JP6933449B2 - PC grout and PC grout injection method - Google Patents
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Description
本発明は、橋梁のＰＣ桁などのプレストレストコンクリート（以下、ＰＣという）構造物のシース内に注入してＰＣ鋼材が腐食することを防止するＰＣ構造物注入用グラウト（以下、ＰＣグラウトという）及びＰＣグラウト注入工法に関する。 The present invention includes a PC structure injection grout (hereinafter referred to as PC grout) that is injected into the sheath of a prestressed concrete (hereinafter referred to as PC) structure such as a PC girder of a bridge to prevent the PC steel material from corroding. Regarding the PC grout injection method.
橋梁のＰＣ桁などのＰＣ構造物は、ＰＣ鋼材によりポストテンション方式でコンクリート構造物にプレストレスが導入された後、ＰＣ鋼材の防錆のため、ＰＣ鋼材が挿通されたシース内にＰＣグラウトが注入される。しかし、グラウト注入時に空気が抜けなかったり、シースが閉塞していたりするなど様々な理由によりＰＣ鋼材の周りにＰＣグラウトが注入できていない未充填部分が発生することがあった。 For PC structures such as PC girders of bridges, after prestressed concrete structures are introduced by the post-tension method using PC steel, PC grout is placed in the sheath through which the PC steel is inserted to prevent rust on the PC steel. Infused. However, unfilled portions where the PC grout could not be injected may occur around the PC steel material due to various reasons such as air not being released during grout injection and the sheath being blocked.
特に、高架道路のＰＣ桁においては、引張応力が作用する個所が端部と中央部で相違することから、シースが上下に蛇行しており、一度に、未充填部分のないようにＰＣグラウトを注入することが困難であった。また、高架道路のＰＣ桁においては、凍結防止剤として、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等が散布されるため、これらの塩化物が、降水とともにシース内の未充填部分に到達し、ＰＣ鋼材を腐食させるという問題が発生していた。 In particular, in the PC girder of an elevated road, the place where the tensile stress acts is different at the end and the center, so the sheath meanders up and down, and the PC grout is made so that there is no unfilled part at once. It was difficult to inject. In addition, since sodium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, etc. are sprayed as antifreeze agents on the PC girder of the elevated road, these chlorides reach the unfilled portion in the sheath with precipitation, and the PC steel material. There was a problem of corroding.
その上、既存のＰＣ桁（ＰＣ構造物）においては、既存のＰＣグラウトやシース内に塩化物イオンが残留しており、ＰＣグラウトを再注入してもＰＣ鋼材の不動態皮膜がすぐに破壊され、ＰＣ鋼材が早期に発錆してしまうおそれがあった。 Moreover, in the existing PC girder (PC structure), chloride ions remain in the existing PC grout and sheath, and even if the PC grout is reinjected, the passivation film of the PC steel material is immediately destroyed. Therefore, there is a risk that the PC steel material will rust at an early stage.
このような問題を解決するため、特許文献１には、ポストテンション方式のＰＣ構造物のＰＣ緊張材の腐食を抑制するに当り、シース内のグラウト材未充填空間に水を供給してシース内や錆層内に存在する塩化物イオンを除去または減少させ、次いで上記水を除去し、この水を除去した空間にグラウト材を充填するＰＣ緊張材の腐食抑制方法が開示されている（特許文献１の請求項１、明細書の段落［００２７］〜［００３７］、図面の図２〜図４等参照）。
In order to solve such a problem, in
しかし、特許文献１に記載のＰＣ緊張材の腐食抑制方法は、シース内に水を注入して塩化物を洗い流すものであり、水を注入したり排出したりするのに手間と時間がかかる上、水を完全に排出することができないことによりグラウト未充填部分を発生させる要因となるという問題があった。
However, the method for suppressing corrosion of a PC tensioning material described in
また、亜硝酸リチウムなどの亜硝酸塩は、短期的には、水に溶解した亜硝酸イオンが鋼材表面の不動態皮膜を修復して防錆効果を発揮するものである。このため、凍結防止剤として塩化物イオンが供給され続けたり、海風に曝露され続けたりすると、長期的（経時的）には、グラウト中の亜硝酸塩が消失して亜硝酸イオンが供給されず防錆効果を発揮することができないという問題があった。 Further, in a nitrite such as lithium nitrite, in the short term, nitrite ions dissolved in water repair the passivation film on the surface of the steel material to exert a rust preventive effect. Therefore, if chloride ions are continuously supplied as an antifreeze agent or exposed to sea breeze, the nitrite in the grout disappears and the nitrite ions are not supplied in the long term (over time) to prevent the nitrite ions from being supplied. There was a problem that the rust effect could not be exhibited.
これに対しては、グラウト中の亜硝酸塩の含有率を高めることも考えられる。しかし、グラウト中の亜硝酸塩の含有率を高めることは、グラウト注入費用が嵩む上、亜硝酸塩は、一般に健康に対する有害性が認められる劇物であり、雨水に溶け出して周囲の環境を汚染するおそれがあるという問題がある。 To this end, it is possible to increase the content of nitrite in the grout. However, increasing the content of nitrite in grout increases the cost of injecting grout, and nitrite is a deleterious substance that is generally recognized as harmful to health, and dissolves in rainwater to pollute the surrounding environment. There is a problem that there is a risk.
そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、短期的にも長期的にも防錆効果を発揮することができるＰＣグラウト及びグラウト注入工法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is a PC grout and a grout injection method capable of exerting a rust preventive effect in both a short term and a long term. Is to provide.
第１発明に係るＰＣグラウトは、ＰＣ構造物のシース内に注入するポルトラントセメントに加え混和材が混入されたＰＣグラウトであって、防錆材として亜硝酸塩を含有するとともに、塩化物イオン固定化材としてポルトランドセメント中にＣａＯ・２Ａｌ 2Ｏ3を含有する粉末を混和して、可溶性の塩化物イオンをフリーデル氏塩として固定化するハイドロカルマイトが生成されていることを特徴とする。 PC grout according to the first invention is a PC grout Porto runt cement pressurization example mixed sum material is mixed for injecting into the sheath of the PC structure, as well as contain nitrite as anticorrosive material, chlorides As an ion-immobilizing material, a powder containing CaO · 2A l 2 O 3 is mixed with Portland cement to produce hydrocarbimite that immobilizes soluble chloride ions as Friedel's salt. And.
第２発明に係るＰＣグラウト注入工法は、ＰＣ構造物のシース内にグラウトを注入するポルトラントセメントに加え混和材が混入されたＰＣグラウト注入工法であって、防錆材として亜硝酸塩を含有するとともに、塩化物イオン固定化材としてポルトランドセメント中にＣａＯ・２Ａｌ 2Ｏ3を含有する粉末を混和して、可溶性の塩化物イオンをフリーデル氏塩として固定化するハイドロカルマイトが生成されたＰＣグラウトを注入することを特徴とする。 PC grout injection method according to the second invention is a PC grout grouting method of pressurizing example mixed sum material Porto Holland cement injecting grout is mixed into the sheath of the PC structure, nitrite as anticorrosive material Hydrocarbimite is produced by mixing powder containing CaO ・ 2A l 2 O 3 in Portland cement as a chloride ion immobilizing material to immobilize soluble chloride ions as Friedel's salt. It is characterized by injecting the prepared PC grout.
第３発明に係るＰＣグラウト再注入工法は、既存のＰＣ構造物のシース内のグラウト未充填部分にポルトラントセメントに加え混和材が混入されたＰＣグラウトを再注入するＰＣグラウト再注入工法であって、ＰＣ構造物の外表面から前記グラウト未充填部分に連通する注入孔と、前記グラウト未充填部分から空気を排気する排気孔を削孔する削孔工程と、前記注入孔から前記グラウト未充填部分にグラウトを再注入する注入工程と、を備え、この注入工程では、防錆材として亜硝酸塩を含有するとともに、塩化物イオン固定化材としてポルトランドセメント中にＣａＯ・２Ａｌ 2Ｏ3を含有する粉末を混和して、可溶性の塩化物イオンをフリーデル氏塩として固定化するハイドロカルマイトが生成されたＰＣグラウトを注入することを特徴とする。 The 3 PC grout reinjection method according to the invention is reinjected to PC grout re grouting the PC grout pressurized example mixed sum material in Porto Holland cement grout unfilled portion are mixed within the sheath of an existing PC structure A drilling step of drilling an injection hole communicating from the outer surface of the PC structure to the unfilled portion of the grout and an exhaust hole for exhausting air from the unfilled portion of the grout, and a drilling step of drilling the grout from the injection hole. It is equipped with an injection step of re-injecting grout into the unfilled portion. In this injection step, nitrite is contained as a rust preventive material, and CaO ・ 2A l 2 O 3 is contained in Portoland cement as a chloride ion immobilizing material. It is characterized by injecting a PC grout in which hydrocarmite is produced, in which a powder containing the above is mixed and soluble chloride ions are immobilized as Friedel's salt.
第１発明〜第３発明によれば、凍結防止剤として塩化物イオンが供給され続けたり、海風に曝露され続けたりした場合であっても、塩化物イオン固定化材としてのＣａＯ・２Ａｌ 2Ｏ3の働きにより、塩化物イオンを固定化することができる。このため、第１発明〜第３発明によれば、ＰＣ鋼材外表面の不働態皮膜を保護し、防錆材としての亜硝酸塩の働きを幇助して短期的にも長期的にも防錆効果を発揮することができる。 According to the first to third inventions, CaO ・ 2A l 2 as a chloride ion immobilizing material even when chloride ions are continuously supplied as an antifreeze agent or exposed to sea breeze. by the action of O 3, it can be immobilized chloride ions. Therefore, according to the first to third inventions, it protects the passive film on the outer surface of the PC steel material, assists the action of nitrite as a rust preventive material, and has a rust preventive effect in the short term and the long term. Can be demonstrated.
特に、第３発明によれば、既存のグラウトやシース内に塩化物イオンが残留している既存のＰＣ構造物においても防錆材としての亜硝酸塩の働きにより、ＰＣ鋼材外表面の不動態皮膜を修復し、ＰＣ鋼材が早期に発錆してしまうことを防ぐことができる。 In particular, according to the third invention, even in an existing PC structure in which chloride ions remain in an existing grout or sheath, a passivation film on the outer surface of the PC steel material is formed by the action of nitrite as a rust preventive material. Can be repaired and the PC steel material can be prevented from rusting at an early stage.
以下、本発明に係る鋼管杭の施工方法を実施するための一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment for carrying out the method for constructing a steel pipe pile according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
［ＰＣグラウト］
先ず、本発明の実施形態に係るＰＣグラウトについて説明する。本発明の実施形態に係るＰＣグラウトは、水硬成分であるポルトランドセメントと、上道水と、数種類の混和材など、から主に構成され、図１に示すように、ＰＣ構造物１の上下に蛇行するシース２内を充填してＰＣ鋼材３を被覆し、ＰＣ鋼材３を防蝕するとともにＰＣ構造物１と一体化する機能を有している。
[PC grout]
First, the PC grout according to the embodiment of the present invention will be described. The PC grout according to the embodiment of the present invention is mainly composed of Portland cement, which is a water-hardening component, upper road water, several kinds of admixtures, and the like, and as shown in FIG. 1, the upper and lower parts of the
このため、ＰＣグラウトには、一般的に、（１）注入充填が確実に行える適切な粘性を有すること、（２）材料分離がなく、均一でブリーディングの発生が無いか極めて少ないこと、（３）硬化中の収縮が無いか極めて小さいこと、（４）所定の圧縮強度を有し、ＰＣ鋼材との充分な付着強度を持ち、防錆効果を発揮できる程度の水密性を有すること等が要求される。 For this reason, PC grouts generally have (1) proper viscosity for reliable injection and filling, (2) no material separation, uniform and no or very little bleeding, (3). ) There is no or extremely small shrinkage during curing, (4) It is required to have a predetermined compressive strength, sufficient adhesion strength with PC steel, and watertightness to the extent that it can exert a rust preventive effect. Will be done.
（ポルトランドセメント）
本実施形態に係るＰＣグラウトに調合するポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメントである。勿論、本発明に係るＰＣグラウトに調合するポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメントに限定されるものではなく、用途に応じて、早強、超早強、低熱、及び中庸熱のポルトランドセメントや、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種の混合セメントを用いることは可能である。
(Portland cement)
The Portland cement to be blended in the PC grout according to the present embodiment is usually Portland cement. Of course, the Portland cement to be blended in the PC grout according to the present invention is not limited to ordinary Portland cement, and depending on the application, early-strength, ultra-fast-strength, low-heat, and moderate-heat Portland cement and these Portland cements are used. It is possible to use various mixed cements mixed with blast furnace slag, fly ash, or silica.
（水）
本実施形態に係るＰＣグラウトに調合する水は、上道水で構わないが、水セメント比は、ＰＣ鋼材の種類やシースの配置形状等に応じた所定の圧縮強度を確保するため４５％以下が標準となる。
(water)
The water to be mixed in the PC grout according to the present embodiment may be upper road water, but the water-cement ratio is 45% or less in order to secure a predetermined compressive strength according to the type of PC steel material, the arrangement shape of the sheath, and the like. Becomes the standard.
（混和材）
混和材としては、減水材や分離抑制材など用途に応じた種々の混和材を使用することができる。但し、本実施形態に係るＰＣグラウトに調合する混和材は、防錆材として亜硝酸塩と、塩化物イオン固定化材としてＣａＯ・２Ａｌ 2Ｏ3（カルシウムアルミネート：以下ＣＡ２という）を含有する粉末を混和することを必須要件としている。
(Mixed material)
As the admixture, various admixtures such as a water reducing material and a separation suppressing material can be used depending on the application. However, the admixture to be blended in the PC grout according to the present embodiment contains nitrite as a rust preventive material and CaO ・ 2A l 2 O 3 (calcium aluminate: hereinafter referred to as CA2) as a chloride ion immobilizing material. It is an essential requirement to mix the powder.
（防錆材）
本実施形態に係るＰＣグラウトには、防錆材として亜硝酸塩が混和されている。亜硝酸塩は、亜硝酸イオンを持つ塩であり、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸リチウムなどのアルカリ金属の亜硝酸塩、亜硝酸カルシウムや硝酸マグネシウムなどのアルカリ土類金属の亜硝酸塩、又は、亜硝酸亜鉛、亜硝酸アルミニウム、亜硝酸鉄等を挙げることができる。但し、亜硝酸塩のなかでも亜硝酸リチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カルシウムは、他の物性への悪影響もないことから好ましく、費用の面では、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カルシウムがさらに好ましい。
(Rust preventive material)
The PC grout according to this embodiment is mixed with nitrite as a rust preventive material. Nitrite is a salt having nitrite ions, and is an alkali metal nitrite such as sodium nitrite, potassium nitrite, or lithium nitrite, an alkaline earth metal nitrite such as calcium nitrite or magnesium nitrate, or nitrite. Examples thereof include zinc nitrate, aluminum nitrite, and iron nitrite. However, among the nitrites, lithium nitrite, sodium nitrite, and calcium nitrite are preferable because they do not adversely affect other physical properties, and sodium nitrite and calcium nitrite are more preferable in terms of cost.
（塩化物イオン固定化材）
本実施形態に係るＰＣグラウトには、ポルトランドセメントに加え、塩化物イオン固定化材として水硬成分であるＣＡ２が添加されている。このＣＡ２は、炭酸カルシウムと酸化アルミニウムを原料とし、これらが所定のモル比で粉砕混合され、ロータリーキルンで焼成合成されて生成される次表に示す化学成分及び物理特性を示す物質である。このＣＡ２は、後で詳述するように、ポルトランドセメントと混和されることによりハイドロカルマイトを多量に生成する。
(Chloride ion immobilizing material)
In addition to Portland cement, CA2, which is a water-hardening component, is added to the PC grout according to the present embodiment as a chloride ion-immobilizing material. This CA2 is a substance exhibiting the chemical components and physical properties shown in the following table, which is produced by using calcium carbonate and aluminum oxide as raw materials, pulverizing and mixing them at a predetermined molar ratio, and calcining and synthesizing them with a rotary kiln. This CA2 produces a large amount of hydrocarbimite by being mixed with Portland cement, as will be described in detail later.
なお、ＣＡ２は、急硬材として知られているモノカルシウムアルミネートＣａＯ・Ａｌ 2Ｏ3（以下、ＣＡという）とは、異なる物質である。ＣＡは、水和活性が高すぎて、普通ポルトランドセメントに混和されると、急硬してしまいＰＣグラウトとして使用できないうえ、ハイドロカルマイトを生成せず、塩化物イオンを固定化することができないからである。 CA2 is a substance different from monocalcium aluminate CaO · A l 2 O 3 (hereinafter referred to as CA) known as a hardened material. CA has too high hydration activity, and when mixed with ordinary Portland cement, it hardens rapidly and cannot be used as PC grout, does not produce hydrocarbimite, and cannot immobilize chloride ions. Because.
＜亜硝酸塩の防錆メカニズム＞
次に、図２〜図４を用いて、亜硝酸塩の防錆メカニズムについて詳細に説明する。通常、鋼材の表面には、不動態皮膜（酸化皮膜：Ｆｅ2Ｏ3）が形成されており、それ以上の酸化は進行しない。しかし、図２に示すように、鋼材の表面に傷等がありＦｅが露出している部分があると、酸素と水のある環境下では、酸化還元反応によりＦｅ表面が電子を失ってイオン化し、遊離して行くことで錆びが進行する。また、一旦、鋼材表面に錆びが発生すると凹凸が大きくなり、反応面積が増大するため、加速度的に錆びが進行していくこととなる。
<Nitrite rust prevention mechanism>
Next, the rust preventive mechanism of nitrite will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4. Normally, a passivation film (oxide film: Fe 2 O 3 ) is formed on the surface of the steel material, and further oxidation does not proceed. However, as shown in FIG. 2, if there is a portion where Fe is exposed due to scratches on the surface of the steel material, the Fe surface loses electrons due to the redox reaction and is ionized in an environment with oxygen and water. , Rust progresses as it is released. Further, once rust is generated on the surface of the steel material, the unevenness becomes large and the reaction area increases, so that the rust progresses at an accelerating rate.
特に、塩化物イオンＣｌ-が存在すると、Ｃｌ-が配位することで鉄イオンが安定化され、鉄の酸化還元電位がマイナス方向へ移動して酸化されやすくなる上、酸化鉄の水への溶解度が上がるために不動態皮膜が破壊されてしまい、錆びの進行がより促進される。 In particular, chloride ion Cl - when the presence, Cl - iron ions are stabilized by coordination, on the redox potential of iron is likely to be oxidized by moving the negative direction, in water of iron oxide As the solubility increases, the passivation film is destroyed, and the progress of rust is further promoted.
ここで、ＰＣグラウト中に亜硝酸塩が存在すると、図３に示すように、亜硝酸イオンＮＯ2 -が、鉄イオンＦｅ2+と反応してアノード部からの鉄イオンＦｅ2+の溶出を防止し、次式に示すように、不動態皮膜（Ｆｅ2Ｏ3）として鉄筋表面に着床することによって腐食反応を抑制し、防錆効果を発揮する。 Here, when the nitrite PC during grout exists, as shown in FIG. 3, nitrite NO 2 - prevents the elution of iron ions Fe 2+ from the anode portion and reacts with the iron ions Fe 2+ However, as shown in the following equation, by landing on the surface of the reinforcing bar as a passivation film (Fe 2 O 3 ), the corrosion reaction is suppressed and the rust prevention effect is exhibited.
鉄イオン（２Ｆｅ2+）＋水酸化物イオン（２ＯＨ-）＋亜硝酸イオン（２ＮＯ2）−→一酸化窒素（２ＮＯ）＋不動態皮膜（Ｆｅ2Ｏ3）＋水（Ｈ2Ｏ） Iron ions (2Fe 2+) + hydroxide ions (2OH -) + nitrite ion (2NO 2) - → nitric (2NO) + passive film (Fe 2 O 3) + water (H 2 O)
本願出願人らは、このような亜硝酸塩の防錆効果を確認すべく、亜硝酸リチウムを塗布した鉄筋を重量比で３％の食塩水に一定期間浸漬して、亜硝酸リチウムを塗布した場合と塗布しない場合で比較する実験を行った。 In order to confirm the rust preventive effect of such nitrite, the applicants of the present application have applied lithium nitrite by immersing the reinforcing bar coated with lithium nitrite in a saline solution having a weight ratio of 3% for a certain period of time. An experiment was conducted to compare with and without application.
図４は、鉄筋の食塩水浸漬実験の写真であり、（ａ）が亜硝酸リチウムを塗布しない場合であり、（ｂ）が亜硝酸リチウムを塗布した場合である。図４の写真から分かるように、鉄筋は、いずれも同程度発錆しており、亜硝酸リチウムの塗布の有無にかかわらず差はみられなかった。 FIG. 4 is a photograph of a reinforcing bar immersion experiment in a saline solution, in which (a) is a case where lithium nitrite is not applied and (b) is a case where lithium nitrite is applied. As can be seen from the photograph of FIG. 4, the reinforcing bars were all rusted to the same extent, and no difference was observed regardless of the presence or absence of the application of lithium nitrite.
これは、亜硝酸リチウムの塗布量に比べて、食塩水の量が圧倒的に多かったからと推測される。即ち、亜硝酸イオンＮＯ2 -の量に比べて、塩化物イオンＣｌ-の量が極めて多く、硝酸イオンＮＯ2 -の不動態皮膜（Ｆｅ2Ｏ3）の修復効果が殆ど無効化されて、塩化物イオンＣｌ-の不動態皮膜の破壊効果が勝ってしまったものと推測される。このように、凍結防止剤として塩化物イオンが供給され続けたり、海風に曝露され続けたりして、長期的には、多量の塩化物イオンＣｌ-が存在することが考えられる環境下では、亜硝酸塩の防錆効果は限定的なものとなり、長期的には、防錆効果を発揮し続けることができないものと考えられる。 It is presumed that this is because the amount of saline solution was overwhelmingly larger than the amount of lithium nitrite applied. That is, nitrite NO 2 - as compared to the amount of chloride ion Cl - amount of very many, nitrate ion NO 2 - are most disabled repair effect of the passive film (Fe 2 O 3), It is presumed that disruption effect of the passive film had won - chloride ion Cl. Thus, or continue to be chloride ions supplied as an antifreezing agent, and or continues to be exposed to sea wind, in the long term, a large amount of chloride ions Cl - in the environment where it is considered that the presence of, sub The rust preventive effect of nitrate is limited, and it is considered that the rust preventive effect cannot be continued in the long term.
そこで、本実施形態に係るＰＣグラウトでは、短期的には効果のあると考えられる亜硝酸塩の防錆効果を幇助すべく、前述のように、ポルトランドセメントに加え、塩化物イオン固定化材として水硬成分であるＣＡ２を添加している。 Therefore, in the PC grout according to the present embodiment, in order to assist the rust preventive effect of nitrite, which is considered to be effective in the short term, as described above, in addition to Portland cement, water is used as a chloride ion immobilizing material. CA2, which is a hard component, is added.
＜ＣＡ２の塩化物イオン固定化メカニズム＞
次に、このＣＡ２の塩化物固定化メカニズムについて詳細に説明する。本実施形態に係るＰＣグラウトでは、普通ポルトランドセメント中に、前術のように表１に示した化学成分及び物理特性を示すＣＡ２（ＣａＯ・２Ａｌ2Ｏ3）を含有する粉末を混和することにより、次式に示す化学反応を起こし、ハイドロカルマイト（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｃａ（ＯＨ）2・１２Ｈ2Ｏ）が多量に生成される。
７Ｃａ（ＯＨ）2＋ＣａＯ・２Ａｌ2Ｏ3＋１９Ｈ2Ｏ→２（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｃａ（ＯＨ）2・１２Ｈ2Ｏ）
<Chloride ion immobilization mechanism of CA2>
Next, the chloride immobilization mechanism of CA2 will be described in detail. In the PC grout according to the present embodiment, ordinary Portland cement is mixed with a powder containing CA2 (CaO ・ 2Al 2 O 3 ) showing the chemical components and physical characteristics shown in Table 1 as in the previous procedure. , causes a chemical reaction shown in the following equation, hydrocalumite (3CaO · Al 2 O 3 · Ca (OH) 2 · 12H 2 O) are produced in large quantities.
7Ca (OH) 2 + CaO ・ 2Al 2 O 3 + 19H 2 O → 2 ( 3CaO ・ Al 2 O 3・ Ca (OH) 2・ 12H 2 O)
このハイドロカルマイトは、塩化物イオンＣｌ-が水中に遊離している状態で、次式に示すように、塩化物イオンＣｌ-をフリーデル氏塩（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣａＣｌ2・１１Ｈ2Ｏ）に固定化する。
３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｃａ（ＯＨ）2・１２Ｈ2Ｏ＋２Ｃｌ-→３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣａＣｌ2・１１Ｈ2Ｏ＋２ＯＨ-
In this hydrocarbimite, chloride ion Cl - is liberated in water, and chloride ion Cl - is salted by Friedel's salt (3CaO, Al 2 O 3 , CaCl 2 /11H) as shown in the following formula. 2 Fix to O).
3CaO · Al 2 O 3 · Ca (OH) 2 · 12H 2 O + 2Cl - → 3CaO · Al 2
このように、本実施形態に係るＰＣグラウトでは、多量にＣＡ２を含有することにより、可溶性の塩化物イオンがフリーデル氏塩として固定化され、水中に遊離し易い可溶性の塩化物イオンが減少し、塩化物イオンによる不動態皮膜の損傷を抑える効果を発揮する。このため、亜硝酸塩の防錆効果を幇助することとなり、防錆効果を長期的に発揮し続けることができるようになると考えられる。 As described above, in the PC grout according to the present embodiment, by containing a large amount of CA2, soluble chloride ions are immobilized as Friedel's salt, and soluble chloride ions that are easily released into water are reduced. , It exerts the effect of suppressing damage to the immobile film due to chloride ions. Therefore, it is considered that the rust preventive effect of nitrite is assisted and the rust preventive effect can be continuously exhibited for a long period of time.
また、ＣＡ２は、安価である上、水和活性は低いものの水硬成分であるため、ＰＣグラウト中に多量に含有させても、ＰＣグラウトの前述の（１）〜（４）の要求を満たすことができる。その上、亜硝酸塩と相違して、雨水に溶け出して周囲の環境を汚染するおそれも極めて少ない。 Further, since CA2 is inexpensive and has a low hydration activity but is a water-hard component, even if it is contained in a large amount in the PC grout, it satisfies the above-mentioned requirements (1) to (4) of the PC grout. be able to. Moreover, unlike nitrite, it is extremely unlikely to dissolve in rainwater and pollute the surrounding environment.
本願出願人らは、このようなＣＡ２の塩化物固定化の能力を確認すべく、ＰＣグラウトを打ち継いだ場合の塩化物イオンの移動挙動を解析した。図５は、新規ＰＣグラウトと既設ＰＣグラウトの打ち継ぎを表す模式図であり、図６は、解析結果を時系列で整理して示したグラフである。 The applicants of the present application analyzed the movement behavior of chloride ions when the PC grout was succeeded in order to confirm the ability of CA2 to immobilize chloride. FIG. 5 is a schematic diagram showing the connection between the new PC grout and the existing PC grout, and FIG. 6 is a graph showing the analysis results arranged in chronological order.
本解析は、図５に示すように、新規ＰＣグラウトと既設ＰＣグラウトを打ち継いだ場合の塩化物イオンの移動挙動について、フィックの法則を拡張し、塩化物イオンの固定化を考慮した塩化物イオン拡散に関する数値解析を行った。また、本解析は、塩化物イオン固定化材であるＣＡ２を混和していないものと、ポルトランドセメントに対して重量％で１０％混和した２種類の新規ＰＣグラウトを想定して、これらを比較した。なお、解析の用いた塩化物イオン拡散係数Ｄは、セメントペーストの拡散係数値を参考に０．０５ｃｍ2／ｙｅａｒと設定して解析を行った。 As shown in FIG. 5, this analysis extends Fick's law regarding the movement behavior of chloride ions when the new PC grout and the existing PC grout are succeeded, and chlorides in consideration of the immobilization of chloride ions. Numerical analysis of ion diffusion was performed. In this analysis, we assumed two types of new PC grouts, one that was not miscible with CA2, which is a chloride ion immobilizing material, and the other that was miscible with Portland cement by 10% by weight, and compared them. .. The chloride ion diffusion coefficient D used in the analysis was set to 0.05 cm 2 / year with reference to the diffusion coefficient value of the cement paste, and the analysis was performed.
図６から分かるように、０．５年後では、ＣＡ２の混和の有無にかかわらず、既設ＰＣグラウトから新規ＰＣグラウトへ拡散する塩化物イオン量に大きな差異は認められない。これに対し、３年後には、新規ＰＣグラウトの可溶性塩化物イオン量は、ＣＡ２が混和されていないものが約１．４ｋｇ／ｍ3であり、ＣＡ２が混和されたものが約０．６ｋｇ／ｍ3程度と略半分に抑制されていることが分かる。また、１０年後でも、新規ＰＣグラウトの可溶性塩化物イオン量は、ＣＡ２が混和されたものが、ＣＡ２が混和されていないものに比べて半分程度に抑制されていることが分かる。
As can be seen from FIG. 6, after 0.5 years, there is no significant difference in the amount of chloride ions diffused from the existing PC grout to the new PC grout regardless of the presence or absence of inclusion of CA2. On the other hand, after 3 years, the amount of soluble chloride ion of the new PC grout was about 1.4 kg / m 3 without CA2 and about 0.6 kg /
このように、速効性は有していないものの、可溶性塩化物イオンを固定化する能力は優れていることが分かる。このため、前述のように、亜硝酸塩の防錆効果を幇助して、防錆効果を長期的に発揮し続けることができるものと考えられる。 As described above, it can be seen that although it does not have a quick effect, it has an excellent ability to immobilize soluble chloride ions. Therefore, as described above, it is considered that the rust preventive effect of nitrite can be assisted and the rust preventive effect can be continuously exhibited for a long period of time.
［ＰＣグラウト再注入工法］
次に、図１を用いて、本発明の実施形態に係るＰＣグラウト再注入工法（ＰＣグラウト注入工法）について説明する。
[PC grout reinjection method]
Next, the PC grout reinjection method (PC grout injection method) according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
（未充填部分の特定）
先ず、本実施形態に係るＰＣグラウト再注入工法では、事前準備として、ＰＣグラウトの未充填部分を特定する。未充填部分を特定には、インパクトエコー法やＸ線透過法などの非破壊検査により、おおよその検討をつけ、この未充填部分と連通する孔を削孔し、ＣＣＤカメラ等で未充填部分を確認して、未充填部分の範囲を特定する。
(Identification of unfilled part)
First, in the PC grout reinjection method according to the present embodiment, an unfilled portion of the PC grout is specified as a preliminary preparation. To identify the unfilled part, make a rough examination by non-destructive inspection such as impact echo method or X-ray transmission method, drill a hole that communicates with this unfilled part, and use a CCD camera or the like to remove the unfilled part. Check to identify the range of unfilled parts.
（削孔工程）
次に、本実施形態に係るＰＣグラウト再注入工法では、ＰＣ構造物１の外表面からグラウト未充填部分の最下点付近に連通する注入孔Ｈ１と、グラウト未充填部分の最上点付近から空気を排気する排気孔Ｈ２を削孔する削孔工程を行う。例えば、先端にドリルビットが装着された電動穿孔機を、注入孔Ｈ１及び排気孔Ｈ２を穿孔する位置に設置し、穿孔機を駆動させてＰＣ構造物１の外表面からシース２を貫通する注入孔Ｈ１及び排気孔Ｈ２を穿孔する。
(Drilling process)
Next, in the PC grout reinjection method according to the present embodiment, the injection hole H1 communicating from the outer surface of the
（注入工程）
次に、本実施形態に係るＰＣグラウト再注入工法では、削孔した孔の気密性を確認したうえ、前工程で穿孔した注入孔Ｈ１から前述の実施形態に係るＰＣグラウトを再注入する注入工程を行う。本注入工程では、グラウトチャンバーから自然流下によりＰＣグラウトを注入してもよいし、圧入ポンプを用いてＰＣグラウトを圧入してもよい。また、排気孔Ｈ２側に真空ポンプを接続し、グラウト未充填部分の圧力を下げつつ、注入孔Ｈ１から圧入ポンプでＰＣグラウトを圧入する真空グラウト注入工法により注入しても構わない。
(Injection process)
Next, in the PC grout reinjection method according to the present embodiment, after confirming the airtightness of the drilled holes, the injection step of reinjecting the PC grout according to the above-described embodiment from the injection holes H1 drilled in the previous step. I do. In this injection step, the PC grout may be injected by natural flow from the grout chamber, or the PC grout may be press-fitted using a press-fitting pump. Further, a vacuum pump may be connected to the exhaust hole H2 side, and the PC grout may be injected from the injection hole H1 by a vacuum grout injection method in which the PC grout is press-fitted from the injection hole H1 while reducing the pressure of the unfilled portion of the grout.
最後に、排気孔Ｈ２からのＰＣグラウトの吐出の確認、ＣＣＤカメラ等による充填の確認等により、ＰＣグラウトの充填確認を行って本実施形態に係るＰＣグラウト再注入工法が終了する。 Finally, the filling of the PC grout is confirmed by confirming the discharge of the PC grout from the exhaust hole H2, the filling by the CCD camera or the like, and the PC grout reinjection method according to the present embodiment is completed.
以上説明した本発明の実施形態に係るＰＣグラウト及びＰＣグラウト再注入工法によれば、凍結防止剤として塩化物イオンが供給され続けたり、海風に曝露され続けたりした場合であっても、塩化物イオン固定化材としてのＣａＯ・２Ａｌ 2Ｏ3の働きにより、塩化物イオンを固定化することができる。このため、ＰＣ鋼材外表面の不働態皮膜を保護し、防錆材としての亜硝酸塩の働きを幇助して短期的にも長期的にも防錆効果を発揮することができる。 According to the PC grout and the PC grout reinjection method according to the embodiment of the present invention described above, chloride is produced even when chloride ions are continuously supplied as an antifreeze agent or exposed to sea breeze. Chloride ions can be immobilized by the action of CaO ・ 2A l 2 O 3 as an ion immobilizing material. Therefore, it is possible to protect the passive film on the outer surface of the PC steel material, assist the action of nitrite as a rust preventive material, and exert a rust preventive effect in the short term and the long term.
以上、本発明の実施形態に係るＰＣグラウト及びＰＣグラウト再注入工法について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。特に、既存のＰＣ構造物のシース内のグラウト未充填部分にグラウトを再注入するグラウト再注入工法を例示して説明したが、新設のＰＣ構造物のシース内にグラウトを注入するＰＣグラウト注入工法にも適用できるのは明らかである。 The PC grout and the PC grout reinjection method according to the embodiment of the present invention have been described in detail above, but the above-mentioned or illustrated embodiments all show one embodiment embodied in carrying out the present invention. These are merely things, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited way. In particular, the grout reinjection method for reinjecting grout into the unfilled portion of the sheath of the existing PC structure has been described as an example, but the PC grout injection method for injecting the grout into the sheath of the newly installed PC structure has been described as an example. It is clear that it can also be applied to.
１ ：ＰＣ構造物
２ ：シース
３ ：ＰＣ鋼材
Ｈ１ ：注入孔
Ｈ２ ：排気孔
1: PC structure 2: Sheath 3: PC steel material H1: Injection hole H2: Exhaust hole
Claims (3)
防錆材として亜硝酸塩を含有するとともに、塩化物イオン固定化材としてポルトランドセメント中にＣａＯ・２Ａｌ 2Ｏ3を含有する粉末を混和して、可溶性の塩化物イオンをフリーデル氏塩として固定化するハイドロカルマイトが生成されていること
を特徴とするＰＣグラウト。 A PC grout Porto runt cement pressurization example mixed sum material is mixed for injecting into the sheath of the PC structure,
In addition to containing nitrite as a rust preventive material, powder containing CaO ・ 2A l 2 O 3 is mixed in Portland cement as a chloride ion immobilizing material to fix soluble chloride ions as Friedel's salt. A PC grout characterized by the production of nitrite.
防錆材として亜硝酸塩を含有するとともに、塩化物イオン固定化材としてポルトランドセメント中にＣａＯ・２Ａｌ 2Ｏ3を含有する粉末を混和して、可溶性の塩化物イオンをフリーデル氏塩として固定化するハイドロカルマイトが生成されたＰＣグラウトを注入すること
を特徴とするＰＣグラウト注入工法。 A PC grout grouting method of Porto runt cement pressurization example mixed sum material to inject grout is mixed into the sheath of the PC structure,
In addition to containing nitrite as a rust preventive material, powder containing CaO ・ 2A l 2 O 3 is mixed in Portland cement as a chloride ion immobilizing material to fix soluble chloride ions as Friedel's salt. A PC grout injection method characterized by injecting PC grout in which nitrite is produced.
ＰＣ構造物の外表面から前記グラウト未充填部分に連通する注入孔と、前記グラウト未充填部分から空気を排気する排気孔を削孔する削孔工程と、
前記注入孔から前記グラウト未充填部分にグラウトを再注入する注入工程と、を備え、
この注入工程では、防錆材として亜硝酸塩を含有するとともに、塩化物イオン固定化材
としてポルトランドセメント中にＣａＯ・２Ａｌ 2Ｏ3を含有する粉末を混和して、可溶性の塩化物イオンをフリーデル氏塩として固定化するハイドロカルマイトが生成されたＰＣグラウトを注入すること
を特徴とするＰＣグラウト再注入工法。 A conventional PC grout reinjection method of Porto runt cement grout unfilled portion pressurizing example mixed sum material in sheath reinject PC grout is mixed of PC structures,
An injection hole communicating from the outer surface of the PC structure to the unfilled portion of the grout, and a drilling step of drilling an exhaust hole for exhausting air from the unfilled portion of the grout.
An injection step of reinjecting grout from the injection hole into the unfilled portion of grout is provided.
In this injection step, nitrite is contained as a rust preventive material, and powder containing CaO ・ 2A l 2 O 3 is mixed with Portland cement as a chloride ion immobilizing material to free soluble chloride ions. A PC grout reinjection method characterized by injecting PC grout in which hydrocarbimite immobilized as Mr. Del salt is produced.
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