JP2000302508A - リバウンド低減剤及びそれを用いた吹付工法 - Google Patents

リバウンド低減剤及びそれを用いた吹付工法

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JP2000302508A
JP2000302508A JP10750599A JP10750599A JP2000302508A JP 2000302508 A JP2000302508 A JP 2000302508A JP 10750599 A JP10750599 A JP 10750599A JP 10750599 A JP10750599 A JP 10750599A JP 2000302508 A JP2000302508 A JP 2000302508A
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Toshio Mihara
敏夫 三原
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Denki Kagaku Kogyo KK
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    • C04B24/24Macromolecular compounds
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 急結コンクリートの吹付け時のリバウンド率
を低減することができる、トンネル等の露出した地山面
へ急結コンクリートを吹付ける際に使用するリバウンド
低減剤やそれを用いた吹付工法を提供すること。 【解決手段】 例えば、鹸化度80〜90モル%、重合度2,
000以下のポリビニルアルコールと、ホウ酸ナトリウム
等のホウ素化合物とを含有するリバウンド低減剤、セメ
ントと急結材を含有する急結コンクリートと、該リバウ
ンド低減剤とを混合する吹付工法、さらには、該リバウ
ンド低減剤を、吹付けノズル部分で混合する該吹付工法
を構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、道路、鉄道、及び
導水路等のトンネルにおいて、露出した地山面へ急結コ
ンクリートを吹付ける際に使用するリバウンド低減剤及
びそれを用いた吹付工法に関する。なお、本発明でいう
コンクリートとは、セメントモルタルやセメントコンク
リートを総称するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来、トンネル掘削等露出し
た地山の崩落を防止するために、急結材をコンクリート
に混合した急結コンクリートの吹付工法が行われている
(特公昭60−4149号公報)。この工法は、通常、掘削工
事現場に設置した計量混合プラントで、セメント、骨
材、及び水を混合してコンクリートを調製し、アジテー
タ車で運搬し、コンクリートポンプで圧送し、途中に設
けた合流管で、他方から圧送した急結材と混合し、急結
コンクリートとして地山面に所定の厚みになるまで吹付
ける工法である。この際に使用する急結剤としては、カ
ルシウムアルミネート、アルカリアルミン酸塩、及びア
ルカリ炭酸塩等の単味又は混合物や、永久構造物用に硫
酸アルミニウムを含有するアルカリ骨材反応抑制型急結
材が知られている(特開昭64−51351号公報、特公昭56
−27457号公報、特開昭61−26538号公報、及び特開昭63
−210050号公報や、特開平8−48553号公報)。しかしな
がら、従来の急結剤を使用した場合は、吹付け時の跳ね
返り(リバウンド率)が大きいという課題があった。
【0003】本発明者は、前記課題を解消すべく種々検
討した結果、特定のリバウンド低減剤を併用することに
より、吹付け時のリバウンド率が低減できるとの知見を
得て、本発明を完成するに至った。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ポリビ
ニルアルコールとホウ素化合物とを含有してなるリバウ
ンド低減剤であり、ポリビニルアルコールが、鹸化度80
〜90モル%、重合度2,000以下である該リバウンド低減
剤であり、ホウ素化合物がホウ酸ナトリウムである該リ
バウンド低減剤であり、セメントと急結材を含有する急
結コンクリートと、該リバウンド低減剤とを混合する吹
付工法であり、さらには、該リバウンド低減剤を、吹付
けノズル部分で混合する該吹付工法である。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0006】本発明で使用するリバウンド低減剤の有効
成分であるポリビニルアルコール(以下、PVAとい
う)は、鹸化度が80〜90モル%、重合度2,000以下のも
のが好ましい。この範囲外では、水溶性が低下し、リバ
ウンド低減効果が十分でない場合がある。PVAは市販
品が容易に入手でき、どの銘柄のものも使用可能であ
る。PVAの使用量は、セメント100重量部に対して、
1〜20重量部が好ましい。1重量部未満ではリバウンド
低減効果がない場合があり、20重量部を越えるとコンク
リートの圧送性に支障をきたす場合があり、また、経済
的にも好ましくない。
【0007】また、リバウンド低減剤の有効成分である
ホウ素化合物は、ホウ酸又はそのナトリウム、カリウ
ム、及びアンモニウム等の塩類であり、中でもナトリウ
ム塩が好ましい。ホウ素化合物の粒度は、数ミクロンか
ら数百ミクロン程度が好ましい。ホウ素化合物の使用量
は、セメント100重量部に対して、0.1〜5重量部が好ま
しい。0.1重量部未満ではリバウンド低減効果がない場
合があり、5重量部を越えるとコンクリートの強度発現
性に悪影響をおよぼす場合がある。
【0008】本発明で使用するセメントは特に制限され
るものではなく、通常使用されている普通・早強・超早
強、及び低熱等の各種ポルトランドセメントや、これら
ポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシ
ュ、石灰石微粉末、又はシリカ等を混合した各種混合セ
メント、さらには、アルミナセメント、膨張セメント、
及びコロイドセメント等いずれも使用可能である。
【0009】本発明で使用する急結材は特に制限される
ものではなく、無機塩系としては、アルミン酸アルカリ
塩、炭酸アルカリ塩、及び珪酸塩等が、セメント鉱物系
としては、アルミン酸カルシウム類やカルシウムサルホ
アルミネート類などが、並びに、有機質系としては、ト
リエタノールアミンやグリセリンなどが挙げられ、粉
末、スラリーあるいは液体のいずれの状態でも使用可能
である。急結材の使用量は、使用材料により適宜決定さ
れるものであるが、使用量の少ないものとしては、無機
塩系でセメント100重量部に対して3〜5重量部程度が
好ましく、使用量の多いものとしては、カルシウムサル
ホアルミネート系でセメント100重量部に対して、8〜
15重量部程度が好ましい。急結材の使用量がこれより
少ないと急結力が不足してリバウンドが非常に多くなる
場合があり、一方、急結材の使用量をこれより多くして
も、それに見合う効果が得られず、経済的に好ましくな
い。
【0010】本発明では、コンクリート硬化体の耐衝撃
性や弾性を向上させる面から、繊維質を使用することが
好ましい。
【0011】繊維質としては、無機質や有機質いずれも
使用できる。無機質の繊維質としては、ガラス繊維、炭
素繊維、ロックウール、石綿、セラミック繊維、及び金
属繊維等が挙げられ、有機質の繊維質としては、ビニロ
ン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリ
アクリル繊維、セルロース繊維、ポリビニルアルコール
繊維、ポリアミド繊維、パルプ、及び麻等が挙げられ
る。これらの中では効果の面から、金属繊維やビニロン
繊維が好ましい。繊維質の長さは圧送性や混合性などの
面で、50mm以下が好ましく、30mm以下がより好ましい。
50mmを越えると圧送中に圧送管が閉塞する場合がある。
繊維質の使用量は、コンクリート100容量部に対して、
0.5〜10容量部が好ましく、1〜5容量部がより好まし
い。0.5容量部未満では効果がない場合があり、10容量
量部を越えるとコンクリートの流動性を著しく損なう場
合がある。
【0012】本発明では、前記各材料の他に、砂や砂利
などの骨材、凝結調整剤、AE剤、消泡剤、増粘剤、セ
メント膨張材、防錆剤、防凍剤、SBRやポリアクリレ
ートなどの高分子エマルジョン、酸化カルシウムや水酸
化カルシウムなどのカルシウム化合物、硫酸アルミニウ
ム、硫酸アルカリ金属塩、亜硫酸アルカリ金属塩、及び
重亜硫酸アルカリ金属塩等の硫酸塩、ベントナイト等の
粘土鉱物、ゼオライト、ハイドロタルサイト、及びハイ
ドロカルマイト等のイオン交換体、無機リン酸塩、並び
に、ホウ酸等のうちの一種又は二種以上を本発明の目的
を実質的に阻害しない範囲で併用することが可能であ
る。
【0013】本発明の吹付け工法は、コンクリートと急
結剤とを別々に圧送し、コンクリートと急結剤とを合流
混合する工法や、コンクリートと急結剤が合流混合する
手前で粉末急結材に加水してスラリー化させた急結材ス
ラリーをコンクリートに合流混合させて吹付ける工法が
好ましく、乾式吹付法や湿式吹付法のいずれも使用が可
能である。乾式吹付法としては、セメント、骨材を混合
し、空気圧送し、水と急結材を合流混合して、湿潤状態
で吹付ける方法等が挙げられる。湿式吹付法としては、
セメント、骨材、及び水を混合して混練し、空気圧送
し、急結材を合流混合して吹付ける方法等が挙げられ
る。
【0014】本発明の吹付工法においては、従来の吹付
設備等が使用できる。吹付設備は吹付けが十分に行われ
れば特に限定されるものではなく、例えば、コンクリー
トの圧送にはアリバー社商品名「アリバー280」等
が、粉末状急結材の圧送には急結剤圧送装置「ナトムク
リート」等が、急結材スラリーの圧送にはプツマイスタ
ー社製商品名「アンコマットポンプ」等が使用できる。
粉末状急結材に加水するには一般的な水ポンプが使用可
能であり、エアと一緒に加圧条件下で加水する方法が可
能である。また、急結材の圧縮空気の圧力は、コンクリ
ートが急結材スラリーの圧送管内に侵入した時に圧送管
内が閉塞しないように、コンクリートの圧送圧力より0.
1〜3kg/cm2 大きいことが好ましい。また、急結コンク
リートの圧送速度は4〜20m3/hが好ましい。さらに、急
結材とコンクリートとの合流点は、混合性を良くするた
めに、管の形状や管の内壁を乱流状態になりやすい構造
やラセン状の構造にしてもよい。
【0015】本発明のリバウンド低減剤は、PVA又は
ホウ素化合物のいずれか一つを吹付けノズルで急結コン
クリートと混合し、他の一つは、あらかじめコンクリー
トと混合しておくことが好ましい。リバウンド低減剤の
有効成分の両者を、コンクリートと混合すると急激に圧
送性が低下するため、吹付けノズル以外のところで混合
した場合は、閉塞や脈動を生じる場合がある。
【0016】本発明において、セメントと骨材、あるい
はセメント、骨材、及び水等を混合する装置としては、
既存のいかなる撹拌装置も使用可能であり、例えば、傾
胴ミキサー、オムニミキサー、V型ミキサー、ヘンシェ
ルミキサー、及びナウターミキサ等の使用が可能であ
る。
【0017】
【実施例】以下、実験例に基づき本発明を詳細に説明す
る。
【0018】実験例1 各材料の単位量を、セメント500kg/m3、水200kg/m3、細
骨材1,173kg/m3、及び粗骨材510kg/m3とし、コンクリー
ト100容量部に対して繊維質1容量部を添加したコンク
リートを調製し、圧送速度4m3/h、圧送圧力4kg/cm2
条件下で、コンクリート圧送機「アリバ−280」で圧
送した。また、コンクリート中のセメント100重量部に
対して、表1に示すリバウンド低減剤を、リバウンド低
減剤イとロはコンクリートにあらかじめ混合して使用
し、また、リバウンド低減剤ハ、ニ、及びホは、あらか
じめ水に溶解し、吹付けノズル部で急結コンクリートに
混合した。一方、表1に示す急結材100重量部に対して7
0重量部の水を加水して、プツマイスター社商品名「ア
ンコマットポンプ」で連続的に混練りし、急結材スラリ
ーを調製した。調製した急結材スラリーを、コンクリー
ト圧送途中に設けたY字管の一方より圧縮空気により吹
き込み、さらに吹付けノズル部分で、必要に応じリバウ
ンド低減剤を圧縮空気により吹き込んで急結コンクリー
トとし、リバウンド率と圧縮強度を測定した。結果を表
1に併記する。
【0019】<使用材料> セメント :普通ポルトランドセメント、市販品、ブレ
ーン値3,200cm2/g、比重3.16 細骨材 :新潟県姫川産川砂、表面水率4.0%、比重
2.60 粗骨材 :新潟県姫川産川砂利、表乾状態、比重2.6
5、最大寸法10mm 急結材α :アルミン酸カルシウム系、市販品 急結材β :カルシウムサルホアルミネート系、市販品 急結材γ :アルミン酸アルカリ塩と炭酸アルカリ塩混
合系、市販品 リバウンド低減剤イ:PVA、市販品、鹸化度87.5モル
%、重合度650 リバウンド低減剤ロ:PVA、市販品、鹸化度87.5モル
%、重合度1,750 リバウンド低減剤ハ:四ホウ酸ナトリウム、試薬1級 リバウンド低減剤ニ:五ホウ酸ナトリウム、試薬1級 リバウンド低減剤ホ:六ホウ酸ナトリウム、試薬1級 繊維質 :鋼繊維、長さ30mm、比重7.8、市販品
【0020】<測定方法> リバウンド率:急結コンクリートを4m3/hの圧送速度で
15分間、鉄板でアーチ状に製作した高さ3.5m、幅2.5mの
模擬トンネルに吹付けた。吹付け終了後、跳ね返り落ち
た急結コンクリートと繊維質の量を測定し、(跳ね返り
落ちた急結コンクリート又は繊維質)/(吹付けた急結コ
ンクリート又は繊維質)から算出 圧縮強度 :調製した急結コンクリートを型枠に吹付け
た。材齢3時間の圧縮強度は幅25cm×長さ25cmのプルア
ウト型枠供試体を使用し、プルアウト型枠表面からピン
を急結コンクリートで被覆し、型枠の裏側よりピンを引
き抜き、その時の引き抜き強度を求め、(圧縮強度)=
(引き抜き強度)×4/(供試体接触面積)の式から算
出。材齢1日以降の圧縮強度は幅50cm×長さ50cm×厚さ
20cmの型枠から採取した直径5cm×長さ10cmの供試体を
使用して測定。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明のリバウンド低減剤及び吹付工法
により、急結コンクリートの吹付け時のリバウンド率を
低減することができる。
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 111:20

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリビニルアルコールとホウ素化合物と
    を含有してなるリバウンド低減剤。
  2. 【請求項2】 ポリビニルアルコールが、鹸化度80〜90
    モル%、重合度2,000以下であることを特徴とする請求
    項1記載のリバウンド低減剤。
  3. 【請求項3】 ホウ素化合物がホウ酸ナトリウムである
    ことを特徴とする請求項1又は2記載のリバウンド低減
  4. 【請求項4】 セメントと急結材を含有してなる急結コ
    ンクリートと、請求項1〜3のうちの1項記載のリバウ
    ンド低減剤とを混合することを特徴とする吹付工法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜3のうちの1項記載のリバウ
    ンド低減剤を、吹付けノズル部分で混合することを特徴
    とする請求項4記載の吹付工法。
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