コンクリート水路補修工法
【課題】 コンクリート水路の補修において、補修材料が施工性に優れ、コンクリートの脆弱化層をはつり取った後のコンクリート体のみならず、劣化や脆弱化したコンクリートとも接着性に優れて一体化することができ、補修材料の剥離の危険性が少なく、耐摩耗性、遮水性、特に粗度係数が小さく通水能力に優れた、コンクリート水路の補修工法を提供する。
【解決手段】 コンクリート水路を補修するにあたり、エポキシ樹脂系接着剤を塗布する工程、ポリマーセメントモルタルで補修する工程を含み、エポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、セメントを１００質量部、平均粒径０．５ｍｍ以下の細骨材を５０〜４００質量部、セメント混和用ポリマーを１〜２０質量部及び微粉状繊維を０．１〜３．０質量部の割合で配合されてなるポリマーセメントモルタルで補修する。エポキシ樹脂系接着剤を塗布する前に、劣化コンクリートの脆弱化部分をはつりとる工程を含むことが望ましい。
【解決手段】 コンクリート水路を補修するにあたり、エポキシ樹脂系接着剤を塗布する工程、ポリマーセメントモルタルで補修する工程を含み、エポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、セメントを１００質量部、平均粒径０．５ｍｍ以下の細骨材を５０〜４００質量部、セメント混和用ポリマーを１〜２０質量部及び微粉状繊維を０．１〜３．０質量部の割合で配合されてなるポリマーセメントモルタルで補修する。エポキシ樹脂系接着剤を塗布する前に、劣化コンクリートの脆弱化部分をはつりとる工程を含むことが望ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート水路補修工法に関し、特に、コンクリート構造物からなる水路を補修するにあたり、優れた接着耐久性を有し、低い粗度係数が補修面に維持できるため、通水性能に優れた補修面を得ることができる、コンクリート水路補修工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートからなる水路構造物においては、長期間の使用により、水流の影響による表面摩耗や水流内に混在する砂利・砂等による摩耗や欠損が生じ、その周辺の表面が脆弱化して粗となり、通水能力が低下する。
また、水流内に混在している土砂等の不純物や酸性成分等の有害な物質による劣化、および凍害等によるコンクリート構造物の耐久性の低下、ひび割れによる水路からの漏水等の問題が発生している。
【０００３】
かかる水路の補修においては、補修後においても、必要な水の通過断面積を確保する必要性が要される。従って、補修材料を厚くして水の通過断面積を減少させる補修方法は好ましくない。
また、一般に水路の劣化は、表面の摩耗だけでなく、コンクリート中からカルシウムが溶脱することによってもおこり、コンクリートの表面から数ｍｍ〜数ｃｍの箇所まで強度の低下が認められる。
【０００４】
このようにカルシウムが溶脱したコンクリート水路を補修する際には、高圧水洗等によって、コンクリートの劣化部を取り除いてから補修を行っているが、脆弱層を完全に取り除くことは困難である。
そのため、劣化したコンクリート水路を補修するにあたり、残存するコンクリートの脆弱層を強化しない場合には、補修材料とコンクリート構造物とが良好に接着したとしても、コンクリート脆弱層部で容易に剥離することとなり、その対策が必要とされる。
【０００５】
これらのコンクリート構造物に対する補修工法としては、従来、パネル貼付け工法、ウレタン樹脂吹付け工法、セメント系材料による断面修復工法が知られている。
【０００６】
パネル貼付け工法は、鉄板やＦＲＰパネルを、既存躯体にボルト等で固定する工法である。本工法の長所は、１）ボルト等で固定する場合は、残存する脆弱層部での剥離の心配がないこと、２）パネルの粗度係数がｎ＝０．０１２と低いことである。一方、短所としては、１）パネルを取り付けるため、水の通過断面積を減少させること、２）パネルの成形・搬入、ボルト定着など施工が複雑であることが挙げられる。
【０００７】
また、ウレタン樹脂吹付け工法では、長所として１）吹付けた樹脂面の粗度係数がｎ＝０．０１２程度と低くなること、２）水の通過断面積を縮小しないため、通水能力が確保できることが挙げられる。その反面、１）特殊な吹付け装置が必要であり、施工するに当たり特殊技能が必要となる、２）脆弱層部が残存した場合は、吹き付けた樹脂と既設躯体との接着力が十分でなくなるため、コンクリート表面から剥がれやすいという問題がある。
【０００８】
セメント系材料による断面修復工法においては、コンクリートとの付着性のよいポリマーセメントモルタルが一般に用いられ、上記２工法に比べて、経済性および作業性に優れ、取り扱いも容易であるという長所を有している。
しかし、汎用的なポリマーセメントモルタルを用いた従来の補修工法では、１）施工環境条件により既設コンクリートとの十分な接着強度が得られないという問題や、残存するコンクリートの脆弱層部での剥離という問題がある。
また、２）長期にわたり流水条件下に晒されることにより補修したモルタルの表層部分が摩耗し、これにより粗度係数が徐々に上昇し、通水能力が低下するという問題点もある。
【０００９】
水路工の設計基準書（土地改良事業計画設計基準 設計「水路工」 基準書 技術書 平成１３年２月 農林水産省農村振興局 表−６．２．１ 粗度係数ｎの値、ｐ．１５６）によれば、一般のセメントモルタルの粗度係数は最小値０．０１１、最大値０．０１５と示されており、標準値０．０１３が設計値に使用される。
このため、ポリマーセメントモルタルも、一般のセメントモルタルにポリマーが添加される配合のため、粗度係数は、一般のセメントモルタルと同様に０．０１３が妥当と考えられる。
【００１０】
水路の補修工法として、特許第３０２２７０８号公報には、水硬性材料及び特定の重量比のポリマーディスパージョンとメタクリル酸塩からなる硬化性組成物及び該組成物を水路内面に塗布する工法が提案されている。
かかる工法は、多湿環境下の施工性等の向上を目的としているが、短期間に作業が完了するため、仕上げ作業を十分に行う時間を確保することが難しく、補修したモルタル表面の粗度係数が大きくなって、通水能力が低下するという問題は解決されていない。
この粗度係数を低減させるためには、モルタル表面にウレタン樹脂などの仕上げ塗装が更に必要となり、結局、煩雑な工法となっている。
【００１１】
また、特開平２００１−２１３６５３号公報には、特定の粒径を有する硝子屑を利用して、セメントやフライアッシュとともに一定の配合割合で配合されて製造された、モルタル組成物および該モルタル組成物を用いた水路の補修方法ならびに水路構造が提案されている。
かかる工法は、水路補修材料に必要な性能である耐衝撃性、耐摩耗性についてはある程度優れた性能を示すものである。
しかしながら、乾燥にともなう収縮等によってモルタルにひび割れが発生し、それによる遮水性能の低下、透水抑止性能についての問題は解決されていない。また、粗度係数についての問題も解決されていない。
【特許文献１】特許第３０２２７０８号公報
【特許文献２】特開平２００１−２１３６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、コンクリート水路の補修において、ポリマーセメントモルタルの長所を保持しつつ、補修材料が、コンクリートの脆弱化層をはつり取った後のコンクリート体のみならず、劣化や脆弱化したコンクリートとも接着性に優れるため一体化を容易にでき、補修材料の剥離の危険性が少なく、さらに、耐摩耗性が良好であるとともに、特に粗度係数が小さく通水能力に格別に優れる、コンクリート水路の補修工法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するために、下地コンクリートのプライマーとしてコンクリート打ち継ぎ用エポキシ樹脂系接着剤を用い、その上に長期間の流水条件下においても、当初の粗度係数がほとんど変化しない特定のポリマーセメントモルタルを施工する工法が有効であることを見出し、至ったものである。
すなわち本発明のコンクリート水路の補修工法は、コンクリート水路を補修するにあたり、エポキシ樹脂系接着剤を塗布する工程、ポリマーセメントモルタルで補修する工程を含み、エポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、セメントを１００質量部、平均粒径０．５ｍｍ以下の細骨材を５０〜４００重量部、セメント混和用ポリマーを１〜２０重量部及び微粉状繊維を０．１〜３．０質量部の割合で配合してなるポリマーセメントモルタルで補修することを特徴とする工法である。
本発明のコンクリート水路の補修工法は、好適には、上記コンクリート水路の補修工法において、エポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、該エポキシ樹脂系接着剤が硬化する前に、ポリマーセメントモルタルで補修するものである。
更に、本発明のコンクリート水路の補修工法は、好適には、上記コンクリート水路の補修工法において、ポリマーセメントモルタル硬化物の粗度係数が０．０１３未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のコンクリート水路補修工法によれば、コンクリート水路の脆弱化部分を十分にはつりとることができない場合であっても、コンクリートの脆弱層部での剥離の危険性が少なく、コンクリートと補修材料とが接着性に優れて一体化することができ、かつ耐摩耗性が良好な硬化物で、コンクリート水路損傷部を補修することができる。
更に、本発明のコンクリートのコンクリート水路の補修工法によれば、骨材粒度分布の調整を行っているので、種々の打設厚への適応性を確保することができるとともに、材料の保水性を高めることで、ひび割れ抵抗性、躯体との一体化、耐摩耗性が向上し、耐久性の確保・向上が図られる。
また更に、本発明のコンクリート水路補修工法によれば、補修面の粗度係数（土地改良事業計画設計基準 設計「水路工」 基準書 技術書 平成１３年２月 農林水産省農村振興局 Ｐ．１５５ 式６．２．２ 粗度係数ｎの値）が小さく、長期間にわたり水流に晒された場合であっても、粗度係数は小さいまま、好適には０．０１３未満であるため、補修後のコンクリート水路の高い通水能力が維持できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を以下の好適例により詳細に説明する。
本発明のコンクリート水路の補修工法は、コンクリート水路の損傷部分を補修するにあたり、エポキシ樹脂系接着剤を塗布する工程と、その上に特定のポリマーセメントモルタルを用いて補修する工程とを含む工法であり、エポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、セメントを１００質量部、平均粒径０．５ｍｍ以下の細骨材を５０〜４００質量部、セメント混和用ポリマーを１〜２０質量部及び微粉状繊維を０．１〜３．０質量部の割合で配合されてなるポリマーセメントモルタルで補修する工法である。
このような工法を採用することで、上記効果が有効に発現でき、特に粗度係数が小さく、長期間にわたり水流に晒された場合であっても補修後のコンクリート水路の高い通水能力が維持できる。
ここで、粗度係数とは、土地改良事業計画設計基準 設計「水路工」 基準書 技術書 平成１３年２月 農林水産省農村振興局 Ｐ．１５５ 式６．２．２ 粗度係数ｎの値をいうものとする。
【００１６】
本発明においては、必要に応じて、エポキシ樹脂系接着剤を塗布する前に、コンクリートの劣化部をはつりとる工程を実施することが、より好ましい。
コンクリート水路、特に底版や側版は、長期間の使用により、水流の影響で表面摩耗や混在する砂利・砂等による摩耗・欠損が生じたり、その表面が脆弱化して粗となり、通水量も低下し、また水中に混在している土砂等の不純物や酸性成分等の有害な物質による劣化、及び凍害等によるコンクリート構造物の耐久性の低下、ひび割れによる水路からの漏水等の問題が発生していることから、望ましくは、補修をするにあたり、エポキシ樹脂系接着剤を塗布する前に、劣化コンクリートの脆弱化部分を予めはつりとることが望ましい。
【００１７】
コンクリート水路の劣化・脆弱化部分をはつりとるには、高圧水を利用したウォーター・ジェットによる方法や電動ピックを使用した方法等の、公知の任意の方法が用いられる。
【００１８】
このように、劣化・脆弱化部分を予めはつりとることが望ましいが、コンクリート体の脆弱化部分を完全にはつりとることは困難であり、また、コンクリート体の脆弱化していない部分と脆弱化している部分とを区別することも困難である。
本発明のコンクリート水路の補修工法は、コンクリート体の脆弱化部分での剥離の危険性を少なくすることができる工法である。
【００１９】
コンクリート水路を補修するにあたり、必要に応じてコンクリートの劣化部をはつりとった後、図１に示すように、当該箇所にエポキシ樹脂系接着剤を一様に塗布する。
エポキシ樹脂系接着剤は、コンクリートの脆弱層部の強化、打ち継ぎモルタルとの一体化及び接着耐久性能を併せ持つものである。
コンクリートの脆弱化部分を完全に除去できなくても、エポキシ樹脂系接着剤が脆弱層に浸透して固化することにより、補修モルタルとの接着性に優れ、かつ、長期間にわたり水流に晒されても、汎用の水系接着剤のように接着強度が低下することがない。
このようなエポキシ樹脂系接着剤としては、例えば、液状のエポキシ樹脂組成物を主成分とする主剤と、液状のアミン化合物や酸無水物などを主成分とする硬化剤を混合して得られるエポキシ樹脂系接着剤等が好適に用いられることができるが、市販されている少なくとも１種の任意のコンクリート打ち継ぎ用エポキシ樹脂系接着剤を用いることができる。
【００２０】
エポキシ樹脂としては、従来公知のものであれば、任意の１種以上を使用することができる。
例えば、ビフェニル、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳなどとエピクロルヒドリンを反応させて得られるビスフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂などやこれらを水添化あるいは臭素化したエポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ウレタン結合を有するウレタン変性エポキシ樹脂、メタキシレンジアミンやヒダントインなどをエポキシ化した含窒素エポキシ樹脂、ポリブタジエンあるいはＮＢＲを含有するゴム変性エポキシ樹脂などを単独で又は混合して使用できる。
【００２１】
また、エポキシ樹脂の硬化剤としては、従来公知のものであれば、任意のものが使用できる。例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロプロピレントリアミン、ビスヘキサメチレントリアミン、１，３、６−トリスアミノメチルヘキサン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ポリエーテルジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、メンセンジアミン、ビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）メタン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、メタキシリレンジアミン、メタフェニルレンジアミン、ジアミノジフェニルスルフォン、イソフォロンジアミン、ジアミノジフェニルメタンの単体及びこれらの変性物などを単独で又は混合して用いることができる。
【００２２】
更にまた、フェノールノボラック、ポリメルカプタン化合物、ポリサルファイド、ケチミン化合物、オキサゾリジン化合物、第三アミン化合物、有機酸ヒドラジッド、ジアンジアミド及びその誘導体、ポリアミノアミド、アミンイミド、カルボン酸エステル、三フッ化硼素−アミンコンプレックス、イミダゾール化合物、酸無水物類、脂肪族酸無水物類、ハロゲン化酸無水物類、芳香族ジアジニウム塩、ジアリルヨードニウム塩、トリアリルスルホニウム塩、リアアリルセレニウム塩などを単独で又は混合して用いることができる。
【００２３】
かかるエポキシ樹脂系接着剤を、コンクリート被補修部分に塗布する方法としては、例えば、刷毛、ローラー、吹付け等による、任意の塗布方法が可能である。
エポキシ樹脂系接着剤を塗布後直後から硬化前までの間に、好ましくは塗布直後にモルタル施工を行うため、塗布量が多すぎると壁面施工においては、上部に塗布するモルタルがズレ落ちる可能性があり、エポキシ樹脂系接着剤の塗布量としては、例えば２００〜１２００ｇ／ｍ２が好ましい。
【００２４】
次いで、図１に示すように、かかるエポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、その上に、ポリマーセメントモルタルを用いて補修する。
かかるポリマーセメントモルタルは、エポキシ樹脂系接着剤を塗布したその直後から該エポキシ樹脂系接着剤が硬化する前までに、塗布した該エポキシ樹脂系接着剤の上に塗布して、補修するものである。
【００２５】
本発明に用いるポリマーセメントモルタルは、セメントを１００質量部、平均粒径０．５ｍｍ以下の細骨材を５０〜４００質量部、セメント混和用ポリマーを１〜２０質量部及び微粉状繊維を０．１〜３．０質量部の割合で配合されて構成されるものである。
具体的に、本発明に用いるポリマーセメントモルタルに使用されるセメントとしては、現場の施工条件等を考慮して選定することができ、特に限定されず、例えば普通、早強、中庸熱及び超早強等の各種ポルトランドセメント、これらの各種ポルトランドセメントにフライアッシュや高炉スラグなどを混合した高炉セメント等の各種混合セメント、速硬セメント等を、単独または２種以上で用いることができる。
特に安価で早期強度を発現することから、早強セメントを用いることが好ましい。
【００２６】
また、当該セメントには、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカヒューム、石灰石粉末、石英粉末、二水石膏、半水石膏、無水石膏などの公知の混和材を添加することができる。
【００２７】
また、上記ポリマーセメントモルタルに使用する細骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂、５〜８号珪砂、石灰石、及びスラグ骨材等を使用することができ、特に、微細な粉や粗い骨材を含まない粒度調整した珪砂や石灰石等の細骨材を用いることが好ましい。
その配合割合は、上記セメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜４００質量部、特に好ましくは、１００〜２５０質量部とすることが望ましい。
これは、かかる配合比で細骨材を混合することより、本発明において、更に、作業性が良く、実用的な強度発現性を有し、良好な耐摩耗性が得られる。また、仮に摩耗した場合であっても、粗度係数は０．０１３未満であり、高い通水能力が維持される。
【００２８】
更に、細骨材の最大粒径は１ｍｍ以下で、該細骨材の平均粒径は０．５ｍｍ以下のものを用いる。
細骨材の平均粒径が、０．５ｍｍを超えた場合には、長期間流水下に晒され場合には、摩耗によって粗度係数が大きくなり、通水能力が低下して、補修した水路の耐久性が劣ったものになる。
【００２９】
細骨材がセメント１００質量部に対して５０質量部未満で平均粒径が０．５ｍｍを超えると、混練したモルタルの粘性が高くなり、コテ仕上げ性等の仕上げ性が劣り、硬化後もひび割れが発生しやすくなる場合があり、一方、細骨材が４００質量部を超え、平均粒径が０．５ｍｍを超えると、セメントに対する混練水量が増加しモルタルの強度が低くなり、摩耗に対する抵抗性が小さくなってしまう。
【００３０】
ここで、平均粒径とは、細骨材の粒度分布を、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１に規定されたふるいを用いて測定したものであって、以下の式によって表される質量分布基準の平均粒径Ｍを示すものである。
Ｍ＝（Σｆｉ・ｍｉ）／１００
ここで、ｍｉは相隣するふるい目の大きさの平均値、ｆｉはｍｉを求めるふるい間に残留する粒子の質量百分率である。
また、最大粒径とは、質量で骨材の９０％以上が通るふるいのうち、最小寸法のふるいの呼び寸法で示される骨材の寸法をいう。
【００３１】
また、上記ポリマーセメントモルタルに使用するセメント混和用ポリマーとしては、例えばＪＩＳ Ａ ６２０３に規定されたものを使用することができ、ポリアクリル酸エステル、スチレンブタジエン、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニル／バーサック酸ビニルエステル、酢酸ビニル／バーサック酸ビニルエステル／アクリル酸エステル等の樹脂が挙げられ、これらの中から適宜、選択して単独で又は混合して使用することができる。
特に、耐水性等の耐久性が要求される部材に用いる場合には、ポリアクリル酸エステル系の使用が好ましく、施工現場での計量手間や計量ミスを少なくすることを考慮すると、再乳化型粉末樹脂の使用が好ましい。
【００３２】
再乳化形粉末樹脂は、ＪＩＳ Ａ ６２０３に規定するポリマーディスパージョンを噴霧乾燥した粉末樹脂で、水を添加すると再度乳化するものをいい、ポリマーディスパージョンとは、上記ポリマーの微粒子が水中に分散し、浮遊している状態のものであって、ポリマーを安定化する方法としては、例えば、アクリル酸を共重合するカルボキシル方式（アニオン化方式）、水溶性ポリマー、例えばポリビニルアルコール等の水溶液中で重合する保護コロイド方式、重合反応性界面活性剤等を共重合する方式、非重合反応性界面活性剤による安定化方式がある。
【００３３】
かかる再乳化形粉末樹脂の製造方法は特に限定されることなく、これらのポリマーディスパージョンを粉末化方法やブロッキング防止法等の公知の任意の方法を用いて調製することができる。
再乳化形粉末樹脂の再乳化液としては、最低造膜温度が０℃以上であることが望ましい。
最低造膜温度が０℃以上であることにより、コンクリートとの付着性向上及びポリマーセメントモルタルの表面硬度が硬く、早期強度発現性に優れることとなる。
【００３４】
かかるセメント混和用ポリマー（固形分）の配合量としては、セメント１００質量部に対して、１〜２０質量部配合されてなり、好適には、２〜１０質量部であることが望ましい。
これは、かかる配合比で、セメント混和用ポリマー、好ましくは再乳化形粉末樹脂を混合することより、水中浸漬状態においてポリマーセメントモルタルの硬化体からカルシウムの溶脱量を低減させることができる。
当該ポリマーがセメントに対して１質量部未満では、モルタルの遮水性能が小さくなり、また、２０質量部を超えると、ポリマーセメントモルタルの流動性や強度が低下し、コンクリート構造物の補修材料としての性能に支障が発生する恐れがあり、作業性が劣るものとなる場合があるからである。
【００３５】
更に、上記ポリマーセメントモルタルには、微粉状繊維が含まれる。
微粉状繊維としては、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維等の微粉状のものが例示でき、更にこれらの少なくとも１種以上を用いることができ、チクソ性を付与できるものであれば、その長さ及び直径は特に限定されるものではない。
ポリマーセメントモルタルに、適度なチクソ性がないと、モルタルを側壁に施工した場合には、ダレを生じ、良好な施工が困難となる。
また、微粉状繊維を混和しない場合は、耐摩耗性が劣った材料になる。
【００３６】
また、本発明の工法に用いるポリマーセメントモルタルは、上記材料に適量な水を添加して混練するが、水は、セメント等の硬化に悪影響を及ぼす成分を含有していなければ、水道水や地下水、河川水等の水を用いることができ、例えば、「ＪＩＳ Ａ ５３０８ 付属書９ レディーミクストコンクリートの練混ぜに用いる水」に適合するものが好ましいが、前記混和剤に含まれる水を用いることも可能である。
当該水の量は、水／セメント質量比が、０．３〜０．６、好ましくは０．３５〜０．５５となるように添加調整することが、上記効果をより有効に発現させるために好ましい。
なお、上記ポリマーディスパージョンとして水を用いた場合には、かかる水も含めて、水／セメント質量比を考慮するものとする。
【００３７】
本発明のポリマーセメントモルタルは、それぞれの材料を施工時に混合しても、予め一部を混合してもかまわないが、予め粉末成分を混合した材料と水とを混合することが、施工現場での計量手間や計量ミスをなくす点で好ましい。
粉末成分を予め混合する装置としては、均一に混合できるものであれば特に限定されず、既存の任意の装置を使用でき、例えば、ヘンシェルミキサー、オムニミキサー、Ｖ型ミキサーやナウターミキサー等が挙げられる。
【００３８】
このようにして得られたポリマーセメントモルタルは、例えば、コテ、吹付け等により塗布施工を行うことが可能であり、一般に使用される補修モルタルと同様に壁面施工においては一度に厚み１５ｍｍ程度まで塗布することが可能である。施工方法については、特に限定はされない。
【００３９】
このようにして充填したポリマーセメントモルタルは、施工後に、例えば、コテ均し等を行うことにより、図１に示すように、その表面の平滑性を良好にすることができる。
コテ均しは、セメントモルタルの表面を水や養生剤等を使用して行うことで、平滑性を更に良好にすることが可能となる。
【００４０】
このように実施される本発明のコンクリート水路の補修工法は、施工しやすく作業性が良好で、建築・土木分野での水路の補修に有用であり、脆弱化部分を十分にはつりとることができない場合であっても、コンクリートの脆弱層部での剥離の危険性が少なく、コンクリートと補修材料とが接着性に優れて一体化することができ、かつ遮水性能に優れた硬化物となる。
更にまた、本発明のコンクリート水路補修工法によれば、補修面の平滑性が良く、長期間に流水に晒されてもコンクリート水路の通水性能が高いという効果も得られる。
【００４１】
また、本発明のコンクリート水路の補修工法を適用した補修後のコンクリート水路は、硬化したセメントモルタルの粗度係数が、後述する測定方法（土地改良事業計画設計基準 設計「水路工」 基準書 技術書 平成１３年２月 農林水産省農村振興局 Ｐ．１５５ 式６．２．２ 粗度係数ｎの値）で測定して、０．０１３未満であり、極めて通水性に優れるもので、仮に摩耗が生じても通水性に劣ることがない。
更に、本発明のコンクリート水路の補修工法を適用した補修後のコンクリート水路は、後述するテーバー摩耗試験（摩耗輪Ｈ２２、錘１ｋｇ、回転数１，０００回転）による摩耗質量が５ｇ未満であり、優れた耐摩耗性を有するものである。
【実施例】
【００４２】
本発明を次の実施例、比較例及び試験例により説明するが、これらに限定されるものではない。
Ａ．使用材料
以下の材料を使用して、実施例及び比較例を実施した。
１）接着剤
表１に示す接着剤を用いた。
【００４３】
【表１】
【００４４】
２）モルタル
表２に示す各材料を用い、表５に示す配合割合で混合して、ＪＩＳ Ａ １１７１に準じて均一に攪拌・混練することにより、コンシステンシーがほぼ同一になるように調整した各セメントモルタルを調製した。
但し、表２中の粒度調整珪砂（細骨材）としては、表３に示す粒度分布（ふるい残量分を表す）の細骨材を表４に示す割合で配合したものを用いた。
また、これらの珪砂は、すべて日瓢砿業社製のものを用いた。
得られた各粒度調整珪砂の平均粒径も表４に示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】
【表３】
【００４７】
【表４】
【００４８】
なお、粒度分布は、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１に規定されたＪＩＳふるいを用いて測定したものであり、平均粒径は、以下の式によって表される質量分布基準の平均粒径Ｍを示すものである。
Ｍ＝（Σｆｉ・ｍｉ）／１００
ここで、ｍｉは相隣するふるい目の大きさの平均値、ｆｉはｍｉを求めるふるい間に残留する粒子の質量百分率である。
【００４９】
実施例１〜２・比較例１〜１０
接着性能試験には、下記表５に示す組み合わせ及び配合比で、コンクリート用接着剤及び各補修用セメントモルタルを用いて、コンクリートの補修工法を実施した。
【００５０】
【表５】
【００５１】
接着性能試験
接着性能試験は、下地板として３００×３００×６０ｍｍのＪＩＳ Ａ ５３７１普通平板を、０．１Ｎの塩酸に６時間浸漬して、当該平板の表面を脆弱化し、その後３ヶ月間、通水量０．１ｍ３／分の水流下に静置し、表面を当該水流により摩耗させた。
次いで２０℃湿度６０％にて７日以上乾燥させた当該平板に、表５に示すように実施例１〜２、比較例１、比較例３〜１０の各接着剤を、刷毛を用いて塗布量２００ｇ／ｍ２で薄く塗布し、塗布直後、すなわち接着剤が固化しないうちに、厚み１ｃｍで各ポリマーセメントモルタルをコテで一様に塗付して、２８日間２０℃湿度６０％で養生（乾燥養生強度）して、補修を実施し、各試験体を得た。
【００５２】
なお、比較例２においては、接着剤を塗布せずに、上記処理を施した平板に直接ポリマーセメントモルタルを塗布して試験体とした。
また、別途、上記２８日間２０℃湿度６０％での養生に代えて、７日間２０℃湿度６０％養生後、更に２８日間２０℃の静水中に浸漬養生（水中養生強度）して、補修を実施し、各試験体を得た。
【００５３】
上記各試験体に、４０×４０ｍｍの大きさの切り込みがコンクリート板に達するまで切り込みを入れて、鋼製アタッチメントをエポキシ樹脂系接着剤で接着した後、建研式接着試験装置（ＬＰＴ−３０００，オックスジャッキ株式会社製）を用いて、接着強度の測定を行った。
上記測定の評価として、強度保持率（水中養生強度／乾燥養生強度）９０％以上でかつ接着強度が１．５Ｎ／ｍｍ２以上を「○」、強度保持率９０％未満でかつ接着強度が１．５Ｎ／ｍｍ２未満を「×」として評価し、その結果を表６に示す。
【００５４】
耐摩耗性
上記実施例１〜２、比較例３〜１０の表５に示す各セメントモルタルを用いて、φ１００ｍｍ×２００ｍｍの円柱体をそれぞれ作成し、２０℃湿度６０％で２８日間養生後、打設面（供試体上部面）より厚さ１０ｍｍで切り出したものを、各試験体とした。
前記切り出した厚さ１０ｍｍの試験体の打設面を、下記摩耗試験面として、耐摩耗性を評価した。
【００５５】
テーバー式摩耗試験機（ロータリーアブレージョンテスタ、株式会社東洋精機製作所製）を用いてＪＩＳ Ｋ ７２０４に準じて下記の条件で摩耗試験を行い、試験前後の試験体の重量を測定して摩耗減量を算出し、耐摩耗性を評価した。
摩耗輪 Ｈ−２２
荷重 １０００ｇ
回転数 １０００回転
上記測定の評価として、５ｇ未満を「○」、５ｇ以上６ｇ未満を「△」、６ｇ以上を「×」として評価し、その結果を表６に示す。
【００５６】
表面粗さの保持性
上記実施例１〜２、比較例３〜１０の表５に示す各セメントモルタルを用いて、横２９６ｍｍ×縦１４２ｍｍ×高さ６０ｍｍの寸法体をそれぞれ作成し、２０℃水中で２８日間養生じたものを、各試験体とした。表面粗さ保持性は、試験体表面（横２９６ｍｍ×縦１４２ｍｍ）のうち、試験体中心部の摩耗範囲（横５０ｍｍ×縦５０ｍｍ）で評価した。
表面粗さの保持性の測定は、水流摩耗試験による促進摩耗試験（特開２００５−２８３４１６号公報に記載されている「摩耗試験装置およびその方法」に該当する試験；試験装置は、上記各試験体６体を回転ドラム内部に設置し、ドラム中心部より噴射される高圧水（最大噴射圧力４．９Ｍｐａ、最大噴射水量２４．１Ｌ／分）を、設置した６体の試験体が均等に受けることができるように、一定の速度（３０ｒｐｍ）で回転する試験体回転装置部と高圧水噴射装置部とで構成される。）を行ない、試験時間と表面粗さとの関係を調べた。
【００５７】
水流摩耗試験は、高圧水流を用いることで、農業用コンクリート水路にみられる、表面のモルタルが選択的に流出し、粗骨材のみが露出する摩耗現象を再現する試験方法である。
表面粗さの指標としては、図２に示すように、Ｌｎ／５０にて定義した。
Ｌｎ／５０は、試験開始後ｎ日における試験体中心部の摩耗範囲（横５０ｍｍ×縦５０ｍｍ）の凹凸を横５ｍｍ間隔、縦１ｍｍ間隔でレーザー変位計（製品名；ＫＥＹＥＮＣＥ ＬＫ−５００、株式会社キーエンス製）で測定し、試験体表面上の距離Ｌｎ（ｍｍ）を測定区間距離５０（ｍｍ）で除した値で、表面の凹凸の程度が小さいほど１に近い値となり、凹凸の程度が大きいほど大きな値となる。
上記測定の評価として、２８日後Ｌｎ／５０が１．０７未満を「○」、１．０７以上を「×」として評価し、その結果を表６に示す。
【００５８】
粗度係数
粗度係数の測定は、延長９，３００ｍｍ、幅２６０ｍｍ、水路勾配（水平）の実験模型水路を用い、水路壁に各接着剤を、刷毛を用いて塗布量２００ｇ／ｍ２で薄く塗布し、塗布直後、すなわち接着剤が固化しないうちに、上記実施例１〜２、比較例３〜４の各セメントモルタルを用いて、模型水路内壁に１０ｍｍ厚さで塗布施工し、１日間室温で養生後、表面を水圧５Ｎ／ｍｍ２の水流で表層部分のセメントペースト層を洗い落とし、２８日間、室温で養生後、粗度係数の測定を行った。
【００５９】
粗度係数の測定は、当該水路を流れる水の流量（ｃｍ３／ｓ）と下流端堰高（ｃｍ）を２０００ｃｍ３／ｓ−０ｃｍ、２０００ｃｍ３／ｓ−４ｃｍ、３０００ｃｍ３／ｓ−０ｃｍ、３０００ｃｍ３／ｓ−４ｃｍ、３０００ｃｍ３／ｓ−６ｃｍ、４０００ｃｍ３／ｓ−０ｃｍ、４０００ｃｍ３／ｓ−４ｃｍ、４０００ｃｍ３／ｓ−６ｃｍ、５０００ｃｍ３／ｓ−０ｃｍ５０００ｃｍ３／ｓ−４ｃｍの合計１０ケースで実験した。
各ケースにつき３箇所の水深を計測し、不等流の基礎方程式（土地改良事業計画設計基準設計（水路工）基準書のＰ．１５５ 式６．２．２）から粗度係数を算出し、粗度係数は、１０ケースの平均値で示した。
上記測定の評価として、０．０１３未満を「○」、０．０１３以上を「×」として評価し、その結果を表６に示す。
【００６０】
【表６】
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明のコンクリート水路の補修工法は、例えばダム導水路、放水路、農工業用水路や上下水道管渠等の各種水路内面の補修、特に水路の底版や側版の補修に有効に適用することができ、土木、建築業界において広く利用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明のコンクリート水路の補修工法を実施した補修箇所を概略的に示す図。
【図２】本発明のコンクリート水路の補修工法を実施した補修表面粗さの指標Ｌｎ／５０に関する説明図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート水路補修工法に関し、特に、コンクリート構造物からなる水路を補修するにあたり、優れた接着耐久性を有し、低い粗度係数が補修面に維持できるため、通水性能に優れた補修面を得ることができる、コンクリート水路補修工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートからなる水路構造物においては、長期間の使用により、水流の影響による表面摩耗や水流内に混在する砂利・砂等による摩耗や欠損が生じ、その周辺の表面が脆弱化して粗となり、通水能力が低下する。
また、水流内に混在している土砂等の不純物や酸性成分等の有害な物質による劣化、および凍害等によるコンクリート構造物の耐久性の低下、ひび割れによる水路からの漏水等の問題が発生している。
【０００３】
かかる水路の補修においては、補修後においても、必要な水の通過断面積を確保する必要性が要される。従って、補修材料を厚くして水の通過断面積を減少させる補修方法は好ましくない。
また、一般に水路の劣化は、表面の摩耗だけでなく、コンクリート中からカルシウムが溶脱することによってもおこり、コンクリートの表面から数ｍｍ〜数ｃｍの箇所まで強度の低下が認められる。
【０００４】
このようにカルシウムが溶脱したコンクリート水路を補修する際には、高圧水洗等によって、コンクリートの劣化部を取り除いてから補修を行っているが、脆弱層を完全に取り除くことは困難である。
そのため、劣化したコンクリート水路を補修するにあたり、残存するコンクリートの脆弱層を強化しない場合には、補修材料とコンクリート構造物とが良好に接着したとしても、コンクリート脆弱層部で容易に剥離することとなり、その対策が必要とされる。
【０００５】
これらのコンクリート構造物に対する補修工法としては、従来、パネル貼付け工法、ウレタン樹脂吹付け工法、セメント系材料による断面修復工法が知られている。
【０００６】
パネル貼付け工法は、鉄板やＦＲＰパネルを、既存躯体にボルト等で固定する工法である。本工法の長所は、１）ボルト等で固定する場合は、残存する脆弱層部での剥離の心配がないこと、２）パネルの粗度係数がｎ＝０．０１２と低いことである。一方、短所としては、１）パネルを取り付けるため、水の通過断面積を減少させること、２）パネルの成形・搬入、ボルト定着など施工が複雑であることが挙げられる。
【０００７】
また、ウレタン樹脂吹付け工法では、長所として１）吹付けた樹脂面の粗度係数がｎ＝０．０１２程度と低くなること、２）水の通過断面積を縮小しないため、通水能力が確保できることが挙げられる。その反面、１）特殊な吹付け装置が必要であり、施工するに当たり特殊技能が必要となる、２）脆弱層部が残存した場合は、吹き付けた樹脂と既設躯体との接着力が十分でなくなるため、コンクリート表面から剥がれやすいという問題がある。
【０００８】
セメント系材料による断面修復工法においては、コンクリートとの付着性のよいポリマーセメントモルタルが一般に用いられ、上記２工法に比べて、経済性および作業性に優れ、取り扱いも容易であるという長所を有している。
しかし、汎用的なポリマーセメントモルタルを用いた従来の補修工法では、１）施工環境条件により既設コンクリートとの十分な接着強度が得られないという問題や、残存するコンクリートの脆弱層部での剥離という問題がある。
また、２）長期にわたり流水条件下に晒されることにより補修したモルタルの表層部分が摩耗し、これにより粗度係数が徐々に上昇し、通水能力が低下するという問題点もある。
【０００９】
水路工の設計基準書（土地改良事業計画設計基準 設計「水路工」 基準書 技術書 平成１３年２月 農林水産省農村振興局 表−６．２．１ 粗度係数ｎの値、ｐ．１５６）によれば、一般のセメントモルタルの粗度係数は最小値０．０１１、最大値０．０１５と示されており、標準値０．０１３が設計値に使用される。
このため、ポリマーセメントモルタルも、一般のセメントモルタルにポリマーが添加される配合のため、粗度係数は、一般のセメントモルタルと同様に０．０１３が妥当と考えられる。
【００１０】
水路の補修工法として、特許第３０２２７０８号公報には、水硬性材料及び特定の重量比のポリマーディスパージョンとメタクリル酸塩からなる硬化性組成物及び該組成物を水路内面に塗布する工法が提案されている。
かかる工法は、多湿環境下の施工性等の向上を目的としているが、短期間に作業が完了するため、仕上げ作業を十分に行う時間を確保することが難しく、補修したモルタル表面の粗度係数が大きくなって、通水能力が低下するという問題は解決されていない。
この粗度係数を低減させるためには、モルタル表面にウレタン樹脂などの仕上げ塗装が更に必要となり、結局、煩雑な工法となっている。
【００１１】
また、特開平２００１−２１３６５３号公報には、特定の粒径を有する硝子屑を利用して、セメントやフライアッシュとともに一定の配合割合で配合されて製造された、モルタル組成物および該モルタル組成物を用いた水路の補修方法ならびに水路構造が提案されている。
かかる工法は、水路補修材料に必要な性能である耐衝撃性、耐摩耗性についてはある程度優れた性能を示すものである。
しかしながら、乾燥にともなう収縮等によってモルタルにひび割れが発生し、それによる遮水性能の低下、透水抑止性能についての問題は解決されていない。また、粗度係数についての問題も解決されていない。
【特許文献１】特許第３０２２７０８号公報
【特許文献２】特開平２００１−２１３６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、コンクリート水路の補修において、ポリマーセメントモルタルの長所を保持しつつ、補修材料が、コンクリートの脆弱化層をはつり取った後のコンクリート体のみならず、劣化や脆弱化したコンクリートとも接着性に優れるため一体化を容易にでき、補修材料の剥離の危険性が少なく、さらに、耐摩耗性が良好であるとともに、特に粗度係数が小さく通水能力に格別に優れる、コンクリート水路の補修工法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するために、下地コンクリートのプライマーとしてコンクリート打ち継ぎ用エポキシ樹脂系接着剤を用い、その上に長期間の流水条件下においても、当初の粗度係数がほとんど変化しない特定のポリマーセメントモルタルを施工する工法が有効であることを見出し、至ったものである。
すなわち本発明のコンクリート水路の補修工法は、コンクリート水路を補修するにあたり、エポキシ樹脂系接着剤を塗布する工程、ポリマーセメントモルタルで補修する工程を含み、エポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、セメントを１００質量部、平均粒径０．５ｍｍ以下の細骨材を５０〜４００重量部、セメント混和用ポリマーを１〜２０重量部及び微粉状繊維を０．１〜３．０質量部の割合で配合してなるポリマーセメントモルタルで補修することを特徴とする工法である。
本発明のコンクリート水路の補修工法は、好適には、上記コンクリート水路の補修工法において、エポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、該エポキシ樹脂系接着剤が硬化する前に、ポリマーセメントモルタルで補修するものである。
更に、本発明のコンクリート水路の補修工法は、好適には、上記コンクリート水路の補修工法において、ポリマーセメントモルタル硬化物の粗度係数が０．０１３未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のコンクリート水路補修工法によれば、コンクリート水路の脆弱化部分を十分にはつりとることができない場合であっても、コンクリートの脆弱層部での剥離の危険性が少なく、コンクリートと補修材料とが接着性に優れて一体化することができ、かつ耐摩耗性が良好な硬化物で、コンクリート水路損傷部を補修することができる。
更に、本発明のコンクリートのコンクリート水路の補修工法によれば、骨材粒度分布の調整を行っているので、種々の打設厚への適応性を確保することができるとともに、材料の保水性を高めることで、ひび割れ抵抗性、躯体との一体化、耐摩耗性が向上し、耐久性の確保・向上が図られる。
また更に、本発明のコンクリート水路補修工法によれば、補修面の粗度係数（土地改良事業計画設計基準 設計「水路工」 基準書 技術書 平成１３年２月 農林水産省農村振興局 Ｐ．１５５ 式６．２．２ 粗度係数ｎの値）が小さく、長期間にわたり水流に晒された場合であっても、粗度係数は小さいまま、好適には０．０１３未満であるため、補修後のコンクリート水路の高い通水能力が維持できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を以下の好適例により詳細に説明する。
本発明のコンクリート水路の補修工法は、コンクリート水路の損傷部分を補修するにあたり、エポキシ樹脂系接着剤を塗布する工程と、その上に特定のポリマーセメントモルタルを用いて補修する工程とを含む工法であり、エポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、セメントを１００質量部、平均粒径０．５ｍｍ以下の細骨材を５０〜４００質量部、セメント混和用ポリマーを１〜２０質量部及び微粉状繊維を０．１〜３．０質量部の割合で配合されてなるポリマーセメントモルタルで補修する工法である。
このような工法を採用することで、上記効果が有効に発現でき、特に粗度係数が小さく、長期間にわたり水流に晒された場合であっても補修後のコンクリート水路の高い通水能力が維持できる。
ここで、粗度係数とは、土地改良事業計画設計基準 設計「水路工」 基準書 技術書 平成１３年２月 農林水産省農村振興局 Ｐ．１５５ 式６．２．２ 粗度係数ｎの値をいうものとする。
【００１６】
本発明においては、必要に応じて、エポキシ樹脂系接着剤を塗布する前に、コンクリートの劣化部をはつりとる工程を実施することが、より好ましい。
コンクリート水路、特に底版や側版は、長期間の使用により、水流の影響で表面摩耗や混在する砂利・砂等による摩耗・欠損が生じたり、その表面が脆弱化して粗となり、通水量も低下し、また水中に混在している土砂等の不純物や酸性成分等の有害な物質による劣化、及び凍害等によるコンクリート構造物の耐久性の低下、ひび割れによる水路からの漏水等の問題が発生していることから、望ましくは、補修をするにあたり、エポキシ樹脂系接着剤を塗布する前に、劣化コンクリートの脆弱化部分を予めはつりとることが望ましい。
【００１７】
コンクリート水路の劣化・脆弱化部分をはつりとるには、高圧水を利用したウォーター・ジェットによる方法や電動ピックを使用した方法等の、公知の任意の方法が用いられる。
【００１８】
このように、劣化・脆弱化部分を予めはつりとることが望ましいが、コンクリート体の脆弱化部分を完全にはつりとることは困難であり、また、コンクリート体の脆弱化していない部分と脆弱化している部分とを区別することも困難である。
本発明のコンクリート水路の補修工法は、コンクリート体の脆弱化部分での剥離の危険性を少なくすることができる工法である。
【００１９】
コンクリート水路を補修するにあたり、必要に応じてコンクリートの劣化部をはつりとった後、図１に示すように、当該箇所にエポキシ樹脂系接着剤を一様に塗布する。
エポキシ樹脂系接着剤は、コンクリートの脆弱層部の強化、打ち継ぎモルタルとの一体化及び接着耐久性能を併せ持つものである。
コンクリートの脆弱化部分を完全に除去できなくても、エポキシ樹脂系接着剤が脆弱層に浸透して固化することにより、補修モルタルとの接着性に優れ、かつ、長期間にわたり水流に晒されても、汎用の水系接着剤のように接着強度が低下することがない。
このようなエポキシ樹脂系接着剤としては、例えば、液状のエポキシ樹脂組成物を主成分とする主剤と、液状のアミン化合物や酸無水物などを主成分とする硬化剤を混合して得られるエポキシ樹脂系接着剤等が好適に用いられることができるが、市販されている少なくとも１種の任意のコンクリート打ち継ぎ用エポキシ樹脂系接着剤を用いることができる。
【００２０】
エポキシ樹脂としては、従来公知のものであれば、任意の１種以上を使用することができる。
例えば、ビフェニル、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳなどとエピクロルヒドリンを反応させて得られるビスフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂などやこれらを水添化あるいは臭素化したエポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ウレタン結合を有するウレタン変性エポキシ樹脂、メタキシレンジアミンやヒダントインなどをエポキシ化した含窒素エポキシ樹脂、ポリブタジエンあるいはＮＢＲを含有するゴム変性エポキシ樹脂などを単独で又は混合して使用できる。
【００２１】
また、エポキシ樹脂の硬化剤としては、従来公知のものであれば、任意のものが使用できる。例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロプロピレントリアミン、ビスヘキサメチレントリアミン、１，３、６−トリスアミノメチルヘキサン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ポリエーテルジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、メンセンジアミン、ビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）メタン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、メタキシリレンジアミン、メタフェニルレンジアミン、ジアミノジフェニルスルフォン、イソフォロンジアミン、ジアミノジフェニルメタンの単体及びこれらの変性物などを単独で又は混合して用いることができる。
【００２２】
更にまた、フェノールノボラック、ポリメルカプタン化合物、ポリサルファイド、ケチミン化合物、オキサゾリジン化合物、第三アミン化合物、有機酸ヒドラジッド、ジアンジアミド及びその誘導体、ポリアミノアミド、アミンイミド、カルボン酸エステル、三フッ化硼素−アミンコンプレックス、イミダゾール化合物、酸無水物類、脂肪族酸無水物類、ハロゲン化酸無水物類、芳香族ジアジニウム塩、ジアリルヨードニウム塩、トリアリルスルホニウム塩、リアアリルセレニウム塩などを単独で又は混合して用いることができる。
【００２３】
かかるエポキシ樹脂系接着剤を、コンクリート被補修部分に塗布する方法としては、例えば、刷毛、ローラー、吹付け等による、任意の塗布方法が可能である。
エポキシ樹脂系接着剤を塗布後直後から硬化前までの間に、好ましくは塗布直後にモルタル施工を行うため、塗布量が多すぎると壁面施工においては、上部に塗布するモルタルがズレ落ちる可能性があり、エポキシ樹脂系接着剤の塗布量としては、例えば２００〜１２００ｇ／ｍ２が好ましい。
【００２４】
次いで、図１に示すように、かかるエポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、その上に、ポリマーセメントモルタルを用いて補修する。
かかるポリマーセメントモルタルは、エポキシ樹脂系接着剤を塗布したその直後から該エポキシ樹脂系接着剤が硬化する前までに、塗布した該エポキシ樹脂系接着剤の上に塗布して、補修するものである。
【００２５】
本発明に用いるポリマーセメントモルタルは、セメントを１００質量部、平均粒径０．５ｍｍ以下の細骨材を５０〜４００質量部、セメント混和用ポリマーを１〜２０質量部及び微粉状繊維を０．１〜３．０質量部の割合で配合されて構成されるものである。
具体的に、本発明に用いるポリマーセメントモルタルに使用されるセメントとしては、現場の施工条件等を考慮して選定することができ、特に限定されず、例えば普通、早強、中庸熱及び超早強等の各種ポルトランドセメント、これらの各種ポルトランドセメントにフライアッシュや高炉スラグなどを混合した高炉セメント等の各種混合セメント、速硬セメント等を、単独または２種以上で用いることができる。
特に安価で早期強度を発現することから、早強セメントを用いることが好ましい。
【００２６】
また、当該セメントには、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカヒューム、石灰石粉末、石英粉末、二水石膏、半水石膏、無水石膏などの公知の混和材を添加することができる。
【００２７】
また、上記ポリマーセメントモルタルに使用する細骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂、５〜８号珪砂、石灰石、及びスラグ骨材等を使用することができ、特に、微細な粉や粗い骨材を含まない粒度調整した珪砂や石灰石等の細骨材を用いることが好ましい。
その配合割合は、上記セメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜４００質量部、特に好ましくは、１００〜２５０質量部とすることが望ましい。
これは、かかる配合比で細骨材を混合することより、本発明において、更に、作業性が良く、実用的な強度発現性を有し、良好な耐摩耗性が得られる。また、仮に摩耗した場合であっても、粗度係数は０．０１３未満であり、高い通水能力が維持される。
【００２８】
更に、細骨材の最大粒径は１ｍｍ以下で、該細骨材の平均粒径は０．５ｍｍ以下のものを用いる。
細骨材の平均粒径が、０．５ｍｍを超えた場合には、長期間流水下に晒され場合には、摩耗によって粗度係数が大きくなり、通水能力が低下して、補修した水路の耐久性が劣ったものになる。
【００２９】
細骨材がセメント１００質量部に対して５０質量部未満で平均粒径が０．５ｍｍを超えると、混練したモルタルの粘性が高くなり、コテ仕上げ性等の仕上げ性が劣り、硬化後もひび割れが発生しやすくなる場合があり、一方、細骨材が４００質量部を超え、平均粒径が０．５ｍｍを超えると、セメントに対する混練水量が増加しモルタルの強度が低くなり、摩耗に対する抵抗性が小さくなってしまう。
【００３０】
ここで、平均粒径とは、細骨材の粒度分布を、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１に規定されたふるいを用いて測定したものであって、以下の式によって表される質量分布基準の平均粒径Ｍを示すものである。
Ｍ＝（Σｆｉ・ｍｉ）／１００
ここで、ｍｉは相隣するふるい目の大きさの平均値、ｆｉはｍｉを求めるふるい間に残留する粒子の質量百分率である。
また、最大粒径とは、質量で骨材の９０％以上が通るふるいのうち、最小寸法のふるいの呼び寸法で示される骨材の寸法をいう。
【００３１】
また、上記ポリマーセメントモルタルに使用するセメント混和用ポリマーとしては、例えばＪＩＳ Ａ ６２０３に規定されたものを使用することができ、ポリアクリル酸エステル、スチレンブタジエン、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニル／バーサック酸ビニルエステル、酢酸ビニル／バーサック酸ビニルエステル／アクリル酸エステル等の樹脂が挙げられ、これらの中から適宜、選択して単独で又は混合して使用することができる。
特に、耐水性等の耐久性が要求される部材に用いる場合には、ポリアクリル酸エステル系の使用が好ましく、施工現場での計量手間や計量ミスを少なくすることを考慮すると、再乳化型粉末樹脂の使用が好ましい。
【００３２】
再乳化形粉末樹脂は、ＪＩＳ Ａ ６２０３に規定するポリマーディスパージョンを噴霧乾燥した粉末樹脂で、水を添加すると再度乳化するものをいい、ポリマーディスパージョンとは、上記ポリマーの微粒子が水中に分散し、浮遊している状態のものであって、ポリマーを安定化する方法としては、例えば、アクリル酸を共重合するカルボキシル方式（アニオン化方式）、水溶性ポリマー、例えばポリビニルアルコール等の水溶液中で重合する保護コロイド方式、重合反応性界面活性剤等を共重合する方式、非重合反応性界面活性剤による安定化方式がある。
【００３３】
かかる再乳化形粉末樹脂の製造方法は特に限定されることなく、これらのポリマーディスパージョンを粉末化方法やブロッキング防止法等の公知の任意の方法を用いて調製することができる。
再乳化形粉末樹脂の再乳化液としては、最低造膜温度が０℃以上であることが望ましい。
最低造膜温度が０℃以上であることにより、コンクリートとの付着性向上及びポリマーセメントモルタルの表面硬度が硬く、早期強度発現性に優れることとなる。
【００３４】
かかるセメント混和用ポリマー（固形分）の配合量としては、セメント１００質量部に対して、１〜２０質量部配合されてなり、好適には、２〜１０質量部であることが望ましい。
これは、かかる配合比で、セメント混和用ポリマー、好ましくは再乳化形粉末樹脂を混合することより、水中浸漬状態においてポリマーセメントモルタルの硬化体からカルシウムの溶脱量を低減させることができる。
当該ポリマーがセメントに対して１質量部未満では、モルタルの遮水性能が小さくなり、また、２０質量部を超えると、ポリマーセメントモルタルの流動性や強度が低下し、コンクリート構造物の補修材料としての性能に支障が発生する恐れがあり、作業性が劣るものとなる場合があるからである。
【００３５】
更に、上記ポリマーセメントモルタルには、微粉状繊維が含まれる。
微粉状繊維としては、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維等の微粉状のものが例示でき、更にこれらの少なくとも１種以上を用いることができ、チクソ性を付与できるものであれば、その長さ及び直径は特に限定されるものではない。
ポリマーセメントモルタルに、適度なチクソ性がないと、モルタルを側壁に施工した場合には、ダレを生じ、良好な施工が困難となる。
また、微粉状繊維を混和しない場合は、耐摩耗性が劣った材料になる。
【００３６】
また、本発明の工法に用いるポリマーセメントモルタルは、上記材料に適量な水を添加して混練するが、水は、セメント等の硬化に悪影響を及ぼす成分を含有していなければ、水道水や地下水、河川水等の水を用いることができ、例えば、「ＪＩＳ Ａ ５３０８ 付属書９ レディーミクストコンクリートの練混ぜに用いる水」に適合するものが好ましいが、前記混和剤に含まれる水を用いることも可能である。
当該水の量は、水／セメント質量比が、０．３〜０．６、好ましくは０．３５〜０．５５となるように添加調整することが、上記効果をより有効に発現させるために好ましい。
なお、上記ポリマーディスパージョンとして水を用いた場合には、かかる水も含めて、水／セメント質量比を考慮するものとする。
【００３７】
本発明のポリマーセメントモルタルは、それぞれの材料を施工時に混合しても、予め一部を混合してもかまわないが、予め粉末成分を混合した材料と水とを混合することが、施工現場での計量手間や計量ミスをなくす点で好ましい。
粉末成分を予め混合する装置としては、均一に混合できるものであれば特に限定されず、既存の任意の装置を使用でき、例えば、ヘンシェルミキサー、オムニミキサー、Ｖ型ミキサーやナウターミキサー等が挙げられる。
【００３８】
このようにして得られたポリマーセメントモルタルは、例えば、コテ、吹付け等により塗布施工を行うことが可能であり、一般に使用される補修モルタルと同様に壁面施工においては一度に厚み１５ｍｍ程度まで塗布することが可能である。施工方法については、特に限定はされない。
【００３９】
このようにして充填したポリマーセメントモルタルは、施工後に、例えば、コテ均し等を行うことにより、図１に示すように、その表面の平滑性を良好にすることができる。
コテ均しは、セメントモルタルの表面を水や養生剤等を使用して行うことで、平滑性を更に良好にすることが可能となる。
【００４０】
このように実施される本発明のコンクリート水路の補修工法は、施工しやすく作業性が良好で、建築・土木分野での水路の補修に有用であり、脆弱化部分を十分にはつりとることができない場合であっても、コンクリートの脆弱層部での剥離の危険性が少なく、コンクリートと補修材料とが接着性に優れて一体化することができ、かつ遮水性能に優れた硬化物となる。
更にまた、本発明のコンクリート水路補修工法によれば、補修面の平滑性が良く、長期間に流水に晒されてもコンクリート水路の通水性能が高いという効果も得られる。
【００４１】
また、本発明のコンクリート水路の補修工法を適用した補修後のコンクリート水路は、硬化したセメントモルタルの粗度係数が、後述する測定方法（土地改良事業計画設計基準 設計「水路工」 基準書 技術書 平成１３年２月 農林水産省農村振興局 Ｐ．１５５ 式６．２．２ 粗度係数ｎの値）で測定して、０．０１３未満であり、極めて通水性に優れるもので、仮に摩耗が生じても通水性に劣ることがない。
更に、本発明のコンクリート水路の補修工法を適用した補修後のコンクリート水路は、後述するテーバー摩耗試験（摩耗輪Ｈ２２、錘１ｋｇ、回転数１，０００回転）による摩耗質量が５ｇ未満であり、優れた耐摩耗性を有するものである。
【実施例】
【００４２】
本発明を次の実施例、比較例及び試験例により説明するが、これらに限定されるものではない。
Ａ．使用材料
以下の材料を使用して、実施例及び比較例を実施した。
１）接着剤
表１に示す接着剤を用いた。
【００４３】
【表１】
【００４４】
２）モルタル
表２に示す各材料を用い、表５に示す配合割合で混合して、ＪＩＳ Ａ １１７１に準じて均一に攪拌・混練することにより、コンシステンシーがほぼ同一になるように調整した各セメントモルタルを調製した。
但し、表２中の粒度調整珪砂（細骨材）としては、表３に示す粒度分布（ふるい残量分を表す）の細骨材を表４に示す割合で配合したものを用いた。
また、これらの珪砂は、すべて日瓢砿業社製のものを用いた。
得られた各粒度調整珪砂の平均粒径も表４に示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】
【表３】
【００４７】
【表４】
【００４８】
なお、粒度分布は、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１に規定されたＪＩＳふるいを用いて測定したものであり、平均粒径は、以下の式によって表される質量分布基準の平均粒径Ｍを示すものである。
Ｍ＝（Σｆｉ・ｍｉ）／１００
ここで、ｍｉは相隣するふるい目の大きさの平均値、ｆｉはｍｉを求めるふるい間に残留する粒子の質量百分率である。
【００４９】
実施例１〜２・比較例１〜１０
接着性能試験には、下記表５に示す組み合わせ及び配合比で、コンクリート用接着剤及び各補修用セメントモルタルを用いて、コンクリートの補修工法を実施した。
【００５０】
【表５】
【００５１】
接着性能試験
接着性能試験は、下地板として３００×３００×６０ｍｍのＪＩＳ Ａ ５３７１普通平板を、０．１Ｎの塩酸に６時間浸漬して、当該平板の表面を脆弱化し、その後３ヶ月間、通水量０．１ｍ３／分の水流下に静置し、表面を当該水流により摩耗させた。
次いで２０℃湿度６０％にて７日以上乾燥させた当該平板に、表５に示すように実施例１〜２、比較例１、比較例３〜１０の各接着剤を、刷毛を用いて塗布量２００ｇ／ｍ２で薄く塗布し、塗布直後、すなわち接着剤が固化しないうちに、厚み１ｃｍで各ポリマーセメントモルタルをコテで一様に塗付して、２８日間２０℃湿度６０％で養生（乾燥養生強度）して、補修を実施し、各試験体を得た。
【００５２】
なお、比較例２においては、接着剤を塗布せずに、上記処理を施した平板に直接ポリマーセメントモルタルを塗布して試験体とした。
また、別途、上記２８日間２０℃湿度６０％での養生に代えて、７日間２０℃湿度６０％養生後、更に２８日間２０℃の静水中に浸漬養生（水中養生強度）して、補修を実施し、各試験体を得た。
【００５３】
上記各試験体に、４０×４０ｍｍの大きさの切り込みがコンクリート板に達するまで切り込みを入れて、鋼製アタッチメントをエポキシ樹脂系接着剤で接着した後、建研式接着試験装置（ＬＰＴ−３０００，オックスジャッキ株式会社製）を用いて、接着強度の測定を行った。
上記測定の評価として、強度保持率（水中養生強度／乾燥養生強度）９０％以上でかつ接着強度が１．５Ｎ／ｍｍ２以上を「○」、強度保持率９０％未満でかつ接着強度が１．５Ｎ／ｍｍ２未満を「×」として評価し、その結果を表６に示す。
【００５４】
耐摩耗性
上記実施例１〜２、比較例３〜１０の表５に示す各セメントモルタルを用いて、φ１００ｍｍ×２００ｍｍの円柱体をそれぞれ作成し、２０℃湿度６０％で２８日間養生後、打設面（供試体上部面）より厚さ１０ｍｍで切り出したものを、各試験体とした。
前記切り出した厚さ１０ｍｍの試験体の打設面を、下記摩耗試験面として、耐摩耗性を評価した。
【００５５】
テーバー式摩耗試験機（ロータリーアブレージョンテスタ、株式会社東洋精機製作所製）を用いてＪＩＳ Ｋ ７２０４に準じて下記の条件で摩耗試験を行い、試験前後の試験体の重量を測定して摩耗減量を算出し、耐摩耗性を評価した。
摩耗輪 Ｈ−２２
荷重 １０００ｇ
回転数 １０００回転
上記測定の評価として、５ｇ未満を「○」、５ｇ以上６ｇ未満を「△」、６ｇ以上を「×」として評価し、その結果を表６に示す。
【００５６】
表面粗さの保持性
上記実施例１〜２、比較例３〜１０の表５に示す各セメントモルタルを用いて、横２９６ｍｍ×縦１４２ｍｍ×高さ６０ｍｍの寸法体をそれぞれ作成し、２０℃水中で２８日間養生じたものを、各試験体とした。表面粗さ保持性は、試験体表面（横２９６ｍｍ×縦１４２ｍｍ）のうち、試験体中心部の摩耗範囲（横５０ｍｍ×縦５０ｍｍ）で評価した。
表面粗さの保持性の測定は、水流摩耗試験による促進摩耗試験（特開２００５−２８３４１６号公報に記載されている「摩耗試験装置およびその方法」に該当する試験；試験装置は、上記各試験体６体を回転ドラム内部に設置し、ドラム中心部より噴射される高圧水（最大噴射圧力４．９Ｍｐａ、最大噴射水量２４．１Ｌ／分）を、設置した６体の試験体が均等に受けることができるように、一定の速度（３０ｒｐｍ）で回転する試験体回転装置部と高圧水噴射装置部とで構成される。）を行ない、試験時間と表面粗さとの関係を調べた。
【００５７】
水流摩耗試験は、高圧水流を用いることで、農業用コンクリート水路にみられる、表面のモルタルが選択的に流出し、粗骨材のみが露出する摩耗現象を再現する試験方法である。
表面粗さの指標としては、図２に示すように、Ｌｎ／５０にて定義した。
Ｌｎ／５０は、試験開始後ｎ日における試験体中心部の摩耗範囲（横５０ｍｍ×縦５０ｍｍ）の凹凸を横５ｍｍ間隔、縦１ｍｍ間隔でレーザー変位計（製品名；ＫＥＹＥＮＣＥ ＬＫ−５００、株式会社キーエンス製）で測定し、試験体表面上の距離Ｌｎ（ｍｍ）を測定区間距離５０（ｍｍ）で除した値で、表面の凹凸の程度が小さいほど１に近い値となり、凹凸の程度が大きいほど大きな値となる。
上記測定の評価として、２８日後Ｌｎ／５０が１．０７未満を「○」、１．０７以上を「×」として評価し、その結果を表６に示す。
【００５８】
粗度係数
粗度係数の測定は、延長９，３００ｍｍ、幅２６０ｍｍ、水路勾配（水平）の実験模型水路を用い、水路壁に各接着剤を、刷毛を用いて塗布量２００ｇ／ｍ２で薄く塗布し、塗布直後、すなわち接着剤が固化しないうちに、上記実施例１〜２、比較例３〜４の各セメントモルタルを用いて、模型水路内壁に１０ｍｍ厚さで塗布施工し、１日間室温で養生後、表面を水圧５Ｎ／ｍｍ２の水流で表層部分のセメントペースト層を洗い落とし、２８日間、室温で養生後、粗度係数の測定を行った。
【００５９】
粗度係数の測定は、当該水路を流れる水の流量（ｃｍ３／ｓ）と下流端堰高（ｃｍ）を２０００ｃｍ３／ｓ−０ｃｍ、２０００ｃｍ３／ｓ−４ｃｍ、３０００ｃｍ３／ｓ−０ｃｍ、３０００ｃｍ３／ｓ−４ｃｍ、３０００ｃｍ３／ｓ−６ｃｍ、４０００ｃｍ３／ｓ−０ｃｍ、４０００ｃｍ３／ｓ−４ｃｍ、４０００ｃｍ３／ｓ−６ｃｍ、５０００ｃｍ３／ｓ−０ｃｍ５０００ｃｍ３／ｓ−４ｃｍの合計１０ケースで実験した。
各ケースにつき３箇所の水深を計測し、不等流の基礎方程式（土地改良事業計画設計基準設計（水路工）基準書のＰ．１５５ 式６．２．２）から粗度係数を算出し、粗度係数は、１０ケースの平均値で示した。
上記測定の評価として、０．０１３未満を「○」、０．０１３以上を「×」として評価し、その結果を表６に示す。
【００６０】
【表６】
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明のコンクリート水路の補修工法は、例えばダム導水路、放水路、農工業用水路や上下水道管渠等の各種水路内面の補修、特に水路の底版や側版の補修に有効に適用することができ、土木、建築業界において広く利用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明のコンクリート水路の補修工法を実施した補修箇所を概略的に示す図。
【図２】本発明のコンクリート水路の補修工法を実施した補修表面粗さの指標Ｌｎ／５０に関する説明図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート水路を補修するにあたり、エポキシ樹脂系接着剤を塗布する工程、ポリマーセメントモルタルで補修する工程を含み、エポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、セメントを１００質量部、平均粒径０．５ｍｍ以下の細骨材を５０〜４００質量部、セメント混和用ポリマーを１〜２０質量部及び微粉状繊維を０．１〜３．０質量部の割合で配合されてなるポリマーセメントモルタルで補修することを特徴とする、コンクリート水路の補修工法。
【請求項２】
請求項１記載のコンクリート水路の補修工法において、エポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、該エポキシ樹脂系接着剤が硬化する前にポリマーセメントモルタルで補修することを特徴とする、コンクリート水路の補修工法。
【請求項３】
請求項１または２記載のコンクリート水路の補修工法において、ポリマーセメントモルタルの粗度係数が０．０１３未満であることを特徴とする、コンクリート水路の補修工法。
【請求項１】
コンクリート水路を補修するにあたり、エポキシ樹脂系接着剤を塗布する工程、ポリマーセメントモルタルで補修する工程を含み、エポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、セメントを１００質量部、平均粒径０．５ｍｍ以下の細骨材を５０〜４００質量部、セメント混和用ポリマーを１〜２０質量部及び微粉状繊維を０．１〜３．０質量部の割合で配合されてなるポリマーセメントモルタルで補修することを特徴とする、コンクリート水路の補修工法。
【請求項２】
請求項１記載のコンクリート水路の補修工法において、エポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、該エポキシ樹脂系接着剤が硬化する前にポリマーセメントモルタルで補修することを特徴とする、コンクリート水路の補修工法。
【請求項３】
請求項１または２記載のコンクリート水路の補修工法において、ポリマーセメントモルタルの粗度係数が０．０１３未満であることを特徴とする、コンクリート水路の補修工法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１９７３０１（Ｐ２００７−１９７３０１Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【公開請求】
【出願番号】特願２００６−２１４４４３（Ｐ２００６−２１４４４３）
【出願日】平成１８年８月７日（２００６．８．７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１８年８月８日〜１１日 社団法人農業土木学会主催の「平成１８年度農業土木学会大会講演会」において文書をもって発表
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【出願人】（０００１０７０４４）ショーボンド建設株式会社 (71)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１４４４３（Ｐ２００６−２１４４４３）
【出願日】平成１８年８月７日（２００６．８．７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１８年８月８日〜１１日 社団法人農業土木学会主催の「平成１８年度農業土木学会大会講演会」において文書をもって発表
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【出願人】（０００１０７０４４）ショーボンド建設株式会社 (71)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]