JP2001213647A - リバウンド低減剤及びそれを用いた吹付け工法 - Google Patents

リバウンド低減剤及びそれを用いた吹付け工法

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JP2001213647A
JP2001213647A JP2000022525A JP2000022525A JP2001213647A JP 2001213647 A JP2001213647 A JP 2001213647A JP 2000022525 A JP2000022525 A JP 2000022525A JP 2000022525 A JP2000022525 A JP 2000022525A JP 2001213647 A JP2001213647 A JP 2001213647A
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quick
rebound
cement
concrete
setting
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Kenji Yamamoto
賢司 山本
Toshio Mihara
敏夫 三原
Isao Terajima
寺島  勲
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Denka Co Ltd
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Denki Kagaku Kogyo KK
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
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    • C04B24/2623Polyvinylalcohols; Polyvinylacetates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B2111/00146Sprayable or pumpable mixtures
    • C04B2111/00155Sprayable, i.e. concrete-like, materials able to be shaped by spraying instead of by casting, e.g. gunite

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吹付け時のリバウンド率を低減でき、経済的
な施工が可能となる、トンネル等への吹付けに使用する
リバウンド低減剤やそれを用いた吹付け工法を提供する
こと。 【解決手段】 ポリビニルアルコールとホウ素化合物を
含有してなるリバウンド低減剤、急結剤と該リバウンド
低減剤とを含有してなる吹付け材料、セメントと該吹付
け材料を含有してなるセメント組成物、さらに、セメン
トと急結剤を含有してなる急結性コンクリートと該リバ
ウンド低減剤を吹付けノズル部分で混合して吹付ける吹
付け工法を構成とする。

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性
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、それを含有してなる吹付け材料、及びそれを用いた
吹付け工法に関する。なお、本発明でいう部や%は特に
規定のないかぎり質量基準である。また、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、急結剤をコンクリー
トに混合した急結性コンクリートの吹付け工法が用いら
れている(特公昭60−004149号公報)。この吹付け工法
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
圧送して、途中に設けた合流管で、他方から圧送した急
結剤と混合し、急結性の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。しかしなが
ら、この吹付け工法では[(吹付け面に付着しないで跳
返り落ちた急結性のコンクリートの量)/(急結性のコ
ンクリート全体の吹付け量)×100(%)]で示される
リバウンド(跳返り)率が大きく、経済的に好ましくな
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使用することに
より、吹付け時におけるリバウンド率を低減できるとい
う知見を得て、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を含有してなるリバウン
ド低減剤であり、急結剤と該リバウンド低減剤とを含有
してなる吹付け材料であり、セメントと該吹付け材料を
含有してなるセメント組成物であり、さらに、セメント
と急結剤を含有してなる急結性コンクリートと該リバウ
ンド低減剤を吹付けノズル部分で混合して吹付ける吹付
け工法である。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0006】本発明で使用するポリビニルアルコール
(以下、PVAという)は、ホウ素化合物との相互作用
によりコンクリートに粘性を与え、吹付け直後の吹付け
面からのコンクリートのダレを防止し、リバウンド率や
粉塵量を低減するものである。
【0007】本発明で使用するPVAの重合度は1,000
〜5,000が好ましい。1,000未満ではリバウンドを低減す
る効果が小さい場合があり、5,000を越えると急結性コ
ンクリートの圧送性が低下する場合がある。PVAの使
用量は、セメント100部に対して、0.001〜1.0部が好ま
しく、0.01〜0.5部がより好ましい。0.001部未満では急
結性セメントコンクリートの粘性が小さく、吹付たとき
にダレが生じ、リバウンド率が大きくなる場合があり、
1.0部を越えると急結性セメントコンクリートの粘性が
大きくなり、圧送性に支障が生じる場合がある。
【0008】本発明で使用するホウ素化合物とは、ホウ
砂又はホウ酸であり、特に限定されるものではなく、市
販品が使用可能である。ホウ素化合物の使用量は、セメ
ント100部に対して、0.1〜1.0部が好ましく、0.3〜0.5
部がより好ましい。0.1部未満ではリバウンドを低減す
る効果が小さく、1.0部を越えるとコンクリートの強度
発現性が低下する場合がある。
【0009】本発明で使用するセメントとしては、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。
【0010】本発明で使用する急結剤は、特に制限され
るものではなく、無機塩系としては、アルカリ金属アル
ミン酸塩、アルカリ金属炭酸塩、及び珪酸塩等が、セメ
ント鉱物系としては、カルシウムアルミネート類やカル
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、粉末状、スラリー状、あるいは、液状のいずれ
の状態でも使用可能である。なかでも、凝結性状や強度
発現性などが良好な面で、カルシウムアルミネート類を
含有するものが好ましい。急結剤の使用量は、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、
セメント鉱物系のカルシウムサルホアルミネート類で、
セメント100部に対して、8〜15部程度が好ましい。急
結剤の使用量がこれより少ないと初期凝結が充分に得ら
れず、リバウンドが多くなる場合があり、急結剤の使用
量をこれより多くすると、長期強度発現性が低下し、経
済的にも好ましくない場合がある。
【0011】本発明では、セメントコンクリート硬化体
の耐衝撃性や弾性を向上させるため、繊維質を使用する
ことが好ましい。繊維質としては、無機質や有機質、い
ずれも使用可能である。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、PVA繊
維、ポリアミド繊維、パルプ、及び麻等が挙げられる。
これらの中では経済性や効果の面から、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
どの面から、50mm以下が好ましく、30mm以下がより好ま
しい。50mmを越えると圧送管が閉塞する場合がある。繊
維質の使用量は、セメントコンクリート100容量部に対
して、0.5〜3容量部が好ましい。0.5容量部未満では耐
衝撃性や弾性の向上が見られない場合があり、3容量部
を越えるとセメントコンクリートの圧送性が低下する場
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、防錆剤、S
BR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、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ
金属亜硫酸塩、及びアルカリ金属重亜硫酸塩等の硫酸
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、並びに、無機リン酸塩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】本発明のリバウンド低減剤は、吹付けノズ
ル手前の混合管でコンクリートと混合することが好まし
い。リバウンド低減剤をコンクリートに混合すると急激
に増粘・凝集が起こり、圧送性が低下するため、それ以
外の箇所で混合した場合には、閉塞や脈動を生じる場合
がある。本発明において、セメント、骨材、及び水等を
混合する装置としては、既存の撹拌装置が使用可能であ
り、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、V型ミキサ、
ヘンシェルミキサ、及びナウタミキサ等が使用可能であ
る。
【0014】急結剤の混合方法としては、粉末急結剤を
空気圧送してコンクリートに合流混合する方法や、急結
剤に加水してスラリ化させ、急結剤スラリとし、コンク
リートに合流混合する方法があり、いずれも使用できる
が、粉塵量低減の面からスラリ化する方法が好ましい。
粉末状急結剤に加水するには一般的な水ポンプが使用で
き、圧送空気と一緒に加水する方法が可能である。さら
に、急結剤とコンクリートとの合流点は、混合性を良く
するために、管の形状や内壁をらせん状や乱流状態にな
りやすい構造とすることができる。
【0015】本発明の吹付け工法としては、乾式吹付け
工法や湿式吹付け工法が使用可能である。乾式吹付け工
法とは、例えば、セメントや骨材を混合して空気圧送
し、水と急結剤を合流混合して湿潤状態で吹付ける方法
であり、また、湿式吹付け工法とは、例えば、セメン
ト、骨材、及び水をあらかじめ混合してコンクリートと
し、これを空気圧送して急結剤を合流混合して吹き付け
る方法である。このうち、乾式吹付け工法では粉塵量が
多くなる場合があるため、湿式吹付け工法を用いること
が好ましい。本発明の吹付け工法においては、従来の吹
付け設備等の使用が可能である。吹付け設備は吹付けが
充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社製商品名「アリバ
280」等が、また、粉末急結剤の圧送にはちよだ製作
所製商品名「ナトムクリート」等が、さらに、急結剤ス
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」等が使用可能である。また、急結剤を圧送
する圧縮空気の圧力は、コンクリートが急結剤の圧送管
内に侵入して圧送管内を閉塞しないように、コンクリー
トの圧送圧力より0.01〜0.3MPa程度大きいことが好ま
しい。また、コンクリートの圧送速度は4〜20m3/hが好
ましい。
【0016】
【実施例】以下、実験例に基づき本発明を詳細に説明す
る。
【0017】実験例1 各材料の単位量を、セメント450kg/m3、水234kg/m3、細
骨材1,062kg/m3、及び粗骨材576kg/m3としてコンクリー
トを調製し、さらに、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、圧送速度15m3/h、圧送圧
力0.4MPaの条件下で、アリバ社製「アリバ280」で
圧送した。また、コンクリート中のセメント100部に対
して、表1に示す配合からなるリバウンド低減剤を、あ
らかじめ急結剤に混合して使用した。急結剤100部に対
して、70部の水を圧縮空気と一緒に加圧条件下で加え、
急結剤スラリとした。これを吹付けノズルの手前に設け
た混合管に、セメント100部に対して、固形分換算で急
結剤が10部となるように吹込み、急結性コンクリートと
し、模擬トンネルに吹付けてリバウンド率、粉塵量、ダ
レ、及び圧送性の評価を行った。結果を表1に併記す
る。
【0018】<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、比重2.62 粗骨材 :新潟県姫川産川砂利、比重2.64、最大寸法
10mm 急結剤 :カルシウムアルミネート系、カルシウムア
ルミネート/石膏/アルミン酸塩の重量比100/100/14
からなる混合物。ただし、カルシウムアルミネートは12
CaO・7Al2O3組成に対応し、ブレーン比表面積6,100cm2
/gで非晶質のものを、石膏はII型無水石膏で、ブレーン
比表面積5,100cm2/gのものを、アルミン酸塩はアルミン
酸ナトリウムを使用した。 PVAイ :ポリビニルアルコール、重合度2,500、市
販品 PVAロ :ポリビニルアルコール、重合度1,000、市
販品 PVAハ :ポリビニルアルコール、重合度5,000、市
販品 ホウ素化合物A:ホウ砂、市販品 ホウ素化合物B:ホウ酸、市販品 繊維質 :鋼繊維、長さ30mm、比重7.8、市販品
【0019】<測定方法> リバウンド率:急結性コンクリートを15m3/hの圧送速度
で5分間、鉄板でアーチ状に製作した高さ4.5m、幅5.5
mの模擬トンネルに吹付けた。吹付け終了後、付着せず
に跳ね返り落ちた急結性コンクリートと繊維質の量を測
定し、(付着せずに跳ね返り落ちた急結性コンクリート
又は繊維質)/(吹付けた急結性コンクリート又は繊維
質)から算出 粉塵量 :吹付け面から3mの位置で、粉塵計を用い
て測定した。 ダレ :急結性コンクリートを吹付けた後の状態を
観察し、ダレが生じなかったものを◎、少し生じたもの
を○、多く生じたものを×とした。 圧送性 :急結性コンクリートを吹付ける際の圧送管
内の圧力を測定した。管内圧力が0.4〜0.55MPaである場
合を◎、管内が閉塞しやすくなる0.6MPa以上になって
も、圧送管に衝撃を与えることにより圧力が低下して0.
4〜0.55MPaになる場合を○、圧送管が閉塞し、衝撃を与
えても0.4〜0.55MPaとならない場合を×とした。
【0020】
【表1】
【0021】実験例2 表2に示す配合のリバウンド低減剤を使用して、リバウ
ンド率、粉塵量、及び圧送性を評価したこと以外は実験
例1と同様に行った。結果を表2に示す。
【0022】
【表2】
【0023】実験例3 セメント100部に対して、PVAイ0.1部、ホウ素化合物
A0.5部からなる配合のリバウンド低減剤を使用し、表
3に示す急結剤を使用し、リバウンド率と圧送性を評価
したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表3に
示す。
【0024】
【表3】
【0025】
【発明の効果】本発明のリバウンド低減剤を使用するこ
とにより、吹付け時における急結性コンクリートのリバ
ウンド率を低減でき、経済的な施工が可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2D055 AA01 AA02 AA04 DB00 KA08 LA10 4G012 MB00 PB05

Claims (4)

    【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を
    含有してなるリバウンド低減剤。
  2. 【請求項2】 急結剤と、請求項1記載のリバウンド低
    減剤とを含有してなる吹付け材料。
  3. 【請求項3】 セメントと、請求項2記載の吹付け材料
    とを含有してなるセメント組成物。
  4. 【請求項4】 セメントと急結剤を含有してなる急結性
    コンクリートと、請求項1記載のリバウンド低減剤を吹
    付けノズル部分で混合して吹付けることを特徴とする吹
    付け工法。
JP2000022525A 2000-01-31 2000-01-31 リバウンド低減剤及びそれを用いた吹付け工法 Pending JP2001213647A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110156389A (zh) * 2019-05-22 2019-08-23 陕西新意达恒众混凝土有限公司 一种混凝土的生产工艺及混凝土

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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