本研究では、吸水性ポリマー（SAP）を配合した湿式吹付けコンクリート混合物を開発し、漏水抵抗性を向上させ、その現場適用性を評価した。これに基づき、自己閉塞性を最大化しつつ圧縮強度低下を最小限に抑えるように、SAPの種類と配合量を検討した。開発されたSAP吹付けコンクリート混合物は、レオロジー特性、機械的性能、収縮挙動に関する室内試験によって評価された。その後、トンネルモックアップ構造物（幅3.0m、高さ3.2m、長さ2.5m）に大規模な吹付け施工を行い、機械的特性と漏水抵抗性の観点から現場適用性を評価した。試験結果によると、セメント重量比で1%のアクリルアミド-アクリル酸コポリマーSAPを配合すると、機械的強度は低下したが、漏水量は68.3%と著しく減少した。さらに、収縮が低減され、ひび割れ抵抗性が向上した。しかし、SAPの吸水段階では、静的降伏応力、動的降伏応力、および粘性抵抗が増加し、施工性が低下した。逆に、SAPから吸水した水分が放出されると、動的降伏応力の時間依存的な増加が遅延し、せん断減粘挙動が誘発され、吹付け施工性能が部分的に改善された。したがって、SAPを配合した吹付けコンクリートの適用においては、SAPの種類と配合量の選定、および適切な施工時期の決定において、時間依存的なレオロジー変化を考慮する必要がある。

トンネルは、山、海底、岩盤などの自然の障害物を貫通することで、人間の移動や物資輸送の効率を向上させるために広く建設されてきました。通常、発破などの工法で掘削され、その後、建設中および運用中の外力に対する構造的抵抗を確保するために覆工が設置されます。様々な工法の中でも、吹付けコンクリート工法は、即時的な支保と高い施工性を提供できるため広く採用されています。吹付けコンクリートとは、流動性のあるコンクリートをノズルを通して高速度で空気圧噴射し、硬化促進剤の助けを借りて掘削面に即座に付着させ、急速な強度発現を可能にする工法です。吹付けコンクリート覆工システムにおいて、地下水漏水はトンネルの安定性と耐久性を著しく損なう可能性のある重要な問題として残っています。長期にわたる漏水は、構造物の機能低下だけでなく、壊滅的な破壊につながる可能性があります。したがって、漏水問題に対処するために、防水膜の適用やひび割れ制御による不透水性向上などの様々な戦略が調査・実施されてきました。しかし、より効果的で施工性の高い技術への需要は高まり続けています。