JP3394738B2 - ポリプロピレン繊維を用いたモルタル又はコンクリート構造物の施工方法 - Google Patents
ポリプロピレン繊維を用いたモルタル又はコンクリート構造物の施工方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ポリプロピレン
繊維を混入したモルタル又はコンクリート構造物の施工
方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】モルタルやコンクリートを用いた構造物
は、成形体としては比較的脆性が大であり、引張強度、
曲げ耐力、曲げタフネスなどの物性が充分でないと壁面
のひび割れによる水漏れや外壁の剥落事故などが生じる
危険性がある。このようなモルタル構造物やコンクリー
ト構造物の問題を解決するため、従来、モルタルやコン
クリート内に鋼材を混入する方法が行われているが、近
年では、鋼材と同じ機械的強度を得るために、スチール
ファイバーやビニロン繊維などがモルタルやコンクリー
トの中に混入されている。 【０００３】また、モルタルやコンクリートの吹き付け
により薄層のモルタル層やコンクリート層を形成するシ
ョットクリート工法も知られているが、この工法を行う
場合に水漏れや剥落事故などの問題を解決する対策とし
て、モルタルやコンクリートに金網を埋設する方法が行
われている。しかし、モルタルやコンクリートに鋼材を
混入する方法は、（１）鋼材の比重が７．８と重いため
に材料の運搬や作業性などが劣り、（２）鋼材が錆びや
すく、腐食が進行して構造物の耐久性が低下しやすい、
などの欠点が指摘されている。 【０００４】また、モルタルやコンクリートにスチール
ファイバーを混入する方法は、（１）鋼材と同様に腐食
が進行して構造物の耐久性が低下しやすく、（２）スチ
ールファイバーを混入したコンクリートを、道路のコン
クリート舗装用として使用すると、車両のパンクが発生
する危険性が大きく、（３）スチールファイバーは、モ
ルタルに混入するとファイバーボール（塊）が発生しや
すく、品質の均一性が劣る、などの欠点が指摘されてい
る。 【０００５】また、モルタルやコンクリートにビニロン
繊維を混入する方法は、鋼材に比べて曲げじん性係数が
小さく、しかも、塩ビ系なので環境問題のダイオキシン
の面で課題がある。また、ショットクリート工法を行う
場合に金網を使用すると、表面から金網までのかぶりを
確保することが困難である。そして、若し、表面にひび
割れが発生してしまうと、金網が錆びて腐食が進行して
構造物の耐久性が低下しやすい。 【０００６】また、スチールファイバーやビニロン繊維
を用いてショットクリート工法を行う場合もあるが、こ
の場合には、はね返り率が４０〜５０％と大きく材料の
ロスが大きい。これを処分するためには、スチールファ
イバーやビニロン繊維をモルタル又はコンクリートと分
離しなければならないが、この作業が極めて困難であ
る。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであり、モルタル又はセメントに対す
る分散性や物理的結合が良好で、引張強度、曲げ強度、
曲げじん性、ひび割れ抵抗性が増大し、モルタル又はセ
メントの吹付け時のはね返り率を減少させ、作業性が良
く、品質が良好で経済的なポリプロピレン繊維を混入し
たモルタル又はコンクリート構造物の施工方法を提供す
ることを目的としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載のポリプロピレン繊維を用いたモルタ
ル又はコンクリート構造物の施工方法は、ポリプロピレ
ン繊維をモルタル又はコンクリートに混入し、打設、塗
布及び吹き付けによりモルタル構造物又はコンクリート
構造物を構築する施工方法において、前記ポリプロピレ
ン繊維を、断面が偏平ではなく、長手方向に沿った表面
が部分的に絞られている形状とし、太さを１０〜３５０
デニール、繊維長さを３〜１２mmとして表面に親水性を
付加したものを用い、前記ポリプロピレン繊維を混入し
た前記モルタル又は前記コンクリートの曲げ強度を、
「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲げタフネ
ス試験方法」（ＪＳＣＥ−Ｇ５５２−１９８３：土木学
会規準コンクリート標準示方書〔規準編〕）に基づき、
ＪＩＳ−Ｂ−７７３３に規定した試験機を使用して３等
分点荷重による曲げ試験を行い、縦軸の荷重と横軸の中
央点の変位を測定してその曲線がスパンの１／１５０変
位までの値から求めた曲げじん性係数が、０．１Ｎ／mm
2 以上の値となるように設定するとともに、前記モルタ
ル又は前記コンクリートの凝結における始発の１時間前
から始発までの間に、０．００５kgf/cm2 以上の押し力
をかけて前記モルタル又は前記コンクリートの表面を仕
上げる方法である。 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、本発明のポリプロピレン繊
維を用いたモルタル又はコンクリート構造物の施工方法
に係る実施形態を説明する。ポリプロピレンは、耐酸
性、耐アルカリ性などの耐薬品性に優れ、ダイオキシン
も含まれていない素材である。また、錆びることが無
く、比重が０．９１と極めて小さいなどの特徴を有した
素材である。 【００１３】本実施形態のポリプロピレン繊維の形状
は、断面が偏平ではなく、長手方向に沿った表面を部分
的に絞った形状としているとともに、表面に親水性を付
加している。親水性の付加方法としては、例えば、アル
カリ系の親水を溜めた槽にポリプロピレン繊維を浸漬し
ている。また、本実施形態のポリプロピレン繊維の太さ
は、１０〜３５０デニール（デニール：９００ｍ当たり
の質量をグラム数をもって表したもの）、繊維長さは３
〜１２mmに設定されている。 【００１４】太さが１０デニールを下回り、繊維長さも
３mmを下回るポリプロピレン繊維では、セメントからの
抜けが生じて曲げじん性が得られず、逆に、太さが３５
０デニールを超え（例えば６０００デニール）、繊維長
さが１２mmを超えると（例えば３０mm）、ファイバーボ
ール（塊）が発生してポリプロピレン繊維の分散性が低
下する。また、太さが１０デニールを下回り、繊維長さ
も１２mmを超える場合にもファイバーボール（塊）が発
生しやすい。 【００１５】ここで、打設、塗布により厚層（３０mm以
上）のモルタル又はコンクリート構造物を施工する際に
は、太さが３５０デニール、繊維長さが６〜１２mmのポ
リプロピレン繊維を混入すると、曲げじん性、乾燥時の
表面ひび割れの抵抗性が向上する。また、吹付けにより
薄層（３０mm未満）のモルタル又はコンクリート構造物
を施工する際には、太さが１０〜２０デニール、繊維長
さが３〜１２mmのポリプロピレン繊維を混入すると、吹
付け時のはね返り率、乾燥時の表面ひび割れの抵抗性が
向上する。 【００１６】一方、ポリプロピレン繊維の混入方法は、
モルタル構造物を施工する際には、セメント、細骨材、
水、適量の混和材とともに同時、或いはモルタルが練り
上がった状態でポリプロピレン繊維を混入して攪拌す
る。また、コンクリート構造物を施工する際には、セメ
ント、細骨材、、粗骨材、水、適量の混和材とともに同
時、或いはコンクリートが練り上がった状態でポリプロ
ピレン繊維を混入して攪拌する。 【００１７】そして、本実施形態では、モルタル又はコ
ンクリート構造物の表面仕上げとして、モルタル又はコ
ンクリートの凝固における始発の１時間前から始発まで
の間に、金コテや木コテを、モルタル又はコンクリート
の表面に押しつける方法を行っている。ここで、金コテ
や木コテをモルタル又はコンクリートの表面に押しつけ
る押し力は、０．００５kgf/cm2 以上に設定している。 【００１８】 【実施例】次に、以下に示す評価試験に基づいて、本発
明のポリプロピレン繊維を用いたモルタル又はコンクリ
ート構造物の施工方法の有効性を説明する。 （１）曲げ試験評価 図１は、「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲
げタフネス試験方法」（ＪＳＣＥ−Ｇ５５２−１９８
３：土木学会規準コンクリート標準示方書〔規準編〕）
に準じた曲げ試験結果（荷重−たわみ曲線）であり、Ｊ
ＩＳ−Ｂ−７７３３に規定した試験機を使用して３等分
点荷重により曲げ試験を行った。 【００１９】そして、供試体は、１０cm×１０cm×４０
cmの寸法の直方体であり、表１に示す材料を有する本発
明のモルタル（以下、実施例１と称する）、従来のモル
タル（以下、比較例１と称する）、補強繊維を混入して
いないプレーンモルタル（以下、比較例２と称する）
と、金網を埋め込んだプレーンモルタル（以下、比較例
３と称する）からなる４種類の供試体とした。なお、表
１の比較例１の供試体において、ポリプロピレン繊維の
表面形状がストレートであると記載しているのは、表面
が部分的に絞られておらず、平滑であることを意味して
いる。 【００２０】 【表１】 【００２１】そして、図１の曲げ試験結果から、以下に
示す式を使用して各供試体の曲げじん性係数を比較し
た。 【００２２】 【数１】【００２３】図１において、比較例２の供試体は、最大
荷重に達すると変位が０．１mm程度で２分割された。こ
れは曲げじん性係数が０である。つまり粘りがなくもろ
くポキッと折れる。また、比較例２の供試体は、表面形
状が偏平なストレートのポリプロピレン繊維の抜けが早
く、曲げじん性係数が０．１Ｎ／mm2 未満である。これ
に対して、実施例１の供試体は、比較例３の供試体と同
様の変位曲線が得られ、供試体が２分割にならない。す
なわち、実施例１の供試体は、比較例３の供試体と同様
に、曲げじん性係数が０．８Ｎ／mm2 の数値となる。こ
のように、実施例１の供試体は、太さを３５０デニー
ル、繊維長さを１２mmとして断面が偏平ではなく、表面
を部分的に絞って表面に親水性を付加したポリプロピレ
ン繊維を混入しているので、セメントとの付着力が増大
して曲げじん性係数が高い値（０．１Ｎ／mm2 以上）を
示し、ひび割れの抵抗性が増大する効果が確認された。
同時に、曲げ強度が比較例１や比較例２に比べて大きく
なるので、外的な荷重に対する抵抗性も大きくなる効果
も確認された。 【００２４】なお、図１ではモルタルについて評価した
が、コンクリートであっても同様の効果が確認された。 （２）乾燥収縮試験評価 表２に、乾燥収縮ひび割れ試験体の形状を示す。この試
験方法は日本コンクリート工学協会の品質評価試験方法
研究委員会報告書（１９９８年１２月) に規定される「
コンクリートの乾燥収縮ひび割れ試験方法」 である。 【００２５】この試験は、補強繊維を混入していないプ
レーンモルタルからなる第１ケースと、金網（φ６．０
mm、５０cm×５０cm）を埋め込んだプレーンモルタルか
らなる第２ケースと、太さを１０〜３５０デニール、繊
維長さを３〜１２mmとして断面が偏平ではなく、長手方
向に沿った表面を部分的に絞り、表面に親水性を付加し
たポリプロピレン繊維を混入し、そのポリプロピレン繊
維の混入量を変化させたモルタルからなる第３ケース、
第４ケースとを比較した。なお、第３ケースでは、ポリ
プロピレン繊維の混入量を０．５容積％とし、第４ケー
スでは、ポリプロピレン繊維の混入量を１．０容積％と
した。 【００２６】 【表２】 【００２７】本発明に係る第３ケース、第４ケースのひ
び割れ発生日は、２３日、３１日であり、プレーンモル
タルからなる第１ケース、金網を埋め込んだプレーンモ
ルタルからなる第２ケースのひび割れ発生日は、１４
日、１７日である。この結果から明かなように、第３ケ
ース、第４ケースは、太さを１０〜３５０デニール、繊
維長さを３〜１２mmとして断面が偏平ではなく、長手方
向に沿った表面を部分的に絞り、表面に親水性を付加し
たポリプロピレン繊維を混入して曲げじん性係数が高い
値を示しているので、乾燥収縮時のひび割れ抵抗性が大
きくなる効果も確認された。 【００２８】なお、表２ではモルタルについて評価した
が、コンクリートであっても同様の効果が確認された。 （３）表面ひび割れ防止の押し力試験評価 モルタルおよびコンクリートの表面には、セメントペー
ストが硬化するまでに、セメントと水の化学的な反応か
ら、極初期には自己収縮ひび割れやプラスチック収縮ひ
び割れが発生する。これを防ぐ有効な方法は、未だ確立
されていない。 【００２９】これまでは、木コテ或いは金コテ仕上げを
実施してきたが、その時間とモルタルおよびコンクリー
トの表面を均す押し力が明かでなく、必ずしも有効な方
法と認識されてなく、かつ表面ひび割れをなくすことが
できていない。これは、セメントと水が反応し凝結する
時に水和反応によるプラスチック収縮ひび割れ( 自己収
縮ひび割れ、乾燥収縮ひび割れを含む) が化学的に発生
するためである。 【００３０】そこで、プラスチック収縮ひび割れを、金
コテ仕上げおよび木コテ仕上げにより押し付けることに
より無くすため、その際の押し力と、その時期に着目し
て試験を実施した。その結果を表３に示す。 【００３１】 【表３】 【００３２】この結果から明らかなように、押し力をか
けても、その押し力をかける時期が早すぎると（始発の
２時間前から始発までの時間）、極表面に入ったポリプ
ロピレン繊維の収縮ひび割れが生じることで、表面ひび
割れが発生してしまう（ケース１、ケース２）。また、
押し力をかける時期が遅くても（始発の１時間前から始
発までの時間）、押し力が小さいと表面ひび割れが発生
してしまう（ケース３）。 したがって、ケース４から明
かなように、０．００５kgf/cm 2 以上の押し力で、押し
力をかける時期を、始発の１時間前から始発までの間に
実施すると、極表面に入ったポリプロピレン繊維収縮を
無くす、即ち、表面ひび割れを無くすことができる。 【００３３】なお、表３ではモルタルについて評価した
が、コンクリートであっても同様の効果が確認された。 （４）吹き付けコンクリートのはね返り試験評価太さが
１０〜２０デニール、繊維長さが３〜１２mmであり、断
面が偏平ではなく、長手方向に沿った表面を部分的に絞
り、表面に親水性を付加したポリプロピレン繊維を混入
した本発明に係るコンクリートと、スチールファイバー
を混入したコンクリートと、ビニロン繊維を混入したコ
ンクリートとからなる吹き付けコンクリートのはね返り
率を試験した。 【００３４】その試験の結果、繊維そのもののはね返り
率は、スチールファイバーが５０．５％、ビニロン繊維
が４５．９％、本発明に係るポリプロピレン繊維が２
４．３％であった。また、繊維以外の材料を含めた全体
のはね返り率は、本発明に係るポリプロピレン繊維を混
入した吹き付けコンクリートが１０．８％、スチールフ
ァイバーを混入した吹き付けコンクリートが３４．７
％、ビニロン繊維を混入した吹き付けコンクリートが３
２．６％であった。なお、各繊維の混入率は１．０容積
％、模擬トンネル半径３ｍ、セメント量は、４００kg/m
3 である。 【００３５】このように、太さが１０〜２０デニール、
繊維長さが３〜１２mmであって、断面が偏平ではなく、
長手方向に沿った表面を部分的に絞り、表面に親水性を
付加したポリプロピレン繊維を混入した吹き付けコンク
リートのはね返り率が低いのは、ポリプロピレン繊維が
コンクリート中にファイバーボール(魂)が発生しにく
く、分散性が優れてコンクリート中に均一に混入されて
いるためである。 【００３６】なお、この試験では吹き付けコンクリート
について評価したが、吹き付けモルタルであっても同様
の効果が確認された。 【００３７】 【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のポ
リプロピレン繊維を用いたモルタル又はコンクリート構
造物の施工方法によると、断面が偏平ではなく、長手方
向に沿った表面が部分的に絞られた形状とし、太さを１
０〜３５０デニール、繊維長さを３〜１２mmとして表面
に親水性を付加したポリプロピレン繊維は、モルタル又
はコンクリートへの物理的結合を著しく向上させ、モル
タル又はコンクリートに対する分離を防ぐので硬化後の
ポリプロピレン繊維の引き抜きが抑制でき、鋼材やスチ
ールファイバーと同程度の補強効果が期待できる。ま
た、ポリプロピレン繊維が錆びないため、モルタル又は
コンクリート構造物の耐久性が向上する。また、ポリプ
ロピレン繊維は比重が小さいので、運搬、投入などの作
業性を改善することができる。また、本発明のポリプロ
ピレン繊維を混入してなる吹付けモルタル又はコンクリ
ートを使用するとはね返り率を低減できる。これによ
り、吹き付け作業時間の短縮、はね返り材料のコストダ
ウンを図ることができる。そして、ポリプロピレン繊維
を混入したモルタル又はコンクリートが高い曲げじん性
を付与するので、荷重に対して有利でかつひび割れ抵抗
性を増大させることができる。また、本発明は、ひび割
れを防止するための金網を設置する作業を無くすことが
できるので、時間が短縮でき、さらに金網の材料・ 施
工費用に比べてコストダウンとなる。さらに、モルタル
又はコンクリートの凝結における始発の１時間前から始
発までの間に、０．００５kgf/cm2 以上の押し力をかけ
てモルタル又はコンクリートの表面を仕上げることで、
モルタル構造物又はコンクリート構造物の表面のひび割
れを防止することができる。 【００３８】 【００３９】 【００４０】
繊維を混入したモルタル又はコンクリート構造物の施工
方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】モルタルやコンクリートを用いた構造物
は、成形体としては比較的脆性が大であり、引張強度、
曲げ耐力、曲げタフネスなどの物性が充分でないと壁面
のひび割れによる水漏れや外壁の剥落事故などが生じる
危険性がある。このようなモルタル構造物やコンクリー
ト構造物の問題を解決するため、従来、モルタルやコン
クリート内に鋼材を混入する方法が行われているが、近
年では、鋼材と同じ機械的強度を得るために、スチール
ファイバーやビニロン繊維などがモルタルやコンクリー
トの中に混入されている。 【０００３】また、モルタルやコンクリートの吹き付け
により薄層のモルタル層やコンクリート層を形成するシ
ョットクリート工法も知られているが、この工法を行う
場合に水漏れや剥落事故などの問題を解決する対策とし
て、モルタルやコンクリートに金網を埋設する方法が行
われている。しかし、モルタルやコンクリートに鋼材を
混入する方法は、（１）鋼材の比重が７．８と重いため
に材料の運搬や作業性などが劣り、（２）鋼材が錆びや
すく、腐食が進行して構造物の耐久性が低下しやすい、
などの欠点が指摘されている。 【０００４】また、モルタルやコンクリートにスチール
ファイバーを混入する方法は、（１）鋼材と同様に腐食
が進行して構造物の耐久性が低下しやすく、（２）スチ
ールファイバーを混入したコンクリートを、道路のコン
クリート舗装用として使用すると、車両のパンクが発生
する危険性が大きく、（３）スチールファイバーは、モ
ルタルに混入するとファイバーボール（塊）が発生しや
すく、品質の均一性が劣る、などの欠点が指摘されてい
る。 【０００５】また、モルタルやコンクリートにビニロン
繊維を混入する方法は、鋼材に比べて曲げじん性係数が
小さく、しかも、塩ビ系なので環境問題のダイオキシン
の面で課題がある。また、ショットクリート工法を行う
場合に金網を使用すると、表面から金網までのかぶりを
確保することが困難である。そして、若し、表面にひび
割れが発生してしまうと、金網が錆びて腐食が進行して
構造物の耐久性が低下しやすい。 【０００６】また、スチールファイバーやビニロン繊維
を用いてショットクリート工法を行う場合もあるが、こ
の場合には、はね返り率が４０〜５０％と大きく材料の
ロスが大きい。これを処分するためには、スチールファ
イバーやビニロン繊維をモルタル又はコンクリートと分
離しなければならないが、この作業が極めて困難であ
る。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであり、モルタル又はセメントに対す
る分散性や物理的結合が良好で、引張強度、曲げ強度、
曲げじん性、ひび割れ抵抗性が増大し、モルタル又はセ
メントの吹付け時のはね返り率を減少させ、作業性が良
く、品質が良好で経済的なポリプロピレン繊維を混入し
たモルタル又はコンクリート構造物の施工方法を提供す
ることを目的としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載のポリプロピレン繊維を用いたモルタ
ル又はコンクリート構造物の施工方法は、ポリプロピレ
ン繊維をモルタル又はコンクリートに混入し、打設、塗
布及び吹き付けによりモルタル構造物又はコンクリート
構造物を構築する施工方法において、前記ポリプロピレ
ン繊維を、断面が偏平ではなく、長手方向に沿った表面
が部分的に絞られている形状とし、太さを１０〜３５０
デニール、繊維長さを３〜１２mmとして表面に親水性を
付加したものを用い、前記ポリプロピレン繊維を混入し
た前記モルタル又は前記コンクリートの曲げ強度を、
「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲げタフネ
ス試験方法」（ＪＳＣＥ−Ｇ５５２−１９８３：土木学
会規準コンクリート標準示方書〔規準編〕）に基づき、
ＪＩＳ−Ｂ−７７３３に規定した試験機を使用して３等
分点荷重による曲げ試験を行い、縦軸の荷重と横軸の中
央点の変位を測定してその曲線がスパンの１／１５０変
位までの値から求めた曲げじん性係数が、０．１Ｎ／mm
2 以上の値となるように設定するとともに、前記モルタ
ル又は前記コンクリートの凝結における始発の１時間前
から始発までの間に、０．００５kgf/cm2 以上の押し力
をかけて前記モルタル又は前記コンクリートの表面を仕
上げる方法である。 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、本発明のポリプロピレン繊
維を用いたモルタル又はコンクリート構造物の施工方法
に係る実施形態を説明する。ポリプロピレンは、耐酸
性、耐アルカリ性などの耐薬品性に優れ、ダイオキシン
も含まれていない素材である。また、錆びることが無
く、比重が０．９１と極めて小さいなどの特徴を有した
素材である。 【００１３】本実施形態のポリプロピレン繊維の形状
は、断面が偏平ではなく、長手方向に沿った表面を部分
的に絞った形状としているとともに、表面に親水性を付
加している。親水性の付加方法としては、例えば、アル
カリ系の親水を溜めた槽にポリプロピレン繊維を浸漬し
ている。また、本実施形態のポリプロピレン繊維の太さ
は、１０〜３５０デニール（デニール：９００ｍ当たり
の質量をグラム数をもって表したもの）、繊維長さは３
〜１２mmに設定されている。 【００１４】太さが１０デニールを下回り、繊維長さも
３mmを下回るポリプロピレン繊維では、セメントからの
抜けが生じて曲げじん性が得られず、逆に、太さが３５
０デニールを超え（例えば６０００デニール）、繊維長
さが１２mmを超えると（例えば３０mm）、ファイバーボ
ール（塊）が発生してポリプロピレン繊維の分散性が低
下する。また、太さが１０デニールを下回り、繊維長さ
も１２mmを超える場合にもファイバーボール（塊）が発
生しやすい。 【００１５】ここで、打設、塗布により厚層（３０mm以
上）のモルタル又はコンクリート構造物を施工する際に
は、太さが３５０デニール、繊維長さが６〜１２mmのポ
リプロピレン繊維を混入すると、曲げじん性、乾燥時の
表面ひび割れの抵抗性が向上する。また、吹付けにより
薄層（３０mm未満）のモルタル又はコンクリート構造物
を施工する際には、太さが１０〜２０デニール、繊維長
さが３〜１２mmのポリプロピレン繊維を混入すると、吹
付け時のはね返り率、乾燥時の表面ひび割れの抵抗性が
向上する。 【００１６】一方、ポリプロピレン繊維の混入方法は、
モルタル構造物を施工する際には、セメント、細骨材、
水、適量の混和材とともに同時、或いはモルタルが練り
上がった状態でポリプロピレン繊維を混入して攪拌す
る。また、コンクリート構造物を施工する際には、セメ
ント、細骨材、、粗骨材、水、適量の混和材とともに同
時、或いはコンクリートが練り上がった状態でポリプロ
ピレン繊維を混入して攪拌する。 【００１７】そして、本実施形態では、モルタル又はコ
ンクリート構造物の表面仕上げとして、モルタル又はコ
ンクリートの凝固における始発の１時間前から始発まで
の間に、金コテや木コテを、モルタル又はコンクリート
の表面に押しつける方法を行っている。ここで、金コテ
や木コテをモルタル又はコンクリートの表面に押しつけ
る押し力は、０．００５kgf/cm2 以上に設定している。 【００１８】 【実施例】次に、以下に示す評価試験に基づいて、本発
明のポリプロピレン繊維を用いたモルタル又はコンクリ
ート構造物の施工方法の有効性を説明する。 （１）曲げ試験評価 図１は、「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲
げタフネス試験方法」（ＪＳＣＥ−Ｇ５５２−１９８
３：土木学会規準コンクリート標準示方書〔規準編〕）
に準じた曲げ試験結果（荷重−たわみ曲線）であり、Ｊ
ＩＳ−Ｂ−７７３３に規定した試験機を使用して３等分
点荷重により曲げ試験を行った。 【００１９】そして、供試体は、１０cm×１０cm×４０
cmの寸法の直方体であり、表１に示す材料を有する本発
明のモルタル（以下、実施例１と称する）、従来のモル
タル（以下、比較例１と称する）、補強繊維を混入して
いないプレーンモルタル（以下、比較例２と称する）
と、金網を埋め込んだプレーンモルタル（以下、比較例
３と称する）からなる４種類の供試体とした。なお、表
１の比較例１の供試体において、ポリプロピレン繊維の
表面形状がストレートであると記載しているのは、表面
が部分的に絞られておらず、平滑であることを意味して
いる。 【００２０】 【表１】 【００２１】そして、図１の曲げ試験結果から、以下に
示す式を使用して各供試体の曲げじん性係数を比較し
た。 【００２２】 【数１】【００２３】図１において、比較例２の供試体は、最大
荷重に達すると変位が０．１mm程度で２分割された。こ
れは曲げじん性係数が０である。つまり粘りがなくもろ
くポキッと折れる。また、比較例２の供試体は、表面形
状が偏平なストレートのポリプロピレン繊維の抜けが早
く、曲げじん性係数が０．１Ｎ／mm2 未満である。これ
に対して、実施例１の供試体は、比較例３の供試体と同
様の変位曲線が得られ、供試体が２分割にならない。す
なわち、実施例１の供試体は、比較例３の供試体と同様
に、曲げじん性係数が０．８Ｎ／mm2 の数値となる。こ
のように、実施例１の供試体は、太さを３５０デニー
ル、繊維長さを１２mmとして断面が偏平ではなく、表面
を部分的に絞って表面に親水性を付加したポリプロピレ
ン繊維を混入しているので、セメントとの付着力が増大
して曲げじん性係数が高い値（０．１Ｎ／mm2 以上）を
示し、ひび割れの抵抗性が増大する効果が確認された。
同時に、曲げ強度が比較例１や比較例２に比べて大きく
なるので、外的な荷重に対する抵抗性も大きくなる効果
も確認された。 【００２４】なお、図１ではモルタルについて評価した
が、コンクリートであっても同様の効果が確認された。 （２）乾燥収縮試験評価 表２に、乾燥収縮ひび割れ試験体の形状を示す。この試
験方法は日本コンクリート工学協会の品質評価試験方法
研究委員会報告書（１９９８年１２月) に規定される「
コンクリートの乾燥収縮ひび割れ試験方法」 である。 【００２５】この試験は、補強繊維を混入していないプ
レーンモルタルからなる第１ケースと、金網（φ６．０
mm、５０cm×５０cm）を埋め込んだプレーンモルタルか
らなる第２ケースと、太さを１０〜３５０デニール、繊
維長さを３〜１２mmとして断面が偏平ではなく、長手方
向に沿った表面を部分的に絞り、表面に親水性を付加し
たポリプロピレン繊維を混入し、そのポリプロピレン繊
維の混入量を変化させたモルタルからなる第３ケース、
第４ケースとを比較した。なお、第３ケースでは、ポリ
プロピレン繊維の混入量を０．５容積％とし、第４ケー
スでは、ポリプロピレン繊維の混入量を１．０容積％と
した。 【００２６】 【表２】 【００２７】本発明に係る第３ケース、第４ケースのひ
び割れ発生日は、２３日、３１日であり、プレーンモル
タルからなる第１ケース、金網を埋め込んだプレーンモ
ルタルからなる第２ケースのひび割れ発生日は、１４
日、１７日である。この結果から明かなように、第３ケ
ース、第４ケースは、太さを１０〜３５０デニール、繊
維長さを３〜１２mmとして断面が偏平ではなく、長手方
向に沿った表面を部分的に絞り、表面に親水性を付加し
たポリプロピレン繊維を混入して曲げじん性係数が高い
値を示しているので、乾燥収縮時のひび割れ抵抗性が大
きくなる効果も確認された。 【００２８】なお、表２ではモルタルについて評価した
が、コンクリートであっても同様の効果が確認された。 （３）表面ひび割れ防止の押し力試験評価 モルタルおよびコンクリートの表面には、セメントペー
ストが硬化するまでに、セメントと水の化学的な反応か
ら、極初期には自己収縮ひび割れやプラスチック収縮ひ
び割れが発生する。これを防ぐ有効な方法は、未だ確立
されていない。 【００２９】これまでは、木コテ或いは金コテ仕上げを
実施してきたが、その時間とモルタルおよびコンクリー
トの表面を均す押し力が明かでなく、必ずしも有効な方
法と認識されてなく、かつ表面ひび割れをなくすことが
できていない。これは、セメントと水が反応し凝結する
時に水和反応によるプラスチック収縮ひび割れ( 自己収
縮ひび割れ、乾燥収縮ひび割れを含む) が化学的に発生
するためである。 【００３０】そこで、プラスチック収縮ひび割れを、金
コテ仕上げおよび木コテ仕上げにより押し付けることに
より無くすため、その際の押し力と、その時期に着目し
て試験を実施した。その結果を表３に示す。 【００３１】 【表３】 【００３２】この結果から明らかなように、押し力をか
けても、その押し力をかける時期が早すぎると（始発の
２時間前から始発までの時間）、極表面に入ったポリプ
ロピレン繊維の収縮ひび割れが生じることで、表面ひび
割れが発生してしまう（ケース１、ケース２）。また、
押し力をかける時期が遅くても（始発の１時間前から始
発までの時間）、押し力が小さいと表面ひび割れが発生
してしまう（ケース３）。 したがって、ケース４から明
かなように、０．００５kgf/cm 2 以上の押し力で、押し
力をかける時期を、始発の１時間前から始発までの間に
実施すると、極表面に入ったポリプロピレン繊維収縮を
無くす、即ち、表面ひび割れを無くすことができる。 【００３３】なお、表３ではモルタルについて評価した
が、コンクリートであっても同様の効果が確認された。 （４）吹き付けコンクリートのはね返り試験評価太さが
１０〜２０デニール、繊維長さが３〜１２mmであり、断
面が偏平ではなく、長手方向に沿った表面を部分的に絞
り、表面に親水性を付加したポリプロピレン繊維を混入
した本発明に係るコンクリートと、スチールファイバー
を混入したコンクリートと、ビニロン繊維を混入したコ
ンクリートとからなる吹き付けコンクリートのはね返り
率を試験した。 【００３４】その試験の結果、繊維そのもののはね返り
率は、スチールファイバーが５０．５％、ビニロン繊維
が４５．９％、本発明に係るポリプロピレン繊維が２
４．３％であった。また、繊維以外の材料を含めた全体
のはね返り率は、本発明に係るポリプロピレン繊維を混
入した吹き付けコンクリートが１０．８％、スチールフ
ァイバーを混入した吹き付けコンクリートが３４．７
％、ビニロン繊維を混入した吹き付けコンクリートが３
２．６％であった。なお、各繊維の混入率は１．０容積
％、模擬トンネル半径３ｍ、セメント量は、４００kg/m
3 である。 【００３５】このように、太さが１０〜２０デニール、
繊維長さが３〜１２mmであって、断面が偏平ではなく、
長手方向に沿った表面を部分的に絞り、表面に親水性を
付加したポリプロピレン繊維を混入した吹き付けコンク
リートのはね返り率が低いのは、ポリプロピレン繊維が
コンクリート中にファイバーボール(魂)が発生しにく
く、分散性が優れてコンクリート中に均一に混入されて
いるためである。 【００３６】なお、この試験では吹き付けコンクリート
について評価したが、吹き付けモルタルであっても同様
の効果が確認された。 【００３７】 【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のポ
リプロピレン繊維を用いたモルタル又はコンクリート構
造物の施工方法によると、断面が偏平ではなく、長手方
向に沿った表面が部分的に絞られた形状とし、太さを１
０〜３５０デニール、繊維長さを３〜１２mmとして表面
に親水性を付加したポリプロピレン繊維は、モルタル又
はコンクリートへの物理的結合を著しく向上させ、モル
タル又はコンクリートに対する分離を防ぐので硬化後の
ポリプロピレン繊維の引き抜きが抑制でき、鋼材やスチ
ールファイバーと同程度の補強効果が期待できる。ま
た、ポリプロピレン繊維が錆びないため、モルタル又は
コンクリート構造物の耐久性が向上する。また、ポリプ
ロピレン繊維は比重が小さいので、運搬、投入などの作
業性を改善することができる。また、本発明のポリプロ
ピレン繊維を混入してなる吹付けモルタル又はコンクリ
ートを使用するとはね返り率を低減できる。これによ
り、吹き付け作業時間の短縮、はね返り材料のコストダ
ウンを図ることができる。そして、ポリプロピレン繊維
を混入したモルタル又はコンクリートが高い曲げじん性
を付与するので、荷重に対して有利でかつひび割れ抵抗
性を増大させることができる。また、本発明は、ひび割
れを防止するための金網を設置する作業を無くすことが
できるので、時間が短縮でき、さらに金網の材料・ 施
工費用に比べてコストダウンとなる。さらに、モルタル
又はコンクリートの凝結における始発の１時間前から始
発までの間に、０．００５kgf/cm2 以上の押し力をかけ
てモルタル又はコンクリートの表面を仕上げることで、
モルタル構造物又はコンクリート構造物の表面のひび割
れを防止することができる。 【００３８】 【００３９】 【００４０】
【図面の簡単な説明】
【図１】各種のモルタル供試体の曲げ試験結果を示した
図である。
図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 16/06
C04B 20/10
C04B 20/12
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ポリプロピレン繊維をモルタル又はコン
クリートに混入し、打設、塗布および吹付けによりモル
タル構造物又はコンクリート構造物を構築する施工方法
において、 前記ポリプロピレン繊維を、断面が偏平ではなく、長手
方向に沿った表面が部分的に絞られている形状とし、太
さを１０〜３５０デニール、繊維長さを３〜１２mmとし
て表面に親水性を付加したものを用い、前記ポリプロピ
レン繊維を混入した前記モルタル又は前記コンクリート
の曲げ強度を、「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度お
よび曲げタフネス試験方法」（ＪＳＣＥ−Ｇ５５２−１
９８３：土木学会規準コンクリート標準示方書〔規準
編〕）に基づき、ＪＩＳ−Ｂ−７７３３に規定した試験
機を使用して３等分点荷重による曲げ試験を行い、縦軸
の荷重と横軸の中央点の変位を測定してその曲線がスパ
ンの１／１５０変位までの値から求めた曲げじん性係数
が、０．１Ｎ／mm2 以上の値となるように設定するとと
もに、前記モルタル又は前記コンクリートの凝結におけ
る始発の１時間前から始発までの間に、０．００５kgf/
cm2 以上の押し力をかけて前記モルタル又は前記コンク
リートの表面を仕上げることを特徴とするポリプロピレ
ン繊維を用いたモルタル又はコンクリート構造物の施工
方法。
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