JP2000239054A - 凝結調整材、凝結調整材スラリー、及びそれを用いた吹付セメントコンクリートの施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 施工現場が必要とする時間以上の流動性を確
保でき、必要な時に急結材を混入すると短時間で吹付セ
メントコンクリートを凝結硬化できる凝結調整材の提
供。 【解決手段】 消石灰類、有機酸塩類、及び石膏を含有
し、急結材を配合しない吹付セメントコンクリートの凝
結調整材。急結材を配合しない吹付セメントコンクリー
トに、消石灰類、有機酸塩類、及び石膏を含有してなる
凝結調整材を配合し、該吹付セメントコンクリートの使
用直前に急結材を混入して施工することを特徴とする吹
付セメントコンクリートの施工方法。凝結調整材に水を
添加して凝結調整材スラリーとしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、急結材を添加する
前の吹付セメントコンクリートの凝結調整材であり、そ
れを用いて長時間硬化しないようにした吹付セメントコ
ンクリートを、急結材の併用により、必要時期に使用可
能とする優れた凝結調整材、及びそれを用いた吹付セメ
ントコンクリートの施工方法に関する。なお、本発明で
いうセメントコンクリートとは、モルタル及びコンクリ
ートを総称するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、吹付セメントコンクリートを現場
で使用する際、長時間使用が可能となるように凝結遅延
材が用いられている。

【０００３】しかしながら、吹付セメントコンクリート
に凝結遅延材を混合して吹付セメントコンクリートの硬
化時間を５〜２４時間になるように調整し、その後急結
材を混合して硬化させると、硬化後の強度が凝結遅延材
を混入しないものに比較して著しく低下し、必要な吹付
セメントコンクリートの物性を得るのが難しいという課
題があった。

【０００４】又、凝結遅延材として例えば、クエン酸を
スラリー化してコンクリートミキサー車へ添加した場
合、クエン酸が吹付セメントコンクリート中のカルシウ
ム成分と化学反応して、吹付セメントコンクリートが発
熱する、吹付セメントコンクリートが凝結遅延しにくく
なる、吹付セメントコンクリート中に小さな凝固物が生
成して吹付セメントコンクリートを混合しにくくなる等
の課題があった。

【０００５】さらに、生コンプラントは通常夜間に稼働
しないため、夜間施工で吹付セメントコンクリートを使
用しなければならない場合、夜間工事の現場で生コンプ
ラントを設置しなければならず、経済的に極めて不利で
ある等の課題があった。特に、連続して少量の吹付セメ
ントコンクリートを使用するトンネル工事等の現場では
問題であった。

【０００６】前記課題を解消するため、吹付セメントコ
ンクリートに、縮合リン酸塩、クエン酸、消石灰、及び
炭酸ソーダ等を加え、使用直前にアルミン酸アルカリや
有機酸を混合する方法や、吹付セメントコンクリートに
ポリカルボン酸塩系混和材を加えて長時間流動性を確保
し、吹付時に急結材を加える方法等が提案されている
（特開平２−２４８５１号公報、特開平３−１５３５５
０号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法では、凝結時間が長い、ブリージングが発生す
る、吹付セメントコンクリートが軟らかくなりすぎて骨
材とセメントが分離する等の課題があった。

【０００８】この課題を解決するために、水セメント比
を小さくすると、吹付セメントコンクリートの粘性が大
きくなって吹付作業性が低下し、遅延効果が小さくなる
という課題があった。

【０００９】さらに、吹付セメントコンクリートが長時
間使用できるように凝結遅延材の使用量を多く添加した
場合、予定より短時間、例えば１〜２４時間に急結材を
添加してトンネル等へ吹付施工すると、吹付セメントコ
ンクリートが急結せずにトンネル側壁からの漏水により
流される、天端部分より剥離する等の課題があった。

【００１０】施工現場は通常、三交代で２４時間稼働し
ている。しかしながら、生コンプラントは午後６時頃出
荷が止まり、それ以降は明朝まで生コンを出荷できない
ので、夜間施工する場合、施工現場が必要とする時間ま
で流動性を確保できる吹付セメントコンクリートが要望
されていた。

【００１１】又、凝結遅延材を添加した吹付セメントコ
ンクリートを調製した後に同じ生コンプラントで、凝結
遅延材を含まない吹付セメントコンクリートを調製する
場合、悪影響が懸念され、凝結遅延材を添加した吹付セ
メントコンクリートを調製した後は生コンプラントを水
洗する必要があるという課題があった。

【００１２】本発明者は前記課題を解消すべく種々検討
した結果、特定の材料を使用することにより、施工現場
が必要とする時間以上、流動性を確保でき、必要な時に
急結材を混入すると短時間で吹付セメントコンクリート
を凝結硬化でき、短期強度発現性が大きく、さらに凝結
調整材をスラリー化した場合、コンクリートミキサー車
へ自由に添加できる知見を得て本発明を完成するに至っ
た。

【００１３】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、消石灰
類、有機酸塩類、及び石膏を含有し、急結材を配合しな
い吹付セメントコンクリートの凝結調整材であり、消石
灰類、有機酸塩類、石膏、及び水を含有し、急結材を配
合しない吹付セメントコンクリートの凝結調整材スラリ
ーである。そして、急結材を配合しない吹付セメントコ
ンクリートに、消石灰類、有機酸塩類、及び石膏を含有
してなる凝結調整材を配合し、該吹付セメントコンクリ
ートの使用直前に急結材を混入して施工することを特徴
とする吹付セメントコンクリートの施工方法であり、急
結材を配合しない吹付セメントコンクリートに、消石灰
類、有機酸塩類、石膏、及び水を含有してなる凝結調整
材スラリーを配合し、該吹付セメントコンクリートの使
用直前に急結材を混入して施工することを特徴とする吹
付セメントコンクリートの施工方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。

【００１５】本発明の凝結調整材は、急結材を配合しな
い吹付セメントコンクリートに添加する材料である。

【００１６】本発明に係る消石灰類は、急結材を配合し
ない吹付セメントコンクリートが長時間凝結硬化しない
という効果を有する。さらに、有機酸塩類等を多く使用
しても、又、予定より早く急結材を添加しても吹付セメ
ントコンクリートの急結硬化を促進するという効果を有
するものである。

【００１７】具体的には、消石灰や、カルシウムカーバ
イトからアセチレンを発生させる際副生するカーバイド
滓等が挙げられる。これらの中では、急結材と混合した
後の強度発現性が最もよく、しかも、副生品のため安価
で経済的である点から、カーバイド滓が好ましい。

【００１８】消石灰類の粒子径は、特に限定されるもの
ではないが、１００μｍ以下が好ましく、６０μｍ以下
がより好ましい。

【００１９】本発明に係る有機酸塩類としては、クエン
酸、グルコン酸、酒石酸、及びリンゴ酸等の各種水溶性
カルボン酸塩の一種又は二種以上の使用が可能である。
塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩が好ましい。こ
れらの中では、使用量と正比例して凝結時間が長くなる
のでコントロールがしやすく、スラリー化した場合にカ
ルシウム成分と化学反応を起こしにくい点から、クエン
酸ナトリウムが好ましい。

【００２０】有機酸塩類の使用量は、消石灰類１００重
量部に対して、１〜４００重量部が好ましく、４〜２０
０重量部がより好ましく、６〜５０重量部が最も好まし
い。１重量部未満だと遅延効果が小さいおそれがあり、
４００重量部を越えると凝結硬化しにくくなるおそれが
ある。

【００２１】本発明に係る石膏は市販のいずれの石膏も
使用できるが、強度発現性の点で、ＩＩ型無水石膏や天
然石膏が好ましい。石膏の粒度はブレーン値で３０００
ｃｍ²／ｇが好ましく、４０００〜７０００ｃｍ²／ｇが
より好ましい。３０００ｃｍ²／ｇ未満だと初期強度発
現性が低下するおそれがある。

【００２２】石膏の使用量は、消石灰類１００重量部に
対して、１０〜５００重量部が好ましく、２０〜２００
重量部がより好ましい。１０重量部未満だと強度発現性
が小さいおそれがあり、５００重量部を越えると初期凝
結しにくいおそれがある。

【００２３】本発明に係る凝結調整材はスラリー化して
使用することが好ましい。スラリー化することにより、
コンクリートミキサー車へ後添加でき、吹付セメントコ
ンクリートのスランプ保持性が良好になるという効果を
有する。

【００２４】凝結調整材スラリーを調製する場合に使用
する水の使用量は、凝結調整材１００重量部に対して、
３０〜３００重量部が好ましく、４０〜２００重量部が
より好ましい。３０重量部未満だとセメントコンクリー
トの粘性が大きく、吹付セメントコンクリートが混合し
にくいおそれがあり、３００重量部を越えると強度発現
性が小さくなるおそれがある。

【００２５】凝結調整材の使用量は、セメント１００重
量部に対して、固形分換算で０．５〜１５重量部が好ま
しく、１〜１０重量部がより好ましい。０．５重量部未
満だと遅延効果やスランプ保持性が良くないおそれがあ
り、１５重量部を越えると凝結硬化しにくいおそれがあ
る。

【００２６】本発明では、急結材を配合しない吹付セメ
ントコンクリートに凝結調整材を混合し、吹付施工時に
急結材を混合するものである。

【００２７】本発明に係る急結材とは、吹付セメントコ
ンクリートに使用できるものであれば特に制限はない
が、セメントコンクリートの凝結硬化が早い等の凝結性
状が優れ、かつ、強度発現性も良い点で、セメント系急
結材の使用が好ましく、カルシウムアルミネート類がよ
り好ましい。

【００２８】急結材の使用量はセメント１００重量部に
対して、３〜２５重量部が好ましく、５〜１５重量部が
より好ましい。３重量部未満だと凝結性状が遅れ、吹付
時の跳ね返り損失が大きくなるおそれがあり、２５重量
部を越えると吹付時の跳ね返り損失が大きくなるおそれ
がある。

【００２９】本発明に係る水セメント比（Ｗ／Ｃ）は４
０〜７０％が好ましく、５０〜６５％がより好ましい。
４０％未満だと吹付セメントコンクリートの粘性が大き
く吹付作業性が低下し、遅延効果が小さいおそれがあ
り、７０％を越えると強度発現性や凝結性に悪影響を与
えるおそれがある。なお、ここでいう水セメント比には
凝結調整材スラリー中の水を含むものである。

【００３０】消石灰類、有機酸塩類、及び石膏の混合順
序等の混合条件は、急結材を添加する前の吹付セメント
コンクリートに均一に混合されれば、特に、制限される
ものでなく、分割混合も充分可能である。

【００３１】

【実施例】実験例１ 消石灰類１００重量部、有機酸塩類２５重量部、及び石
膏１００重量部からなる凝結調整材１００重量部と、１
９℃の水１００重量部を混合し、セメントコンクリート
のひび割れに影響する因子となる発熱温度を測定した。
なお、比較のために有機酸塩類のかわりにクエン酸を使
用した場合の発熱温度も測定した。結果を表１に示す。 （使用材料） 消石灰類：カーバイト滓、粒子径６０μｍ以下 有機酸塩類：市販品、クエン酸ナトリウム 石膏：市販品、天然石膏、ブレーン値４０００ｃｍ²／
ｇ クエン酸：市販品 （測定方法） 発熱温度：棒状温度計を用いて、最高の値を発熱温度と
した。

【００３２】

【表１】

【００３３】実験例２ Ｗ／Ｃ=６０％、セメント／骨材比（Ｃ／Ｓ）＝１／３
のモルタルを調製した。このモルタルに、消石灰類１０
０重量部、有機酸塩類２５重量部、及び表２に示す重量
部の石膏からなる凝結調整材１００重量部と水１００重
量部からなる凝結調整材スラリーを固形分換算で６重量
部添加した。その後、急結材をセメント１００重量部に
対して７重量部添加し、圧縮強度と凝結時間を測定し
た。結果を表２に示す。 （使用材料） セメント：市販品、普通ポルトランドセメント 細骨材：新潟県姫川産天然砂、比重２．６２ 急結材：カルシウムアルミネート系急結材 （測定方法） 圧縮強度：ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて、２０℃、所
定の材齢で測定した。 凝結時間：土木学会基準「吹付けコンクリート用急結剤
品質規格（ＪＳＣＥＤ−１０２）」に準じて測定した。

【００３４】

【表２】

【００３５】実験例３ セメント３６０ｋｇ／ｍ³、粗骨材７０８ｋｇ／ｍ³、細
骨材１０１３ｋｇ／ｍ ³、及び水２１６ｋｇ／ｍ³とし、
スランプ１０ｃｍのコンクリートを調製した。このコン
クリートに、消石灰類１００重量部、有機酸塩類２５重
量部、及び表３に示す重量部の石膏からなる凝結調整材
１００重量部と水１００重量部からなる凝結調整材スラ
リーを固形分換算で６重量部添加し、スランプ保持時間
を測定した。結果を表３に示す。 （使用材料） 粗骨材：姫川産砂利、比重２．６５ （測定方法） スランプ保持時間：凝結調整材スラリーを添加、混練り
した直後から、スランプが１０ｃｍになるまでの時間で
示した。なお、スランプはＪＩＳ Ａ １１０１に準じ
て測定した。

【００３６】

【表３】

【００３７】実験例４ 消石灰類１００重量部、表４に示す重量部の有機酸塩
類、及び石膏１００重量部からなる凝結調整材１００重
量部と水１００重量部からなる凝結調整材スラリーを使
用したこと以外は、実験例２と同様に行った。結果を表
４に示す。

【００３８】

【表４】

【００３９】実験例５ 消石灰類１００重量部、表５に示す重量部の有機酸塩
類、及び石膏１００重量部からなる凝結調整材１００重
量部と水１００重量部からなる凝結調整材スラリーを使
用したこと以外は、実験例３と同様に行った。結果を表
５に示す。

【００４０】

【表５】

【００４１】実験例６ 消石灰類１００重量部、有機酸塩類２５重量部、及び石
膏１００重量部からなる凝結調整材１００重量部と水１
００重量部からなる凝結調整材スラリーを、セメント１
００重量部に対して固形分換算で表６に示す重量部使用
したこと以外は、実験例２と同様に行った。結果を表６
に示す。

【００４２】

【表６】

【００４３】実験例７ 消石灰類１００重量部、有機酸塩類２５重量部、及び石
膏１００重量部からなる凝結調整材１００重量部と水１
００重量部からなる凝結調整材スラリーを、セメント１
００重量部に対して固形分換算で表７に示す重量部使用
したこと以外は、実験例３と同様に行った。結果を表７
に示す。

【００４４】

【表７】

【００４５】実験例８ 消石灰類１００重量部、有機酸塩類２５重量部、及び石
膏１００重量部からなる凝結調整材１００重量部と水１
００重量部からなる凝結調整材スラリーを、セメント１
００重量部に対して固形分換算で６重量部使用し、急結
材をセメント１００重量部に対して表８に示す重量部添
加したこと以外は、実験例２と同様に行った。結果を表
８に示す。

【００４６】

【表８】

【００４７】実験例９ セメント３６０ｋｇ／ｍ³、粗骨材７０８ｋｇ／ｍ³、細
骨材１０１３ｋｇ／ｍ ³、及び水２１６ｋｇ／ｍ³とし、
プレーンスランプ１０ｃｍのコンクリートを調製した。
このコンクリートに、消石灰類１００重量部、有機酸塩
類２５重量部、及び石膏１００重量部からなる凝結調整
材１００重量部と水１００重量部からなる凝結調整材ス
ラリーを、セメント１００重量部に対して固形分換算で
６重量部添加した。その後、急結材をセメント１００重
量部に対して表９に示す重量部添加し、跳ね返り損失
（リバウンド率）を測定した。結果を表９に示す。 （測定方法） 跳ね返り損失：幅５．５ｍ×高さ５．５ｍの馬蹄径のト
ンネルにコンクリートを吹付け、（跳ね返り落下したコ
ンクリートの量）／（吹付に使用したコンクリート全体
の量）×１００（％）で示した。

【００４８】

【表９】

【００４９】

【発明の効果】本発明の凝結調整材や凝結調整材スラリ
ーを使用することにより、発熱温度が低くてセメントコ
ンクリートがひび割れしにくく、コンクリートミキサー
車への後添加が可能となり、吹付セメントコンクリート
のスランプ保持性も良好となり、又、急結材を添加した
場合の凝結性状や強度発現も良好となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０４Ｂ 103:22 (72)発明者 平野 健吉 新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内 (72)発明者 小西 正郎 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内 (72)発明者 松田 敦夫 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内 Ｆターム(参考） 2D055 DB00 KA00 4G012 MA00 MB23 PC06 PC12 4G056 AA07 AA08 AA25 CB32

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消石灰類、有機酸塩類、及び石膏を含有
   し、急結材を配合しない吹付セメントコンクリートの凝
   結調整材。
2. 【請求項２】 消石灰類、有機酸塩類、石膏、及び水を
   含有し、急結材を配合しない吹付セメントコンクリート
   の凝結調整材スラリー。
3. 【請求項３】 急結材を配合しない吹付セメントコンク
   リートに、消石灰類、有機酸塩類、及び石膏を含有して
   なる凝結調整材を配合し、該吹付セメントコンクリート
   の使用直前に急結材を混入して施工することを特徴とす
   る吹付セメントコンクリートの施工方法。
4. 【請求項４】 急結材を配合しない吹付セメントコンク
   リートに、消石灰類、有機酸塩類、石膏、及び水を含有
   してなる凝結調整材スラリーを配合し、該吹付セメント
   コンクリートの使用直前に急結材を混入して施工するこ
   とを特徴とする吹付セメントコンクリートの施工方法。