JP4873412B2 - コンクリート打設工法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート打設工法に関する。特に、アルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる打継ぎ処理剤を用いるコンクリート打設工法に関する。

１次コンクリートに２次コンクリートを打継いで構造物を構築する際には、打継ぎ部が脆弱点となる場合が多く、したがって、打設された１次コンクリートの表面にエポキシ系樹脂などの接着剤を塗布し、その後２次コンクリートを打継ぐ工法が知られている。しかしながら、エポキシ系樹脂接着剤を用いる場合には、１次コンクリートにエポキシ系樹脂接着剤を塗布してから、２次コンクリートを打継ぐまでの可使時間が短く、施工タイミングを考慮しなければならず、作業上問題がある場合が多かった。

一方、１次コンクリートを打設した後に、該１次コンクリートの表面に凝結遅延剤を添加して、表面が硬化する前に２次コンクリートを打継ぐ工法が知られている。例えば、特開２００１−１４０４６８号公報（特許文献１）には、１層目のコンクリートを打設した後、この表面に凝結遅延剤を添加し、この表面が硬化する前に急結剤を添加した後、更に２層目のコンクリートを打設することを特徴とするコンクリート打設工法について記載されている。このコンクリート打設工法によれば、１層目のコンクリートの表面部分に凝結遅延剤が浸透し、２層目のコンクリートが打継がれるまでその部分の硬化を遅らせることができるとされている。また、２層目のコンクリートを打継ぐ前に、１層目の表面に急結剤を添加するため、１層目の表面が急速に硬化し始めることとなり、１層目と２層目がほとんど一緒に凝結を開始し、両者の界面が融合して早期に付着強度が確保できるとされている。

しかしながら、急結剤を添加してから２層目のコンクリートを打継ぐまでの可使時間が短いため、必ずしも作業性が良好ではなく改善が望まれていた。

特開２００１−１４０４６８号公報

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、１次コンクリートを打設してから２次コンクリートを打継ぐまでの可使時間が確保され、かつ１次コンクリートと２次コンクリートとの打継ぎ面の付着強度が優れたコンクリート打設工法を提供することを目的とするものである。

上記課題は、１次コンクリートに２次コンクリートを打継ぐコンクリート打設工法であって、１次コンクリートを打設した後に、該１次コンクリートの表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる打継ぎ処理剤を塗布してから２次コンクリートを打継ぐに際し、前記打継ぎ処理剤を塗布してから２次コンクリートを打継ぐまでの時間を０．５時間以上とすることを特徴とするコンクリート打設工法を提供することによって解決される。また、上記課題は、１次コンクリートに２次コンクリートを打継ぐコンクリート打設工法であって、１次コンクリートを打設した後に、該１次コンクリートの表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる打継ぎ処理剤を塗布してから２次コンクリートを打継ぐに際し、前記打継ぎ処理剤を固形分換算で１０〜２００ｇ／ｍ ^２ 塗布することを特徴とするコンクリート打設工法を提供することによっても解決される。

このとき、前記打継ぎ処理剤がカルボン酸を含有することが好適であり、１次コンクリートを打設した後に、該１次コンクリートの表面を洗浄することが好適である。また、１次コンクリートを打設してから打継ぎ処理剤を塗布するまでの時間が１２時間〜３０日の範囲にあることが好適である。また、前記打継ぎ処理剤を１回の塗布操作につき０．１〜０．６ｋｇ／ｍ^２塗布することも好適である。

本発明のコンクリート打設工法によれば、１次コンクリートを打設してから２次コンクリートを打継ぐまでの可使時間を確保することができるため、作業性が良好であるとともに１次コンクリートと２次コンクリートとの打継ぎ面の付着強度が優れている。したがって、打継ぎ面が安定した構造物を構築することができる。

本発明のコンクリート打設工法は、１次コンクリートを打設した後に、該１次コンクリートの表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる打継ぎ処理剤を塗布してから２次コンクリートを打継ぐことを特徴とするものである。

本発明で用いられる打継ぎ処理剤は、アルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなるものである。アルカリ金属ケイ酸塩のカチオン種としては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどが例示されるが、入手の容易さやコストの面などからナトリウムイオンであることが好ましい。また、アルカリ金属ケイ酸塩のアニオン種も特に限定されず、オルトケイ酸アニオン［ＳｉＯ_４ ^４−］やメタケイ酸アニオン［ＳｉＯ_３ ^２−］などのアニオン種のみならず、ケイ酸［ＳｉＯ_２］単位が複数個連結してアニオン種を形成したものであっても良い。

具体的な化合物としては、オルトケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸カリウム、オルトケイ酸リチウム、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、メタケイ酸リチウム、水ガラスなどが例示される。

中でも本発明で好適に使用されるのは水ガラスである。水ガラスはアルカリ金属ケイ酸塩の水溶液であって、ケイ酸［ＳｉＯ_２］単位が複数個連結してアニオン種を形成したものである。ここで使用されるアルカリ金属はカリウムの場合もあるが、ナトリウムであることが好ましい。ケイ酸ナトリウムの場合の固形分の一般式はＮａ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２で示される。

ケイ酸塩中の金属原子数とケイ素原子数の比［金属／ケイ素］は０．１〜２の範囲であることが好ましい。前記比［金属／ケイ素］が０．１未満の場合には、水溶性が低下するおそれがあり、より好適には０．２以上であり、更に好適には０．３以上である。一方、前記比［金属／ケイ素］が２を超える場合には、硬化のために大量のカルシウム分が必要となり、硬化性が低下するおそれがあり、より好適には１．５以下であり、更に好適には１以下である。

本発明で用いられる打継ぎ処理剤の比重は、アルカリ金属ケイ酸塩の濃度が高いほど大きくなる。打継ぎ処理剤の好適な比重は１．０５〜１．４である。このような濃度とすることによって、１次コンクリートの表面に十分な量のアルカリ金属ケイ酸塩を浸透させることができる。比重はより好適には１．１以上であり、更に好適には１．１５以上である。一方、より好適には１．３５以下であり、更に好適には１．３以下である。

本発明で用いられる打継ぎ処理剤は、カルボン酸を含有することが好ましい。このことにより前記アルカリ金属ケイ酸塩の一部が中和され、打継ぎ処理剤のｐＨが高くなりすぎない。このような打継ぎ処理剤を１次コンクリートの表面に塗布した場合には、２次コンクリートを打継ぐまでの作業時間を十分に確保することができるとともに、１次コンクリートと２次コンクリートとの接着性が優れている。

用いられるカルボン酸は特に限定されず、ギ酸、酢酸、プロピオン酸などのモノカルボン酸；グリコール酸、乳酸、グルコン酸などのオキシモノカルボン酸；シュウ酸、マロン酸、コハク酸、ピメリン酸、アジピン酸、グルタル酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、テレフタル酸などの多価カルボン酸；リンゴ酸、クエン酸などのヒドロキシ多価カルボン酸；アクリル酸重合体、無水マレイン酸重合体などの多価カルボン酸重合体などを使用することができる。これらの中でも揮発性が低く、水溶性の良好なオキシカルボン酸や多価カルボン酸が好適であり、多価カルボン酸がより好適である。マレイン酸、フマル酸のような不飽和多価カルボン酸も好適である。

本発明で用いられる打継ぎ処理剤にカルボン酸を配合する場合、ケイ酸塩中の金属原子数とカルボン酸中のカルボキシル基の数との比［金属／カルボキシル基］は１〜２００であることが好適である。前記比［金属／カルボキシル基］が１未満の場合には、ケイ酸成分が水に溶解しにくくなり、ケイ酸塩とカルボン酸を水の存在下で混合する際に、不溶物が発生して均一に混合できないおそれがあり、より好適には２以上であり、更に好適には５以上であり、最適には１０以上である。一方、前記比［金属／カルボキシル基］が２００を超えると、硬化のために大量のカルシウム分が必要となり、硬化性が低下するおそれがあり、より好適には１００以下であり、更に好適には５０以下である。

本発明で用いられる打継ぎ処理剤は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、その他の成分を含有しても構わない。しかしながら、不溶成分を実質的に含有しない均一な水溶液であることが好ましい。

以上、本発明で用いられる打継ぎ処理剤について説明した。以下、この打継ぎ処理剤を用いてコンクリートを打設する方法について説明する。

本発明のコンクリート打設工法では、１次コンクリートを打設してから打継ぎ処理剤を塗布するまでの時間が１２時間〜３０日の範囲にあることが好ましい。前記時間が１２時間未満の場合、打設された１次コンクリートが硬化していないおそれがあり、より好適には１５時間以上である。一方、前記時間が３０日を超える場合、２次コンクリートを打継いだ際に１次コンクリートと２次コンクリートとの付着強度が低下するおそれがあり、より好適には１４日以下であり、更に好適には７日以下である。本発明者らは、１次コンクリートを打設してから長期間打継ぎ処理剤を塗布しない場合には、１次コンクリートの表面の硬化が進行してしまい、打継ぎ処理剤による効果が小さいことを確認している。

本発明のコンクリート打設工法では、１次コンクリートを打設した後に、該１次コンクリートの表面に前記打継ぎ処理剤を塗布するが、１次コンクリートを打設した後に、該１次コンクリートの表面を洗浄することが好ましい。このことにより、１次コンクリートの表面にあるレイタンスやゴミ等を除去することができ、２次コンクリートとの良好な接合状態を確保することができる。洗浄する方法は特に限定されず、高圧洗浄機やワイヤーブラシ等を用いることができる。本発明では、１次コンクリートを打設してから、該１次コンクリートの表面を洗浄するまでの時間は、６時間〜３日であることが好ましい。前記時間が６時間未満の場合、コンクリートの洗浄面が将来的に強度不足となるおそれがあり、より好適には１０時間以上である。一方、前記時間が３日を超える場合、コンクリートの表面にあるレイタンス等を除去するためのエネルギーが多く必要とされるおそれがあり、より好適には１日以下である。

上記打継ぎ処理剤を塗布する方法は特に限定されず、スプレーやブラシ等で塗布してもよいし、そのまま流し込んでもよいが、１次コンクリートの表面に打継ぎ処理剤の溜まりが生じると１次コンクリートと２次コンクリートとの付着強度が低下するおそれがある。１次コンクリートの表面に対して打継ぎ処理剤が均一に塗布されていることが重要であり、このことにより、２次コンクリートを打継いだ際の１次コンクリートと２次コンクリートとの接着性が良好となる。また、上記打継ぎ処理剤を塗布する回数は特に限定されず、１回で塗布してもよいし、複数回で塗布してもよい。

上記打継ぎ処理剤の塗布量は、１次コンクリートの表面に十分に浸透する量であれば特に限定されず、上記打継ぎ処理剤を１回の塗布操作につき０．１〜０．６ｋｇ／ｍ^２塗布することが好ましい。塗布量が０．１ｋｇ／ｍ^２未満の場合、１次コンクリートの表面に均一に塗布する操作が困難となるとともに、１次コンクリートと２次コンクリートとの付着強度が低下するおそれがあり、より好適には０．１５ｋｇ／ｍ^２以上である。一方、塗布量が０．６ｋｇ／ｍ^２を超える場合、１次コンクリートの表面に打継ぎ処理剤の溜まりが生じて１次コンクリートと２次コンクリートとの付着強度が低下するおそれがあり、より好適には０．５ｋｇ／ｍ^２以下である。上記打継ぎ処理剤を塗布する回数は特に限定されず、１回で塗布してもよいし、複数回で塗布してもよい。本発明者らは、１次コンクリートの表面に打継ぎ処理剤の溜まりが生じた際に、該１次コンクリートに２次コンクリートを打継ぐことにより得られる供試体に対して垂直打継ぎ面に対する曲げ強度試験を行った場合、打継ぎ面で破断してしまうことを確認している。

また、本発明のコンクリート打設工法では、上記打継ぎ処理剤を固形分換算で１０〜２００ｇ／ｍ^２塗布することが好適である。塗布量が１０ｇ／ｍ^２未満の場合、１次コンクリートと２次コンクリートとの付着強度が低下するおそれがあり、より好適には３０ｇ／ｍ^２以上である。一方、塗布量が２００ｇ／ｍ^２を超える場合、１次コンクリートと２次コンクリートとの付着強度が低下するおそれがあり、より好適には１５０ｇ／ｍ^２以下である。

本発明のコンクリート打設工法では、打継ぎ処理剤を塗布してから２次コンクリートを打継ぐ工法を採用しているが、打継ぎ処理剤を塗布してから２次コンクリートを打継ぐまでの時間が０．５時間以上であることが好ましい。このことにより、打継ぎ処理剤を塗布した直後に２次コンクリートを打継ぐ必要がなく、任意のタイミングで２次コンクリートを打継ぐことができるため、作業性が良好なコンクリート打設工法を提供することができる。前記時間は、３時間以上であることがより好ましく、２４時間以上であることが更に好ましく、３日以上であることが特に好ましい。このことにより数日かけて配筋作業を行うことも可能となる。また、通常、打継ぎ処理剤を塗布してから２次コンクリートを打継ぐまでの時間は、９０日以下であり、好適には３０日以下である。

本発明のコンクリート打継ぎ工法は、様々な建造物を構築する際に適用することができる。特に、新設建造物の構築等に好適に用いられる。

以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。

［打継ぎ処理剤の調製］
水温６０℃の水１５ｋｇを入れた容器に、フマル酸１２０ｇを投入し、撹拌して溶解させた。引き続き、撹拌を継続しながら、東曹産業株式会社製水ガラス「ＪＩＳ３号珪酸ソーダ」２５ｋｇを加えた。このとき、水ガラスを加えた部分では一時的に粘度が大きく上昇するが、撹拌することによって全体が均質化された。この操作を繰り返して水ガラスの全量を加えて、全体として均一な不溶物のない水溶液を調製した。なお、ここで使用した水ガラスは、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ：ＭＷ＝６１．９８）成分を９〜１０重量％、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２：ＭＷ＝６０．０９）成分を２８〜３０重量％含有するものである。中央値を採用して、酸化ナトリウム成分を９．５重量％、二酸化ケイ素成分を２９重量％含有するとした場合、比［金属／ケイ素］の値は０．６４である。ナトリウム原子数と、２価の酸であるフマル酸（Ｃ_４Ｈ_４Ｏ_４：ＭＷ＝１１６．０７）中のカルボキシル基の数との比［金属／カルボキシル基］の値は、３７であった。また、水溶液の比重は１．２４であった。

［コンクリートの配合］
本実施例及び比較例で用いられるコンクリートの各成分の配合を表１に示す。表中、セメントは、普通ポルトランドセメント（密度：３．１５ｇ／ｃｍ^３）を、細骨材は、川砂（密度：２．５８ｇ／ｃｍ^３、吸水率：２．２７％）を、粗骨材は、砕石（密度：２．７４ｇ／ｃｍ^３、吸水率：０．５８％）を示す。

［１次コンクリートの打設］
縦１５０ｍｍ×横５３０ｍｍ×高さ１５０ｍｍの角柱供試体型枠内に、縦１５０ｍｍ×横５３０ｍｍ×高さ７５ｍｍの上記コンクリートを打設した。１次コンクリートを打設してから１８時間後に１次コンクリートの表面を高圧洗浄機（先端圧力：１４．７ＭＰａ）で水洗した。

［２次コンクリートの打継ぎ］
（実施例１）
高圧洗浄機で水洗してから４０分後に、１次コンクリートの表面に対して上記打継ぎ処理剤を０．２ｋｇ／ｍ^２塗布した後、１次コンクリートの打設から７日後に２次コンクリートの打継ぎを行い、水平方向に打継ぎ面を有する縦１５０ｍｍ×横５３０ｍｍ×高さ１５０ｍｍの供試体を作製した。このようにして得られた水平方向に打継ぎ面を有する前記供試体に対して、３等分点載荷（スパン：４５０ｍｍ）により曲げ強度試験を行った。曲げ強度試験は、作製された前記供試体３本に対してそれぞれ試験を行い、測定値の平均値を水平打継ぎ面に対する曲げ強度とした。水平打継ぎ面に対する曲げ強度は、３．９５Ｎ／ｍｍ^２であった。得られた結果を表２にまとめて示す。

（実施例２）
実施例１と同様にして１次コンクリートを打設し、該１次コンクリートの打設から２８日後に２次コンクリートの打継ぎを行い、水平方向に打継ぎ面を有する縦１５０ｍｍ×横５３０ｍｍ×高さ１５０ｍｍの供試体を作製した。このようにして得られた水平方向に打継ぎ面を有する前記供試体に対して、３等分点載荷（スパン：４５０ｍｍ）により曲げ強度試験を行った。曲げ強度試験は、作製された前記供試体３本に対してそれぞれ１回ずつ試験を行い、測定値の平均値を水平打継ぎ面に対する曲げ強度とした。また、曲げ強度試験後の供試体３本から、打継ぎ面がスパン中央垂直になるように縦５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×高さ５０ｍｍの角柱供試体をそれぞれ１本ずつ切り出した。切り出された前記供試体３本に対して３等分点載荷（スパン：３００ｍｍ）によりそれぞれ曲げ強度試験を行い、測定値の平均値を垂直打継ぎ面に対する曲げ強度とした。水平打継ぎ面に対する曲げ強度は、４．１２Ｎ／ｍｍ^２であり、垂直打継ぎ面に対する曲げ強度は、５．６４Ｎ／ｍｍ^２であった。得られた結果を表２にまとめて示す。

（実施例３）
実施例１において、１次コンクリートの打設から７日後に２次コンクリートの打継ぎを行う代わりに、１次コンクリートの打設から９１日後に２次コンクリートの打継ぎを行った以外は実施例１と同様にして水平打継ぎ面に対する曲げ強度及び垂直打継ぎ面に対する曲げ強度を測定した。得られた結果を表２にまとめて示す。

（実施例４）
実施例２において、打継ぎ処理剤を０．２ｋｇ／ｍ^２塗布する代わりに、打継ぎ処理剤を０．４ｋｇ／ｍ^２塗布した以外は実施例２と同様にして水平打継ぎ面に対する曲げ強度及び垂直打継ぎ面に対する曲げ強度を測定した。得られた結果を表２にまとめて示す。

（比較例１）
実施例２において、１次コンクリートの打設後に打継ぎ処理剤を塗布せずに２次コンクリートの打継ぎを行った以外は実施例２と同様にして水平打継ぎ面に対する曲げ強度及び垂直打継ぎ面に対する曲げ強度を測定した。得られた結果を表２にまとめて示す。

表２により、１次コンクリート表面に打継ぎ処理剤の溜まりを生じさせることなく打継ぎ処理剤を０．２〜０．４ｋｇ／ｍ^２塗布して２次コンクリートの打継ぎを行った実施例１〜４では、垂直打継ぎ面に対する曲げ強度試験において、供試体４本中、２本又は３本が打継ぎ面以外で破断し、１次コンクリートと２次コンクリートとの付着強度が良好であることが分かる。これに対し、打継ぎ処理剤を塗布しなかった比較例１では、垂直打継ぎ面に対する曲げ強度試験において、供試体４本中、１本のみが打継ぎ面以外で破断し、１次コンクリートと２次コンクリートとの付着強度が劣っていた。

表２により、打継ぎ処理剤の塗布量が０．４ｋｇ／ｍ^２である実施例４では、垂直打継ぎ面に対する曲げ強度は、４．７１Ｎ／ｍｍ^２であったが、打継ぎ処理剤の塗布量が０．２ｋｇ／ｍ^２である実施例２では、垂直打継ぎ面に対する曲げ強度は、５．６４Ｎ／ｍｍ^２と良好な強度を示した。また、２次コンクリートの打継ぎからの養生期間が７日である実施例１では水平打継ぎ面に対する曲げ強度が３．９５Ｎ／ｍｍ^２であったが、前記養生期間が９１日である実施例３では、水平打継ぎ面に対する曲げ強度が４．７４Ｎ／ｍｍ^２と良好な強度を示した。

Claims (6)

1. １次コンクリートに２次コンクリートを打継ぐコンクリート打設工法であって、１次コンクリートを打設した後に、該１次コンクリートの表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる打継ぎ処理剤を塗布してから２次コンクリートを打継ぐに際し、前記打継ぎ処理剤を塗布してから２次コンクリートを打継ぐまでの時間を０．５時間以上とすることを特徴とするコンクリート打設工法。
2. １次コンクリートに２次コンクリートを打継ぐコンクリート打設工法であって、１次コンクリートを打設した後に、該１次コンクリートの表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる打継ぎ処理剤を塗布してから２次コンクリートを打継ぐに際し、前記打継ぎ処理剤を固形分換算で１０〜２００ｇ／ｍ ^２ 塗布することを特徴とするコンクリート打設工法。
3. 前記打継ぎ処理剤がカルボン酸を含有する請求項１又は２記載のコンクリート打設工法。
4. １次コンクリートを打設した後に、該１次コンクリートの表面を洗浄する請求項１〜３のいずれか記載のコンクリート打設工法。
5. １次コンクリートを打設してから打継ぎ処理剤を塗布するまでの時間が１２時間〜３０日の範囲にある請求項１〜４のいずれか記載のコンクリート打設工法。
6. 前記打継ぎ処理剤を１回の塗布操作につき０．１〜０．６ｋｇ／ｍ^２塗布する請求項１〜５のいずれか記載のコンクリート打設工法。