JP6232737B2 - ひび割れ補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、ひび割れ補修方法、および、ひび割れ補修材に関する。

工場の床や倉庫の床は、直仕上げや一体型無機系硬質床仕上げ仕様のコンクリート床スラブであることが多い。このようなコンクリート床スラブは、コンクリート表面から乾燥しやすいため、乾燥収縮ひび割れが発生しやすい。特に工場や倉庫では、車両が走行することもあり、コンクリート表面が徐々に劣化し、ひび割れ部から角欠けを起こして小片の剥離が発生する。そのため、角欠けの恐れがあるひび割れは補修が必要となる。

ひび割れの補修方法としては、流動性の低いエポキシ樹脂を手動ガンで注入する注入補修が採用されることが多い。しかしながら、手動ガンによる注入補修では多くの時間を要するという問題があった。特に、工場や倉庫においては、操業しながら補修を行わなければならないことも多く、短工期で終えることができる補修工法が求められていた。すなわち、ひび割れに容易にひび割れ補修材を充填して補修が行えるようにすることが望まれる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ひび割れに容易にひび割れ補修材を充填して補修が行えるようにすることを目的とする。

このような目的を達成するために本発明に係るひび割れ補修方法は、混合セメントと樹脂と水と流動性を向上させる混和剤とを混合してひび割れ補修材を製造するひび割れ補修材製造工程と、前記ひび割れ補修材をひび割れに流し込む流し込み工程と、を備え、前記流動性を向上させる混和剤は、高性能ＡＥ減水剤であり、前記ひび割れ補修材のＪ１４ロート流下時間が２．０〜３．０秒となるように添加されることを特徴とする。
このように、ひび割れ補修材に流動性を向上させる混和剤を混合しているので、流動性の高いひび割れ補修材を製造することができる。そして、このひび割れ補修材をひび割れに流し込むことで容易にひび割れにひび割れ補修材を充填して、ひび割れを補修することができる。

また、本発明に係るひび割れ補修方法において、前記混合セメントは、フライアッシュを含むことを特徴とする。

また、本発明に係るひび割れ補修方法において、前記混合セメントのブレーン値が３，０００〜１０，０００ｃｍ²／ｇであることを特徴とする。

また、本発明に係るひび割れ補修方法において、前記水性樹脂は、アクリル樹脂エマルジョンを含み、乾燥により前記水が消失することによって、残されたアクリル樹脂同士が接着性能を発揮することを特徴とする。

また、本発明に係るひび割れ補修方法において、前記高性能ＡＥ減水剤は、前記混合セメント１００重量部に対して０．５〜１．０重量部であることを特徴とする。

また、本発明に係るひび割れ補修方法において、前記ひび割れは、床面に形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係るひび割れ補修方法において、前記流し込み工程は、ヘラで前記ひび割れ補修材を前記ひび割れに寄せることで、前記ひび割れの内部に前記ひび割れ補修材を流し込むことを特徴とする。

また、本発明に係るひび割れ補修方法において、前記流し込み工程の前に、前記ひび割れの水湿しを行うことを特徴とする。

以上のようなひび割れ補修方法、及び、ひび割れ補修材によれば、ひび割れ補修材に流動性を向上させる混和剤を混合しているので、流動性の高いひび割れ補修材を製造することができる。そして、このひび割れ補修材をひび割れに流し込むことで容易にひび割れにひび割れ補修材を充填して、ひび割れを補修することができる。

Ｊ１４ロート流下時間のグラフである。 本実施形態におけるひび割れ補修材を用いたひび割れ保守方法のフローチャートである。 ひび割れにひび割れ補修材を流し込む様子の説明図である。

以下に、本実施形態において用いられるひび割れ補修材の性質について、実験結果を参照しつつ説明を行う。表１は、ひび割れ補修材の材料（ポリマーセメントスラリー）を示す表である。表２は、ひび割れ補修材の調合割合を示す表である。

表１に示す材料を表２に示す調合割合で混合する。混合は、高速攪拌機を用いて、水（混和剤を含む）とＢ材を攪拌しながら、Ａ材を投入して９０秒程度攪拌して行われた。調合割合は、上記のようにＮｏ．１からＮｏ．３の３種類のものが用意された。なお、攪拌中に気泡が発生した場合には、できるだけ気泡を除去することとした。

このように調合されたＮｏ．１からＮｏ．３のひび割れ補修材を、ひび割れを発生させた供試体に流し込む実験を行った。ひび割れを発生させた供試体は、φ１０×２０ｃｍの円柱である。また、供試体は、２４−１８−２０Ｎで調合されたコンクリートを用いて作製された。そして、所定の材齢で供試体を割裂させ、円柱上面側にひび割れを発生させた。なお、割裂させる際に載荷速度を調整し、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、及び、０．４５ｍｍのひび割れ幅を有する供試体を作成した。

表３及び表４は、本実施形態におけるひび割れ補修材の流動性試験結果である。また、図１は、Ｊ１４ロート流下時間のグラフである。これらは所謂フレッシュ性状を表すものである。流動性試験（表中の「Ｊ１４ロート」）については、土木学会規準のコンクリート標準示方書の充填モルタルの流動性試験方法（案）（ＪＳＣＥ−Ｆ ５４１−２０１０）を用いた。ここで、表３及び表４で、それぞれ同じ調合割合Ｎｏのものが示されているのは、実験日を異ならせて２度同じ実験をしたためである。すなわち、表３に示される実験結果と表４に示される実験結果は、実験日こそ異なっているものの同じ実験内容で行われたものである。

表３、表４、及び、図１を参照すると、高性能ＡＥ減水剤の添加率の増加に伴い、Ｊ１４ロートによる流動時間は短くなり、流動性が向上する傾向があることが分かる。そのため、流動性が低くなりやすい夏期などに微細なひび割れを充填する場合、高性能ＡＥ材を使用することは有効な手法となることが分かる。

なお、水について上記のＪ１４ロート試験を行った場合、流動時間は約２秒程度であることから、本実施形態におけるひび割れ補修材は高い流動性を有していることが分かる。

表５及び表６は、本実施形態におけるひび割れ補修材の強度性状を表す表である。上記同様に、表５に示される実験結果と表６に示される実験結果は、実験日が異なるのみで同じ実験内容で行われたものである。

表５及び表６を参照すると、材齢１日では高性能ＡＥ減水剤を使用しない方が高い強度が得られている。しかしながら、高性能ＡＥ減水剤を添加した場合でも、材齢２日では２０（Ｎ／ｍｍ^２）から２５（Ｎ／ｍｍ^２）の圧縮強度が得られている。また、材齢２８日においては、高性能ＡＥ減水剤を使用した方が強度発現性が向上し、８０（Ｎ／ｍｍ^２）程度の強度が得られた。

表７及び表８は、本実施形態におけるひび割れ補修材の充填状況を示す表である。表７及び表８には、上記調合割合Ｎｏ．１からＮｏ．３のときのひび割れ補修材を、前述の供試体（ひび割れ幅が、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４５ｍｍ）に流し込んだときにひび割れ補修材が到達した深さ（注入深さ）が示されている。なお、上記同様に、表７に示される実験結果と表８に示される実験結果は、実験日が異なるのみで同じ実験内容で行われたものである。

従来、ポリマーセメントスラリーは粘性が高いため、一般に細かいひび割れへの注入は困難であり、ひび割れ幅０．４ｍｍ以上に注入することが多かった。一方、今回の実施形態ではより細かいひび割れにも注入することができる。

ひび割れ幅が０．１ｍｍの場合は、高性能ＡＥ減水剤を添加したことによる注入深さの改善は確認できない。一方、ひび割れ幅が０．２ｍｍ以上では、高性能ＡＥ減水剤を添加することで、ひび割れ補修材の注入深さをより深くできることが確認できる。

また、ひび割れの補修が必要となる０．３ｍｍのひび割れ幅においては、高性能ＡＥ減水剤を添加しない場合で深さ４０ｍｍ程度までひび割れ補修材を注入できている。また、高性能ＡＥ減水剤を添加した場合には、深さ６０ｍｍから８０ｍｍ程度までひび割れ補修材を注入できている。

以上のように、上記のような調合割合Ｎｏ．１からＮｏ．３のひび割れ補修材によれば、表層部において幅０．２ｍｍ以上のひび割れに流し込むだけで深さ２０ｍｍ程度までひび割れ補修材を充填することができる。また、いずれの調合割合であっても、５０（Ｎ／ｍｍ^２）の圧縮強度を有するひび割れ補修材を提供することができる。

なお、上記実施形態において、混合セメントであるＡ材は、セメント粉体に高炉スラグ微粉末を含む混合セメントであることが望ましい。また、これ以外にも、ポルトランドセメントにフライアッシュ等の微粉末を含む無機系の粉体であってもよい。ここで、混合セメントであるＡ材のブレーン値は、３，０００〜１０，０００（ｃｍ^２／ｇ）であり、好ましくは、４，０００〜８，０００（ｃｍ^２／ｇ）である。

また、本実施形態におけるＢ材は、アクリル樹脂の微粒子を含む。よって、Ｂ材を水と混合することによって、水性樹脂の一つであるアクリル樹脂エマルジョンとなる。アクリル樹脂エマルジョンは、アクリル樹脂の微粒子（０．数ミクロン程度）を水の中に分散させたものである。このようなアクリル樹脂エマルジョンは、乾燥などによりエマルジョンの水が消失することによって、残されたアクリル樹脂同士が接着性能を発揮する。そして、硬化後のひび割れ補修材に高い強度を発現させることができる。

また、上記実施形態において、高性能ＡＥ減水剤は、主成分としてポリカルボン酸系化合物を含む。また、塩化物イオン（Ｃｌ⁻）量は、０．０３％であり、アルカリ量が０．３％であり、密度が１．０３〜１．０７（ｇ／ｃｍ^３）であった。

また、流動性を向上させる化学混和剤として上記高性能ＡＥ減水剤を採用したが、他社の高性能ＡＥ減水剤を採用することもできる。また、化学混和剤は高性能ＡＥ減水剤に限られず、ＡＥ減水剤や減水剤を採用することもできる。

また、上記結果によれば高性能ＡＥ減水剤などの化学混和剤を添加することが望ましいのであるが、添加量を増加させすぎるとひび割れ補修材自体が分離するおそれがある。そのため、ひび割れ補修材のＪ１４ロート流下時間が２．０秒から５．０秒の範囲となる程度に化学混和剤を添加することが望ましい。

また、上記調合において水量を１．１ｋｇとしたが、０．９ｋｇ〜１．１ｋｇの範囲内で水量を調節することもできる。なお、この範囲よりも水量を増量すると強度が低下し、この範囲よりも水量を減量すると流動性が低下する。

図２は、本実施形態におけるひび割れ補修材を用いたひび割れ補修方法のフローチャートである。図３は、ひび割れにひび割れ補修材を流し込む様子の説明図である。図３には、ひび割れ補修材１が貯留されたポリ容器１０と、ひび割れ部５が示されている。以下、これらの図を参照しつつ、本実施形態におけるひび割れ補修方法について説明する。

最初に、ひび割れ補修材１を製造する（Ｓ１０２）。ひび割れ補修材の製造方法は、既に説明したとおりであるので説明を省略する。製造されるひび割れ補修材は、前述の調合割合Ｎｏ．１からＮｏ．３のいずれのものであってもよい。

次に、ひび割れ部５の清掃を行う（Ｓ１０４）。ひび割れ部５の清掃を行うのは、後述するようにひび割れ補修材１の流し込みを円滑に行うためである。次に、ひび割れ部５の水湿しを行う（Ｓ１０６）。ひび割れ部５の水湿しは、ひび割れ部５に少量の水を流し込むことにより行われる。このようにすることで、後にひび割れ部５にひび割れ補修材１を流し込んだ際に、ひび割れ補修材１の水分がひび割れ部５に吸収されてしまうことを抑制することができる。そして、ひび割れ補修材１の水分率の減少を抑制することで、ひび割れ５内において水和反応が生じにくくなってしまうことを防止することができる。また、水湿しを行うことにより、ひび割れ部５におけるひび割れ補修材１の表面張力を下げることができる。そして、後述する流し込み工程において、より円滑にひび割れ補修材１をひび割れ部５に流し込むことができる。

次に、ひび割れ部５にひび割れ補修材１を流し込む流し込み工程が行われる（Ｓ１０８）。作業者は、ポリ容器１０を把持し、ポリ容器１０内のひび割れ補修材１をひび割れ部５に沿って流し込む（図３）。前述のように、ひび割れ補修材１は、高い流動性を有するので、このような流し込み工法によってもひび割れ５部の深部にまで容易に充填することができる。

ひび割れ補修材１の流し込みは、複数回に分けて行うことができる。これは、高い流動性を有するひび割れ補修材１であっても、ひび割れ部５の深部にまで到達するには幾分の時間を要するためである。

また、ひび割れ補修材１を流し込むにあたり、不図示のヘラを用いて床面のひび割れ補修材１をひび割れ５に寄せることで、ひび割れ部５内にひび割れ補修材１を流入させることもできる。すなわち、ヘラでひび割れ補修材１をひび割れ５に流し込むことも流し込み工程に含まれる。仮に、ひび割れ補修材１が有する表面張力によってひび割れ５内に流入しにくい状況であっても、このようにヘラを用いることで、その表面張力に打ち勝ってひび割れ補修材１をひび割れ５内に流入させることができる。

上記のように、ひび割れ補修材１の流し込みが完了すると、ひび割れ部５内に入らなかったひび割れ補修材１は、数時間後に床上面で盛り上がって凝結する。また、ひび割れ部５からはブリージングも発生する。そこで、床上面で盛り上がって凝結した脆弱性の高いひび割れ補修材１を除去する（Ｓ１１０）。この除去においてはスクレイパーで削り取るなどの手法を採用することができる。その後、ひび割れ部５周辺をウェスで拭き取り、清掃する（Ｓ１１２）。

無機系硬質床仕上げのひび割れ補修において、従来であれば、エポキシ樹脂による注入工法が採用されることが多かった。エポキシ樹脂は粘度が高いため、手動ガンなどでひび割れに注入しなければならず、仮シール材での漏れ防止のため、シール材硬化までの養生工程、注入後のシール材除去工程などの作業に多くの時間を要していた。また、エポキシ樹脂で補修を行うと、床の無機系材料に対して樹脂を用いることから、その素材の違いにより注入口付近に補修跡が目立つという問題もあった。

これに対し、本実施形態におけるひび割れ補修方法であれば、流動性の高いひび割れ補修材１をひび割れ５に流し込むだけであるので、仮シール処理も不要であり、一体型無機系硬質床仕上げにおける有害なひび割れに対して多くの時間を要することなくひび割れ補修を行うことができる。すなわち、短工期で補修を行うことができるので、操業中の工場や倉庫において補修を行うことができる。

また、上記手法であれば、ひび割れ幅０．２ｍｍ以上のひび割れに流し込み工法で深さ２０ｍｍ程度までひび割れ補修剤１を充填できる。また、ひび割れ補修材１は、５０（Ｎ／ｍｍ^２）程度の圧縮強度を有するので、補修後においても、確実に角欠け劣化を防止することができる。

また、ひび割れ補修剤１は、セメント系の補修材であるため、臭いもなく、補修後もその跡が目立たないという利点がある。

なお、上記実施形態では、平坦な床面を例に説明を行ったが、ひび割れ部５にひび割れ補修材１を流し込むことができれば、傾斜面に生じたひび割れにも適用することができる。

次に、水性着色液としてのインクで着色したひび割れ補修材１について説明を行う。なお、後述のようなインクで着色したひび割れ補修材１を用いた場合であっても、前述のひび割れ補修方法同様にひび割れ補修材をひび割れ５に流し込むだけでひび割れ部５の補修を行うことができる。

表９は、ひび割れ補修材１に混合されるインクの成分を示す表である。ここでは、株式会社ブライトンのダイカラー（以下、単に「インク」と言う）を採用した。インク色は工場等で採用されることが多い緑色である。

表１０は、インクの添加率を変化させたときにおけるひび割れ保守材１の材齢７日の圧縮強度を表す表である。表において、Ｐは粉体の重量を表す。ここでは、粉体が３００ｇ、樹脂が４０ｇ、水が１１０ｇとしたときのひび割れ補修材を示している。

表１０に示されるように、インクを粉体の１５％添加したひび割れ補修材は、０．２ｍｍのひび割れにも流入させることができた。また、このときの圧縮強度は３５．８（Ｎ／ｍｍ^２）であった。また、インクを粉体の２０％添加したひび割れ補修材は、０．３ｍｍのひび割れに流入させることができた。また、このときの圧縮強度は３１．３（Ｎ／ｍｍ^２）であった。すなわち、コンクリートと同等の強度を発現させることができた。

このように、インクを含むひび割れ補修材を採用することによって、ひび割れが生じている母材の色に合わせたひび割れ補修材をひび割れ部に流し込むことができる。そして、ひび割れ補修跡をおり目立たないようにすることができる。

１ ひび割れ補修材、５ ひび割れ部、１０ ポリ容器

Claims (8)

1. 混合セメントと水性樹脂と水と流動性を向上させる混和剤とを混合してひび割れ補修材を製造するひび割れ補修材製造工程と、
   前記ひび割れ補修材をひび割れに流し込む流し込み工程と、
   を備え、
   前記流動性を向上させる混和剤は、
   高性能ＡＥ減水剤であり、
   前記ひび割れ補修材のＪ１４ロート流下時間が２．０〜３．０秒となるように添加されることを特徴とするひび割れ補修方法。
2. 請求項１に記載のひび割れ補修方法であって、
   前記混合セメントは、フライアッシュを含むことを特徴とするひび割れ補修方法。
3. 請求項１又は２に記載のひび割れ補修方法であって、
   前記混合セメントのブレーン値が３，０００〜１０，０００ｃｍ²／ｇであることを特徴とするひび割れ補修方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のひび割れ補修方法であって、
   前記水性樹脂は、アクリル樹脂エマルジョンを含み、乾燥により前記水が消失することによって、残されたアクリル樹脂同士が接着性能を発揮することを特徴とするひび割れ補修方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のひび割れ補修方法であって、
   前記高性能ＡＥ減水剤は、前記混合セメント１００重量部に対して０．５〜１．０重量部であることを特徴とするひび割れ補修方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のひび割れ補修方法であって、
   前記ひび割れは、床面に形成されていることを特徴とするひび割れ補修方法。
7. 請求項６に記載のひび割れ補修方法であって、
   前記流し込み工程は、ヘラで前記ひび割れ補修材を前記ひび割れに寄せることで、前記ひび割れの内部に前記ひび割れ補修材を流し込むことを特徴とするひび割れ補修方法。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のひび割れ補修方法であって、
   前記流し込み工程の前に、前記ひび割れの水湿しを行うことを特徴とするひび割れ補修方法。

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