開 平2−59460(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 28/02,22/06,22/12 C04B 22/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セメント、シリカヒューム、エマルジョン
    粉、アルミン酸アルカリ及び/又はカルシウムフロロア
    ルミネートを含有してなることを特徴とするコンクリー
    ト補修用吹付け材。
  2. 【請求項2】請求項1記載の吹付け材を、補修を必要と
    するコンクリートへ吹付け施工することを特徴とするコ
    ンクリートの補修工法。
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