JP2002241159A - 吹き付け用急結剤およびこれを用いた吹き付け用材料 - Google Patents
吹き付け用急結剤およびこれを用いた吹き付け用材料Info
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Abstract
く、耐久性に優れた吹き付け材料を提供する。 【解決手段】 アルミナセメントを20〜70重量%、
石膏を7〜50重量%、炭酸塩を5〜25重量%、水酸
化カルシウムを5〜15重量%、アルミン酸塩を5〜1
5重量%配合して吹き付け用急結剤とする。この吹き付
け用急結剤をポルトランドセメントまたは混合セメント
に対して4〜15重量%混合した吹き付け材料を提供す
る。吹き付け用急結剤は、土木学会の吹き付けコンクリ
ート用急結剤品質規格の規定を満足する。また、使用す
る材料のほとんどが市販品をそのまま使用することがで
き、製造コストが安価で、製造に人手と時間を要さず急
な需要の変動にも対応可能であり、品質管理が容易であ
る。
Description
の補修など、またはトンネル工事の一次覆工等に用いら
れる吹き付け用急結剤と吹き付け材料に関し、施工面の
地山に対する付着性が良く、跳ね返り率も少なく、か
つ、耐久性の優れた急結剤とこの急結剤を使用した吹き
付け材料に関する。
タルを圧縮空気で施工面に吹き付ける工法で、型枠を省
略でき、且つ急速施工が可能である。また、作業の省力
化が可能である等の利点を有し、道路等の法面保護、ラ
イニング、トンネル工事の一次覆工などに用いられてい
る。近年トンネルの工法の一種で、掘削作業の合理化を
図るため、掘削後地山にロックボルトを打ち込み、これ
にコンクリートを吹き付け、一次覆工を受け持たせるN
ATM工法が普及している。上記吹き付け工法に用いら
れる材料としては、ポルトランドセメントに急結性の混
和材を混合した急結性のモルタルやコンクリートが用い
られている。上記急結性の混和材として、水ガラスを主
体とするもの、カルシウムアルミネートからなるもの、
カルシウムアルミネートを主体としてアルミン酸塩や炭
酸塩を含有するもの、またはアルミナセメントと炭酸ナ
トリウムを主体とし、これにアルミン酸ナトリウム、石
膏、消石灰を混合した急結剤(特開昭63−24875
8号公報)等がある。
したものは、硬化後のコンクリートの強度が向上せずに
長期安定性が不十分で、しかもアルカリ量が多くアルカ
リ公害を生じる可能性がある。また、上記カルシウムア
ルミネートからなるもの、カルシウムアルミネートを主
体としてアルミン酸塩や炭酸塩を含有するものは、とき
により急結性が損なわれたり、コンクリートの付着性力
が弱くなったりし、施工の際、吹き付けコンクリートの
跳ね返りがおおくなったり、一旦付着しても、その後剥
離するなどの課題がある。また、アルミナセメントと炭
酸ナトリウムを主体とするものは、炭酸ナトリウムを主
体としている関係上、添加量の変動に対する凝結時間の
変動及び初期強度が小さく、品質変動、吹き付け厚さ及
び跳ね返り量などの点で課題があった。
解決するため鋭意研究した結果、次に示す急結剤を発明
した。請求項1の発明は、アルミナセメントと、アルミ
ン酸塩と、炭酸塩と、石膏と、水酸化カルシウムとを配
合した吹き付け用急結剤において、上記アルミナセメン
トを20〜70重量%、石膏を7〜50重量%、炭酸塩
を5〜25重量%、水酸化カルシウムを5〜15重量
%、アルミン酸塩を5〜15重量%配合した吹き付け用
急結剤である。
メントとの合計配合量が50〜80重量%である請求項
1記載の吹き付け用急結剤である。
メントとの混合割合がSO3/Al 2O3のモル比で
0.2〜2.0である請求項1または請求項2記載の吹
き付け用急結剤である。
0〜70重量%、石膏を7〜50重量%、炭酸塩を5〜
25重量%、水酸化カルシウムを5〜15重量%、アル
ミン酸塩を5〜15重量%配合した吹き付けコンクリー
ト用急結剤をポルトランドセメントまたは混合セメント
に対し4〜15重量%混合する吹き付け用材料である。
ルミナセメントと石膏を主構成物とし、これに凝結促進
性を有する混和材を配合するものである。その配合比
は、アルミナセメントを20〜70重量%、石膏を8〜
50重量%、炭酸塩を5〜25重量%、水酸化カルシウ
ムを5〜15重量%、アルミン酸塩を5〜15重量%で
ある。本発明の吹き付け用急結剤は、上記のようにアル
ミナセメントと石膏を主構成物とし、これに炭酸塩、水
酸化カルシウムおよびアルミン酸塩を配合することによ
り、ポルトランドセメントと混合した場合、急結に必要
なカルシウムイオンと、アルミニウムイオンの溶出をコ
ントロールするものである。この急結剤をポルトランド
セメントまたは混合セメントに対し外割で4〜15重量
%混合した吹き付け材料である。セメント100重量部
に対して急結剤4〜15重量部を混合する。
トは、石灰石とボーキサイトとを原料として製造され、
一般に市販されているアルミナセメントである。このア
ルミナセメントの主要鉱物は、CaO・Al2O3であ
る。その粉末度は、市販されているアルミナセメントの
粉末度で良いが、凝結時間および圧縮強度の発現性等を
考慮すれば、ブレーン比表面積で3800cm2/g以
上とした方が好ましく、その上限としては経済性を考慮
して6500cm2/g未満とした方が好ましい。アル
ミナセメントの配合量としては、20〜70重量%であ
る。
化学及び天然石膏の何れでも良く、二水、半水及び無水
石膏のいずれでも使用可能であるが、11型無水石膏の
使用が望ましい。その添加量は、8〜50重量%であ
る。また、その粉末度としては、ブレーン比表面積で2
500cm2/g以上のものを使用することが望まし
く、その上限は、取扱性および経済性を考慮して決めれ
ばよい。
及び石膏とアルミナセメントとの混合割合は、主として
カルシウムスルホアルミネート、いわゆるエトリンガイ
トの生成量を調整するものである。アルミナセメントと
石膏の合計配合量は、50〜80重量%である。50重
量%未満では、エトリンガイトの生成量が少なく、圧縮
強度が低下し、耐久性が低下するおそれがある。また、
全体としての炭酸塩、アルミン酸塩および水酸化カルシ
ウムの添加量が増加し、凝結時間が早くなる傾向を有す
る。80重量%を越えると、炭酸塩及びアルミン酸塩類
の配合量が少なくなり、凝結時間が長くなる傾向を有す
る。従って、施工時に地山との付着性が低下し、だれ等
の問題を発生する可能性がある。
は、SO3/Al2O3のモル比で0.2〜2.0であ
る。上記モル比が0.2未満であるとエトリンガイトの
生成量が少なく、従って、圧縮強度も低くなる可能性が
あり、耐久性に問題を生じる。また、上記モル比が大き
くなるに従って、凝結時間が長くなる傾向があるととも
に、初期強度の発現性が悪くなり、施工した場合に地山
に対する付着性が低下するおそれがある。材齢28日強
度は、モル比2程度でピークを迎え、これ以上では低下
する傾向を有している。それ故、上記モル比の好ましい
範囲としては、0.4〜1.5である。
ムは、Caイオンを溶出しエトリンガイトの生成を促進
するものであり、その配合量は、5〜15重量%であ
る。5重量%未満では、添加の効果が少なく圧縮強度が
低くなる可能性がある。15重量%を越えて添加すると
長期の材齢強度が低下するので好ましくない。
は、凝結を促進するものである。アルミン酸塩として
は、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、およ
びアルミン酸リチウム等の1種または2種以上をあげる
ことが出来る。このうち、アルミン酸ナトリウムを使用
することが好ましい。アルミン酸ナトリウムは、無水物
と結晶水を有するものとがあるが、貯蔵安定性の面より
無水物が好ましく、このアルミン酸ナトリウムを最大粒
径2mm以下の粉末状として使用する。アルミン酸ナト
リウムの配合量は、5〜15重量%が好ましい。5重量
%未満では、添加の効果が発揮されず、15重量%を越
えると長期圧縮強度の発現性を阻害するおそれがある。
また、アルミン酸ナトリウムのNa2O/Al2O3の
モル比は1〜2程度のものを使用することが望ましい。
ントの凝結を促進するものであり、炭酸ナトリウム、炭
酸カリウムおよび重炭酸ナトリウム等の1種または2種
以上を例示することができる。このうち炭酸ナトリウム
の使用が好ましい。この炭酸塩は上記アルミン酸塩と併
用することにより凝結を促進するので、施工時の付着力
を促進する。その配合量としては、5〜25重量%であ
る。5重量%未満では、凝結促進の効果が小さくなる可
能性がある。25重量%を越えると圧縮強度が低下する
おそれがある。
クリートに使用するセメントとしては、ポルトランドセ
メントまたは混合セメントを使用する。ポルトランドセ
メントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポル
トランドセメント、超早強性ポルトランドセメントなど
を使用することが好ましい。混合セメントは、可溶性の
シリカを(3〜15重量%程度)混合したセメントであ
る。上記可溶性シリカとしては、フライアッシュ、シリ
カフューム等を例示することができる。このうち市販の
シリカフュームを使用することが望ましい。上記急結剤
の使用量は、上記ポルトランドセメントまたは上記混合
セメント(ポルトランドセメント+可溶性シリカ)に対
し外割で4〜15重量%である。4重量%未満では、凝
結時間が長くなり、地山に対する付着力が不足し、跳ね
返り量が増え好ましくない。15重量%を越えると、長
期強度の発現性が低下したり、凝結時間が短くなりす
ぎ、管路の閉塞などをおこす可能性がある。また、急結
剤の配合量が多くなると、上記急結剤と上記ポルトラン
ドセメントまたは混合セメントを使用して混練したモル
タルまたはコンクリートとの混合が悪くなり、吹き付け
たコンクリートに品質むらが生じる。また、硬化が早す
ぎて、跳ね返り率も多くなる。上記混合セメントを吹き
付け用のベースコンクリートに使用する場合は、不活性
物質微粉末を5〜40重量%混合する。この不活性物質
粉末としては、岩石微粉末、石灰石微粉末、セラミック
ス微粉末、徐冷高炉スラグ微粉末、金属微粉末等を例示
することが出来る。このうちブレーン比表面積で250
0〜10000cm2/g程度の石灰石微粉末を使用す
るのが好ましい。
剤を使用した吹き付け材料は、乾式および湿式の何れで
も使用可能であるが、作業環境確保の面から湿式で使用
することが好ましい。湿式で使用する場合、例えば、図
1に示すように、ポルトランドセメント、細骨材、粗骨
材および水とを所定の割合で配合し、この配合物をコン
クリートミキサー1で混練してベースコンクリートを製
造する。このコンクリートをコンクリートポンプ2で輸
送管5を介してY字管6に圧送する。また、急結剤は、
急結剤供給装置3に供給する。この急結剤供給装置3に
は、圧送用の空気がコンプレッサ9より除湿用のドライ
ヤー8を経由して送り込まれている。この空気で、供給
された急結剤を供給管7を経由してY字管6に搬送して
いる。このY字管6内でコンクリートと急結剤とが合流
し、急結剤を圧送した空気によりコンクリートと急結剤
とを混合し、吹き付け用コンクリートとしてノズル4の
先端よりよう壁10に吹き付け、よう壁10にコンクリ
ート11を付着させるものである。また、この際、コン
クリート側に減水剤および流動化剤等を使用することが
できる。
た吹き付け材料について、実施例に基づき説明する。本
発明は、以下の実施例に限定されるものでない。表1に
示す市販のアルミナセメント、三菱マテリアル株式会社
製普通ポルトランドセメント、市販のII型無水石膏、
および市販の水酸化カルシウム、アルミン酸ナトリウム
(住友化学工業株式会社製、商品名:NAP−12
0)、炭酸ナトリウム(旭硝子株式会社製、商品名:粒
灰)を使用し、表2に示す配合の吹き付け用急結剤を製
造した。なお、上記市販のアルミナセメントは、所定の
粒度に粉砕分級して用いた。この急結剤を表3に示すよ
うにポルトランドセメントに配合し、「JIS R52
01」の規定に準拠して短期および長期の圧縮強度と、
「ASTM C403」に準拠し凝結時間を測定し、そ
の結果を表3に示す。
ランドセメント100重量部にシリカヒューム(エルケ
ム(株)エジプト品、密度:2.27g/cm3、比表
面積:17.7m2/g(BET法))を5.9重量部
配合した混合セメントと、上記普通ポルトランドセメン
トとをベースセメントとした。このベースセメントのJ
ISモルタル試験結果は、表4に示すとおりである。こ
のポルトランドセメントおよび混合セメントに表5に示
す物性の骨材を表6に示すように配合して吹き付けコン
クリート用のベースコンクリートとした。なお、混合セ
メントには、表6に示すように、三菱マテリアル株式会
社製石灰石微粉末(密度2.72g/cm3、ブレーン
比表面積:7400cm2/g)を上記ポルトランドセ
メント100重量部に対して20重量部混合する。この
コンクリートに、表2に示す配合No31およびNo3
4の急結剤を、表6に示すポルトランドセメントまたは
混合セメント(ポルトランドセメント+シリカ)に対
し、表7に示す割合で混合するように、図1に示す旭硝
子株式会社の湿式吹き付け(AGRF吹き付け)装置を
使用して吹き付けコンクリートを製造し、コンクリート
よう壁に吹き付けた。図1において、200リットルの
パン型強制練りミキサー1を使用し、その回転数は60
rpmとした。コンクリートポンプ2としては、「Pu
tzmeister W−Piston pomp」を
使用した。その吐出量は4トン/時間である。急結剤供
給装置3には、空気輸送100PSコンプレッサ(吹き
付け圧は0.4MPa)を用いた。用いた吹き付けノズ
ル4の先端口径は1〜3/4インチである。この吹き付
けコンクリートの圧縮強度、または吹き付けコンクリー
トをよう壁に吹き付ける際の跳ね返り率、若しくは吹き
付けたコンクリートの3時間後の引き抜き試験を「JS
CE G−561」の規定により行った。その結果は表
7および表8に示すとおりである。なお、跳ね返り率
は、垂直の壁面1×1mの範囲に約50cmの距離から
厚さ10cmになるように吹き付けた際の、リバウンド
したコンクリート重量を吹き付けたコンクリート総重量
に対する百分率として求めた。
急結剤とこれを用いた吹き付け材料は、土木学会の「吹
き付けコンクリート用急結剤の品質規格」の凝結時間お
よび圧縮強度の規格値を満足することが確認できた。
が規定する「吹き付けコンクリート用急結剤品質規格」
の規定を満足することができる優れた急結剤である。ま
た、使用する材料は、ほとんど市販品をそのまま使用す
ることができるので、製造コストが安価であり、製造に
人手と時間を要さず急な需要の変動にも対応可能である
ばかりか、品質管理が容易である。また、本発明の吹き
付け用急結剤を用いた吹き付け用材料は、吹き付けた際
の跳ね返りの量が少なく、強度の発現性も良好であるた
め、吹き付け作業の効率化に寄与する。
リートの吹き付け装置を示すブロック図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 アルミナセメントと、アルミン酸塩と、
炭酸塩と、石膏と、水酸化カルシウムとを配合した吹き
付け用急結剤において、 上記アルミナセメントを20〜70重量%、石膏を7〜
50重量%、炭酸塩を5〜25重量%、水酸化カルシウ
ムを5〜15重量%、アルミン酸塩を5〜15重量%配
合した吹き付け用急結剤。 - 【請求項2】 上記石膏とアルミナセメントとの合計配
合量が50〜80重量%である請求項1記載の吹き付け
用急結剤。 - 【請求項3】 上記石膏とアルミナセメントとの混合割
合がSO3/Al2O3のモル比で0.2〜2.0であ
る請求項1または請求項2記載の吹き付け用急結剤。 - 【請求項4】 アルミナセメントを20〜70重量%、
石膏を7〜50重量%、炭酸塩を5〜25重量%、水酸
化カルシウムを5〜15重量%、アルミン酸塩を5〜1
5重量%配合した吹き付けコンクリート用急結剤をポル
トランドセメントまたは混合セメントに対し4〜15重
量%混合する吹き付け用材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001034478A JP2002241159A (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 吹き付け用急結剤およびこれを用いた吹き付け用材料 |
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-02-09 JP JP2001034478A patent/JP2002241159A/ja active Pending
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