アルミナセメント組成物及びそれを用いた補修工法
【課題】劣化したコンクリート構造物の補修に用いるアルミナセメント組成物およびそれを使用した補修工法を提供する。
【解決手段】アルミナセメント、ポゾラン物質、ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比が０．５〜２であるアルカリ金属珪酸塩、増粘剤および流動化剤を含有するアルミナセメント組成物であり、増粘剤が、粘度１０，０００〜４０，０００ｍＰａ・ｓの水溶性アルキルセルロース、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースおよびスルホン酸塩基とアミド酸塩基を含有するポリマーの中から選ばれた少なくとも１種である前記アルミナセメント組成物であり、流動化剤が、ポリカルボン酸系物質類およびリグニンスルホン酸系物質類の中から選ばれた少なくとも１種である前記のうちいずれかのアルミナセメント組成物であり、前記のうちいずれかのアルミナセメント組成物を用いることを特徴とする補修工法である。
【解決手段】アルミナセメント、ポゾラン物質、ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比が０．５〜２であるアルカリ金属珪酸塩、増粘剤および流動化剤を含有するアルミナセメント組成物であり、増粘剤が、粘度１０，０００〜４０，０００ｍＰａ・ｓの水溶性アルキルセルロース、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースおよびスルホン酸塩基とアミド酸塩基を含有するポリマーの中から選ばれた少なくとも１種である前記アルミナセメント組成物であり、流動化剤が、ポリカルボン酸系物質類およびリグニンスルホン酸系物質類の中から選ばれた少なくとも１種である前記のうちいずれかのアルミナセメント組成物であり、前記のうちいずれかのアルミナセメント組成物を用いることを特徴とする補修工法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の補修、特に硫酸により劣化を受けた下水処理施設のコンクリート構造物の補修などに使用するアルミナセメント組成物およびそれを用いた補修工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理施設におけるコンクリート構造物は、下水中で発生する硫酸還元細菌の影響で硫酸が発生しコンクリートが侵食され、さらに内部の鉄筋の腐食で錆による膨張圧が生じ、コンクリートにひび割れ、浮きが発生し、コンクリート片のはく落などが起きている。このような下水処理施設での補修工法としては、劣化部をウォータージェットにより除去し断面修復してから樹脂ライニングを行う方法が多く実施されている。これに用いる断面修復材は、高炉水砕スラグにポリマーを配合した材料（特許文献１）、アルミナセメントを使用した材料（特許文献２、３）、高炉水砕スラグやシリカフュームなどの微粉末を多量に混和したセメントモルタルが使用されている（特許文献４）。また、アルミナセメントと高炉スラグ微粉末を用いた材料で、５μｍ以下のアルミナセメント粒子を２５重量％以下とし、リチウム塩を含有する材料が提案されている（特許文献５）。
さらに、アルミナセメント、ポゾラン物質、Ｌｉ２Ｏ含有量が０．７〜２．５質量％のヘクトライト、無機繊維、および流動化剤を含有するアルミナセメント組成物が使用されている（特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０３−２９０３４８号公報
【特許文献２】特開２００３−８９５６５号公報
【特許文献３】特開２００４−２９２２４５号公報
【特許文献４】特開２０００−１２８６１８号公報
【特許文献５】特開２００２−２９３６０３号公報
【特許文献６】特開２００７−２２３８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、硫酸によるコンクリート構造物の劣化は、セメントの水和で生じる水酸化カルシウムと硫酸が反応することで進行するため、通常のポルトランドセメントを用いた補修材料では樹脂ライニングにわずかなピンホールが存在すれば長期的な耐久性は望めないという課題があった。また、アルミナセメントを使用した場合でも下水処理施設には、湿度が低く風通りのよい開放されたピットや水路なども存在し、冬季の寒い時期の施工では、セメントの凝結時間が遅れるため初期収縮ひび割れが発生しやすく、表層部がドライアウトし、十分な付着強度が得られないという課題があった。さらに、微粉末を多量に混和した材料は、自己収縮がポリマーセメントよりも大きく、冬季に限らず初期ひび割れが発生しやすく、モルタルの粘りが強く作業性が悪いという課題があった。
本発明者らは、前記課題を解決するため、特定のアルミナセメント組成物およびそれを用いた補修工法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、（１）アルミナセメント、ポゾラン物質、ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比が０．５〜２であるアルカリ金属珪酸塩、増粘剤および流動化剤を含有するアルミナセメント組成物、（２）増粘剤が、粘度３，０００〜４０，０００ｍＰａ・ｓの水溶性アルキルセルロース、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースおよびスルホン酸塩基とアミド酸塩基を含有するポリマーの中から選ばれた少なくとも１種である（１）のアルミナセメント組成物、（３）流動化剤が、ポリカルボン酸系物質類およびリグニンスルホン酸系物質類の中から選ばれた少なくとも１種である（１）または（２）のアルミナセメント組成物、（４）高分子繊維を含有する（１）〜（３）いずれかのアルミナセメント組成物、（５）セメント混和用ポリマーを含有する（１）〜（４）いずれかのアルミナセメント組成物、（６）骨材を含有する（１）〜（５）いずれかのアルミナセメント組成物、（７）（１）〜（６）のうちいずれかのアルミナセメント組成物を用いることを特徴とする補修工法、（８）（１）〜（６）のうちいずれかのアルミナセメント組成物を吹付けることを特徴とする補修工法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のアルミナセメント組成物は、流動性、作業性に優れる。さらに、その硬化体は、初期ひび割れ抵抗性、強度発現性、耐硫酸性などに優れるため、長期耐久性が良好なコンクリート構造物の補修を行うことが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明における部や％は、特に規定しない限り質量基準で示す。
【０００８】
本発明で使用するアルミナセメントとは、モノカルシウムアルミネートを主要鉱物として含有するクリンカー粉砕物から得られるものであり、例えば、アルミナセメント１号やアルミナセメント２号などが使用できる。アルミナセメントの粉末度は、水和活性の点で２０００〜８０００ｃｍ２／ｇが好ましい。また、アルミナセメントの粒度調整を行い、粒子径５μｍ以下の粒子を全体の３０質量％未満としたものが硬化するときの収縮が小さくなるので好ましい。
【０００９】
本発明で使用するポゾラン物質とは、アルカリ刺激によりポゾラン活性を示す物質であり、アルミナセメントと併用することで、水和物の相転移による強度低下を抑制する目的や、施工時のモルタルのダレ抵抗性を向上させる目的で使用するものである。例えば、高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラグ、転炉スラグ、シリカフューム、およびフライアッシュなどが挙げられる。
ポゾラン物質の粉末度は、水和活性の点でブレーン比表面積３０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましい。
ポゾラン物質の使用量は、通常、アルミナセメント１００部に対して、８０〜２００部が好ましく、１００〜１５０部がより好ましい。なお、シリカフュームは、アルミナセメント１００部に対して１〜１０部が好ましい。
【００１０】
本発明で使用するＳｉＯ２／Ｒ２Ｏ（Ｒはアルカリ金属）モル比が０．５〜２であるアルカリ金属珪酸塩は、低温時の硬化性状の改善と耐硫酸性の向上を目的に使用する。アルカリ金属珪酸塩は、特に限定されるものではないが、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムおよび珪酸リチウムなどがあげられる。これらは、粉末状あるいは溶液として使用して差し支えないが、プレミックスできることから粉末状のものが好ましい。中でも、工業的に安価である珪酸ナトリウムがより好ましい。ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比は０．５〜２が好ましく０．５〜１がより好ましい。０．５以下であると流動性に悪影響を及ぼす場合があり、２以上では耐硫酸性に悪影響を及ぼす場合がある。
アルカリ金属珪酸塩の使用量は、アルミナセメント１００部に対して０．０５〜１０部が好ましく、０．１〜５部がより好ましい。０．０５部未満では低温での硬化促進効果が小さく、１０部を超えて使用すると、流動性に悪影響を及ぼす。
【００１１】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、および中庸熱など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、又はシリカを混合した各種混合セメント、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末などを混合したフィラーセメント、並びに、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント（エコセメント）などのポルトランドセメントが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
style='font-size:10.5pt;font-family:"ＭＳ 明朝";color:black'>
【００１２】
本発明で使用する増粘剤は、主に、断面修復した際のダレの防止と保水性の向上のために用いるものであり、粘度３，０００〜４０，０００ｍＰａ・ｓの水溶性アルキルセルロース、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースまたはスルホン酸塩基とアミド酸塩基を含有するポリマーの中から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする。例えば、信越化学社製ＳＢＱ−３００００ＰＥやＢＡＳＦポゾリス社製ＳＴＡＲＶＩＳなどが挙げられる。本発明における増粘剤の粘度は２０℃における２％水溶液で測定したものである。
増粘剤の使用量は、アルミナセメント１００部に対して、０．０１〜５部が好ましく、０．０５〜３部がより好ましい。０．０１部未満では、ダレの防止と保水性の向上の効果は少なく、５部を超えて使用すると低温における硬化性状に悪影響を及ぼす場合がある。
【００１３】
本発明で使用する流動化剤とは、モルタルに適度な流動性を与える目的で使用するものであり、例えば、ポリカルボン酸系物質類、メラミン系物質類、リグニンスルホン酸系質類、ナフタレンスルホン酸系物質類などが挙げられる。これらの中で、適度な流動性を与え、強度発現性に影響を与えにくい点でポリカルボン酸系物質類、リグニンスルホン酸系物質類を併用して使用することが好ましい。
【００１４】
アルミナセメントにリチウムを含有する物質やアルカリ金属珪酸塩等を併用すると、少量でもフローロスが大きくなる傾向があり、２０ｍ以上のポンプ圧送を必要とする施工方法に適用することが困難な場合がある。しかしながら、ポリカルボン酸系物質とリグニンスルホン酸系物質を併用して使用すると、適当な流動性を与え且つフローロスを抑制できることが可能となり、コテ塗りはもちろんポンプ圧送性にも優れるアルミナセメント組成物とすることが可能である。
ポリカルボン酸系物質とリグニンスルホン酸系物質を併用する割合は、ポリカルボン酸系物質類１００部に対してリグニンスルホン酸系物質類１０〜２００部が好ましい。１０部未満では流動性ロスを抑制する効果が小さく、２００部を超えると初期強度発現性を阻害する場合がある。
流動化剤の使用量は、アルミナセメント１００部に対して０．０５〜１．５部が好ましく、０．１〜１部がより好ましい。０．０５部未満では、適度な流動性が得られ難く、１．５部を超えると強度発現性に影響する場合がある。
【００１５】
本発明で使用する高分子繊維とは、アルミナセメントが硬化するまでに入るひび割れを抑制するために使用するもので、ひび割れ応力を分散する効果がある。繊維長やアスペクト比は特に限定するものではないが、ひび割れ抑制効果やモルタルの流動性を阻害しにくい点で繊維長が２〜１５ｍｍ、アスペクト比が３００〜１０００の高分子繊維が好ましい。
高分子繊維の種類としては、例えば、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維などが挙げられる。特に限定されるものではないが、これらの中でモルタル中における繊維の付着力が比較的優れるビニロン繊維やアクリル繊維の使用が好ましい。
高分子繊維の使用量は、アルミナセメントとポゾラン物質と骨材の合計１００部に対して０．０２〜０．６部が好ましく、０．０７〜０．４部がより好ましい。０．０２部未満では、ひび割れ抑制効果が小さく、０．６部を超えるとモルタルの流動性に影響する場合がある。
【００１６】
本発明で使用するセメント混和用ポリマーとは、ＪＩＳ Ａ ６２０３で規定されているセメント混和用のポリマー（ポリマーディスパージョン）であり、中性化、塩害、凍害などの耐久性を向上させ、モルタルの付着強度、曲げ強度、引張強度などの強度特性を改善する目的で使用する。
例えば、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、および天然ゴムなどのゴムラテックス、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリアクリル酸エステル、酢酸ビニルビニルバーサテート系共重合体、およびスチレン・アクリル酸エステル共重合体やアクリロニトリル・アクリル酸エステルに代表されるアクリル酸エステル系共重合体、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂に代表される液状ポリマーなどが挙げられ、これらの１種または２種以上の混合物を使用できる。
セメント混和用ポリマーの使用量は、アルミナセメント１００部に対して固形分換算で１〜２０部が好ましく、３〜１０部がより好ましい。１部未満では耐久性の向上効果が小さく、２０部を超えると強度発現性に影響する場合がある。
【００１７】
本発明のアルミナセメント組成物は、水と混合し、骨材を含まないペースト、あるいは骨材を含むモルタルやコンクリートとして使用できるが、使用する骨材の種類としては、特に限定されるものではないが、耐酸性を有する骨材の使用が好ましい。例えば、珪石骨材、アルミナ骨材、ムライト骨材、シャモット骨材、炭化珪素骨材、アルミナセメントクリンカー骨材などが挙げられる。
骨材の使用量は、アルミナセメントとポゾラン物質及びアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して２５０部以下であり、２５０部を超えると流動性や付着強度が低下する傾向がある。
また、２ｍｍ以下の薄塗りをする場合は骨材を含まないペーストを使用し、２ｍｍを超える厚みを確保する場合は骨材を含むモルタルやコンクリートを使用することが好ましい。
【００１８】
本発明では、低温においてより迅速な強度発現が必要な場合は、炭酸、硫酸、硝酸、水酸化物、リン酸、ホウ酸、有機酸などのリチウム塩を併用することができる。
また、本発明のアルミナセメント組成物には品質に悪影響を与えない範囲で、ＡＥ剤、増粘剤、発泡剤、凝結遅延剤、撥水剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、防水剤、抗菌剤などの各種添加剤を併用することができる。
【００１９】
本発明のアルミナセメント組成物を用いたコンクリート構造物の補修では、ミキサーで練り混ぜたモルタルやコンクリートをコテで塗っても良く、型枠を作りその内部に充填しても良く、さらに、圧縮空気を用いて吹き飛ばす吹付けで施工しても良い。特に、大きな断面を補修する場合は，モルタルを吹付けで施工することが作業効率の点で好ましい。
【００２０】
以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
アルミナセメント１００部に対して、ポゾラン物質１００部、表１に示す種類と量の、アルカリ金属珪酸塩０．５部、増粘剤Ａ０．１部、流動化剤０．７部（流動化剤Ａ０．５部、流動化剤Ｂ０．２部）を加え、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して、骨材１７０部を加えドライモルタルとしアルミナセメント組成物を調製した。なお、液体のアルカリ金属珪酸塩については水投入時に同時に添加した。このアルミナセメント組成物１００部に対して水を１３．８部加え、モルタルを調製した。モルタルのフロー、フロー保持率、ダレ性、始発時間、圧縮強度、耐硫酸性、保水率を測定した。その結果を表１に示す。
【００２２】
（使用材料）
アルミナセメント：アルミナセメント１号、市販品
アルカリ金属珪酸塩Ａ：市販品、無水メタ珪酸ナトリウム（粉末） ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比＝１
アルカリ金属珪酸塩Ｂ：市販品、珪酸リチウム（液体） ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比＝２アルカリ金属珪酸塩Ｃ：市販品、一号珪酸カリウム（液体） ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比＝２
増粘剤Ａ：市販品、メチルセルロース系増粘剤（商品名：ＳＢＱ−３００００ＰＥ、信越化学社製、粘度３０，０００ｍＰａ・ｓ）
ポゾラン物質Ａ：高炉水砕スラグ微粉末、ブレーン比表面積７０００ｃｍ２／ｇ、市販品
流動化剤：流動化剤Ａのポリカルボン酸系物質（ＢＡＳＦポゾリス社製、商品名メルフラックスＡＰ１０１Ｆ）１００部に対し流動化剤Ｂのリグニンスルホン酸系物質（日本製紙ケミカル社製、商品名バニレックスＮ）４０部を配合した混合物
骨材：乾燥珪砂、最大粒径１．２ｍｍ
【００２３】
(試験方法)
フロー試験、圧縮強度試験：ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準拠して測定した。
フロー保持率： 練り混ぜた直後のフローと６０分後のフローの比。測定は温度２０℃、湿度８０％で行った。
フロー保持率（％）＝（６０分後のフロー／練り混ぜ直後のフロー）×１００
ダレ性：縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×厚み６ｃｍのコンクリート製平版の表面を湿らせ、厚み２ｃｍでモルタルを塗り付けて２４時間後の付着状態を観察した。異常なければ○とし、はらんだり、ずれ落ちたりすれば×とした。試験は温度２０℃、湿度６０％の室内で行った。
始発時間：ＪＩＳ Ａ １１４７に準拠して測定した（試験温度５℃）。
耐硫酸性試験： 練り混ぜたモルタルをφ７．５×１５ｃｍに成形し、温度２０℃の水中に２８日間養生後、温度２０℃で５％硫酸水溶液中に２８日間浸漬したときの硫酸イオンの浸透深さを測定した。浸透深さの判定はフェノールフタレイン法で行った。
保水率：練り混ぜたモルタルをφ５×２．５ｃｍに成形し、速やかにその質量を測定し、温度２０℃、湿度６０％の室内に２４時間放置した後、再び質量を測定した。
保水率（％）＝（２４時間後の質量／成型直後の質量）×１００
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１より、本発明のアルミナセメント組成物は、フローが大きくその保持率が高い優れた流動性と、優れたダレ性を有し、しかも、始発時間が長く作業性が良好で強度発現性、耐硫酸性および保水性に優れていることが判る。
【実施例２】
【００２６】
アルミナセメント１００部に対して、表２に示す量の増粘剤Ａ、Ｂ、Ｃを加えた配合物を調製し、この配合物中のアルミナセメント１００部に対して、ポゾラン物質１００部、アルカリ金属珪酸塩Ａ０．５部、流動化剤０．７部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して、骨材１７０部を加えドライモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行った。その結果を表２に示す。
【００２７】
（使用材料）
増粘剤Ｂ：市販品、ヒドロキシプロピルメチルセルロース系増粘剤（商品名：ＳＥＢ−１５Ｔ、信越化学社製、粘度１５，０００ｍＰａ・ｓ）
増粘剤Ｃ：市販品、スルホン酸基とアミド酸基を含有する合成ポリマー系増粘剤（商品名：ＳＴＡＲＶＩＳ、ＢＡＳＦポゾリス社製）
【００２８】
【表２】
【００２９】
表２より、本発明のアルミナセメント組成物は、フローが大きくその保持率が高い優れた流動性と、優れたダレ性を有し、しかも、始発時間が長く作業性が良好で強度発現性、耐硫酸性及び保水性に優れていることが判る。
【実施例３】
【００３０】
アルミナセメント１００部に対して、表３に示す種類と量のポゾラン物質を加えた配合物を調製し、この配合物中のアルミナセメント１００部に対して、アルカリ金属珪酸塩Ａ０．５部、増粘剤Ａ０．１部、流動化剤０．７部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して、骨材１７０部加えドライモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行った。その結果を表３に示す。
【００３１】
（使用材料）
ポゾラン物質Ｂ：フライアッシュ、ブレーン比表面積４５００ｃｍ２/ｇ、市販品
ポゾラン物質Ｃ：シリカフューム、平均粒子径０．１〜０．２μｍ、市販品
【００３２】
【表３】
【００３３】
表３より本発明のアルミナセメント組成物は、フローが大きくその保持率が高い優れた流動性と、優れたダレ性を有し、しかも、始発時間が長く作業性が良好で強度発現性、耐硫酸性及び保水性に優れていることが判る。
【実施例４】
【００３４】
アルミナセメント１００部に対して、表４に示す量の流動化剤Ａと流動化剤Ｂを加え配合物を調製し、この配合物中のアルミナセメント１００部に対して、アルカリ金属珪酸塩０．５部、増粘剤Ａ０．１部、ポゾラン物質Ａ１００部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して、骨材１７０部を加えドライモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行った。その結果を表４に示す。
【００３５】
【表４】
【００３６】
表４より、本発明のアルミナセメント組成物は、フローが大きくその保持率が高い優れた流動性と、優れたダレ性を有し、しかも、始発時間が長く作業性が良好で強度発現性、耐硫酸性及び保水性に優れていることが判る。
【実施例５】
【００３７】
アルミナセメント１００部に対して、アルカリ金属珪酸塩０．５部、増粘剤Ａ０．１部、流動化剤０．７部、ポゾラン物質Ａ１００部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して、骨材１７０部を加え、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩と骨材の合計１００部に対して表５に示す種類と量の高分子繊維を加えドライモルタルとし、初期ひび割れ抵抗性を測定したこと以外は実施例１と同様に行った。その結果を表５に示す。
【００３８】
(使用材料)
高分子繊維Ａ：ビニロン繊維、繊維長６ｍｍ、繊維径２６μｍ、アスペクト比２３１、市販品
高分子繊維Ｂ：ビニロン繊維、繊維長６ｍｍ、繊維径１４μｍ、アスペクト比４２９、市販品
【００３９】
（試験方法）
初期ひび割れ抵抗性：練り混ぜたモルタルを縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×厚さ６ｃｍのコンクリート製平板に厚さ１０ｍｍとなるようにコテで塗り付け、温度５℃、湿度４０％、平均風速２ｍ／ｓの空間に放置し、１日後のひび割れ全長さを測定した。
【００４０】
【表５】
【００４１】
表５より、本発明のアルミナセメント組成物は、フローが大きくその保持率が高い優れた流動性と、優れたダレ性を有し、しかも、始発時間が長く作業性が良好で強度発現性、耐硫酸性、保水性に優れ、さらに、初期ひび割れ抵抗性に優れていることが判る。
【実施例６】
【００４２】
アルミナセメント１００部に対して表６に示す量のセメント混和用ポリマーを加えた配合物を調製し、この配合物中のアルミナセメント１００部に対して、アルカリ金属珪酸塩０．５部、増粘剤Ａ０．１部、流動化剤０．７部、ポゾラン物質Ａ １００部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して、骨材１７０部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩と骨材の合計１００部に対して高分子繊維Ａを表６に示す量を加えドライモルタルとし、塩化物イオン浸透抵抗性を測定したこと以外は実施例１と同様に行った。
【００４３】
（使用材料）
セメント混和用ポリマー：アクリル−スチレン系再乳化型樹脂粉末、市販品
【００４４】
（試験方法）
塩分浸透性試験：ＪＩＳ Ａ １１７１に準拠した。
【００４５】
【表６】
【００４６】
表６より、本発明のアルミナセメント組成物は、フローが大きくその保持率が高い優れた流動性と、優れたダレ性を有し、しかも、始発時間が長く作業性が良好で強度発現性、耐硫酸性に優れ、さらに、塩分浸透性に優れていることが判る。
【実施例７】
【００４７】
表７に示す実施例１、２、３、５、６の各実験No.のアルミナセメント組成物を用いて、サンドブラストで表面を目粗しした０．５ｍ２のコンクリート表面に厚み２ｃｍになるようにコテを用いて塗り付け、ダレ性、６０分練り置いた後のコテ塗り性、浮き、ひび割れを確認し、さらに、材齢３０日後の付着強度を測定した。その結果を表７に示す。
【００４８】
（試験方法）
ダレ性：サンドブラストした表面を目粗しした０．５ｍ２のコンクリート表面に厚み２ｃｍになるように塗りつけて２４時間後の付着状態を観察した。異常がなければ○とし、はらんだり、ずれ落ちたりすれば×とした。試験は温度２０℃、湿度６０％の室内で行った。
６０分練り置いた後のコテ塗り性：練り混ぜてから６０分後にコテ塗りを行ったときの作業性を確認した。硬くてコテ塗りできない場合は×、塗りにくい場合は△、練り混ぜ直後とほぼ同様なコテ塗り性であれば○とした。
浮き：材齢２８日後に硬化したモルタルをハンマーで打音検査を行った。浮きがある場合は×、浮きが無い場合は○とした。
ひび割れ：材齢２８日後に硬化したモルタルのひび割れの有無を観察し、ひび割れ全長さを測定した。付着強度：材齢２８日後にφ５５ｍｍのコアドリルで硬化したモルタルを下地コンクリートまで削孔し、エポキシ樹脂で引張試験用のアタッチメントを取り付け、材齢３０日となる時点で建研式引張試験機により測定した。
【００４９】
【表７】
【００５０】
表７より、本発明のアルミナセメント組成物は、優れたダレ性を有し、しかも、６０分後のコテ塗り性に優れ、硬化したモルタルに浮きが無く、ひび割れが少なく、コンクリートとの付着強度が高いことが判る。
【実施例８】
【００５１】
表８に示す実施例１、２、３、４、５、６の各実験No.のアルミナセメント組成物を用いて、サンドブラストで表面を目粗しした０．５ｍ２のコンクリート表面に厚み４ｃｍになるように吹き付けた直後にコテ仕上げを行い、ダレ性、６０分練り置いた後のポンプ圧送性、さらに、実施例７と同様に、浮き、ひび割れを確認し、材齢３０日後の付着強度を測定した。その結果を表８に示す。
【００５２】
（試験方法）
ダレ性：サンドブラストした表面を目粗しした０．５ｍ２のコンクリート表面に厚み４ｃｍになるように吹き付けて２４時間後の付着状態を観察した。異常がなければ○とし、はらんだり、ずれ落ちたりすれば×とした。試験は温度２０℃、湿度６０％の室内で行った。
６０分練り置いた後のポンプ圧送性：練り混ぜたアルミナセメント組成物をホッパーに投入し、ホース先端まで圧送後運転を停止し、６０分後再起動したときのポンプの圧送負荷を確認した。負荷が大き過ぎて圧送できない場合は×、圧送できる場合を○とした。
【００５３】
【表８】
【００５４】
表８より、本発明のアルミナセメント組成物は、優れたダレ性を有し、しかも、６０分後のポンプ圧送性に優れ、硬化したモルタルに浮きが無く、ひび割れが少なく、コンクリートとの付着強度が高いことが判る。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のアルミナセメント組成物およびそれを用いた補修工法は、流動性、作業性に優れる。さらに、初期ひび割れ抵抗性、強度発現性、耐硫酸性などに優れるため長期耐久性が良好なコンクリート構造物の補修を容易に行うことが可能となるので、下水処理施設などの土木分野に幅広く適用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の補修、特に硫酸により劣化を受けた下水処理施設のコンクリート構造物の補修などに使用するアルミナセメント組成物およびそれを用いた補修工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理施設におけるコンクリート構造物は、下水中で発生する硫酸還元細菌の影響で硫酸が発生しコンクリートが侵食され、さらに内部の鉄筋の腐食で錆による膨張圧が生じ、コンクリートにひび割れ、浮きが発生し、コンクリート片のはく落などが起きている。このような下水処理施設での補修工法としては、劣化部をウォータージェットにより除去し断面修復してから樹脂ライニングを行う方法が多く実施されている。これに用いる断面修復材は、高炉水砕スラグにポリマーを配合した材料（特許文献１）、アルミナセメントを使用した材料（特許文献２、３）、高炉水砕スラグやシリカフュームなどの微粉末を多量に混和したセメントモルタルが使用されている（特許文献４）。また、アルミナセメントと高炉スラグ微粉末を用いた材料で、５μｍ以下のアルミナセメント粒子を２５重量％以下とし、リチウム塩を含有する材料が提案されている（特許文献５）。
さらに、アルミナセメント、ポゾラン物質、Ｌｉ２Ｏ含有量が０．７〜２．５質量％のヘクトライト、無機繊維、および流動化剤を含有するアルミナセメント組成物が使用されている（特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０３−２９０３４８号公報
【特許文献２】特開２００３−８９５６５号公報
【特許文献３】特開２００４−２９２２４５号公報
【特許文献４】特開２０００−１２８６１８号公報
【特許文献５】特開２００２−２９３６０３号公報
【特許文献６】特開２００７−２２３８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、硫酸によるコンクリート構造物の劣化は、セメントの水和で生じる水酸化カルシウムと硫酸が反応することで進行するため、通常のポルトランドセメントを用いた補修材料では樹脂ライニングにわずかなピンホールが存在すれば長期的な耐久性は望めないという課題があった。また、アルミナセメントを使用した場合でも下水処理施設には、湿度が低く風通りのよい開放されたピットや水路なども存在し、冬季の寒い時期の施工では、セメントの凝結時間が遅れるため初期収縮ひび割れが発生しやすく、表層部がドライアウトし、十分な付着強度が得られないという課題があった。さらに、微粉末を多量に混和した材料は、自己収縮がポリマーセメントよりも大きく、冬季に限らず初期ひび割れが発生しやすく、モルタルの粘りが強く作業性が悪いという課題があった。
本発明者らは、前記課題を解決するため、特定のアルミナセメント組成物およびそれを用いた補修工法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、（１）アルミナセメント、ポゾラン物質、ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比が０．５〜２であるアルカリ金属珪酸塩、増粘剤および流動化剤を含有するアルミナセメント組成物、（２）増粘剤が、粘度３，０００〜４０，０００ｍＰａ・ｓの水溶性アルキルセルロース、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースおよびスルホン酸塩基とアミド酸塩基を含有するポリマーの中から選ばれた少なくとも１種である（１）のアルミナセメント組成物、（３）流動化剤が、ポリカルボン酸系物質類およびリグニンスルホン酸系物質類の中から選ばれた少なくとも１種である（１）または（２）のアルミナセメント組成物、（４）高分子繊維を含有する（１）〜（３）いずれかのアルミナセメント組成物、（５）セメント混和用ポリマーを含有する（１）〜（４）いずれかのアルミナセメント組成物、（６）骨材を含有する（１）〜（５）いずれかのアルミナセメント組成物、（７）（１）〜（６）のうちいずれかのアルミナセメント組成物を用いることを特徴とする補修工法、（８）（１）〜（６）のうちいずれかのアルミナセメント組成物を吹付けることを特徴とする補修工法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のアルミナセメント組成物は、流動性、作業性に優れる。さらに、その硬化体は、初期ひび割れ抵抗性、強度発現性、耐硫酸性などに優れるため、長期耐久性が良好なコンクリート構造物の補修を行うことが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明における部や％は、特に規定しない限り質量基準で示す。
【０００８】
本発明で使用するアルミナセメントとは、モノカルシウムアルミネートを主要鉱物として含有するクリンカー粉砕物から得られるものであり、例えば、アルミナセメント１号やアルミナセメント２号などが使用できる。アルミナセメントの粉末度は、水和活性の点で２０００〜８０００ｃｍ２／ｇが好ましい。また、アルミナセメントの粒度調整を行い、粒子径５μｍ以下の粒子を全体の３０質量％未満としたものが硬化するときの収縮が小さくなるので好ましい。
【０００９】
本発明で使用するポゾラン物質とは、アルカリ刺激によりポゾラン活性を示す物質であり、アルミナセメントと併用することで、水和物の相転移による強度低下を抑制する目的や、施工時のモルタルのダレ抵抗性を向上させる目的で使用するものである。例えば、高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラグ、転炉スラグ、シリカフューム、およびフライアッシュなどが挙げられる。
ポゾラン物質の粉末度は、水和活性の点でブレーン比表面積３０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましい。
ポゾラン物質の使用量は、通常、アルミナセメント１００部に対して、８０〜２００部が好ましく、１００〜１５０部がより好ましい。なお、シリカフュームは、アルミナセメント１００部に対して１〜１０部が好ましい。
【００１０】
本発明で使用するＳｉＯ２／Ｒ２Ｏ（Ｒはアルカリ金属）モル比が０．５〜２であるアルカリ金属珪酸塩は、低温時の硬化性状の改善と耐硫酸性の向上を目的に使用する。アルカリ金属珪酸塩は、特に限定されるものではないが、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムおよび珪酸リチウムなどがあげられる。これらは、粉末状あるいは溶液として使用して差し支えないが、プレミックスできることから粉末状のものが好ましい。中でも、工業的に安価である珪酸ナトリウムがより好ましい。ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比は０．５〜２が好ましく０．５〜１がより好ましい。０．５以下であると流動性に悪影響を及ぼす場合があり、２以上では耐硫酸性に悪影響を及ぼす場合がある。
アルカリ金属珪酸塩の使用量は、アルミナセメント１００部に対して０．０５〜１０部が好ましく、０．１〜５部がより好ましい。０．０５部未満では低温での硬化促進効果が小さく、１０部を超えて使用すると、流動性に悪影響を及ぼす。
【００１１】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、および中庸熱など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、又はシリカを混合した各種混合セメント、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末などを混合したフィラーセメント、並びに、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント（エコセメント）などのポルトランドセメントが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
style='font-size:10.5pt;font-family:"ＭＳ 明朝";color:black'>
【００１２】
本発明で使用する増粘剤は、主に、断面修復した際のダレの防止と保水性の向上のために用いるものであり、粘度３，０００〜４０，０００ｍＰａ・ｓの水溶性アルキルセルロース、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースまたはスルホン酸塩基とアミド酸塩基を含有するポリマーの中から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする。例えば、信越化学社製ＳＢＱ−３００００ＰＥやＢＡＳＦポゾリス社製ＳＴＡＲＶＩＳなどが挙げられる。本発明における増粘剤の粘度は２０℃における２％水溶液で測定したものである。
増粘剤の使用量は、アルミナセメント１００部に対して、０．０１〜５部が好ましく、０．０５〜３部がより好ましい。０．０１部未満では、ダレの防止と保水性の向上の効果は少なく、５部を超えて使用すると低温における硬化性状に悪影響を及ぼす場合がある。
【００１３】
本発明で使用する流動化剤とは、モルタルに適度な流動性を与える目的で使用するものであり、例えば、ポリカルボン酸系物質類、メラミン系物質類、リグニンスルホン酸系質類、ナフタレンスルホン酸系物質類などが挙げられる。これらの中で、適度な流動性を与え、強度発現性に影響を与えにくい点でポリカルボン酸系物質類、リグニンスルホン酸系物質類を併用して使用することが好ましい。
【００１４】
アルミナセメントにリチウムを含有する物質やアルカリ金属珪酸塩等を併用すると、少量でもフローロスが大きくなる傾向があり、２０ｍ以上のポンプ圧送を必要とする施工方法に適用することが困難な場合がある。しかしながら、ポリカルボン酸系物質とリグニンスルホン酸系物質を併用して使用すると、適当な流動性を与え且つフローロスを抑制できることが可能となり、コテ塗りはもちろんポンプ圧送性にも優れるアルミナセメント組成物とすることが可能である。
ポリカルボン酸系物質とリグニンスルホン酸系物質を併用する割合は、ポリカルボン酸系物質類１００部に対してリグニンスルホン酸系物質類１０〜２００部が好ましい。１０部未満では流動性ロスを抑制する効果が小さく、２００部を超えると初期強度発現性を阻害する場合がある。
流動化剤の使用量は、アルミナセメント１００部に対して０．０５〜１．５部が好ましく、０．１〜１部がより好ましい。０．０５部未満では、適度な流動性が得られ難く、１．５部を超えると強度発現性に影響する場合がある。
【００１５】
本発明で使用する高分子繊維とは、アルミナセメントが硬化するまでに入るひび割れを抑制するために使用するもので、ひび割れ応力を分散する効果がある。繊維長やアスペクト比は特に限定するものではないが、ひび割れ抑制効果やモルタルの流動性を阻害しにくい点で繊維長が２〜１５ｍｍ、アスペクト比が３００〜１０００の高分子繊維が好ましい。
高分子繊維の種類としては、例えば、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維などが挙げられる。特に限定されるものではないが、これらの中でモルタル中における繊維の付着力が比較的優れるビニロン繊維やアクリル繊維の使用が好ましい。
高分子繊維の使用量は、アルミナセメントとポゾラン物質と骨材の合計１００部に対して０．０２〜０．６部が好ましく、０．０７〜０．４部がより好ましい。０．０２部未満では、ひび割れ抑制効果が小さく、０．６部を超えるとモルタルの流動性に影響する場合がある。
【００１６】
本発明で使用するセメント混和用ポリマーとは、ＪＩＳ Ａ ６２０３で規定されているセメント混和用のポリマー（ポリマーディスパージョン）であり、中性化、塩害、凍害などの耐久性を向上させ、モルタルの付着強度、曲げ強度、引張強度などの強度特性を改善する目的で使用する。
例えば、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、および天然ゴムなどのゴムラテックス、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリアクリル酸エステル、酢酸ビニルビニルバーサテート系共重合体、およびスチレン・アクリル酸エステル共重合体やアクリロニトリル・アクリル酸エステルに代表されるアクリル酸エステル系共重合体、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂に代表される液状ポリマーなどが挙げられ、これらの１種または２種以上の混合物を使用できる。
セメント混和用ポリマーの使用量は、アルミナセメント１００部に対して固形分換算で１〜２０部が好ましく、３〜１０部がより好ましい。１部未満では耐久性の向上効果が小さく、２０部を超えると強度発現性に影響する場合がある。
【００１７】
本発明のアルミナセメント組成物は、水と混合し、骨材を含まないペースト、あるいは骨材を含むモルタルやコンクリートとして使用できるが、使用する骨材の種類としては、特に限定されるものではないが、耐酸性を有する骨材の使用が好ましい。例えば、珪石骨材、アルミナ骨材、ムライト骨材、シャモット骨材、炭化珪素骨材、アルミナセメントクリンカー骨材などが挙げられる。
骨材の使用量は、アルミナセメントとポゾラン物質及びアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して２５０部以下であり、２５０部を超えると流動性や付着強度が低下する傾向がある。
また、２ｍｍ以下の薄塗りをする場合は骨材を含まないペーストを使用し、２ｍｍを超える厚みを確保する場合は骨材を含むモルタルやコンクリートを使用することが好ましい。
【００１８】
本発明では、低温においてより迅速な強度発現が必要な場合は、炭酸、硫酸、硝酸、水酸化物、リン酸、ホウ酸、有機酸などのリチウム塩を併用することができる。
また、本発明のアルミナセメント組成物には品質に悪影響を与えない範囲で、ＡＥ剤、増粘剤、発泡剤、凝結遅延剤、撥水剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、防水剤、抗菌剤などの各種添加剤を併用することができる。
【００１９】
本発明のアルミナセメント組成物を用いたコンクリート構造物の補修では、ミキサーで練り混ぜたモルタルやコンクリートをコテで塗っても良く、型枠を作りその内部に充填しても良く、さらに、圧縮空気を用いて吹き飛ばす吹付けで施工しても良い。特に、大きな断面を補修する場合は，モルタルを吹付けで施工することが作業効率の点で好ましい。
【００２０】
以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
アルミナセメント１００部に対して、ポゾラン物質１００部、表１に示す種類と量の、アルカリ金属珪酸塩０．５部、増粘剤Ａ０．１部、流動化剤０．７部（流動化剤Ａ０．５部、流動化剤Ｂ０．２部）を加え、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して、骨材１７０部を加えドライモルタルとしアルミナセメント組成物を調製した。なお、液体のアルカリ金属珪酸塩については水投入時に同時に添加した。このアルミナセメント組成物１００部に対して水を１３．８部加え、モルタルを調製した。モルタルのフロー、フロー保持率、ダレ性、始発時間、圧縮強度、耐硫酸性、保水率を測定した。その結果を表１に示す。
【００２２】
（使用材料）
アルミナセメント：アルミナセメント１号、市販品
アルカリ金属珪酸塩Ａ：市販品、無水メタ珪酸ナトリウム（粉末） ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比＝１
アルカリ金属珪酸塩Ｂ：市販品、珪酸リチウム（液体） ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比＝２アルカリ金属珪酸塩Ｃ：市販品、一号珪酸カリウム（液体） ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比＝２
増粘剤Ａ：市販品、メチルセルロース系増粘剤（商品名：ＳＢＱ−３００００ＰＥ、信越化学社製、粘度３０，０００ｍＰａ・ｓ）
ポゾラン物質Ａ：高炉水砕スラグ微粉末、ブレーン比表面積７０００ｃｍ２／ｇ、市販品
流動化剤：流動化剤Ａのポリカルボン酸系物質（ＢＡＳＦポゾリス社製、商品名メルフラックスＡＰ１０１Ｆ）１００部に対し流動化剤Ｂのリグニンスルホン酸系物質（日本製紙ケミカル社製、商品名バニレックスＮ）４０部を配合した混合物
骨材：乾燥珪砂、最大粒径１．２ｍｍ
【００２３】
(試験方法)
フロー試験、圧縮強度試験：ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準拠して測定した。
フロー保持率： 練り混ぜた直後のフローと６０分後のフローの比。測定は温度２０℃、湿度８０％で行った。
フロー保持率（％）＝（６０分後のフロー／練り混ぜ直後のフロー）×１００
ダレ性：縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×厚み６ｃｍのコンクリート製平版の表面を湿らせ、厚み２ｃｍでモルタルを塗り付けて２４時間後の付着状態を観察した。異常なければ○とし、はらんだり、ずれ落ちたりすれば×とした。試験は温度２０℃、湿度６０％の室内で行った。
始発時間：ＪＩＳ Ａ １１４７に準拠して測定した（試験温度５℃）。
耐硫酸性試験： 練り混ぜたモルタルをφ７．５×１５ｃｍに成形し、温度２０℃の水中に２８日間養生後、温度２０℃で５％硫酸水溶液中に２８日間浸漬したときの硫酸イオンの浸透深さを測定した。浸透深さの判定はフェノールフタレイン法で行った。
保水率：練り混ぜたモルタルをφ５×２．５ｃｍに成形し、速やかにその質量を測定し、温度２０℃、湿度６０％の室内に２４時間放置した後、再び質量を測定した。
保水率（％）＝（２４時間後の質量／成型直後の質量）×１００
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１より、本発明のアルミナセメント組成物は、フローが大きくその保持率が高い優れた流動性と、優れたダレ性を有し、しかも、始発時間が長く作業性が良好で強度発現性、耐硫酸性および保水性に優れていることが判る。
【実施例２】
【００２６】
アルミナセメント１００部に対して、表２に示す量の増粘剤Ａ、Ｂ、Ｃを加えた配合物を調製し、この配合物中のアルミナセメント１００部に対して、ポゾラン物質１００部、アルカリ金属珪酸塩Ａ０．５部、流動化剤０．７部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して、骨材１７０部を加えドライモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行った。その結果を表２に示す。
【００２７】
（使用材料）
増粘剤Ｂ：市販品、ヒドロキシプロピルメチルセルロース系増粘剤（商品名：ＳＥＢ−１５Ｔ、信越化学社製、粘度１５，０００ｍＰａ・ｓ）
増粘剤Ｃ：市販品、スルホン酸基とアミド酸基を含有する合成ポリマー系増粘剤（商品名：ＳＴＡＲＶＩＳ、ＢＡＳＦポゾリス社製）
【００２８】
【表２】
【００２９】
表２より、本発明のアルミナセメント組成物は、フローが大きくその保持率が高い優れた流動性と、優れたダレ性を有し、しかも、始発時間が長く作業性が良好で強度発現性、耐硫酸性及び保水性に優れていることが判る。
【実施例３】
【００３０】
アルミナセメント１００部に対して、表３に示す種類と量のポゾラン物質を加えた配合物を調製し、この配合物中のアルミナセメント１００部に対して、アルカリ金属珪酸塩Ａ０．５部、増粘剤Ａ０．１部、流動化剤０．７部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して、骨材１７０部加えドライモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行った。その結果を表３に示す。
【００３１】
（使用材料）
ポゾラン物質Ｂ：フライアッシュ、ブレーン比表面積４５００ｃｍ２/ｇ、市販品
ポゾラン物質Ｃ：シリカフューム、平均粒子径０．１〜０．２μｍ、市販品
【００３２】
【表３】
【００３３】
表３より本発明のアルミナセメント組成物は、フローが大きくその保持率が高い優れた流動性と、優れたダレ性を有し、しかも、始発時間が長く作業性が良好で強度発現性、耐硫酸性及び保水性に優れていることが判る。
【実施例４】
【００３４】
アルミナセメント１００部に対して、表４に示す量の流動化剤Ａと流動化剤Ｂを加え配合物を調製し、この配合物中のアルミナセメント１００部に対して、アルカリ金属珪酸塩０．５部、増粘剤Ａ０．１部、ポゾラン物質Ａ１００部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して、骨材１７０部を加えドライモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行った。その結果を表４に示す。
【００３５】
【表４】
【００３６】
表４より、本発明のアルミナセメント組成物は、フローが大きくその保持率が高い優れた流動性と、優れたダレ性を有し、しかも、始発時間が長く作業性が良好で強度発現性、耐硫酸性及び保水性に優れていることが判る。
【実施例５】
【００３７】
アルミナセメント１００部に対して、アルカリ金属珪酸塩０．５部、増粘剤Ａ０．１部、流動化剤０．７部、ポゾラン物質Ａ１００部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して、骨材１７０部を加え、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩と骨材の合計１００部に対して表５に示す種類と量の高分子繊維を加えドライモルタルとし、初期ひび割れ抵抗性を測定したこと以外は実施例１と同様に行った。その結果を表５に示す。
【００３８】
(使用材料)
高分子繊維Ａ：ビニロン繊維、繊維長６ｍｍ、繊維径２６μｍ、アスペクト比２３１、市販品
高分子繊維Ｂ：ビニロン繊維、繊維長６ｍｍ、繊維径１４μｍ、アスペクト比４２９、市販品
【００３９】
（試験方法）
初期ひび割れ抵抗性：練り混ぜたモルタルを縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×厚さ６ｃｍのコンクリート製平板に厚さ１０ｍｍとなるようにコテで塗り付け、温度５℃、湿度４０％、平均風速２ｍ／ｓの空間に放置し、１日後のひび割れ全長さを測定した。
【００４０】
【表５】
【００４１】
表５より、本発明のアルミナセメント組成物は、フローが大きくその保持率が高い優れた流動性と、優れたダレ性を有し、しかも、始発時間が長く作業性が良好で強度発現性、耐硫酸性、保水性に優れ、さらに、初期ひび割れ抵抗性に優れていることが判る。
【実施例６】
【００４２】
アルミナセメント１００部に対して表６に示す量のセメント混和用ポリマーを加えた配合物を調製し、この配合物中のアルミナセメント１００部に対して、アルカリ金属珪酸塩０．５部、増粘剤Ａ０．１部、流動化剤０．７部、ポゾラン物質Ａ １００部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩の合計１００部に対して、骨材１７０部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質とアルカリ金属珪酸塩と骨材の合計１００部に対して高分子繊維Ａを表６に示す量を加えドライモルタルとし、塩化物イオン浸透抵抗性を測定したこと以外は実施例１と同様に行った。
【００４３】
（使用材料）
セメント混和用ポリマー：アクリル−スチレン系再乳化型樹脂粉末、市販品
【００４４】
（試験方法）
塩分浸透性試験：ＪＩＳ Ａ １１７１に準拠した。
【００４５】
【表６】
【００４６】
表６より、本発明のアルミナセメント組成物は、フローが大きくその保持率が高い優れた流動性と、優れたダレ性を有し、しかも、始発時間が長く作業性が良好で強度発現性、耐硫酸性に優れ、さらに、塩分浸透性に優れていることが判る。
【実施例７】
【００４７】
表７に示す実施例１、２、３、５、６の各実験No.のアルミナセメント組成物を用いて、サンドブラストで表面を目粗しした０．５ｍ２のコンクリート表面に厚み２ｃｍになるようにコテを用いて塗り付け、ダレ性、６０分練り置いた後のコテ塗り性、浮き、ひび割れを確認し、さらに、材齢３０日後の付着強度を測定した。その結果を表７に示す。
【００４８】
（試験方法）
ダレ性：サンドブラストした表面を目粗しした０．５ｍ２のコンクリート表面に厚み２ｃｍになるように塗りつけて２４時間後の付着状態を観察した。異常がなければ○とし、はらんだり、ずれ落ちたりすれば×とした。試験は温度２０℃、湿度６０％の室内で行った。
６０分練り置いた後のコテ塗り性：練り混ぜてから６０分後にコテ塗りを行ったときの作業性を確認した。硬くてコテ塗りできない場合は×、塗りにくい場合は△、練り混ぜ直後とほぼ同様なコテ塗り性であれば○とした。
浮き：材齢２８日後に硬化したモルタルをハンマーで打音検査を行った。浮きがある場合は×、浮きが無い場合は○とした。
ひび割れ：材齢２８日後に硬化したモルタルのひび割れの有無を観察し、ひび割れ全長さを測定した。付着強度：材齢２８日後にφ５５ｍｍのコアドリルで硬化したモルタルを下地コンクリートまで削孔し、エポキシ樹脂で引張試験用のアタッチメントを取り付け、材齢３０日となる時点で建研式引張試験機により測定した。
【００４９】
【表７】
【００５０】
表７より、本発明のアルミナセメント組成物は、優れたダレ性を有し、しかも、６０分後のコテ塗り性に優れ、硬化したモルタルに浮きが無く、ひび割れが少なく、コンクリートとの付着強度が高いことが判る。
【実施例８】
【００５１】
表８に示す実施例１、２、３、４、５、６の各実験No.のアルミナセメント組成物を用いて、サンドブラストで表面を目粗しした０．５ｍ２のコンクリート表面に厚み４ｃｍになるように吹き付けた直後にコテ仕上げを行い、ダレ性、６０分練り置いた後のポンプ圧送性、さらに、実施例７と同様に、浮き、ひび割れを確認し、材齢３０日後の付着強度を測定した。その結果を表８に示す。
【００５２】
（試験方法）
ダレ性：サンドブラストした表面を目粗しした０．５ｍ２のコンクリート表面に厚み４ｃｍになるように吹き付けて２４時間後の付着状態を観察した。異常がなければ○とし、はらんだり、ずれ落ちたりすれば×とした。試験は温度２０℃、湿度６０％の室内で行った。
６０分練り置いた後のポンプ圧送性：練り混ぜたアルミナセメント組成物をホッパーに投入し、ホース先端まで圧送後運転を停止し、６０分後再起動したときのポンプの圧送負荷を確認した。負荷が大き過ぎて圧送できない場合は×、圧送できる場合を○とした。
【００５３】
【表８】
【００５４】
表８より、本発明のアルミナセメント組成物は、優れたダレ性を有し、しかも、６０分後のポンプ圧送性に優れ、硬化したモルタルに浮きが無く、ひび割れが少なく、コンクリートとの付着強度が高いことが判る。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のアルミナセメント組成物およびそれを用いた補修工法は、流動性、作業性に優れる。さらに、初期ひび割れ抵抗性、強度発現性、耐硫酸性などに優れるため長期耐久性が良好なコンクリート構造物の補修を容易に行うことが可能となるので、下水処理施設などの土木分野に幅広く適用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナセメント、ポゾラン物質、ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比が０．５〜２であるアルカリ金属珪酸塩、増粘剤および流動化剤を含有するアルミナセメント組成物。
【請求項２】
増粘剤が、粘度１０，０００〜４０，０００ｍＰａ・ｓの水溶性アルキルセルロース、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースおよびスルホン酸塩基とアミド酸塩基を含有するポリマーの中から選ばれた少なくとも１種である請求項１に記載のアルミナセメント組成物。
【請求項３】
流動化剤が、ポリカルボン酸系物質類およびリグニンスルホン酸系物質類の中から選ばれた少なくとも１種である請求項１または２に記載のアルミナセメント組成物。
【請求項４】
高分子繊維を含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミナセメント組成物。
【請求項５】
セメント混和用ポリマーを含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミナセメント組成物。
【請求項６】
骨材を含有する請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミナセメント組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のアルミナセメント組成物を用いることを特徴とする補修工法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のアルミナセメント組成物を吹付けることを特徴とする補修工法。
【請求項１】
アルミナセメント、ポゾラン物質、ＳｉＯ２／Ｒ２Ｏモル比が０．５〜２であるアルカリ金属珪酸塩、増粘剤および流動化剤を含有するアルミナセメント組成物。
【請求項２】
増粘剤が、粘度１０，０００〜４０，０００ｍＰａ・ｓの水溶性アルキルセルロース、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースおよびスルホン酸塩基とアミド酸塩基を含有するポリマーの中から選ばれた少なくとも１種である請求項１に記載のアルミナセメント組成物。
【請求項３】
流動化剤が、ポリカルボン酸系物質類およびリグニンスルホン酸系物質類の中から選ばれた少なくとも１種である請求項１または２に記載のアルミナセメント組成物。
【請求項４】
高分子繊維を含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミナセメント組成物。
【請求項５】
セメント混和用ポリマーを含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミナセメント組成物。
【請求項６】
骨材を含有する請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミナセメント組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のアルミナセメント組成物を用いることを特徴とする補修工法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のアルミナセメント組成物を吹付けることを特徴とする補修工法。
【公開番号】特開２０１２−８２１１３（Ｐ２０１２−８２１１３Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３０９０６（Ｐ２０１０−２３０９０６）
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]