JP2001261397A - 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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賢司 山本
Toshio Mihara
敏夫 三原
Isao Terajima
寺島  勲
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リバウンド率や粉塵量を低減でき、経済的な
施工が可能となるリバウンド低減剤、その吹付け材料、
及びそれを用いた吹付け工法を提供すること。 【解決手段】 アルギン酸塩とポリアクリル酸塩を含有
するリバウンド低減剤、アルギン酸塩とポリアクリルア
ミド類、さらに、ポリアクリル酸塩を含有するリバウン
ド低減剤、急結剤と該リバウンド低減剤を含有する吹付
け材料、セメントと該吹付け材料を含有するセメント組
成物、並びに、セメントと急結剤を含有する急結性コン
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[(跳返り落ちた急結性コンク
リートの量)/(急結性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、本発明を完成させるに至った。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、アルギ
ン酸塩とポリアクリル酸塩を含有してなるリバウンド低
減剤であり、アルギン酸塩とポリアクリルアミド類、さ
らに、ポリアクリル酸塩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、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】本発明で使用するアルギン酸塩、ポリアク
リル酸塩、及びポリアクリルアミド類は、吹付けコンク
リートに混合することで急激に増粘・凝集作用を起こ
し、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、リバウンド率を低減するものである。
【0007】本発明で使用するアルギン酸塩は、多糖類
の一種であり、ナトリウム塩として市販されており、水
に徐々に溶け、きわめて粘い液を作る。通常、粘稠な食
品の安定剤、接着粘結剤、潤滑剤、及び繊維等の製造な
どに用いられるものである。
【0008】本発明で使用するポリアクリル酸塩として
は、ポリアクリル酸やポリアクリル酸エステル共重合体
のナトリウム塩、カリウム塩、及びカルシウム塩等が挙
げられ、入手しやすさからナトリウム塩の使用が好まし
い。ポリアクリル酸塩の使用量は、アルギン酸塩100部
に対して、10〜100部が好ましい。10部未満ではリバウ
ンドを低減する効果が小さい場合があり、100部を越え
て添加しても効果の増大が見られない場合がある。
【0009】本発明で使用するポリアクリルアミド類と
は、アクリルアミドから得られる重合体であり、市販品
が使用可能である。例えば、ポリアクリルアミドにヒド
ラジンヒドラートを反応させて得られるアミノポリアク
リルアミド等があり、市販品が使用可能である。ポリア
クリルアミド類の使用量は、アルギン酸塩100部に対し
て、10〜100部が好ましい。10部未満ではリバウンド率
が大きくなる場合があり、100部を越えて使用しても効
果の増進が頭打ちとなる場合がある。
【0010】これらのリバウンド低減剤の使用量は、セ
メント100部に対して、0.1〜10部が好ましく、1〜5部
がより好ましい。0.1部未満では吹付けたときにダレが
生じ、リバウンド率が大きくなる場合があり、10部を越
えて使用してもリバウンド率を低減する効果の増大が見
られず、経済的にも好ましくない場合がある。
【0011】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。
【0012】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、リバウンドが非常に多くなる場合があり、急結剤の
使用量をこれより多くしても、それに見合うリバウンド
低減効果が得られず、経済的に好ましくない場合があ
る。
【0013】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、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10
0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流動性
を著しく損なう場合がある。
【0014】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、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、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、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。
【0015】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
外の箇所で添加した場合には、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。
【0016】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可能である。
【0017】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などが使用可能である。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、あらか
じめ、セメント、骨材、及び水を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。粉末急結剤に加水する
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。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。
【0018】
【実施例】以下、実験例に基づき本発明を詳細に説明す
る。
【0019】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。コンクリート中のセメント100部に対して、表1
に示す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。セ
メント100部に対して、急結剤が10部になるように、急
結剤スラリを吹付けノズルの手前に設けた混合管に吹込
み、急結性コンクリートとし、模擬トンネルに吹付けて
評価を行った。結果を表1に併記する。
【0020】<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 リバウンド低減剤イ:アルギン酸ナトリウム100部とポ
リアクリル酸ナトリウム10部を混合したもの リバウンド低減剤ロ:アルギン酸ナトリウムとアミノポ
リアクリルアミドを等量混合したもの リバウンド低減剤ハ:アルギン酸ナトリウム100部、ポ
リアクリル酸ナトリウム10部、及びアミノポリアクリ
ルアミド100部を混合したもの 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で非晶質のものを使用し、石膏はII型無水石膏で、ブ
レーン比表面積5,100cm2/gのもの、アルミン酸塩はアル
ミン酸ナトリウムを使用した。 繊維質 :鋼繊維、長さ30mm、比重7.8、市販品
【0021】<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 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。
【0022】
【表1】
【0023】実験例2 リバウンド低減剤ハをセメント100部に対して3部使用
し、急結剤の添加量を変えて評価を行ったこと以外は実
験例1と同様に行った。結果を表2に示す。
【0024】
【表2】
【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 (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08L 33/02 C08L 33/02 33/26 33/26 E21D 11/10 E21D 11/10 D Fターム(参考) 2D055 AA02 AA04 DB03 KA08 LA10 4G012 PB31 PB39 4J002 BG011 BG131 EG006 FD206 GL00

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルギン酸塩とポリアクリル酸塩を含有
    してなるリバウンド低減剤。
  2. 【請求項2】 アルギン酸塩とポリアクリルアミド類を
    含有してなるリバウンド低減剤。
  3. 【請求項3】 アルギン酸塩、ポリアクリル酸塩、及び
    ポリアクリルアミド類を含有してなるリバウンド低減
    剤。
  4. 【請求項4】 急結剤と、請求項1〜3のうちの1項記
    載のリバウンド低減剤を含有してなる吹付け材料。
  5. 【請求項5】 セメントと、請求項4記載の吹付け材料
    を含有してなるセメント組成物。
  6. 【請求項6】 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1〜3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して吹付けるこ
    とを特徴とする吹付け工法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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WO2014009417A1 (de) * 2012-07-11 2014-01-16 Südzucker AG Mannheim/Ochsenfurt Nassspritzverfahren zur herstellung von spritzbeton
JP2017061636A (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 五洋建設株式会社 法面保護剤

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