JP2016188565A - セメント流動物の圧送方法及びセメント系混合物の吹付け工法 - Google Patents

Abstract

【課題】セメント流動物の圧送停止時における閉塞の発生を効果的に防止することができるセメント流動物の圧送方法及びセメント系混合物の吹付け工法を提供すること。
【解決手段】少なくともセメント及び水を含むセメント流動物に、アクリル系ラテックスを添加することでチキソトロピー効果を抑制した状態で圧送する。また、セメントを含まない骨材２とセメントミルクとをそれぞれの供給源１，４から別々に圧送し、これらを混合してセメント系混合物５を得、そのセメント系混合物５の吹付けを行う場合は、供給源４にある前記セメントミルクにアクリル系ラテックスを添加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、骨材とセメントミルクを吹付けノズルよりも上流側に配置した混合手段まで別々に圧送し、混合手段で形成されたモルタルやコンクリート等のセメント系混合物を吹付けノズルから施工対象に吹き付ける作業に用いて好適なセメント流動物の圧送方法及びセメント系混合物の吹付け工法に関する。
尚、本明細書では、少なくとも水とセメントと骨材（細骨材、粗骨材の別を問わない）を含むものを「セメント系混合物」と定義し、少なくとも水とセメントとを含むものを「セメント流動物」と定義し、水とセメント及び必要に応じてセメント混和剤からなるものを「セメントミルク」と定義してこれらの用語を使用する。つまり、「セメント流動物」は「セメント系混合物」及び「セメントミルク」の両方を包含する。

本出願人は、骨材とセメントミルクを別々に圧送するセメント系混合物（モルタルやコンクリート）の吹付け工法を開発し、この工法に関する様々な技術を既に提案している（例えば特許文献１，２参照）。この工法は、水とセメントと骨材を混練した上でその粘度の高い混練物を圧送する一般的な吹付け工法に比べ、管路抵抗が低く抑えられ、長距離・高揚程圧送が可能になる利点を有する。

特許第４２２９２６０号公報 特開２００５−１５５０６９号公報

ところで、上記吹付け工法の実施中に何らかのトラブルが発生し、セメントミルクの圧送を停止すると、チキソトロピー現象により、セメントミルクの流れる配管が閉塞してしまうという問題がある。

そこで、上記閉塞を回避するために、セメントミルクの圧送停止時にセメントミルクを配管内に滞留させないようにすることが考えられる。その方法としては、例えばセメントミルクの流れる配管に、別途デリバリーホースを接続しておき、圧送停止時にはこのデリバリーホースを通じてセメントミルクを供給源に戻したり、外部に導出したり、圧送が再開されるまで循環させたりする、といったことが挙げられる。しかし、これらの方法は大幅なコストアップを招来する恐れがあり、何れも現実的ではない。

なお、上記の閉塞は、セメントミルクの圧送停止時に限らず、広くセメント流動物の圧送停止時に生じるものと考えられる。

本発明は上述の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、セメント流動物の圧送停止時における閉塞の発生を効果的に防止することができるセメント流動物の圧送方法及びセメント系混合物の吹付け工法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るセメント流動物の圧送方法は、少なくともセメント及び水を含むセメント流動物に、アクリル系ラテックスを添加することでチキソトロピー効果を抑制した状態で圧送する（請求項１）。

一方、上記目的を達成するために、本発明に係るセメント系混合物の吹付け工法は、セメントを含まない骨材とセメントミルクとをそれぞれの供給源から別々に圧送し、これらを混合してセメント系混合物を得、そのセメント系混合物の吹付けを行うセメント系混合物の吹付け工法であって、供給源にある前記セメントミルクの圧送に、請求項１に記載のセメント流動物の圧送方法を用いる（請求項２）。

本願発明では、セメント流動物の圧送停止時における閉塞の発生を効果的に防止することができるセメント流動物の圧送方法及びセメント系混合物の吹付け工法が得られる。

すなわち、本願の各請求項に係る発明のセメント流動物の圧送方法では、セメント流動物にアクリル系ラテックスを添加することにより、チキソトロピー現象を抑制し、配管に閉塞の生じない安定圧送が可能となり、配管の洗浄時間や回数を削減することで作業性の
向上を図ったり、圧送の長距離化を達成したりすることも可能となる。

また、アクリル系ラテックスの持つベアリング効果により、セメントミルクの流動性の向上を図ることもできる。

さらに、アクリル系ラテックスのポリマー粒子がセメント粒子間の空隙に充填され、緻密（密実）になることにより、形成後のモルタルやコンクリートの耐久性が向上することにもなる。

モルタルやコンクリートのクラック（ひび割れ）は乾燥収縮などの要因になり発生するが、アクリル系ラテックスの添加に伴い、セメント流動物の水和反応が緩やかになり、熱収縮を起こし難くなるので、乾燥収縮によるクラックの発生が抑制される。乾燥収縮によるクラック防止手段として有効である短繊維の投入には、流動性の低下による混練や圧送時の作業性の低下が懸念されるが、アクリル系ラテックスの添加では流動性が向上するためこのような概念は発生しない。

本発明の一実施の形態に係るセメント系混合物の吹付け工法の構成を概略的に示す全体構成説明図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら以下に説明する。

本実施形態に係るセメント系混合物の吹付け工法（以下、吹付け工法と略称する）は、図１に示すように、骨材圧送機１から供給される骨材（本例では砂）２及び水３と、セメント流動物圧送装置４によって圧送されるセメントミルクとを混合して得られたセメント系混合物５を法面Ｎに吹き付けて法枠６を形成するためのものである。

具体的には、法面Ｎに金網などのネット７を張設すると共に、このネット７上に鉄筋８を格子状に配置して法枠吹付部を形成し、この法枠吹付部の空間部に養生シート９を配置する一方、格子状の鉄筋８を覆うようにセメント系混合物５を吹き付けて格子状の法枠６を形成し、その後、養生シート９を剥がし、かつ、植物種子や肥料を含む植生基材１０を法枠６に吹き付けて、法面Ｎの緑化保護を図る。

なお、この実施形態では、セメント系混合物５が、セメントと、細骨材としての砂と、水とを混入させたモルタル材料（通常は重量配合比がセメント：砂：水＝１：４：０．５である）である場合について説明するが、この発明は、例えば、セメントと、細骨材としての砂と、粗骨材としての砂利、礫及び砕石等と、水とを混入させたコンクリート材料をセメント系混合物５として用いる場合にも適用可能である。

ところで、本実施形態の吹付け工法は、図１に示すセメント系混合物の吹付け装置（以下、吹付け装置と略称する）を用いて行うことができる。

この吹付け装置は、圧縮エアを供給するエアコンプレッサー１１が接続され、セメント（セメントミルク）を含まない骨材２及び水３を圧送するための骨材圧送機（骨材２及び水３の供給源）１と、骨材２及び水３とは別にセメントミルクを圧送するためのセメント流動物圧送装置４とを備える。そして、骨材圧送機１から配管（ホース）１２を介して混合手段としての可搬式の混合装置１３に骨材２及び水３が供給されると共に、セメント流動物圧送装置４から配管（ホース）１４を介して混合装置１３にセメントミルクが供給される。混合装置１３に供給された骨材２、水３及びセメントミルクは混合され、その後、配管（ホース）１５を通って吹付ノズル１６からセメント系混合物５として鉄筋８を覆うように吹き付けられる。

そして、本実施形態では、セメント流動物圧送装置（供給源）４にあるセメントミルク（少なくともセメント及び水を含むセメント流動物の一例）に、アクリル系ラテックスを添加（混合撹拌）することでチキソトロピー効果を抑制した状態のセメントミルクを圧送することにより、セメントミルクの圧送停止時における配管の閉塞を効果的に防止するようにしている。

すなわち、アクリル系ラテックスを添加していない一般的なセメントミルクの圧送停止時には、チキソトロピー現象により、セメントミルクの流れる配管が閉塞してしまうが、セメントミルクにアクリル系ラテックスを添加すると、セメントミルクの硬化に由来する配管の閉塞が生じなくなる。

この理由は、以下のように考えられる。まず、上記チキソトロピー現象の発生は、セメントミルクの各成分の比重差が、セメントミルクの分離、沈降、沈殿、圧密、硬化を引き起こすことに起因している。そして、セメントミルクにアクリル系ラテックスを添加すると、このアクリル系ラテックスに含まれる粘性低減効果（ベアリング効果）の高い高分子ポリマーが、セメントミルク成分中のセメント粒子の周囲に万遍に付着することにより（高分子ポリマーの粒径は、セメント粒子の１／１００の０．２μｍ相当である）、セメントミルクの各成分の比重差に起因する分離等の現象が抑止され、セメントミルクの圧送停止時における配管の閉塞が回避されるようになる。

以下、アクリル系ラテックス（高分子ポリマー）の粘性低減力につき、より詳細に考察してみる。

まず、使用するセメント比重を３．１５（ｋｇ／Ｌ）、水の比重を１．０とし、設計配合上の水セメント比（Ｗ／Ｃ）を５０％とした場合のセメントミルク１バッチ当たりの比重を算出する。
（１）セメントミルク１バッチ当たりに使用するセメント量Ｗ１を１００ｋｇとする。
（２）同じくセメントミルク１バッチ当たりに使用する水量Ｗ２は、水セメント比が５０％であるので、
Ｗ２＝セメント１００ｋｇ×０．５＝５０ｋｇ
となる。
（３）セメントミルク１バッチ当たりに使用するセメントの体積Ｖ１は、
Ｖ１＝１００ｋｇ÷３．１５（ｋｇ／Ｌ）＝３１．７５Ｌ
（４）セメントミルク１バッチ当たりに使用する水の体積Ｖ２は、
Ｖ２＝１００ｋｇ×５０％＝５０ｋｇ＝５０Ｌ
（５）セメントミルク１バッチ当たりの比重Ｓは、
Ｓ＝（Ｗ１＋Ｗ２）／（Ｖ１＋Ｖ２）
＝（１００ｋｇ＋５０ｋｇ）／（３１．７５Ｌ＋５０Ｌ）
＝１．８３（ｋｇ／Ｌ）≒１．８（ｋｇ／Ｌ）
となる。

すなわち、圧送時（撹拌流動時）に比重１．８を有する均一なゾル状態サスペンション（懸濁液）であるセメントミルクも、圧送停止時には、チキソトロピー現象により、比重１．８の均一なゾル状態を保持することが困難となり、比重１．０の水分と比重３．１５のセメント分への分離を開始し、ゲル化（固化）していくこととなる。

このチキソトロピー現象を抑制するためには、ゲル化の主原因である重力作用を回避するに足る粘性低減力を有する保護安定剤を添加すればよく、上記アクリル系ラテックスは、この保護安定剤としての機能を発揮するものと位置付けることができる。

そして、アクリル系ラテックスを添加することでチキソトロピー効果を抑制した状態でセメントミルクを圧送することにより、配管に閉塞の生じない安定圧送が可能となり、配管の洗浄時間の削減を図ったり、圧送の長距離化を達成したりすることも可能となる。

また、アクリル系ラテックスの持つベアリング効果により、セメントミルクの流動性の向上を図ることもできる。

さらに、アクリル系ラテックスのポリマー粒子がセメント粒子間の空隙に充填され、緻密（密実）になることにより、形成後のモルタルやコンクリートの耐久性が向上することにもなる。

その上、アクリル系ラテックスの添加に伴い、セメント流動物の水和反応が緩やかになり、熱収縮を起こし難くなるので、クラック（ひび割れ）が抑制され、この点でも流動性が向上することになる。

上記アクリル系ラテックスとしては、例えば、アクリル系共重合体を含む不揮発分が４０−６０％、ｐＨ６．０−１０．０、粘度が８０−１５０ｍＰａ・ｓのアクリル系ポリマーラテックスを用いることができる。

また、アクリル系ラテックスの添加量としては、Ｗ／Ｃ５０％のセメントミルクに対して、セメント量の１〜１０％程度、好ましくは２〜５％とすることが考えられる。アクリル系ラテックスの添加量が１％未満では、十分な流動性向上効果が得られないおそれがある。また、１０％を超えるとモルタルやコンクリートの硬化後の強度が低下して求める強度が得られなくなるおそれがある。添加量は、セメントミルク圧送停止時におけるセメントミルクの硬化防止性能を勘案して適宜調整することができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に何ら限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々に変形して実施し得ることは勿論である。

１ 骨材圧送機
２ 骨材
３ 水
４ セメント流動物圧送装置
５ セメント系混合物
６ 法枠
７ ネット
８ 鉄筋
９ 養生シート
１０ 植生基材
１１ エアコンプレッサー
１２ 配管
１３ 混合装置
１４ 配管
１５ 配管
１６ 吹付ノズル
Ｎ 法面

Claims (2)

1. 少なくともセメント及び水を含むセメント流動物に、アクリル系ラテックスを添加することでチキソトロピー効果を抑制した状態で圧送するセメント流動物の圧送方法。
2. セメントを含まない骨材とセメントミルクとをそれぞれの供給源から別々に圧送し、これらを混合してセメント系混合物を得、そのセメント系混合物の吹付けを行うセメント系混合物の吹付け工法であって、供給源にある前記セメントミルクの圧送に、請求項１に記載のセメント流動物の圧送方法を用いるセメント系混合物の吹付け工法。

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