JP4535421B2

JP4535421B2 - 法面の張コンクリート工法

Info

Publication number: JP4535421B2
Application number: JP2003145958A
Authority: JP
Inventors: 雅樹関; 知紀元木澤; 弘稲熊; 恵哲六郷; 稔国枝; 昇坂田; 久美子須田; 徹志閑田
Original assignee: Kajima Corp; Central Japan Railway Co
Current assignee: Kajima Corp; Central Japan Railway Co
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: JP2004346644A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、道路や鉄道に面する法面、造成地などの法面の張コンクリート工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は開放法面を、図３は格子枠法面を示すものであるが、その保護工法として、一般にいわゆるラスである溶接金網１（例えば６×１５０かける１５０）を配設し、そこに厚さ１００ｍｍ程度で生コンクリート２を打設する方法が採用されている。
【０００３】
図中３はのり肩コンクリート、４はその上に立設する既設防音壁で図示は省略するが既設防音壁４の内側には鉄道線路などが敷設される。図中５は既設のり面点検通路、６は塩ビ等の有孔管による水抜き用の既設排水パイプ、７はクラッシャーラン、９は鉄筋くいで、前記溶接金網１はクラッシャーラン７の上に浮かして張られ、生コンクリート２が溶接金網１の前後面に付着する。
【０００４】
図３の場合には、鉄筋コンクリート等で施工されるのり枠８が格子状に設置され、前記に溶接金網１や生コンクリート２はのり枠８内に配設される。
【０００５】
なお、このようなのり枠と溶接金網と生コンクリート等による法面の保護工法による特許文献は数多く、例えば、下記がその一例である。
【０００６】
【特許文献１】
特公昭５６−０１４８１５号公報
【特許文献２】
特開昭５６−０１６７３２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記生コンクリート２を打設する工法では、打設早期からコンクリートに大きなひび割れが発生し、美観上好ましくない。特に、このひび割れからは草が生え易く、そのためによりひび割れが進展することがあるため、防草性が要求される。
【０００８】
また、ひび割れが過度に大きくなる場合には、剥落などの危険が生じるため、道路や鉄道に面する法面では第三者への影響が懸念される。
【０００９】
溶接金網１は保護工であるが、コンクリートにひび割れが生じるとこの溶接金網１も早期に錆びるおそれがあり、コンクリート表面に錆び汁を発生させるだけでなく、その腐蝕膨張によってコンクリートの劣化をさらに加速することになる。
【００１０】
しかし、溶接金網１を配設しなければ、コンクリートにはよりひび割れが入り易くなるばかりか、より剥落し易くなるため、長期的に見れば劣化を助長することが明白であるにもかかわらず溶接金網１を配設しているのが現状である。なお、この溶接金網１を張る施工自体が手数がかかるものであることは言うまでもない。
【００１１】
前記打設早期からコンクリートに大きなひび割れが発生することについて更に説明する。
【００１２】
法面には、地山の応力をある程度支持するための強度と耐久性が必要である。そのため、コンクリートのようにある程度の強度を有し、かつひび割れなどを生じないものが要求される。
【００１３】
しかし、コンクリートの場合、薄く打設するとひび割れが発生し易く、所要の性能を果たせなくなる。コンクリートを薄く打設すると、背面拘束が大きくなること、さらにコンクリート全体に対する開放面が大きく乾燥収縮しやすくなること、さらにコンクリートは引張強度が小さいことによって、容易にひび割れが発生してしまう。
【００１４】
この発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、溶接金網なしの施工を可能にするものであり、地山などの大変形にも追従することができ、薄い吹き付け厚さでも十分な強度を発揮して、ひび割れを抑制し、かつひび割れが発生するとしても細かく分散するので美観上も問題がない法面の張コンクリート工法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のこの発明は、前記目的を達成するため、対象とする法面で、クラッシャーラン等の下地の上に溶接金網を設置せず直接に、材令２８日の高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）の硬化体の引張試験において引張ひずみが１％以上を示すクラック分散型であって、下記〔Ｆ１〕のＰＶＡ（ＰｏｌｙｖｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ）短繊維を、〔Ｍ１〕の調合マトリクスに、１越え３Ｖｏｌ．％の配合量で、３次元ランダムまたは２次元ランダムに配合した高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）を厚さ１０〜５０ｍｍ吹付けにより施すことを要旨とするものである。
〔Ｍ１〕
・水結合材比（Ｗ／Ｃ）３０％以上
・砂セメント重量比（Ｓ／Ｃ）が１．０以下（０を含む）
・単位水量400kg／ｍ^３以下
・空気量３．５％以上２０％以下
・高性能AE減水剤量５kg／ｍ^３以上２０kg／ｍ^３未満
〔Ｆ１〕
・繊維径７０μｍ以下
・繊維長：５〜２０ｍｍ
・繊維引張強度：1000ＭＰａ〜2400ＭＰａ
・みかけの繊維引張強度：700ＭＰａ〜1800ＭＰａ
【００１６】
請求項１記載のこの発明によれば、高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）はその調合のマトリクスと繊維配合量により、引張ひずみが１％を越えることで、載荷方向（応力方向）とほぼ直角方向に多数のクラック（マルチクラック）が発生するクラック分散型の破壊現象が生じる。よって、ひび割れを確実に微小な幅に制御できるものであり、このような高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）を法面の保護工として用いることで、地山などの大変形による曲げ荷重や疲労荷重でコンクリートにひび割れが生じても保護工としての機能を保持できる。
【００１７】
また、クラッシャーラン等の下地の上に直接高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）を吹き付けることで、地山との一体化を図るための溶接金網の設置も不要となり、施工性の向上が図れる。
【００１８】
さらに、高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）の吹付け厚さは厚さ１０〜５０ｍｍとすることで、従来よりも薄い打設ですむ。
【００１９】
請求項２記載のこの発明は、ウエランガムを０．０５〜１．０ｋｇ／ｍ^３を添加することを要旨とするものである。
【００２０】
繊維分散を確実にするレベルまで増粘剤の添加で粘度を高めると、粘り気が高く同時に降伏値も上昇して施工性に劣る材料となる傾向が顕著となり、反対に粘度を抑えると、繊維分散が不確実になり、硬化後の靭性（マルチクラック発生）に悪影響を与えることとなるので、フレッシュ時の施工性と硬化後の引張ひずみ性能を両立させることは一般に困難である。
【００２１】
さらに、単位水量を４００Ｋｇ／ｍ^３以下に抑えた場合であっても、通常のモルタルやコンクリートと比較して非常に多い水量となるので、乾燥収縮が大きくなり、乾燥収縮ひび割れの問題が生ずる。そしてひずみ硬化型セメント系複合材料では粉体量が必然的に多くなることから流動性の経時的低下が著しくなり（いわゆるスランプロスが大きく）、練り上がりから施工までに短時間しかとれなくなる。
【００２２】
請求項２記載のこの発明によれば、適量のウェランガムを使用した上で、前記〔Ｆ１〕で特定されるＰＶＡ繊維を前記〔Ｍ１〕で特定される調合のマトリックスに対して１超え〜３vo1．％の量で配合した場合には、前記の施工性の問題が解決されて優れた自己充填性を示すフレッシュ性状となり、しかも、ひずみ硬化型セメント系複合材料としての引張ひずみ性能を満足し且つ低収縮性も満足するものが得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を詳細に説明する。この発明は、対象とする法面に、高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）を厚さ１０〜５０ｍｍ、好ましくは２０〜３０ｍｍ吹付けるものであり、法面としては、前記従来例で示した図２、図３の開放法面、格子枠法面で、ただし、溶接金網１は不要である。
【００２４】
前記高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）は、材令２８日の硬化体の引張試験において引張ひずみが１％以上を示すクラック分散型であって、下記〔Ｆ１〕のＰＶＡ（ＰｏｌｙｖｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ）短繊維を、〔Ｍ１〕の調合マトリクスに、１越え３Ｖｏｌ．％の配合量で、３次元ランダムまたは２次元ランダムに配合した。
〔Ｍ１〕
・水結合材比（Ｗ／Ｃ）３０％以上、好ましくは４０％以上、
・砂セメント重量比（Ｓ／Ｃ）が１．０以下（０を含む）
・単位水量400kg／ｍ^３以下
・空気量３．５％以上２０％以下
・高性能AE減水剤量５kg／ｍ^３以上２０kg／ｍ^３未満
〔Ｆ１〕
・繊維径７０μｍ以下、好ましくは４０〜５０μｍ
・繊維長：５〜２０ｍｍ
・繊維引張強度：1000ＭＰａ〜2400ＭＰａ、
・みかけの繊維引張強度：700ＭＰａ〜1800ＭＰａ
【００２５】
さらに、ウエランガムを０．０５〜１．０ｋｇ／ｍ^３を添加してもよい。
【００２６】
また、乾燥および結合材の硬化に伴う体積収縮を低減するため、膨張性混和材および収縮低減剤を添加する。
【００２７】
この発明で特定する事項について以下にさらに説明する。〔Ｍ１〕の調合において、マトリックスの水結合材比が４０％未満では〔Ｆ１〕の繊維にとってはマトリックスの弾性係数と破壊靭性が高くなってマルチクラックが発生せず、１％以上の引張ひずみが発生し難い。なお、水／結合材比は、詳しくは水／（セメント＋混和材）を意味している。本発明で使用できる混和材としては、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフユーム、石灰石微粉末等が挙げられる。
【００２８】
セメントの一部をフライアッシュで置換した場合、置換率は全体結合量に対して重量比で４０％以下（０を含む）とする。フライアッシュは粒子が球形のためにボールベアリング効果で流動性を改善できる。高炉スラグ微粉末は粒子が角張っているので、かかる効果は期待できない。
【００２９】
また、砂結合材比が１．０を超えるとＰＶＡ繊維にとってはマトリックスの弾性係数と破壊靭性が高くなってマルチクラックが発生せず、１％以上の引張ひずみが発生し難くなる。したがって、〔Ｆ１〕の繊維を用いる場合のマトリックスは水結合材比が３０％以上、好ましくは４０％以上とし、砂結合材比は１．０以下とする。しかし、この調合のマトリクスであっても、〔Ｆ１〕繊維の配合量が１Ｖｏｌ．％以下ではマルチクラックが発生し難いので１Ｖｏｌ．％より多くする必要がある。しかし、あまり多く配合しても効果は飽和するので３Ｖｏｌ．％以下とする。
【００３０】
また、この繊維配合量であっても、繊維の長さが５ｍｍ未満であると、マルチクラックが発生しないので、５ｍｍ以上の長さのものを使用する必要がある。しかし、２０ｍｍより長いものを使用しても、前記の配合量ではマルチクラックが発生しなくなる。したがって〔Ｆ１〕の繊維の長さは５〜２０ｍｍとする必要があり、好ましくは８〜１５ｍｍである。
【００３１】
セメントの種類として普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）、低熱は低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）が使用できる。
【００３２】
膨張材は生石灰系のものや石灰−エトリンガイト複合系のものも使用可能で、添加比率は結合材量に対して外割で重量比１０％以下（０を含む）である。
【００３３】
収縮低減剤は市販のアルコール系が使用可能で、添加比率は結合材量に対して外割で重量比７％以下（０を含む）である。
【００３４】
繊維は前記径、長さおよび引張強度を有するＰＶＡ繊維（ビニロン繊維）を使用した。
【００３５】
ウエランガムは菌体番号Alcaligenes ATTC 31961の菌種によって産出される微生物発酵多糖類である。各例とも三晶株式会社から販売されている粉末状のウエランガムを表示の量で添加した。
【００３６】
各材料を練り混ぜ、テーブルフローとボックス充填高さを測定すると共にそれらの試験において材料分離の程度を観察してそのフレッシュ性状を評価した。また、硬化後の特性としては、材令２８日の引張試験に供し、引張応力一ひずみ曲線における最大引張応力値でのひずみ量（％）を求めマルチクラックの発生の有無を調べた。
【００３７】
前記引張ひずみは、材令２８日以上の硬化体の引張試験で得られる応力ー歪み曲線において、最大引張応力値でのひずみ量（％）をいう。実際には、材令２８日での試験体の引張試験（例えば断面３０ｍｍ×１３ｍｍの試験体を８０ｍｍの試験区間で引張試験を行う）における引張ひずみ（％）で代表される。
【００３８】
この引張ひずみが１％以上であることは、載荷方向（応力方向）とほぼ直角方向に多数のクラック（マルチクラック）が発生するクラック分散型の破壊現象が生じていることを意味する。
【００３９】
図１に吹き付けのシステムを示すと、ミキサ１１で前記高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１０を混練成形し、これをホッパー１２で受けて、ポンプ１３により耐圧ホース１４を圧送し、圧搾空気を混入する吹付けガン１５で法面に吹付ける。
【００４０】
吹付け方法としては、法面の上部から下部に向けて、上下方向の幅が５０ｃｍ〜１００ｃｍ程度となるようにして横移動しながら、厚さは１０〜５０ｍｍを一度に吹き付けて、高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１０の保護層を構築する。その際には、一般的な生コンと同様に、下地処理としてクラッシャーラン７（砂利）を敷くものの、溶接金網などの鉄物のメッシュ筋は一切入れない。
【００４１】
ここで、高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１０は優れた伸び能力を有するために、ひび割れが入りにくく、広域に吹き付けた場合には反り上がり現象を生じることがある。それを回避するため、格子状にサンギ（角材）やゴム製などのフレームを設置し、その上から高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１０を吹き付けることがよい。この格子の間隔は、１〜２ｍ程度と広めで十分である。このような処置をすることによって、その部分で伸びが大きくなり、反り上がりを回避することができる。
【００４２】
吹き付けた高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１０は、吹き付けたままでもその機能を発揮するが、施工後まもなくコテ仕上げすることによって、美観状、平滑な表面を出すことが可能である。
【００４３】
吹き付け厚さは１０〜５０ｍｍが望ましいが、２０〜３０ｍｍが最適である。
【００４４】
高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１０では繊維によるクラックの拘束能力が高く、ひび割れの拡大を防ぎ、次のひび割れを発生させる。引き続き、次々と新たな微小なひび割れを数多く発生させるため、見かけ上非常に大きな引張りひずみが生じても荷重に耐えることができる。
【００４５】
また、ひび割れを微小な幅（例えば０．０５ｍｍ以下）に制御できる。
【００４６】
以上は吹付け施工の場合について説明したが、また、低コストが要求される場合には、高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１０を吹き付けるのではなく、流し込みで施工することもできる。この場合、施工量が多い場合には、生コンプラントでも製造が可能であり、大幅なコストダウンが図れる。施工方法としては、一般的なコンクリートと同様に、ＥＣＣを生コン車で現場まで運搬し、さらに施工個所までポンプにて圧送し、所定の厚さに仕上げる。この場合、バイブレーターを適度に使用して、表面をコテ仕上げする。
【００４７】
なお、本発明は、老朽化したモルタル吹付法面またはコンクリート法面の補修としても用いることができる。
【００４８】
モルタル又はコンクリートを吹付けた法面（任意傾斜の斜面を含む）は、年月の経過と共に亀裂や破損を生じたり、その背面と地山との間に空洞が生じたりする。これらは、法面崩落につながる危険性があるので補修が必要となる。
【００４９】
従来の最も一般的な補修方法は、老朽化した既設のモルタル吹付層をはつり、除去した後に、地山を整形して再度同様のモルタル吹付工を行うものであったが、本発明では、補修対象とする法面に、高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１０を厚さ１０〜５０ｍｍ吹付け、または流し込みで施工する。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明の法面の張コンクリート工法は、溶接金網なしの施工を可能にするものであり、地山などの大変形にも追従することができ、薄い吹き付け厚さでも十分な強度を発揮して、ひび割れを抑制し、かつひび割れが発生するとしても細かく分散するので美観上も問題がないものである。
【００５１】
そして、大きなひび割れによる剥離・剥落の心配も皆無となり、ひび割れから草が生えることもなく、草刈代を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の法面の張コンクリート工法の実施形態を示す説明図である。
【図２】従来の法面の保護工の一例を示す縦断側面図である。
【図３】従来の法面の保護工の他の一例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１…溶接金網２…生コンクリート
３…のり肩コンクリート４…既設防音壁
５…既設のり面点検通路６…既設排水パイプ
７…クラッシャーラン８…のり枠
９…鉄筋くい
１０…高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）
１１…ミキサ１２…ホッパー
１３…ポンプ１４…耐圧ホース
１５…吹付けガン

Claims

対象とする法面で、クラッシャーラン等の下地の上に溶接金網を設置せず直接に、材令２８日の高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）の硬化体の引張試験において引張ひずみが１％以上を示すクラック分散型であって、下記〔Ｆ１〕のＰＶＡ（ＰｏｌｙｖｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ）短繊維を、〔Ｍ１〕の調合マトリクスに、１越え３Ｖｏｌ．％の配合量で、３次元ランダムまたは２次元ランダムに配合した高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）を厚さ１０〜５０ｍｍ吹付けにより施すことを特徴とする法面の張コンクリート工法。
〔Ｍ１〕
・水結合材比（Ｗ／Ｃ）３０％以上
・砂セメント重量比（Ｓ／Ｃ）が１．０以下（０を含む）
・単位水量400kg／ｍ^３以下
・空気量３．５％以上２０％以下
・高性能AE減水剤量５kg／ｍ^３以上２０kg／ｍ^３未満
〔Ｆ１〕
・繊維径７０μｍ以下
・繊維長：５〜２０ｍｍ
・繊維引張強度：1000ＭＰａ〜2400ＭＰａ
・みかけの繊維引張強度：700ＭＰａ〜1800ＭＰａ
ウエランガムを０．０５〜１．０ｋｇ／ｍ^３を添加する請求項１記載の法面の張コンクリート工法。