JP7415532B2

JP7415532B2 - コンクリート構造物の補修工法

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Publication number: JP7415532B2
Application number: JP2019227083A
Authority: JP
Inventors: 康之上原; 篤史武田; 隆祥平田; 貴士川西; 彩西澤
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2024-01-17
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: JP2021095724A

Description

本発明は、下面を含むコンクリート表面に劣化部分が生じたコンクリート構造物の補修工法に関する。

従来より、コンクリート構造物の長寿命化が求められており、これを実現するべく、高強度に加えて中性化、塩害、凍害等に対して高い耐久性を有する材料の一つとして、超高強度繊維補強コンクリートが開発されている。超高強度繊維補強コンクリート（Ultra High Strength Fiber Reinforced Concrete, UFC）は、超高強度モルタルと、超高強度モルタルに高い靱性やひび割れ抑制機能を付与する高強度鋼繊維と、により構成された、耐久性１００年対応の高性能コンクリートである。

ところが、超高強度繊維補強コンクリートを構成する超高強度モルタルは、高い圧縮強度を発現するために熱養生が必要とされるものが一般的である。このため、現場打設ではなく２次製品として利用される場合が多く、例えば修復用パネル材として数多くのコンクリート構造物の補修工法に採用されている。

このような中、常温養生であっても高い圧縮強度を発現することのできる超高強度モルタルとして、特許文献１～特許文献５で示す高強度モルタル組成物が開発されている。特許文献１の高強度モルタル組成物は、特定の粒度分布を有しＣ₃Ｓ、Ｃ₃Ａを含有するセメントと、特定の粒度を有する細骨材及び無機質微粉末と、シリカフュームと、減水剤と、消泡剤とを組み合わせることにより、流動性の向上と、常温養生による強度向上を可能にしている。

特許第５３３６３００号公報特許第５７０２６０８号公報特許第５５９２８０６号公報特許第５５９２８０７号公報特許第５９９７８０７号公報

このような特許文献１～５の超高強度モルタル組成物に、高強度鋼繊維を添加した超高強度繊維補強コンクリートは、常温養生型であることから、流し込みによる現場打設方法であれば、例えば上面断面修復工のようなコンクリート構造物の補修工法に採用し、薄肉化を図りつつ、補修後のコンクリート構造物に対して高い耐久性を確保することが可能である。

その一方で、例えばコンクリート床版の下面を補修するような、下面断面修復工に、上記の超高強度繊維補強コンクリートを適用しようとすると、その打設方法として、左官工法、吹付工法、床版の上面や側面からの充填流し込み工法、圧入充填工法が挙げられる。しかし、左官工法では、コンクリート床版の下面における広い範囲を補修しようとすると多大な人力と作業時間を有し、吹付工法では、粉塵やリバウンド材が施工現場周辺に飛散しやすく、環境保全の点で課題を有する。床版の上面や側面からの充填流し込み工法では、床版の上部から施工するため、床版上部を供用しながら施工することに制限が生じる。また、普通の圧縮強度のモルタルを圧入充填する場合、断面修復では、必要な耐久性を確保することが困難である。

これらの不具合を解消できる方法が圧入充填工法であるが、超高強度繊維補強コンクリートを構成する高強度鋼繊維が、ポンプ圧送に用いるホースに刺さるもしくは繊維ダマになって詰まるなどして、圧入充填作業に支障が生じる。このように、下面断面修復工に、超高強度繊維補強コンクリートをそのまま採用するには、多くの課題が生じている。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、コンクリート構造物の下面を含むコンクリート表面を補修するにあたり、断面厚さを同等以下に抑えつつ長寿命化を実現することの可能な、圧入充填工法によるコンクリート構造物の補修工法を提供することである。

かかる目的を達成するため、本発明のコンクリート構造物の補修工法は、コンクリート構造物の下面を含むコンクリート表面に生じた劣化部分をはつり取ったのち、はつり面に対向して型枠を配置し、該型枠と前記はつり面との間に、補修材を圧入充填するコンクリート構造物の補修工法において、前記補修材が、圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ²以上のセメント系組成物と、収縮低減材料及び／又は膨張材と、非鉄繊維と、を含み、前記セメント系組成物１ｍ³当たりの前記収縮低減材料の単位量は、１０～６０ｋｇ／ｍ³であり、前記セメント系組成物１ｍ³当たりの前記膨張材の単位量は、１０～４０ｋｇ／ｍ³であり、前記セメント系組成物に対して外割りで、前記非鉄繊維を０．０１～４．０ｖｏｌ．％混入し、前記セメント系組成物が、セメント、シリカフューム、水、減水剤、消泡剤、細骨材、及び無機質微粉末を含み、前記細骨材と前記無機質微粉末との混合物は、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を４０～８０質量％、かつ、粒径０．０７５ｍｍ以下の粒群を３０～８０質量％含有され、セメント及びシリカフュームの合計量１００質量％に対して、無機質微粉末を１０～６０質量％含むことを特徴とする。

本発明のコンクリート構造物の補修工法によれば、補修材に超高強度モルタルとして、圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ²以上のセメント系組成物と、収縮低減材料及び／又は膨張材を含む材料を採用する。これにより、補修材を圧入充填する際に充填厚さを薄くして薄肉施工を行っても、硬化後の補修材に生じやすい自己収縮や乾燥収縮ひび割れを、収縮低減材料及び／又は膨張材により抑制できる。そして、非鉄繊維をさらに含むことから、非鉄繊維の架橋効果により、不慮の事態によりひび割れが生じた場合にも、剥落を抑制することが可能となる。また、高強度鋼繊維のように重量増加もないため、セメント組成物の耐久性を高めつつ軽量化を維持することが可能となる。さらに、耐久性を確保できるため、鉄筋のかぶり厚さを低減できる。加えて、断面修復した構造物の表面に露出した鉄繊維の錆により、美観を損ねることがない。

したがって、水分や塩分等の劣化因子の侵入を抑制でき、高強度鋼繊維を用いることなく、補修後のコンクリート構造物に、超高強度繊維補強コンクリートを補修材に採用した場合と同等の高い耐久性を確保することが可能となる。また、薄肉化に伴って軽量化を図ることもできるため、補修後のコンクリート構造物において設計荷重の変更も不要となる。

さらに、高強度鋼繊維を使用しないため、補修材の圧入充填作業に、スクイーズ式ポンプ等の小型ポンプを採用することができる。これにより、作業空間が狭隘である等制約のある環境にあっても、効率よく補修作業を行うことが可能となる。また、高強度鋼繊維を採用する場合のように、繊維ダマができにくくホースを痛めることもなく、現場での圧入充填作業の施工性を大幅に向上することが可能となる。

また、型枠を用いて補修材を圧入充填するため、吹付工法で補修する場合と比較して、リバウンド材や粉塵が周辺に飛散することなく、例えば、補修対象が、海上に位置する桟橋のコンクリート床版であるような場合にも、海域を汚染することなく周辺環境の保全に配慮した修復作業を行うことが可能となる。また、左官工法と比較して、一度の作業で広範囲に圧入充填することも可能となり、工期短縮及び工費削減に大きく寄与することが可能となる。

本発明のコンクリート構造物の補修工法は、前記はつり面に対して前記型枠を、前記コンクリート表面の位置より近接して配置することを特徴とする。

本発明のコンクリート構造物の補修工法によれば、補修後のコンクリート構造物の自重を補修前より低減し軽量化を図ることが可能になるとともに、軽量化に伴って、長期供用により生じる剥落を抑制することが可能となる。また、使用するコンクリート量を減らすこともでき、環境負荷の低減を図ることが可能となる。

本発明のコンクリート構造物の補修工法は、前記セメント系組成物の水粉体比が、３０％以下であることを特徴とする。

本発明のコンクリート構造物の補修工法によれば、セメント系組成物の水粉体比を３０％以下とすることにより粘性が高くなることから、ブリーディングが抑制されるためコンクリート構造物に対する補修材の付着性能を高めることができ、また、補修材の強度向上を図ることが可能となる。

本発明のコンクリート構造物の補修工法は、前記セメントは、Ｃ₃Ｓを４０．０～７５．０質量％及びＣ₃Ａを２．７質量％未満含有され、かつ、４５μｍふるい残分が２５．０質量％未満であることを特徴とする。また、前記補修材のモルタルフロー値が、１５０ｍｍ以上であることを特長とする。

本発明のコンクリート構造物の補修工法によれば、セメント系組成物が、常温養生のみで早期に高い圧縮強度を発現できる材料であるため、工期を大幅に短縮しつつ、硬化後の補修材に高い圧縮強度を確実に確保することが可能となる。また、ブリーディング水を抑制できるため、補修材を、コンクリートのはつり面に対して確実に付着させることが可能となる。

本発明によれば、補修材として、圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ²以上のセメント系組成物と、収縮低減材料及び／又は膨張材を含む材料を採用し、高強度鋼繊維を用いることなく自己収縮及び乾燥収縮ひび割れを抑制するため、圧入充填工法を採用できるとともに、補修後のコンクリート構造物に対して断面厚さを同等以下に抑えつつ、長寿命化を実現することが可能となる。

本発明の実施の形態における構造物の補修工法の手順を示す図である。本発明の実施の形態における圧入施工試験を実施した際の補修材の配合、及び図４に示す比較例１及び２、実施例１～６の自己収縮ひずみを測定した配合を示す図である。本発明の実施の形態における添加した膨張材、収縮低減材料、非鉄繊維の主成分を示す図である。本発明の実施の形態における自己収縮ひずみと材齢の関係を示す図である。

本発明は、コンクリート構造物を補修する方法の１つである圧入充填工法に関する発明であって、超高強度繊維補強コンクリートを構成する超高強度モルタルとして適用されるような、圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ²以上のセメント系組成物と、収縮低減材料及び／又は膨張材とを含む材料を補修材として用いる。これにより、補修材の圧入充填を可能にしつつ、補修材にＵＦＣを採用した場合と同等の効果、つまり、補修後のコンクリート構造物に対して、補修した補修材のひび割れや剥落を抑制でき、断面厚さを増やすことなく耐久性１００年を確保できる、といった効果を実現するものである。

以下に、コンクリート構造物の補修工法の詳細を、桟橋のコンクリート床版下面を補修する場合を事例に挙げ、図１～４を用いて説明する。なお、補修対象となるコンクリート表面は、コンクリート構造物の下面のみでなく、下面からコンクリート構造物の側端部に至る広い領域を補修対象としてもよい。

≪コンクリート構造物の補修工法≫
図１（ａ）で示すように、桟橋のコンクリート床版１には、下面のコンクリート表面１１にコンクリートの剥落等の劣化部分１２が生じている。そこで、図１（ｂ）で示すように、この劣化部分１２をはつり取って鉄筋１３を露出させる。本実施の形態では、高圧水を噴射させて、またはブレーカーなどの機械で鉄筋１３が露出するまで、劣化部分１２のコンクリートをはつり取っている。

次に、図１（ｃ）で示すように、劣化部分１２をはつり取ることにより形成されたはつり面１４と対向するようにして、かつ、コンクリート床版１のコンクリート表面１１があった位置よりも鉄筋１３に近接させて、つまり鉄筋１３のかぶり厚を低減する位置に型枠２を設置する。なお、露出させた鉄筋１３には、必要に応じて、防錆材等を塗布する。

こののち、図１（ｄ）で示すように、スクイーズ式ポンプ等の小型ポンプ３から圧送ホース４を介して、はつり面１４と型枠２との間に補修材５を圧入充填する。本実施の形態では、補修材５を、型枠２に圧送ホース４の挿入孔を設けて下方から上方に向けて圧入充填したが、これに限定されるものではなく、はつり表面１４と型枠２との間に対して側方から圧入充填してもよい。

上記のコンクリート構造物の補修工法によれば、補修前のコンクリート床版１より高い耐久性を確保しながら、鉄筋１３のかぶり厚を低減させることができる。また、全ての工程がコンクリート床版１の下面側での作業となるため、桟橋のコンクリート床版１上は交通開放等、供用した状態で補修作業を行うことができる。なお、はつり面１４と型枠２との間の必要個所に、補強鉄筋、メッシュ部材（鋼繊維、非鉄繊維、ステンレス金網）、連続繊維などの補強材を設置したうえで、これらを埋設するようにして、補修材５を充填してもよい。

また、図１（ｃ）で示すように、型枠２を用いて補修材５を圧入充填するため、吹付工法で補修する場合と比較して、モルタル材料や粉塵が周辺に飛散することなく、補修対象が桟橋のコンクリート床版１であっても、海域を汚染することなく周辺環境の保全に配慮した修復作業を行うことが可能となる。さらに、左官工法と比較して一度の作業で広範囲に圧入充填することも可能となり、工期短縮及び工費削減に大きく寄与することが可能となる。

≪補修材≫
上記のコンクリート床版１の補修工法に用いる補修材５は、圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ²以上のセメント系組成物に、膨張材と収縮低減材料のいずれか一方、もしくは膨張材及び収縮低減材料を添加したものである。さらには、必要に応じて非鉄繊維を添加している。

採用するセメント系組成物はいずれを用いてもよい。以下に、補修材５に含むセメント系組成物として採用可能な高強度モルタル組成物の事例を示す。

≪高強度モルタル組成物（セメント系組成物）≫
高強度モルタル組成物は、セメントと、シリカフュームと、水と、減水剤と、消泡剤と、細骨材と、無機質微粉末とを含む。

セメントの鉱物組成は、Ｃ₃Ｓ量が４０．０～７５．０質量％であり、Ｃ₃Ａ量が２．７質量％未満である。セメントのＣ₃Ｓ量は、好ましくは４５．０～７３．０質量％、より好ましくは４８．０～７０．０質量％であり、さらに好ましくは５０．０～６８．０質量％である。Ｃ₃Ａ量は好ましくは２．３質量％未満であり、より好ましくは２．１質量％未満であり、さらに好ましくは１．９質量％未満である。Ｃ₃Ｓ量が４０．０質量％未満では圧縮強度が低くなる傾向があり、７５．０質量％を超えるとセメントの焼成自体が困難となる傾向がある。また、Ｃ₃Ａ量が２．７質量％以上では流動性が悪くなる。なお、Ｃ₃Ａ量の下限値は特に限定されないが、０．１質量％程度である。

また、セメントのＣ₂Ｓ量は好ましくは９．５～４０．０質量％、より好ましくは１０．０～３５．０質量％であり、さらに好ましくは１２．０～３０．０質量％である。Ｃ₄ＡＦ量は好ましくは９．０～１８．０質量％、より好ましくは１０．０～１５．０質量％であり、さらに好ましくは１１．０～１５．０質量％である。このようなセメントの鉱物組成の範囲であれば、高強度モルタル組成物の高い圧縮強度及び高い流動性を確保できる。

セメントの粒度は、４５μｍふるい残分が、上限で２５．０質量％未満であり、好ましくは２０．０質量％未満であり、より好ましくは１８．０質量％未満であり、さらに好ましくは１６．０質量％である。４５μｍふるい残分の下限は０．０質量％以上であり、好ましくは１．０質量％以上であり、より好ましくは２．０質量％以上である。セメントの粒度がこの範囲であれば、高い圧縮強度を確保でき、また、このセメントを使用して調製したモルタルスラリーは適度な粘性があるため、繊維を添加した場合には、十分な分散性が確保できる。

シリカフュームは、金属シリコン、フェロシリコン、電融ジルコニア等を製造する際に、発生する排ガス中のダストを集塵して得られる副産物であり、主成分は、アルカリ溶液中で溶解する非晶質のＳｉＯ₂である。シリカフュームの平均粒子径は、好ましくは０．０５～２．０μｍ、より好ましくは０．１０～１．５μｍ、さらに好ましくは０．１８～０．２８μｍである。このようなシリカフュームを用いることで、モルタル組成物の高い圧縮強度及び高い流動性を確保できる。

セメントを基準としたシリカフューム含有量は、好ましくは３～３０質量％、より好ましくは５～２０質量％、さらに好ましくは１０～１８質量％である。また、高強度モルタル組成物１ｍ³当たりのシリカフュームの単位量は、好ましくは３５～３８０ｋｇ／ｍ³、より好ましくは５８～２５３ｋｇ／ｍ³、さらに好ましくは１１６～２２８ｋｇ／ｍ³である。

減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、アミノスルホン酸系、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等を使用することができる。低水セメント比での流動性確保の観点から、減水剤として、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いることが好ましく、ポリカルボン酸系の高性能減水剤を用いることがより好ましい。

セメントとシリカフュームの合計量１００質量％に対して、減水剤を好ましくは０．５～６．０質量％、より好ましくは１．０～４．０質量％、さらに好ましくは１．８～３．０質量％である。また、高強度モルタル組成物１ｍ³当たりの減水剤の単位量は、好ましくは７～８６ｋｇ／ｍ³、より好ましくは１３～５８ｋｇ／ｍ³、さらに好ましくは１８～４３ｋｇ／ｍ³である。

消泡剤としては、特殊非イオン配合型界面活性剤、ポリアルキレン誘導体、疎水性シリカ、ポリエーテル系等が挙げられる。この場合、セメントとシリカフュームの合計量１００質量％に対して、消泡剤を好ましくは０．０１～２．０質量％、より好ましくは０．０２～１．５質量％、さらに好ましくは０．０３～１．０質量％である。

高強度モルタル組成物１ｍ³当たりの消泡剤の単位量は、好ましくは０．１３～２９ｋｇ／ｍ³、より好ましくは０．２６～２２ｋｇ／ｍ³、さらに好ましくは０．３９～１５ｋｇ／ｍ³である。

細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、石灰石骨材、高炉スラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材等を使用することができる。なお、細骨材の粒度は、１０ｍｍふるいを全部通り、５ｍｍふるいを８５質量％以上通過する。

無機質微粉末としては、石灰石粉、珪石粉、砕石粉等を使用することができる。無機質微粉末は、石灰石粉、珪石粉、砕石粉等を比表面積が２５００ｃｍ²／ｇ以上となるまで粉砕又は分級した微粉末であり、細骨材の微粒分を補う目的で配合され、高強度モルタル組成物の流動性を改善することができる。

本実施形態に係る細骨材と無機質微粉末との混合物は、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を４０～８０質量％、好ましくは４５～８０質量％を含み、より好ましくは５０～７５質量％を含む。また、上記混合物は、粒径０．０７５ｍｍ以下の粒群を３０～８０質量％、好ましくは３５～７０質量％を含み、より好ましくは４０～６５質量％を含む。

無機質微粉末の含有量が３０質量％以下では、モルタルスラリーの粘性が低すぎるため非鉄繊維が十分に分散しない恐れがある。無機質微粉末の含有量が９０質量％を超えると、微粉量が多すぎて粘性が高くなり、所定のフローを出すためには水セメント比を増やす必要があるため強度低下に繋がる恐れがある。

セメント及びシリカフュームの合計量１００質量％に対して、細骨材を１０～６０質量％、無機質微粉末を１０～６０質量％含むことが好ましく、細骨材を１５～５０質量％、無機質微粉末を１５～５０質量％含むことがより好ましく、細骨材を１５～３０質量％、無機質微粉末を１５～３０質量％含むことがさらに好ましい。また、高強度モルタル組成物１ｍ³当たりの細骨材及び無機質微粉末の単位量は、好ましくは１４０～９８０ｋｇ／ｍ³、より好ましくは３００～９００ｋｇ／ｍ³、さらに好ましくは６００～９００ｋｇ／ｍ³である。

セメントとシリカフュームの合計量１００質量％に対して、水を好ましくは１０～２５質量％、より好ましくは１２～２０質量％、さらに好ましくは１３～１８質量％を含む。高強度モルタル組成物１ｍ³当たりの単位水量は、好ましくは１８０～２８０ｋｇ／ｍ³、より好ましくは１９０～２７０ｋｇ／ｍ³、さらに好ましくは２００～２５０ｋｇ／ｍ³である。

上記の高強度モルタル組成物は、ブリーディング水が抑制され、また流動性の向上と常温養生による強度向上が可能となっている。このため、図１（ｄ）で示すように、はつり面１４がコンクリート床版１の下面にあっても、ブリーディング水の影響を受けることなく、補修材５をコンクリート床版１に確実に付着させることが可能となる。

なお、高強度モルタル組成物に含まれるセメントの比表面積や製造方法、無機質微粉末の比表面積等、高強度モルタル組成物の詳細は、特許第５９９７８０７号公報に譲る。

次に、高強度モルタル組成物とともに添加される、収縮低減材料、膨張材、非鉄繊維について、以下に説明する。

≪収縮低減材料≫
収縮低減材料としては、無機系物質では収縮低減材として、珪灰石、石英等が挙げられ、また有機系物質では収縮低減剤として、低級アルコールアルキレンオキサイド付加物やエーテル型非イオン表面活性剤等を使用することができる。高強度モルタル組成物の１ｍ³あたりの収縮低減剤の単位量は、１０～６０ｋｇ／ｍ³、好ましくは１０～４０ｋｇ／ｍ³である。収縮低減剤が１０ｋｇ／ｍ³未満では、十分な収縮低減効果が得られず、６０ｋｇ／ｍ³より多くなると、補修材５の粘性が増加して空気を巻き込み、圧縮強度が低下する。また、硬化するまでの時間が大幅に遅れる。

≪膨張材≫
膨張材としては、生石灰、石膏、マグネシア、石灰系、エトリンガイト系等を使用することができる。高強度モルタル組成物の１ｍ³あたりの膨張材の単位量は、１０～４０ｋｇ／ｍ³、好ましくは１５～３０ｋｇ／ｍ³である。膨張材が１０ｋｇ／ｍ³未満では、膨張効果が小さく、補修材５の最終的な収縮ひずみが大きくなり、ひび割れ抑制効果が得られない。また、４０ｋｇ／ｍ³より多くなると、遅れ膨張が生じて圧縮強度が低下する。

上記の収縮低減材料及び膨張材を用いることで、高強度鋼繊維を用いることなく、自己収縮や乾燥収縮ひびわれの抑制効果を高めることが可能になる。また、高強度鋼繊維を添加しないことに伴い、補修材５をスクイーズ式ポンプ等の小型ポンプで圧入充填することも可能となる。なお、収縮低減材料及び膨張材は、いずれか一方のみを添加してもよいし、両者を併せて添加してもよい。

≪非鉄繊維≫
非鉄繊維としては、ポリプロピレン繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、セルロース繊維、ＰＢＯ繊維、バサルト繊維、ジュート繊維等を単独または複数併用して使用することができる。非鉄繊維は、補修材５に対して外割で、０．０１～４．０ｖｏｌ．％、好ましくは０．０５～２．０ｖｏｌ．％を含む。非鉄繊維が、０．０１ｖｏｌ．％未満では、十分な剥落低減効果及び収縮低減効果が得られず、一方、４．０ｖｏｌ．％より多くなると、繊維ダマが生じてポンプが閉塞したり、補修材５の流動性が低下する。

非鉄繊維の繊維長は、圧送ホース４の直径及び断面修復厚さよりも短いものが好ましい。

補修材５は、非鉄繊維をさらに含むことで、非鉄繊維の架橋効果により、不慮の事態によりひび割れが生じた場合にも、剥落を抑制することが可能となる。また、高強度鋼繊維を含む場合のように、断面修復した構造物の表面に露出した鉄繊維の錆により、美観を損ねることがない。なお、非鉄繊維は、セメント組成物に必ずしも添加しなくてもよい。

≪補修材の作製方法≫
上述する補修材５は、セメント、シリカフューム、細骨材、無機質微粉末、消泡剤、膨張材（を添加する場合）を二軸強制練りミキサに投入して空練りしたのち、減水剤、収縮低減剤（を添加する場合）を含む練混ぜ水をミキサ内に投入して数分間練混ぜを行う。その後、非鉄繊維をさらに投入し撹拌することにより作製される。なお、収縮低減剤に替えて収縮低減材を採用する場合は、空練りの工程時に添加する。

こうして作製された補修材５において、モルタルフロー値（ＪＩＳＲ５２０１に規定されたモルタルフロー試験による０打モルタルフロー値）は、１５０ｍｍ以上が好ましく、２００ｍｍ以上であればより好ましい。

また、空気量（ＪＩＳＡ１１２８に規定された「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法－空気室圧力方法」による）は、３．５％以下が好ましい。

さらに、圧縮強度は（ＪＳＣＥ－Ｇ５０５に規定された「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法（案）」による）、材齢２８日に試験し、１００Ｎ/ｍｍ²以上が好ましく、１２０Ｎ/ｍｍ²以上がより好ましい。

なお、高強度モルタル組成物（セメント系組成物）の水粉体比は、モルタルの粘性及び強度の観点から３０％以下が好ましい。これは、水粉体比が３０％以下になるとモルタルの粘性が高くなることから、ブリーディングが抑制されるため、コンクリート床版１に対する補修材５の付着性能を高めることができるとともに、補修材５の強度向上を実現できる。ここで、水粉体比を算定する際の粉体は、セメント、シリカフューム、無機質微粉末、膨張材、及び収縮低減材を含み、水分は、水と減水剤と収縮低減剤を含む。

≪補修材の圧入施工試験≫
以下に、図２に示す配合で作製したケース１及びケース２の補修材５について、圧入施工試験を実施し、正常に圧送できることを確認した。なお、図２において、特殊プレミックス粉体とは、セメント、シリカフューム、及び無機質微粉末を、あらかじめ混合した材料をいう。

補修材５は、ケース１では非鉄繊維としてナイロン繊維（有機繊維Ａ）を添加し、ケース２では非鉄繊維としてナイロン繊維（有機繊維Ａ）とポリプロピレン繊維（有機繊維Ｂ）を添加した。また、ケース１及びケース２ともに高強度モルタル組成物の配合に、膨張材（ＥＸ）を粉体の内割で、また収縮低減剤（ＳＲ）を水の内割で添加している。

≪補修材の圧縮強度≫
上記の補修材５を所定の型枠に流し込んで供試体を製作し、圧縮強度試験を行った。図２をみると、ケース１及びケース２ともに、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ²を大きく超えていることが分かる。

≪補修材の自己収縮ひずみ≫
図２で示すように、収縮低減剤、膨張材及び有機繊維を適宜組み合わせて添加した補修材５を６種類（実施例１～６）作製した。図３に、実施例１～６で用いた収縮低減剤（Ａ、Ｂ）、膨張材、及び有機繊維（Ａ、Ｂ）の主成分を示す。また、これら実施例１～６について、材齢と自己収縮ひずみとの関係を図４に示す。

上記の実施例１～６及び比較例１～２について、図４をみると、高強度モルタル組成物のみの比較例２と高強度モルタル組成物に高強度鋼繊維を添加した比較例１とでは、材齢２８日で３５０μ程度、材齢１８２日で４５０μ程度の差が生じていた。しかし、高強度鋼繊維を添加しなくても、収縮低減材料、膨張材、及び有機繊維のいずれかを適宜添加した実施例１～６はいずれも自己収縮ひずみが、高強度鋼繊維を添加した比較例１の値におおよそ収束する結果となった。

特に、実施例４は、材齢９８日を過ぎると、比較例１より自己収縮ひずみが低減している様子がわかる。また、有機繊維を添加していない実施例２についても、材齢が増加するごとに自己収縮ひずみが、高強度鋼繊維を添加した比較例１の数値に近づいている様子がわかる。さらに、実施例１と実施例４とを比較すると、収縮低減剤を同量添加した場合であっても、実施例４のように、主成分をグリコールエーテル系誘導体とする収縮低減剤Ｂを添加すると、より高い収縮低減効果が得られる様子がわかる。

また、実施例５と実施例６をみると、実施例６のように非鉄繊維としてナイロン繊維（有機繊維Ａ）とポリプロピレン繊維（有機繊維Ｂ）の２種類を混合しても、非鉄繊維としてナイロン繊維（有機繊維Ａ）のみを添加した実施例５との間で大きな差異がみられず、添加する非鉄繊維はナイロン繊維もしくはポリプロピレン繊維のいずれでもよいことが分かる。

上記のとおり、補修材５に、ＵＦＣを構成する高強度モルタル組成物と、収縮低減材料及び／又は膨張材を含む材料、もしくはさらに非鉄繊維を添加した材料を採用する。そして、これを、図１（ａ）～（ｄ）で示すように、スクイーズ式ポンプのような小型ポンプ３を用いた圧入充填工法により、充填厚さが３０ｍｍといった薄肉施工を行っても、高い圧縮強度を確保できるとともに、自己収縮ひずみを小さくして硬化後の補修材５に生じやすい自己収縮ひび割れと乾燥収縮ひび割れを抑制できる。

したがって、水分や塩分等の劣化因子の侵入を抑制でき、高強度鋼繊維を用いることなく、補修後のコンクリート床版１に、超高強度繊維補強コンクリートを補修材に採用した場合と同等の高い耐久性、つまり、断面厚さを増やすことなく耐久性１００年を実現することが可能となる。

また、薄肉化に伴って軽量化を図ることもできるため、補修後のコンクリート床版１において設計荷重の変更も不要となる。さらに、補修材５の圧入充填作業に、スクイーズ式ポンプ等の小型ポンプ３を採用できるため、作業空間が狭隘である等制約のある環境にあっても、効率よく修復作業を行うことが可能となる。また、高強度鋼繊維を採用する場合のように繊維ダマができにくく圧送ホース４を痛めることもなく、現場での圧入充填作業の施工性を大幅に向上することが可能となる。

本発明の補修材５、及び補修材５を用いた構造物の補修工法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、補修材５には、凝結促進剤、凝結遅延剤、増粘剤、ポリマーエマルジョン、ポリマーディスパージョン等を必要に応じて１種以上添加してもよい。

さらに、本実施の形態では、補修対象面をコンクリート床版１の下面としたが、これに限定されるものではなく、コンクリート床版１の上面であってもよいし、他の構造物の壁面等であってもよい。

１コンクリート床版（コンクリート構造物）
１１コンクリート表面
１２劣化部分
１３鉄筋
１４はつり面
２型枠
３小型ポンプ
４圧送ホース
５補修材

Claims

コンクリート構造物の下面を含むコンクリート表面に生じた劣化部分をはつり取ったのち、はつり面に対向して型枠を配置し、該型枠と前記はつり面との間に、補修材を圧入充填するコンクリート構造物の補修工法において、
前記補修材が、圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ²以上のセメント系組成物と、収縮低減材料及び／又は膨張材と、非鉄繊維と、を含み、
前記セメント系組成物１ｍ³当たりの前記収縮低減材料の単位量は、１０～６０ｋｇ／ｍ³であり、
前記セメント系組成物１ｍ³当たりの前記膨張材の単位量は、１０～４０ｋｇ／ｍ³であり、
前記セメント系組成物に対して外割りで、前記非鉄繊維を０．０１～４．０ｖｏｌ．％混入し、
前記セメント系組成物が、セメント、シリカフューム、水、減水剤、消泡剤、細骨材、及び無機質微粉末を含み、
前記細骨材と前記無機質微粉末との混合物は、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を４０～８０質量％、かつ、粒径０．０７５ｍｍ以下の粒群を３０～８０質量％含有され、
セメント及びシリカフュームの合計量１００質量％に対して、無機質微粉末を１０～６０質量％含むことを特徴とするコンクリート構造物の補修工法。
請求項１に記載のコンクリート構造物の補修工法において、
前記はつり面に対して前記型枠を、前記コンクリート表面の位置より近接して配置することを特徴とするコンクリート構造物の補修工法。
請求項１または２に記載のコンクリート構造物の補修工法において、
前記セメント系組成物の水粉体比は、３０％以下であることを特徴とするコンクリート構造物の補修工法。
請求項１から３のいずれか１項に記載のコンクリート構造物の補修工法において、
前記セメントが、Ｃ ₃ Ｓを４０．０～７５．０質量％及びＣ ₃ Ａを２．７質量％未満含有され、かつ、４５μｍふるい残分が２５．０質量％未満であることを特徴とするコンクリート構造物の補修工法。
請求項１から４のいずれか１項に記載のコンクリート構造物の補修工法において、
前記補修材のモルタルフロー値が、１５０ｍｍ以上であることを特長とするコンクリート構造物の補修工法。