JPH0741352A - 接合部充填用モルタルとこれを使用した鋼枠セグメントの継手施工法及び継手構造 - Google Patents

接合部充填用モルタルとこれを使用した鋼枠セグメントの継手施工法及び継手構造

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JPH0741352A
JPH0741352A JP5204469A JP20446993A JPH0741352A JP H0741352 A JPH0741352 A JP H0741352A JP 5204469 A JP5204469 A JP 5204469A JP 20446993 A JP20446993 A JP 20446993A JP H0741352 A JPH0741352 A JP H0741352A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流動性、材料分離抵抗性、止水性に優れ、高
強度であり、またブリージング及び収縮量が少なく、一
般的な市中生コンプラントで製造が可能な経済的なモル
タルと、これを使用して止水性や強度や耐久性の優れた
鋼枠セグメントの継手構造を得る。 【構成】 水/(セメント+微粉末の混和材)比を25
%〜35%、細骨材/(セメント+微粉末の混和材)比
を2以下、スランプフローを60〜80cm、単位水量
を250Kg/m3 以下としたモルタルとする。このモ
ルタルを、鋼枠セグメント同士9・10の鋼枠間に形成
される空間22に、外水圧よりも高い注入圧で充填す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばシールド工法に
おけるセグメントの接合等に用いられる接合部充填用モ
ルタルと、これを使用した鋼枠セグメントの継手施工法
及び継手構造に関する。
【0002】
【従来の技術】シールドセグメントの一つとして、特開
平4−330197号公報に開示されているような鋼枠
セグメントが提案されている。この鋼枠セグメントは、
H型鋼による鋼枠に鋼製スキンプレートを設けたタイプ
と、スキンプレートを設けないタイプとがあるが、その
いずれについても、鋼枠内にコンクリートを充填し、ま
たセグメント同士の接合に当たっては、鋼枠のフランジ
に設けられた嵌合部を互いに嵌合させた上、フランジ間
に形成される空間にモルタルを充填して止水性を確保す
る構造となっている。しかし、このようなセグメント構
造の場合、セグメント組立直後にフランジ間に充填され
るモルタルは、シールドマシンの掘進によりテール部か
ら脱出した際、未硬化の状態で地下水にさらされること
もあり、モルタル自身の止水性能も重要である。
【0003】従来、このような使用に耐えるモルタル
は、ほとんどがプレミックスタイプ(予めセメント、砂
などを混合したものを袋詰めし、現場で水と混合して作
る)のもので、例えば特公昭63−20789号公報及
び同63−27300号公報に記載されているような無
収縮性高流動高強度モルタルがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この無収縮性
高流動高強度モルタルは、石灰系特殊膨張材を多く含む
ため、単価が高く、シールド工法のように多量に使用す
る場合には、材料コストの面でもまた製造作業コストの
面でも、経済的に合わなかった。また、セメントに対し
て砂分が多いため、圧送時に材料分離を生じ、圧送経路
中に砂が残る等の問題もあった。
【0005】ところで、上記のようなセグメント同士の
継手部に使用されるモルタルは、品質上、次のような要
件を備えていることが好ましい。 流動性及び材料分離抵抗性が高く、優れた充填性を
有する。 フレッシュな状態における止水性に優れている。 ブリージングが少なく、水みちが出来にくい。 収縮量が少なく、長期的な止水性を確保できる。
【0006】また、施工性や経済性の面から、次のよう
な特長も有していることが望ましい。 優れた強度発現性を有し、長期的に高強度が得られ
る 一般的な市中生コンプラントで製造が可能である。 プレミックスのグラウト材と比較して経済的であ
る。
【0007】そこで、本発明の目的は、このようなか
らの特長を有するモルタルを提供すること、及びこれ
を使用して止水性や強度や耐久性の優れた継手構造を得
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によるモルタル
は、水/(セメント+微粉末の混和材)比を25%〜3
5%、細骨材/(セメント+微粉末の混和材)比を2以
下、スランプフローを60〜80cm、単位水量を25
0Kg/m3 以下としたものである。混和材としては、
例えば石粉と微粉末の膨張材を用いる。
【0009】また、本発明による継手施工法は、このよ
うなモルタルを、鋼枠セグメント同士の鋼枠間に形成さ
れる空間に、外水圧よりも高い注入圧で充填する。更
に、本発明による継手構造は、このようなモルタルを、
鋼枠セグメント同士の鋼枠間に形成される空間に充填し
たものである。
【0010】
【作用】本発明では、モルタルの材料分離抵抗性(注入
時の脱水、ブリージングなど)の向上させる目的で、水
/セメント比(W/C)を25%〜35%と小さくして
いる。この場合、セメント量が増大すると、温度ひび割
れ等の問題が生じ、また材料費の面で高価になり不経済
となることから、セメントの一部を石粉等の微粉末の混
和材で置換している。更に、モルタルの粘性調整のため
にも、セメントの一部として微粉末の混和材を使用す
る。すなわち、微粉末の混和材を使用することにより、
W/Cを変化させないで、見掛けのW/C、つまり水/
(セメント+微粉末の混和材)比を小さくしてモルタル
に適切な粘性を与えることで、強度を低下させずに流動
性及び充填性を確保する。微粉末の混和材の置換率は強
度等を考慮して選定する。
【0011】また、同様に材料分離抵抗性を向上させる
目的で、細骨材/(セメント+微粉末の混和材)比を2
以下に、単位水量を250Kg/m3 以下に抑えてい
る。更に、流動性及び充填性を向上させる目的で、スラ
ンプフローを60〜80cmに調整している。その調整
は、高性能減水剤又は高性能AE減水剤を使用すること
により比較的容易に行える。微粉末の混和材の一部とし
て膨張材を用いることにより、モルタルに無収縮性を付
与できる。
【0012】このようなモルタルを、鋼枠セグメント同
士の鋼枠間に形成される空間に充填することにより、止
水性や強度等の優れたかつ経済的な継手構造が得られ
る。その充填に当たっては、外水圧よりも高い注入圧と
することが、止水性を確実に確保する上で重要である。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。表
1は本実施例のモルタルで使用した材料を示す。
【0014】
【表1】
【0015】表2に7種類のモルタルの配合例(配合N
o.1〜No.7)と、各モルタルの水/セメント比(W/
C)、水/(セメント+微粉末の混和材)比、細骨材/
(セメント+微粉末の混和材)比を示す。混和剤(1)
として高性能AE減水剤、混和剤(2)として増粘剤を
使用した。配合No.2〜No.7は収縮量を低減させる目
的で膨張材を使用した。その使用量は、従来のコンクリ
ートに適用する場合の使用量を考慮して選定した。高性
能AE減水剤の使用量は、モルタルの流動性の指標値と
したスランプフローが65〜75cmとなるように選定
した。なお、本実施例では普通ポルトランドセメントを
使用したが、高炉セメント等の他のセメントの使用も可
能である。
【0016】
【表2】
【0017】表3に、本実施例の供試体について行った
実験項目を示す。圧縮強度試験に用いた供試体は、材令
7日までは拘束状態を保つために、型枠内で20℃気中
養生を行い、その後、20℃水中養生を行った。また、
膨張収縮試験はJIS−A−6202に準じて実施し
た。
【0018】
【表3】
【0019】表3に従って行った実験結果を表4に示
す。比較のために日本道路公団無収縮モルタル基準値も
併記している。
【0020】
【表4】
【0021】この実験結果は、膨張材を使用した場合に
も、高性能AE減水剤を調整することにより目標のスラ
ンプフローを得ることが可能であること、及びロート試
験でも同等の結果が得られることを示している。また、
ブリージング率は2時間後で0〜0.2%、最終で0.
28〜0.35%と非常に少なく、日本道路公団の基準
も満足している。凝結時間は、高性能AE減水剤の使用
により若干遅れる傾向も認められるが、始発6〜7時間
終結で9〜10時間程度である。硬化後の収縮に関して
は、材令7日においても膨張材を使用した配合では収縮
が認められていない。長期にわたる測定では、収縮が認
められる場合があるが、膨張材量を増量するなどの方法
により、長期にわたり無収縮とすることは可能である。
圧縮強度は、初期材令では型枠内で拘束した状態で養生
したことから、膨張材の使用に伴い強度が増大してい
る。しかし、材令28日ではその差は小さくなってきて
いる。圧縮強度は、使用するセメントの種類や石粉の使
用量を調整するなどの方法により調整可能である。
【0022】上記のような実験結果をまとめると、本発
明によるモルタルは次のような特長を有すると言える。 流動性及び充填性に優れている。 ブリージングが極めて少ない。 膨張材の使用により収縮量を容易に低減できる。 高強度が得られる。
【0023】また、止水性能を確認するため、図1及び
図2に示すような試験装置を用いて次のような止水性能
試験を行った。この試験装置は、後述する鋼枠セグメン
トの継手構造を模擬したもので、2つ割りした2つのピ
ース1・2(外径500mm、内径100mm)から成
り、これらを合わせて同心円状の内外2つのリング状空
間3・4を形成し、両ピース1・2間をシール材5・6
でシールした。また、地震時に想定されるセグメント継
手間の隙間を模擬して、内側空間3の外周面と内周面と
にそれぞれ1つずつ3mmの隙間7・8を設けた。すな
わち、シール材5・6のそれぞれに1箇所ずつ3mmの
欠如部を設けた。この3mmの隙間7・8は、シール材
5・6が欠けた場合を考慮してここから直接水圧がかか
ることを想定したものである。そして、内側の空間3内
に本実施例のモルタルを加圧充填し、外側の空間4内に
は、フェノールフタレイン水(セメントとのアルカリ反
応により着色する)を加圧注入し、空間3内に充填した
モルタルに、隙間7を通じて直接高圧水をかけ、隙間8
からの漏水を測定した。加水圧は大深度の高水圧を想定
して8Kgf/cm2 とし、モルタル注入圧は水圧より
も高い10Kgf/cm2 とした。
【0024】図3に、表1に示す配合例No.1のモルタ
ル(膨張材を含まない)を空間3内に充填した場合と、
配合例No.4のモルタル(膨張材を含む)を充填した場
合における、加圧水の加圧時間と漏水速度の関係の測定
結果を示す。この測定結果から、加水圧が8Kgf/c
2 と大深度を想定した厳しい条件で実施したにも拘わ
らず、漏水量が1g/min程度以下であること、及び
時間の経過(モルタルの硬化)に伴い減少する傾向にあ
ることから、十分な止水性能を有していることが分か
る。また、フェノールフタレイン水を加圧水として使用
しているにも拘わらず、漏水に着色が認められなかった
ことから、漏水は加圧水ではなく、モルタルにかかる圧
力によりモルタル中の水分が一部絞り出されたためと考
えられる。
【0025】そして、このような試験結果から、本発明
によるモルタルは次のような止水性能があることが分か
った。 8Kgf/cm2 の水圧に対しても、モルタル注入
圧を水圧より高い10Kgf/cm2 とすることによ
り、漏水を防止できた。 モルタルに高水圧を直接かけても、漏水は時間の経
過(モルタルの硬化)に伴い減少した。 漏水は加圧水ではなく、モルタル中の水分の一部が
絞り出されたものであった。 モルタルは、水圧に応じて加圧して充填することが
重要である。
【0026】図4は、上記のようなモルタルを使用した
本発明による鋼枠セグメントの継手構造の一例を示す。
2つの鋼枠セグメント9・10は、それぞれスキンプレ
ート11を設け、また鋼枠内にコンクリート12を充填
して構成されている。そして、互いの鋼枠の内外両側の
フランジ13・14の嵌合部15・16をシール材17
・18を介在させて嵌合させるとともに、それぞれのウ
エブ19に設けた連結金具20・21を互いに連結した
上、両者の鋼枠間に形成される空間22内に表2に示し
たモルタル23を充填して接合されている。なお、スキ
ンプレート11及び連結金具20・21は省略できる。
【0027】本発明によるモルタルは、このような鋼枠
セグメントの接合に適用するのが好適であるが、これに
限らず、土木用や建築用の各種構造部材の接合に広範囲
に適用できること言うまでもない。
【0028】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によるモル
タルは次のような効果がある。 流動性及び材料分離抵抗性が高く、優れた充填性を
有する。 フレッシュな状態における止水性に優れている。 ブリージングが少なく、水みちが出来にくい。 収縮量が少なく、長期的な止水性を確保できる。 優れた強度発現性を有し、長期的に高強度が得られ
る 一般的な市中生コンプラントで製造が可能である。 プレミックスのグラウト材と比較して経済的であ
る。
【0029】また、このようなモルタルを鋼枠セグメン
ト同士の鋼枠間に形成される空間に充填して鋼枠セグメ
ント同士を接合すれば、止水性や強度等の優れたかつ経
済的な継手構造とすることができる。その場合、モルタ
ルの注入圧を外水圧よりも高くすることにより、シール
ドマシンのテール部から脱出した際の継手部の止水性を
確実に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるモルタルの止水性能試験に使用し
た試験装置の縦断正面図である。
【図2】同上の縦断側面図である。
【図3】加圧水の加圧時間と漏水速度の関係の測定結果
を示すグラフである。
【図4】本発明による鋼枠セグメントの継手構造の一例
の要部の断面図である。
【符号の説明】
9・10 鋼枠セグメント 11 スキンプレート 12 コンクリート 13・14 フランジ 15・16 嵌合部 17・19 シール材 20・21 連結金具 22 空間 23 モルタル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水/(セメント+微粉末の混和材)比を2
    5%〜35%、細骨材/(セメント+微粉末の混和材)
    比を2以下、スランプフローを60〜80cm、単位水
    量を250Kg/m3 以下としたことを特徴とする接合
    部充填用モルタル。
  2. 【請求項2】前記混和材として石粉と微粉末の膨張材を
    用いることを特徴とする請求項1に記載の接合部充填用
    モルタル。
  3. 【請求項3】水/(セメント+微粉末の混和材)比を2
    5%〜35%、細骨材/(セメント+微粉末の混和材)
    比を2以下、スランプフローを60〜80cm、単位水
    量を250Kg/m3 以下としたモルタルを、鋼枠セグ
    メント同士の鋼枠間に形成される空間に、外水圧よりも
    高い注入圧で充填することを特徴とする鋼枠セグメント
    の継手施工法。
  4. 【請求項4】水/(セメント+微粉末の混和材)比を2
    5%〜35%、細骨材/(セメント+微粉末の混和材)
    比を2以下、スランプフローを60〜80cm、単位水
    量を250Kg/m3 以下としたモルタルを、鋼枠セグ
    メント同士の鋼枠間に形成される空間に充填したことを
    特徴とする鋼枠セグメントの継手構造。
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