JP6636380B2 - 管内張りの裏込め材 - Google Patents
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Description
そして、上記のような裏込め材の充填不足が部分的に生じると、その部分の既設管に対する更生管の付着力が低下するという問題があった。
即ち、本発明は、以下の態様を包含する。
[2] さらに、膨張材を含む、上記[1]に記載の管内張りの裏込め材。
[3] 前記セメント混和用再乳化形粉末樹脂が、(メタ)アクリル酸エステル系重合体である、上記[1]又は[2]に記載の管内張りの裏込め材。
[4] 前記増粘剤がセルロース誘導体である、上記[1]〜[3]の何れか一項に記載の管内張りの裏込め材。
[5] 前記裏込め材1m3中に水硬性セメントを900〜1500kgで含み、前記水硬性セメント100質量部に対して、前記セメント混和用再乳化形粉末樹脂を0.2〜1.5質量部、且つ、膨張材を1.0〜1.5質量部で含み、さらに、前記水100質量部に対して増粘剤を0.15〜0.28質量部含む、上記[2]〜[4]の何れか一項に記載の管内張りの裏込め材。
[6] 前記更生管は、長尺の帯板が螺旋状に巻回されてなる螺旋更生管であり、前記既設管と前記螺旋更生管との間に注入されて硬化することで、前記既設管に前記螺旋更生管を固定する、上記[1]〜[5]の何れか一項に記載の管内張りの裏込め材。
[7] 前記更生管は、リング状とされた複数の帯板が連結されてなる連結更生管であり、前記既設管と前記連結更生管との間に注入されて硬化することで、前記既設管に前記連結更生管を固定する、上記[1]〜[5]の何れか一項に記載の管内張りの裏込め材。
[8] 下記(1)に示す方法で測定される硬化後のレベルダウン膨張率が−1%以上である、上記[1]〜[7]の何れか一項に記載の管内張りの裏込め材。
(1)レベルダウン膨張率の測定方法
公益社団法人土木学会において規定されるJSCE−F 532「PCグラウトのブリーディング率及び膨張率の試験方法(ポリエチレン袋方法)」に準拠した方法により、前記裏込め材の仕込み高さ(mm)及び沈降高さ(mm)を測定し、前記仕込み高さに対する前記沈降高さの割合をレベルダウン膨張率(%)とする。
さらに、JIS A6203:2015で規定されるセメント混和用再乳化形粉末樹脂からなるポリマーが含まれることで、裏込め材の付着力が高められるので、既設管に対して更生管を強固に固定することが可能になる。
従って、既設管の内面側に更生管を設置する管内張り工法において、既設管と更生管との接合に本発明の裏込め材を適用することで、例えば、下水道配管や上水道配管等の既設管の更生を目的とした用途において非常に有用である。
本発明の裏込め材の成分について以下に説明する。
本発明の裏込め材は、セメント系組成物からなり、既設管と、該既設管の内面側に配置された更生管との間に注入され、硬化することで、既設管に更生管を固定するためのものである。そして、本発明の裏込め材は、少なくとも、水硬性セメント、JIS A6203:2015に規定されるセメント混和用再乳化形粉末樹脂、増粘剤及び水を含んでなる成分を有する。
以下、各成分とその物性について詳しく説明する。
水硬性セメントとしては、例えば、普通・早強・超早強・中庸熱・白色等の各種ポルトランドセメント類、高炉セメント・シリカセメント・フライアッシュセメント等の混合セメント類等を挙げることができる。また、これらのセメントは、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
一方、硬化後の裏込め材の強度を高めるために、裏込め材1000Lあたりで1500質量部を超えて水硬性セメントを配合すると、粘度や比重が増大し、ポンプに負荷がかかるとともに混合性も低下する。この場合には、例えば、水硬性セメントが900〜1500質量部となるように裏込め材を調製し、さらに、水硬性セメントに対する後述の界面活性剤・減水剤の含有量を適正化すればよい。
本発明の裏込め材は、JIS A6203:2015で規定されるセメント混和用再乳化形粉末樹脂からなるポリマーを含むものである。
本発明の裏込め材は、上記のようなセメント混和用再乳化形粉末樹脂からなるポリマーが含まれることにより、下記(A)に示す方法で測定される硬化後のコンクリート面に対する付着力が、例えば1.0N/mm2以上である特性を有するものとなる。
裏込め材から得られる硬化体の養生条件を、温度20±2℃、相対湿度90%以上で28日間とする点以外は、JIS A1171:2000「ポリマーセメントモルタルの試験方法」に準拠した方法で測定する。
上記のセメント混和用再乳化形粉末樹脂としては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸エステル系重合体を用いることが、付着力が高められる効果が顕著に得られる観点からより好ましい。
本発明の裏込め材は、増粘剤を含むものである。
本発明の裏込め材は、増粘剤を含むことで硬化前の粘度が高められるとともに、保水性が向上する。これにより、例えば、既設管と更生管との隙間に、鉛直方向で下側から順次裏込め材を注入し、配管上部の隙間まで裏込め材を充填した後に、硬化直前に液面がレベルダウンするのを抑制できる。即ち、既設管と更生管との隙間を十分に埋め込んだ状態で裏込め材を硬化させることができ、優れた充填性が得られる。従って、既設管に対して更生管を強固に固定することができるとともに、その固定状態も安定したものとなる。
また、増粘剤として、セルロース誘導体を用いることが、上述したレベルダウン抑制効果、及びそれに伴う充填性向上効果がより顕著に得られる観点からより好ましい。
本発明の裏込め材においては、上記の各成分に加え、必要に応じて、各種物性の改善等を目的として、本発明の効果を損なわない範囲で、さらに、以下に説明するような成分を添加することができる。
その他の添加剤としては、例えば、膨張材、界面活性剤・減水剤、消泡剤等の他、炭酸カルシウム等が挙げられる。
本発明の裏込め材は、さらに膨張材を含有することがより好ましい。
裏込め材が膨張材を含有することで、この膨張材による膨張作用により、上記の増粘剤と同様、硬化直前に液面が変位することでレベルダウンが生じるのを抑制できる効果が得られる。
本発明の裏込め材は、上述した増粘剤を含むことで、十分なレベルダウン抑制効果、及びそれに伴う充填性向上効果が得られるが、さらに膨張材を併用することにより、これらの効果がより顕著になる。
本発明の裏込め材は、界面活性剤や減水剤等を含有していてもよい。具体的には、例えば、通常コンクリート用減水剤として市販されているもの、リグニンスルホン酸塩、ポリアルキルアリルスルホン酸塩、ポリオキシカルボン酸塩、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、メラミンホルマリン縮合物スルホン酸塩、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、β-ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、又は高縮合トリアジンスルホン酸塩等が挙げられる。
上記の界面活性剤や減水剤等を含有した場合には、裏込め材の流動性を向上させる効果が得られる。
本発明の裏込め材には、消泡剤を含有してもよい。具体的には、例えば、高級アルコール系、アルキルフェノール系、ジエチレングリコール系、ジブチルフタレート系、非水溶性アルコール系、トリブチルホスフェート系、ポリグリコール系、シリコーン系、又は酸化エチレン−酸化プロピレン共重合物系等の消泡剤が挙げられる。
上記の消泡剤を含有した場合には、裏込め材の硬化体の物性が安定し、また、作業性も良好となる。
本発明の裏込め材における主たる成分の混合比は、特に限定されないが、硬化時間や保水性、硬化後の初期強度及び最終到達強度等の各物性を勘案しながら設定することが好ましい。例えば、裏込め材中における水硬性セメントの含有量比を適正化したうえで、さらに、セメント混和用再乳化形粉末樹脂や増粘剤の混合比が適正範囲となるように比例配合することで目的を達成することができる。
本発明の管内張りの裏込め材は、上記成分範囲に調製・配合することで、下記(1)に示す方法で測定される硬化後のレベルダウン膨張率が−1%以上である物性を有するように構成できる。
公益社団法人土木学会において規定されるJSCE−F 532「PCグラウトのブリーディング率及び膨張率の試験方法(ポリエチレン袋方法)」に準拠した方法により、裏込め材の仕込み高さ(mm)及び沈降高さ(mm)を測定し、仕込み高さに対する沈降高さの割合をレベルダウン膨張率(%)とする。
本実施形態における裏込め材の硬化時間としては、施工時の待ち時間や、硬化途中で更生管の浮き上がり等が生じるのを抑制すること等も考慮することが好ましい。一方、既設管と更生管との隙間の鉛直方向上部の隅々にまで裏込め材を充填するためには、短時間での急激な硬化は望ましくなく、一定以上の長い時間、例えば、20℃において8時間程度の硬化時間に設定することが望まれる。
本発明の管内張りの裏込め材を用いて、既設管の内面側に更生管を設置する管内張り工法において、既設管の内面に更生管を固定する際は、例えば、以下のような手順とすることができる。
この場合、まず、鉛直方向で下側への裏込め材の注入を行った後、これを硬化させる(1ステップ目)。この際に用いる裏込め材は、施工時間や、硬化途中における更生管の浮き上がり防止等を考慮して、硬化時間を20℃下で概ね5〜15分程度に設定したものを用いる。
そして、1ステップ目で注入した裏込め材が硬化した後、この上に本発明の裏込め材を注入する。この際の裏込め材の硬化時間は、20℃下で概ね8時間程度に設定する。このような、硬化時間の長い裏込め材を用いて、既設管と更生管との隙間における鉛直方向の最上部の隅々にまで裏込め材を充填する(2ステップ目)。また、裏込め材のステップ注入は、例えば、3段階や4段階以上に設定することもできる。
本発明の管内張りの裏込め材は、上述のような既設管に更生管を固定する用途において、例えば、一般的に用いられる、樹脂等からなる長尺の帯板が螺旋状に巻回されてなる螺旋更生管の他、リング状とされた複数の帯板が連結されてなる連結更生管の固定にも適用することができる。
以上説明したように、本発明の管内張りの裏込め材によれば、まず、少なくとも増粘剤を含む構成とすることにより、保水性が向上し、硬化直前のレベルダウンが抑制されるので、既設管と更生管との隙間を十分に埋め込んだ状態で裏込め材を硬化させることができ、優れた充填性が得られる。さらに、JIS A6203:2015で規定されるセメント混和用再乳化形粉末樹脂からなるポリマーが含まれることで、裏込め材の付着力が高められるので、既設管に対して更生管を強固に固定することが可能になる。
従って、既設管の内面側に更生管を設置する管内張り工法において、既設管と更生管との接合に本発明の裏込め材を適用することで、例えば、下水道配管や上水道配管等の既設管の更生を目的とした用途において非常に有用である。
実施例1においては、まず、以下に示す成分を含有する裏込め材を調製し、この裏込め材に対して、後述する方法で評価試験を実施した。
また、膨張材として、下記(b)に示す市販のセメント膨張材を準備した。
また、混和剤(界面活性剤)として、下記(c)に示す市販のものを準備した。
また、JIS A6203:2015に規定されるセメント混和用再乳化形粉末樹脂(ポリマー)として、下記(d)に示す市販のセメント混和用ポリマーを準備した。
また、消泡剤として、下記(e)に示す市販品を準備した。
また、増粘材として、下記(f)に示す市販品を準備した。
そして、これら(a)〜(f)を以下に示す量で混練槽に投入し、これに水(混練水)565Lを加えた状態で混練することにより、練り上がり容量が1000Lとなるように調製した。この際、まず、水と上記(b)〜(f)に示す各添加剤成分とを1分間混練した後、さらに、上記(a)に示す水硬性セメントを加えた状態で3分間混練した。
(b)膨張材:市販のセメント膨張材;14.98kg
(c)混和剤(界面活性剤):メラミンホルマリン縮合物スルホン酸塩からなる市販のコンクリート用減水剤;12.03kg
(d)セメント混和用ポリマー:JIS A6203:2015で規定される(メタ)アクリル酸エステル系重合体からなるセメント混和用再乳化形粉末樹脂;4.99kg
(e)消泡剤:酸化エチレン−酸化プロピレン共重合物系からなる市販の消泡剤;8.06kg
(f)増粘材:ヒドロキシプロピルセルロース(市販品);1.05kg
上記のようにして得られた裏込め材を用いて、以下に示す項目の評価試験を行った。
公益社団法人土木学会において規定されるJSCE−F 532「PCグラウトのブリーディング率及び膨張率の試験方法(ポリエチレン袋方法)」に準拠した方法により、上記手順で得られた裏込め材の仕込み高さ(mm)及び沈降高さ(mm)を測定し、仕込み高さに対する沈降高さの割合をレベルダウン膨張率(%)として求め、評価した。
上記手順で得られた裏込め材を硬化させ、この硬化体の養生条件を、温度20±2℃、相対湿度90%以上で28日間とする点以外は、JIS A1171:2000「ポリマーセメントモルタルの試験方法」に準拠した方法で、付着力を測定した。
内径1200mm、長さ1000mmの模擬既設管内に、外径1000mm、長さ1000mmの模擬更生管を、既設管の内面に対して更生管の外面が平行になるように、隙間をもたせて設置した。この際、各配管は水平姿勢とした。
次いで、模擬既設管と模擬更生管との隙間に向けて、裏込め材を、配管の鉛直方向下側から、高さ方向で均等に3分割した位置を目安として、3回に分けてステップ注入した。この際、1回目及び2回目のステップでは、硬化速度が20℃で5〜15分に設定された裏込め材を用い、3回目のステップにおいて、硬化時間が20℃で8時間に設定された本発明の裏込め材を用いた。この3回目のステップにおいては、隙間の最上部まで充填するように裏込め材を注入した。
そして、1日間静置した後、分解して内部の充填状況を目視確認した。
実施例2においては、成分及び含有量を以下に示すように変更した点を除き、実施例1と同様の手順で裏込め材を調製した。
そして、得られた裏込め材について、実施例1と同様に評価試験を実施した。
実施例2で調製した裏込め材は、炭酸カルシウムを添加したこと、また、膨張剤、混和剤(界面活性剤)、セメント混和用再乳化形粉末樹脂、消泡剤、及び増粘剤の添加量、並びに水の添加量が変更されている点で、実施例1の裏込め材とは異なる。
(b)膨張材:市販のセメント膨張材;15.32kg
(c)混和剤(界面活性剤):メラミンホルマリン縮合物スルホン酸塩からなる市販のコンクリート用減水剤;8.00kg
(d)セメント混和用ポリマー:JIS A6203:2015で規定される(メタ)アクリル酸エステル系重合体からなるセメント混和用再乳化形粉末樹脂;5.32kg
(e)消泡剤:酸化エチレン−酸化プロピレン共重合物系からなる市販の消泡剤;7.96kg
(f)炭酸カルシウム:ブレーン値を2500cm2/gに調整した炭酸カルシウム(市販品);2.00kg
(g)増粘材:ヒドロキシプロピルセルロース(市販品);1.40kg
比較例においては、増粘材を添加しなかった点を除き、その他の成分量等や手順については実施例1と同様にして裏込め材を調製し、同様の評価試験を実施した。
上記評価試験の結果、増粘剤を含有する実施例1の裏込め材は、上記条件で測定したレベルダウン膨張率が0%であり、レベルダウンの発生が抑制されていることが確認できた。
また、実施例1の裏込め材は、上記条件で測定した付着力が1.8N/mm2であり、既設管に更生管を固定する管内張りの裏込め材として、十分な付着力を有することが確認できた。
さらに、実施例1の裏込め材は、上記条件で充填性を評価した結果、隙間の最上部まで裏込め材が到達して硬化していることが確認でき、充填性に優れていることが明らかとなった。
また、実施例2の裏込め材は、上記条件で測定した付着力が1.5N/mm2であり、実施例1と同様、既設管に更生管を固定する管内張りの裏込め材として、十分な付着力を有することが確認できた。
さらに、実施例2の裏込め材は、上記条件で充填性を評価した結果、実施例1と同様、配管の隙間の最上部まで裏込め材が到達して硬化していることが確認でき、充填性に優れていることが明らかとなった。
しかしながら、増粘剤が含まれていない比較例の裏込め材は、上記条件で測定したレベルダウン膨張率が1.5%となり、実施例1,2と比べて大きくレベルダウンしていることが確認された。
また、比較例の裏込め材は、上記条件で充填性を評価した結果、配管の隙間の最上部において裏込め材が行き届いていない箇所が確認され、充填性に劣っていることが明らかになった。
Claims (8)
- 既設管と、該既設管の内面側に配置された更生管との間に注入され、硬化することで、前記既設管に前記更生管を固定する、骨材を含まないセメント系組成物からなる管内張りの裏込め材であって、
少なくとも、水硬性セメント、JIS A6203:2015に規定されるセメント混和用再乳化形粉末樹脂、増粘剤及び水を含んでなる、管内張りの裏込め材。 - さらに、膨張材を含む、請求項1に記載の管内張りの裏込め材。
- 前記セメント混和用再乳化形粉末樹脂が、(メタ)アクリル酸エステル系重合体である、請求項1又は請求項2に記載の管内張りの裏込め材。
- 前記増粘剤がセルロース誘導体である、請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の管内張りの裏込め材。
- 前記裏込め材1m3中に水硬性セメントを900〜1500kgで含み、前記水硬性セメント100質量部に対して、前記セメント混和用再乳化形粉末樹脂を0.2〜1.5質量部、且つ、膨張材を1.0〜1.5質量部で含み、さらに、前記水100質量部に対して増粘剤を0.15〜0.28質量部含む、請求項2〜請求項4の何れか一項に記載の管内張りの裏込め材。
- 前記更生管は、長尺の帯板が螺旋状に巻回されてなる螺旋更生管であり、前記既設管と前記スパイラル更生管との間に注入されて硬化することで、前記既設管に前記螺旋更生管を固定する、請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の管内張りの裏込め材。
- 前記更生管は、リング状とされた複数の帯板が連結されてなる連結更生管であり、前記既設管と前記連結更生管との間に注入されて硬化することで、前記既設管に前記連結更生管を固定する、請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の管内張りの裏込め材。
- 下記(1)に示す方法で測定される硬化後のレベルダウン膨張率が−1%以上である、請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の管内張りの裏込め材。
(1)レベルダウン膨張率の測定方法
公益社団法人土木学会において規定されるJSCE−F 532「PCグラウトのブリーディング率及び膨張率の試験方法(ポリエチレン袋方法)」に準拠した方法により、前記裏込め材の仕込み高さ(mm)及び沈降高さ(mm)を測定し、前記仕込み高さに対する前記沈降高さの割合をレベルダウン膨張率(%)とする。
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