JP3957673B2 - 吹付け材料、及びそれを用いた吹付け工法 - Google Patents
吹付け材料、及びそれを用いた吹付け工法 Download PDFInfo
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Description
この工法の採用箇所は、トンネルの掘削によって生じた地山や、高速道路、ダム、及び急傾斜地を中心に、切り土や盛土によってできた傾斜面である法面が中心である。
とりわけ法面はそのままでは、自然風化や強雨等により、浸食や地滑りなどの法面崩壊が起こるので、法面を保護する必要がある。
これらの中では、法面を整形・カットすることなく、法面に直接配置できるフリーフレーム工法が用いられている。
このフリーフレーム工法は、変形可能な金網や鉄筋を法面に直に配置するものであり、形成されたフレームにセメントコンクリートを吹き付けて施工されている。
法面の施工は冷え込みの激しい山間部が多いことから、冬期では凍結融解による劣化が顕著となる。それゆえ、フリーフレーム工法はもとより、広く吹き付けたものは耐用年数が著しく低下し、数年で崩壊する場合もある。
しかしながら、吹付け施工した場合、AE剤等を使用してセメントコンクリート混練時に導入したエアは、圧送ホース中で消滅する傾向にあり、耐凍結融解性に必要なエア量を確保できない場合が多い。
増粘剤等を使用してペーストの粘性を高めた場合には、含有されるエアの消失が抑えられる傾向にはあるが、セメントコンクリートの粘性が高いためにポンプ圧送性が低下する問題を有していた。
したがって、セメントコンクリートの粘性を高めることなくエアの消失を抑える混和剤が待望されていた。
このため吹き付け直後にコンクリートのスランプを低下させ、コンクリートのずり落ちを防止する必要があったが、フリーフレーム工法等では、美観の観点から、吹付け後の整形性が求められている。
(1)セメント100部とブレーン比表面積値400,000cm 2 /g以上の籾殻灰10〜50部を含有してなり、かつ、単位セメント量が270〜600kg/m 3 で、W/Cが35〜65%であるセメントコンクリート
(2)セメント100部に対して、固形分換算で0.01〜0.10部のアルカリ増粘型エマルジョン(固形分濃度は0.5〜50%、アルカリ増粘型エマルジョンはエチルアクリレート/メタクリル酸重合ポリマーエマルジョン及び/又はエチルアクリレート/メタクリル酸/マレイン酸ジエチル共重合ポリマーエマルジョンである)
(1)セメントコンクリートのs/aが50〜100%であることを特徴とする該吹付け材料であり、下記(1)セメントコンクリートを圧送し、途中で、下記(2)アルカリ増粘型エマルジョンを混合し、耐凍結融解性が69.8%以上の吹付け材料とし、この吹付け材料を吹き付けることを特徴とする吹付け工法であり、
(1)セメント100部とブレーン比表面積値400,000cm 2 /g以上の籾殻灰10〜50部を含有してなり、かつ、単位セメント量が270〜600kg/m 3 で、W/Cが35〜65%であるセメントコンクリート
(2)セメント100部に対して、固形分換算で0.01〜0.10部のアルカリ増粘型エマルジョン(固形分濃度は0.5〜50%、アルカリ増粘型エマルジョンはエチルアクリレート/メタクリル酸重合ポリマーエマルジョン及び/又はエチルアクリレート/メタクリル酸/マレイン酸ジエチル共重合ポリマーエマルジョンである)
(1)セメントコンクリートのs/aが50〜100%であることを特徴とする該吹付け工法である。
なお、本発明でいう(部)は特に規定のないかぎり質量基準である。
また、本発明ではセメントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称してセメントコンクリートという。
籾殻灰の粒度は、平均粒子径が5μm以下が好ましく、2μm以下がより好ましい。5μmを超えると優れた耐凍結融解性や長期強度発現性が得られない場合がある。
また、ブレーン比表面積値(以下、ブレーン値という)は、200,000cm2/g以上が好ましい。200,000cm2/g未満では優れた耐凍結融解性や長期強度発現性が得られない場合がある。
なお、比重2.1、ブレーン値400,000cm2/g程度の非晶質シリカを80%以上含有する米国産の籾殻灰が市販されており、本発明はこの籾殻灰を用いることができる。
籾殻灰の使用量は、セメント100部に対して、3〜50部が好ましく、5〜20部がより好ましい。3部未満では耐凍結融解特性の向上が認められない場合があり、50部を超えるとセメントコンクリートの粘性が著しく高くなり、ポンプ圧送性が低下する場合がある。
また、不飽和カルボン酸の一種又は二種以上のモノマーを重合させたものと、エチレン性不飽和化合物の一種又は二種以上のモノマーを重合させたものを混合したものも使用可能である。
これらのうち、より優れた効果を示す面で、不飽和カルボン酸が好ましく、(メタ)アクリル酸又はその塩がより好ましい。
これらの中では、より優れた効果を示す面で、メタクリル酸(エステル)と(メタ)アクリル酸エステルの共重合物が好ましい。
本エマルジョンの使用量は、セメント100部に対して、固形分換算で0.01〜1部が好ましく、0.05〜0.5部がより好ましい。0.01部未満では増粘させる効果が認められない場合があり、1部を超えるとコンクリートの耐凍結融解性が低下する場合がある。
促進剤とは、セメントの凝結を促進するものであれば特に限定されるものでなく、例えば、カルシウムアルミネートを含有する自硬性を有する粉体急結剤、アルカリ金属を含有する物質、硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、及びケイ酸塩等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
促進剤の使用量は、セメント100部に対して、1〜20部が好ましく、2〜15部がより好ましい。1部未満ではセメントの凝結を促進する効果が薄い場合があり、20部を超えると長期強度発現性が阻害される場合がある。
無機質の繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、石綿、セラミック繊維、及び金属繊維等が挙げられ、有機質の繊維としては、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリル繊維、セルロース繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアミド繊維、パルプ、麻、木毛、及び木片等が挙げられ、これらの中では経済性の面で、金属繊維やビニロン繊維が好ましい。
繊維の長さは、圧送性や混合性等の面で、50mm以下が好ましく、5〜30mmがより好ましい。50mmを超えると圧送中に吹付けセメントコンクリートが閉塞する場合がある。また、繊維のアスペクト比は特に限定されるものではない。
繊維の使用量は、吹付けセメントコンクリート100容量部中、0.1〜3容量部が好ましく、0.4〜1.5容量部がより好ましい。0.1容量部未満だと耐衝撃性や弾性の向上の効果が小さい場合があり、3容量部を超えると圧送性が低下し、経済的でない場合がある。
細骨材としては、川砂、山砂、石灰砂、及び珪砂等が使用でき、粗骨材としては、川砂利、山砂利、及び石灰砂利等が使用できる。
本発明の吹付け工法としては、要求される物性、経済性、及び施工性等に応じた種々の吹付け工法が可能である。例えば、湿式吹付け工法として、セメント、細骨材や粗骨材、及び水等を加えて混練したものを、空気で圧送し、その途中に設けたY字管の一方から、吹付け用混和剤供給装置により吹付け用混和剤を空気圧送し、セメントコンクリートと合流・混合したものを吹き付ける方法等が挙げられる。
吹付け用混和剤のセメントコンクリートへの混合は、吹付け用混和剤が均一に強制的に入るようなシャワーリングや吹付け圧送エアーと同時混合によりセメントコンクリートに混合して吹き付けることが好ましい。
このフレーム骨格を縦横に延長する際、この交点部にアンカーを打ち込むことが好ましい。また、このフレーム骨格の交点部に交点部用フレーム骨格を用いることも可能である。
このように配置したフレーム骨格に吹付け材料を用いて吹付けを行い、フレーム骨格の鉄筋類からはみ出した部分をコテ仕上げすることで、フレームの美観を保つ。
吐出量4m3/hのベースコンクリートと7m3/minの圧送空気を、2インチで40mの圧送ホースを介して送給した。
一方、吐出口から手前10mに取付けた分岐管に圧送空気とともに、セメント100部に対して、固形分換算で0.1部の本エマルジョンAを圧送し、ベースコンクリートに合流混合してコンクリートとし、50×50×30cmの木枠の中へ吹き付けを行った。得られたコンクリート硬化体からサンプルを切り出して、圧送性とともに耐凍結融解性を評価した。
なお、比較のため、籾殻灰を混和しないで、AE剤でエアを5容量%含有させたコンクリートも同様に吹き付けた。結果を表1に併記する
籾殻灰 :密度2.15、ブレーン値400,000cm2/g、市販品
本エマルジョンA:エチルアクリレート/メタクリル酸重合ポリマーエマルジョン(45/55)、固形分濃度10%
セメント :普通ポルトランドセメント、比重3.16
砂 :新潟県姫川産、比重2.62、FM値2.86
砂利 :新潟県姫川産、比重2.63、12mm以下
減水剤 :ポリカルボン酸系高性能減水剤、市販品
エア量 :JIS A 1128 「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法」に準じて測定。
圧送性 :シンテック社、型式MKW-25SMTのコンクリートピストンポンプのゲージの吐出圧が6MPa以下の場合を○、6〜12MPaの場合を△、12MPa以上の場合を×とした。
耐凍結融解性:JIS A 1148 「コンクリートの凍結融解試験方法」に準じてA法水中凍結水中融解試験方法に準じて凍結融解300サイクル後の相対動弾性係数を測定した。なお、300サイクルに達する前に破壊したものは×とした。
エマルジョンB:エチルアクリレート/メタクリル酸/マレイン酸ジエチルを共重合したポリマーエマルジョン(40/40/20)、固形分濃度10%
吹付け時の状態:吹付けコンクリートを斜度70°の斜面に20cmの厚みで吹き付けたときの状態を観察。ダレや肌落ちが多く見られた場合は×、少し見られた場合は△、全く見られない場合は○。
整形性 :吹付け時の状態の観察で得られたものを10分間静置し、表面をコテでならして平坦に仕上げる際の整形性を評価した。容易に仕上げることができた場合を○とし、仕上げるのに力を要した場合を△とし、力を入れても仕上げられない場合を×とした。
Claims (4)
- 下記(1)セメントコンクリートと(2)アルカリ増粘型エマルジョンを含有してなり、かつ、耐凍結融解性が69.8%以上の吹付け材料。
(1)セメント100部とブレーン比表面積値400,000cm 2 /g以上の籾殻灰10〜50部を含有してなり、かつ、単位セメント量が270〜600kg/m 3 で、W/Cが35〜65%であるセメントコンクリート
(2)セメント100部に対して、固形分換算で0.01〜0.10部のアルカリ増粘型エマルジョン(固形分濃度は0.5〜50%、アルカリ増粘型エマルジョンはエチルアクリレート/メタクリル酸重合ポリマーエマルジョン及び/又はエチルアクリレート/メタクリル酸/マレイン酸ジエチル共重合ポリマーエマルジョンである) - (1)セメントコンクリートのs/aが50〜100%であることを特徴とする請求項1に記載の吹付け材料。
- 下記(1)セメントコンクリートを圧送し、途中で、下記(2)アルカリ増粘型エマルジョンを混合し、耐凍結融解性が69.8%以上の吹付け材料とし、この吹付け材料を吹き付けることを特徴とする吹付け工法。
(1)セメント100部とブレーン比表面積値400,000cm 2 /g以上の籾殻灰10〜50部を含有してなり、かつ、単位セメント量が270〜600kg/m 3 で、W/Cが35〜65%であるセメントコンクリート
(2)セメント100部に対して、固形分換算で0.01〜0.10部のアルカリ増粘型エマルジョン(固形分濃度は0.5〜50%、アルカリ増粘型エマルジョンはエチルアクリレート/メタクリル酸重合ポリマーエマルジョン及び/又はエチルアクリレート/メタクリル酸/マレイン酸ジエチル共重合ポリマーエマルジョンである) - (1)セメントコンクリートのs/aが50〜100%であることを特徴とする請求項3に記載の吹付け工法。
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