JP2018104982A - Construction method of spray concrete - Google Patents

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誉久 羽根井
Yoshihisa Hanei
誉久 羽根井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a construction method of a spray concrete which has a better quick-setting quality and a good consistency of concrete even using a liquid quick-setting agent.SOLUTION: There is provided a construction method of a spray concrete which includes a quick-setting assistant agent containing alkaline metal aluminate, limes and plasters, and a liquid quick-setting agent, and is characterized in that after a base concrete is produced, the quick-setting assistant agent is added to the base concrete and mixed, the mixed concrete is pressure-fed, and the liquid quick-setting agent is added using a spray nozzle tip.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は液体急結剤を用いた吹付けコンクリートの施工方法に関する。   The present invention relates to a method for constructing shotcrete using a liquid quick-setting agent.

掘削したトンネルや地下空間などでの建設工事においては、掘削露出面に粉体急結剤を添加したコンクリートを吹付けてライニングし、該露出面の崩落を防止することが広く行われている(特許文献1、2参照)。粉体急結剤としては、カルシウムアルミネートを主成分とし、アルミン酸塩やアルカリ金属炭酸塩などが配合された急結剤が知られている。この粉体急結剤は急結性に優れるものの、一方で粉塵発生量が多いこと、吹付けたコンクリートのリバウンド量が多いことなど課題がある。   In construction work in excavated tunnels and underground spaces, it has been widely practiced to lining concrete by adding a powder quick-set agent to the excavated exposed surface to prevent collapse of the exposed surface ( (See Patent Documents 1 and 2). As the powder quick setting agent, a quick setting agent containing calcium aluminate as a main component and containing aluminate, alkali metal carbonate or the like is known. Although this powder quick setting agent is excellent in quick setting property, there are problems such as a large amount of dust generation and a large amount of rebound of the sprayed concrete.

この問題を解決する方策として、液体急結剤が用いる技術が提案されている(特許文献3、4参照)が、液体急結剤の急結性や初期強度発現性は粉体急結剤に比べて劣ることが大きな課題である。
液体急結剤使用時の課題の解決策として、液体急結剤の他に粉体急結剤などの急結性の向上に効果を有する無機塩類を併用する方法が提案されている(特許文献5,6参照)。具体的には、液体急結剤の他に、粉末硫酸アルミニウム及びアルミン酸カルシウム等の無機塩類を添加する方法である。無機塩類の添加方法としては、ベースとなる吹付け用コンクリートに含有させることも可能であるが、吹付け用コンクリートが吹付けされる直前に水、もしくは液体急結剤と混合してスラリー化したものを、吹付け用コンクリートの吐出直前に混合させる方法が、粉塵低減の観点から好ましいとされている。
As a measure for solving this problem, a technique using a liquid quick-setting agent has been proposed (see Patent Documents 3 and 4). Inferior in comparison is a major issue.
As a solution to the problem when using a liquid quick-set agent, there has been proposed a method in which inorganic salts having an effect for improving quick setting properties such as a powder quick-set agent are used in addition to the liquid quick-set agent (Patent Document) 5 and 6). Specifically, it is a method of adding inorganic salts such as powdered aluminum sulfate and calcium aluminate in addition to the liquid accelerating agent. As a method for adding inorganic salts, it can be contained in the spray concrete used as a base, but immediately before spraying concrete is sprayed, it is mixed with water or a liquid quick-setting agent to form a slurry. It is said that the method of mixing things just before the spraying concrete is discharged is preferable from the viewpoint of reducing dust.

特公昭60−004149号公報Japanese Patent Publication No. 60-004149 特開平09−019910号公報JP 09-019910 A 特表2001−509124号公報JP-T-2001-509124 特開平10−087358号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-087358 特開2002−220270号公報JP 2002-220270 A 特開2007−055831号公報JP 2007-055831 A

しかしながら、吹付けされる直前に粉体急結剤をスラリー化する方法は、吹付けノズル先端部における専用の混合装置が必要となり、吹付け装置が複雑な構造になるなど実用上の問題も多い。一方、粉体急結剤をベースとなるコンクリートに含有させた場合は、一般的にコンクリートのコンシステンシーが不良となり、吹付時のコンクリートのポンプ圧送性に支障をきたすことになる。
従って、本発明の課題は、液体急結剤を用いる場合であっても、コンクリートのポンプ圧送性に影響を与えることなく、良好な急結性を有する吹付けコンクリートの施工方法を提供することにある。
However, the method of slurrying the powder quick-setting agent immediately before spraying requires a dedicated mixing device at the tip of the spray nozzle and has many practical problems such as a complicated structure of the spraying device. . On the other hand, when the powder quick-setting agent is contained in the base concrete, the concrete consistency is generally poor, and the pumpability of the concrete during spraying is hindered.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for constructing shotcrete having good quick setting properties without affecting the pumpability of concrete even when a liquid quick setting agent is used. is there.

そこで、本発明者は、効果的な急結助剤と、その添加方法について種々検討した結果、アルカリ金属アルミン酸塩、石灰類および石膏類を含有してなる急結助剤を用いる場合において、コンクリートのポンプ圧送性にも支障がなく、液体急結剤を用いた吹付け施工においても良好な急結性に有する吹付けコンクリートの施工方法を見出し、本発明を完成した。   Therefore, the present inventor, as a result of various studies on the effective rapid accelerator and its addition method, in the case of using the rapid accelerator that contains alkali metal aluminate, limes and gypsum, The present invention has been completed by finding a method for constructing sprayed concrete that has no hindrance to the pumpability of concrete and has good quick setting even in spraying using a liquid quick setting agent.

すなわち、本発明は、次の〔1〕〜〔3〕を提供するものである。
〔1〕アルカリ金属アルミン酸塩、石灰類及び石膏類を含有する急結助剤と、液体急結剤とを含む吹付けコンクリートの施工方法であって、ベースコンクリートを製造後、前記急結助剤を当該ベースコンクリートに添加して、混練し、この混練したコンクリートを圧送し、吹付けノズル先端で液体急結剤を添加する吹付けコンクリートの施工方法。
〔2〕アルカリ金属アルミン酸塩、石灰類及び石膏類を含有する急結助剤と、液体急結剤とを含む吹付けコンクリートの施工方法であって、ベースコンクリートを製造後、トラックアジテータのドラム内に投入し、前記急結助剤をトラックアジテータのドラム内のベースコンクリートに添加して、混練し、この混練したコンクリートを圧送し、吹付けノズル先端で液体急結剤を添加する吹付けコンクリートの施工方法。
〔3〕前記液体急結剤が硫酸アルミニウムを主成分とする〔1〕または〔2〕の吹付けコンクリートの施工方法。
That is, the present invention provides the following [1] to [3].
[1] A method for constructing shotcrete containing a quick setting aid containing an alkali metal aluminate, limes and gypsum, and a liquid quick set, wherein the quick setting aid is produced after the base concrete is manufactured. A method for constructing sprayed concrete, in which an agent is added to the base concrete, kneaded, the kneaded concrete is pumped, and a liquid quick setting agent is added at the tip of the spray nozzle.
[2] A method for constructing shotcrete containing a quick setting aid containing an alkali metal aluminate, limes and gypsum and a liquid quick set, and after manufacturing the base concrete, the drum of the track agitator A spraying concrete in which the quick setting aid is added to the base concrete in the drum of the track agitator, kneaded, the kneaded concrete is pumped, and the liquid quick setting agent is added at the tip of the spray nozzle. Construction method.
[3] The method for constructing shotcrete according to [1] or [2], wherein the liquid quick setting agent is mainly composed of aluminum sulfate.

本発明の吹付けコンクリートの施工方法を用いることによって、液体急結剤を使用する場合であっても、良好な急結性を有する吹付けコンクリートを施工することができる。これによって、粉塵発生量が少なく、リバンウンド量が少ないという液体急結剤の特徴を生かした吹付けコンクリートを施工することができる。   By using the method for constructing shotcrete of the present invention, shotcrete having a good quick setting property can be constructed even when a liquid quick setting agent is used. As a result, it is possible to construct shotcrete that takes advantage of the characteristics of the liquid quick-setting agent that the amount of dust generated is small and the amount of rebound is small.

本発明は、急結助剤として、アルカリ金属アルミン酸塩、石灰類及び石膏類を含有する急結助剤を用い、当該急結助剤をベースコンクリートの製造後に添加・混練する。このコンクリートを圧送し、吹付けノズル先端で液体急結剤を添加する吹付けコンクリートの施工方法である。さらに、ベースコンクリートがトラックアジテータのドラム内に投入された後で、急結助剤をこのドラム内に投入し、混練するものである。ここで、コンクリートとはモルタルを含む。   In the present invention, a quick setting aid containing an alkali metal aluminate, limes and gypsum is used as the quick setting aid, and the quick setting aid is added and kneaded after the base concrete is manufactured. This is a method for constructing sprayed concrete in which the concrete is pumped and a liquid quick setting agent is added at the tip of the spray nozzle. Further, after the base concrete is put into the drum of the track agitator, the quick setting aid is put into the drum and kneaded. Here, concrete includes mortar.

急結助剤を含むコンクリートの製造方法としては、セメントや骨材と一緒にコンクリートミキサーに添加して空練りを行った後に水を添加して混練する方法(以下「一括練」という場合がある)と、ベースコンクリートを製造した後に急結助剤を添加して再度混練を行う方法(以下「後添加」という場合がある)とが考えられる。   As a method for producing concrete containing a rapid setting aid, a method of adding water to a concrete mixer together with cement and aggregate and performing kneading, followed by adding water and kneading (hereinafter sometimes referred to as “batch kneading”) And a method of adding a quick setting aid after the base concrete is manufactured and kneading again (hereinafter sometimes referred to as “post-addition”).

しかしながら、本発明における急結助剤を用いた場合のコンクリートの製造方法を検討した結果、一括練の場合はコンクリートのしまり(偽凝結)が発生しやすく、これを解消するには多量の減水剤を添加する必要があることが分かった。さらに減水剤の使用量を増やした場合は、コンクリートの流動性が混練後の練置き時間の経過に伴い流動性が大きくなるという後伸び現象が生じて、安定したポンプ圧送性を有するコンクリートが得られ難いという問題があることが判明した。また、減水剤の多量添加や、流動性の後伸び現象に伴い、液体急結剤を添加したときの急結性状にも影響を及ぼすことが判明し、安定した品質の吹付けコンクリートが得られにくいことが分かった。 However, as a result of studying the method for producing concrete using the quick setting aid in the present invention, in the case of batch kneading, concrete cohesion (false condensation) is likely to occur, and a large amount of water reducing agent is necessary to eliminate this. It was found necessary to add. Furthermore, when the amount of water reducing agent used is increased, a concrete with stable pumpability can be obtained because of the post elongation phenomenon that the fluidity of the concrete increases with the passage of the kneading time after kneading. It turned out that there was a problem that it was difficult to be. In addition, with the addition of a large amount of water reducing agent and the post elongation phenomenon of fluidity, it was found that the quick setting property when adding a liquid quick setting agent was also affected, and a stable quality shotcrete was obtained. I found it difficult.

これに対して、後添加の場合は減水剤添加量を過度に増やすことなく、練置き時間の影響が少ない安定した流動性のコンクリートを得られることが分かった。驚くべきことに、減水剤の量は、一括練の半分以下の設定量で配合設定可能であることが判明した。減水剤の量を低減できるということは経済上のメリットも大きい。さらに、急結助剤の配合量も、一括練に比べて増加させた配合が可能であることが分かり、これによって、急結性能を高めた吹付け施工が行えることが分かった。本発明は、特定の急結助剤を用いた場合に、特に有効な吹付けコンクリートの施工方法を見出したものである。 On the other hand, in the case of post-addition, it was found that stable fluid concrete with less influence of the kneading time can be obtained without excessively increasing the amount of water reducing agent added. Surprisingly, it has been found that the amount of the water reducing agent can be blended with a setting amount that is less than half that of the batch kneading. The fact that the amount of water reducing agent can be reduced has great economic merit. Furthermore, it was found that the compounding amount of the quick setting aid can be increased as compared with the batch kneading, and it has been found that spray construction with improved quick setting performance can be performed. The present invention has found a method for constructing shotcrete that is particularly effective when a specific quick setting aid is used.

(急結助剤)
本発明における急結助剤は、吹付けコンクリートの急結性を補助的に向上させるために使用するものであり、アルカリ金属アルミン酸塩、石灰類及び石膏類を含有する。
(Quick setting aid)
The quick setting aid in the present invention is used to supplementarily improve the quick setting property of shotcrete, and contains alkali metal aluminate, limes and gypsum.

本発明で使用するアルカリ金属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等が挙げられ、一般に市販されている試薬、あるいは工業製品を使用することができる。特にアルミン酸ナトリウムが好ましい。急結助剤100質量部におけるアルカリ金属アルミン酸塩の配合量は、コンクリートのコンシステンシーと吹付けコンクリートの強度発現性の点から、5〜50質量部であることが好ましい。より好ましくは、10〜40質量部である。   Examples of the alkali metal aluminate used in the present invention include sodium aluminate, potassium aluminate and the like, and commercially available reagents or industrial products can be used. Sodium aluminate is particularly preferable. The blending amount of the alkali metal aluminate in 100 parts by mass of the quick setting aid is preferably 5 to 50 parts by mass from the viewpoint of the consistency of the concrete and the strength development of the shotcrete. More preferably, it is 10-40 mass parts.

本発明で使用する石灰類とは、生石灰、消石灰、遊離石灰を含む熱処理生成物(以下「生石灰系クリンカ組成物」という)等石灰成分を含む組成物をいい、これらを単独で、あるいは二種以上を併用することができる。この中で、特に生石灰系クリンカ組成物を用いることが好ましい。   The lime used in the present invention refers to a composition containing a lime component such as a heat treatment product containing quick lime, slaked lime, or free lime (hereinafter referred to as “quick lime clinker composition”), and these are used alone or in combination of two kinds. The above can be used together. Among these, it is particularly preferable to use a quicklime clinker composition.

前記生石灰系クリンカ組成物とは、遊離生石灰及び珪酸三石灰(CaO・3SiO)等の珪酸カルシウムを含有する熱処理生成物である。遊離石灰として50質量%以上含むものが好ましい。生石灰系クリンカ組成物は、CaO原料、Al原料、Fe原料、SiO原料、CaSO原料等を含有する配合物を1300〜1600℃の温度で熱処理して生成される。熱処理には電気炉、ロータリーキルンなどが使用される。熱処理生成物は、粉砕、分級等処理され、ブレーン比表面積2,000〜6,000cm/gに粒度調整される。 The quicklime clinker composition is a heat treatment product containing free quicklime and calcium silicate such as trisilicate silicate (CaO.3SiO 2 ). What contains 50 mass% or more as free lime is preferable. The quicklime clinker composition is produced by heat-treating a composition containing a CaO raw material, an Al 2 O 3 raw material, an Fe 2 O 3 raw material, an SiO 2 raw material, a CaSO 4 raw material, etc. at a temperature of 1300 to 1600 ° C. An electric furnace, a rotary kiln or the like is used for the heat treatment. The heat treatment product is subjected to pulverization, classification, and the like, and the particle size is adjusted to a Blaine specific surface area of 2,000 to 6,000 cm 2 / g.

急結助剤100質量部における石灰類の配合量は、コンクリートのコンシステンシーと吹付けコンクリートの強度発現性の点から、10〜70質量部であることが好ましい。より好ましくは、15〜65質量部である。 The blending amount of limes in 100 parts by mass of the quick setting aid is preferably 10 to 70 parts by mass from the viewpoint of concrete consistency and strength development of shotcrete. More preferably, it is 15-65 mass parts.

本発明で使用する石膏類としては、無水石膏、二水石膏、半水石膏などが挙げられるが、無水石膏が好ましい。急結助剤100質量部における石膏の配合量は、コンクリートのコンシステンシーと吹付けコンクリートの強度発現性の点から、5〜70質量部であることが好ましい。より好ましくは、10〜65質量部である。   Examples of the gypsum used in the present invention include anhydrous gypsum, dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, and the like, but anhydrous gypsum is preferable. The blending amount of gypsum in 100 parts by mass of the quick setting aid is preferably 5 to 70 parts by mass from the viewpoint of concrete consistency and strength development of shotcrete. More preferably, it is 10-65 mass parts.

本発明の急結助剤には、さらに分散剤を添加することができる。分散剤としては、例えば一般に市販されているセメント用減水剤等を使用することができる。分散剤の種類として、ポリアクリル酸系、ポリカルボン酸系、メラミンスルホン酸系、リグニンスルフホン酸系、ナフタレンスルフホン酸系、ポリオール系などが挙げられる。他の成分とプレミックスした急結助剤として用いる場合は粉末状のものが使用される。急結助剤100質量部における分散剤の配合量は、コンクリートのコンシステンシーと吹付けコンクリートの強度発現性の点から、固形分換算で15質量部以下である。より好ましくは、1〜10質量部である。   A dispersant can be further added to the quick setting aid of the present invention. As a dispersing agent, the water reducing agent for cement etc. which are generally marketed can be used, for example. Examples of the dispersant include polyacrylic acid, polycarboxylic acid, melamine sulfonic acid, lignin sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, and polyol. When used as a quick-set aid premixed with other components, a powdery one is used. The blending amount of the dispersant in 100 parts by mass of the quick setting aid is 15 parts by mass or less in terms of solid content from the viewpoint of concrete consistency and strength development of shotcrete. More preferably, it is 1-10 mass parts.

本発明の急結助剤には、さらに必要に応じて凝結遅延剤を添加することができる。凝結遅延剤としては、一般に市販されているものを使用することができる。例えば、クエン酸、グルコン酸、リンゴ酸、酒石酸などの有機酸、又はその塩、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、リン酸塩、糖類などが挙げられる。これらのうち一種又は二種以上が用いられる。凝結遅延剤の使用は、夏場、ベースコンクリートの練上がり温度が高くなる場合に有効である。   A setting retarder can be further added to the rapid setting aid of the present invention as required. As the setting retarder, a commercially available one can be used. Examples thereof include organic acids such as citric acid, gluconic acid, malic acid, and tartaric acid, or salts thereof, boric acid salts such as boric acid and sodium borate, phosphates, and saccharides. Of these, one or more are used. The use of a setting retarder is effective in summer when the base concrete has a high kneading temperature.

急結助剤100質量部における凝結遅延剤の配合量は、コンクリートのコンシステンシーの確保及び吹付けコンクリートの急結性に大きな影響を及ぼさないという観点から、固形分換算で2質量部以下である。より好ましくは、1.5質量部以下である。   The blending amount of the setting retarder in 100 parts by mass of the quick setting aid is 2 parts by mass or less in terms of solid content from the viewpoint of ensuring the consistency of the concrete and not having a large effect on the quick setting property of the shotcrete. . More preferably, it is 1.5 parts by mass or less.

本発明の急結剤には、上記の成分以外に、アルカリ金属の炭酸塩、重炭酸塩、硫酸塩及び硝酸塩、あるいはアルカリ土類金属の硫酸塩、硝酸塩及び亜硝酸塩等の無機塩類を添加することができる。具体的には炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム等のアルカリ金属炭酸塩が挙げられる。これらは、適量配合することにより、吹付けコンクリートの強度増進に効果がある。 In addition to the above components, the rapid setting agent of the present invention contains inorganic salts such as alkali metal carbonates, bicarbonates, sulfates and nitrates, or alkaline earth metal sulfates, nitrates and nitrites. be able to. Specific examples include alkali metal carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate, and lithium carbonate. These are effective in increasing the strength of shotcrete by blending an appropriate amount.

(吹付けコンクリート)
本発明の吹付けコンクリートに使用するセメントは特に限定されるものではなく、普通、早強、超早強、低熱及び中庸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フライアッシュ、石灰石微粉末等を混合した混合セメント等が挙げられる。また、前記セメントの一種であっても、二種以上のものであっても良い。
(Sprayed concrete)
The cement used in the shotcrete of the present invention is not particularly limited, and various portland cements such as normal, early strength, ultra-early strength, low heat and moderate heat, fly ash, fine limestone powder, etc. A mixed cement obtained by mixing Moreover, even if it is 1 type of the said cement, it may be 2 or more types.

また、本発明で使用する骨材としては、特に制限されるものではなく、通常のコンクリート又はモルタルの製造に使用される骨材を何れも使用することができる。   In addition, the aggregate used in the present invention is not particularly limited, and any aggregate used for the production of ordinary concrete or mortar can be used.

ベースコンリートには、急結助剤に配合される分散剤とは別に、通常セメント用減水剤が添加され、コンクリートのコンシステンシーが調整される。ここで使用されるセメント用減水剤は通常液状のものが使用される。その種類は特に限定されるものではないが、急結助剤にセメント用減水剤が配合された場合は、同じ種類のセメント用減水剤が使用されることが望ましい。セメント用減水剤の添加量はセメントに対して0.1〜2.0質量%が好ましい。 In addition to the dispersant added to the quick setting aid, a cement water reducing agent is usually added to the base concrete to adjust the consistency of the concrete. The cement water reducing agent used here is usually liquid. Although the kind is not specifically limited, When the water reducing agent for cement is mix | blended with the quick setting aid, it is desirable to use the water reducing agent for cement of the same kind. The addition amount of the water reducing agent for cement is preferably 0.1 to 2.0% by mass with respect to cement.

吹付けコンクリートには、前記セメント用減水剤の他に、必要に応じて、本発明の特長が損なわない程度において、AE剤、流動化剤、増粘剤、膨張材、収縮低減剤、セメント用ポリマー、防水材、防錆剤、凍結防止剤、保水剤、顔料、白華防止剤、発泡剤、消泡剤、撥水剤、各種繊維等を添加することを妨げない。   For shotcrete, in addition to the cement water reducing agent, if necessary, an AE agent, a fluidizing agent, a thickener, an expansion material, a shrinkage reducing agent, and cement Addition of polymers, waterproofing materials, rust preventives, antifreezing agents, water retention agents, pigments, anti-whitening agents, foaming agents, antifoaming agents, water repellents, various fibers, etc. is not prevented.

(吹付けコンクリートの施工)
まず、ベースコンクリートが生コン製造プラントあるいは吹付け施工現場近くに設けられたコンクリート製造装置で製造される。生コン製造プラントで製造される場合はトラックアジテータのドラム内にベースコンクリートが投入され、吹付け施工現場まで搬送される。
(Construction of shotcrete)
First, base concrete is manufactured by a concrete manufacturing apparatus provided near a ready-mixed manufacturing plant or a spraying construction site. When manufactured in a ready-mixed plant, the base concrete is put into the drum of the track agitator and transported to the spraying site.

吹付け施工現場において、コンクリートのポンプ圧送性が確保可能な時間を考慮して、ベースコンクリートに急結助剤が添加される。トラックアジテータで搬送された場合は、トラックアジテータのドラム内のベースコンクリートに急結助剤を投入し、高速回転させて混練することができる。   In the spray construction site, a quick setting aid is added to the base concrete in consideration of the time when the pumpability of the concrete can be secured. When transported by the track agitator, the quick setting aid can be put into the base concrete in the drum of the track agitator and kneaded by rotating at high speed.

急結助剤のベースコンクリートへの添加量は、コンクリート中のセメントに対して1.0〜5.5質量%であることが好ましい。1.0質量%未満の場合、十分な急結性を付与することができない虞があり、一方5.0質量%を超えて添加された場合は、コンクリートのコンシステンシーが損なわれ、ポンプ圧送に支障が生じる虞がある。より好ましくは、1.5〜4.0質量%である。   The amount of the quick setting aid added to the base concrete is preferably 1.0 to 5.5% by mass with respect to the cement in the concrete. If it is less than 1.0% by mass, there is a possibility that sufficient quick setting property cannot be imparted. On the other hand, if it exceeds 5.0% by mass, the consistency of the concrete is impaired, and pumping is not possible. There is a risk of trouble. More preferably, it is 1.5-4.0 mass%.

急結助剤が添加されたコンクリートは、ポンプ圧送され、吹付けノズルの先端で液体急結剤と混ざり、トンネル等の掘削露出面に吹付施工される。吹付けシステムについては、液体急結剤を使用して吹付け施工を行う際に、一般的に使用されている吹付け装置および吹付けシステムを利用することができる。   The concrete to which the quick setting aid is added is pumped, mixed with the liquid quick setting agent at the tip of the spray nozzle, and sprayed onto the exposed surface of the excavation such as a tunnel. About a spraying system, when performing spraying construction using a liquid quick-setting agent, the spraying apparatus and spraying system generally used can be utilized.

本発明で使用する液体急結剤としては、一般に使用されている何れの液体急結剤も使用できるが、特に硫酸アルミニウムを有効成分とする液体急結剤が好ましい。この液体急結剤は、通常、粉末状の硫酸アルミニウム(又はその水和物)を水と混ぜ水溶液として調製されるが、これに限定されるものではなく、可溶性アルミニウム成分と硫酸などの硫黄源を調整して、硫酸アルミニウムを水溶液として調製したものであってもかまわない。また、本発明の特長が損なわない程度において、さらに他の成分を添加することを妨げない。他の成分としては、例えば、沈降性シリカ、アルカノールアミンなどが挙げられる。液体急結剤中の硫酸アルミニウム含有量は、15質量%以上が好ましく、20〜35質量%がより好ましく、22〜30質量%がさらに好ましい。液体急結剤の使用量は、急結性能と長期強度発現性のバランスの点から、コンクリート中のセメントに対して、3〜15質量%が好ましく、5〜13質量%がより好ましい。   As the liquid accelerator used in the present invention, any generally used liquid accelerator can be used, but a liquid accelerator containing aluminum sulfate as an active ingredient is particularly preferable. This liquid accelerator is usually prepared as an aqueous solution by mixing powdered aluminum sulfate (or its hydrate) with water, but is not limited to this, and a soluble aluminum component and a sulfur source such as sulfuric acid. The aluminum sulfate may be prepared as an aqueous solution. Further, addition of other components is not prevented as long as the features of the present invention are not impaired. Examples of other components include precipitated silica and alkanolamine. 15 mass% or more is preferable, as for the aluminum sulfate content in a liquid quick setting agent, 20-35 mass% is more preferable, and 22-30 mass% is further more preferable. The amount of the liquid quick-setting agent is preferably 3 to 15% by mass, more preferably 5 to 13% by mass with respect to the cement in the concrete, from the viewpoint of the balance between rapid setting performance and long-term strength development.

本発明の吹付け施工方法は、急結助剤を用いることによって、液体急結剤を用いた場合であっても、急結性に優れる吹付けコンクリートを製造することができる。また、本発明の急結助剤を用いることによって、粉塵発生量が少なく、リバウンド量が少ないという液体急結剤の特徴を生かした吹付けコンクリートを施工することができる。 The spraying construction method of the present invention can produce sprayed concrete having excellent quick setting properties by using a quick setting aid, even when a liquid quick setting agent is used. In addition, by using the quick setting aid of the present invention, it is possible to construct shotcrete that makes use of the characteristics of the liquid quick setting agent that the amount of dust generated is small and the amount of rebound is small.

以下、更に具体的な実施例を挙げて説明する。但し、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, more specific examples will be described. However, the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
急結助剤の添加方法による違いについて、モルタルによる評価を実施した。
Example 1
The mortar was used to evaluate differences due to the method of adding the quick setting aid.

〔使用材料〕
(1)アルミン酸ナトリウム:市販品、粉末
(2)生石灰系クリンカ組成物:生石灰、粘土、石膏の混合粉末を1450℃で焼成し、遊離石灰を65質量%含有する熱処理生成物を得た。遊離石灰以外の主な成分は、珪酸三石灰(3CaO・SiO)、無水石膏(CaSO)であった。この熱処理生成物を粗砕し、更にミルで粉砕して、ブレーン比表面積3,200cm/gの生石灰系クリンカ組成物を得た。
(3)石膏:無水石膏;市販品
(4)セメント用減水剤(粉末タイプ):ポリカルボン酸系高性能減水剤「NF−100」(太平洋マテリアル社製)
(5)セメント用減水剤(液状タイプ):高性能減水剤「NT1000H」(BASF社製)
(6)セメント:普通ポルトランドセメント(太平洋セメント社製、密度;3.16g/cm
(7)細骨材:JIS砂
(8)水:水道水
(9)液体急結剤:硫酸アルミニウム系液体急結剤(硫酸アルミニウム含有量;27質量%)
[Materials used]
(1) Sodium aluminate: commercial product, powder (2) Quicklime clinker composition: A mixed powder of quicklime, clay and gypsum was fired at 1450 ° C. to obtain a heat treatment product containing 65% by mass of free lime. Main components other than free lime were tricalcium silicate (3CaO · SiO 2 ) and anhydrous gypsum (CaSO 4 ). The heat-treated product was coarsely crushed and further pulverized by a mill to obtain a quicklime clinker composition having a Blaine specific surface area of 3,200 cm 2 / g.
(3) Gypsum: Anhydrous gypsum; Commercial product (4) Water reducing agent for cement (powder type): Polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent “NF-100” (manufactured by Taiheiyo Materials Co., Ltd.)
(5) Water reducing agent for cement (liquid type): High performance water reducing agent “NT1000H” (manufactured by BASF)
(6) Cement: Ordinary Portland cement (manufactured by Taiheiyo Cement, density: 3.16 g / cm 3 )
(7) Fine aggregate: JIS sand (8) Water: Tap water (9) Liquid quick setting agent: Aluminum sulfate-based liquid quick setting agent (aluminum sulfate content; 27% by mass)

〔急結助剤の作製〕
アルミン酸ナトリウム22質量部、生石灰系クリンカ組成物56質量部、石膏15質量部、セメント用減水剤(粉末タイプ)7質量部をミキサーで混合し急結助剤とした。
[Preparation of quick setting aid]
22 parts by mass of sodium aluminate, 56 parts by mass of quicklime clinker composition, 15 parts by mass of gypsum, and 7 parts by mass of a water reducing agent for cement (powder type) were mixed with a mixer to obtain a quick setting aid.

〔評価試験〕
(1)流動性評価
急結助剤添加後のモルタルの流動性について、JIS R 5201によるフロー試験の15打フロー値で評価した。また、モルタルのしまり具合について目視で評価した。
(2)急結性評価
急結性評価はモルタルによるプロクター貫入抵抗試験で行った。
砂セメント比(質量比)を2.5、水セメント比(質量比)を50%としたモルタル配合に、表に示す配合のとおり、急結助剤及びセメント用減水剤(液状タイプ)を添加し、モルタルミキサーで1分間混練した。このモルタルに、セメントに対して7質量%の液体急結剤を添加し、ハンドミキサーを用いて5秒間撹拌した後、プロクター貫入抵抗値を測定した。測定は、液体急結剤添加直後を0秒とし、30秒、60秒、90秒、120秒、360秒後の各材齢で試験を行った。結果を表1に示す。
(3)圧縮強度
急結性評価試験と同様に液体急結剤を添加、混練したモルタルを素早く型枠に詰め、圧縮強度試験用の供試体とした。圧縮強度試験は、材齢3時間、1日及び28日で行った。
〔Evaluation test〕
(1) Evaluation of fluidity The fluidity of the mortar after the addition of the quick setting aid was evaluated by a 15-stroke flow value of a flow test according to JIS R 5201. Moreover, it visually evaluated about the tightness of the mortar.
(2) Rapid setting evaluation The rapid setting evaluation was performed by a proctor penetration resistance test using mortar.
Addition of quick setting aid and water reducing agent for cement (liquid type) as shown in the table to a mortar formulation with a sand cement ratio (mass ratio) of 2.5 and a water cement ratio (mass ratio) of 50% And kneaded for 1 minute with a mortar mixer. The mortar was added with a 7% by mass liquid setting agent with respect to the cement, stirred for 5 seconds using a hand mixer, and then measured for a proctor penetration resistance value. The measurement was performed at each material age after 30 seconds, 60 seconds, 90 seconds, 120 seconds, and 360 seconds, with 0 seconds immediately after the addition of the liquid accelerating agent. The results are shown in Table 1.
(3) Compressive strength As with the quick setting evaluation test, a liquid quick setting agent was added and the kneaded mortar was quickly packed into a mold to obtain a specimen for a compressive strength test. The compressive strength test was performed at a material age of 3 hours, 1 day, and 28 days.

Figure 2018104982
Figure 2018104982

表1に示すとおり、一括練の場合は所定の流動性を確保するのに多量の減水剤を添加する必要があり、かつ流動性が練り置き時間の経過に伴いと変動しやすいことが分かる。一方、後添加の場合は、一括練に比べ半分以下の減水剤量で所定の流動性が得られるとともに、練置き時間によらず安定したフロー値を確保できていることが分かる。
また、一括練の場合は、急結助剤の添加量を増やした場合、フロー値の低下がみられる。コンクリートのポンプ圧送性を確保するには、本試験における15打フロー値として150mm以上確保されることが望まれる。これに対して、後添加の場合は、急結助剤の添加量を増やしてもある程度流動性を確保することが可能であり、結果として、液体急結剤を添加によって、高い急結性が得ることができることが分かる。
具体的には、一括練の場合、0分(練った直後)から30分にかけて150mm以上のフローを確保する配合は、急結助剤添加量として2.0〜2.5質量%の範囲であるが、後添加の場合は、3.5質量%まで可能となる。この添加量を考慮の上、急結性についてプロクター貫入抵抗値の30秒で比較した場合、一括練では1.39〜1.63N/mmに対して、後添加では3.36N/mmと倍以上の性能を得ることができることになる。さらに、3時間材齢、1日材齢強度も高い性能を得ることが可能となる。
なお、一括練において減水剤添加率をセメントに対して0.6質量%とした場合は、フローは低下し、15分以降は測定不能であった。
As shown in Table 1, it is understood that in the case of batch kneading, it is necessary to add a large amount of water reducing agent in order to ensure the predetermined fluidity, and the fluidity is likely to vary with the passage of the kneading time. On the other hand, in the case of post-addition, it can be seen that a predetermined fluidity can be obtained with an amount of water reducing agent that is less than half that of batch kneading, and that a stable flow value can be secured regardless of the kneading time.
In addition, in the case of batch kneading, a decrease in the flow value is observed when the addition amount of the quick setting aid is increased. In order to ensure the pumpability of concrete, it is desired that 150 mm or more is secured as the 15-stroke flow value in this test. On the other hand, in the case of post-addition, it is possible to ensure fluidity to some extent even if the addition amount of the quick setting aid is increased, and as a result, by adding the liquid quick setting agent, high quick setting is achieved. It can be seen that it can be obtained.
Specifically, in the case of batch kneading, the blending that secures a flow of 150 mm or more from 0 minutes (immediately after kneading) to 30 minutes is in the range of 2.0 to 2.5% by mass as the amount of quick setting aid added. However, in the case of post-addition, up to 3.5% by mass is possible. With consideration given to the amount, if the quick-setting property as compared with 30 seconds of Proctor penetration resistance value for 1.39~1.63N / mm 2 in the batch kneading, in post-addition is 3.36N / mm 2 And more than double the performance can be obtained. Furthermore, it is possible to obtain performance with a high 3-hour age and 1-day age strength.
In addition, when the water reducing agent addition rate was 0.6% by mass with respect to cement in the batch kneading, the flow decreased and measurement was impossible after 15 minutes.

(実施例2)
本発明における急結助剤を用いて、液体急結剤による吹付けコンクリートの施工試験を実施した。
まず、生コンクリートプラントでベースコンクリートを製造した。セメント(C)は普通ポルトランドセメント、骨材は細骨材(S)として石灰砕砂(表乾密度;2.66g/cm)、粗骨材(G)として砕石1505(表乾密度;2.74g/cm)を使用した。コンクリート配合を表2に示す。
製造したコンクリートをトラックアジテータに積みこみ、模擬トンネル吹付け施工現場まで搬送した。
施工現場において、実施例1と同様の配合で調製した急結助剤をトラックアジテータのタンク内に投入し、60秒間、高速回転で混練した。急結助剤の添加量は、セメントに対して、2.5質量%とした。
急結助剤を添加したコンクリートをポンプで圧送し、吹付けノズルの手前0.5mで、実施例1と同じ液体急結剤を添加した。液体急結剤のセメントに対する添加率は、実測値として7.2質量%であった。液体急結剤が添加された吹付けコンクリートは、プルアウト試験用型枠および木製型枠に吹付けられた。吹付けたコンクリートの硬化性能評価として、凝結終了後の3時間材齢および1日材齢のものについて土木学会基準JSCE−G561に準じてプルアウト試験を行い、また圧縮強度試験は28日材齢のものを木製型枠供試体からコア抜きした供試体(直径5cm×長さ10cm)について行った。なお急結剤添加後の吹付け性状については目視および触感で評価した。
コンクリートの吹付け状態は良好であり、模擬トンネルの側面から天端にかけて良好な付着性状を示し、コンクリートのリバウンド量も少なかった。また、急結助剤を添加、混練後、およそ30分程度で吹付けが完了したが、その間、コンクリートのポンプ圧送性は良好であった。
強度発現性についても、3時間材齢強度が2.3N/mm、1日材齢強度が6.9N/mmであり、28日材齢強度も29.2N/mmと良好であった。
(Example 2)
Using the quick setting aid in the present invention, a construction test of shotcrete with a liquid quick setting agent was carried out.
First, base concrete was manufactured in a ready-mixed concrete plant. The cement (C) is ordinary Portland cement, the aggregate is fine crushed sand (surface dry density; 2.66 g / cm 3 ) as fine aggregate (S), and crushed stone 1505 (surface dry density; 2.) as coarse aggregate (G). 74 g / cm 3 ) was used. Table 2 shows the concrete composition.
The manufactured concrete was loaded onto a truck agitator and transported to the simulated tunnel spraying site.
At the construction site, the quick setting aid prepared with the same composition as in Example 1 was put into the tank of the track agitator and kneaded at high speed for 60 seconds. The addition amount of the quick setting aid was 2.5% by mass with respect to the cement.
The concrete to which the quick setting aid was added was pumped by a pump, and the same liquid quick setting agent as in Example 1 was added 0.5 m before the spray nozzle. The addition rate of the liquid quick-setting agent to cement was 7.2% by mass as an actual measurement value. The shotcrete to which the liquid quick-setting agent was added was sprayed onto the pull-out test formwork and the wooden formwork. As evaluation of the curing performance of the sprayed concrete, a pull-out test was conducted according to JSCE-G561 for the 3-hour age and 1-day age after setting, and the compressive strength test was 28 days old. The test was carried out on a specimen (diameter 5 cm × length 10 cm) in which the core was cored from a wooden formwork specimen. In addition, about the spraying property after quick setting agent addition, it evaluated by visual observation and touch.
The concrete was sprayed well, showed good adhesion from the side of the simulated tunnel to the top, and the amount of concrete rebound was small. Moreover, after adding the quick setting aid and kneading, spraying was completed in about 30 minutes, but during that time, the pumpability of the concrete was good.
Regarding strength development, the 3-hour age strength was 2.3 N / mm 2 , the 1-day age strength was 6.9 N / mm 2 , and the 28-day age strength was 29.2 N / mm 2 , which was good. It was.

Figure 2018104982
Figure 2018104982

Claims (3)

アルカリ金属アルミン酸塩、石灰類及び石膏類を含有する急結助剤と、液体急結剤とを含む吹付けコンクリートの施工方法であって、
ベースコンクリートを製造後、前記急結助剤を当該ベースコンクリートに添加して、混練し、この混練したコンクリートを圧送し、吹付けノズル先端で液体急結剤を添加することを特徴とする吹付けコンクリートの施工方法。
A method for constructing shotcrete containing a quick setting aid containing alkali metal aluminate, lime and gypsum, and a liquid quick setting agent,
After the base concrete is manufactured, the quick setting aid is added to the base concrete, kneaded, the kneaded concrete is pumped, and a liquid quick setting agent is added at the tip of the spray nozzle. Concrete construction method.
アルカリ金属アルミン酸塩、石灰類及び石膏類を含有する急結助剤と、液体急結剤とを含む吹付けコンクリートの施工方法であって、
ベースコンクリートを製造後、トラックアジテータのドラム内に投入し、前記急結助剤をトラックアジテータのドラム内のベースコンクリートに添加して、混練し、この混練したコンクリートを圧送し、吹付けノズル先端で液体急結剤を添加することを特徴とする吹付けコンクリートの施工方法。
A method for constructing shotcrete containing a quick setting aid containing alkali metal aluminate, lime and gypsum, and a liquid quick setting agent,
After manufacturing the base concrete, put it into the drum of the track agitator, add the quick setting aid to the base concrete in the drum of the track agitator, knead, pump this kneaded concrete, and at the tip of the spray nozzle A method for constructing shotcrete characterized by adding a liquid quick-setting agent.
前記液体急結剤が硫酸アルミニウムを有効成分とすることを特徴とする請求項1または2に記載の吹付けコンクリートの施工方法。


The method for constructing shotcrete according to claim 1 or 2, wherein the liquid quick setting agent contains aluminum sulfate as an active ingredient.


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