JP4519268B2

JP4519268B2 - 吹付け材料及びそれを用いた吹付け工法

Info

Publication number: JP4519268B2
Application number: JP2000154594A
Authority: JP
Inventors: 賢司山本; 一行水島; 光男高橋
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: JP2001335351A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吹付け材料及びそれを用いた吹付け工法、特に、法面の地滑り等を防止するために施工するセメントコンクリートの吹付け材料、さらに、崩れやすい法面に、例えば、格子状(井桁状)に配置したフレーム骨格に吹付ける吹付け材料及びそれを用いた法面吹付け工法に関する。
なお、本発明でいう部は特に規定のないかぎり質量基準である。
また、本発明でいうセメントコンクリートとはモルタルやコンクリートを総称するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
法面とは、高速道路、ダム、及び急傾斜地を中心に、切り土や盛土によってできた傾斜面をいう。
この法面は、そのまま放置しておくと自然風化や強雨などによる浸食を受け、地滑り等により崩壊する恐れがあるため、法面を保護する必要がある。
【０００３】
従来、法面の崩壊を防止するために、直にコンクリートを吹付けていたが、最近では、法面に金網や複数本の鉄筋を格子状(井桁状)に配置してフレームの骨格を形成して補強効果を増し、その交点部にアンカーを打ち込んだ後、コンクリートを吹付けて鉄筋コンクリートフレームを作って法面の安定を図ることが行われている(特公昭58-058493号公報)。
その中でも変形可能な金網や鉄筋を法面に直に配置するフリーフレーム工法がよく用いられている。
その際、施工現場で簡易プラントを作り、スランプ０cmの硬練りコンクリートを調製し、吹付けを行った後に表面をコテ仕上げして施工される。
しかしながら、この方法では施工効率が２m³/hr程度と低く、材料の配合に人手がかかるなど、コスト高になるという課題があった。
【０００４】
このため、吹付け速度を高めてコンクリートを生コンプラントから供給することにより施工効率を上げ、人手を減らしてコストダウンすることが考えられている。
吹付け速度を高めるにはコンクリートのスランプを大きくする必要があるが、スランプが大きいと吹付けたときにコンクリートが斜面から流れ落ちるという課題がある。
【０００５】
このため吹付け直後にコンクリートの粘性を上げてスランプを低下させ、コンクリートのずり落ちを防止する必要がある。吹付け時に急結剤を使用した場合、コンクリートのずり落ちを防ぐことはできるが、吹付けたコンクリートの硬化が早いためにコテ仕上げができなくなり、法面表面の美観を損ねるという課題があった。
【０００６】
このように、吹付け時にコンクリートと混合することでコンクリートのずり落ちを防止するとともに、コテ仕上げができる程度の可使時間を確保できる吹付け材料が求められていた。
【０００７】
本発明者は、前記課題を解消すべく、鋭意検討を重ねた結果、特定の吹付け材料を使用することにより、前記課題を解決できるという知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、ポリアルキレンオキサイド、ビスフェノール系縮合物、及びアルカリ金属珪酸塩を含有する吹付け材料用セメント混和剤であり、ビスフェノール系縮合物の平均分子量が5,000〜30,000である該吹付け材料用セメント混和剤であり、さらに、セメントと該吹付け材料用セメント混和剤を含有してなる吹付け材料であり、セメント100部に対して、アルカリ金属珪酸塩を固形分換算で0.5〜５部含有する該吹付け材料であり、該吹付け材料を使用する吹付け工法であり、セメントと該吹付け材料用セメント混和剤の一部を含有するセメントコンクリートと、該吹付け材料用セメント混和剤の残部とを吹付け直前で混合し、吹付ける吹付け工法であり、セメントとポリアルキレンオキサイドとを含有するセメントコンクリートと、ビスフェノール系縮合物、アルカリ金属珪酸塩を吹付け直前で混合して吹付ける吹付け工法であり、鉄筋類を法面に配置してフレーム骨格を形成し、法面に該吹付け材料を吹付ける法面吹付け工法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明は、吹付け速度を高めて施工効率を上げる目的でスランプの大きいコンクリートを用いた場合でも、吹付け時にコンクリートと混合することで、コンクリートのずり落ちを防止するとともに、コテ仕上げができる程度の可使時間が確保できる吹付け材料、及びそれを用いた法面吹付け工法である。
【００１１】
本発明で使用するポリアルキレンオキサイド(以下、ＰＡＯという)は、ビスフェノール系縮合物との相互作用によりセメントコンクリートに粘性を与え、吹付け直後におけるセメントコンクリートのダレやずり落ちを防止するものである。
ＰＡＯとしては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、及びポリブチレンオキサイド等が挙げられるが、これらの中では効果が大きい面でポリエチレンオキサイドが好ましい。
ＰＡＯの平均分子量は100万〜500万が好ましい。100万未満ではダレやずり落ちを防止する効果が小さい場合があり、500万を越えるとセメントコンクリートの圧送性が低下する場合がある。
ＰＡＯの使用量は、セメント100部に対して、0.001〜0.5部が好ましく、0.005〜0.3部がより好ましい。0.001部未満ではセメントコンクリートの粘性が小さく、吹付けたときにダレが生じ、セメントコンクリートが斜面から流れ落ちる場合があり、0.5部を越えるとセメントコンクリートの粘性が大きくなり、圧送性に支障が生じる場合がある。
【００１２】
本発明で使用するビスフェノール系縮合物としては、ビスフェノール類、芳香族アミノスルホン酸、及びホルムアルデヒドを縮合反応させることによって得られるものであり、市販品が使用可能である。
ビスフェノール類の具体例としては、例えば、4,4'-ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4'-ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4'-ジヒドロキシジフェニルメタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、4,4'-ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4'-ジヒドロキシジフェニルサルファイド、4,4'-ジヒドロキシビフェニル、及びこれらの異性体等が挙げられ、これらを併用することも可能である。
また、芳香族アミノスルホン酸の具体例としては、4-アミノベンゼンスルホン酸、2-アミノ-5-メチルベンゼンスルホン酸、及びこれらの異性体等を挙げることが可能である。
本発明で使用するビスフェノール系縮合物の平均分子量は、5,000〜30,000が好ましい。平均分子量が5,000未満ではセメントコンクリートのずり落ちを防ぐ効果が小さい場合があり、30,000を越えると強度発現性が低下する場合がある。
ビスフェノール系縮合物の使用量は、セメント100部に対して、0.1〜1.0部が好ましく、0.2〜0.5部がより好ましい。0.1部未満ではセメントコンクリートのずり落ちを防ぐ効果が小さい場合があり、1.0部を越えるとずり落ちが増加する場合がある。
【００１３】
本発明で使用するアルカリ金属珪酸塩（以下、珪酸アルカリという）は、セメントコンクリートと混合することでスランプを低下させ、吹付け直後におけるセメントコンクリートのダレやずり落ちを防止するものであり、ポリアルキレンオキサイドやビスフェノール系縮合物と併用することで、これらをそれぞれ単独で用いた場合より吹付け直後におけるセメントコンクリートのダレやずり落ちを防止する効果が大きくなるものである。
珪酸アルカリとしては、シリカと、リチウム、ナトリウム、及びカリウムのアルカリ金属との割合が異なる種々のものがある。
また、粉末状のものや水ガラス等の溶液状のものが市販されている。例えば、溶液状の１号水ガラスから４号水ガラス、粉末状の珪酸ソーダ（珪酸ナトリウム）、及び珪酸カリウム等があり、これらのいずれかを単独又は二種以上を組合わせて使用することが可能である。このうち、セメントコンクリートとの混合性が良好な面から溶液状の水ガラスを使用することが好ましい。
また、吹付け後のセメントコンクリートの凝結を調節するために水ガラスを水で希釈して使用することも可能である。
珪酸アルカリの使用量は、セメント100部に対して、固形分換算で0.5〜５部が好ましく、１〜４部がより好ましい。0.5部未満ではセメントコンクリートのずり落ちを防ぐ効果が小さい場合があり、５部を越えるとセメントコンクリートの凝結・硬化が促進され、コテ仕上げをする時間が確保できなくなる場合がある。
【００１４】
本発明で使用するセメントは特に限定されるものではなく、普通、早強、超早強、中庸熱、及び低熱等の各種ポルトランドセメントや、これらポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、石灰石微粉末、又はシリカを混合した各種混合セメント、さらには、膨張セメントやコロイドセメントなどのいずれも使用可能である。
【００１５】
本発明では、前記各材料や、砂や砂利などの骨材の他に、減水剤、ＡＥ剤、繊維、及び微粉等を本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用することが可能である。
【００１６】
減水剤としては、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物、及びポリカルボン酸系高分子化合物等が使用可能である。
また、ＡＥ剤はセメントコンクリートの凍害を防止するものである。
さらに、繊維は特にアンカー部のひび割れ防止に有効なものである。
そして、微粉は空隙を埋めて緻密構造を形成し、高強度化を図るものであり、シリカフューム等が使用可能である。
【００１７】
本発明で使用する吹付け材料を使用した法面吹付け工法としては、吹付け材料を直に法面へ吹付けてもよいが、補強効果を増すために、鉄筋類などを配置してフレーム骨格を形成することが好ましく、フリーフレーム工法がより好ましい。
【００１８】
ここで、鉄筋類とは、金網や鉄筋などからなるもので、これらを組み合わせてフレーム骨格を形成して、セメントコンクリートを吹付け、鉄筋類含有セメントコンクリートフレームとするものである。
【００１９】
フリーフレーム工法に使用する鉄筋類の配置方法としては特に制限されるものではないが、通常、幅30〜60cm、長さ１〜３ｍ程度の金網(波形鉄筋φ１〜３mm)を２枚平行に金網の幅と同程度の間隔で、長手方向を傾斜に沿って配置し、継ぎ足してゆく。平行に立てた２枚の金網に鉄筋等のスペーサを用いてフレーム骨格を形成する。このフレーム骨格を縦横に延長する際、その交点部にアンカーを打ち込むことが好ましい。また、フレーム骨格の交点部に交点部用のフレーム骨格を用いることも可能である。
このように配置したフレーム骨格に吹付け材料を用いて吹付けを行い、フレーム骨格の鉄筋類からはみ出した部分をコテ仕上げすることで、フレームの美観を保つ。
【００２０】
本発明で使用する法面吹付け工法としては、一般的に行われている乾式、湿式のいずれの吹付け工法も可能である。そのうち、粉塵の発生量が少ない面で湿式吹付け工法が好ましい。
【００２１】
本発明の法面吹付け工法としては、ＰＡＯをあらかじめセメントコンクリートと混合しておき、ビスフェノール系縮合物と珪酸アルカリを吹付けノズル手前、例えば、混合管でＰＡＯを混合したセメントコンクリートと混合することが好ましい。ビスフェノール系縮合物と珪酸アルカリを、ＰＡＯを混合したセメントコンクリートに混合するとスランプが低下し、圧送性が低下するため、前記以外の箇所で混合した場合には、閉塞や脈動を生じる場合がある。
ビスフェノール系縮合物と珪酸アルカリを、ＰＡＯを混合したセメントコンクリートに混合する場合、ビスフェノール系縮合物と珪酸アルカリは別々にＰＡＯを混合したセメントコンクリートに混合することも可能であり、あらかじめ、ビスフェノール系縮合物と珪酸アルカリを混合し、それをＰＡＯを混合したセメントコンクリートに混合することも可能である。
【００２２】
【実施例】
以下、実験例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。
【００２３】
実験例１
単位セメント量450kg/m³、W/C=45％、及びs/a=70％とした吹付けコンクリートを調製し、これをコンクリート圧送機「アリバー280」により4m³/hrの圧送速度、0.4MPaの圧送圧力で空気圧送した。
コンクリート中のセメント100部に対して、表１に示すＰＡＯをコンクリートにあらかじめ混合した。
なお、コンクリートの調製にあたり、スランプが20cm程度になるように減水剤の使用量を調整した。
また、ビスフェノール系縮合物イと珪酸アルカリをポンプで圧送し、コンクリート中のセメント100部に対してそれぞれ0.2部、１部(固形分換算)となるようにノズル手前に取付けた分岐管に圧送空気とともに圧入してコンクリートに混合し吹付けを行った。結果を表１に併記する。
【００２４】
＜使用材料＞
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品、比重3.16
細骨材：新潟県姫川産川砂、比重2.62
粗骨材：新潟県姫川産ビリ砂利、比重2.65
減水剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤、市販品
ＰＡＯ：ポリエチレンオキサイド(ＰＥＯ)、平均分子量200万、市販品
ビスフェノール系縮合物イ：平均分子量20,000、市販品
珪酸アルカリ：３号水ガラス、市販品
【００２５】
＜測定方法＞
ダレなど：幅30cm×厚さ30cmのフレーム骨格を十字状に交差させて法面に配置し、フレーム骨格にコンクリートを吹付けたときの状態を観察した。ダレやずり落ちが多く見られた場合は×、少し見られた場合は△、全く見られない場合は○
可使時間：吹付け材料を吹付けてから、指触により凹みがなくなるまでの時間
作業性：幅10cm×長さ40cm×厚さ10cmのフレーム骨格にコンクリートを吹付け、フレーム骨格の表面をコテで仕上げて成形する際の作業性。容易に成形できた場合は○、成形するのに力を要した場合は△、力を入れても成形できない場合は×
圧送性：吹付けコンクリートを圧送するときの圧送管内の圧力を測定した。
圧力が0.40〜0.55MPaである場合は○、圧送管内が閉塞しやすくなる0.60MPa以上になっても、圧送管に衝撃を与えることにより0.40〜0.55MPaになる場合は△、圧送管が閉塞し、圧送管に衝撃を与えても0.40〜0.55MPaとならない場合は×
圧縮強度：幅50cm×長さ50cm×厚さ20cmのフレーム骨格にコンクリートを吹付け、直径５cm×長さ10cmの供試体をコアリングし、養生を20℃、80％RHで行い測定
【００２６】
【表１】

【００２７】
実験例２
コンクリート中のセメント100部に対して、ＰＥＯを0.01部混合し、表２に示すビスフェノール系縮合物を用いたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００２８】
＜使用材料＞
ビスフェノール系縮合物ロ：平均分子量5,000、市販品
ビスフェノール系縮合物ハ：平均分子量10,000、市販品
ビスフェノール系縮合物ニ：平均分子量30,000、市販品
【００２９】
【表２】

【００３０】
実験例３
コンクリート中のセメント100部に対して、ＰＥＯを0.01部混合し、ビスフェノール系縮合物イ0.2部と表３に示す珪酸アルカリ(固形分換算)を使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００３１】
【表３】

【００３２】
【発明の効果】
本発明の吹付け材料及びそれを用いた吹付け工法により、吹付け速度を高めて施工効率を上げるためにスランプの大きいコンクリートを用いた場合でも、吹付け直後のコンクリートのダレや斜面からのずり落ちを防止するとともに、コテ仕上げを行う時間がとれるため、法面表面の美観を確保できる。

Claims

ポリアルキレンオキサイド、ビスフェノール系縮合物、及びアルカリ金属珪酸塩を含有してなる吹付け材料用セメント混和剤。
ビスフェノール系縮合物の平均分子量が5,000〜30,000であることを特徴とする請求項１記載の吹付け材料用セメント混和剤。
セメントと請求項１又は２記載の吹付け材料用セメント混和剤を含有してなる吹付け材料。
セメント100部に対して、アルカリ金属珪酸塩を固形分換算で0.5〜５部含有してなることを特徴とする請求項３記載の吹付け材料。
請求項３又は４記載の吹付け材料を使用することを特徴とする吹付け工法。
セメントと請求項１又は２記載の吹付け材料用セメント混和剤の一部を含有するコンクリートと、請求項１又は２記載の吹付け材料用セメント混和剤の残部とを吹付け直前で混合し、吹付けることを特徴とする吹付け工法。
セメントとポリアルキレンオキサイドとを含有するコンクリートと、ビスフェノール系縮合物、アルカリ金属珪酸塩を吹付け直前で混合して吹付けることを特徴とする吹付け工法。
鉄筋類を法面に配置してフレーム骨格を形成し、法面に請求項３又は４記載の一項記載の吹付け材料を吹付け、鉄筋類含有セメントコンクリートフレームを構築することを特徴とする法面吹付け工法。