JP2017109901A - 吹付コンクリート組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】硬化促進剤と、セメントと、骨材と、急結材とを含み、前記硬化促進剤が、ケイ酸カルシウム水和物を含有する吹付コンクリート組成物。前記急結材が、カルシウムアルミネート、カルシウムサルホアルミネート及び硫酸アルミニウム塩から選択される1種以上を主成分とする、粉体であるか、又は、ケイ酸アルカリ金属塩、アルミン酸アルカリ金属塩、炭酸アルカリ金属塩、硫酸アルカリ金属塩および硫酸アルミニウム塩から選択される1種以上を主成分とする水性スラリーである、吹付コンクリート組成物。
【選択図】なし
Description
[1] 硬化促進剤と、セメントと、骨材と、急結材とを含み、
前記硬化促進剤が、ケイ酸カルシウム水和物を含有する、吹付コンクリート組成物。
[2] 前記急結材が、粉体であり、カルシウムアルミネート、カルシウムサルホアルミネートおよび硫酸アルミニウム塩から選択されるいずれか1種又は2種以上を主成分とする、上記[1]に記載の吹付コンクリート組成物。
[3] 前記急結材が、ケイ酸アルカリ金属塩、アルミン酸アルカリ金属塩、炭酸アルカリ金属塩、硫酸アルカリ金属塩および硫酸アルミニウム塩から選択されるいずれか1種又は2種以上を主成分とする水性スラリーである、上記[1]に記載の吹付コンクリート組成物。
[4] 前記ケイ酸カルシウム水和物が、平均粒子径1000nm未満の微粒子である、上記[1]〜[3]のいずれか1項に記載の吹付コンクリート組成物。
[5] さらに、無機混和材料を含む、上記[1]〜[4]のいずれか1項に記載の吹付コンクリート組成物。
[6] 前記無機混和材料が、フライアッシュおよび高炉スラグ微粉末の少なくとも一方または両方である、上記[1]〜[5]のいずれか1項に記載の吹付コンクリート組成物。
[7] ケイ酸カルシウム水和物を含有する硬化促進剤と、セメントと、骨材とを含むA材と、急結材を含むB材とを準備し、前記A材および前記B材をそれぞれ個別の配管を通じて吹き付け箇所までポンプで圧送し、吹き付け直前に、吹付ノズル部にて前記A材と前記B材とを混合して吹き付けることを特徴とする、吹付コンクリート組成物の製造方法。
本実施形態に係る吹付コンクリート組成物は、所定の硬化促進剤と、セメントと、骨材と、急結材とを含む。また、吹付コンクリート組成物は、さらに無機混和材料を含むことが好ましい。また、必要に応じて、さらに各種添加剤を含有してもよい。
本実施形態に係る吹付コンクリート組成物において、硬化促進剤は、ケイ酸カルシウム水和物を含有する。吹付コンクリート組成物が、ケイ酸カルシウム水和物を含有する硬化促進剤を含むことにより、急結材の配合量を過度に増加させることなく、所要の強度特性を確保しつつ、凝結時間を短縮でき、凝結性状を改善し得る。
mCaO・SiO2・nH2O ・・・(1)
上記式(1)中、mは、0.1≦m≦2であることが好ましく、より好ましくは0.66≦m≦1.8である。また、nは、0.6≦n≦6であることが好ましく、より好ましくは1.2≦n≦5.5である。
本実施形態に係る硬化促進剤の製造方法は、必ずしも限定されるものではないが、例えば次のような方法により製造することができる。
本実施形態に係る硬化促進剤は、水溶性カルシウム化合物が0.1〜51質量%、水溶性ケイ酸塩化合物が0.1〜55質量%、分散剤が0.1〜30質量%、水が24〜95質量%になるように調製し、分散剤を含む水溶液の存在下で、水溶性カルシウム化合物と水溶性ケイ酸塩化合物とを反応させることにより製造されることが好ましい。また、より好ましくは、水溶性カルシウム化合物が0.1〜15質量%、水溶性ケイ酸塩化合物が0.1〜10質量%、分散剤が0.1〜10質量%、水が70〜95質量%になるように調製される。
水溶性カルシウム化合物としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、重炭酸カルシウム、臭化カルシウム、炭酸カルシウム、クエン酸カルシウム、塩素酸カルシウム、フッ化カルシウム、グルコン酸カルシウム、水酸化カルシウム、次亜塩素酸カルシウム、ヨウ素酸カルシウム、ヨウ化カルシウム、乳酸カルシウム、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、リン酸カルシウム、プロピオン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸カルシウム半水和物、硫酸カルシウム二水和物、硫化カルシウム、酒石酸カルシウム、アルミン酸カルシウム、ケイ酸三カルシウムおよびケイ酸二カルシウムが挙げられる。この中でも、非腐蝕性の点で、クエン酸カルシウム、酒石酸カルシウム、ギ酸カルシウム、硫酸カルシウムが好ましい。また、水中での良好な溶解性および低コストの点で、塩化カルシウムおよび硝酸カルシウムが好ましい。
水溶性ケイ酸塩化合物としては、例えば、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、水ガラス、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸三カルシウム、ケイ酸二カルシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸、メタケイ酸ナトリウムおよびメタケイ酸カリウムが挙げられる。この中でも、水中での良好な溶解性の点で、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウムおよび水ガラスが好ましい。
本実施形態に係る硬化促進剤は、カルシウム化合物が0.1〜51質量%、二酸化ケイ素を主成分とする材料が0.1〜55質量%、分散剤が0.1〜30質量%、水が24〜95質量%になるように調製し、前記分散剤を含む水溶液の存在下で、アルカリ条件下、カルシウム化合物と二酸化ケイ素を主成分とする材料とを反応させることにより製造されてもよい。好ましくは、カルシウム化合物が3.0〜14質量%、二酸化ケイ素を主成分とする材料が4.0〜16質量%、分散剤が0.1〜10質量%、水が70〜95質量%になるように調製される。
カルシウム化合物としては、上述の水溶性カルシウム化合物を使用することができる。その中でも、強アルカリ性の点で、水酸化カルシウムおよび酸化カルシウムが好ましい。
二酸化ケイ素を主成分とする材料としては、例えば、ミクロシリカ、熱分解シリカ、沈降シリカ、高炉スラグおよびケイ砂が挙げられる。これら材料の粒子径は1μm未満であることが好ましい。また、二酸化ケイ素を主成分とする材料として、アルカリ環境下で二酸化ケイ素を生成可能なテトラアルコキシシランを使用することができる。テトラアルコキシシランは一般式Si(OR)4で表される。Rは同一でも異なっていてもよく、C1〜C10のアルキル基から選択される。テトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましい。
本実施形態に係る分散剤は、硬化促進剤中に含有され、硬化促進剤中の固体粒子を分散させるために用いるものであって、末端に官能基を有するポリアルキレングリコール、水溶性櫛形ポリマー、並びに下記一般式(I)および下記一般式(II)で表される構造単位を有する重縮合物からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
上記一般式(I)中、Aは、炭素原子を5〜10個有する芳香族化合物またはヘテロ芳香族化合物である。Bは、N、NHまたはOである。BがNの場合、nは2であり、BがNHまたはOの場合、nは1である。R1およびR2は、互いに独立しており、分岐鎖状または直鎖状のC1〜C10−アルキル基、C5〜C8−シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基またはHである。aは、1〜300の整数である。Xは、分岐鎖状または直鎖状のC1〜C10−アルキル基、C5〜C8−シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、またはHである。
上記一般式(II)中、Dは、炭素原子5〜10個を有するヘテロ芳香族化合物である。Eは、N、NHまたはOである。EがNの場合、mは2であり、EがNHまたはOの場合、mは1である。R3およびR4は、互いに独立しており、分岐鎖状または直鎖状のC1〜C10−アルキル基、C5〜C8−シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、またはHである。bは、1〜300の整数である。Mは、互いに独立しており、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオン、および/またはHである。aは1であるか、またはMがアルカリ土類金属イオンの場合には1/2である。
末端に官能基を有するポリアルキレングリコールにおいて、ポリアルキレングリコール鎖は、直鎖状であることが好ましい。アルキレン鎖の炭素数は、例えば2〜8である。ポリアルキレングリコールとして、ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールが好ましく、より好ましくはポリエチレングリコールである。
上記一般式(iv)中、Aは、同一であっても異なっていてもよく、かつ互いに独立して、炭素原子2〜18個を有するアルキレンである。好ましくは、エチレンまたはプロピレンである。nは、5〜500の整数である。好ましくは、10〜200の整数、より好ましくは10〜100の整数である。Rは、HまたはC1〜C15−アルキル基である。好ましくは、HまたはC1〜C3−アルキル基である。より好ましくはHである。Mは、H、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アミンおよび/または有機アミン残基である。
上記一般式(vi)中、Aは、同一であっても異なっていてもよく、かつ互いに独立して、C2〜C18−アルキレン基である。好ましくは、エチレンまたはプロピレンである。nは、5〜500の整数である。好ましくは、10〜200の整数、より好ましくは10〜100の整数である。Rは、HまたはC1〜C15−アルキル基である。好ましくは、C1〜C3−アルキル基である。R1は、C1〜C18−アルキル基またはフェニル基である。Mは、H、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アミンおよび/または有機アミン残基である。
上記一般式(vii)中、Aは、同一であっても異なっていてもよく、かつ互いに独立して、C2〜C18−アルキレン基である。好ましくは、エチレンまたはプロピレンである。nは、5〜500の整数である。好ましくは、10〜200の整数、より好ましくは10〜100の整数である。Rは、HまたはC1〜C15−アルキル基である。好ましくは、C1〜C3−アルキル基である。Yは、ジイソシアネートの残基である。Mは、H、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アミンおよび/または有機アミン残基である。
上記一般式(viii)中、Aは、同一であっても異なっていてもよく、かつ互いに独立して、C2〜C18−アルキレン基である。好ましくは、エチレンまたはプロピレンである。nは、5〜500の整数である。好ましくは、10〜200の整数、より好ましくは10〜100の整数である。Rは、HまたはC1〜C15−アルキル基である。好ましくは、C1〜C3−アルキル基である。R1は、C1〜C18−アルキル基である。好ましくは、メチル基である。
上記一般式(ix)中、Aは、同一であっても異なっていてもよく、かつ互いに独立して、C2〜C18−アルキレン基である。好ましくは、エチレンまたはプロピレンである。nは、5〜500の整数である。好ましくは、10〜200の整数、より好ましくは10〜100の整数である。mは、4〜6の整数である。好ましくは、4または5、より好ましくは5である。Rは、HまたはC1〜C15−アルキル基である。好ましくは、C1〜C3−アルキル基である。R1は、C1〜C18−アルキル基である。好ましくは、メチル基である。
水溶性櫛形ポリマーは、酸モノマーおよびポリエーテルマクロモノマーを含むモノマーをフリーラジカル重合することにより得られるコポリマーであることが好ましい。コポリマーにおいて、少なくとも45mol%、好ましくは少なくとも80mol%が酸モノマーおよびポリエーテルマクロモノマーに由来する。
上記一般式(a)中、R1は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、HまたはC1〜C4−アルキル基である。Xは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、NH−(CnH2n)、O−(CnH2n)または結合鎖である。nは、1〜4の整数である。R2は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、OH、SO3H、PO3H2、O−PO3H2またはパラ置換C6H4−SO3Hであり、Xが結合鎖である場合はOHである。
上記一般式(b)中、R3は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、HまたはC1〜C4−アルキル基である。n=0〜4の整数である。R4は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、OH、SO3H、PO3H2、O−PO3H2またはパラ置換C6H4−SO3Hである。
上記一般式(d)中、R6は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、HまたはC1〜C4−アルキル基である。Qは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、OまたはNHである。R7は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、H、(CnH2n)−SO3H、(CnH2n)−OH、(CnH2n)−PO3H2、(CnH2n)−OPO3H2、C6H4−SO3H、C6H4−PO3H2、C6H4−OPO3H2または(CmH2m)p−O−(AO)w−R9である。nは、1〜4の整数である。mは、1〜4の整数である。pは、1〜4の整数である。Aは、CqH2qまたはCH2C(C6H5)H−である。qは、2〜5の整数である。wは、1〜350の整数である。R9は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、C1〜C4−アルキル基である。
上記一般式(A)中、R10、R11およびR12は、いずれも同一であっても異なっていてもよく、互いに独立して、かつ、HまたはC1〜C4−アルキル基である。Eは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、C1〜C6−アルキレン基、シクロヘキシレン基、CH2−C6H10、オルト置換、メタ置換もしくはパラ置換C6H4または結合鎖である。Gは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、O、NH、CO−NHまたは結合鎖である。ただし、Eが結合鎖である場合には、Gも結合鎖である。Aは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、CmH2mまたはCH2CH(C6H5)である。mは、2〜5の整数である。好ましくは2である。nは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、0〜5の整数である。aは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、2〜350の整数である。好ましくは、100〜200の整数である。R13は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、H、C1〜C4−アルキル基、CO−NH2またはCOCH3である。
上記一般式(B)中、R14は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、HまたはC1〜C4−アルキル基である。Eは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、C1〜C6−アルキレン基、シクロヘキシレン基、CH2−C6H10、オルト置換、メタ置換もしくはパラ置換C6H4または結合鎖である。Gは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、O、NH、CO−NHまたは結合鎖である。ただし、Eが結合鎖である場合には、Gも結合鎖である。Aは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、CmH2mまたはCH2CH(C6H5)である。mは、2〜5の整数である。好ましくは2である。nは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、0〜5の整数である。aは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、2〜350の整数である。好ましくは、100〜200の整数である。Dは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、O、NHまたは結合鎖である。ただし、Dが結合鎖である場合には、bは0〜4の整数、cは、0〜4の整数であり、かつ、b+cは3または4である。また、DがNHまたはOである場合には、bは0〜3の整数、cは0〜3の整数であり、かつ、b+cは2または3である。R15は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、H、C1〜C4−アルキル基、CO−NH2またはCOCH3である。
上記一般式(C)中、R16、R17およびR18は、いずれも同一であっても異なっていてもよく、互いに独立して、かつ、HまたはC1〜C4−アルキル基である。Eは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、C1〜C6−アルキレン基、シクロヘキシレン基、CH2−C6H10、オルト置換、メタ置換もしくはパラ置換C6H4または結合鎖である。Aは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、CmH2mまたはCH2CH(C6H5)である。mは、2〜5の整数である。nは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、0〜5の整数である。aは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、2〜350の整数である。Lは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、CpH2pまたはCH2CH(C6H5)である。pは、2〜5の整数である。dは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、1〜350の整数である。R19は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、HまたはC1〜C4−アルキル基である。R20は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、Hまたは非分岐鎖C1〜C4−アルキル基である。
上記一般式(D)中、R21、R22およびR23は、いずれも同一であっても異なっていてもよく、互いに独立して、かつ、HまたはC1〜C4−アルキル基である。Aは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、CmH2mまたはCH2CH(C6H5)である。mは、2〜5の整数である。aは、同一であっても異なっていてもよく、かつ、2〜350の整数である。R24は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、HまたはC1〜C4−アルキル基である。
末端に官能基を有する芳香族化合物またはヘテロ芳香族化合物の重縮合物(以下、単に「重縮合物」ということがある。)は、下記一般式(I)および(II)に示す構造単位を有する。なお、下記一般式(I)および(II)について、以下で特別に述べる以外は、記号の意味等は上述の通りである。
上記一般式(III)中、Yは、互いに独立して、同一であっても異なっていてもよく、他の構造単位と結合可能である。R5は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、H、CH3、COOHまたはC5〜C10−芳香族またはヘテロ芳香族化合物である。R6は、同一であっても異なっていてもよく、かつ、H、CH3、COOHまたはC5〜C10−芳香族またはヘテロ芳香族化合物である。
吹付コンクリート組成物においてセメントは、結合材として配合される。セメントは、特に限定されず、公知のものを用いることができる。例えば、各種ポルトランドセメント、フライアッシュセメント、高炉セメント、シリカセメント、エコセメント、シリカフュームセメント、石灰石セメント、アルミナセメント、高ビーライトセメント、低アルカリ性セメントおよび膨張性セメント等が挙げられる。中でも、ポルトランドセメントが好ましい。なお、上記のような材料は1種のみで用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。
骨材は、特に限定されず、公知のものが使用でき、細骨材(例えば砂)であっても、粗骨材(例えば砂利)であってもよい。具体的な材料としては、天然骨材、人工的に産出する骨材、重量骨材、再生骨材等が挙げられる。また、骨材は、1種類で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、骨材は、JIS A 5308に規定される骨材であることが好ましい。
急結材は、公知のものを用いることができ、粉体であってもよいし、液状であってもよい。
粉体の急結材としては、例えば、カルシウムアルミネート、カルシウムサルホアルミネートおよび硫酸アルミニウム塩から選択されるいずれか1種又は2種以上を主成分とするものが好適である。
吹付コンクリート組成物における粉体の急結材の配合量は、結合材の配合量に対して1〜15質量%であることが好ましく、より好ましくは3〜9質量%である。上記の範囲にすることにより、十分な可使時間を確保しつつ、良好な急結性能が得られる。
液状の急結材としては、例えば、ケイ酸アルカリ金属塩、アルミン酸アルカリ金属塩、炭酸アルカリ金属塩、硫酸アルカリ金属塩および硫酸アルミニウム塩から選択されるいずれか1種又は2種以上を主成分とする水性スラリーが好適である。なお、水性スラリーの定義は上述の通りである。また、このような液状の急結材の固形分濃度は、好ましくは10〜70質量%である。
本実施形態に係る吹付コンクリート組成物は、上述した硬化促進剤、セメント、骨材および急結材に加えて、さらに無機混和材料を含有することが好ましい。
また、本実施形態に係る吹付コンクリート組成物は、特に限定はしないが、上記以外の成分として実質的さらに水を含む。ここでいう水には、セメントとの水和反応に必要な水として積極的に配合されるものの他、例えば、硬化促進剤や液状急結材等の媒体として付随的に配合され得るものも含まれる。このような水は、吹付コンクリート組成物の製造に支障をきたさないものであれば、特に限定されない。例えば、水道水、井戸水、河川水、海水、上澄水、スラッジ水、蒸留水および純水等を広く用いることができる。
本実施形態に係る吹付コンクリート組成物は、上記成分の他に、本発明の目的を外れない範囲で、各種添加剤を含んでいてもよい。このような添加剤としては、必要に応じて適宜選択できるが、例えば、AE剤、消泡剤、減水剤、遅延剤、水中不分離性混和剤、分離低減剤、防凍・耐寒剤、アルカリ骨材反応抑制剤、防錆剤、防水剤、収縮低減剤、水和熱抑制剤、起泡剤、発泡剤および即脱用混和剤などが挙げられる。これらの成分は、一般的なものが使用可能であり、必要に応じて組み合わせて用いることができる。
本実施形態に係る吹付コンクリート組成物は、少なくとも、ケイ酸カルシウム水和物を含有する硬化促進剤と、セメントと、骨材と、急結材とを混合することにより、製造される。
すなわち、本実施形態に係る吹付コンクリート組成物の好ましい製造方法は、ケイ酸カルシウム水和物を含有する硬化促進剤と、セメントと、骨材とを含むA材と、急結材を含むB材とを準備し、上記A材および上記B材をそれぞれ個別の配管を通じて吹き付け箇所までポンプで圧送し、吹き付け直前に、吹付ノズル部にて上記A材と上記B材とを混合して吹き付けることを特徴とする。このような製造方法によれば、より効率的に吹付コンクリート組成物の凝結性状を改善することができる。
また、吹付コンクリート組成物の構成材料を、全て一括で混練してしまうと、可使時間が極端に短くなる傾向があり、吹付工程自体に不具合を生じる可能性が高くなる。
したがって、上記のような観点からも所定のA材およびB材を準備し、これらを個別に圧送し、吹付箇所にて、吹付直前にこれらを混合して吹きつけることが好ましい。
以下に、使用した原料の略称を示す。
[水]:水道水
[セメント]:太平洋セメント株式会社製、普通ポルトランドセメント(密度3.15g/cm3、ブレーン値3330cm2/g)
[フライアッシュ(無機混和材料)]:能代火力発電所産、フライアッシュII種(密度2.33g/cm3)
[細骨材(骨材)]:大井川水系産陸砂(表乾密度2.58g/cm3、吸水率2.15%、粗粒率2.68)
[急結材]
・粉体の急結材:デンカ株式会社製、ナトミックType5。
・液状の急結材:BASFジャパン株式会社製、マスターロックSA161。
[硬化促進剤]:
・硬化促進剤A:下記の方法で調製した。
・硬化促進剤B:BASFジャパン株式会社製、マスターセットFZP99(主成分:無機系窒素化合物(亜硝酸塩、硝酸塩))
まず、加熱装置および攪拌機を備えた反応器に、数平均分子量が5000のポリエチレングリコールモノフェニルエーテル800gと、平均4〜5個のポリエチレングリコール単位を有するポリエチレングリコールモノフェニルエーテルホスフェート140gと、パラホルムアルデヒド58gとを充填し、撹拌混合した。次に、得られた混合物を、110℃の温度まで加熱し、硫酸32gを添加することによって、重縮合を開始させた。この反応混合物を、さらに300分攪拌した後、水で希釈し、水酸化ナトリウムで中和して、重縮合物水溶液(以下、ポリマーAと記す)を得た。ポリマーAの重量平均分子量は34,200、固形分は47.2質量%であった。
その後、溶液1と溶液2を、それぞれ45ml/hと91.8ml/hの供給速度で、溶液3に添加して、硬化促進剤Aを得た。なお、反応温度は室温とした。硬化促進剤Aの固形分は21.50質量%であった。
(実施例1)
まず、上記材料のうち、水、セメント、硬化促進剤Aおよび骨材(2つに分けて)を、モルタルミキサ(株式会社ダルトン製万能混合攪拌機5DM−03−r)に投入して60秒間混練し(1段階目)、一旦混合を止めてミキサの壁面に付着した材料をかき落として、さらに30秒混練し(2段階目)、モルタルを得た。
次に、上記練りあがり直後のモルタルに、粉体の急結材を添加し、JSCE−D 102−2013 付属書1「急結材を添加したモルタルの手練りによる練混ぜ方法」に準じて、15秒間の混合を行い、吹付コンクリート組成物を得た。
なお、吹付コンクリート組成物における、水、セメントおよび骨材の配合比率は、表1の配合No.1の割合(ここで、結合材はセメントである。)、硬化促進剤Aの配合比率は、結合材100質量%に対して4質量%、さらに、粉体の急結材の配合比率を結合材100質量%に対して7質量%とした。
比較例1は、硬化促進剤Aを配合しなかった以外は、実施例1と同様の方法で、吹付コンクリート組成物を得た。
比較例2は、硬化促進剤Aに替えて、硬化促進剤Bを用いた以外は、実施例1と同様に方法で、吹付コンクリート組成物を得た。
実施例2は、硬化促進剤Aの配合比率を、結合材100質量%に対して2質量%とした以外は、実施例1と同様の方法で、吹付コンクリート組成物を得た。
実施例3は、粉体の急結材に替えて液状の急結材を用い、その配合比率を結合材100質量%に対して10質量%とした以外は、実施例1と同様に方法で、吹付コンクリート組成物を得た。
比較例3は、硬化促進剤Aを配合しなかった以外は、実施例3と同様の方法で、吹付コンクリート組成物を得た。
実施例4は、セメントの一部をフライアッシュに置換して、吹付コンクリート組成物における、水、セメント、フライアッシュおよび骨材の配合比率を表1の配合No.2の割合(ここで、結合材はセメントおよびフライアッシュである。)とした以外は、実施例2と同様に方法で、吹付コンクリート組成物を得た。
実施例5は、硬化促進剤Aの配合比率を、結合材100質量%に対して4質量%とした以外は、実施例4と同様の方法で、吹付コンクリート組成物を得た。
実施例6は、硬化促進剤Aの配合比率を、結合材100質量%に対して6質量%とすると共に、粉体の急結材の配合比率を、結合材100質量%に対して5質量%とした以外は、実施例4と同様に方法で、吹付コンクリート組成物を得た。
比較例4は、硬化促進剤Aを配合しなかった以外は、実施例4と同様の方法で、吹付コンクリート組成物を得た。
実施例7は、吹付コンクリート組成物における、水、セメント、フライアッシュおよび骨材の配合比率を表1の配合No.3の割合(ここで、結合材はセメントおよびフライアッシュである。)とすると共に、硬化促進剤Aの配合比率を、結合材100質量%に対して6質量%とした以外は、実施例4と同様に方法で、吹付コンクリート組成物を得た。
上記実施例および比較例に係る吹付コンクリート組成物を用いて、下記に示す特性評価を行った。各特性の評価条件は下記の通りである。結果を表2および3に示す。
JSCE−D 102−2013 付属書3(規定)「急結材を添加したモルタルの貫入抵抗による凝結時間 測定方法」に準じて、凝結時間を測定した。なお、測定温度は20℃であった。
JIS R 5201:1997 セメントの物理試験方法 付属書2「セメントの試験方法−強さの測定」に準じて、圧縮強度試験を行った。なお、測定温度は20℃であった。
特に、吹付コンクリート組成物中の硬化促進剤Aの割合が増すほど、終結までの凝結時間は短くなり、また材齢3時間および材齢24時間における圧縮強度はさらに高くなる傾向にあり、特に材齢3時間の初期材齢における圧縮強度の向上効果が顕著であることが確認された(実施例1および2)。
さらに、比較例1および実施例1と、比較例3および実施例3との対比から、硬化促進剤Aの添加効果(凝結時間の短縮効果と圧縮強度の向上効果)は、特に急結材が液状である場合に、より顕著であることが確認された。
特に、吹付コンクリート組成物中の硬化促進剤Aの割合が増すほど、終結までの凝結時間は短くなり、また材齢3時間および材齢24時間における圧縮強度はさらに高くなる傾向にあり、特に材齢3時間の初期材齢における圧縮強度の向上効果が顕著であることが確認された(実施例4および5)。このように、セメントと無機混和材料を用いた場合も、硬化促進剤Aによって、凝結時間が短縮され、かつ、圧縮強度の向上が認められた。
なお、実施例6は、比較例4に比べて、材齢3時間の初期材齢における圧縮強度は多少劣るが、材齢24時間の圧縮強度は同程度であり、また急結材の使用量を大幅に低減することで良好な作業環境を確保できる点で優位性があるといえる。また、実施例6について、同量の急結材を用いた吹付コンクリート組成物と比べた場合に、材齢3時間および材齢24時間における圧縮強度が高くなることは言うまでもない。
Claims (7)
- 硬化促進剤と、セメントと、骨材と、急結材とを含み、
前記硬化促進剤が、ケイ酸カルシウム水和物を含有する、吹付コンクリート組成物。 - 前記急結材が、粉体であり、カルシウムアルミネート、カルシウムサルホアルミネートおよび硫酸アルミニウム塩から選択されるいずれか1種又は2種以上を主成分とする、請求項1に記載の吹付コンクリート組成物。
- 前記急結材が、ケイ酸アルカリ金属塩、アルミン酸アルカリ金属塩、炭酸アルカリ金属塩、硫酸アルカリ金属塩および硫酸アルミニウム塩から選択されるいずれか1種又は2種以上を主成分とする水性スラリーである、請求項1に記載の吹付コンクリート組成物。
- 前記ケイ酸カルシウム水和物が、平均粒子径1000nm未満の微粒子である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の吹付コンクリート組成物。
- さらに、無機混和材料を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の吹付コンクリート組成物。
- 前記無機混和材料が、フライアッシュおよび高炉スラグ微粉末の少なくとも一方または両方である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の吹付コンクリート組成物。
- ケイ酸カルシウム水和物を含有する硬化促進剤と、セメントと、骨材とを含むA材と、急結材を含むB材とを準備し、前記A材および前記B材をそれぞれ個別の配管を通じて吹き付け箇所までポンプで圧送し、吹き付け直前に、吹付ノズル部にて前記A材と前記B材とを混合して吹き付けることを特徴とする、吹付コンクリート組成物の製造方法。
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