土木工学において、コンクリートレベリングとは、コンクリート表面の凹凸を、その基礎部分を修正することで修正する工法です。コンクリートを流し込むよりも安価な代替手段であり、工場、倉庫、空港、道路、高速道路などのインフラ施設だけでなく、小規模事業所や個人住宅でも広く行われています。
和解の理由
コンクリートスラブは様々な要因によって沈下しやすいが、最も一般的な要因は土壌水分の不均一性である。乾季と雨季における水分レベルの変動に伴い、土壌は膨張と収縮を繰り返す。米国の一部地域では、テキサス州からウィスコンシン州に至るまで、自然発生した土壌が時間の経過とともに固まることがある。土壌浸食もコンクリートの沈下を助長し、これは排水が不十分な地域でよく見られる。埋め立て地に建てられたコンクリートスラブも、過度に沈下する可能性がある。これは地下室のある住宅でよく見られる現象で、基礎外側の埋め戻し材が適切に圧縮されていないことが多いためである。場合によっては、歩道やパティオのスラブの設計が不十分なために、建物の地下室に水が流れ込むこともある。樹木の根もコンクリートに影響を与える可能性があり、その力はスラブを持ち上げたり、完全に突き抜けたりするほどである。これは特に大都市圏の公道でよく見られる現象である。[1]
特に日本、ニュージーランド、トルコ、米国 などの地震多発国では、地震活動によってコンクリートの沈下、コンクリート表面の凹凸、基礎の不均一が生じることもあります。
スラブジャッキング
「スラブジャッキング」は、コンクリート補修の専門技術です。本質的には、スラブジャッキングは、コンクリートに物質を注入することで沈下したコンクリートスラブを、下から効果的に押し上げることで持ち上げる工法です。この工法は「マッドジャッキング」や「加圧グラウト」とも呼ばれます。
大型コンクリートスラブを油圧で持ち上げるという記録は、20世紀初頭にまで遡ります。初期の施工業者は、地元で入手可能な土（強度を高めるために砕石石灰岩やセメントが含まれる場合もありました）を混ぜ合わせ、「泥状」の物質を作り出し、「マッドジャッキング」と呼ばれていました。近年、スラブジャッキング施工業者の中には、発泡性ポリウレタンフォームを使用するところも現れています。それぞれの方法には、長所と短所があります。
スラブジャッキングの工程は通常、コンクリートにアクセス穴を掘削することから始まります。アクセス穴は、揚力を最大限に高めるために戦略的に配置されます。これらの穴のサイズは、使用する工程に応じて3/8インチから最大3インチまで様々です。
最初の注入により、スラブ下の空隙が埋められます。空隙が埋められた後、次の注入により数分以内にコンクリートが持ち上げられます。スラブを持ち上げた後、アクセスホールを補修して作業は完了です。このプロセスは、従来の撤去・交換作業に比べて迅速で、周辺への影響も最小限に抑えられます。
スラブジャッキング技術には、次のようないくつかの利点があります。
- コスト – 新しいコンクリートよりも大幅に安価になる可能性がある
- 修理の適時性 - 新しいコンクリートの場合は数日かかるのに対し、コンクリートは通常数時間以内に使用可能になります。
- 環境への影響は最小限、またはゼロ – 主に廃棄物を埋め立て処分場に出さないため
- 美観 - 周囲の環境や景観を損なわない
スラブジャッキングには、次のようないくつかの制限もあります。
- コンクリートは比較的良好な状態である必要があります。ひび割れが多すぎる場合は、交換が唯一の選択肢となる可能性があります。
- スラブが持ち上げられると新たなひび割れが発生する可能性がある。持ち上げられる前には見えなかっただけで、そのほとんどは既に存在していたはずである。
- 再沈下の可能性 – 締固めが不十分な土の上にコンクリートを流し込んだ場合、さらに沈下する可能性があります。ただし、新しいコンクリートでも同様の現象は起こり得ます。
スラブジャッキングは、通常、次の 3 つの主なプロセス タイプに分類されます。
マッドジャッキング
マッドジャッキング[2]という用語は、表土とポートランドセメントの混合物を地下に注入し、コンクリートスラブを水圧で持ち上げることに由来しています。マッドジャッキングは様々な混合物を用いて実現できます。最も一般的なものは、地元の土または砂を水とセメントと混合したものです。混合物には、ポンプ圧送性／潤滑性の向上、強度／硬化時間の改善、あるいは充填剤として、他の添加剤を加えることもできます。添加物としては、粘土／ベントナイト、フライアッシュ、池砂、小石、石工用セメント、砕石石灰などが挙げられます。この工法では通常、直径1インチから2インチの穴が必要です。この「泥」はコンクリートスラブの下に注入され、多くの場合、ほとんどのスラブにアクセスできる可動式ポンプが使用されます。スラブ下の空隙が満たされると、スラブの下で圧力が高まり、コンクリートが元の位置に戻ります。所定の位置に固定された後、穴は色を合わせたグラウトで埋められます。
マッドジャッキングの利点:
- スラブの低圧持ち上げ
- スラブの微調整された持ち上げ
- フォームレベリングよりも高い圧縮強度を実現可能
- 予算に優しい
- 機器はポリフォームよりも長い距離にある場所にアクセスできます
- 環境に優しい。ポリフォームとは異なり、コンクリートリサイクル施設で受け入れられ、コンクリートから分離する必要がありません。
マッドジャッキングの欠点:
- 通常、ポリウレタンフォーム業者が提供する保証期間よりも短い保証期間です。
- フォームレベリングに比べて、後片付けの手間が増える
- 3つの主要なプロセスの中で最大の穴
- 移動可能なカートの材料の量が少ないため、プロセスが遅くなる可能性があります。
- ポリウレタンフォームほど侵食に耐えず、空隙を埋めることもできない。[3]
石灰岩グラウトのレベリング
この方法では、粉砕された石灰岩（一般に農業用石灰と呼ばれる）を水、場合によってはポートランドセメントと混ぜて、濃厚なミルクセーキのような粘度のスラリーを作ります。このスラリーは、1インチの穴からスラブの下に油圧で送り込まれます。スラリーは半流動体であるため、スラブ自体に圧力がかかり、スラブの下の隙間を埋めます。隙間が満たされると圧力が高まり、スラブがゆっくりと所定の位置に持ち上げられます。この方法では圧力が低いため、訓練を受けた専門家は、持ち上げすぎを心配することなく、コンクリートスラブの持ち上げを正確に制御できます。これにより、スラブにひび割れが発生したり、さらに損傷したりする可能性も減ります。スラブが所定の位置に持ち上げられたら、穴は色を合わせた非収縮グラウトで埋められます。
フォームレベリングと比較すると、注入圧力は比較的低いものの、ストーンスラリーグラウトレベリングは1平方インチあたり240ポンド[4]という高い圧縮強度を有しています。これは1平方フィートあたり34,560ポンドの揚力に相当します。ポートランドセメントを加えると、この値は6,000psi [5]以上、つまり1平方フィートあたり864,000ポンドにまで増加します。スラリーが乾燥すると、均されたコンクリートの上にほぼ固体の石材基礎が形成されます（コンクリートが注入された元の石材基礎とほぼ同じです）。
石スラリーグラウトレベリングの利点
- スラブの低圧持ち上げ
- スラブの微調整された持ち上げ
- 石灰岩グラウトが乾燥すると、コンクリートスラブの硬い下地が形成されます。
- マッドジャッキングよりも小さな穴
- 3つの方法の中で最も高い圧縮強度
- 環境に優しい
- 予算に優しい
石スラリーグラウトレベリングの欠点:
- フォームレベリングに比べて、後片付けの手間が増える
- 持ち上げるスラブは通常、トラックベースのポンプ設備から100フィート以内になければなりません。
- フォームレベリングよりも大きな穴
- セメントが十分でない場合、雨水が石灰岩の均平材を侵食し、再沈下を引き起こす可能性がある。
拡張構造フォームレベリング
[6]
フォームレベリングでは、注入プロセスでポリウレタンを使用します。 [7] 2成分ポリマー[8]を直径1インチ未満の穴から注入します。この材料は従来のセメント系グラウトよりも高い圧力で注入されますが、この圧力が浮き上がりの原因になるわけではありません。スラブ表面下の注入材料内の気泡の膨張が、液状樹脂が反応して構造用フォームになるため、実際の浮き上がり作用を実行します。浮き上がりの対象となるスラブの下に注入された材料は、まず軟弱な土を見つけ、その土の中に膨張して圧密し、下層土の密度を高め、スラブ下の空隙を埋めます。膨張フォームの固有の特性の1つは、抵抗が最も少ない経路をたどり、あらゆる方向に膨張することです。もう1つの固有の特性は、100%硬化時間がわずか30分で硬化すると、非水性または疎水性状態に達することです。独立気泡注入は水分を保持せず、設置後は 侵食されません。
一部のクローズドセルポリマーフォームは、1平方フィートあたり6,000ポンド[CONVERT]の基準荷重能力を有しており、900平方フィート未満の表面積で最大125トンの荷重を持ち上げ、安定化させるレベリング手順が実施されています。一部のフォームはさらに強度が高く、フリーライズ状態で50psiおよび100psiの圧縮強度を有しています。これは、1平方フィートあたり7,200～14,000ポンド[CONVERT]の支持力に相当します。[9] [10]
拡張構造フォームレベリングの利点
- 高速道路のスラブを支える際の圧縮強度要件を満たす[11]
- ポリウレタンフォームの保証期間が延長され、消費者の利益につながる
- マッドジャッキングや石灰岩グラウトレベリングよりも清掃作業が少なくて済みます
- 小さな穴
- 移動ユニットはトラックベースの機器ではアクセスできない場所に到達できます
- 水分を保持しない
- 雨水にさらされても侵食されない
拡張構造フォームレベリングの欠点:
- 適切に設置するには特別な訓練を受けた技術者が必要です
- 機器の操作とメンテナンスには高度な技術スキルが必要
- ポリウレタンの不適切な取り付けにより、激しい熱が発生する可能性があります。
- ポリウレタンはプラスチックなので環境に優しくない[12]
- 構造用発泡スチロール粉塵の潜在的な毒性[13]
- 周囲の表面に付着して永久に汚れる可能性がある
- 原油から生成され、製油所、製造工場、消費者、そして最終的には作業現場に輸送され、環境に悪影響を及ぼし、結果として CO2 の追加排出と燃料の燃焼を引き起こします。
- 不適切な設置により、高熱が発生し、ポリウレタンの自己発火や可燃性を引き起こす可能性があります。
参考文献
- ^ グランサム、マイケル（2016年9月19日）。コンクリート・ソリューションズ：コンクリート・ソリューションズ議事録、第6回国際コンクリート補修会議、テッサロニキ、ギリシャ、2016年6月20～23日。CRCプレス。ISBN 978-1-315-31558-4. 2023年9月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年10月2日閲覧。
- ^ 「スラブレベリングにおけるマッドジャッキンググラウトの利点」（PDF） 。 2021年8月12日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。
- ^ 「コンクリート補修のベストプラクティス：ケーススタディシリーズ」（PDF） 。 2020年9月6日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。
- ^ https://www.a1concrete.com/application/files/3215/6165/6803/AgLime_ConcreteLeveling_StrengthTest-1.pdf 2023年9月5日アーカイブ、Wayback Machine [ URLのみのPDF ]
- ^ https://www.a1concrete.com/application/files/4415/6165/6805/AgLime_ConcreteLeveling_StrengthTest-3.pdf [リンク切れ] [ URLのみのPDF ]
- ^ 「トップポリウレタンフォーム - コンクリートレベリングフォーム」。
- ^ Sivertsen, Katrine (2007年春). 「ポリマーフォーム、3.063 ポリマー物理学」(PDF) . 2013年2月14日閲覧。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です - ^ 「技術データシート、Precision Lift 4.0# – コンポーネントAおよびB」(PDF) 。Prime Resins, Inc.、2015年3月31日。 2016年4月23日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2016年4月13日閲覧。
- ^ 「ポリウレタンフォームによるスラブジャッキング - 強度はどの程度あれば十分か？」Alchemy Polymers. 2013年6月12日. 2016年9月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年9月9日閲覧。
- ^ ナショナルコンクリートポリッシング
- ^ “イリノイ州有料道路舗装資産ガイドライン”. 2021年2月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Wang, Jiao; Liu, Xianhua; Li, Yang; Powell, Trevor; Wang, Xin; Wang, Guangyi; Zhang, Pingping (2019年11月15日). 「土壌環境における汚染物質としてのマイクロプラスチック：ミニレビュー」. Science of the Total Environment . 691 : 848–857 . Bibcode :2019ScTEn.691..848W. doi :10.1016/j.scitotenv.2019.07.209. PMID: 31326808. S2CID : 198132499.
- ^ Thyssen, J; Kimmerle, G; Dickhaus, S; Emminger, E; Mohr, U (1978). 「ポリウレタンフォーム粉塵の吸入試験と呼吸器系発がんとの関連」環境病理学・毒性学ジャーナル. 1 (4): 501–8 . PMID 722200.
