道路床版の補修方法
【課題】薄い層で施工しても、耐久性に影響を及ぼす幅の広いひび割れが発生することがなく、かつ、数時間程度で所要の強度発現を得ることができ、さらに、既設コンクリート床版の強化も実現できる道路床版の補修方法を提供する。
【解決手段】既設コンクリート床版１に上に樹脂材料２を塗布した上から骨材３を散布して付着を確保するための凹凸をつけ、セメント、急硬材、炭酸リチウム、凝結遅延剤、流動化剤、窒素ガス発泡物質および増粘剤を含有するモルタルに対して、繊維径が０．０５mm以下かつ繊維長が５〜２０mmで、繊維引張強度が１５００〜２４００ＭＰａのＰ軸短繊維を１〜５％配合した急硬性の高靭性ＦＲＣ材料４を流し込むように施工する。
【解決手段】既設コンクリート床版１に上に樹脂材料２を塗布した上から骨材３を散布して付着を確保するための凹凸をつけ、セメント、急硬材、炭酸リチウム、凝結遅延剤、流動化剤、窒素ガス発泡物質および増粘剤を含有するモルタルに対して、繊維径が０．０５mm以下かつ繊維長が５〜２０mmで、繊維引張強度が１５００〜２４００ＭＰａのＰ軸短繊維を１〜５％配合した急硬性の高靭性ＦＲＣ材料４を流し込むように施工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速道路などの舗装の打換えの際に切削されるコンクリート床版の補修方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
道路のアスファルト舗装は、交通量の増大、車両の大型化、さらには経年変化で、損傷度を増加させる傾向にあり、数年おきに打ち換えられている。
【０００３】
一般的な補修方法として、既設のアスファルト舗装を路面切削機などによって切削した後、新たなアスファルト舗装を施す方法がある。
【０００４】
また、下記特許文献は、補修・補強すべき鉄筋コンクリート床版面上に、接着剤を用いて帯状鋼板を貼り付け、取付金具を用いて床版面に固定し、その上に補強用の増厚コンクリートを打設することにより既設床版と増厚コンクリートを補強するとともに一体化させることを特徴とする鉄筋コンクリート床版上面の補修・補強工法である。
【特許文献１】特開平９−５９９２９号公報
【０００５】
この特許文献１によれば、帯状鋼板の表面は、凹凸状に形成してあるため、増厚コンクリートとの接着面が相対的に拡大され、より強固に一体化される。
【０００６】
帯状鋼板は、クリーム状の高分子系の接着剤をもって床版面に接着させる方法であるため、帯状鋼板の床版面に対する接着性、つまり密着性が高い。しかも帯状鋼板を取付金具を介して床版面に固定し、前記接着剤と、この取付金具との組み合わせにより床版面に結合させ、その上に増厚コンクリートを打設する方法であるため、全体が強固に一体化され、つまり帯状鋼板、取付金具、増厚コンクリート三者の一体化による補修・補強構造となるため、従来の増厚コンクリートによる補修・補強方法に比較し、格段の強度と耐久性を発揮することができる。
【０００７】
なお、増厚コンクリートとして、スチールファイバーを混入した補強コンクリートを用いると、さらに強度や耐摩耗性の向上が図れる。また、帯状鋼板に高張力鋼からなる薄板の鋼板を用いることにより、さらに補修・補強効果を高めることができる。
【０００８】
下記特許文献は、疲労荷重を受ける鋼床版の剛性の向上と防水性の向上を同時に達成できる合成床版構造体を得ることを目的としたもので、グースアスファルト層をクラック分散型の繊維補強セメント複合材料で代替し、このクラック分散型複合材料と鋼床版との一体化を樹脂製のジベルを用いて行う。
【特許文献２】特許第４２７６５２７号公報
【０００９】
この特許文献２の合成床版構造体は、鋼床版と表層アスファルト層との間に防水層および繊維補強材料層を設けてなる合成床版構造体において、基板の中央部に内部空間を有する凸部を設けてなる樹脂製のジベルが、該凸部を該繊維補強材料層の側にして該鋼床版と該繊維補強材料層の間に介在しており、防水層は「鋼床版と繊維補強材料層との間」および「繊維補強材料層と樹脂製ジベルの凸部を除いた基板との間」に施されており、ジベルの凸部内の空間に繊維補強材料が入り込んで硬化しており、且つ前記の繊維補強材料層として、下記〔Ｍ１〕の条件を満たすセメント調合マトリクスに、下記〔Ｆ１〕の条件を満たすＰＶＡ（Poly Vinyl Alcohol ) 短繊維を１vol.％以上３vol.％以下の配合量で配合したクラック分散型の繊維補強セメント複合材料を用いたことを特徴とする。
〔Ｍ１〕
水結合材の重量百分比（Ｗ／Ｃ）：２５％以上
細骨材と結合材の重量比（Ｓ／Ｃ）：１.５以下（０を含む）
細骨材の最大粒径０.８mm以下で平均粒径０.４mm以下
単位水量：２５０〜４５０Ｋｇ／ｍ3
練り上がり直後の空気量：２０％以下（０％を含む）
高性能ＡＥ減水剤：練混ぜ直後のスランプフロー値が４００mm以上となる量以上、且つ３０Ｋｇ／ｍ3未満
〔Ｆ１〕
繊維径：５０μｍ以下
繊維長：５〜２０mm
繊維引張強度：１５００〜２４００ＭＰａ
【００１０】
表層アスファルト層は、透水性アスファルト層であり、また、樹脂製のジベルは、その基板の裏面が鋼床版に接着剤で接着されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記既設のアスファルト舗装を路面切削機などによって切削した後、新たなアスファルト舗装を施す方法では、アスファルト舗装を切削する際に、コンクリート床版まで削ってしまうことが多く、これを繰り返すと、床版のかぶり厚が不足してしまうことになる。
【００１２】
このような状況に対して、道路の供用に影響を与えない程度の施工時間で補修する方法はないのが現状である。
【００１３】
また、十分な施工時間が確保できた場合でも、通常のコンクリートやモルタルではひび割れが発生してしまうため適用できず、樹脂系材料では、その上から高温で施工されるアスファルトを舗装することができないことから、数cm程度の厚さで施工可能な補修材料は、ほとんど存在しないのが実状である。
【００１４】
前記特許文献１は、床版上面にコンクリートを重ね打ちし、床版厚を大きくし、耐荷力を増大させ、貫通ひび割れを発生させないようにする「床版上面増厚工法」の一つであり、増厚コンクリートとの接着面が相対的に拡大され、より強固に一体化ができるという効果があるものの、上面に増厚するコンクリートの厚みがあまり厚くできないという問題があり、また既存床版に生じたひび割れを耐久的にくい止めるかどうかという点に不安が残る。
【００１５】
前記特許文献２は、鋼床版と表層アスファルト層との間に防水層および繊維補強材料層を設けてなる合成床版構造体であり、コンクリート床版を対象とするものではない。
【００１６】
また、１．０％以上の引張ひずみを示すひび割れ分散型のＰＶＡ繊維補強セメント複合材料に、急硬性を付与することはできても、充分な可使時間の確保ができない上に、流動性の保持性にも難点があり、自己充填性やセルフレベリング性を得ることはできなかった。
【００１７】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、薄い層で施工しても、耐久性に影響を及ぼす幅の広いひび割れが発生することがなく、かつ、数時間程度で所要の強度発現を得ることができ、さらに、既設コンクリート床版の強化も実現できる道路床版の補修方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、既設コンクリート床版に上に樹脂材料を塗布した上から骨材を散布して付着を確保するための凹凸をつけ、セメント、急硬材、炭酸リチウム、凝結遅延剤、流動化剤、窒素ガス発泡物質および増粘剤を含有するモルタルに対して、繊維径が０．０５mm以下かつ繊維長が５〜２０mmで、繊維引張強度が１５００〜２４００ＭＰａのＰ軸短繊維を１〜５％配合した急硬性の高靭性ＦＲＣ材料を流し込むように施工することを要旨とするものである。
【００１９】
請求項１記載の本発明によれば、急硬性の高靭性ＦＲＣ材料を用いることにより短時間での施工が可能となり、樹脂系の材料としてエポキシ樹脂を用いれば、塗布後、直ちにモルタル材料を施工することができ、更に施工時間の短縮を図ることができる。また、急硬性の高靭性ＦＲＣ材料は、アスファルト施工に耐えうる材料であり、かつ薄層で施工しても微細ひび割れに制御できる材料である。さらに、セメント系の材料を薄い層で施工する場合、既床版との付着の確保が必要であるが、樹脂材料などを塗布した上から珪砂などの骨材を散布し、物理的な凹凸をつけてから、急硬性の高靭性ＦＲＣ材料を打ち込むので、この樹脂材料の塗布により、既設床版の強化という副次的な効果を得ることもできる。
【００２０】
請求項２記載の本発明は、急硬性の高靭性ＦＲＣ材料は、材齢３時間の圧縮強度が２０Ｎ／mm２以上となり、材齢２８日における硬化体の引張ひずみが１．０％以上を示すことを要旨とするものである。
【００２１】
請求項２記載の本発明によれば、高速道路上などの施工時間を確保することができない施工条件であっても数時間程度で、所要の強度発現を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上述べたように本発明の道路床版の補修方法は、薄い層で施工しても、耐久性に影響を及ぼす幅の広いひび割れが発生することがなく、かつ、高速道路上などの施工時間を確保することができない施工条件であっても数時間程度で、所要の強度発現を得ることができるものである。よって、本発明により、高速道路のコンクリート床版におけるかぶり厚の不足を解消し、高い耐久性を付与することが可能となる。
【００２３】
また、セメント系の材料を薄い層で施工する場合、既床版との付着の確保が必要となることがあるが、樹脂材料などを塗布した上から珪砂などの骨材を散布し、物理的な凹凸をつけてから、急硬性の高靭性ＦＲＣ材料を打ち込む方法を採用するので、この樹脂材料の塗布により、既設床版の強化という副次的な効果を得ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の道路床版の補修方法の実施形態を示す縦断側面図で、図中１は既設コンクリート床版である。
【００２５】
既設コンクリート床版１に上に樹脂材料２を塗布した上から骨材３を散布して付着を確保するための凹凸をつける。
【００２６】
そして、セメント、急硬材、炭酸リチウム、凝結遅延剤、流動化剤、窒素ガス発泡物質および増粘剤を含有するモルタルに対して、繊維径が０．０５mm以下かつ繊維長が５〜２０mmで、繊維引張強度が１５００〜２４００ＭＰａのＰ軸短繊維を１〜５％配合した急硬性の高靭性ＦＲＣ材料４を流し込むように施工する。
【００２７】
樹脂材料２としては、水張り条件下での２００万回疲労試験において強度低下が無く、圧縮強度５０MPa以上、圧縮弾性係数１０００MPa以上、曲げ強度３５MPa以上、引張せん断強度１０MPa以上で、ＪＩＳＫ６８５７処理条件Ｅの暴露条件における残留引張強度が９０％以上あるいは母材破壊する、高耐久型エポキシ樹脂接着剤：商品名ＫＳボンド 鹿島道路株式会社が好適である。
【００２８】
また、化学的組成としては、主剤がビスフェノール系エポキシ樹脂、硬化剤が変性脂肪族ポリアミンからなるものが望ましいが、その他の化学的組成からなるものであっても良い。
【００２９】
既設コンクリート床版１に上に樹脂材料２を塗布するに際して、まず、既設コンクリート床版１の表面に例えばショットブラストにより凹凸面を形成するようにしてもよい。既設コンクリート表面に軽度のひび割れ等の破損部分がある場合には、その部分を切削除去したあとにショットブラストを施す。なお、ショットブラストでは、粒径２mm程度の鋼球等のショット材料を上記表面に打ちつけて凹凸面を形成し、ショット材料及び研掃によって発生するダストは吸引処理される。
【００３０】
ここで、「ショットブラスト」とは、多数の固体を対象面に衝突させ、これら固体が衝突する際の衝撃力によって、対象面を削り取る処理を言う。
【００３１】
前記樹脂材料２の塗布に当たって樹脂散布装置を用いるものであり、この樹脂散布装置は、図示は省略するが、移動体部、噴射ノズル部、制御部、ミスト吸引部を備えており、移動体部は駆動輪を備え、構造物の表面上を少なくとも一方向に移動可能とされている。
【００３２】
噴射ノズル部は、前記移動体部の、移動方向における端部に設けられており、噴射口から樹脂材料２を噴射できるものであって、構造物の表面に平行であり、かつ、上記移動体部１の移動方向に交わる方向へと移動可能とされている。
【００３３】
制御部は、前記移動体部及び噴射ノズル部の移動を制御するものであり、ミスト吸引部は飛散防止カバーを備えており、この飛散防止カバーが、前記噴射ノズル部の噴射口と構造物の表面との間の空間を覆うものであり、この飛散防止カバーには吸引口が開口されており、この吸引口が、集塵機に連続する排気路の端部とする。
【００３４】
また、骨材３を樹脂材料２上に散布する。この骨材３の散布は、樹脂材料２が半固化状態にある条件下、つまり、ボンドのナット引張試験を行った場合において、接着剤を塗布した直後に設置したナットを所定時間に引き上げる力（先付引上げ力）と接着剤を塗布してから所定時間後に設置したナットを引き上げる力（後付引上げ力）との差が５Ｎ以下、より望ましくは４Ｎ以下となる条件下で行う。
【００３５】
骨材３は細骨材として分類されるものであればよく、径３〜５mmで分級されているものが好適である。珪砂の場合、１〜２号程度の径が最適である。また、粒径５mmの単粒の花崗岩なども推奨される。
【００３６】
散布方法は、例えば、密度2.65g/cm3の骨材の場合、1ｍ2あたり、0.5〜5kg程度を計量し、手で散布する。
【００３７】
前記急硬性の高靭性ＦＲＣ材料４は、急硬材とセメントの割合が質量比で２／５〜１／１である。
【００３８】
前記本発明で使用するセメントとしては特に限定されるものではないが、ＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定されている各種ポルトランドセメント、ＪＩＳ Ｒ ５２１１、ＪＩＳ Ｒ ５２１２、およびＪＩＳ Ｒ ５２１３に規定された各種混合セメント、ＪＩＳに規定された以上の混和材混入率で製造した高炉セメント、フライアッシュセメントおよびシリカセメント、石灰石粉末等を混合したフィラーセメントから選ばれる１種又は２種以上などが挙げられる。
【００３９】
また、本発明の急硬材は、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比０．７５〜１．５のカルシウムアルミネートと、無水セッコウを含有する。
【００４０】
本発明で、カルシウムアルミネートとは、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３を主成分とする化合物を総称するものである。本発明では、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．７５〜１．５のカルシウムアルミネートを用いる。カルシウムアルミネートの具体例としては、例えば、ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２、３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４などと表される結晶性のカルシウムアルミネート類や、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３成分を主成分とする非晶質の化合物が挙げられる。ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．７５未満では充分な強度発現性が得られない。また、逆に、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が１．５を超えると充分な流動性や可使時間が得られない。
【００４１】
カルシウムアルミネートを得る方法としては、ＣａＯ原料とＡｌ２Ｏ３原料をロータリーキルンや電気炉等によって熱処理して得る方法が挙げられる。カルシウムアルミネートを製造する際のＣａＯ原料としては、例えば、石灰石や貝殻等の炭酸カルシウム、消石灰などの水酸化カルシウム、あるいは生石灰などの酸化カルシウムを挙げることができる。また、Ａｌ２Ｏ３原料としては、例えば、ボーキサイトやアルミ残灰と呼ばれる産業副産物のほか、アルミ粉などが挙げられる。
【００４２】
カルシウムアルミネートを工業的に得る場合、不純物が含まれることがある。その具体例としては、例えば、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、Ｓ、Ｐ２Ｏ５、およびＦ等が挙げられる。これらの不純物の存在は本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とはならない。具体的には、これらの不純物の合計が１０％以下の範囲では特に問題とはならない。
【００４３】
また、化合物としては、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、６ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、６ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２Ｆｅ２Ｏ３などのカルシウムアルミノフェライト、２ＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３やＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３などのカルシウムフェライト、ゲーレナイト２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、アノーサイトＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２などのカルシウムアルミノシリケート、メルビナイト３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２、アケルマナイト２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２、モンチセライトＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ２などのカルシウムマグネシウムシリケート、トライカルシウムシリケート３ＣａＯ・ＳｉＯ２、ダイカルシウムシリケート２ＣａＯ・ＳｉＯ２、ランキナイト３ＣａＯ・２ＳｉＯ２、ワラストナイトＣａＯ・ＳｉＯ２などのカルシウムシリケート、カルシウムチタネートＣａＯ・ＴｉＯ２、遊離石灰、リューサイト（Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ）・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２等を含む場合がある。本発明ではこれらの結晶質または非晶質が混在していても良い。
【００４４】
本発明のカルシウムアルミネート系化合物の粒度は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値で３０００〜９０００ｃｍ２／ｇの範囲にあり、４０００〜８０００ｃｍ２／ｇ程度のものがより好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では強度発現性が充分でない場合があり、９０００ｃｍ２／ｇを超えるようなものは流動性や可使時間の確保が困難になる場合がある。
【００４５】
本発明で使用する無水セッコウとは、特に限定されるものではないが、II型の無水セッコウを使用することが好ましく、中でもｐＨが４．５以下の酸性無水セッコウを利用することが、可使時間の確保のしやすさと、その後の強度増進が良好なことから好ましい。ここで、無水セッコウのｐＨとは、純水１００ｃｃに無水セッコウ１ｇを入れて撹拌した際の上澄液のｐＨを意味する。
【００４６】
無水セッコウの粒度は、ブレーン比表面積で３０００〜９０００ｃｍ２／ｇが好ましく、４０００〜８０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では強度発現性が充分でない場合があり、９０００ｃｍ２／ｇを超えるようなものは流動性が悪くなる場合がある。
【００４７】
本発明の急硬材中のカルシウムアルミネートと無水セッコウの比率は、質量比で３／１〜５／４であることが好ましい。この範囲を超えてカルシウムアルミネートの比率が大きくなると、可使時間の確保が困難になる場合があり、無水セッコウの比率が大きくなると短時間での強度発現性が充分でない場合がある。
【００４８】
本発明の急硬材の使用量は、急硬材とセメントの割合が質量比で２／５〜１／１、すなわち、セメント１００質量部に対して４０〜１００質量部が好ましく、５０〜９０質量部がより好ましい。４０質量部未満では短時間での強度発現性が充分でない場合があり、１００質量部を超えると可使時間の確保が困難になる場合がある。
【００４９】
本発明で使用する細骨材は、クラックの分散性の点で最大粒子径０．８mm以下が好ましく、特に０．４mm以下が好ましい。種類としては、珪砂、炭酸カルシウムを主成分とする石灰石粉砕物（石灰石微粉末）、フライアッシュが挙げられる。これらの一種又は二種以上の使用も可能である。また、材料特性に影響のない範囲で、シリカフューム、高炉スラグ微粉末に代表されるスラグ類、フェロクロム骨材、ガーネットに代表される重量骨材、ベントナイト、ヘクトライト、カオリン、ケイ藻土、セピオライト、アタパルジャイトなどの粘土鉱物、γ−Ｃ２Ｓなども使用することができる。本発明の細骨材の使用量は、セメントおよび急硬材からなる結合材（以下、「結合材」という。）１００質量部に対して１５０質量部以下が好ましく、５０〜１００質量部がより好ましい。１５０質量部を超えるとクラックの分散性が低下するおそれがある。
【００５０】
本発明で使用する炭酸リチウムは、カルシウムアルミネートの硬化を促進し、短時間での強度発現性を向上する役割を担う。炭酸リチウム以外のリチウム塩もカルシウムアルミネートの硬化を促進することは知られているが、炭酸リチウム以外のリチウム塩を使用すると、まず流動化することができず、また、可使時間も確保できない。
【００５１】
本発明の炭酸リチウムの使用量は、結合材１００質量部に対して０．５〜３質量部が好ましく、０．７〜２．５質量部がより好ましい。０．５質量部未満では短時間での強度発現性が充分でない場合があり、３質量部を超えると可使時間の確保が困難になる場合がある。
【００５２】
本発明の凝結遅延剤は、有機酸とリチウム以外のアルカリ金属炭酸塩を含有する。炭酸リチウム以外のアルカリ炭酸塩は、流動化および可使時間の確保に重要な役割を果たす。アルカリ炭酸塩は特に限定されるものではないが、その具体例としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸アンモニウムなどが挙げられる。有機酸は、炭酸塩とともに流動化および可使時間の確保に重要な役割を果たす。有機酸は特に限定されるものではないが、その具体例としては、例えば、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、コハク酸などのオキシカルボン酸およびそれらのナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、アルミニウム等の塩などが挙げられる。中でも、クエン酸やその塩が好ましい。本発明では、これらのうちの１種または２種以上を併用できる。
【００５３】
本発明の凝結遅延剤の使用量は、結合材１００質量部に対して０．５〜３質量部が好ましく、０．７〜２．５質量部がより好ましい。０．５質量部未満では可使時間の確保が充分でない場合があり、３質量部を超えると凝結遅延が過剰となり、短時間での強度発現性に悪影響をおよぼす可能性がある。
【００５４】
本発明で使用する流動化剤は、モルタルの練り混ぜを容易にし、各材料の分散を助けるとともに練りあがったモルタルの流動性を付与する役割を担う。流動化剤は特に限定されるものではないが、その具体例としては、例えば、ナフタレン系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ−９シリーズ」、花王社製商品名「マイティ２０００シリーズ」、および日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ−１００」等が挙げられる。また、メラミン系としては、日本シーカ社製商品名「シーカメント１０００シリーズ」や日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ−４０」などが挙げられる。さらに、アミノスルホン酸系としては、フローリック社製商品名「ＦＰ−２００シリーズ」などが挙げられる。ポリカルボン酸系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ−８シリーズ」、グレースケミカルズ社製商品名「ダーレックススーパー１００ＰＨＸ」、および竹本油脂社製商品名「チューポールＨＰ−８シリーズ」や「チューポールＨＰ−１１シリーズ」等が挙げられる。本発明ではこれら流動化剤のうちの一種又は二種以上が使用可能である。
【００５５】
上記の流動化剤には粉末状のものも存在する。具体的には、ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物としては、第一工業製薬社製商品名「セルフロー１１０Ｐ」や出光石油化学社製商品名「ＩＰＣ」などが、また、ナフタレンスルホン酸塩の縮合物としては、花王社製商品名「マイティ１００」や三洋化成工業社製商品名「三洋レベロンＰ」などが、メラミン系のものとしては、シーカ社製「シーカメントＦＦ」などが、さらに、ポリカルボン酸系としては、例えば、三菱化学社製商品名「クインフロー７５０」、花王社製商品名「ＣＡＤ９０００Ｐ」、およびＢＡＳＦポゾリス社製商品名「ＣＡＳＴＡＭＥＮＴ ＦＷ１０」等が挙げられる。
【００５６】
流動化剤の使用量は、結合材１００質量部に対して、固形分換算で３〜７質量部が好ましく、４〜６質量部がより好ましい。３質量部未満では、流動性が充分でなく、７質量部を超えると材料分離を起す場合がある。
【００５７】
本発明で使用する窒素ガス発泡物質は、モルタルが硬化するまでの沈下を防止する役割を担う。本発明の急硬性のＰＶＡ短繊維配合モルタルは、硬化時間が短いため、一般に利用されているアルミニウム粉末や炭素物質等のガス発泡物質では、充分な沈下防止効果が得られない。窒素ガス発泡物質は、セメントが水と共に練混ぜた際に生成するアルカリとの反応により、窒素ガスを発生する化合物を含有するもので、一酸化炭素、二酸化炭素、およびアンモニア等のガスを副生してもよい。
【００５８】
窒素ガス発泡物質は、本発明の急硬性のＰＶＡ短繊維配合モルタルを、躯体と一体化させるために、また、まだ固まらない状態のモルタルが沈下や収縮するのを抑止するために、さらには、乾燥状態に置かれた際のひび割れ抵抗性を向上させるために使用できるものであれば特に限定されるものではない。
【００５９】
その具体例としては、アゾ化合物、ニトロソ化合物、およびヒドラジン誘導体からなる群から選ばれた一種又は二種以上が使用可能であり、例えば、アゾ化合物としては、アゾジカルボンアミドやアゾビスイソブチルニトリルなどが挙げられ、ニトロソ化合物としては、Ｎ、Ｎ’−ジニトロペンタメチレンテトラミンなどが挙げられ、ヒドラジン誘導体としては、４、４’−オキシビスやヒドラジンカルボンアミドが挙げられ、本発明では、これらの一種又は二種以上が使用可能である。
【００６０】
窒素ガス発泡物質の使用量は特に限定されるものではないが、通常、結合材１００部質量部に対して、０．００５〜１質量部が好ましく、０．０１〜０．５質量部がより好ましい。０．００５質量部未満では充分な初期膨張効果を付与することができなくなるおそれがあり、１質量部を超えると強度発現性が悪くなるおそれがある。
【００６１】
本発明で使用する増粘剤は、モルタルに適度な粘性を付与し、ＰＶＡ短繊維の分散性を良好にするものであり、通常市販されているものが使用できる。たとえば、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルエチルセルロースなどのセルロースエーテル系増粘剤、グアーガム、デュータンガム、ウエランガムなどのバイオサッカライド系増粘剤、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコール等の合成高分子類などが挙げられる。
【００６２】
増粘剤の使用量は、結合材１００質量部に対して、０．０１〜１質量部が好ましく、０．０５〜０．５質量部がより好ましい。０．０１質量部未満では、粘性が付与できずＰＶＡ短繊維の分散性が悪くなるおそれがあり、１質量部を超えると粘性が強くなりすぎ施工性に支障をきたすおそれがある。
【００６３】
本発明で使用する短繊維はＰＶＡ繊維であり、繊維径が０．０５mm以下、繊維長が５〜２０mm、繊維引張強度が１５００ＭＰａ〜２４００ＭＰａである性質のものが使用される。繊維径が０．０５mmを超えると、繊維が均一に分散することができずに多数のクラックが発生し難い。
【００６４】
繊維の長さが５mm未満であると練混ぜ時において、繊維がだまになりやすく均一に分散することができずに多数のクラックが発生し難い。２０mmを超えた場合でも、同様に練混ぜ時において、繊維がだまになりやすく均一に分散することができずに、上記繊維配合量では多数のクラックが発生しなくなる場合があり、また、ポンプで圧送するときに圧送性が悪くなる。
【００６５】
繊維引張強度が１５００ＭＰａ未満であると１％以上の引張ひずみが得られず、多数のクラックが発生し難く、２４００ＭＰａを超えても、効果が頭打ちとなる。
【００６６】
本発明において、ＰＶＡ短繊維添加量は、セメントと、急硬材と、炭酸リチウムと、凝結遅延剤と、流動化剤と、窒素ガス発泡物質と、増粘剤を含有するモルタル（細骨材を含有する場合には、細骨材を含むモルタル）に対して、１〜５体積％とするが、１〜３体積％が好ましい。１体積％未満では、多数のクラックが発生し難く、３体積％を越えても効果が頭打ちとなる。
【００６７】
引張ひずみとは、材齢２８日の硬化体の引張試験で得られる応力−歪曲線において、最大引張応力値での歪量（％）をいう。実際には、材齢２８日での引張試験（例えば、実施例に示すように断面３０mm×１３mmの試験体を８０mmの試験区間で引張試験を行う）における引張歪に代表される。この引張ひずみが１．０％以上であることは、載荷方向（応力方向）とほぼ直角方向に多数クラックが発生するクラック分散型の破壊現象が生じていることを意味する。ＰＶＡ繊維の性質とＰＶＡ繊維以外のマトリックスの性質をうまく組み合わせることで引張ひずみ１％以上を達成できる。
【００６８】
本発明のＰＶＡ繊維を配合するマトリックスは、水結合材比（Ｗ／Ｂ）３０〜５０％、細骨材と結合材との質量比（Ｓ／Ｂ）が１．５以下、細骨材の最大粒子径が０．８mmであることが好ましい。
【００６９】
水結合材比が３０％未満では、この繊維にとってはマトリックスの弾性係数と破壊じん性が高くなって多数のクラックが発生せず、１％以上の引張ひずみが発生しない場合がある。５０％を超えると圧縮強度が小さくなる。
【００７０】
細骨材と結合材との質量比が１．５を超えると、この繊維にとってはマトリックスの弾性係数と破壊じん性が高くなって多数のクラックが発生せず、１％以上の引張ひずみが発生しない場合がある。細骨材の最大粒子径が０．８mmを超えると、同様に多数のクラックが発生せず、１％以上の引張ひずみが発生しない場合がある。
【００７１】
本発明の急硬性のＰＶＡ短繊維配合モルタルには、更なる短時間強度発現性の向上を目的に、硫酸カリウム、ミョウバン類および水酸化カルシウム等を配合することも可能である。
【００７２】
本発明では、目的とする性能に害を及ぼさない範囲で、一般に市販されているセメント混和剤が使用できる。たとえば、防凍剤、抗菌剤、保水剤、ＡＥ剤、起泡剤、発泡剤、撥水剤、防錆剤、保水剤、水和熱低減剤、エフロレッセンス防止剤、ポリマー混和剤などが使用できる。
【００７３】
本発明において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００７４】
粉体の混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、およびナウタミキサ等の使用が可能である。
【００７５】
本発明の急硬性のＰＶＡ短繊維配合モルタルは、流動性に優れ、充分な可使時間を確保でき、モルタルが硬化するまでの沈下がなく、材齢３時間で２０Ｎ／mm２以上の圧縮強度を発現する。したがって、急硬性を付与した１．０％以上の引張ひずみを示すひび割れ分散型の高靭性ＦＲＣ材料となり、変形性能が求められる高速道路等の変形追従性が求められる連結部の緊急補修等に適する。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の道路床版の補修方法の実施形態を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…既設コンクリート床版 ２…樹脂材料
３…骨材 ４…急硬性の高靭性ＦＲＣ材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速道路などの舗装の打換えの際に切削されるコンクリート床版の補修方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
道路のアスファルト舗装は、交通量の増大、車両の大型化、さらには経年変化で、損傷度を増加させる傾向にあり、数年おきに打ち換えられている。
【０００３】
一般的な補修方法として、既設のアスファルト舗装を路面切削機などによって切削した後、新たなアスファルト舗装を施す方法がある。
【０００４】
また、下記特許文献は、補修・補強すべき鉄筋コンクリート床版面上に、接着剤を用いて帯状鋼板を貼り付け、取付金具を用いて床版面に固定し、その上に補強用の増厚コンクリートを打設することにより既設床版と増厚コンクリートを補強するとともに一体化させることを特徴とする鉄筋コンクリート床版上面の補修・補強工法である。
【特許文献１】特開平９−５９９２９号公報
【０００５】
この特許文献１によれば、帯状鋼板の表面は、凹凸状に形成してあるため、増厚コンクリートとの接着面が相対的に拡大され、より強固に一体化される。
【０００６】
帯状鋼板は、クリーム状の高分子系の接着剤をもって床版面に接着させる方法であるため、帯状鋼板の床版面に対する接着性、つまり密着性が高い。しかも帯状鋼板を取付金具を介して床版面に固定し、前記接着剤と、この取付金具との組み合わせにより床版面に結合させ、その上に増厚コンクリートを打設する方法であるため、全体が強固に一体化され、つまり帯状鋼板、取付金具、増厚コンクリート三者の一体化による補修・補強構造となるため、従来の増厚コンクリートによる補修・補強方法に比較し、格段の強度と耐久性を発揮することができる。
【０００７】
なお、増厚コンクリートとして、スチールファイバーを混入した補強コンクリートを用いると、さらに強度や耐摩耗性の向上が図れる。また、帯状鋼板に高張力鋼からなる薄板の鋼板を用いることにより、さらに補修・補強効果を高めることができる。
【０００８】
下記特許文献は、疲労荷重を受ける鋼床版の剛性の向上と防水性の向上を同時に達成できる合成床版構造体を得ることを目的としたもので、グースアスファルト層をクラック分散型の繊維補強セメント複合材料で代替し、このクラック分散型複合材料と鋼床版との一体化を樹脂製のジベルを用いて行う。
【特許文献２】特許第４２７６５２７号公報
【０００９】
この特許文献２の合成床版構造体は、鋼床版と表層アスファルト層との間に防水層および繊維補強材料層を設けてなる合成床版構造体において、基板の中央部に内部空間を有する凸部を設けてなる樹脂製のジベルが、該凸部を該繊維補強材料層の側にして該鋼床版と該繊維補強材料層の間に介在しており、防水層は「鋼床版と繊維補強材料層との間」および「繊維補強材料層と樹脂製ジベルの凸部を除いた基板との間」に施されており、ジベルの凸部内の空間に繊維補強材料が入り込んで硬化しており、且つ前記の繊維補強材料層として、下記〔Ｍ１〕の条件を満たすセメント調合マトリクスに、下記〔Ｆ１〕の条件を満たすＰＶＡ（Poly Vinyl Alcohol ) 短繊維を１vol.％以上３vol.％以下の配合量で配合したクラック分散型の繊維補強セメント複合材料を用いたことを特徴とする。
〔Ｍ１〕
水結合材の重量百分比（Ｗ／Ｃ）：２５％以上
細骨材と結合材の重量比（Ｓ／Ｃ）：１.５以下（０を含む）
細骨材の最大粒径０.８mm以下で平均粒径０.４mm以下
単位水量：２５０〜４５０Ｋｇ／ｍ3
練り上がり直後の空気量：２０％以下（０％を含む）
高性能ＡＥ減水剤：練混ぜ直後のスランプフロー値が４００mm以上となる量以上、且つ３０Ｋｇ／ｍ3未満
〔Ｆ１〕
繊維径：５０μｍ以下
繊維長：５〜２０mm
繊維引張強度：１５００〜２４００ＭＰａ
【００１０】
表層アスファルト層は、透水性アスファルト層であり、また、樹脂製のジベルは、その基板の裏面が鋼床版に接着剤で接着されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記既設のアスファルト舗装を路面切削機などによって切削した後、新たなアスファルト舗装を施す方法では、アスファルト舗装を切削する際に、コンクリート床版まで削ってしまうことが多く、これを繰り返すと、床版のかぶり厚が不足してしまうことになる。
【００１２】
このような状況に対して、道路の供用に影響を与えない程度の施工時間で補修する方法はないのが現状である。
【００１３】
また、十分な施工時間が確保できた場合でも、通常のコンクリートやモルタルではひび割れが発生してしまうため適用できず、樹脂系材料では、その上から高温で施工されるアスファルトを舗装することができないことから、数cm程度の厚さで施工可能な補修材料は、ほとんど存在しないのが実状である。
【００１４】
前記特許文献１は、床版上面にコンクリートを重ね打ちし、床版厚を大きくし、耐荷力を増大させ、貫通ひび割れを発生させないようにする「床版上面増厚工法」の一つであり、増厚コンクリートとの接着面が相対的に拡大され、より強固に一体化ができるという効果があるものの、上面に増厚するコンクリートの厚みがあまり厚くできないという問題があり、また既存床版に生じたひび割れを耐久的にくい止めるかどうかという点に不安が残る。
【００１５】
前記特許文献２は、鋼床版と表層アスファルト層との間に防水層および繊維補強材料層を設けてなる合成床版構造体であり、コンクリート床版を対象とするものではない。
【００１６】
また、１．０％以上の引張ひずみを示すひび割れ分散型のＰＶＡ繊維補強セメント複合材料に、急硬性を付与することはできても、充分な可使時間の確保ができない上に、流動性の保持性にも難点があり、自己充填性やセルフレベリング性を得ることはできなかった。
【００１７】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、薄い層で施工しても、耐久性に影響を及ぼす幅の広いひび割れが発生することがなく、かつ、数時間程度で所要の強度発現を得ることができ、さらに、既設コンクリート床版の強化も実現できる道路床版の補修方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、既設コンクリート床版に上に樹脂材料を塗布した上から骨材を散布して付着を確保するための凹凸をつけ、セメント、急硬材、炭酸リチウム、凝結遅延剤、流動化剤、窒素ガス発泡物質および増粘剤を含有するモルタルに対して、繊維径が０．０５mm以下かつ繊維長が５〜２０mmで、繊維引張強度が１５００〜２４００ＭＰａのＰ軸短繊維を１〜５％配合した急硬性の高靭性ＦＲＣ材料を流し込むように施工することを要旨とするものである。
【００１９】
請求項１記載の本発明によれば、急硬性の高靭性ＦＲＣ材料を用いることにより短時間での施工が可能となり、樹脂系の材料としてエポキシ樹脂を用いれば、塗布後、直ちにモルタル材料を施工することができ、更に施工時間の短縮を図ることができる。また、急硬性の高靭性ＦＲＣ材料は、アスファルト施工に耐えうる材料であり、かつ薄層で施工しても微細ひび割れに制御できる材料である。さらに、セメント系の材料を薄い層で施工する場合、既床版との付着の確保が必要であるが、樹脂材料などを塗布した上から珪砂などの骨材を散布し、物理的な凹凸をつけてから、急硬性の高靭性ＦＲＣ材料を打ち込むので、この樹脂材料の塗布により、既設床版の強化という副次的な効果を得ることもできる。
【００２０】
請求項２記載の本発明は、急硬性の高靭性ＦＲＣ材料は、材齢３時間の圧縮強度が２０Ｎ／mm２以上となり、材齢２８日における硬化体の引張ひずみが１．０％以上を示すことを要旨とするものである。
【００２１】
請求項２記載の本発明によれば、高速道路上などの施工時間を確保することができない施工条件であっても数時間程度で、所要の強度発現を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上述べたように本発明の道路床版の補修方法は、薄い層で施工しても、耐久性に影響を及ぼす幅の広いひび割れが発生することがなく、かつ、高速道路上などの施工時間を確保することができない施工条件であっても数時間程度で、所要の強度発現を得ることができるものである。よって、本発明により、高速道路のコンクリート床版におけるかぶり厚の不足を解消し、高い耐久性を付与することが可能となる。
【００２３】
また、セメント系の材料を薄い層で施工する場合、既床版との付着の確保が必要となることがあるが、樹脂材料などを塗布した上から珪砂などの骨材を散布し、物理的な凹凸をつけてから、急硬性の高靭性ＦＲＣ材料を打ち込む方法を採用するので、この樹脂材料の塗布により、既設床版の強化という副次的な効果を得ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の道路床版の補修方法の実施形態を示す縦断側面図で、図中１は既設コンクリート床版である。
【００２５】
既設コンクリート床版１に上に樹脂材料２を塗布した上から骨材３を散布して付着を確保するための凹凸をつける。
【００２６】
そして、セメント、急硬材、炭酸リチウム、凝結遅延剤、流動化剤、窒素ガス発泡物質および増粘剤を含有するモルタルに対して、繊維径が０．０５mm以下かつ繊維長が５〜２０mmで、繊維引張強度が１５００〜２４００ＭＰａのＰ軸短繊維を１〜５％配合した急硬性の高靭性ＦＲＣ材料４を流し込むように施工する。
【００２７】
樹脂材料２としては、水張り条件下での２００万回疲労試験において強度低下が無く、圧縮強度５０MPa以上、圧縮弾性係数１０００MPa以上、曲げ強度３５MPa以上、引張せん断強度１０MPa以上で、ＪＩＳＫ６８５７処理条件Ｅの暴露条件における残留引張強度が９０％以上あるいは母材破壊する、高耐久型エポキシ樹脂接着剤：商品名ＫＳボンド 鹿島道路株式会社が好適である。
【００２８】
また、化学的組成としては、主剤がビスフェノール系エポキシ樹脂、硬化剤が変性脂肪族ポリアミンからなるものが望ましいが、その他の化学的組成からなるものであっても良い。
【００２９】
既設コンクリート床版１に上に樹脂材料２を塗布するに際して、まず、既設コンクリート床版１の表面に例えばショットブラストにより凹凸面を形成するようにしてもよい。既設コンクリート表面に軽度のひび割れ等の破損部分がある場合には、その部分を切削除去したあとにショットブラストを施す。なお、ショットブラストでは、粒径２mm程度の鋼球等のショット材料を上記表面に打ちつけて凹凸面を形成し、ショット材料及び研掃によって発生するダストは吸引処理される。
【００３０】
ここで、「ショットブラスト」とは、多数の固体を対象面に衝突させ、これら固体が衝突する際の衝撃力によって、対象面を削り取る処理を言う。
【００３１】
前記樹脂材料２の塗布に当たって樹脂散布装置を用いるものであり、この樹脂散布装置は、図示は省略するが、移動体部、噴射ノズル部、制御部、ミスト吸引部を備えており、移動体部は駆動輪を備え、構造物の表面上を少なくとも一方向に移動可能とされている。
【００３２】
噴射ノズル部は、前記移動体部の、移動方向における端部に設けられており、噴射口から樹脂材料２を噴射できるものであって、構造物の表面に平行であり、かつ、上記移動体部１の移動方向に交わる方向へと移動可能とされている。
【００３３】
制御部は、前記移動体部及び噴射ノズル部の移動を制御するものであり、ミスト吸引部は飛散防止カバーを備えており、この飛散防止カバーが、前記噴射ノズル部の噴射口と構造物の表面との間の空間を覆うものであり、この飛散防止カバーには吸引口が開口されており、この吸引口が、集塵機に連続する排気路の端部とする。
【００３４】
また、骨材３を樹脂材料２上に散布する。この骨材３の散布は、樹脂材料２が半固化状態にある条件下、つまり、ボンドのナット引張試験を行った場合において、接着剤を塗布した直後に設置したナットを所定時間に引き上げる力（先付引上げ力）と接着剤を塗布してから所定時間後に設置したナットを引き上げる力（後付引上げ力）との差が５Ｎ以下、より望ましくは４Ｎ以下となる条件下で行う。
【００３５】
骨材３は細骨材として分類されるものであればよく、径３〜５mmで分級されているものが好適である。珪砂の場合、１〜２号程度の径が最適である。また、粒径５mmの単粒の花崗岩なども推奨される。
【００３６】
散布方法は、例えば、密度2.65g/cm3の骨材の場合、1ｍ2あたり、0.5〜5kg程度を計量し、手で散布する。
【００３７】
前記急硬性の高靭性ＦＲＣ材料４は、急硬材とセメントの割合が質量比で２／５〜１／１である。
【００３８】
前記本発明で使用するセメントとしては特に限定されるものではないが、ＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定されている各種ポルトランドセメント、ＪＩＳ Ｒ ５２１１、ＪＩＳ Ｒ ５２１２、およびＪＩＳ Ｒ ５２１３に規定された各種混合セメント、ＪＩＳに規定された以上の混和材混入率で製造した高炉セメント、フライアッシュセメントおよびシリカセメント、石灰石粉末等を混合したフィラーセメントから選ばれる１種又は２種以上などが挙げられる。
【００３９】
また、本発明の急硬材は、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比０．７５〜１．５のカルシウムアルミネートと、無水セッコウを含有する。
【００４０】
本発明で、カルシウムアルミネートとは、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３を主成分とする化合物を総称するものである。本発明では、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．７５〜１．５のカルシウムアルミネートを用いる。カルシウムアルミネートの具体例としては、例えば、ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２、３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４などと表される結晶性のカルシウムアルミネート類や、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３成分を主成分とする非晶質の化合物が挙げられる。ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．７５未満では充分な強度発現性が得られない。また、逆に、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が１．５を超えると充分な流動性や可使時間が得られない。
【００４１】
カルシウムアルミネートを得る方法としては、ＣａＯ原料とＡｌ２Ｏ３原料をロータリーキルンや電気炉等によって熱処理して得る方法が挙げられる。カルシウムアルミネートを製造する際のＣａＯ原料としては、例えば、石灰石や貝殻等の炭酸カルシウム、消石灰などの水酸化カルシウム、あるいは生石灰などの酸化カルシウムを挙げることができる。また、Ａｌ２Ｏ３原料としては、例えば、ボーキサイトやアルミ残灰と呼ばれる産業副産物のほか、アルミ粉などが挙げられる。
【００４２】
カルシウムアルミネートを工業的に得る場合、不純物が含まれることがある。その具体例としては、例えば、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、Ｓ、Ｐ２Ｏ５、およびＦ等が挙げられる。これらの不純物の存在は本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とはならない。具体的には、これらの不純物の合計が１０％以下の範囲では特に問題とはならない。
【００４３】
また、化合物としては、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、６ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、６ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２Ｆｅ２Ｏ３などのカルシウムアルミノフェライト、２ＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３やＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３などのカルシウムフェライト、ゲーレナイト２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、アノーサイトＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２などのカルシウムアルミノシリケート、メルビナイト３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２、アケルマナイト２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２、モンチセライトＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ２などのカルシウムマグネシウムシリケート、トライカルシウムシリケート３ＣａＯ・ＳｉＯ２、ダイカルシウムシリケート２ＣａＯ・ＳｉＯ２、ランキナイト３ＣａＯ・２ＳｉＯ２、ワラストナイトＣａＯ・ＳｉＯ２などのカルシウムシリケート、カルシウムチタネートＣａＯ・ＴｉＯ２、遊離石灰、リューサイト（Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ）・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２等を含む場合がある。本発明ではこれらの結晶質または非晶質が混在していても良い。
【００４４】
本発明のカルシウムアルミネート系化合物の粒度は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値で３０００〜９０００ｃｍ２／ｇの範囲にあり、４０００〜８０００ｃｍ２／ｇ程度のものがより好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では強度発現性が充分でない場合があり、９０００ｃｍ２／ｇを超えるようなものは流動性や可使時間の確保が困難になる場合がある。
【００４５】
本発明で使用する無水セッコウとは、特に限定されるものではないが、II型の無水セッコウを使用することが好ましく、中でもｐＨが４．５以下の酸性無水セッコウを利用することが、可使時間の確保のしやすさと、その後の強度増進が良好なことから好ましい。ここで、無水セッコウのｐＨとは、純水１００ｃｃに無水セッコウ１ｇを入れて撹拌した際の上澄液のｐＨを意味する。
【００４６】
無水セッコウの粒度は、ブレーン比表面積で３０００〜９０００ｃｍ２／ｇが好ましく、４０００〜８０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では強度発現性が充分でない場合があり、９０００ｃｍ２／ｇを超えるようなものは流動性が悪くなる場合がある。
【００４７】
本発明の急硬材中のカルシウムアルミネートと無水セッコウの比率は、質量比で３／１〜５／４であることが好ましい。この範囲を超えてカルシウムアルミネートの比率が大きくなると、可使時間の確保が困難になる場合があり、無水セッコウの比率が大きくなると短時間での強度発現性が充分でない場合がある。
【００４８】
本発明の急硬材の使用量は、急硬材とセメントの割合が質量比で２／５〜１／１、すなわち、セメント１００質量部に対して４０〜１００質量部が好ましく、５０〜９０質量部がより好ましい。４０質量部未満では短時間での強度発現性が充分でない場合があり、１００質量部を超えると可使時間の確保が困難になる場合がある。
【００４９】
本発明で使用する細骨材は、クラックの分散性の点で最大粒子径０．８mm以下が好ましく、特に０．４mm以下が好ましい。種類としては、珪砂、炭酸カルシウムを主成分とする石灰石粉砕物（石灰石微粉末）、フライアッシュが挙げられる。これらの一種又は二種以上の使用も可能である。また、材料特性に影響のない範囲で、シリカフューム、高炉スラグ微粉末に代表されるスラグ類、フェロクロム骨材、ガーネットに代表される重量骨材、ベントナイト、ヘクトライト、カオリン、ケイ藻土、セピオライト、アタパルジャイトなどの粘土鉱物、γ−Ｃ２Ｓなども使用することができる。本発明の細骨材の使用量は、セメントおよび急硬材からなる結合材（以下、「結合材」という。）１００質量部に対して１５０質量部以下が好ましく、５０〜１００質量部がより好ましい。１５０質量部を超えるとクラックの分散性が低下するおそれがある。
【００５０】
本発明で使用する炭酸リチウムは、カルシウムアルミネートの硬化を促進し、短時間での強度発現性を向上する役割を担う。炭酸リチウム以外のリチウム塩もカルシウムアルミネートの硬化を促進することは知られているが、炭酸リチウム以外のリチウム塩を使用すると、まず流動化することができず、また、可使時間も確保できない。
【００５１】
本発明の炭酸リチウムの使用量は、結合材１００質量部に対して０．５〜３質量部が好ましく、０．７〜２．５質量部がより好ましい。０．５質量部未満では短時間での強度発現性が充分でない場合があり、３質量部を超えると可使時間の確保が困難になる場合がある。
【００５２】
本発明の凝結遅延剤は、有機酸とリチウム以外のアルカリ金属炭酸塩を含有する。炭酸リチウム以外のアルカリ炭酸塩は、流動化および可使時間の確保に重要な役割を果たす。アルカリ炭酸塩は特に限定されるものではないが、その具体例としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸アンモニウムなどが挙げられる。有機酸は、炭酸塩とともに流動化および可使時間の確保に重要な役割を果たす。有機酸は特に限定されるものではないが、その具体例としては、例えば、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、コハク酸などのオキシカルボン酸およびそれらのナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、アルミニウム等の塩などが挙げられる。中でも、クエン酸やその塩が好ましい。本発明では、これらのうちの１種または２種以上を併用できる。
【００５３】
本発明の凝結遅延剤の使用量は、結合材１００質量部に対して０．５〜３質量部が好ましく、０．７〜２．５質量部がより好ましい。０．５質量部未満では可使時間の確保が充分でない場合があり、３質量部を超えると凝結遅延が過剰となり、短時間での強度発現性に悪影響をおよぼす可能性がある。
【００５４】
本発明で使用する流動化剤は、モルタルの練り混ぜを容易にし、各材料の分散を助けるとともに練りあがったモルタルの流動性を付与する役割を担う。流動化剤は特に限定されるものではないが、その具体例としては、例えば、ナフタレン系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ−９シリーズ」、花王社製商品名「マイティ２０００シリーズ」、および日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ−１００」等が挙げられる。また、メラミン系としては、日本シーカ社製商品名「シーカメント１０００シリーズ」や日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ−４０」などが挙げられる。さらに、アミノスルホン酸系としては、フローリック社製商品名「ＦＰ−２００シリーズ」などが挙げられる。ポリカルボン酸系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ−８シリーズ」、グレースケミカルズ社製商品名「ダーレックススーパー１００ＰＨＸ」、および竹本油脂社製商品名「チューポールＨＰ−８シリーズ」や「チューポールＨＰ−１１シリーズ」等が挙げられる。本発明ではこれら流動化剤のうちの一種又は二種以上が使用可能である。
【００５５】
上記の流動化剤には粉末状のものも存在する。具体的には、ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物としては、第一工業製薬社製商品名「セルフロー１１０Ｐ」や出光石油化学社製商品名「ＩＰＣ」などが、また、ナフタレンスルホン酸塩の縮合物としては、花王社製商品名「マイティ１００」や三洋化成工業社製商品名「三洋レベロンＰ」などが、メラミン系のものとしては、シーカ社製「シーカメントＦＦ」などが、さらに、ポリカルボン酸系としては、例えば、三菱化学社製商品名「クインフロー７５０」、花王社製商品名「ＣＡＤ９０００Ｐ」、およびＢＡＳＦポゾリス社製商品名「ＣＡＳＴＡＭＥＮＴ ＦＷ１０」等が挙げられる。
【００５６】
流動化剤の使用量は、結合材１００質量部に対して、固形分換算で３〜７質量部が好ましく、４〜６質量部がより好ましい。３質量部未満では、流動性が充分でなく、７質量部を超えると材料分離を起す場合がある。
【００５７】
本発明で使用する窒素ガス発泡物質は、モルタルが硬化するまでの沈下を防止する役割を担う。本発明の急硬性のＰＶＡ短繊維配合モルタルは、硬化時間が短いため、一般に利用されているアルミニウム粉末や炭素物質等のガス発泡物質では、充分な沈下防止効果が得られない。窒素ガス発泡物質は、セメントが水と共に練混ぜた際に生成するアルカリとの反応により、窒素ガスを発生する化合物を含有するもので、一酸化炭素、二酸化炭素、およびアンモニア等のガスを副生してもよい。
【００５８】
窒素ガス発泡物質は、本発明の急硬性のＰＶＡ短繊維配合モルタルを、躯体と一体化させるために、また、まだ固まらない状態のモルタルが沈下や収縮するのを抑止するために、さらには、乾燥状態に置かれた際のひび割れ抵抗性を向上させるために使用できるものであれば特に限定されるものではない。
【００５９】
その具体例としては、アゾ化合物、ニトロソ化合物、およびヒドラジン誘導体からなる群から選ばれた一種又は二種以上が使用可能であり、例えば、アゾ化合物としては、アゾジカルボンアミドやアゾビスイソブチルニトリルなどが挙げられ、ニトロソ化合物としては、Ｎ、Ｎ’−ジニトロペンタメチレンテトラミンなどが挙げられ、ヒドラジン誘導体としては、４、４’−オキシビスやヒドラジンカルボンアミドが挙げられ、本発明では、これらの一種又は二種以上が使用可能である。
【００６０】
窒素ガス発泡物質の使用量は特に限定されるものではないが、通常、結合材１００部質量部に対して、０．００５〜１質量部が好ましく、０．０１〜０．５質量部がより好ましい。０．００５質量部未満では充分な初期膨張効果を付与することができなくなるおそれがあり、１質量部を超えると強度発現性が悪くなるおそれがある。
【００６１】
本発明で使用する増粘剤は、モルタルに適度な粘性を付与し、ＰＶＡ短繊維の分散性を良好にするものであり、通常市販されているものが使用できる。たとえば、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルエチルセルロースなどのセルロースエーテル系増粘剤、グアーガム、デュータンガム、ウエランガムなどのバイオサッカライド系増粘剤、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコール等の合成高分子類などが挙げられる。
【００６２】
増粘剤の使用量は、結合材１００質量部に対して、０．０１〜１質量部が好ましく、０．０５〜０．５質量部がより好ましい。０．０１質量部未満では、粘性が付与できずＰＶＡ短繊維の分散性が悪くなるおそれがあり、１質量部を超えると粘性が強くなりすぎ施工性に支障をきたすおそれがある。
【００６３】
本発明で使用する短繊維はＰＶＡ繊維であり、繊維径が０．０５mm以下、繊維長が５〜２０mm、繊維引張強度が１５００ＭＰａ〜２４００ＭＰａである性質のものが使用される。繊維径が０．０５mmを超えると、繊維が均一に分散することができずに多数のクラックが発生し難い。
【００６４】
繊維の長さが５mm未満であると練混ぜ時において、繊維がだまになりやすく均一に分散することができずに多数のクラックが発生し難い。２０mmを超えた場合でも、同様に練混ぜ時において、繊維がだまになりやすく均一に分散することができずに、上記繊維配合量では多数のクラックが発生しなくなる場合があり、また、ポンプで圧送するときに圧送性が悪くなる。
【００６５】
繊維引張強度が１５００ＭＰａ未満であると１％以上の引張ひずみが得られず、多数のクラックが発生し難く、２４００ＭＰａを超えても、効果が頭打ちとなる。
【００６６】
本発明において、ＰＶＡ短繊維添加量は、セメントと、急硬材と、炭酸リチウムと、凝結遅延剤と、流動化剤と、窒素ガス発泡物質と、増粘剤を含有するモルタル（細骨材を含有する場合には、細骨材を含むモルタル）に対して、１〜５体積％とするが、１〜３体積％が好ましい。１体積％未満では、多数のクラックが発生し難く、３体積％を越えても効果が頭打ちとなる。
【００６７】
引張ひずみとは、材齢２８日の硬化体の引張試験で得られる応力−歪曲線において、最大引張応力値での歪量（％）をいう。実際には、材齢２８日での引張試験（例えば、実施例に示すように断面３０mm×１３mmの試験体を８０mmの試験区間で引張試験を行う）における引張歪に代表される。この引張ひずみが１．０％以上であることは、載荷方向（応力方向）とほぼ直角方向に多数クラックが発生するクラック分散型の破壊現象が生じていることを意味する。ＰＶＡ繊維の性質とＰＶＡ繊維以外のマトリックスの性質をうまく組み合わせることで引張ひずみ１％以上を達成できる。
【００６８】
本発明のＰＶＡ繊維を配合するマトリックスは、水結合材比（Ｗ／Ｂ）３０〜５０％、細骨材と結合材との質量比（Ｓ／Ｂ）が１．５以下、細骨材の最大粒子径が０．８mmであることが好ましい。
【００６９】
水結合材比が３０％未満では、この繊維にとってはマトリックスの弾性係数と破壊じん性が高くなって多数のクラックが発生せず、１％以上の引張ひずみが発生しない場合がある。５０％を超えると圧縮強度が小さくなる。
【００７０】
細骨材と結合材との質量比が１．５を超えると、この繊維にとってはマトリックスの弾性係数と破壊じん性が高くなって多数のクラックが発生せず、１％以上の引張ひずみが発生しない場合がある。細骨材の最大粒子径が０．８mmを超えると、同様に多数のクラックが発生せず、１％以上の引張ひずみが発生しない場合がある。
【００７１】
本発明の急硬性のＰＶＡ短繊維配合モルタルには、更なる短時間強度発現性の向上を目的に、硫酸カリウム、ミョウバン類および水酸化カルシウム等を配合することも可能である。
【００７２】
本発明では、目的とする性能に害を及ぼさない範囲で、一般に市販されているセメント混和剤が使用できる。たとえば、防凍剤、抗菌剤、保水剤、ＡＥ剤、起泡剤、発泡剤、撥水剤、防錆剤、保水剤、水和熱低減剤、エフロレッセンス防止剤、ポリマー混和剤などが使用できる。
【００７３】
本発明において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００７４】
粉体の混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、およびナウタミキサ等の使用が可能である。
【００７５】
本発明の急硬性のＰＶＡ短繊維配合モルタルは、流動性に優れ、充分な可使時間を確保でき、モルタルが硬化するまでの沈下がなく、材齢３時間で２０Ｎ／mm２以上の圧縮強度を発現する。したがって、急硬性を付与した１．０％以上の引張ひずみを示すひび割れ分散型の高靭性ＦＲＣ材料となり、変形性能が求められる高速道路等の変形追従性が求められる連結部の緊急補修等に適する。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の道路床版の補修方法の実施形態を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…既設コンクリート床版 ２…樹脂材料
３…骨材 ４…急硬性の高靭性ＦＲＣ材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設コンクリート床版に上に樹脂材料を塗布した上から骨材を散布して付着を確保するための凹凸をつけ、セメント、急硬材、炭酸リチウム、凝結遅延剤、流動化剤、窒素ガス発泡物質および増粘剤を含有するモルタルに対して、繊維径が０．０５mm以下かつ繊維長が５〜２０mmで、繊維引張強度が１５００〜２４００ＭＰａのＰ軸短繊維を１〜５％配合した急硬性の高靭性ＦＲＣ材料を流し込むように施工することを特徴とした道路床版の補修方法。
【請求項２】
急硬性の高靭性ＦＲＣ材料は、材齢３時間の圧縮強度が２０Ｎ／mm２以上となり、材齢２８日における硬化体の引張ひずみが１．０％以上を示す請求項１記載の道路床版の補修方法。
【請求項１】
既設コンクリート床版に上に樹脂材料を塗布した上から骨材を散布して付着を確保するための凹凸をつけ、セメント、急硬材、炭酸リチウム、凝結遅延剤、流動化剤、窒素ガス発泡物質および増粘剤を含有するモルタルに対して、繊維径が０．０５mm以下かつ繊維長が５〜２０mmで、繊維引張強度が１５００〜２４００ＭＰａのＰ軸短繊維を１〜５％配合した急硬性の高靭性ＦＲＣ材料を流し込むように施工することを特徴とした道路床版の補修方法。
【請求項２】
急硬性の高靭性ＦＲＣ材料は、材齢３時間の圧縮強度が２０Ｎ／mm２以上となり、材齢２８日における硬化体の引張ひずみが１．０％以上を示す請求項１記載の道路床版の補修方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−９１９８２（Ｐ２０１３−９１９８２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３４９２６（Ｐ２０１１−２３４９２６）
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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