セラミック組成物、構造物の補修方法及び補強方法
【課題】迅速に硬化し、強度が高く、しかも、収縮や中性化の問題が無く、更に、透水性が低く、これらの特性によって高い耐久性を有する補修材と、それを用いた補修方法及び補強方法を提供すること。
【解決手段】ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウムｗｔ３４％、酸化マグネシウムｗｔ３０％のセラミック組成物を、１００重量部のドライミックスに対して３６重量部の割合で混合し、セラミック組成物及びドライミックスに対して、２０％の水分比となる水を添加し、混練して、スラリーを形成する。スラリーをポットホール１３内に充填し、硬化させて、補修材１４を形成する。
【解決手段】ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウムｗｔ３４％、酸化マグネシウムｗｔ３０％のセラミック組成物を、１００重量部のドライミックスに対して３６重量部の割合で混合し、セラミック組成物及びドライミックスに対して、２０％の水分比となる水を添加し、混練して、スラリーを形成する。スラリーをポットホール１３内に充填し、硬化させて、補修材１４を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば道路や橋梁、或いはビルディング等の構造物に対し、補修及び補強を行うためのセラミック組成物と、それを用いた構造物の補修方法及び補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物としての道路の舗装にポットホールやひび割れ等の損傷が生じた場合、損傷による欠損部に、瀝青材を含んだ補修材を充填する補修方法が多く採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の補修方法では、舗装のひび割れ欠損部に、瀝青乳剤とセメントと骨材を混合してなる補修材を充填することにより、補修工事の時間短縮と、２〜５℃の低温環境での補修を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平０７−０４２６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の補修材は、瀝青材を用いて形成されているので、既存の舗装に対する付着力がなお不十分となる場合がある。舗装に対する付着力の低下は、補修位置に雨水や海水が存在する場合に顕著であり、一時的に補修が可能であっても、車両の通行による繰り返し荷重の作用により、補修材に剥離が生じる傾向にあるという問題がある。また、瀝青材を用いた補修材は、金属に対する付着力が比較的小さいので、鋼製のデッキプレート上の舗装に生じた貫通型のポットホールを補修すると、補修材とデッキプレートとの間に剥離が生じやすいという問題がある。また、低温用の瀝青乳剤は高温時に融解しやすいので、夏季に車両のタイヤに瀝青乳剤が付着したり、瀝青乳剤が補修位置の周辺に溶出して路面を汚染する問題がある。
【０００６】
更に、瀝青材を用いた補修材は、透水性を有するので、床版上の舗装の補修に適用された場合、床版に雨水が浸透し、床版の劣化を招く問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、補修対象に対して強固に付着して剥離が生じにくく、低温及び高温のいずれの環境においても良好な耐久性を有し、補修対象の劣化を防止できる補修材と、それを用いた補修方法及び補強方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のセラミック組成物は、構造物の補修又は補強に用いられるセラミック組成物であって、リン酸塩系セラミックを主成分とすることを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、リン酸塩系セラミックを主成分とするセラミック組成物は、金属、コンクリート及びアスファルト等に対して高い付着力を発揮できるので、上記セラミック組成物は構造物の被補修位置又は被補強位置に強固に付着することができる。したがって、例えば鋼製のデッキプレート上の舗装に生じたポットホールの補修のために、上記セラミック組成物を含んだ補修材を用いた場合、補修材を舗装及びデッキプレートに強固に付着させることができ、補修材の剥離を効果的に安定して防止することができる。
【００１０】
また、上記セラミック組成物は、硬化後の強度が高いので、例えば道路の補修に使用された場合のように車両の荷重が繰り返して作用しても、破損しにくい。また、上記セラミック組成物は、硬化後において、氷点下から１０００℃以上の温度範囲で安定であるので、冬季と夏季の温度差が大きい環境においても、溶融することが無い。したがって、上記セラミック組成物を用いた補修材は、良好な品質を安定して保持することができる。また、上記セラミック組成物は、硬化後の強度が大きいので、構造物に配置されることにより、構造物の補強を行うことができる。したがって、補強材として使用することができる。
【００１１】
また、上記セラミック組成物は、硬化に伴う収縮が殆ど生じないので、例えばポルトランドセメントを用いた補修材のような乾燥収縮に起因するひび割れを防止できる。
【００１２】
また、上記セラミック組成物は、概ね中性であるので、空気中の二酸化炭素に起因する酸性雨や、海水や凍結防止剤等の塩分の影響を受けにくい。したがって、例えばアルカリ性のポルトランドセメントが中性化するような変性を防止でき、安定して補修効果又は補強効果を発揮できる。
【００１３】
また、上記セラミック組成物は、透水性が殆ど無いので、セラミック組成物を用いて構造物の補修又は補強を行った場合、構造物の被補修位置又は被補強位置に対して水密作用を発揮することができる。したがって、床版上の舗装の補修に適用された場合、床版への雨水の浸透を防止し、床版の劣化を防止することができる。
【００１４】
このように、上記セラミック組成物は、高い耐久性を有するので、セラミック組成物を用いた補修材又は補強材のみにより、補修又は補強を行うことができる。したがって、少ない工数で、耐久性が高く、効果的な補修又は補強を行うことができる。
【００１５】
ここで、本発明において、構造物とは、土木技術又は建築技術により構築される構造物をいい、例えば、道路及び鉄道用構造物や、橋梁の上部工、下部工、基礎工及び付属工や、トンネル、ダム、擁壁、ケーソン、沿岸構造物並びに土留め等の仮設構造物を含む土木構造物が該当する。また、住宅、店舗、工場、オフィスビル及びホール等の建築構造物、及び、それらの付帯構造物が該当する。
【００１６】
一実施形態のセラミック組成物は、酸化マグネシウム及びリン酸二水素カリウムを含む。
【００１７】
上記実施形態によれば、上記酸化マグネシウム及びリン酸二水素カリウムを含むセラミック組成物は、水と混合して高い流動性を発揮し、他の物質との付着性が高い上に、高い硬化速度を有し、しかも、高い圧縮強度を有する。したがって、セラミック組成物の水との混合物を、迅速かつ容易に設置できるので、良好な施工性で補修又は補強を行うことができる。
【００１８】
また、上記セラミック組成物は、構造物の被補修位置や被補強位置に、水や塩が存在しても、高い付着力で構造物に密着できる。したがって、例えば、雨水や、河川水や、海水が存在する環境下でも、上記セラミック組成物を用いた補修材又は補強材を構造物に強固に付着させて、安定して補修効果又は補強効果を発揮することができる。
【００１９】
一実施形態のセラミック組成物は、２０〜４０ｗｔ％の酸化マグネシウムと、２５〜４５ｗｔ％のリン酸二水素カリウムを含む。
【００２０】
上記実施形態によれば、上記セラミック組成物は、添加する水の量と環境温度に応じて、硬化速度を５分〜１５分にでき、圧縮強度を、３４．４８〜５５．１６Ｎ／ｍｍ2にでき、また、１２００℃の温度に耐えることができる。
【００２１】
一実施形態のセラミック組成物は、３０ｗｔ％以下のカオリナイトが添加されている。
【００２２】
上記実施形態によれば、各特性値を低下させることなく、添加物としてカオリナイトを用いることができる。
【００２３】
一実施形態のセラミック組成物は、４０ｗｔ％の酸化マグネシウムと、２６ｗｔ％のリン酸二水素カリウムと、１２ｗｔ％の二酸化珪素と、１０ｗｔ％のカオリナイトと、７ｗｔ％の酸化アルミニウムと、３ｗｔ％の酸化鉄IIIと、１．９ｗｔ％の酸化カルシウムと、０．１ｗｔ％のポリエステル繊維を含む。
【００２４】
上記実施形態によれば、上記セラミック組成物を用いることにより、硬化速度が速く、高い強度を有し、他の部材に対する密着性と付着力の高い補修材又は補強材を形成できる。
【００２５】
本発明の構造物の補修方法は、上記セラミック組成物に水を添加し、混練してなるスラリーを、構造物の被補修位置に配置することを特徴としている。
【００２６】
上記実施形態によれば、セラミック組成物に水を添加し、混練してなるスラリーは、流動性を高くできて良好な施工性で被補修位置に配置でき、しかも、硬化速度が高速であるので、補修の施工後に短時間で構造物を使用に供することができる。
【００２７】
なお、上記スラリーは、セラミック組成物に混合物を混合してドライミックスを形成し、このドライミックスに水を添加してもよい。混合物としては、公知の細骨材を用いることができる。
【００２８】
一実施形態の構造物の補修方法は、上記スラリーを、吹き付けによって被補修位置に配置する。
【００２９】
上記実施形態によれば、セラミック組成物を吹き付けによって被補修位置に配置することにより、補修作業を極めて短時間で行うことができる。
【００３０】
本発明の構造物の補強方法は、上記セラミック組成物に水を添加し、混練してなるスラリーを、構造物の被補強位置に配置することを特徴としている。
【００３１】
上記実施形態によれば、セラミック組成物に水を添加し、混練してなるスラリーは、流動性を高くできて良好な施工性で被補強位置に配置でき、しかも、硬化速度が高速であるので、補強の施工後に短時間で構造物を使用に供することができる。
【００３２】
一実施形態の構造物の補強方法は、上記スラリーを、吹き付けによって被補強位置に配置する。
【００３３】
上記実施形態によれば、セラミック組成物を吹き付けによって被補強位置に配置することにより、補強作業を極めて短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態の構造物の補修方法を示す図である。
【図２】他の実施形態の構造物の補修方法を示す図である。
【図３】実施形態の補強方法で補強を行った構造物を示す図である。
【図４】実施形態の補強方法で補強を行った他の構造物を示す図である。
【図５】実施形態の補修及び補強方法を適用する鋼製高欄を示す斜視図である。
【図６】補修・補強ライニングを形成した鋼製高欄を示す断面図である。
【図７】補修・補強体を形成した鋼製高欄を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
（第１実施形態）
本発明の実施形態としての補修材又は補強材は、リン酸塩系セラミックを主成分とするセラミック組成物と細骨材で形成されるドライミックスに、水を添加して混練してなるスラリー状のものを採用することができる。セラミック組成物は、酸化マグネシウム及びリン酸二水素カリウムを含む。
【００３７】
特に、セラミック組成物は、２０〜４０ｗｔ％の酸化マグネシウムと、２５〜４５ｗｔ％のリン酸二水素カリウムを含むものを用いるのが好ましい。１７〜３５重量部の上記セラミック組成物に、混合物を混合して５０重量部のドライミックスを形成し、このドライミックスに対して、１５〜２３ｗｔ％の水分比となる水を混合するのが好ましい。混合物は、公知の細骨材を用いることができる。これにより、補修材又は補強材の流れやすさを、ＡＳＴＭ
Ｃ１４３７に基づく試験による４０〜１４０％のフロー度とすることができる。また、補修材又は補強材の強度を、３日強度において、３４．４８〜７５．８５Ｎ／ｍｍ２とすることができる。
【００３８】
本発明のセラミック組成物は、酸化マグネシウムとリン酸二水素カリウムが、水の混合により、下記の化学式（１）の反応でリン酸カリウムマグネシウム６水和物を形成し、セラミック部材の主要な特性を発揮する緻密かつ高強度の固体を形成する。
ＭｇＯ＋ＫＨ２ＰＯ４＋５Ｈ２Ｏ→ＭｇＫＰＯ４・６Ｈ２Ｏ・・・（１）
【００３９】
なお、セラミック組成物には、全重量に対して、０．１から３０ｗｔ％の添加物を添加することができる。添加物としては、例えば、フィラー、骨材、顔料、着色剤、繊維、シリカヒューム微粉末、カオリナイト、繋ぎ用ポリマ、乳化剤、凝集防止剤を用いることができる。
【００４０】
（実施例１）
ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウムｗｔ３４％、酸化マグネシウムｗｔ３０％のセラミック組成物を、３２重量部の細骨材に対して１８重量部の割合で混合してドライミックスを形成した。セラミック組成物として、株式会社イーグル・ヴィジョン製のＥａｇｌｅ８シリーズを用いた。なお、米国グランクリート社のグランクリートシリーズを用いることもできる。更に、ドライミックスに対して、２０ｗｔ％の水分比となる水を添加し、混練して、スラリー状の補修材を形成した。この補修材は、３日強度で５５．１６Ｎ／ｍｍ２の圧縮強度と、１０５％のフロー度が得られた。なお、水分比を３５ｗｔ％とすると、フロー度が１５０％以上となったが、圧縮強度が約８．２７Ｎ／ｍｍ２に低下する一方、水分比を１７ｗｔ％とすると、圧縮強度が約６８．９５Ｎ／ｍｍ２に増大したが、フロー度が約１７％に低下した。いずれにしても、圧縮強度については、コンクリートが典型的には７日強度が１７．２４〜２４．１３Ｎ／ｍｍ２であるところ、実施例の補修材によれば、水分比を１７〜２３ｗｔ％とすることで、大幅に圧縮強度を改善できた。
【００４１】
実施例のセラミック組成物を用いて形成した補修材について、水分比が２０ｗｔ％の場合と２５ｗｔ％の場合との間で、施工後の圧縮強度の経時変化を測定する実験を行った。実験結果によれば、水分比が２０ｗｔ％の場合、補修材の圧縮強度は、水の添加から１時間で鋭く増大して２９．２２Ｎ／ｍｍ２に達し、その後緩やかに増大し、１４日目に５６．５２Ｎ／ｍｍ２に達した。２８日目では、圧縮強度は４４．９２Ｎ／ｍｍ２に低下した。一方、水分比が２５ｗｔ％の場合、補修材の圧縮強度は、水の添加から１時間後では、水分比が２０ｗｔ％の場合よりも低い１８．５０Ｎ／ｍｍ２に急増し、その後、緩やかに増大し、１４日目で３８．８１Ｎ／ｍｍ２に達した。水分比が２０ｗｔ％の補修材とは異なり、１４日強度から低下することなく、２８日目で４２．０６Ｎ／ｍｍ２の圧縮強度が得られた。
【００４２】
（実施例２）
酸化マグネシウム４０ｗｔ％、リン酸二水素カリウム２６ｗｔ％、二酸化珪素１２ｗｔ％、焼成カオリン１０ｗｔ％、酸化アルミニウム７ｗｔ％、酸化鉄III３ｗｔ％、酸化カルシウム１．９ｗｔ％、ポリエステル繊維０．１ｗｔ％で構成されたセラミック組成物に対し、１５ｗｔ％の水を添加し、混練して、スラリー状のセラミック部材を形成した。このセラミック部材は、３日強度で７２．９６Ｎ／ｍｍ２の圧縮強度が得られた。
【００４３】
（第２実施形態）
図１は、本発明の実施形態としての構造物の補修方法を示す図である。本実施形態では、構造物としての鋼床版の舗装に生じたポットホールを補修する場合を説明する。
【００４４】
図１（ａ）に示すように、鋼床版１は、鋼製のデッキプレート１０と、基層アスファルト１１と、表層アスファルト１２を有する。この鋼床版１の基層及び表層アスファルト１１，１２にポットホール１３が形成され、デッキプレート１０の表面が露出している。
【００４５】
上記ポットホール１３の補修を、実施例の補修材を用いて行う。
【００４６】
まず、ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウム３４ｗｔ％、酸化マグネシウム３０ｗｔ％のセラミック組成物を、３２重量部の細骨材に対して１８重量部の割合で混合してドライミックスを形成し、このドライミックスに対して、２０ｗｔ％の水分比となる水を添加し、混練して、スラリー状の補修材を形成する。ドライミックスと水の混練は、密閉したケーシング中に攪拌羽根が設けられた攪拌装置で行う。上記水分比で水を混合することにより、流動性の高いスラリーを得ることができる。上記攪拌装置から、ポンプ装置によってスラリーを圧送管に圧送し、圧送管に接続された吐出ホースの先端から、ポットホール１３に向けてスラリーを吐出する。或いは、上記攪拌装置で形成したスラリーを、バケツ等によって搬送し、ポットホール１３に充填してもよい。
【００４７】
ポットホール１３に吐出されたスラリーは、流動性が高いので、ポットホール１３の表面との間に空隙を生じることなく充填される。
【００４８】
図１（ｂ）は、ポットホール１３内に充填された補修材１４が硬化した様子を示す図である。ポットホール１３に充填されたスラリーは、急速に硬化し、スラリーの形成から３０分後に２４．１３Ｎ／ｍｍ２を越える硬度に達し、車両荷重に十分に耐える強度を発揮する。したがって、補修作業の完了直後に、道路の交通規制を解除することができ、車両交通への影響を最小限に抑えることができる。
【００４９】
上記補修材１４は、２８日強度が４４．８２Ｎ／ｍｍ２に達し、ポルトランドセメントと比較して２倍程度の高い強度を有する。したがって、舗装上を走行する車両の荷重が繰り返して作用しても、ひび割れ等の破損を効果的に防止できる。
【００５０】
また、上記補修材１４は、硬化後において、氷点下から１０００℃以上の温度範囲で安定であるので、冬季と夏季の温度差が大きい環境においても、溶融することが無い。したがって、上記補修材１４は、良好な品質を安定して保持することができる。
【００５１】
また、上記補修材１４は、ポットホール１３の表面に露出した基層アスファルト１１及び表層アスファルト１２に対して高い密着性を有し、また、硬化に伴う収縮が実質的に無い。したがって、硬化後においても、補修材１４と、基層アスファルト１１及び表層アスファルト１２との境界に亀裂が生じる不都合を防止できる。
【００５２】
さらに、上記補修材１４は、デッキプレート１０に対して高い密着性を有し、さらに、透水性が殆ど無いので、デッキプレート１０の補修材１４に接する表面の腐食を防止できる。また、補修材１４と基層アスファルト１１との高い密着性により、デッキプレート１０の表面に、亀裂を通じて雨水が浸透する不都合を防止できるので、デッキプレート１０の表面の補修材１４周辺部における腐食をも防止できる。
【００５３】
さらに、上記補修材１４は、金属の錆びに対しても高い密着性を有するので、ポットホール１３に露出したデッキプレート１０の表面に錆びが生じていても、デッキプレート１０に対して高い付着力を発揮できると共に、充填後の錆びの進行を防止できる。
【００５４】
さらに、上記補修材１４は、水分や塩分による密着性及び強度への影響が殆ど無い。したがって、ポットホール１３内に水分や塩分が付着していても、水分や塩分を除去することなく、補修材のスラリーを充填することが可能である。したがって、降雨時や、海に近接した位置においても、補修材１４の品質の低下を招くことなく補修を行うことができる。
【００５５】
（第３実施形態）
図２は、本発明の構造物の補修方法の他の実施形態を示す図である。本実施形態では、構造物としてのＲＣ（鉄筋コンクリート）床版の舗装に生じたポットホールを補修する場合を説明する。
【００５６】
図２（ａ）に示すように、ＲＣ床版２は、鉄筋コンクリート製のデッキ２０と、基層アスファルト２１と、表層アスファルト２２を有する。このＲＣ床版２の表層アスファルト２２にポットホール２３が形成され、基層アスファルト２１の表面が露出している。なお、図２において、ＲＣ床版２の配筋等の詳細構造は、図示を省略している。
【００５７】
本実施形態においても、第２実施形態で用いた補修材と同じ補修材を用いる。すなわち、ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウム３４ｗｔ％、酸化マグネシウム３０ｗｔ％のセラミック組成物を、３２重量部の細骨材に対して１８重量部の割合で混合してドライミックスを形成し、このドライミックスに対して、２０ｗｔ％の水分比となる水を添加し、混練して、スラリー状の補修材を形成する。スラリー状の補修材を、攪拌装置からポンプ装置で圧送し、ポットホール２３に吐出して充填する。
【００５８】
ポットホール２３に充填されたスラリーは急速に硬化し、図２（ｂ）に示すように、硬化した補修材２４によってポットホール２３が埋められる。補修材２４は、スラリーの形成から３０分後に２４．１３Ｎ／ｍｍ２を越える硬度に達するので、補修作業の完了直後に、道路の交通規制を解除することができる。
【００５９】
最終的に、上記補修材２４は、２８日強度が４４．８２Ｎ／ｍｍ２に達する強度が得られるので、舗装上を走行する車両の荷重に対して十分な耐久性を発揮できる。
【００６０】
また、上記補修材２４は、ポットホール２３の表面に露出した基層アスファルト２１及び表層アスファルト２２に対して高い密着性を有し、また、硬化に伴う収縮が実質的に無い。したがって、硬化後においても、補修材２４と、基層アスファルト２１及び表層アスファルト２２との境界に亀裂が生じる不都合を防止できる。
【００６１】
また、上記補修材２４は、水分や塩分による密着性及び強度への影響が殆ど無いので、ポットホール２３内に水分や塩分が付着していても、水分や塩分を除去することなく、補修材のスラリーを充填することが可能である。したがって、降雨時や、海に近接した位置においても、補修材２４の品質の低下を招くことなく補修を行うことができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、ＲＣ床版２の表層アスファルト２２に生じたポットホール２３の補修を行う場合を例示したが、鋼製のデッキプレート上に舗装が設けられた鋼床版の表層アスファルトのポットホールを補修する場合にも、本発明を適用できる。
【００６３】
（第４実施形態）
図３は、本発明の実施形態の補強方法により補強を行った構造物を示す図である。本実施形態の補強方法は、第１実施形態の補修材に用いたものと同様のセラミック組成物を用いて補強材を形成し、構造物としての鋼床版３に適用したものである。
【００６４】
図３に示すように、鋼床版３は、鋼製のデッキプレート３０と、デッキプレート３０上に設けられて、補強材で形成された補強層３１と、補強層３１上に設けられたアスファルト舗装３４とを有する。
【００６５】
アスファルト舗装３４は、一般的な粘度のアスファルトと、一般的な粗骨材の割合で形成された通常の舗装でもよく、あるいは、粘度の高いアスファルトと、高い粗骨材の割合で形成された透水性又は排水性舗装でもよい。
【００６６】
補強層３１は、第１実施形態の補修材に用いたものと同様のセラミック組成物を含んでいる。すなわち、ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウム３４ｗｔ％、酸化マグネシウム３０ｗｔ％のセラミック組成物を、３２重量部の細骨材に対して１８重量部の割合で混合してドライミックスを形成し、このドライミックスに対して、２０ｗｔ％の水分比となる水を添加し、混練して形成されたスラリー状の補強材が、層状に塗布されて形成されている。
【００６７】
補強層３１を形成する際、スラリー状の補強材の塗布は、スラリーを製造する攪拌装置からポンプ装置で圧送してデッキプレート３０の上に吐出し、コテ均しによって表面を平滑に仕上げる。あるいは、ポンプ装置にスプレーガンを接続し、ポンプ装置で圧送されたスラリーを、スプレーガンのノズルから噴射して、吹き付けによりデッキプレート３０の上に補強材を配置してもよい。このように、上記補強材は、流動性が高いので、吹き付けによって塗布でき、したがって、補強層３１の施工の手間を大幅に削減することができる。
【００６８】
上記補強層３１は、セラミック組成物で形成されているので、例えばコンクリートで補強を行う場合と比較して、約２倍の圧縮強度が得られる。また、上記セラミック組成物は、コンクリートよりもヤング率が低いので、圧縮強度が高いことと相俟って、コンクリートよりもひび割れが生じ難い。したがって、デッキプレート３０上に補強層３１を形成することにより、高い耐荷重を有し、しかも、高い耐ひび割れ性能を奏することができる。また、セラミック組成物の高い付着力により、デッキプレート３０の表面に強固に密着できる。さらに、水を殆ど透過させないので、デッキプレート３０の腐食を効果的に防止することができる。
【００６９】
（第５実施形態）
図４は、本発明の実施形態の補強方法により補強を行った他の構造物を示す図である。本実施形態の補強方法は、第１実施形態の補修材に用いたものと同様のセラミック組成物を用いて補強材を形成し、構造物としてのＲＣ床版４に適用したものである。
【００７０】
図４に示すように、ＲＣ床版４は、鉄筋コンクリート製のデッキ４０と、デッキ４０上に設けられて補強材で形成された補強層４１と、補強層４１上に設けられたアスファルト舗装４４とを有する。
【００７１】
アスファルト舗装４４は、通常の舗装でもよく、あるいは、透水性又は排水性舗装でもよい。
【００７２】
補強層４１は、第１実施形態の補修材に用いたものと同様のセラミック組成物を含んでいる。すなわち、酸化マグネシウム４０ｗｔ％、リン酸二水素カリウム２６ｗｔ％、二酸化珪素１２ｗｔ％、焼成カオリン１０ｗｔ％、酸化アルミニウム７ｗｔ％、酸化鉄III３ｗｔ％、酸化カルシウム１．９ｗｔ％、ポリエステル繊維０．１ｗｔ％で構成されたセラミック組成物に対し、１５ｗｔ％の水を添加し、混練して形成されたスラリー状の補強材が、層状に塗布されて形成されている。
【００７３】
補強層４１を形成する際、攪拌装置で製造したスラリー状の補強材を、ポンプ装置でデッキ４０上に圧送の後、コテ均しによって仕上げる。あるいは、スプレーガンを用いて、ポンプ装置で圧送されたスラリーを噴射し、吹き付けによってデッキ４０上に補強材を配置してもよい。上記補強材は、流動性が高いので吹き付けによって塗布でき、これにより、補強層４１の施工の手間を大幅に削減することができる。
【００７４】
上記補強層４１は、セラミック組成物で形成されているので、例えばコンクリートで補強を行う場合と比較して、約２倍の圧縮強度が得られる。また、上記セラミック組成物は、コンクリートよりもヤング率が低いので、圧縮強度が高いことと相俟って、コンクリートよりもひび割れが生じ難い。したがって、デッキ４０上に補強層４１を形成することにより、高い耐荷重を有し、しかも、高い耐ひび割れ性能を奏することができる。また、セラミック組成物の高い付着力により、デッキ４０の表面に強固に密着できる。さらに、水を殆ど透過させないので、鉄筋コンクリート製のデッキ４０の劣化を効果的に防止することができる。
【００７５】
本実施形態において、セラミック組成物で形成された補強層４１により、ＲＣ床版の鉄筋コンクリート製のベース４０を補強したが、鋼コンクリート合成構造で形成された合成床版のコンクリート部材の表面を補強してもよい。
【００７６】
（第６実施形態）
図５は、本発明の実施形態としての補修及び補強方法を適用する構造物である鋼製高欄５を示す斜視図である。本実施形態では、道路用の橋梁に設置された既存の鋼製高欄５に対して、セラミック組成物を有する補修・補強材を用いて補修と補強を行う。
【００７７】
図５に示すように、鋼製高欄５は、複数のブロック状のユニット５０，５０，・・・が連なって形成されている。ユニット５０は、内部が空洞の鋼製の箱状体で形成され、橋梁の床版６上に固定される基部５１と、基部５１の上側に連なる壁部５２とを有する。ユニット５０の基部５１の道路側には、下側ほど道路側にせり出すように傾斜した傾斜面５１ａと、この傾斜面５１ａの下端に連なって鉛直に延在する端面５１ｂを有する。この基部５１の端面５１ｂが、床版６上に敷設される舗装７の端部に接している。なお、図５には、舗装７を透視した状態で示している。
【００７８】
ユニット５０の基部５１には、傾斜面５１ａの下部に、舗装面の排水による腐食や、走行車両の接触に起因して、貫通穴５３が形成されている。また、基部５１の端面５１ｂには、接している舗装７からの浸透水により、腐食穴５４が形成されている。一方、壁部５２の道路側面には、作製時に形成されて供用時にはキャップで塞がれている作業用のハンド穴５５が設けられている。
【００７９】
鋼製高欄５のユニット５０は、鋼製の箱状体で形成されているので、傾斜面５１ａの貫通穴５３や端面５１ｂの腐食穴５４が生じると、これらの穴５３，５４から内部に雨水が浸入し、ユニット５０の劣化が急速に進むという不都合がある。
【００８０】
そこで、本実施形態では、ユニット５０の内側に、セラミック組成物で形成された補修・補強材を配置することにより、傾斜面５１ａの貫通穴５３や端面５１ｂの腐食穴５４を塞ぐと共に、ユニット５０の補強を行う。
【００８１】
図６は、鋼製高欄５のユニット５０の内側面に、層状の補修・補強ライニング５６を形成した様子を示す断面図である。この補修・補強ライニング５６は、実施例のセラミック組成物を用いて形成されている。すなわち、ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウムｗｔ３４％、酸化マグネシウムｗｔ３０％のセラミック組成物を、３２重量部の細骨材に対して１８重量部の割合で混合してドライミックスを形成する。このドライミックスに対して、２０％の水分比となる水を添加し、混練してなるスラリー状の補修・補強材を用いている。スラリー状の補修・補強材を、壁部５２の道路側面に形成されたハンド穴５５から挿入したスプレーガンのノズルから噴射し、ユニット５０の内側面に吹き付けて、補修補強ライニング５６を形成している。
【００８２】
図６に示すように、ユニット５０の内側に吹き付けによって層状の補修・補強ライニング５６を形成することにより、床版６上の荷重を大幅に増大させることなく、容易に貫通穴５３及び腐食穴５４を塞ぐことができる。補修・補強ライニング５６は、セラミック組成物で形成され、鋼、アスファルト、及び鋼の錆びに対する密着性が高いので、ユニット５０の腐食の進行を効果的に抑制することができる。さらに、セラミック組成物で形成された補修・補強ライニング５６は、高い強度を有するので、腐食により減少したユニット５０の剛性を補うことができる。
【００８３】
図７は、鋼製高欄５のユニット５０の内側に、塊状の補修・補強体５７を形成した様子を示す断面図である。この補修・補強体５７は、上記セラミック組成物を用いたスラリー状の補修・補強材を、壁部５２のハンド穴５５から挿入した吐出管の先端から吐出し、ユニット５０の内側に供給して硬化させて形成している。
【００８４】
図７に示すように、ユニット５０の基部５１と壁部５２の下部の内側に、塊状の補修・補強体５７を形成することにより、ユニット５０の剛性を大幅に増すことができる。したがって、ユニット５０に道路を通行する車両が接触しても、ユニット５０の破損を防止することができる。また、補修・補強体５７は、セラミック組成物で形成され、鋼、アスファルト、及び鋼の錆びに対する密着性が高いので、ユニット５０の腐食の進行を効果的に抑制することができる。
【００８５】
上記各実施形態において、補修材又は補強材として、ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウムｗｔ３４％、酸化マグネシウムｗｔ３０％のセラミック組成物を、３２重量部の細骨材に対して１８重量部の割合で混合してドライミックスを形成し、このドライミックスに対して、２０％の水分比となる水を添加したものを用いたが、セラミック組成物の組成比は他のものであってもよく、また、水分比は他のものであってもよい。すなわち、セラミック組成物は、酸化マグネシウムが２０〜４０ｗｔ％、リン酸二水素カリウムが２５〜４５ｗｔ％の範囲の割合で形成することができる。また、１７〜３５重量部の上記セラミック組成物に、混合物を混合して５０重量部のドライミックスを形成し、このドライミックスに対して、１５〜２３ｗｔ％の水分比の水を混合することができる。また、ドライミックスは、必ずしも混合物は混合しなくてもよく、上記セラミック組成物のみをドライミックスとしてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１ 鋼床版
１０ デッキプレート
１１ 基層アスファルト
１２ 表層アスファルト
１３ ポットホール
１４ 補修材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば道路や橋梁、或いはビルディング等の構造物に対し、補修及び補強を行うためのセラミック組成物と、それを用いた構造物の補修方法及び補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物としての道路の舗装にポットホールやひび割れ等の損傷が生じた場合、損傷による欠損部に、瀝青材を含んだ補修材を充填する補修方法が多く採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の補修方法では、舗装のひび割れ欠損部に、瀝青乳剤とセメントと骨材を混合してなる補修材を充填することにより、補修工事の時間短縮と、２〜５℃の低温環境での補修を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平０７−０４２６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の補修材は、瀝青材を用いて形成されているので、既存の舗装に対する付着力がなお不十分となる場合がある。舗装に対する付着力の低下は、補修位置に雨水や海水が存在する場合に顕著であり、一時的に補修が可能であっても、車両の通行による繰り返し荷重の作用により、補修材に剥離が生じる傾向にあるという問題がある。また、瀝青材を用いた補修材は、金属に対する付着力が比較的小さいので、鋼製のデッキプレート上の舗装に生じた貫通型のポットホールを補修すると、補修材とデッキプレートとの間に剥離が生じやすいという問題がある。また、低温用の瀝青乳剤は高温時に融解しやすいので、夏季に車両のタイヤに瀝青乳剤が付着したり、瀝青乳剤が補修位置の周辺に溶出して路面を汚染する問題がある。
【０００６】
更に、瀝青材を用いた補修材は、透水性を有するので、床版上の舗装の補修に適用された場合、床版に雨水が浸透し、床版の劣化を招く問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、補修対象に対して強固に付着して剥離が生じにくく、低温及び高温のいずれの環境においても良好な耐久性を有し、補修対象の劣化を防止できる補修材と、それを用いた補修方法及び補強方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のセラミック組成物は、構造物の補修又は補強に用いられるセラミック組成物であって、リン酸塩系セラミックを主成分とすることを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、リン酸塩系セラミックを主成分とするセラミック組成物は、金属、コンクリート及びアスファルト等に対して高い付着力を発揮できるので、上記セラミック組成物は構造物の被補修位置又は被補強位置に強固に付着することができる。したがって、例えば鋼製のデッキプレート上の舗装に生じたポットホールの補修のために、上記セラミック組成物を含んだ補修材を用いた場合、補修材を舗装及びデッキプレートに強固に付着させることができ、補修材の剥離を効果的に安定して防止することができる。
【００１０】
また、上記セラミック組成物は、硬化後の強度が高いので、例えば道路の補修に使用された場合のように車両の荷重が繰り返して作用しても、破損しにくい。また、上記セラミック組成物は、硬化後において、氷点下から１０００℃以上の温度範囲で安定であるので、冬季と夏季の温度差が大きい環境においても、溶融することが無い。したがって、上記セラミック組成物を用いた補修材は、良好な品質を安定して保持することができる。また、上記セラミック組成物は、硬化後の強度が大きいので、構造物に配置されることにより、構造物の補強を行うことができる。したがって、補強材として使用することができる。
【００１１】
また、上記セラミック組成物は、硬化に伴う収縮が殆ど生じないので、例えばポルトランドセメントを用いた補修材のような乾燥収縮に起因するひび割れを防止できる。
【００１２】
また、上記セラミック組成物は、概ね中性であるので、空気中の二酸化炭素に起因する酸性雨や、海水や凍結防止剤等の塩分の影響を受けにくい。したがって、例えばアルカリ性のポルトランドセメントが中性化するような変性を防止でき、安定して補修効果又は補強効果を発揮できる。
【００１３】
また、上記セラミック組成物は、透水性が殆ど無いので、セラミック組成物を用いて構造物の補修又は補強を行った場合、構造物の被補修位置又は被補強位置に対して水密作用を発揮することができる。したがって、床版上の舗装の補修に適用された場合、床版への雨水の浸透を防止し、床版の劣化を防止することができる。
【００１４】
このように、上記セラミック組成物は、高い耐久性を有するので、セラミック組成物を用いた補修材又は補強材のみにより、補修又は補強を行うことができる。したがって、少ない工数で、耐久性が高く、効果的な補修又は補強を行うことができる。
【００１５】
ここで、本発明において、構造物とは、土木技術又は建築技術により構築される構造物をいい、例えば、道路及び鉄道用構造物や、橋梁の上部工、下部工、基礎工及び付属工や、トンネル、ダム、擁壁、ケーソン、沿岸構造物並びに土留め等の仮設構造物を含む土木構造物が該当する。また、住宅、店舗、工場、オフィスビル及びホール等の建築構造物、及び、それらの付帯構造物が該当する。
【００１６】
一実施形態のセラミック組成物は、酸化マグネシウム及びリン酸二水素カリウムを含む。
【００１７】
上記実施形態によれば、上記酸化マグネシウム及びリン酸二水素カリウムを含むセラミック組成物は、水と混合して高い流動性を発揮し、他の物質との付着性が高い上に、高い硬化速度を有し、しかも、高い圧縮強度を有する。したがって、セラミック組成物の水との混合物を、迅速かつ容易に設置できるので、良好な施工性で補修又は補強を行うことができる。
【００１８】
また、上記セラミック組成物は、構造物の被補修位置や被補強位置に、水や塩が存在しても、高い付着力で構造物に密着できる。したがって、例えば、雨水や、河川水や、海水が存在する環境下でも、上記セラミック組成物を用いた補修材又は補強材を構造物に強固に付着させて、安定して補修効果又は補強効果を発揮することができる。
【００１９】
一実施形態のセラミック組成物は、２０〜４０ｗｔ％の酸化マグネシウムと、２５〜４５ｗｔ％のリン酸二水素カリウムを含む。
【００２０】
上記実施形態によれば、上記セラミック組成物は、添加する水の量と環境温度に応じて、硬化速度を５分〜１５分にでき、圧縮強度を、３４．４８〜５５．１６Ｎ／ｍｍ2にでき、また、１２００℃の温度に耐えることができる。
【００２１】
一実施形態のセラミック組成物は、３０ｗｔ％以下のカオリナイトが添加されている。
【００２２】
上記実施形態によれば、各特性値を低下させることなく、添加物としてカオリナイトを用いることができる。
【００２３】
一実施形態のセラミック組成物は、４０ｗｔ％の酸化マグネシウムと、２６ｗｔ％のリン酸二水素カリウムと、１２ｗｔ％の二酸化珪素と、１０ｗｔ％のカオリナイトと、７ｗｔ％の酸化アルミニウムと、３ｗｔ％の酸化鉄IIIと、１．９ｗｔ％の酸化カルシウムと、０．１ｗｔ％のポリエステル繊維を含む。
【００２４】
上記実施形態によれば、上記セラミック組成物を用いることにより、硬化速度が速く、高い強度を有し、他の部材に対する密着性と付着力の高い補修材又は補強材を形成できる。
【００２５】
本発明の構造物の補修方法は、上記セラミック組成物に水を添加し、混練してなるスラリーを、構造物の被補修位置に配置することを特徴としている。
【００２６】
上記実施形態によれば、セラミック組成物に水を添加し、混練してなるスラリーは、流動性を高くできて良好な施工性で被補修位置に配置でき、しかも、硬化速度が高速であるので、補修の施工後に短時間で構造物を使用に供することができる。
【００２７】
なお、上記スラリーは、セラミック組成物に混合物を混合してドライミックスを形成し、このドライミックスに水を添加してもよい。混合物としては、公知の細骨材を用いることができる。
【００２８】
一実施形態の構造物の補修方法は、上記スラリーを、吹き付けによって被補修位置に配置する。
【００２９】
上記実施形態によれば、セラミック組成物を吹き付けによって被補修位置に配置することにより、補修作業を極めて短時間で行うことができる。
【００３０】
本発明の構造物の補強方法は、上記セラミック組成物に水を添加し、混練してなるスラリーを、構造物の被補強位置に配置することを特徴としている。
【００３１】
上記実施形態によれば、セラミック組成物に水を添加し、混練してなるスラリーは、流動性を高くできて良好な施工性で被補強位置に配置でき、しかも、硬化速度が高速であるので、補強の施工後に短時間で構造物を使用に供することができる。
【００３２】
一実施形態の構造物の補強方法は、上記スラリーを、吹き付けによって被補強位置に配置する。
【００３３】
上記実施形態によれば、セラミック組成物を吹き付けによって被補強位置に配置することにより、補強作業を極めて短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態の構造物の補修方法を示す図である。
【図２】他の実施形態の構造物の補修方法を示す図である。
【図３】実施形態の補強方法で補強を行った構造物を示す図である。
【図４】実施形態の補強方法で補強を行った他の構造物を示す図である。
【図５】実施形態の補修及び補強方法を適用する鋼製高欄を示す斜視図である。
【図６】補修・補強ライニングを形成した鋼製高欄を示す断面図である。
【図７】補修・補強体を形成した鋼製高欄を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
（第１実施形態）
本発明の実施形態としての補修材又は補強材は、リン酸塩系セラミックを主成分とするセラミック組成物と細骨材で形成されるドライミックスに、水を添加して混練してなるスラリー状のものを採用することができる。セラミック組成物は、酸化マグネシウム及びリン酸二水素カリウムを含む。
【００３７】
特に、セラミック組成物は、２０〜４０ｗｔ％の酸化マグネシウムと、２５〜４５ｗｔ％のリン酸二水素カリウムを含むものを用いるのが好ましい。１７〜３５重量部の上記セラミック組成物に、混合物を混合して５０重量部のドライミックスを形成し、このドライミックスに対して、１５〜２３ｗｔ％の水分比となる水を混合するのが好ましい。混合物は、公知の細骨材を用いることができる。これにより、補修材又は補強材の流れやすさを、ＡＳＴＭ
Ｃ１４３７に基づく試験による４０〜１４０％のフロー度とすることができる。また、補修材又は補強材の強度を、３日強度において、３４．４８〜７５．８５Ｎ／ｍｍ２とすることができる。
【００３８】
本発明のセラミック組成物は、酸化マグネシウムとリン酸二水素カリウムが、水の混合により、下記の化学式（１）の反応でリン酸カリウムマグネシウム６水和物を形成し、セラミック部材の主要な特性を発揮する緻密かつ高強度の固体を形成する。
ＭｇＯ＋ＫＨ２ＰＯ４＋５Ｈ２Ｏ→ＭｇＫＰＯ４・６Ｈ２Ｏ・・・（１）
【００３９】
なお、セラミック組成物には、全重量に対して、０．１から３０ｗｔ％の添加物を添加することができる。添加物としては、例えば、フィラー、骨材、顔料、着色剤、繊維、シリカヒューム微粉末、カオリナイト、繋ぎ用ポリマ、乳化剤、凝集防止剤を用いることができる。
【００４０】
（実施例１）
ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウムｗｔ３４％、酸化マグネシウムｗｔ３０％のセラミック組成物を、３２重量部の細骨材に対して１８重量部の割合で混合してドライミックスを形成した。セラミック組成物として、株式会社イーグル・ヴィジョン製のＥａｇｌｅ８シリーズを用いた。なお、米国グランクリート社のグランクリートシリーズを用いることもできる。更に、ドライミックスに対して、２０ｗｔ％の水分比となる水を添加し、混練して、スラリー状の補修材を形成した。この補修材は、３日強度で５５．１６Ｎ／ｍｍ２の圧縮強度と、１０５％のフロー度が得られた。なお、水分比を３５ｗｔ％とすると、フロー度が１５０％以上となったが、圧縮強度が約８．２７Ｎ／ｍｍ２に低下する一方、水分比を１７ｗｔ％とすると、圧縮強度が約６８．９５Ｎ／ｍｍ２に増大したが、フロー度が約１７％に低下した。いずれにしても、圧縮強度については、コンクリートが典型的には７日強度が１７．２４〜２４．１３Ｎ／ｍｍ２であるところ、実施例の補修材によれば、水分比を１７〜２３ｗｔ％とすることで、大幅に圧縮強度を改善できた。
【００４１】
実施例のセラミック組成物を用いて形成した補修材について、水分比が２０ｗｔ％の場合と２５ｗｔ％の場合との間で、施工後の圧縮強度の経時変化を測定する実験を行った。実験結果によれば、水分比が２０ｗｔ％の場合、補修材の圧縮強度は、水の添加から１時間で鋭く増大して２９．２２Ｎ／ｍｍ２に達し、その後緩やかに増大し、１４日目に５６．５２Ｎ／ｍｍ２に達した。２８日目では、圧縮強度は４４．９２Ｎ／ｍｍ２に低下した。一方、水分比が２５ｗｔ％の場合、補修材の圧縮強度は、水の添加から１時間後では、水分比が２０ｗｔ％の場合よりも低い１８．５０Ｎ／ｍｍ２に急増し、その後、緩やかに増大し、１４日目で３８．８１Ｎ／ｍｍ２に達した。水分比が２０ｗｔ％の補修材とは異なり、１４日強度から低下することなく、２８日目で４２．０６Ｎ／ｍｍ２の圧縮強度が得られた。
【００４２】
（実施例２）
酸化マグネシウム４０ｗｔ％、リン酸二水素カリウム２６ｗｔ％、二酸化珪素１２ｗｔ％、焼成カオリン１０ｗｔ％、酸化アルミニウム７ｗｔ％、酸化鉄III３ｗｔ％、酸化カルシウム１．９ｗｔ％、ポリエステル繊維０．１ｗｔ％で構成されたセラミック組成物に対し、１５ｗｔ％の水を添加し、混練して、スラリー状のセラミック部材を形成した。このセラミック部材は、３日強度で７２．９６Ｎ／ｍｍ２の圧縮強度が得られた。
【００４３】
（第２実施形態）
図１は、本発明の実施形態としての構造物の補修方法を示す図である。本実施形態では、構造物としての鋼床版の舗装に生じたポットホールを補修する場合を説明する。
【００４４】
図１（ａ）に示すように、鋼床版１は、鋼製のデッキプレート１０と、基層アスファルト１１と、表層アスファルト１２を有する。この鋼床版１の基層及び表層アスファルト１１，１２にポットホール１３が形成され、デッキプレート１０の表面が露出している。
【００４５】
上記ポットホール１３の補修を、実施例の補修材を用いて行う。
【００４６】
まず、ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウム３４ｗｔ％、酸化マグネシウム３０ｗｔ％のセラミック組成物を、３２重量部の細骨材に対して１８重量部の割合で混合してドライミックスを形成し、このドライミックスに対して、２０ｗｔ％の水分比となる水を添加し、混練して、スラリー状の補修材を形成する。ドライミックスと水の混練は、密閉したケーシング中に攪拌羽根が設けられた攪拌装置で行う。上記水分比で水を混合することにより、流動性の高いスラリーを得ることができる。上記攪拌装置から、ポンプ装置によってスラリーを圧送管に圧送し、圧送管に接続された吐出ホースの先端から、ポットホール１３に向けてスラリーを吐出する。或いは、上記攪拌装置で形成したスラリーを、バケツ等によって搬送し、ポットホール１３に充填してもよい。
【００４７】
ポットホール１３に吐出されたスラリーは、流動性が高いので、ポットホール１３の表面との間に空隙を生じることなく充填される。
【００４８】
図１（ｂ）は、ポットホール１３内に充填された補修材１４が硬化した様子を示す図である。ポットホール１３に充填されたスラリーは、急速に硬化し、スラリーの形成から３０分後に２４．１３Ｎ／ｍｍ２を越える硬度に達し、車両荷重に十分に耐える強度を発揮する。したがって、補修作業の完了直後に、道路の交通規制を解除することができ、車両交通への影響を最小限に抑えることができる。
【００４９】
上記補修材１４は、２８日強度が４４．８２Ｎ／ｍｍ２に達し、ポルトランドセメントと比較して２倍程度の高い強度を有する。したがって、舗装上を走行する車両の荷重が繰り返して作用しても、ひび割れ等の破損を効果的に防止できる。
【００５０】
また、上記補修材１４は、硬化後において、氷点下から１０００℃以上の温度範囲で安定であるので、冬季と夏季の温度差が大きい環境においても、溶融することが無い。したがって、上記補修材１４は、良好な品質を安定して保持することができる。
【００５１】
また、上記補修材１４は、ポットホール１３の表面に露出した基層アスファルト１１及び表層アスファルト１２に対して高い密着性を有し、また、硬化に伴う収縮が実質的に無い。したがって、硬化後においても、補修材１４と、基層アスファルト１１及び表層アスファルト１２との境界に亀裂が生じる不都合を防止できる。
【００５２】
さらに、上記補修材１４は、デッキプレート１０に対して高い密着性を有し、さらに、透水性が殆ど無いので、デッキプレート１０の補修材１４に接する表面の腐食を防止できる。また、補修材１４と基層アスファルト１１との高い密着性により、デッキプレート１０の表面に、亀裂を通じて雨水が浸透する不都合を防止できるので、デッキプレート１０の表面の補修材１４周辺部における腐食をも防止できる。
【００５３】
さらに、上記補修材１４は、金属の錆びに対しても高い密着性を有するので、ポットホール１３に露出したデッキプレート１０の表面に錆びが生じていても、デッキプレート１０に対して高い付着力を発揮できると共に、充填後の錆びの進行を防止できる。
【００５４】
さらに、上記補修材１４は、水分や塩分による密着性及び強度への影響が殆ど無い。したがって、ポットホール１３内に水分や塩分が付着していても、水分や塩分を除去することなく、補修材のスラリーを充填することが可能である。したがって、降雨時や、海に近接した位置においても、補修材１４の品質の低下を招くことなく補修を行うことができる。
【００５５】
（第３実施形態）
図２は、本発明の構造物の補修方法の他の実施形態を示す図である。本実施形態では、構造物としてのＲＣ（鉄筋コンクリート）床版の舗装に生じたポットホールを補修する場合を説明する。
【００５６】
図２（ａ）に示すように、ＲＣ床版２は、鉄筋コンクリート製のデッキ２０と、基層アスファルト２１と、表層アスファルト２２を有する。このＲＣ床版２の表層アスファルト２２にポットホール２３が形成され、基層アスファルト２１の表面が露出している。なお、図２において、ＲＣ床版２の配筋等の詳細構造は、図示を省略している。
【００５７】
本実施形態においても、第２実施形態で用いた補修材と同じ補修材を用いる。すなわち、ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウム３４ｗｔ％、酸化マグネシウム３０ｗｔ％のセラミック組成物を、３２重量部の細骨材に対して１８重量部の割合で混合してドライミックスを形成し、このドライミックスに対して、２０ｗｔ％の水分比となる水を添加し、混練して、スラリー状の補修材を形成する。スラリー状の補修材を、攪拌装置からポンプ装置で圧送し、ポットホール２３に吐出して充填する。
【００５８】
ポットホール２３に充填されたスラリーは急速に硬化し、図２（ｂ）に示すように、硬化した補修材２４によってポットホール２３が埋められる。補修材２４は、スラリーの形成から３０分後に２４．１３Ｎ／ｍｍ２を越える硬度に達するので、補修作業の完了直後に、道路の交通規制を解除することができる。
【００５９】
最終的に、上記補修材２４は、２８日強度が４４．８２Ｎ／ｍｍ２に達する強度が得られるので、舗装上を走行する車両の荷重に対して十分な耐久性を発揮できる。
【００６０】
また、上記補修材２４は、ポットホール２３の表面に露出した基層アスファルト２１及び表層アスファルト２２に対して高い密着性を有し、また、硬化に伴う収縮が実質的に無い。したがって、硬化後においても、補修材２４と、基層アスファルト２１及び表層アスファルト２２との境界に亀裂が生じる不都合を防止できる。
【００６１】
また、上記補修材２４は、水分や塩分による密着性及び強度への影響が殆ど無いので、ポットホール２３内に水分や塩分が付着していても、水分や塩分を除去することなく、補修材のスラリーを充填することが可能である。したがって、降雨時や、海に近接した位置においても、補修材２４の品質の低下を招くことなく補修を行うことができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、ＲＣ床版２の表層アスファルト２２に生じたポットホール２３の補修を行う場合を例示したが、鋼製のデッキプレート上に舗装が設けられた鋼床版の表層アスファルトのポットホールを補修する場合にも、本発明を適用できる。
【００６３】
（第４実施形態）
図３は、本発明の実施形態の補強方法により補強を行った構造物を示す図である。本実施形態の補強方法は、第１実施形態の補修材に用いたものと同様のセラミック組成物を用いて補強材を形成し、構造物としての鋼床版３に適用したものである。
【００６４】
図３に示すように、鋼床版３は、鋼製のデッキプレート３０と、デッキプレート３０上に設けられて、補強材で形成された補強層３１と、補強層３１上に設けられたアスファルト舗装３４とを有する。
【００６５】
アスファルト舗装３４は、一般的な粘度のアスファルトと、一般的な粗骨材の割合で形成された通常の舗装でもよく、あるいは、粘度の高いアスファルトと、高い粗骨材の割合で形成された透水性又は排水性舗装でもよい。
【００６６】
補強層３１は、第１実施形態の補修材に用いたものと同様のセラミック組成物を含んでいる。すなわち、ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウム３４ｗｔ％、酸化マグネシウム３０ｗｔ％のセラミック組成物を、３２重量部の細骨材に対して１８重量部の割合で混合してドライミックスを形成し、このドライミックスに対して、２０ｗｔ％の水分比となる水を添加し、混練して形成されたスラリー状の補強材が、層状に塗布されて形成されている。
【００６７】
補強層３１を形成する際、スラリー状の補強材の塗布は、スラリーを製造する攪拌装置からポンプ装置で圧送してデッキプレート３０の上に吐出し、コテ均しによって表面を平滑に仕上げる。あるいは、ポンプ装置にスプレーガンを接続し、ポンプ装置で圧送されたスラリーを、スプレーガンのノズルから噴射して、吹き付けによりデッキプレート３０の上に補強材を配置してもよい。このように、上記補強材は、流動性が高いので、吹き付けによって塗布でき、したがって、補強層３１の施工の手間を大幅に削減することができる。
【００６８】
上記補強層３１は、セラミック組成物で形成されているので、例えばコンクリートで補強を行う場合と比較して、約２倍の圧縮強度が得られる。また、上記セラミック組成物は、コンクリートよりもヤング率が低いので、圧縮強度が高いことと相俟って、コンクリートよりもひび割れが生じ難い。したがって、デッキプレート３０上に補強層３１を形成することにより、高い耐荷重を有し、しかも、高い耐ひび割れ性能を奏することができる。また、セラミック組成物の高い付着力により、デッキプレート３０の表面に強固に密着できる。さらに、水を殆ど透過させないので、デッキプレート３０の腐食を効果的に防止することができる。
【００６９】
（第５実施形態）
図４は、本発明の実施形態の補強方法により補強を行った他の構造物を示す図である。本実施形態の補強方法は、第１実施形態の補修材に用いたものと同様のセラミック組成物を用いて補強材を形成し、構造物としてのＲＣ床版４に適用したものである。
【００７０】
図４に示すように、ＲＣ床版４は、鉄筋コンクリート製のデッキ４０と、デッキ４０上に設けられて補強材で形成された補強層４１と、補強層４１上に設けられたアスファルト舗装４４とを有する。
【００７１】
アスファルト舗装４４は、通常の舗装でもよく、あるいは、透水性又は排水性舗装でもよい。
【００７２】
補強層４１は、第１実施形態の補修材に用いたものと同様のセラミック組成物を含んでいる。すなわち、酸化マグネシウム４０ｗｔ％、リン酸二水素カリウム２６ｗｔ％、二酸化珪素１２ｗｔ％、焼成カオリン１０ｗｔ％、酸化アルミニウム７ｗｔ％、酸化鉄III３ｗｔ％、酸化カルシウム１．９ｗｔ％、ポリエステル繊維０．１ｗｔ％で構成されたセラミック組成物に対し、１５ｗｔ％の水を添加し、混練して形成されたスラリー状の補強材が、層状に塗布されて形成されている。
【００７３】
補強層４１を形成する際、攪拌装置で製造したスラリー状の補強材を、ポンプ装置でデッキ４０上に圧送の後、コテ均しによって仕上げる。あるいは、スプレーガンを用いて、ポンプ装置で圧送されたスラリーを噴射し、吹き付けによってデッキ４０上に補強材を配置してもよい。上記補強材は、流動性が高いので吹き付けによって塗布でき、これにより、補強層４１の施工の手間を大幅に削減することができる。
【００７４】
上記補強層４１は、セラミック組成物で形成されているので、例えばコンクリートで補強を行う場合と比較して、約２倍の圧縮強度が得られる。また、上記セラミック組成物は、コンクリートよりもヤング率が低いので、圧縮強度が高いことと相俟って、コンクリートよりもひび割れが生じ難い。したがって、デッキ４０上に補強層４１を形成することにより、高い耐荷重を有し、しかも、高い耐ひび割れ性能を奏することができる。また、セラミック組成物の高い付着力により、デッキ４０の表面に強固に密着できる。さらに、水を殆ど透過させないので、鉄筋コンクリート製のデッキ４０の劣化を効果的に防止することができる。
【００７５】
本実施形態において、セラミック組成物で形成された補強層４１により、ＲＣ床版の鉄筋コンクリート製のベース４０を補強したが、鋼コンクリート合成構造で形成された合成床版のコンクリート部材の表面を補強してもよい。
【００７６】
（第６実施形態）
図５は、本発明の実施形態としての補修及び補強方法を適用する構造物である鋼製高欄５を示す斜視図である。本実施形態では、道路用の橋梁に設置された既存の鋼製高欄５に対して、セラミック組成物を有する補修・補強材を用いて補修と補強を行う。
【００７７】
図５に示すように、鋼製高欄５は、複数のブロック状のユニット５０，５０，・・・が連なって形成されている。ユニット５０は、内部が空洞の鋼製の箱状体で形成され、橋梁の床版６上に固定される基部５１と、基部５１の上側に連なる壁部５２とを有する。ユニット５０の基部５１の道路側には、下側ほど道路側にせり出すように傾斜した傾斜面５１ａと、この傾斜面５１ａの下端に連なって鉛直に延在する端面５１ｂを有する。この基部５１の端面５１ｂが、床版６上に敷設される舗装７の端部に接している。なお、図５には、舗装７を透視した状態で示している。
【００７８】
ユニット５０の基部５１には、傾斜面５１ａの下部に、舗装面の排水による腐食や、走行車両の接触に起因して、貫通穴５３が形成されている。また、基部５１の端面５１ｂには、接している舗装７からの浸透水により、腐食穴５４が形成されている。一方、壁部５２の道路側面には、作製時に形成されて供用時にはキャップで塞がれている作業用のハンド穴５５が設けられている。
【００７９】
鋼製高欄５のユニット５０は、鋼製の箱状体で形成されているので、傾斜面５１ａの貫通穴５３や端面５１ｂの腐食穴５４が生じると、これらの穴５３，５４から内部に雨水が浸入し、ユニット５０の劣化が急速に進むという不都合がある。
【００８０】
そこで、本実施形態では、ユニット５０の内側に、セラミック組成物で形成された補修・補強材を配置することにより、傾斜面５１ａの貫通穴５３や端面５１ｂの腐食穴５４を塞ぐと共に、ユニット５０の補強を行う。
【００８１】
図６は、鋼製高欄５のユニット５０の内側面に、層状の補修・補強ライニング５６を形成した様子を示す断面図である。この補修・補強ライニング５６は、実施例のセラミック組成物を用いて形成されている。すなわち、ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウムｗｔ３４％、酸化マグネシウムｗｔ３０％のセラミック組成物を、３２重量部の細骨材に対して１８重量部の割合で混合してドライミックスを形成する。このドライミックスに対して、２０％の水分比となる水を添加し、混練してなるスラリー状の補修・補強材を用いている。スラリー状の補修・補強材を、壁部５２の道路側面に形成されたハンド穴５５から挿入したスプレーガンのノズルから噴射し、ユニット５０の内側面に吹き付けて、補修補強ライニング５６を形成している。
【００８２】
図６に示すように、ユニット５０の内側に吹き付けによって層状の補修・補強ライニング５６を形成することにより、床版６上の荷重を大幅に増大させることなく、容易に貫通穴５３及び腐食穴５４を塞ぐことができる。補修・補強ライニング５６は、セラミック組成物で形成され、鋼、アスファルト、及び鋼の錆びに対する密着性が高いので、ユニット５０の腐食の進行を効果的に抑制することができる。さらに、セラミック組成物で形成された補修・補強ライニング５６は、高い強度を有するので、腐食により減少したユニット５０の剛性を補うことができる。
【００８３】
図７は、鋼製高欄５のユニット５０の内側に、塊状の補修・補強体５７を形成した様子を示す断面図である。この補修・補強体５７は、上記セラミック組成物を用いたスラリー状の補修・補強材を、壁部５２のハンド穴５５から挿入した吐出管の先端から吐出し、ユニット５０の内側に供給して硬化させて形成している。
【００８４】
図７に示すように、ユニット５０の基部５１と壁部５２の下部の内側に、塊状の補修・補強体５７を形成することにより、ユニット５０の剛性を大幅に増すことができる。したがって、ユニット５０に道路を通行する車両が接触しても、ユニット５０の破損を防止することができる。また、補修・補強体５７は、セラミック組成物で形成され、鋼、アスファルト、及び鋼の錆びに対する密着性が高いので、ユニット５０の腐食の進行を効果的に抑制することができる。
【００８５】
上記各実施形態において、補修材又は補強材として、ケイ酸カルシウム３６ｗｔ％、リン酸二水素カリウムｗｔ３４％、酸化マグネシウムｗｔ３０％のセラミック組成物を、３２重量部の細骨材に対して１８重量部の割合で混合してドライミックスを形成し、このドライミックスに対して、２０％の水分比となる水を添加したものを用いたが、セラミック組成物の組成比は他のものであってもよく、また、水分比は他のものであってもよい。すなわち、セラミック組成物は、酸化マグネシウムが２０〜４０ｗｔ％、リン酸二水素カリウムが２５〜４５ｗｔ％の範囲の割合で形成することができる。また、１７〜３５重量部の上記セラミック組成物に、混合物を混合して５０重量部のドライミックスを形成し、このドライミックスに対して、１５〜２３ｗｔ％の水分比の水を混合することができる。また、ドライミックスは、必ずしも混合物は混合しなくてもよく、上記セラミック組成物のみをドライミックスとしてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１ 鋼床版
１０ デッキプレート
１１ 基層アスファルト
１２ 表層アスファルト
１３ ポットホール
１４ 補修材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の補修又は補強に用いられるセラミック組成物であって、リン酸塩系セラミックを主成分とすることを特徴とするセラミック組成物。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミック組成物において、
酸化マグネシウム及びリン酸二水素カリウムを含むことを特徴とするセラミック組成物。
【請求項３】
請求項２に記載のセラミック組成物において、
２０〜４０ｗｔ％の酸化マグネシウムと、２５〜４５ｗｔ％のリン酸二水素カリウムを含むことを特徴とするセラミック組成物。
【請求項４】
請求項３に記載のセラミック組成物において、
３０ｗｔ％以下のカオリナイトが添加されていることを特徴とするセラミック組成物。
【請求項５】
請求項３に記載のセラミック組成物において、
４０ｗｔ％の酸化マグネシウムと、２６ｗｔ％のリン酸二水素カリウムと、１２ｗｔ％の二酸化珪素と、１０ｗｔ％のカオリナイトと、７ｗｔ％の酸化アルミニウムと、３ｗｔ％の酸化鉄IIIと、１．９ｗｔ％の酸化カルシウムと、０．１ｗｔ％のポリエステル繊維を含むことを特徴とするセラミック組成物。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つのセラミック組成物に水を添加し、混練してなるスラリーを、構造物の被補修位置に配置することを特徴とする構造物の補修方法。
【請求項７】
請求項６に記載の構造物の補修方法において、
上記スラリーを、吹き付けによって被補修位置に配置することを特徴とする構造物の補修方法。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１つのセラミック組成物に水を添加し、混練してなるスラリーを、構造物の被補強位置に配置することを特徴とする構造物の補強方法。
【請求項９】
請求項６に記載の構造物の補強方法において、
上記スラリーを、吹き付けによって被補強位置に配置することを特徴とする構造物の補強方法。
【請求項１】
構造物の補修又は補強に用いられるセラミック組成物であって、リン酸塩系セラミックを主成分とすることを特徴とするセラミック組成物。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミック組成物において、
酸化マグネシウム及びリン酸二水素カリウムを含むことを特徴とするセラミック組成物。
【請求項３】
請求項２に記載のセラミック組成物において、
２０〜４０ｗｔ％の酸化マグネシウムと、２５〜４５ｗｔ％のリン酸二水素カリウムを含むことを特徴とするセラミック組成物。
【請求項４】
請求項３に記載のセラミック組成物において、
３０ｗｔ％以下のカオリナイトが添加されていることを特徴とするセラミック組成物。
【請求項５】
請求項３に記載のセラミック組成物において、
４０ｗｔ％の酸化マグネシウムと、２６ｗｔ％のリン酸二水素カリウムと、１２ｗｔ％の二酸化珪素と、１０ｗｔ％のカオリナイトと、７ｗｔ％の酸化アルミニウムと、３ｗｔ％の酸化鉄IIIと、１．９ｗｔ％の酸化カルシウムと、０．１ｗｔ％のポリエステル繊維を含むことを特徴とするセラミック組成物。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つのセラミック組成物に水を添加し、混練してなるスラリーを、構造物の被補修位置に配置することを特徴とする構造物の補修方法。
【請求項７】
請求項６に記載の構造物の補修方法において、
上記スラリーを、吹き付けによって被補修位置に配置することを特徴とする構造物の補修方法。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１つのセラミック組成物に水を添加し、混練してなるスラリーを、構造物の被補強位置に配置することを特徴とする構造物の補強方法。
【請求項９】
請求項６に記載の構造物の補強方法において、
上記スラリーを、吹き付けによって被補強位置に配置することを特徴とする構造物の補強方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２０８８８０（Ｐ２０１０−２０８８８０Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５５７７２（Ｐ２００９−５５７７２）
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（５０５４１３２５５）阪神高速道路株式会社 (46)
【出願人】（５０８０６１５４９）阪神高速技術株式会社 (20)
【出願人】（５０７３１１８７６）株式会社イーグル・ヴィジョン (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（５０５４１３２５５）阪神高速道路株式会社 (46)
【出願人】（５０８０６１５４９）阪神高速技術株式会社 (20)
【出願人】（５０７３１１８７６）株式会社イーグル・ヴィジョン (4)
【Ｆターム（参考）】
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