JP2004218352A

JP2004218352A - コンクリート片の剥離剥落箇所の補修法

Info

Publication number: JP2004218352A
Application number: JP2003009334A
Authority: JP
Inventors: Noboru Sakata; 昇坂田; Kenzo Watanabe; 賢三渡邉
Original assignee: Kajima Corp; Makino Sogo Kenkyusho KK
Current assignee: Kajima Corp; Makino Sogo Kenkyusho KK
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】トンネルにおけるコンクリート片の剥離剥落箇所またはその可能性のある箇所を作業性よく且つ迅速に補修し，交通規制などによる社会的影響を少なする。
【解決手段】トンネルの覆工コンクリートまたは吹付けコンクリートの剥離・剥落箇所またはその可能性の高い箇所に，イソシアネート成分とポリアミン成分とからなる硬化型ポリウレア系スプレー材料を吹付け施工し，該箇所の表面に，２０℃における引張強さ１８Ｎ／ｍｍ^２以上で伸び率３００〜５００％のポリウレア系樹脂層を２ｍｍ以上の厚みで形成することを特徴とするコンクリート片の剥離剥落箇所の補修法である。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，トンネルの覆工コンクリートや吹付けコンクリートからコンクリート片が剥離・剥落するのを防止し，また剥離・剥落箇所を迅速に手入れできる補修法に関する。この方法は，トンネルのみならず垂直または下向きのコンクリート表面を有する構造物例えば橋梁の上部構造物などにも適用される。本明細書でいうコンクリート片の剥離・剥落は，岩盤の変動や地震による大規模な崩落等を意図するものではなく，コンクリートの表面が何等かの劣化因子によって部分的に母体から剥離し，また剥離が進行してコンクリート片として剥落することを意味している。
【０００２】
【従来の技術】
各種のトンネルにおいて，覆工コンクリートや吹付けコンクリートなどが小片状となって部分的に剥落することがある。このような剥落が発生すると，その剥落箇所の修復工事が行われるが，その工事は代表的には次の二つの方法に集約される。
▲１▼ 繊維補強モルタル（コンクリート）を吹付け施工する。
▲２▼ 覆工コンクリートまたは増厚コンクリートを打設する。
【０００３】
前記▲１▼の吹付け施工の場合には，養生が困難で且つ養生方法が耐久性に及ぼす影響が大きい点，さらには，コンクリートの自重によって死荷重が増加する点で構造上も不利となるという問題があるほか，施工の規模が大きくなり，施工期間が長くなるという問題もある。他方，前記▲２▼の覆工或いは増厚コンクリートを打設する場合には，型枠設置，打設，養生などの点で施工性に劣り，トンネルの内空断面も減少する。また，コンクリートの自重によって死荷重が増加し，構造上も不利となるほか，十分な強度および耐久性が発現するまでの間，交通規制が必要となる場合が多く，施工の規模や期間が過大となることが多い。
【０００４】
このように，剥落箇所の修復工事は簡単にできるという訳のものではなく，長期間の交通規制を必要とし，また費用も嵩むものであった。したがって，コンクリート片の剥離・剥落が防止されることが最も肝要であるが，コンクリートの性質上，その剥離・剥落を完全に回避するには無理が伴うのもまた事実である。
【０００５】
コンクリート片の剥落を予防する方法として，例えば特許文献１にはトンネルのコンクリート面に無機質系水溶液をローラ押付けしてコンクリートの劣化を防止する方法が記載されている。また，特許文献２には，ポリウレアを用いたコンクリート表面の防食法が記載されており，コンクリート表面に対して，下塗り塗膜として二液硬化型水性エポキシ樹脂の硬化塗膜を形成したあと，イソシアネート成分とポリアミン成分を高圧二液衝突型吹付装置で吹付けることによってポリウレア系の硬化塗膜を形成するとコンクリート表面に防食用皮膜が形成されると教示している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２２７２８５号公報
【特許文献２】特開平８−２３８４５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，コンクリート片の剥離剥落箇所またはその可能性のある箇所を迅速に補修できる有益な方法を見いだすことを課題としたものである。より具体的には，交通規制による社会的影響を少なくし費用も低廉で作業も簡単なコンクリート片の剥離剥落箇所の補修法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは，コンクリート片剥落の問題について種々の観点から試験研究を続けてきたが，コンクリートの劣化が認められた箇所に対して，速硬化型のポリウレアを２ｍｍ以上の厚みで被覆すれば，コンクリート片剥落の危険を回避できることを知見した。スプレー後５〜２０秒程度で硬化するポリウレア系スプレー材料は特許文献２にも記載されているように，本来は防水処理用に適用されるものであり，コンクリート片の剥落防止のために使用された例はない。コンクリート片の剥落防止のためには，単に防水機能に優れるだけでは不十分であり，スプレーによって形成されたポリウレア系の樹脂塗膜の強度は，２０℃における引張強さ１８Ｎ／ｍｍ^２以上，好ましくは２０Ｎ／ｍｍ^２を超えることが必要であり且つ伸び率も３００％以上，好ましくは３５０％以上である必要がある。
【０００９】
すなわち本発明のコンクリート片の剥離剥落箇所の補修法は，トンネルの覆工コンクリートまたは吹付けコンクリートの剥離・剥落箇所またはその可能性の高い箇所に，所望によりエポキシ系またはウレタン系のプライマーを塗工したあと，イソシアネート成分とポリアミン成分とからなる硬化型ポリウレア系スプレー材料を吹付け施工し，該箇所の表面に，２０℃における引張強さ１８Ｎ／ｍｍ^２以上で伸び率３００〜５００％のポリウレア系樹脂層を２ｍｍ以上の厚みで形成することを特徴とする。この方法は，トンネルのみならず，垂直または下向きのコンクリート表面を有する構造物において，当該コンクリート表面からコンクリート片が剥離・剥落した箇所またはその可能性の高い箇所に対しても適用される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は，トンネルの代表例として，山岳トンネルの支保工をコンクリートを用いて行った例を示したもので，掘削した地山１に対して吹付けコンクリートよる一次覆工２を行ったあと，さらにコンクリート打設によって二次覆工３を行った状態を示している。このようなトンネル４において（５は岩盤を示す），覆工コンクリート３や吹付けコンクリート２が何等かの原因で劣化し，剥離・剥落が発生することがある。例えば図１のＡ部で剥離・剥落が発生した場合を図２に拡大して示した。
【００１１】
図２は，主として覆工コンクリート３の部分が剥落した例を示しており，剥落箇所を６で示す。このような剥落箇所６はその規模が小さくても，これを放置しておくと，さらに剥離や剥落が進んで危険な状態となる。剥離は，吹付けコンクリート２と覆工コンクリート３との間或いは吹付けコンクリート２と地山１との間でも進行しやすく，場合によっては，漏水を発生することがある。
【００１２】
本発明では，このような劣化部分が発見された場合，先ず，図３に示すように剥離箇所６を含む脆弱部分を除去する。この除去作業は，検査員が表面からハンマー等による打設音の異常によって脆弱部分を検知し，その部分をはつり落とし，もはや劣化部分が見当たらないような状態にまで除去する。そのさい，漏水がある場合には，ドレーン管７（図４）を取付ける。
【００１３】
図４は，はつり落とした部分にドレーン管７を取付けたうえ，プライマー８を吹付けノズル９によって，吹付ける状態を示している。プライマーとしては通常のコンクリート塗装に用いるものが使用できるが，湧水がある場合にはエポキシ系プライマーを，また乾燥している場合にはウレタン系プライマーを使用するのがよく，またアトミクス社製の商品名アトレーヌのプライマーも好適に使用できる。なお，乾燥面に対して湿潤面用のプライマーを用いても特に問題はない。プライマー吹付け後は約３０分〜３時間の養生を行なって，剥離箇所を含む脆弱部分全体にプライマー塗膜１０（下地塗装）を形成する。このプライマー８の塗工はローラまたは刷毛による塗布によって行うことも可能である。
【００１４】
次いで，このプライマー塗膜１０の上に，図５に示すように，ポリウレア系スプレー材料１１をスプレーガン１２から少なくとも２ｍｍ以上の厚みで吹付け施工し，ポリウレア系樹脂層１３の塗膜を形成する。
【００１５】
吹付け施工されるポリウレア系スプレー材料１１は，二液混合装置１６からスプレーガン１２に送液され。二液混合装置１６にはイソシアネート成分１４とポリアミン成分１５が送り込まれ，ここで高圧下で二液が攪拌混合されたあと，それほど時間をおかずにスプレーガン１２に送液され，スプレーガン１２を出て塗布されたあとは，ただちに硬化を始め，短時間（通常は２０秒以内）で硬化し始めるので，下面や側面でも未硬化の塗膜がだれ落ちることはない。
【００１６】
本発明で使用するポリウレア系スプレー材料は，下面または側面のコンクリート剥離・剥落箇所に対してその剥離・剥落の進行を停止させ，その箇所を安全な状態に修復することを主目的とする関係上，従来の防水用塗膜の形成に使用される場合とは異なり，該スプレー材料によって形成されるポリウレア系樹脂層１３には，適正な強度と伸び率が要求される。本発明者らの経験によると，このポリウレア系樹脂層１３の塗膜厚みを２ｍｍ以上，好ましくは３ｍｍ以上とし，この樹脂層１３の２０℃における引張強さが１８Ｎ／ｍｍ^２以上，好ましくは２９Ｎ／ｍｍ^２以上で，伸び率が３００〜５００％，好ましくは４００〜５００％であれば剥離・剥落の進行を防止できることがわかった。また，下地との接着強度が１．２Ｎ／ｍｍ^２以上であるのがよい。
【００１７】
本発明者らの試験では，コンクリートの剥離・剥落防止用のポリウレア系樹脂層１３としては，代表的には表１に示す物性のものを使用した場合に，十分な成果が得られることがわかった。もちろん，これよりも優れた物性値をもつものであれば，さらに好ましい。
【００１８】
【表１】

【００１９】
さらに，このポリウレア系樹脂層１３は，プライマーとして，末端イソシアネート基のウレタンプレポリマー２０〜９５重量％を溶剤中に含有するウレタン系プライマーを用いた場合に，このプライマー層１０が，コンクリート層または地盤とポリウレア系樹脂層１３との間の強力な接着機能を果たすことがわかった。ウレタン系プライマーは，そのウレタンプレポリマー成分が，ポリエーテルポリオール（例えばポリプロピレングリコール）および２−ブチル−２−エチル−１，３プロパンジオールと，ジフエニルメタンイソシアネートとを反応させて末端イソシアネート基のウレタンプレポリマーとしたものが好ましい。このウレタン系のプライマーを使用すると，吹付け施工したさいに，空気中の水分によって末端イソシアネート基が縮合反応を起こし，この反応によって３次元的にプレポリマー鎖が結合して硬化したプライマー層を形成し，非常に強い接着力を示す。
【００２０】
このプライマーの溶剤としては，酢酸エチル，トルエン，アセトン，メチルシクロヘキサン，メチルエチルケトンの１種または２種以上からなるものが好ましい。この溶剤を用いると乾燥がはやく，次のポリウレア系樹脂層１３の施工にすぐに移ることができる。
【００２１】
図１〜図５の例では，掘削した地山１に対して吹付けコンクリートよる一次覆工２を行ったあと，さらにコンクリート打設によって二次覆工３を行ったトンネルにおいて，剥離・剥落が発生した場合を例として説明したが，吹付けコンクリートによる覆工を行っただけのトンネルに対しても本発明の剥離・剥落箇所の補修法は同様に適用できる。この場合には，脆弱箇所をはつりとった場合に地山１の岩盤肌が露出することがあるが，この場合においても，前述のプライマー層１０およびポリウレア系樹脂層１３を同様に形成することができる。
【００２２】
また，トンネルの覆工コンクリートのみならず，橋梁上部構造の裏面コンクリートや側部コンクリート等，コンクリート下面または側面をもつ構造物においてコンクリートの剥離・剥落が発生した箇所に対しても，前記同様にして本発明に従う補修を行うことができる。コンクリート片が剥落する箇所はコンクリート面が下向きのところが一般的であり，このような下向きのコンクリート面に対して，イソシアネート成分とポリアミン成分とからなる硬化型ポリウレア系スプレー材料は速硬性があるのでだれ落ちることなく十分な膜厚の塗膜を形成することができる。そして，このスプレー材料によって形成されたポリウレア系樹脂層はその強度と伸び率（２０℃での引張強さ１８Ｎ／ｍｍ^２以上，伸び率３００〜５００％）のバランスが良いので，コンクリート片の剥落を未然に防止することができる。
【００２３】
これまでは，剥離・剥落箇所に対してプライマー塗装を施したあとで，イソシアネート成分とポリアミン成分とからなる硬化型ポリウレア系スプレー材料を吹付ける例を説明したが，場合によっては，ポライマー塗装を省略して，剥離・剥落箇所に該ポリウレア系スプレー材料を吹付け施工することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によると，山岳トンネル等で発生するコンクリート片の剥離・剥落箇所の補修を短時間で行うことができる。このため，補修のための交通規制を回避または低減でき，トンネル補修に伴う交通への社会的影響を回避できる。また，特殊コンクリートの吹付けやコンクリート打設などによる補修に比べて施工性が良く材料費用や施工費用が格段に廉価である。このため，コンクリートの剥離・剥落箇所が発見されたとしても，それがあまり微弱であるために，これまでは補修工事が繰り延べになっていた箇所でも，即座に対応することができるようになり，コンクリート片剥落による事故を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンクリート支保を行った山岳トンネルの例を示す略断面図である。
【図２】図１のＡ部（コンクリート片剥落箇所をもつ部分）の拡大略断面図である。
【図３】図２の脆弱部分をはつりとった状態を示す略断面図である。
【図４】図３の箇所にプライマー層１０を塗布する状態を示す略断面図である。
【図５】図４のプライマー層１０の上に，硬化型ポリウレア系スプレー材料１１を吹付けてポリウレア系樹脂層１３を形成する状態を示す略断面図である。
【符号の説明】
１地山
２吹付けコンクリートよる一次覆工
３コンクリート打設による二次覆工
４トンネル
５地盤
６コンクリート片の剥離箇所
７ドレーン管
８プライマー
９プライマーの吹付けノズル
１０プライマー層
１１イソシアネート成分とポリアミン成分とからなる硬化型ポリウレア系スプレー材料
１２スプレーガン
１３ポリウレア系樹脂層
１４イソシアネート成分
１５ポリアミン成分
１６二液混合装置

Claims

トンネルの覆工コンクリートまたは吹付けコンクリートの剥離・剥落箇所またはその可能性の高い箇所に，イソシアネート成分とポリアミン成分とからなる硬化型ポリウレア系スプレー材料を吹付け施工し，該箇所の表面に，２０℃における引張強さ１８Ｎ／ｍｍ^２以上で伸び率３００〜５００％のポリウレア系樹脂層を２ｍｍ以上の厚みで形成することを特徴とするコンクリート片の剥離剥落箇所の補修法。
トンネルの覆工コンクリートまたは吹付けコンクリートの剥離・剥落箇所またはその可能性の高い箇所に，エポキシ系またはウレタン系のプライマーを塗工したあと，イソシアネート成分とポリアミン成分とからなる硬化型ポリウレア系スプレー材料を吹付け施工し，該箇所の表面に，２０℃における引張強さ１８Ｎ／ｍｍ^２以上で伸び率３００〜５００％のポリウレア系樹脂層を２ｍｍ以上の厚みで形成することを特徴とするコンクリート片の剥離剥落箇所の補修法。
剥離・剥落の可能性の高い箇所は，人工的にその脆弱部を剥落させたあと，露出する下地面を包含する範囲を対象として，エポキシ系またはウレタン系のプライマーを塗工したあと，イソシアネート成分とポリアミン成分とからなる硬化型ポリウレア系スプレー材料を吹付け施工する請求項１または２に記載のコンクリート片の剥離剥落箇所の補修法。
垂直または下向きのコンクリート表面を有する構造物において，当該コンクリート表面からコンクリート片が剥離・剥落した箇所またはその可能性の高い箇所に，イソシアネート成分とポリアミン成分とからなる硬化型ポリウレア系スプレー材料を吹付け施工し，該箇所の表面に，２０℃における引張強さ１８Ｎ／ｍｍ^２以上で伸び率３００〜５００％のポリウレア系樹脂層を２ｍｍ以上の厚みで形成することを特徴とするコンクリート片の剥離剥落箇所の補修法。
垂直または下向きのコンクリート表面を有する構造物において，当該コンクリート表面からコンクリート片が剥離・剥落した箇所またはその可能性の高い箇所に，エポキシ系またはウレタン系のプライマーを塗工したあと，イソシアネート成分とポリアミン成分とからなる硬化型ポリウレア系スプレー材料を吹付け施工し，該箇所の表面に，２０℃における引張強さ１８Ｎ／ｍｍ^２以上で伸び率３００〜５００％のポリウレア系樹脂層を２ｍｍ以上の厚みで形成することを特徴とするコンクリート片の剥離剥落箇所の補修法。