JP2002053356A - Quick setting agent for cement - Google Patents
Quick setting agent for cementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、セメントコンクリ
ートと混合して凝結や強度発現を促進するセメント急結
剤に関する。本発明におけるセメントコンクリートと
は、モルタルやコンクリートを総称するものである。ま
た、本発明の部や％は特に規定しない限り質量基準であ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cement quick setting agent which mixes with cement concrete to promote setting and strength development. The cement concrete in the present invention is a general term for mortar and concrete. Further, parts and percentages in the present invention are based on mass unless otherwise specified.
【０００２】[0002]
【従来の技術とその課題】従来より、セメントコンクリ
ートの急結剤として、(1)アルミン酸塩を含有したセメ
ント急結剤、(2)アルカリ金属アルミン酸塩と炭酸塩を
含有した二成分系のセメント急結剤や、アルミン酸塩、
カルシウムアルミネート、及び炭酸塩を含有した三成分
系のセメント急結剤が知られている（(1)特開昭61-2476
48号公報や特開平01-294554号公報など、並びに、(2)特
公昭56-027457号公報、特公昭62-004149号公報、及び特
公平07-025577号公報等）。これらのセメント急結剤
は、法面、トンネル掘削面、及び切羽等に吹付け施工さ
れ、吹付け面の崩落を防止するとともに、支保構造物又
は丘陵や法面などの表面保護工などとして機能し、コン
クリート構造の補修や補強などにも広く使用されてい
る。しかしながら、これらのセメント急結剤は通常粉体
であって、吹付け工法の特性上、セメントコンクリート
を吹付け後、瞬時に急結させる必要があり、リバウンド
と称される材料ロスや吹付け時の粉塵が多いものであっ
た。2. Description of the Related Art Conventionally, as a quick setting agent for cement concrete, (1) a cement quick setting agent containing aluminate, and (2) a two-component system containing alkali metal aluminate and carbonate. Cement quick setting agent, aluminate,
A ternary cement quick setting agent containing calcium aluminate and carbonate is known ((1) JP-A-61-2476).
No. 48, JP-A-01-294554, and (2) JP-B-56-027457, JP-B-62-004149, and JP-B-07-025577. These cement quick-setting agents are sprayed onto slopes, tunnel excavation surfaces, and face surfaces to prevent the sprayed surfaces from collapsing and function as support structures or surface protection works for hills and slopes. It is also widely used for repairing and reinforcing concrete structures. However, these cement quick-setting agents are usually powders, and due to the characteristics of the spraying method, it is necessary to quickly set the cement concrete immediately after spraying it. Was a lot of dust.
【０００３】そして、粉体のセメント急結剤の課題を解
消すべくアルミン酸アルカリ塩を主体とする液体急結剤
や硫酸アルミニウムを主体とするスラリー急結剤が提案
された（特開平08-019910号公報、特開平09-012350号公
報、特開平09-165246号公報、及び特開平10-087358号公
報等）。しかしながら、液体急結剤は強アルカリ性であ
り、吹付け作業従事者が取り扱いを誤ると失明したり、
皮膚に薬傷を負うなどの労働災害を生じたり、液体急結
剤に含まれるナトリウムやカリウムなどのアルカリによ
ってセメント硬化体の強度増進が阻害されたり、アルカ
リ骨材反応によってひび割れが発生したりして吹付けた
構造物の長期耐久性が低下する場合があるなどの課題が
あった。また、スラリー急結剤は、初期強度発現性が緩
やかであり、リバウンドや粉塵の発生が少なく、特に、
鋼繊維等を添加した繊維補強吹付けセメントコンクリー
トに使用すると、長期耐久性や曲げタフネスが向上する
などといった優れた特徴を有するもので、ノルウェーな
ど欧米諸国を中心にＮＡＴＭやＴＢＭをはじめとするト
ンネル吹付けセメントコンクリートに使用されている。
しかしながら、我が国の山岳トンネルは地山状況が複雑
であり、初期強度発現性が緩やかであるスラリー急結剤
は使用されにくく、初期凝結が遅いため、湧水部分や地
山状況が悪い部分では崩落を生じる場合があり、掘削作
業は危険性を伴うものであるという課題があった。In order to solve the problem of the powder cement quick-setting agent, a liquid quick-setting agent mainly composed of an alkali aluminate and a slurry quick-setting agent mainly composed of aluminum sulfate have been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-0808). 019910, JP-A-09-012350, JP-A-09-165246, and JP-A-10-087358. However, liquid quick-setting agents are strongly alkaline and can cause blindness if sprayers mishandle them,
Occupational accidents such as injuries to the skin may occur, alkalis such as sodium and potassium contained in the liquid quick-setting admixture may hinder the increase in strength of the hardened cement, and cracks may occur due to alkali-aggregate reactions. There is a problem that the long-term durability of the sprayed structure may be reduced. In addition, the slurry quick-setting agent has a low initial strength developing property, generates less rebound and dust, and in particular,
When used in fiber reinforced shotcrete containing steel fiber, etc., it has excellent features such as improved long-term durability and flexural toughness. Tunnels such as NATM and TBM are mainly used in Western countries such as Norway. Used in sprayed cement concrete.
However, mountain tunnels in Japan have complicated ground conditions, and it is difficult to use a slurry quick-setting agent that has a slow initial strength development, and the initial setting is slow, so it collapses in spring water and poor ground conditions. There is a problem that excavation work involves danger.
【０００４】最近、第二東名名神高速道路をはじめとす
る大断面トンネルや、地下石油備蓄基地等の大型地下構
造物の建設などでは、リバウンド低減等によるコスト低
減が要求されており、リバウンドが少なく、従来の粉体
急結剤と同等以上の初期強度発現性を有するセメント急
結剤の開発が望まれていた。Recently, in the construction of large section tunnels such as the Second Tomei-Meishin Expressway and large underground structures such as underground oil storage bases, cost reduction by reduction of rebound has been required. It has been desired to develop a cement quick setting agent having an initial strength development property equal to or higher than that of a conventional powder quick setting agent.
【０００５】本発明者は、前記課題を解消すべく種々検
討を重ねた結果、特定のセメント急結剤を使用すること
によって、前記課題が解消できるという知見を得て本発
明を完成するに至った。The present inventor has made various studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, has found that the use of a specific cement quick-setting agent can solve the above-mentioned problems, and has completed the present invention. Was.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、(ＲＣ
ＯＯ)nＸ（Ｒは飽和又は不飽和の炭化水素、nは１又は
２、Ｘは水素、アルカリ金属、又はアルカリ土類金属）
で示される脂肪酸類を急結成分の粒子表面に被覆してな
るセメント急結剤であり、該脂肪酸類が、ラウリン酸、
ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン
酸、ベヘン酸、及びオレイン酸又はそれらの塩の一種又
は二種以上である該セメント急結剤であり、急結成分
が、アルカリ金属アルミン酸塩、カルシウムアルミネー
ト、及び硫酸塩から選ばれた一種又は二種以上である該
セメント急結剤であり、セメントと該セメント急結剤と
を含有してなるセメント組成物である。That is, the present invention provides (RC)
OO) n X (R is a saturated or unsaturated hydrocarbon, n is 1 or 2, X is hydrogen, an alkali metal, or an alkaline earth metal)
Is a cement quick-setting agent obtained by coating the surface of particles of a quick-setting component with fatty acids, wherein the fatty acids are lauric acid,
Myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachiic acid, behenic acid, and one or more of oleic acid or a salt thereof is the cement quick setting agent, wherein the quick setting component is an alkali metal aluminate, calcium The cement quick-setting agent is one or more selected from aluminates and sulfates, and is a cement composition containing cement and the cement quick-setting agent.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【０００８】本発明で使用する脂肪酸類は、(ＲＣＯＯ)
nＸ（Ｒは飽和又は不飽和の炭化水素、nは１又は２、Ｘ
は水素、アルカリ金属、又はアルカリ土類金属）で示さ
れる脂肪酸及び／又はその塩であって、具体的には、ラ
ウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン
酸、アラキン酸、及びベヘン酸等の飽和脂肪酸やオレイ
ン酸等の不飽和脂肪酸、又は、これらのナトリウム塩、
カリウム塩、及びカルシウム塩等のアルカリ金属塩やア
ルカリ土類金属塩の一種又は二種以上である。脂肪酸類
は水に溶けにくいため急結成分の粒子表面に撥水性皮膜
を形成し、一時的に水和活性を低下させるため、セメン
トコンクリートと混合した直後の初期反応を瞬間的に抑
制でき、その後は正常な硬化特性を付与するものであ
る。[0008] The fatty acids used in the present invention are (RCOO)
n X (R is a saturated or unsaturated hydrocarbon, n is 1 or 2, X
Is a fatty acid and / or a salt thereof represented by hydrogen, an alkali metal, or an alkaline earth metal), and specifically, such as lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, and behenic acid. Unsaturated fatty acids such as saturated fatty acids and oleic acid, or their sodium salts,
One or more of alkali metal salts and alkaline earth metal salts such as potassium salts and calcium salts. Since fatty acids are hardly soluble in water, they form a water-repellent film on the surface of the quick-setting component and temporarily reduce the hydration activity, so that the initial reaction immediately after mixing with cement concrete can be instantaneously suppressed. Is to impart normal curing properties.
【０００９】脂肪酸類は、牛脂、オリーブ油、米糠油、
及び動植物脂肪油等を原料とし、精製、硬化、分解、蒸
留、及び分留等の工程を経て製造され、一般的には蒸留
塔の操作条件等によって、高圧分解法とトイッチェル分
解法に分けられる。本発明の脂肪酸類はこれらいずれの
分解法によっても製造可能である。また、その他工業生
産されているものも使用可能であって、特にこれら脂肪
酸類の中でもパルミチン酸やステアリン酸又はこれらの
塩類が、取り扱いが安全で、セメント急結剤の急結成分
に使用した際の効果も良好である面から好ましい。Fatty acids include beef tallow, olive oil, rice bran oil,
It is manufactured through the steps of purification, hardening, cracking, distillation, and fractionation, using animal and vegetable fat oils and the like as raw materials, and is generally divided into high-pressure cracking and toitchell cracking depending on the operating conditions of the distillation column and the like. . The fatty acids of the present invention can be produced by any of these decomposition methods. In addition, other industrially produced ones can also be used, especially palmitic acid, stearic acid or salts thereof among these fatty acids, which are safe to handle and are used as quick setting components of cement quick setting agents. Is preferred in terms of good effect.
【００１０】脂肪酸類の粒度は混合粉砕する場合は特に
限定されるものではないが、ミキサ等の混合機で急結成
分と混合、攪拌して被覆する場合は、急結成分の平均粒
度以下の微粉とすることが好ましく、90μｍ以下が急結
性向上の面から好ましく、45μｍ以下がより好ましい。The particle size of the fatty acids is not particularly limited in the case of mixing and pulverization. However, in the case of mixing with a quick-setting component by a mixer such as a mixer and coating with stirring, the average particle size of the quick-setting component is not more than the average particle size. It is preferably fine powder, and 90 μm or less is preferable from the viewpoint of improving quick setting properties, and 45 μm or less is more preferable.
【００１１】脂肪酸類の使用量は、急結成分100部に対
して、５部以下が好ましく、0.005〜1.0部がより好まし
く、0.01〜0.1部が最も好ましい。脂肪酸類の使用量が
５部を超えると急結性が低下する場合があり、少なすぎ
ると均一に被覆することが難しく、リバウンドが多くな
る場合がある。The amount of the fatty acid used is preferably 5 parts or less, more preferably 0.005 to 1.0 part, and most preferably 0.01 to 0.1 part based on 100 parts of the quick-setting component. If the amount of the fatty acid exceeds 5 parts, the quick-setting property may decrease. If the amount is too small, it may be difficult to coat uniformly, and the rebound may increase.
【００１２】脂肪酸類が所定の割合で混合され、急結成
分に被覆されているかについては、ＥＰＭＡ、ＳＥＭ、
ＥＳＣＡ、ＦＴ−ＩＲ、及びＧＣ−ＭＡＳ等の表面分析
装置で測定可能である。また、アルコール、エーテル、
クロロホルム、ベンゼン、石油エーテル、及び脂肪油等
の有機溶媒を用いて抽出後、分離精製してガスクロマト
グラフ等の有機物分析によって定量可能である。Whether fatty acids are mixed at a predetermined ratio and coated on the quick-setting component is determined by EPMA, SEM,
It can be measured with a surface analyzer such as ESCA, FT-IR, and GC-MAS. Also, alcohol, ether,
After extraction with an organic solvent such as chloroform, benzene, petroleum ether, and fatty oil, the extract can be separated and purified, and can be quantified by organic substance analysis such as gas chromatography.
【００１３】本発明において脂肪酸類でその粒子表面を
被覆される急結成分とは、アルカリ金属アルミン酸塩、
カルシウムアルミネート、及び硫酸塩から選ばれた一種
又は二種以上である。In the present invention, the quick-setting component whose particle surface is coated with a fatty acid is an alkali metal aluminate,
One or more selected from calcium aluminate and sulfate.
【００１４】アルカリ金属アルミン酸塩（以下、アルミ
ン酸アルカリという）とは、アルカリ水溶液とアルミナ
含有鉱物を混合し、加熱、反応し、必要に応じてさらに
乾燥及び／又は脱水処理することで得られるものであっ
て、結晶水を含んだ含水化合物でも、加熱や乾燥した無
水化合物でも使用可能である。アルミン酸アルカリとし
ては、リチウム塩、ナトリウム塩、及びカリウム塩があ
るが、付着水分を保持しにくく、セメント急結剤として
急結性に優れる面から、また、価格や取り扱いやすさの
面から、ナトリウム塩の使用が好ましい。アルミン酸ア
ルカリ中のR2O/Al2O3（Rはリチウム、ナトリウム、及び
カリウムより選ばれた少なくとも一種）のモル比は0.9
〜1.5であることが好ましい。また、硫酸塩として石膏
を配合した場合は、アルミン酸アルカリと石膏との加水
分解反応によってアルミン酸アルカリがアルカリ金属水
酸化物やアルミネート水和物などの水和物質に分解する
ため、この分解反応を加速する付着水分量が少ないもの
が好ましく、付着水分量に相当する105℃の温度雰囲気
での質量減少が0.5％以下であることが好ましい。The alkali metal aluminate (hereinafter referred to as “alkali aluminate”) is obtained by mixing an aqueous alkali solution and an alumina-containing mineral, heating and reacting, and if necessary, further drying and / or dehydrating. It can be used as a water-containing compound containing water of crystallization or as a heated or dried anhydrous compound. As the alkali aluminate, there are lithium salt, sodium salt, and potassium salt, but it is difficult to hold attached water, and is excellent in quick setting property as a cement quick setting agent, and also in terms of price and ease of handling, The use of sodium salts is preferred. The molar ratio of R 2 O / Al 2 O 3 (R is at least one selected from lithium, sodium and potassium) in the alkali aluminate is 0.9
It is preferably from 1.5 to 1.5. When gypsum is blended as a sulfate, the alkali aluminate is decomposed into a hydrated substance such as an alkali metal hydroxide or aluminate hydrate by a hydrolysis reaction between the alkali aluminate and the gypsum. It is preferable that the amount of adhering moisture that accelerates the reaction is small, and it is preferable that the mass loss in a 105 ° C. temperature atmosphere corresponding to the amount of adhering water is 0.5% or less.
【００１５】本発明において、付着水分が0.5％を超え
ると、付着水によってアルミン酸アルカリが分解して水
和物質を生じたり、付着水分が急結成分と反応して水和
物質を生じたりして、セメント急結剤として使用した際
の急結性や初期の強度発現性を遅延させ、剥落や崩落を
生じる場合がある。特に好ましい付着水の許容限度量は
アルミン酸アルカリ単独では0.4％以下であり、0.2％以
下がより好ましい。付着水分量が少ないアルミン酸アル
カリを得るには、例えば、棚型乾燥機、通気式乾燥機、
回転型乾燥機、及びドラム型乾燥機等の乾燥機によっ
て、105℃以上で付着水分を除去することが好ましく、2
50℃以上で付着水分を除去することがより好ましい。こ
の際の乾燥処理温度により、アルミン酸アルカリが無水
化合物となったり、乾燥時の蒸発水が再吸着したりす
る。In the present invention, if the amount of adhering moisture exceeds 0.5%, the adhering water decomposes the alkali aluminate to form a hydrated substance, or the adsorbed water reacts with the quick-setting component to form a hydrated substance. As a result, when used as a cement quick-setting agent, quick-setting properties and initial strength development properties may be delayed, and peeling or collapse may occur. The particularly preferable allowable limit of the adhesion water is 0.4% or less for alkali aluminate alone, and more preferably 0.2% or less. In order to obtain an alkali aluminate with a small amount of attached water, for example, a shelf type dryer, a ventilation type dryer,
It is preferable to remove adhering moisture at 105 ° C. or higher by a rotary dryer and a dryer such as a drum dryer.
It is more preferable to remove adhering moisture at 50 ° C. or higher. Depending on the drying temperature at this time, the alkali aluminate may become an anhydrous compound, or the evaporated water during drying may be re-adsorbed.
【００１６】アルミン酸アルカリの中では付着水分を保
持しにくく、セメント急結剤としての急結性に優れるア
ルミン酸ナトリウムが最も好ましく、特にアルミン酸ナ
トリウムを構成する主要成分のNa2O／Al2O3モル比が0.9
〜1.5のものが、付着水分を保持しにくいため好まし
く、また、モル比が大きいと空気中の水分を吸着しやす
くなるため、モル比は1.0〜1.25がより好ましく、1.01
〜1.15が最も好ましい。モル比が0.9より小さいとセメ
ント急結剤としての急結力が不足する場合があり、1.5
を超えると著しく潮解しやすくなる場合がある。特に付
着水分はアルミン酸ナトリウム粒子の粒度やＯＨ基など
の反応基の有無に大きく作用されるため、45μｍ以下の
微粒子の割合が20％以上であることが、反応性向上の面
から好ましく、40％以上がより好ましい。特に、モル比
が1.01〜1.15であって、粒度が45μｍ以下が40％以上、
45〜90μｍが40〜70％、150μｍ上が20％以下のものが
セメント急結剤としての貯蔵安定性と使用時の急結力に
優れるため好ましい。Among alkali aluminates, sodium aluminate, which hardly retains adhering water and has excellent quick setting properties as a cement quick setting agent, is most preferable, and particularly, Na 2 O / Al 2 which is a main component constituting sodium aluminate. O 3 molar ratio is 0.9
1.51.5 is preferable because it is difficult to hold attached moisture, and a large molar ratio makes it easier to adsorb moisture in the air, so the molar ratio is more preferably 1.0 to 1.25, and 1.01 to 1.25.
~ 1.15 is most preferred. If the molar ratio is less than 0.9, the quick setting power as a cement quick setting agent may be insufficient,
If it exceeds, deliquescence may be remarkably easy. In particular, since the attached moisture is greatly affected by the particle size of the sodium aluminate particles and the presence or absence of a reactive group such as an OH group, the ratio of fine particles having a size of 45 μm or less is preferably 20% or more from the viewpoint of improving the reactivity. % Or more is more preferable. In particular, the molar ratio is 1.01 to 1.15, and the particle size is 45 μm or less 40% or more,
Those having a particle size of 45 to 90 μm of 40 to 70% and a particle size of 150 μm or less of 20% or less are preferable because of excellent storage stability as a cement quick setting agent and quick setting force during use.
【００１７】アルミン酸アルカリの平均粒度は、急結成
分としての反応が良好な300μｍ以下程度が好ましく、1
50μｍ以下がより好ましい。アルミン酸アルカリの粒度
が粗いと所定の急結力を得るためのセメント急結剤の使
用量が多くなる場合があり、逆に小さすぎると貯蔵安定
性が悪くなり、結果としてセメント硬化体の強度が低下
する場合がある。特に好ましくは40〜100μｍであり、
カルシウムアルミネートや硫酸塩の平均粒度と同等か、
細かい方が急結力に優れるため好ましい。The average particle size of the alkali aluminate is preferably about 300 μm or less, at which the reaction as a quick-setting component is good.
50 μm or less is more preferable. If the particle size of the alkali aluminate is coarse, the amount of the cement quick-setting agent used to obtain a predetermined quick-setting force may increase, and if it is too small, the storage stability deteriorates. May decrease. Particularly preferred is 40 to 100 μm,
Is it equal to the average particle size of calcium aluminate or sulfate,
Finer ones are preferred because of their excellent quick-setting force.
【００１８】カルシウムアルミネート（以下、ＣＡとい
う）とは、カルシアを含む原料とアルミナを含む原料を
混合してキルンでの焼成や電気炉での溶融などの熱処理
をして得られる、CaOとAl2O3を主たる成分とし水和活性
を有する物質の総称であり、CaO及び／又はAl2O3の一部
が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸
化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン
化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫
酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合
物、あるいは、CaOとAl2O3を主たる成分とするものに、
これらが少量固溶した物質である。鉱物形態としては、
結晶質、非晶質いずれであっても良い。特に好ましくは
12CaO・7Al2O3に相当する非晶質のＣＡであって、電気炉
で溶融したクリンカーを圧縮空気や水に接触させ、急冷
することで得られる。粉末度はブレーン法による比表面
積（以下、ブレーン値という）で3,000cm2/g以上が好ま
しく、5,000cm2/g以上がより好ましい。ブレーン値が3,
000cm2/g未満、即ち、ＣＡの粒度が粗いとセメント急結
剤としての反応性が低下し、初期強度発現性も低下する
場合がある。ＣＡに含まれる酸化ケイ素等の不純物は少
ない方が好ましく、特に酸化マグネシウムや酸化鉄はセ
メント硬化体に膨張性等の有害特性を与えるため、各々
３％以下にすることが好ましい。特に本発明においては
酸化ケイ素、酸化チタン、及び酸化鉄等のCaOやAl2O3を
除く成分が少ない方が好ましく、特に酸化ケイ素、酸化
チタン、及び酸化鉄の合計量が10％以下のものが好まし
い。不純物が多くなるとＣＡの水和活性が低下する場合
がある。本発明においては、105℃の温度雰囲気で測定
した重量減少として測定できるＣＡの付着水分量は、2.
0％以下が好ましく、0.5％以下がより好ましい。この付
着水分量が多いとアルミン酸アルカリと反応し、アルミ
ネート水和物等を形成して、セメント急結剤の反応活性
を低下させる場合がある。また、粉砕してからセメント
急結剤として配合する期間において水分が増加するた
め、吸湿を避けるため密閉容器内で保管したり、乾燥機
等を用いて付着水を除去することが好ましい。Calcium aluminate (hereinafter referred to as CA) refers to CaO and Al obtained by mixing a raw material containing calcia and a raw material containing alumina and performing a heat treatment such as firing in a kiln or melting in an electric furnace. It is a general term for substances having hydration activity with 2 O 3 as the main component, and a part of CaO and / or Al 2 O 3 is alkali metal oxide, alkaline earth metal oxide, silicon oxide, titanium oxide, oxide Iron, alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkali metal sulfates, and compounds substituted with alkaline earth metal sulfates, or those containing CaO and Al 2 O 3 as main components,
These are substances in which a small amount is dissolved. As the mineral form,
It may be crystalline or amorphous. Particularly preferably
A amorphous CA corresponding to the 12CaO · 7Al 2 O 3, brought into contact with molten clinker in an electric furnace to a compressed air or water, obtained by rapid cooling. Fineness specific surface area by Blaine method (hereinafter, referred to as Blaine value) is preferably at least 3,000 cm 2 / g in, 5,000 cm 2 / g or more is more preferable. Brain value is 3,
If it is less than 000 cm 2 / g, that is, if the particle size of CA is coarse, the reactivity as a cement quick setting agent may be reduced, and the initial strength development may also be reduced. It is preferable that the amount of impurities such as silicon oxide contained in CA is small. Particularly, magnesium oxide and iron oxide are preferably set to 3% or less, respectively, because they give harmful properties such as swelling property to the cured cement. In particular, in the present invention, it is preferable that components other than CaO and Al 2 O 3 such as silicon oxide, titanium oxide, and iron oxide are small, and in particular, the total amount of silicon oxide, titanium oxide, and iron oxide is 10% or less. Is preferred. As the amount of impurities increases, the hydration activity of CA may decrease. In the present invention, the amount of water adhering to CA, which can be measured as a weight loss measured in a temperature atmosphere of 105 ° C., is 2.
0% or less is preferable, and 0.5% or less is more preferable. If the amount of attached water is large, it reacts with the alkali aluminate to form aluminate hydrate and the like, which may reduce the reaction activity of the cement quick setting agent. In addition, since water increases during the period of mixing as a cement quick-setting agent after pulverization, it is preferable to store in a closed container or to remove adhering water using a drier or the like to avoid moisture absorption.
【００１９】硫酸塩とは、アルカリ金属硫酸塩、アルカ
リ土類金属硫酸塩、及び硫酸アルミニウム等であって、
そのうち、アルカリ土類金属硫酸塩の硫酸カルシウムが
最も好ましい。代表的な硫酸カルシウムは石膏であり、
無水石膏、半水石膏、及び二水石膏があり、これらの一
種又は二種以上を使用することが可能である。これらの
うちセメント成分やＣＡとの反応性から無水石膏が最も
好ましく、弗酸副生石膏や天然石膏等が使用可能であ
る。硫酸塩の粒度は、ブレーン値で3,000cm2/g以上が好
ましく、5,000cm2/g以上がより好ましい。粒度がより細
かい方がセメント急結剤としての凝結特性に優れ、セメ
ント硬化体の強度発現性が優れるため好ましい。硫酸塩
の粒度が粗いと、特に低温施工時の急結力が低下する場
合がある。硫酸塩の平均粒度は、アルミン酸アルカリと
同等かそれ以下が、急結性向上の面から好ましい。硫酸
塩として石膏を使用する場合は、石膏の結晶形態や粒度
のほか、水溶液に浸積した際のｐＨが８以下の弱アルカ
リ性〜酸性のものが好ましい。ｐＨが高いと石膏成分の
溶解度が高くなり、初期強度発現性を阻害する場合があ
り、ｐＨ３〜７がより好ましい。ここでいうｐＨとは石
膏／イオン交換水＝1g/100gの20℃における希釈スラリ
ーのｐＨをイオン交換電極等を用いて測定したものであ
る。さらに硫酸塩の付着水分が多いとセメント急結剤と
しての貯蔵安定性が悪くなり、アルミン酸アルカリやＣ
Ａの反応活性を低下させる場合がある。特に、本発明に
おいては、付着水分量は、2.0％以下が好ましく、0.5％
以下がより好ましい。付着水分量が多いとアルミン酸ア
ルカリと反応し、アルミネート水和物等を形成して、セ
メント急結剤の反応活性を低下させる場合がある。The sulfates include alkali metal sulfates, alkaline earth metal sulfates, and aluminum sulfate.
Among them, calcium sulfate of alkaline earth metal sulfate is most preferred. A typical calcium sulfate is gypsum,
There are anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, and gypsum gypsum, and one or more of these can be used. Of these, anhydrous gypsum is most preferred in view of reactivity with the cement component and CA, and hydrofluoric acid by-produced gypsum and natural gypsum can be used. The particle size of the sulfate is preferably from 3,000 cm 2 / g or more in Blaine value, 5,000 cm 2 / g or more is more preferable. A finer particle size is preferable because it has excellent setting properties as a cement quick setting agent and has excellent strength developing properties of a hardened cement. If the particle size of the sulfate is coarse, the quick-setting force at the time of low-temperature construction may decrease. The average particle size of the sulfate is preferably equal to or less than that of the alkali aluminate from the viewpoint of improving quick setting. When gypsum is used as a sulfate, it is preferable that the gypsum has a weak alkaline to acidic pH of 8 or less in addition to the crystal form and particle size of the gypsum. If the pH is high, the solubility of the gypsum component increases, which may impair the initial strength development, and pH 3 to 7 is more preferable. The pH referred to here is a value obtained by measuring the pH of a diluted slurry of gypsum / ion exchange water = 1 g / 100 g at 20 ° C. using an ion exchange electrode or the like. In addition, if the amount of sulfate adhering water is large, the storage stability as a cement quick setting agent deteriorates, and alkali aluminate and C
The reaction activity of A may be reduced. In particular, in the present invention, the amount of attached water is preferably 2.0% or less, and 0.5% or less.
The following is more preferred. If the amount of adhering water is large, it reacts with alkali aluminate to form aluminate hydrate and the like, which may reduce the reaction activity of the cement quick setting agent.
【００２０】また、粉砕してからセメント急結剤として
配合する間で含有水分が増加するため、粉砕時に加熱し
たり、粉砕熱が高くなりやすい振動ミル等の粉砕機を用
いて高温粉砕したり、吸湿を避けるため密閉容器内で保
管したり、乾燥機等を用いて付着水を除去することなど
が好ましい。Further, since the water content increases during the pulverization and then compounding as a cement quick-setting agent, heating during pulverization or high-temperature pulverization using a pulverizer such as a vibrating mill or the like, in which the pulverization heat tends to increase. It is preferable to store in a closed container to avoid moisture absorption, or to remove attached water using a dryer or the like.
【００２１】脂肪酸類でセメント急結剤の急結成分を被
覆するには、アルカリ金属アルミン酸塩、カルシウムア
ルミネート、及び硫酸塩等の急結成分を、単独に、ま
た、混合して、振動ミル、チューブミル、ロッドミル、
及びボールミル等の粉砕機で所定粒度まで粉砕する際
に、脂肪酸類と混合して、同時に混合粉砕しても良く、
粉砕した急結成分を、ナウタミキサ、オムニミキサ、Ｖ
型混合機、及び二軸ミキサ等の混合機で混合、攪拌する
際に、脂肪酸類と混合することも可能である。なかでも
粉砕時に急結成分と脂肪酸類とを混合する方法が脂肪酸
類を均一に被覆できる面から好ましい。In order to coat the quick setting component of the cement quick setting agent with fatty acids, a quick setting component such as an alkali metal aluminate, calcium aluminate, or sulfate is used alone or in combination with vibration. Mill, tube mill, rod mill,
And when crushing to a predetermined particle size with a crusher such as a ball mill, mixed with fatty acids, may be mixed and crushed simultaneously,
Combine the crushed quick-setting ingredients with Nautamixer, Omnimixer, V
When mixing and stirring with a mixer such as a mold mixer and a twin-screw mixer, it is also possible to mix with fatty acids. Above all, a method of mixing the quick-setting component and fatty acids at the time of pulverization is preferable from the viewpoint that the fatty acids can be uniformly coated.
【００２２】本発明では、アルミン酸アルカリと硫酸
塩、ＣＡと硫酸塩、並びに、アルミン酸アルカリ、Ｃ
Ａ、及び硫酸塩を配合してセメント急結剤とする。本発
明において、アルミン酸アルカリはセメントの初期凝結
を促進し、吹付け時の急結力を大きくする機能を有す
る。また、ＣＡや硫酸塩はセメントの初期凝結を助長す
る一方、強度増進にも大きく寄与し、セメント硬化体の
強度発現性を大きくする機能を有している。このため、
これら材料の成分組成、鉱物組成、及び粒径等の特性の
ほか、配合割合が重要である。本発明のセメント急結剤
におけるアルミン酸アルカリ、ＣＡ、及び硫酸塩の配合
割合は、ＣＡ30〜70部と硫酸塩70〜30部からなる混合物
100部に対して、アルミン酸アルカリ１〜30部が好まし
く、ＣＡ40〜60部と硫酸塩60〜40部からなる混合物100
部に対して、アルミン酸アルカリ３〜15部がより好まし
い。この範囲外では急結性が低下する場合がある。In the present invention, alkali aluminate and sulfate, CA and sulfate, and alkali aluminate, C
A and a sulfate are blended to form a cement quick setting agent. In the present invention, the alkali aluminate has the function of accelerating the initial setting of the cement and increasing the quick setting force at the time of spraying. Further, while CA and sulfate promote initial setting of the cement, they also greatly contribute to strength enhancement, and have a function of increasing the strength development of the hardened cement. For this reason,
In addition to the properties such as the component composition, mineral composition, and particle size of these materials, the mixing ratio is important. The mixing ratio of alkali aluminate, CA, and sulfate in the cement quick setting agent of the present invention is a mixture of 30 to 70 parts of CA and 70 to 30 parts of sulfate.
For 100 parts, 1 to 30 parts of alkali aluminate is preferable, and a mixture of 40 to 60 parts of CA and 60 to 40 parts of sulfate is used.
More preferably, 3 to 15 parts of alkali aluminate is used with respect to parts. Outside this range, the quick-setting properties may decrease.
【００２３】また、本発明のセメント急結剤中の付着水
分量は2.0％以下が好ましい。2.0％を超えると貯蔵時の
品質が劣化する場合がある。特に好ましい付着水分量は
1.0％以下で、0.6％以下が最も好ましい。セメント急結
剤の使用量は、所用の急結力が得られる範囲であること
が必要でセメント100部に対して、２〜20部が好まし
く、６〜12部が急結力とセメント硬化体の強度発現性の
面でより好ましい。セメント急結剤の使用量が多くなる
とセメント硬化体の長期強度発現性が阻害される場合が
ある。The amount of water adhering to the cement quick setting agent of the present invention is preferably 2.0% or less. If it exceeds 2.0%, the quality during storage may deteriorate. Particularly preferred moisture content is
1.0% or less, most preferably 0.6% or less. The amount of cement quick-setting agent used is required to be within a range in which the required quick-setting force can be obtained. For 100 parts of cement, 2 to 20 parts are preferable, and 6 to 12 parts are quick-setting force and hardened cement. Is more preferable in view of the strength development. When the use amount of the cement quick setting agent increases, the long-term strength development of the hardened cement body may be inhibited.
【００２４】ここで使用するセメントとしては、JIS R
5310に規定されている各種ポルトランドセメント、高炉
セメント、シリカセメント、及びフライアッシュセメン
トの他、白色ポルトランドセメントやアルミナセメント
等のセメントが挙げられる。そのうち、ポルトランドセ
メントを使用するのが汎用的で、アルカリ骨材反応が予
測されるものにおいては低アルカリ形のセメントや高炉
セメントを使用することが好ましい。The cement used here is JIS R
In addition to various Portland cements, blast furnace cements, silica cements and fly ash cements specified in 5310, cements such as white Portland cements and alumina cements can be mentioned. Among them, Portland cement is generally used, and if alkali-aggregate reaction is predicted, low-alkali cement or blast furnace cement is preferably used.
【００２５】本発明のセメント急結剤は、あらかじめ粉
砕した成分を計量、混合して製造でき、ペレット状や塊
状の成分を計量、配合した後、所定の粒度になるように
混合粉砕して製造することも可能である。さらに、袋詰
めによって製品化する際には、脱水空気等を用いて袋内
への水分の流入を積極的に防止し、紙袋を使用する場合
には、ピンチシール袋、ラミネート袋、及びポリ内袋を
有する防湿袋等を使用することが好ましい。特に、本発
明においては袋詰めした後、外部より侵入する水分量よ
り、セメント急結剤製造時に含有される付着水分量が、
品質安定性に大きく影響するため、所用の付着水分量以
下にすることが好ましい。完全に付着水分量を除去する
ことは困難であるが、できるだけゼロに近い方が好まし
い。The cement quick-setting admixture of the present invention can be produced by measuring and mixing components which have been pulverized in advance, mixing and pulverizing the components in the form of pellets or lumps, and then mixing and pulverizing them to a predetermined particle size. It is also possible. Furthermore, when the product is packed into bags, dewatered air or the like is used to actively prevent the inflow of moisture into the bags, and when paper bags are used, pinch seal bags, laminate bags, and poly It is preferable to use a moisture-proof bag having a bag. In particular, in the present invention, after bagging, from the amount of water that enters from the outside, the amount of attached water contained during the production of the cement quick setting agent,
Since it greatly affects the quality stability, it is preferable to reduce the amount of water adhering to the required amount. Although it is difficult to completely remove the amount of adhering water, it is preferable that the amount is as close to zero as possible.
【００２６】さらに、本発明では、セメント急結剤に、
必要に応じて生石灰、消石灰、及びアルカリ金属炭酸塩
等を適量添加することが可能である。これらを配合する
ことで低温施工時の急結性を向上したり、トンネル湧水
部への吹付け施工などがはかれる。Further, in the present invention, the cement quick setting agent
If necessary, quick lime, slaked lime, and alkali metal carbonate can be added in appropriate amounts. By blending these, the quick-setting property at the time of low-temperature construction can be improved, and spraying construction to a tunnel spring can be measured.
【００２７】また、本発明のセメント急結剤には、吹付
け時の粉塵を低減する目的で汎用の粉塵低減剤を配合す
ることが可能である。粉塵低減剤は、セメントコンクリ
ートに粘性を与え、吹付け時の粉塵低減効果を有し、付
着時のダレやリバウンドを減じる効果を有するものであ
る。具体的にはメチルセルロース、エチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセル
ロース、及びヒドロキシエチルメチルセルロース等のセ
ルロース類、アルギン酸、アルギン酸塩、ビニル重合
体、アクリル酸類、メタクリル酸類、ビニルアルコール
類、酢酸ビニル類、並びに、グルカン類等が挙げられ、
これらの一種又は二種以上を混和することが可能であ
る。使用に当たっては凝結特性を充分試験した後、種
類、組合せ、及び使用量を決めることが好ましい。特
に、本発明においては、凝結時間への影響が少なく、粉
塵低減効果の大きいセルロース類を使用することが好ま
しい。粉塵低減剤の使用量は、通常、セメント急結剤10
0部に対して、５部以下が好ましく、３部以下がより好
ましく、できるだけ少量添加が好ましい。セメントコン
クリートの混練り物においては、あらかじめ水溶液化し
て添加することも可能である。The cement quick-setting agent of the present invention may contain a general-purpose dust reducing agent for the purpose of reducing dust during spraying. The dust reducing agent imparts viscosity to cement concrete, has an effect of reducing dust at the time of spraying, and has an effect of reducing dripping and rebound at the time of adhesion. Specifically, methyl cellulose, ethyl cellulose,
Hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, and celluloses such as hydroxyethyl methyl cellulose, alginic acid, alginates, vinyl polymers, acrylic acids, methacrylic acids, vinyl alcohols, vinyl acetate, and glucans, and the like,
One or two or more of these can be mixed. In use, it is preferable to determine the type, combination, and amount to be used after sufficiently testing the setting properties. In particular, in the present invention, it is preferable to use celluloses which have little effect on the setting time and have a large dust reduction effect. Normally, the amount of dust reducing agent used is 10
The amount is preferably 5 parts or less, more preferably 3 parts or less, and preferably as little as possible. In the kneaded cement concrete, it is also possible to add an aqueous solution in advance.
【００２８】本発明のセメントコンクリートに使用する
骨材は細骨材や粗骨材であって、モルタルには細骨材を
使用し、コンクリートには細骨材と粗骨材を併用するも
のである。モルタルにおいては、セメントと砂の質量比
は１：0.5〜５程度が好ましい。また、コンクリートに
おいては、単位セメント量は、通常、200〜600kg/m3程
度であり、吹付けコンクリートでは300〜500kg/m3程度
が一般的である。セメント量が多くなると単位水量も多
くなる傾向にあり、経済性を考慮し、施工に必要な最低
限の単位セメント量を使用することが好ましい。これら
骨材の品質は、施工後のポップアウトやひび割れの原因
ともなる有害鉱物を含有しておらず、実績率の大きい耐
久性に優れた品質のものが好ましい。軽量骨材や高炉ス
ラグ骨材を使用する場合は、混練り前にあらかじめ吸水
するなどの対策が必要である。骨材の粒度は、粗粒率や
篩い分け試験によって管理することが好ましい。通常、
細骨材の場合、５mm下品を使用し、微粒分を多く含まな
いものが好ましい。0.15mm以下程度の微粒分が多すぎる
と混練り後の流動性保持力が低下したり、施工機械での
圧送性が低下したりする場合がある。粗骨材は吹付けコ
ンクリートとしての施工性を加味し、５〜15mmのものが
使用可能である。吹付けコンクリートにおいては、細骨
材率（ｓ／ａ）55〜80％程度が吹付け時の跳ね返りが少
なく好ましい。最大粗骨材径が15mmより大きかったり、
細骨材率が小さかったりするとコンクリート輸送配管内
で詰まったり、吹付け時に脈動したりして施工性が悪く
なり、跳ね返りも大きくなる場合がある。本発明におい
ては経済性などを加味し、調達可能な骨材を使用してあ
らかじめセメントコンクリートの配合を決めることが好
ましい。The aggregate used in the cement concrete of the present invention is fine aggregate or coarse aggregate. Fine aggregate is used for mortar, and fine aggregate and coarse aggregate are used together for concrete. is there. In the mortar, the mass ratio of cement to sand is preferably about 1: 0.5 to 5. Also, in concrete, the unit cement amount is usually about 200 to 600 kg / m 3 , and in shotcrete, it is generally about 300 to 500 kg / m 3 . As the amount of cement increases, the unit water amount also tends to increase, and it is preferable to use the minimum unit cement amount necessary for construction in consideration of economic efficiency. It is preferable that the quality of these aggregates does not contain harmful minerals that cause pop-out and cracking after construction, and has a high performance rate and excellent durability. When using lightweight aggregate or blast furnace slag aggregate, it is necessary to take measures such as absorbing water before kneading. It is preferable that the particle size of the aggregate is controlled by a coarse particle ratio or a sieving test. Normal,
In the case of fine aggregate, it is preferable to use a 5 mm vulgar material and not to contain much fine particles. If the amount of fine particles of about 0.15 mm or less is too large, the fluidity retention after kneading may decrease, or the pumpability of the construction machine may decrease. Considering the workability of the shotcrete as coarse aggregate, those having a size of 5 to 15 mm can be used. In the shotcrete, a fine aggregate ratio (s / a) of about 55 to 80% is preferable since the rebound during spraying is small. The maximum coarse aggregate diameter is larger than 15 mm,
If the percentage of fine aggregate is small, it may become clogged in the concrete transportation pipe, or may pulsate at the time of spraying, resulting in poor workability and large rebound. In the present invention, it is preferable to determine the mixing ratio of cement concrete in advance using aggregates that can be procured in consideration of economy and the like.
【００２９】さらに本発明では、セメントコンクリート
に添加可能な混和材料として、化学混和剤や混和材の使
用が可能である。Further, in the present invention, a chemical admixture or an admixture can be used as an admixture that can be added to cement concrete.
【００３０】化学混和剤としては、ＡＥ剤、減水剤、Ａ
Ｅ減水剤、高性能減水剤、及び高性能ＡＥ減水剤等が使
用可能であって、これら化学混和剤を適量使用すること
で水セメント比を小さくでき、密実なセメントコンクリ
ートが施工でき、強度確保や耐久性の面で好ましい。こ
れらの中でもナフタレン系、メラミン系、ポリカルボン
酸系、及びアミノスルホン酸系等の高性能減水剤や高性
能ＡＥ減水剤は、高い減水性とスランプ保持性能に優れ
ており、これらを適量混和することでフレッシュ性状を
大幅に改善でき、高温下での施工や低水セメント比での
施工が可能となる。これらの化学混和剤には粉末のもの
と液状のものがあり、本発明ではいずれも使用可能であ
る。As the chemical admixture, AE agent, water reducing agent, A
E water reducer, high performance water reducer, high performance AE water reducer, etc. can be used. By using these chemical admixtures in appropriate amounts, the water-cement ratio can be reduced, dense cement concrete can be constructed, and strength can be improved. It is preferable in terms of securing and durability. Among these, naphthalene-based, melamine-based, polycarboxylic acid-based, and aminosulfonic acid-based high-performance water reducing agents and high-performance AE water reducing agents are excellent in high water-reducing and slump holding performance, and are mixed in appropriate amounts. As a result, the fresh properties can be greatly improved, and construction at high temperatures and construction with a low water cement ratio become possible. These chemical admixtures include powder and liquid, and any of them can be used in the present invention.
【００３１】また、混和材としては、高炉スラグ微粉
末、フライアッシュ、及びシリカフューム等やエトリン
ガイト系の粉体の混和材が使用可能である。これらの混
和材を目的に応じて必要量混和することで、セメントコ
ンクリートを高強度化したり、膨張特性を付与したりす
ることが可能である。これら混和材は単独添加では単位
水量が増加しやすいため、化学混和剤との併用が好まし
い。いずれの混和材もあらかじめ試験練りを行って最適
配合を決定することが好ましい。As the admixture, blast furnace slag fine powder, fly ash, silica fume, or an ettringite-based admixture can be used. By mixing the necessary amount of these admixtures according to the purpose, it is possible to increase the strength of the cement concrete or to impart expansion properties. Since these admixtures tend to increase the unit water amount when added alone, they are preferably used in combination with a chemical admixture. It is preferable to determine the optimum blending of each of the admixtures by performing test kneading in advance.
【００３２】高炉スラグ微粉末とは、高炉スラグを急冷
し、ブレーン値で3,000cm2/g以上に微粉砕したものであ
って、JIS A 6206に規定されるものであることが好まし
い。塩基度が低すぎたり、粒度が粗いと水和活性が低下
し、充分な水硬性が得られない場合がある。高炉スラグ
微粉末はあらかじめセメントに混和しておいても良く、
この場合、高炉セメントとして使用可能である。高炉ス
ラグ微粉末を単独で混和する場合は、セメントの50％以
下での置換が好ましく、高炉セメントとして使用する際
は、JIS R 5211の規定のように５〜70％の範囲で混和す
ることが好ましい。The blast furnace slag fine powder is obtained by rapidly cooling the blast furnace slag and pulverizing the blast furnace slag to a Blaine value of 3,000 cm 2 / g or more, and is preferably specified in JIS A 6206. If the basicity is too low or if the particle size is too coarse, the hydration activity decreases, and sufficient hydraulic properties may not be obtained. Blast furnace slag fine powder may be mixed with cement in advance,
In this case, it can be used as blast furnace cement. When mixing blast furnace slag fine powder alone, it is preferable to replace the cement with 50% or less of cement, and when using as blast furnace cement, it is recommended to mix in the range of 5 to 70% as specified in JIS R 5211. preferable.
【００３３】フライアッシュは、石炭火力発電所等にお
いて、微粉炭を燃焼する際に溶融した灰分を冷却し、球
状となったものを電気集塵機等で捕集した副産物であ
る。フライアッシュの品質は燃焼条件や捕集方法によっ
てかなり異なるため、単独でフライアッシュを混和する
場合は、JIS A 6201に規定される品質のものが好まし
い。特に、比重2.0〜2.2程度、ブレーン値3,000〜5,000
cm2/g、平均粒径10〜100μｍ程度のものが単位水量を減
じることができ、潜在水硬性も大きいため好ましい。フ
ライアッシュは、あらかじめフライアッシュがセメント
に５〜30％混和されたJIS R 5213に規定するフライアッ
シュセメントを使用することも可能である。Fly ash is a by-product obtained by cooling the ash melted when pulverized coal is burned in a coal-fired power plant or the like, and collecting the spherical ash with an electric dust collector or the like. Since the quality of fly ash varies considerably depending on the combustion conditions and collection method, when fly ash is mixed alone, the quality specified in JIS A 6201 is preferable. In particular, specific gravity about 2.0-2.2, Brain value 3,000-5,000
Those having a cm 2 / g and an average particle size of about 10 to 100 μm are preferable because the unit water amount can be reduced and the latent hydraulic property is large. As fly ash, it is also possible to use fly ash cement prescribed in JIS R 5213 in which fly ash is previously mixed with 5 to 30% of cement.
【００３４】シリカフュームは、フェロシリコンやフェ
ロシリコン合金を製造する際、原料としての珪石、石
英、鉄屑、及び還元剤としてのカーボン電極や石炭を、
電気炉で2,000℃近くまで熱したとき、中間生成物とし
てのSiOがガス化して排気ダクトや集塵装置の中で酸化
されてSiO2となった副産物であり、大部分が非晶質の球
形であって、平均粒径は約0.1μｍ、ＢＥＴ比表面積は
約200,000cm2/g程度の超微粒子で、比重は2.1〜2.2程度
のものである。シリカフュームは超微粒子であることか
ら単独で添加するとセメントコンクリートの単位水量が
増加するため、高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤と併用
することが好ましい。単位量当たりのシリカフュームの
混和量が100kg/m3を超えると流動性が著しく悪化する場
合があり、適量添加することで吹付け時の粘着性を向上
でき、リバウンドや遊離粉塵を低減することが可能であ
る。また、ポゾランであるため、長期強度を増進させる
効果もあり好ましい。When producing ferrosilicon or a ferrosilicon alloy, silica fume uses silica, quartz, iron shavings as raw materials, and a carbon electrode or coal as a reducing agent.
When heated up to 2,000 ° C. nearly in an electric furnace, a by-product which is oxidized to become SiO 2 in SiO exhaust duct or the dust collector is gasified as an intermediate product, largely amorphous spherical Ultrafine particles having an average particle size of about 0.1 μm, a BET specific surface area of about 200,000 cm 2 / g, and a specific gravity of about 2.1 to 2.2. Since silica fume is an ultrafine particle, if added alone, the unit water amount of cement concrete increases, so it is preferable to use it together with a high-performance water reducing agent or a high-performance AE water reducing agent. May admixture amount of silica fume per unit weight of the fluidity exceeds 100 kg / m 3 is significantly deteriorated, it can improve spray when adhesive by an appropriate amount, to reduce rebound and free of dust It is possible. In addition, since it is pozzolan, it has an effect of enhancing long-term strength, and is therefore preferable.
【００３５】その他、混和材として、水和によってエト
リンガイトを形成する石膏系のセメント混和材であるエ
トリンガイト系混和材も使用することが可能である。エ
トリンガイト系混和材は、膨張特性、急結特性、及び高
強度特性等、幅広い特性を付与できるが、その銘柄が多
岐にわたっているため、目的に応じた品種を選定するこ
とが好ましい。銘柄によってはセメントコンクリートの
フレッシュ性状を大幅に劣化させたり、ひび割れが発生
して耐久性を低下させたりするため、事前試験でその品
質や添加量を確認することが好ましい。In addition, an ettringite-based admixture, which is a gypsum-based cement admixture that forms ettringite by hydration, can be used as the admixture. Ettringite-based admixtures can provide a wide range of properties such as expansion properties, quick-setting properties, and high strength properties, but since the brands are diverse, it is preferable to select a variety according to the purpose. Depending on the brand, the fresh properties of cement concrete may be significantly deteriorated, or cracks may occur to reduce the durability, so it is preferable to confirm the quality and the amount of addition in a preliminary test.
【００３６】本発明では、さらに、タフネスや引張強度
を向上させる目的で補強材を配合することも可能であ
る。本発明のセメント急結剤は、特に、繊維補強セメン
トコンクリートに適用した際、リバウンド低減効果が大
きく発揮でき、中でもリバウンド中の繊維の跳ね返り量
を従来のセメント急結剤に比べて大幅に低減することが
可能である。この補強材としては、一般のセメントコン
クリートに使用される鋼繊維、炭素繊維、アラミド繊
維、ビニロン繊維、及びガラス繊維等が使用可能であ
る。補強材の使用量は、その決定にあたっては、あらか
じめ試験により使用量を決定する必要があり、セメント
コンクリート単位量当たり、0.3〜1.0容積％になるよう
に配合することが好ましい。0.3容積％より少ないと繊
維補強効果が少なく、1.0容積％を超えると施工性が悪
くなる場合がある。繊維の長さは吹付け施工性を加味
し、30mm以下のものが好ましい。これより長いと吹付け
時に圧送配管が閉塞しやすくなる場合がある。In the present invention, a reinforcing material can be further compounded for the purpose of improving toughness and tensile strength. The cement quick-setting agent of the present invention, particularly when applied to fiber-reinforced cement concrete, can exert a large rebound reduction effect, and in particular, greatly reduces the amount of fiber rebound during rebound as compared with the conventional cement quick-setting agent. It is possible. As the reinforcing material, steel fiber, carbon fiber, aramid fiber, vinylon fiber, glass fiber, and the like used in general cement concrete can be used. In determining the amount of the reinforcing material to be used, it is necessary to determine the amount of the reinforcing material to be used in advance by a test, and it is preferable to mix the reinforcing material in an amount of 0.3 to 1.0% by volume per unit amount of cement concrete. If it is less than 0.3% by volume, the fiber reinforcing effect is small, and if it exceeds 1.0% by volume, workability may be deteriorated. The length of the fiber is preferably 30 mm or less in consideration of spraying workability. If the length is longer than this, the pressure feeding pipe may be easily blocked at the time of spraying.
【００３７】さらに本発明のセメント急結剤には、必要
に応じて増粘剤、発泡剤、及び気泡剤を併用することが
可能である。Further, the cement quick-setting agent of the present invention may contain a thickener, a foaming agent and a foaming agent, if necessary.
【００３８】本発明のセメント急結剤は常用されている
湿式工法や乾式工法などのいずれにも使用可能である。
湿式工法は、例えば、あらかじめ混練りしたセメントコ
ンクリートをポンプ等の圧送装置で施工面に吹付け、圧
送配管の途中よりセメント急結剤をセメントコンクリー
トに混合して急結させるものである。また、乾式工法
は、例えば、あらかじめセメント急結剤と水を除くセメ
ントコンクリート材料を混合したり、輸送配管中で混合
し、吹付け直前で水を添加し、施工するものである。そ
のうち強度発現性や耐久性への影響度の大きい水セメン
ト比を管理しやすい面で湿式工法が優れている。本発明
においても湿式工法での施工が好ましく、通常、バッチ
ャプラントで混練りされたセメントコンクリートを、ス
クイズ式、ポンプ式、及び空気圧送式等の吹付け機械で
圧送し、セメント急結剤は圧送配管の途中より加圧式供
給機を用いて混合管より添加して施工面に吹付けること
が可能である。吹付けセメントコンクリートの圧送量は
約10〜20m3/h程度であり、吹付け圧力は約２〜７MPaで
ある。混合管から吹付けノズル先端までの長さはセメン
トコンクリートの粘性によって適正な長さとする必要が
あり、一般的には約１〜４ｍである。The cement quick-setting agent of the present invention can be used in any of the commonly used wet method and dry method.
In the wet method, for example, cement concrete kneaded in advance is sprayed onto a construction surface by a pumping device such as a pump, and a cement quick-setting agent is mixed with cement concrete from the middle of the pressure-feeding pipe to quickly set. In the dry method, for example, a cement quick-setting agent and a cement concrete material excluding water are mixed in advance, or mixed in a transportation pipe, and water is added immediately before spraying to perform the construction. Among them, the wet method is superior in that it is easy to control the water-cement ratio, which has a large influence on strength development and durability. Also in the present invention, construction by a wet method is preferable, and usually, cement concrete kneaded in a batcher plant is pumped by a spraying machine such as a squeeze type, a pump type, and an air pressure type, and the cement quick-setting agent is pumped. From the middle of the pipe, it is possible to use a pressurized feeder to add from the mixing pipe and spray it onto the construction surface. The pumping rate of the sprayed cement concrete is about 10 to 20 m 3 / h, and the spray pressure is about 2 to 7 MPa. The length from the mixing pipe to the tip of the spray nozzle needs to be an appropriate length depending on the viscosity of the cement concrete, and is generally about 1 to 4 m.
【００３９】本発明のセメント急結剤は、吹付け直後の
急結性や急硬性が要求される、道路、鉄道、及び導水路
等のトンネルや、石油備蓄や発電所などの地下構造物の
建設、コンクリート構造物の吹付け補修や表面保護工等
をはじめとする土木建築分野に広く使用できる。さらに
は水理構造物であるダム導水路をはじめ、シングルシェ
ルライニングとしても長期耐久性に優れた構造物が得ら
れる。また、高温多湿といったトンネル掘削環境下では
坑内貯蔵時に急結剤成分が風化し、初期凝結の低下等の
問題を生じる場合があり、本発明のセメント急結剤はこ
の問題も解決できる。The cement quick setting agent of the present invention can be used for tunnels such as roads, railways and headraces, and underground structures such as oil storage and power plants, which require quick setting and quick setting immediately after spraying. It can be widely used in civil engineering and construction fields such as construction, spray repair of concrete structures and surface protection works. In addition, a structure with excellent long-term durability can be obtained as a single-shell lining, including a dam headrace that is a hydraulic structure. Further, in a tunnel excavation environment such as high temperature and high humidity, the quick-setting agent component may be weathered during storage in the mine, causing problems such as a decrease in initial setting, and the cement quick-setting agent of the present invention can also solve this problem.
【００４０】[0040]
【実施例】以下、実験例に基づいて本発明をさらに説明
する。The present invention will be further described below based on experimental examples.
【００４１】実験例１ アルミン酸アルカリ10部、ＣＡ45部、及び硫酸塩45部か
らなる急結成分100部に、表１に示す脂肪酸類を添加し
後、オムニミキサで20分間混合して脂肪酸類を急結成分
に被覆し、本発明のセメント急結剤を製造した。最大骨
材径10mm、細骨材率（ｓ／ａ）70％、水セメント比40
％、単位セメント量500kg/m3、単位補強材量80kg/m3、
及び高性能減水剤を配合し、スランプが20cmになるよう
な繊維補強コンクリートを作製し、その２ｍ3をＫＢＣ
社製ポンプ式吹付けロボットにて圧送し、セメント急結
剤を電気化学工業社製粉体急結剤供給装置で圧送し、吹
付けノズルの手前２ｍの部分から混合管であるＹ字管よ
り、コンクリートのセメント100部に対し、６部になる
ように添加して模擬トンネル内に吹き付けた。その吹付
け状態を判定し、リバウンド率、鋼繊維リバウンド率、
及び圧縮強度を測定した。結果を表１に併記する。Experimental Example 1 Fatty acids shown in Table 1 were added to 100 parts of a quick-setting component consisting of 10 parts of alkali aluminate, 45 parts of CA and 45 parts of sulfate, and then mixed with an omni mixer for 20 minutes to remove the fatty acids. The quick-setting component was coated to produce the cement quick-setting agent of the present invention. Maximum aggregate diameter 10mm, fine aggregate ratio (s / a) 70%, water cement ratio 40
%, Unit cement amount 500 kg / m 3 , unit reinforcing material amount 80 kg / m 3 ,
And blended superplasticizer, to produce a fiber reinforced concrete such as slump is 20 cm, the 2m 3 KBC
Pump from a pump-type spraying robot manufactured by the company, and cement quick-setting agent by a powder quick-setting agent supply device manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. It was added to 100 parts of concrete cement so as to become 6 parts and sprayed into the simulated tunnel. Judging the spraying state, rebound rate, steel fiber rebound rate,
And the compressive strength were measured. The results are also shown in Table 1.
【００４２】＜使用材料＞ セメント ：普通ポルトランドセメント、市販品 細骨材 ：新潟県姫川産、FM2.73 粗骨材 ：新潟県姫川産、最大粗骨材径13mm 脂肪酸類Ａ：ラウリン酸、市販の試薬 脂肪酸類Ｂ：ミリスチン酸、試薬 脂肪酸類Ｃ：パルミチン酸、試薬 脂肪酸類Ｄ：ステアリン酸、試薬 脂肪酸類Ｅ：アラキン酸、試薬 脂肪酸類Ｆ：ベヘン酸、試薬 脂肪酸類Ｇ：オレイン酸、試薬 脂肪酸類Ｈ：ステアリン酸ナトリウム、試薬 脂肪酸類Ｊ：ステアリン酸カリウム、試薬 脂肪酸類Ｋ：ステアリン酸カルシウム、試薬 アルミン酸アルカリ：急結成分α、無水アルミン酸ナト
リウム、市販品 ＣＡ ：急結成分β、12CaO・7Al2O3に相当する非晶
質のＣＡ、ブレーン値6,200cm2/g 硫酸塩 ：急結成分γ、天然無水石膏をボールミル粉
砕、ブレーン値6,000cm2/g 市販急結剤：スラリー急結剤、アルカリフリー急結剤、
市販品、圧送には液体ポンプを使用 化学混和剤：高性能減水剤、ポリカルボン酸系、市販品 補強材 ：鋼繊維、市販品、長さ30mm、アスペクト比
70<Materials> Cement: ordinary Portland cement, commercially available fine aggregate: Himekawa, Niigata Prefecture, FM2.73 Coarse aggregate: Himekawa, Niigata prefecture, maximum coarse aggregate diameter 13 mm Fatty acids A: lauric acid, commercially available Fatty acids B: myristic acid, reagent Fatty acids C: palmitic acid, reagent Fatty acids D: stearic acid, reagent Fatty acids E: arachinic acid, reagent Fatty acids F: behenic acid, reagent Fatty acids G: oleic acid, reagent Fatty acids H: Sodium stearate, reagent Fatty acids J: potassium stearate, reagent Fatty acids K: calcium stearate, reagent Alkaline aluminate: quick-setting component α, anhydrous sodium aluminate, commercially available CA: quick-setting component β, 12CaO・ Amorphous CA equivalent to 7Al 2 O 3 , Blaine value 6,200 cm 2 / g sulfate: Quick-setting component γ, natural anhydrous gypsum is ball-milled, Blaine value 6,000 cm 2 / g Commercial quick setting agent: Slurry quick setting agent, alkali-free quick setting agent,
Commercial product, use liquid pump for pumping Chemical admixture: high performance water reducing agent, polycarboxylic acid, commercial product Reinforcement: steel fiber, commercial product, length 30mm, aspect ratio
70
【００４３】＜測定方法＞ 吹付け状態：良好○＞△＞×不良で判断 リバウンド率：吹き付けたコンクリート量と添加したセ
メント急結剤量の合計に対する跳ね返り量の割合 鋼繊維リバウンド率：吹き付けたコンクリート中の鋼繊
維量に対する跳ね返りコンクリート中の鋼繊維量の割合 圧縮強度 ：プルアウト試験による３時間の初期強度<Measurement method> Spraying condition: good ○>△> × bad judgment Rebound rate: ratio of rebounding amount to total amount of sprayed concrete and added cement quick-setting agent Steel fiber rebound ratio: sprayed concrete Ratio of the amount of steel fiber in the rebound concrete to the amount of steel fiber in the medium Compressive strength: Initial strength for 3 hours by pull-out test
【００４４】[0044]
【表１】 [Table 1]
【００４５】本発明の脂肪酸類を被覆したセメント急結
剤は、被覆しないセメント急結剤と比較してリバウンド
が少なく、鋼繊維の跳ね返り量も少ない結果となった。
また、市販のスラリー急結剤と比較して、本発明のセメ
ント急結剤は良好な初期強度発現性を示した。The cement quick setting agent coated with the fatty acids of the present invention resulted in less rebound and a smaller amount of steel fiber rebound than the uncoated cement quick setting agent.
In addition, the cement quick setting agent of the present invention exhibited better initial strength development than the commercially available slurry quick setting agent.
【００４６】実験例２ 表２に示す被覆する急結成分100部に対して、脂肪酸類
Ｈを0.01部配合し、混合粉砕して脂肪酸類を被覆した急
結成分を調製した。調製した急結成分を用い、アルミン
酸アルカリ10部、ＣＡ45部、及び硫酸塩45部となるよう
にオムニミキサで混合してセメント急結剤を製造したこ
と以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記す
る。Experimental Example 2 0.01 parts of fatty acid H was mixed with 100 parts of the quick-setting component to be coated shown in Table 2 and mixed and pulverized to prepare a quick-setting component coated with the fatty acid. The procedure was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the prepared quick-setting component was mixed with an omni mixer to obtain 10 parts of alkali aluminate, 45 parts of CA, and 45 parts of sulfate to produce a cement quick-setting agent. The results are also shown in Table 2.
【００４７】[0047]
【表２】 [Table 2]
【００４８】本発明のセメント急結剤を用いると跳ね返
りが少なく、鋼繊維の跳ね返りロスの少ない吹付け施工
が可能となることが判明した。It has been found that the use of the cement quick-setting admixture of the present invention makes it possible to carry out spraying with little rebound and little rebound loss of steel fibers.
【００４９】[0049]
【発明の効果】本発明のセメント急結剤を使用すること
により、従来のセメント急結剤に比べ、吹付けセメント
コンクリートの跳ね返りを低減でき、繊維補強吹付けセ
メントコンクリートにおいては、鋼繊維の跳ね返り量を
低減できる。このため、リバウンドによるコンクリート
ロスが少なく、トンネル掘削時の材料ロスの低減が図
れ、建設期間の短縮など、大幅にトンネル建設コストを
低減できる。また、本発明のセメント急結剤は、吹付け
直後の急結性や急硬性が良好で、ＮＡＴＭにおける吹付
けコンクリートの支保効果を向上させるため使用される
繊維補強吹付けコンクリートに使用した際、繊維の跳ね
返りが少なく、高価な繊維を有効に活用でき、硬化体の
曲げタフネスの向上や掘削断面の低減に大きく寄与する
ものである。そして、従来のセメント急結剤に比べて、
セメントコンクリートに添加した際の初期凝結が適度に
緩やかであり、吹付け直後の凝結が適度であり、跳ね返
りや粉塵発生の低減が図れる。特に、有機繊維や鋼繊維
などの繊維を配合した繊維補強セメントコンクリートに
使用すると、吹付け時に発生する繊維の跳ね返り量を低
減でき、硬化体の曲げタフネスや靱性を向上できるもの
である。さらに長期間製品貯蔵した場合でも、セメント
急結剤成分の風化が少なく、安定した品質を維持するこ
とができ、トンネル坑内等、高温多湿環境下での品質保
持特性に優れたセメント急結剤が得られる。By using the cement quick-setting admixture of the present invention, the rebound of sprayed concrete can be reduced as compared with the conventional cement quick-setting admixture. The amount can be reduced. For this reason, concrete loss due to rebound is small, material loss during tunnel excavation can be reduced, and tunnel construction costs can be significantly reduced by shortening the construction period. In addition, the cement quick-setting agent of the present invention has good quick-setting properties and quick-setting properties immediately after spraying, and when used for fiber-reinforced shotcrete used to improve the support effect of shotcrete in NATM, Fiber bounce is small and expensive fibers can be effectively used, which greatly contributes to improvement of the bending toughness of the cured body and reduction of the excavated cross section. And compared to the conventional cement quick setting agent,
The initial setting when added to cement concrete is moderately moderate, the setting immediately after spraying is appropriate, and rebound and dust generation can be reduced. In particular, when used in fiber-reinforced cement concrete containing fibers such as organic fibers and steel fibers, the amount of fibers rebounding at the time of spraying can be reduced, and the bending toughness and toughness of the cured product can be improved. In addition, even if the product is stored for a long period of time, the cement quick setting agent component has less weathering and can maintain stable quality, and a cement quick setting agent with excellent quality retention characteristics under high temperature and high humidity environment such as in tunnel tunnels. can get.
───────────────────────────────────────────────────── 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 22:08 Ｃ０４Ｂ 22:08 Ｚ 22:14） 22:14） Ｂ 103:12 103:12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C04B 22:08 C04B 22:08 Z 22:14) 22:14) B 103: 12 103: 12
Claims (4)
炭化水素、nは１又は２、Ｘは水素、アルカリ金属、又
はアルカリ土類金属）で示される脂肪酸類を急結成分の
粒子表面に被覆してなるセメント急結剤。(1) A fatty acid represented by (RCOO) n X (R is a saturated or unsaturated hydrocarbon, n is 1 or 2, X is hydrogen, an alkali metal, or an alkaline earth metal). A cement quick setting agent coated on the particle surface.
酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン
酸、及びオレイン酸又はそれらの塩の一種又は二種以上
であることを特徴とする請求項１記載のセメント急結
剤。2. The method according to claim 1, wherein the fatty acids are one or more of lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachiic acid, behenic acid, and oleic acid or salts thereof. The cement quick setting agent described.
塩、カルシウムアルミネート、及び硫酸塩から選ばれた
一種又は二種以上であることを特徴とする請求項１又は
２記載のセメント急結剤。3. The cement quick-setting agent according to claim 1, wherein the quick-setting component is one or more selected from alkali metal aluminates, calcium aluminates, and sulfates. .
記載のセメント急結剤とを含有してなるセメント組成
物。4. A cement composition comprising cement and the cement quick-setting agent according to claim 1.
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