JP2018162196A - Spraying material for wet-spraying construction method - 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 spraying material for a wet-spraying construction method, which has quick-setting properties and early strength-developability, has sufficient strength developability for a medium-to-long period, and has good workability.SOLUTION: A spraying material for a wet spraying construction method consists of: a base concrete [B]; and a powder quick-setting material [A] to be added to the base concrete. The powder quick-setting material [A] comprises 1.5-5 mass% of sodium aluminate, 4-8 mass% of alkali metal carbonate, and a balance comprising an amorphous calcium aluminate and the base concrete [B] comprises 100 pts.mass of Portland cement, 7-14 pts.mass of an anhydrous gypsum having an average water content of 0.3-0.6 mass%, 3.8-4.8 pts.mass of an aggregate, and a mixing water.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、湿式吹付工法で用いるセメント系吹付材に関する。   The present invention relates to a cement-based spray material used in a wet spraying method.

トンネル、採掘抗、地下空間等において、掘削露出面の崩壊防止、地山構造補強、地山面からの湧水防止、またこれらの施工面を面仕上げするため、モルタルやコンクリートのセメント系吹付材が対象面に吹付けられている。セメント系吹付材は急結材の使用により急速な付着性を担保しているが、粉体急結材を使用したものは、液体急結材を使用したものに比べ、初期強度を始めとして高い強度発現性が得られやすい。粉体急結材の使用の際は、少なくともセメントと骨材と水との予混練物であるベースコンリート又はベースモルタル(以下、特記無い限り、総称してベースコンクリートという。)を吹付装置に圧送する湿式吹付工法を採用し、吹付装置の吹付材吐出部に近い位置で、圧送中のベースコンクリートに粉体急結材を添加し、吹付材としている。また、高い初期強度だけでなく、中長期にわたって、強度の伸びを良くするには、さらに無水石膏が必要である。無水石膏を加える際は、粉体急結材と共に、前記ベースコンリートに吹付直前で添加するのが輸送経路中で固結による閉塞等が無く供給安定性に優れるので望ましい。しかし、この添加方法ではベースコンクリートや急結材との混合が不十分になり易いので、無水石膏量を多くする場合は、混合性を優先し、ベースコンクリート側に予配合しておくのが一般的である(例えば、特許文献1参照)。ベースコンクリート側に石膏を配合すると、混練水も予め配合されるため、石膏の水和反応が徐々に進み、時間が進むと凝集化する虞がある。石膏の凝集化が進むと、石膏の分布状況にムラが生じ、吹付けられたコンクリートの強度発現性が不均一になることや、石膏分布が希薄な箇所では収縮ひび割れを生じる虞がある。分散剤類をベースコンクリートに加えれば(例えば、特許文献2参照。)、セメントを始めとする水和反応性粒子の分散化に貢献できる可能性があるものの、一方で、水和反応や凝結の遅延化が進む虞があるので、吹付材としての要求性能が十分得られないことも懸念される。   In tunnels, mining pits, underground spaces, etc., mortar and concrete cement-based spray materials are used to prevent collapse of exposed excavated surfaces, reinforcement of natural ground structures, prevention of spring water from natural ground surfaces, and surface finishing of these construction surfaces. Is sprayed on the target surface. Cement-based spraying materials ensure rapid adhesion by using quick setting materials, but those using powder quick setting materials have higher initial strength than those using liquid quick setting materials. Strength development is easy to obtain. When using powder quick setting materials, at least base concrete or base mortar (hereinafter collectively referred to as base concrete unless otherwise specified), which is a pre-kneaded mixture of cement, aggregate and water, is pumped to the spraying device. The wet spraying method is adopted, and a powder quick setting material is added to the base concrete being pumped at a position near the spraying material discharge part of the spraying device to make a spraying material. Furthermore, anhydrous gypsum is required to improve not only high initial strength but also strength over the medium to long term. When anhydrous gypsum is added, it is desirable to add it together with the powder rapid setting material immediately before spraying to the base concrete because there is no blockage due to consolidation in the transport route and excellent supply stability. However, with this addition method, mixing with base concrete and quick setting material tends to be insufficient, so when increasing the amount of anhydrous gypsum, it is generally pre-mixed on the base concrete side, giving priority to mixing. (For example, see Patent Document 1). When gypsum is blended on the base concrete side, kneaded water is also blended in advance, so that the hydration reaction of gypsum progresses gradually, and there is a risk of aggregation when time progresses. As the gypsum agglomerates, the distribution of gypsum becomes uneven, and the strength development of the sprayed concrete may become uneven, and shrinkage cracks may occur in places where the gypsum distribution is dilute. If dispersants are added to the base concrete (see, for example, Patent Document 2), it may contribute to the dispersion of hydration-reactive particles such as cement. Since there is a possibility of delaying, there is a concern that the required performance as a spraying material cannot be obtained sufficiently.

特開2004−123535号公報JP 2004-123535 A 特開2001−316150号公報JP 2001-316150 A

このため、本発明は、湿式吹付工法用の吹付材において、ベースコンクリート側に無水石膏を配合してもその凝集や偏在が生じ難く、急結性と高い初期強度発現性の具備に加え、中長期の強度発現性も十分高く、施工性も良好な湿式吹付工法用吹付材の提供を課題とする。   For this reason, in the spray material for the wet spray method, the present invention hardly causes aggregation or uneven distribution even when anhydrous gypsum is blended on the base concrete side, in addition to the provision of rapid setting and high initial strength, It is an object to provide a spray material for a wet spraying method with sufficiently high long-term strength and good workability.

そこで本発明者は、前記課題を解決すべく種々検討を行った結果、石膏、ポルトランドセメント、骨材および急結助剤と混練水を含むベースコンクリートの石膏に特定の石膏を使用し、このベースコンクリートにカルシウムアルミネート系粉体急結材を添加して用いれば、ベースコンクリート側に凝集や偏在を生じず、急結性と高い初期強度が得られ、かつ中長期の強度発現性に優れた湿式吹付工法用吹付材が得られることを見出し、本発明を完成させた。   Accordingly, as a result of various studies to solve the above problems, the present inventor has used a specific gypsum for gypsum, Portland cement, aggregate, base concrete gypsum containing quick setting aid and kneaded water, If calcium aluminate powder quick setting material is added to concrete, it will not cause aggregation or uneven distribution on the base concrete side, and quick setting and high initial strength can be obtained. It discovered that the spraying material for wet spraying methods was obtained, and completed this invention.

即ち、本発明は、次の発明(1)〜(5)を提供するものである。   That is, the present invention provides the following inventions (1) to (5).

(1)次の[B]ベースコンクリートとこれに添加する[A]粉体急結材からなる湿式吹付工法用吹付材。
[A]アルミン酸ナトリウム1.5〜5質量%、アルカリ金属炭酸塩4〜8質量%および残部非晶質カルシウムアルミネートからなる粉体急結材。
[B]ポルトランドセメント100質量部、総含水率0.3〜0.6質量%の無水石膏7〜14質量部、骨材3.8〜4.8質量部および混練水を含むベースコンクリート。
(2)ベースコンクリート中の無水石膏が、二水石膏及び半水石膏を含まないことを特徴とする前記(1)の湿式吹付工法用吹付材。
(3)ベースコンクリート中の総含水率0.3〜0.6質量%の無水石膏が、含水率0.7質量%以上の無水石膏1.5〜4.8質量%と、残部が含水率0.5質量%以下の無水石膏からなる前記(1)又は(2)の湿式吹付工法用吹付材。
(4)粉体急結材中の非晶質カルシウムアルミネートが化学成分としてのSiO2を3.0〜4.0質量%含有するものである前記(1)〜(3)の何れかの湿式吹付工法用吹付材。
(5)粉体急結剤のベースコンクリートへの添加量が、ベースコンクリート中のセメント100質量部に対し、6〜14質量部であることを特徴とする前記(1)〜(4)の何れかの湿式吹付工法用吹付材。
(1) A spray material for a wet spray method comprising the following [B] base concrete and [A] a powder quick-setting material added thereto.
[A] A powder quick-setting material comprising 1.5 to 5% by mass of sodium aluminate, 4 to 8% by mass of alkali metal carbonate, and the balance amorphous calcium aluminate.
[B] Base concrete containing 100 parts by weight of Portland cement, 7 to 14 parts by weight of anhydrous gypsum having a total water content of 0.3 to 0.6% by weight, 3.8 to 4.8 parts by weight of aggregate and kneaded water.
(2) Anhydrous gypsum in the base concrete does not contain dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum, The spray material for wet spraying method according to (1) above.
(3) Anhydrous gypsum with a total moisture content of 0.3 to 0.6% by mass in the base concrete is 1.5 to 4.8% by mass of anhydrous gypsum with a moisture content of 0.7% by mass or more, and the balance is moisture content. The spraying material for wet spraying method according to (1) or (2), which comprises 0.5% by mass or less of anhydrous gypsum.
(4) Any of the above (1) to (3), wherein the amorphous calcium aluminate in the powder rapid setting material contains 3.0 to 4.0 mass% of SiO 2 as a chemical component. Spray material for wet spraying method.
(5) Any of (1) to (4) above, wherein the amount of the powder rapid setting agent added to the base concrete is 6 to 14 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement in the base concrete. Spray material for the wet spray method.

本発明により、特に分散剤類を用いなくとも硬化性と強度発現性の向上に寄与する無水石膏のベースコンクリート中での凝集化を抑制できるため、ムラ無く材料中に均一に作用し、粉体急結剤使用による優れた初期高強度化と併せて全体的な強度のかさ上げが達成された湿式吹付工法用吹付材を得ることができる。また、分散剤類を用いないことで凝結遅延のリスクも払拭でき、高い吹付け付着性を安定して得ることができる。   According to the present invention, agglomeration of anhydrous gypsum in the base concrete that contributes to the improvement of curability and strength development can be suppressed without using any dispersants, so that it acts uniformly on the material without unevenness. It is possible to obtain a spray material for a wet spraying method in which an increase in overall strength is achieved together with an excellent initial high strength by using a quick setting agent. Moreover, the risk of setting delay can be eliminated by not using dispersants, and high spray adhesion can be stably obtained.

本発明の湿式吹付工法用吹付材は、広義のベースコンクリートとこれに添加する粉体急結材から構成される。湿式吹付工法用吹付材を構成する前記ベースコンクリートは、急結剤等の急結性成分を含まず、少なくともポルトランドセメント、骨材及び混練水を含むフレッシュ状態のコンクリート配合物又はモルタル配合物であり、前記ベースコンクリートには無水石膏も含まれる。   The spray material for the wet spraying method of the present invention is composed of a base concrete in a broad sense and a powder quick-setting material added thereto. The base concrete that constitutes the spray material for the wet spray method is a fresh concrete composition or mortar composition that does not contain a quick setting component such as a quick setting agent and contains at least Portland cement, aggregate, and kneaded water. The base concrete also includes anhydrous gypsum.

前記ベースコンクリートに用いられるポルトランドセメントは、何れのポルトランドセメントでも良く、具体的には普通、早強、超早強、中庸熱、低熱、耐硫酸塩の各種ポルトランドセメントが挙げられる。また、高炉セメント等のポルトランドセメントを含む混合セメントでも良い。この中でも経済性や汎用性の点から普通ポルトランドセメントが好ましい。ポルトランドセメントの粒度はJIS規格(JIS R 5210)の2500cm2/g以上を満たしていれば、特に限定されない。好ましくは一般市販品並の粒度(例えば、概ね、2900〜3400cm2/g)であれば良い。 The Portland cement used for the base concrete may be any Portland cement, and specific examples include various ordinary Portland cements such as normal strength, early strength, ultra-high strength, moderate heat, low heat, and sulfate resistance. Moreover, mixed cement containing Portland cement such as blast furnace cement may be used. Of these, ordinary Portland cement is preferred from the viewpoint of economy and versatility. The particle size of Portland cement is not particularly limited as long as it satisfies 2500 cm 2 / g or more of the JIS standard (JIS R 5210). Preferably, the particle size should be comparable to that of general commercial products (for example, approximately 2900 to 3400 cm 2 / g).

前記[B]ベースコンクリートに用いられる骨材は、コンクリート配合とする場合は細骨材と粗骨材とから構成され、またモルタル配合とする場合は細骨材のみから構成される。細骨材や粗骨材はコンクリートやモルタルに使用できるものなら材質的には限定されない。好ましくは、天然又は人工の普通骨材を挙げることができる。具体的には細骨材として、例えば川砂、山砂、海砂、珪石粉や石灰石粉等の鉱石粉、岩石砕砂、スラグ骨材等を挙げることができる。また粗骨材として砂利、砕石、人造鉱石等を挙げることができる。コンクリート配合とする場合の細骨材と粗骨材の含有割合は特に制限されない。好ましくは、緻密で均質な吹付施工物を得る上で、骨材中の粗骨材の含有率を1.4〜2.1%(質量換算)にして含有させる。前記ベースコンクリート中の骨材の含有量は、ベースコンクリート中のポルトランドセメント含有量100質量部に対し、コンクリート配合やモルタル配合に拘わらず総骨材量として4〜4.8質量部とする。4.8質量部を超える骨材量では強度低下をきたすので好ましくなく、また4質量部未満の骨材量では、注水後の混練性が低下し易くなる他、吹付後の吹付材施工物の収縮が大きくなり、亀裂発生の虞もあるので好ましくない。   The aggregate used for the [B] base concrete is composed of fine aggregate and coarse aggregate in the case of concrete blending, and is composed of only fine aggregate in the case of mortar blending. The fine aggregates and coarse aggregates are not limited in terms of materials as long as they can be used for concrete and mortar. Preferably, natural or artificial ordinary aggregate can be mentioned. Specifically, examples of the fine aggregate include river sand, mountain sand, sea sand, ore powder such as silica powder and limestone powder, rock crushed sand, and slag aggregate. Examples of coarse aggregates include gravel, crushed stone, and artificial ore. The content ratio of the fine aggregate and the coarse aggregate in the case of blending with concrete is not particularly limited. Preferably, when obtaining a dense and homogeneous sprayed construction, the content of coarse aggregate in the aggregate is 1.4 to 2.1% (in terms of mass). The aggregate content in the base concrete is 4 to 4.8 parts by mass as the total aggregate amount regardless of the concrete composition or mortar composition with respect to 100 parts by mass of the Portland cement content in the base concrete. An aggregate amount exceeding 4.8 parts by mass is not preferable because the strength decreases, and an aggregate amount less than 4 parts by mass tends to reduce the kneadability after water pouring, and the sprayed material construction after spraying. This is not preferable because shrinkage increases and cracks may occur.

前記ベースコンクリートには総含水率0.3〜0.6質量%(質量換算)の無水石膏が含有される。含有される無水石膏のブレーン比表面積は特に制限されるものではないが、より高い反応活性を具備する方が良いため、好ましくはブレーン比表面積10000cm2/g以上、より好ましくはブレーン比表面積20000cm2/g以上とする。前記の総含水率0.3〜0.6質量%の無水石膏とは、1種類の無水石膏でも良く、2種類以上の無水石膏を使用しても良い。特に2種類以上の無水石膏を使用する場合は、使用される全ての無水石膏の総含水量から含水率を算出し、これを総含水率とする。1種類の無水石膏しか使用しないときは、その含水率をもって総含水率とする。このような総含水率の無水石膏を使用することで、注水後でもベースコンクリート中で無水石膏が凝集し難くなり、均一に分散し易く、しかも比較的高い反応活性を長く維持できる。これにより、吹付材全体に満遍なく硬化の促進作用と中長期にわたる強度発現性の向上作用をもたらすことができる。
好ましくは、無水石膏として、含水率0.7質量%以上のもの、より好ましくは含水率0.7〜1.5質量%のものを1.5〜4.8質量%と、残部が含水率0.5質量%以下のもの、好ましくは含水率0.1〜0.5質量%のものを使用する。異なる含水率の2種以上の無水石膏を特定の割合で併用することによって、前記作用がより的確かつより強く発現され易くなる。
ベースコンクリート中の無水石膏が総含水率0.3質量%未満では極初期の強度発現性が低下するため好ましくなく、また、ベースコンクリート中の無水石膏が総含水率0.6質量%を超えると、粉体流動性が低下して施工性が悪化したり性状安定性が損なわれる虞がある他、中長期強度発現性が低下するため好ましくない。このような無水石膏のベースコンクリート中の含有量は、ベースコンクリート中のポルトランドセメント含有量100質量部に対し7〜14質量部とする。14質量部を超える無水石膏含有量では過膨張と凝結遅延を起こす虞があるので好ましくなく、また7質量部未満の無水石膏含有量では、強度の向上や硬化の促進が十分得られないので好ましくない。また、前記総含水率0.3〜0.6質量%の無水石膏とは、例えば二水石膏や半水石膏のような水和物の石膏を含まない。具体的には例えばII型無水石膏のような天然結晶とこれと化学的結合関係が実質見られない水分とから構成されたものである。
尚、ポルトランドセメント中には少量の石膏が含まれるが、こちらはポルトランドセメントの構成成分であるため、ポルトランドセメントそのものに入れ、ベースコンクリートに配合含有する無水石膏には含めない。
The base concrete contains anhydrous gypsum having a total water content of 0.3 to 0.6% by mass (in terms of mass). Although the specific surface area of the anhydrous gypsum contained is not particularly limited, it is preferable to have a higher reaction activity. Therefore, the specific surface area of the brane is preferably 10,000 cm 2 / g or more, more preferably 20000 cm 2. / G or more. The anhydrous gypsum having a total water content of 0.3 to 0.6% by mass may be one type of anhydrous gypsum, or two or more types of anhydrous gypsum. In particular, when two or more types of anhydrous gypsum are used, the water content is calculated from the total water content of all the anhydrous gypsum used, and this is used as the total water content. When only one kind of anhydrous gypsum is used, the moisture content is taken as the total moisture content. By using anhydrous gypsum having such a total water content, anhydrous gypsum hardly aggregates in the base concrete even after pouring water, it is easy to uniformly disperse, and a relatively high reaction activity can be maintained for a long time. Thereby, the promotion effect of hardening and the improvement effect of strength expression over the medium to long term can be provided uniformly over the entire spray material.
Preferably, the anhydrous gypsum has a moisture content of 0.7% by mass or more, more preferably 1.5 to 4.8% by mass with a moisture content of 0.7 to 1.5% by mass, and the balance being the moisture content. The thing of 0.5 mass% or less, Preferably the thing of 0.1-0.5 mass% of water content is used. By combining two or more types of anhydrous gypsum having different moisture contents at a specific ratio, the above-described action is more accurately and strongly expressed.
If the anhydrous gypsum in the base concrete is less than 0.3% by mass of the total moisture content, it is not preferable because the initial strength development is reduced. If the anhydrous gypsum in the base concrete exceeds 0.6% by mass, In addition to the possibility that the powder fluidity is lowered and the workability is deteriorated or the property stability is impaired, the medium-to-long-term strength development property is lowered, which is not preferable. The content of such anhydrous gypsum in the base concrete is 7 to 14 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the Portland cement content in the base concrete. An anhydrous gypsum content exceeding 14 parts by mass is not preferred because it may cause overexpansion and setting delay, and an anhydrous gypsum content of less than 7 parts by mass is not preferred because strength improvement and hardening cannot be sufficiently obtained. Absent. The anhydrous gypsum having a total water content of 0.3 to 0.6% by mass does not include hydrated gypsum such as dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum. Specifically, it is composed of, for example, natural crystals such as type II anhydrous gypsum and moisture in which no chemical bond relationship is found.
Portland cement contains a small amount of gypsum, but since it is a constituent of Portland cement, it is included in Portland cement itself and not included in anhydrous gypsum blended in base concrete.

また、前記ベースコンクリートは、前記以外の成分も本発明の効果を阻害しないものであれば含有できる。含有可能な成分として、例えば、何れもモルタルやコンクリートで使用される粉末状の増粘剤、凝結促進剤、ポゾラン反応性物質、短繊維等を挙げることができる。   Moreover, the said base concrete can contain a component other than the above, if it does not inhibit the effect of this invention. Examples of components that can be used include powdery thickeners, setting accelerators, pozzolanic reactive substances, and short fibers that are used in mortar and concrete.

この中でも、短繊維を含有するものが好ましい。短繊維は、モルタルやコンクリートに使用できる有機高分子、炭素、鋼、ガラス、セラミックス等の材質からなる繊維であれば特に限定されない。好ましくは、耐折性や耐食性を具備し、比較的安価であることから有機高分子を使用する。短繊維の長さは特に制限されるものではないが、好ましくは5〜20mm、より好ましくは10〜12mmとする。繊維径も特に制限されないが、繊維配合効果を十分得る上では、1mm以下が好ましい。短繊維を含有することで、吹付けられたコンクリート施工物のひび割れ抵抗性が向上する。また、施工物の靱性も向上する。かような作用効果を発現させるために、短繊維を含む場合の含有量は、ベースコンクリート全体の0.03〜0.25体積%程度が好ましい。   Among these, those containing short fibers are preferable. The short fiber is not particularly limited as long as it is a fiber made of a material such as organic polymer, carbon, steel, glass, and ceramics that can be used for mortar and concrete. Preferably, an organic polymer is used because it has folding resistance and corrosion resistance and is relatively inexpensive. The length of the short fiber is not particularly limited, but is preferably 5 to 20 mm, more preferably 10 to 12 mm. The fiber diameter is not particularly limited, but is preferably 1 mm or less for obtaining a sufficient fiber blending effect. By containing short fibers, the cracking resistance of the sprayed concrete construction is improved. In addition, the toughness of the construction is improved. In order to express such an operational effect, the content when short fibers are included is preferably about 0.03 to 0.25% by volume of the entire base concrete.

また、前記ベースコンクリートに含まれる混練水の量は特に限定されるものではなく、セメントなどの水和反応活性を具備する成分と概ね過不足無く反応できる量であれば良い。混練水量の目安を例示すると、ポルトランドセメント含有量100質量部に対し、混練水配合量35〜60質量部である。好ましくは、注水時の混練性を高め、吹付材の強度発現性を高める上で、混練水配合量45〜55質量部にする。   Further, the amount of the kneading water contained in the base concrete is not particularly limited as long as it can react with a component having a hydration reaction activity such as cement and the like almost without excess or deficiency. If the standard of the amount of kneading | mixing water is illustrated, it will be 35-60 mass parts of kneading | mixing water with respect to 100 mass parts of Portland cement content. Preferably, the amount of the kneaded water is 45 to 55 parts by mass in order to improve the kneadability at the time of pouring water and enhance the strength development property of the spray material.

本発明の湿式吹付工法用吹付材を構成する前記[A]粉体急結材中の非晶質カルシウムアルミネートは、CaOとAl23を主要化学成分として含む無機水和活性物質であり、CaO源となる原料とAl23源となる原料を所望の含有モル比(CaO/Al23)になるように考慮した原料混合物を、好適には溶融するまで加熱すると得られる。好ましくは、前記非晶質カルシウムアルミネートは含有する化学成分としてのCaOとAl23の含有モル比(CaO/Al23)が1.9〜2.8のものが好ましく、より好ましくは含有モル比(CaO/Al23)が2.2〜2.4のものである。含有モル比(CaO/Al23)が1.9〜2.8の範囲にあると、付着性や強度発現性を向上し、凝結時間が適切である。また、例えば天然鉱物原料を用いて製造されたときのように、主に使用原料に由来のCaOとAl23以外の不純物も、その存在形態に拘わらず、本発明の効果を阻害させない範囲で含む非晶質カルシウムアルミネートであることは許容される。好ましくは、より高い初期強度発現性を得られることから不純物の中でも化学成分としてのSiO2の含有量が4.3質量%以下のものが良い。より好ましくは、中長期の強度発現性の伸びも向上することから化学成分としてのSiO2の含有量が3.0〜4.3質量%のものが良い。また、前記非晶質カルシウムアルミネートは、完全にガラス状態である必要はなく、ガラス化が進んだ構造のものであれば良い。具体的にはガラス化率が50%以上が好ましく、より好ましくはガラス化率90%以上とする。ガラス化が進んだ構造のものほど高い反応活性が得易くなる。ガラス化率の調整は、例えば、溶融状態に達した高温からの冷却処理によって行うことができる。一般に、急冷速度が速いほど高ガラス化率のカルシウムアルミネートが得られる。また、このような非晶質カルシウムアルミネートを必須使用することにより、急結性がさほど強力でない急結剤を使用したときの急結力不足も十分補うことができる。 The amorphous calcium aluminate in the [A] powder quick-setting material constituting the spray material for wet spraying method of the present invention is an inorganic hydration active substance containing CaO and Al 2 O 3 as main chemical components. It is obtained by heating a raw material mixture considering a raw material to be a CaO source and a raw material to be an Al 2 O 3 source so as to have a desired content molar ratio (CaO / Al 2 O 3 ) until it is preferably melted. Preferably, the amorphous calcium aluminate has a molar ratio of CaO to Al 2 O 3 as a chemical component to be contained (CaO / Al 2 O 3 ) of 1.9 to 2.8, more preferably. Has a molar ratio (CaO / Al 2 O 3 ) of 2.2 to 2.4. When the content molar ratio (CaO / Al 2 O 3 ) is in the range of 1.9 to 2.8, adhesion and strength development are improved, and the setting time is appropriate. Further, for example, when manufactured using a natural mineral raw material, impurities other than CaO and Al 2 O 3 mainly derived from the raw material used are in a range that does not hinder the effects of the present invention regardless of the form of the impurities. Amorphous calcium aluminate containing is acceptable. Preferably, the content of SiO 2 as a chemical component is 4.3% by mass or less among the impurities because higher initial strength development can be obtained. More preferably, the content of SiO 2 as a chemical component is 3.0 to 4.3% by mass because the elongation of strength development in the medium to long term is improved. Further, the amorphous calcium aluminate does not have to be completely in a glass state, and may have a structure in which vitrification has advanced. Specifically, the vitrification rate is preferably 50% or more, more preferably 90% or more. The higher the activity of vitrification, the higher the reaction activity. The adjustment of the vitrification rate can be performed, for example, by a cooling process from a high temperature that has reached a molten state. In general, the faster the quenching rate, the higher the vitrification rate of calcium aluminate. Moreover, by using such an amorphous calcium aluminate as an essential component, it is possible to sufficiently compensate for the shortage of rapid setting force when using a quick setting agent that is not so strong in rapid setting.

前記粉体急結材中に含有するアルミン酸ナトリウムは、急結助剤として必要であり、特に凝結時間を早くし、硬化を促進する作用を付与する。アルミン酸ナトリウムは、何れのものでも良く、好ましくは無水物を使用する。前記作用をコンクリート吹付材に付与するために必要なアルミン酸ナトリウムの粉体急結剤中の含有量は、1.5〜5質量%とする。1.5質量%未満では、前記作用が殆ど得られないため好ましくなく、また5質量%を超えると強度の伸びが得られず、中長期的な強度が低迷するため好ましくない。より好ましいアルミン酸ナトリウムの含有量は、2〜4質量%である。
また、粉体急結材中のアルミン酸ナトリウム及びアルカリ金属炭酸塩以外の成分は、前記非晶質カルシウムアルミネートである。
Sodium aluminate contained in the powder rapid-setting material is necessary as a quick-setting aid, and in particular, has the effect of accelerating the setting time and promoting the hardening. Any sodium aluminate may be used, and an anhydride is preferably used. The content of sodium aluminate necessary for imparting the above action to the concrete spray material is set to 1.5 to 5% by mass. If the amount is less than 1.5% by mass, the above-mentioned effects are hardly obtained, which is not preferable. If the amount exceeds 5% by mass, an increase in strength cannot be obtained and the medium- to long-term strength is sluggish. A more preferable content of sodium aluminate is 2 to 4% by mass.
Moreover, components other than sodium aluminate and alkali metal carbonate in the powder quick-setting material are the amorphous calcium aluminate.

前記粉体急結材中に含有するアルカリ金属炭酸塩も、急結助剤として必要であり、特に分単位の短時間における強度の増進作用を付与する。アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムが挙げられ、その何れでも、また何れか2種以上でも、使用できる。前記作用をコンクリート吹付材に付与するために必要なアルカリ金属炭酸塩の前記粉体急結材中の含有量は、4〜8質量%とする。4質量%未満では、前記作用が殆ど得られないため好ましくない。より好ましいアルカリ金属炭酸塩の含有量は、5〜7質量%である。   The alkali metal carbonate contained in the powder rapid setting material is also necessary as a quick setting aid, and particularly imparts an action of increasing strength in a short time of a minute unit. Examples of the alkali metal carbonate include lithium carbonate, potassium carbonate, and sodium carbonate, any of which can be used, or any two or more of them can be used. The content of the alkali metal carbonate necessary for imparting the action to the concrete spray material in the powder quick-setting material is 4 to 8% by mass. If it is less than 4% by mass, the above-mentioned action is hardly obtained, which is not preferable. A more preferable content of alkali metal carbonate is 5 to 7% by mass.

前記[A]粉体急結材の前記[B]ベースコンクリートへの添加量は、ベースコンクリート中のポルトランドセメント含有量100質量部に対し、6〜14質量部とするのが好ましく、より好ましくは、8〜12質量部の添加量とする。添加量が、この範囲内であれば、急結性能が高いだけでなく、ベースコンクリートと急結材との合流部で急速な固結を防止でき、圧送経路が閉塞せず、また長期強度発現性も得られる。また、極初期からの高い強度発現性が得られる。   The addition amount of the [A] powder rapid setting material to the [B] base concrete is preferably 6 to 14 parts by mass, more preferably 100 parts by mass of Portland cement content in the base concrete. The added amount is 8 to 12 parts by mass. If the amount added is within this range, not only the quick setting performance is high, but also rapid solidification can be prevented at the junction between the base concrete and the quick setting material, the pumping path is not blocked, and long-term strength is developed. Sex is also obtained. Moreover, the high intensity | strength expressiveness from the very initial stage is obtained.

本発明の湿式吹付工法用吹付材を得るためのベースコンクリートの注水と混練は、通常の混練装置で行うことができ、例えば強制二軸ミキサ等が使用できる。また、得られたベースコンクリートは、例えばアジテーター車などを用いて施工現場まで比較的長距離の搬送も可能であるが、施工現場では現場プラントやアジテーター車からの搬送物を貯留するタンクなどから、ベースコンクリートをポンプ圧送によりホースや輸送管等を介して吹付装置に搬送する。搬送中のベースコンクリートに前記粉体急結材を添加する。粉体急結材添加に関しては、例えばY管等を設け、圧送空気等によって別所から送られてきた粉体急結材とポンプ圧送されたベースコンクリートを合流させる方法が推奨される。両者の合流地点は吹付装置のノズルに比較的近い位置が望ましい。   Water injection and kneading of the base concrete for obtaining the spray material for the wet spraying method of the present invention can be performed with a normal kneading apparatus, and for example, a forced biaxial mixer or the like can be used. In addition, the obtained base concrete can be transported for a relatively long distance to the construction site using, for example, an agitator car, etc., but at the construction site, from a tank or the like for storing the transported material from the site plant or agitator car, The base concrete is conveyed by pumping to the spraying device via a hose or a transport pipe. The powder quick-setting material is added to the base concrete being conveyed. Regarding the addition of the powder quick-setting material, for example, a method is recommended in which a Y-tube or the like is provided, and the powder quick-setting material sent from another place by compressed air or the like and the pumped base concrete are merged. It is desirable that the merging point of both is relatively close to the nozzle of the spraying device.

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は記載した実施例に限定されるものではない。尚、実施例は、特記無い限り、20(±1)℃の環境下で行った。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the described examples. The examples were performed in an environment of 20 (± 1) ° C. unless otherwise specified.

[カルシウムアルミネートの作製]
市販の工業用薬品のCaCO3とAl23を用い、CaO及びAl23の含有モル比(CaO/Al23)の値が以下に表すカルシウムアルミネートが得られるように評量配合し、ヘンシェル型混合機で原料調合物を作製した。この原料調合物を電気炉を使用し、約1600℃(±50℃)で60分間焼成し、前記焼成時間経過後は直ちに炉外に取出した。取出した焼成塊(クリンカ)の表面に冷却用の窒素ガスを流速約30mL/秒で吹付けて急冷し、冷却物を得た。尚、ガラス化率調整のため、一部のクリンカについては窒素ガスの流速を落として吹付けた。さらに、一部の配合については使用するAl23の工業用薬品も変更した。各クリンカは、全鋼製のボールミルで粉砕し、分級装置にかけてブレーン比表面積約5000cm2/gに整粒した。整粒粉末として、以下のCA1〜CA6で表すカルシウムアルミネート粉末を得た。得られたカルシウムアルミネートは粉末エックス線回折装置を用い、カルシウムアルミネートクリンカ中のSiO2含有率(質量%)を内部標準法で定量分析した。また、カルシウムアルミネートのガラス化率は、粉末エックス線回折装置を用い、質量がM1のカルシウムアルミネートクリンカに含まれる各鉱物の質量を内部標準法等で定量し、定量できた含有鉱物相の総和質量;M2を算出し、残部が純ガラス相と見なし、次式でガラス化率を算出した。
ガラス化率(%)=(1−M2/M1)×100
[Preparation of calcium aluminate]
Using commercially available industrial chemicals CaCO 3 and Al 2 O 3 , the weight ratio of CaO and Al 2 O 3 (CaO / Al 2 O 3 ) was evaluated so that the calcium aluminate represented below was obtained. The raw material formulation was prepared with a Henschel mixer. The raw material mixture was baked at about 1600 ° C. (± 50 ° C.) for 60 minutes using an electric furnace, and immediately after the baking time, the raw material mixture was taken out of the furnace. Nitrogen for cooling was blown onto the surface of the taken-out calcined mass (clinker) at a flow rate of about 30 mL / second to quench it, and a cooled product was obtained. In order to adjust the vitrification rate, some clinker was sprayed with the flow rate of nitrogen gas lowered. Furthermore, the Al 2 O 3 industrial chemicals used were also changed for some of the formulations. Each clinker was pulverized with a ball mill made of all steel, and sized with a classifier to a Blaine specific surface area of about 5000 cm 2 / g. Calcium aluminate powder represented by the following CA1 to CA6 was obtained as the sized powder. The obtained calcium aluminate was quantitatively analyzed for the SiO 2 content (% by mass) in the calcium aluminate clinker using a powder X-ray diffractometer by an internal standard method. In addition, the vitrification rate of calcium aluminate was determined by using a powder X-ray diffractometer and quantifying the mass of each mineral contained in the calcium aluminate clinker having a mass of M1 using an internal standard method, etc. Mass: M2 was calculated, the remainder was regarded as a pure glass phase, and the vitrification rate was calculated by the following formula.
Vitrification rate (%) = (1-M2 / M1) × 100

[作製したカルシウムアルミネート]
CA1;含有モル比(CaO/Al23)2.8 、ガラス化率90%、SiO2含有率3.5質量%
CA2;含有モル比(CaO/Al23)2.3 、ガラス化率90%、SiO2含有率3.6質量%
CA3;含有モル比(CaO/Al23)2.3 、ガラス化率50%、SiO2含有率3.6質量%
CA4;含有モル比(CaO/Al23)1.9 、ガラス化率90%、SiO2含有率3.6質量%
CA5;含有モル比(CaO/Al23)2.3 、ガラス化率90%、SiO2含有率3.0質量%
CA6;含有モル比(CaO/Al23)2.3 、ガラス化率90%、SiO2含有率4.3質量%
[Prepared calcium aluminate]
CA1; content molar ratio (CaO / Al 2 O 3 ) 2.8, vitrification rate 90%, SiO 2 content rate 3.5% by mass
CA2; content molar ratio (CaO / Al 2 O 3 ) 2.3, vitrification rate 90%, SiO 2 content rate 3.6% by mass
CA3; molar ratio (CaO / Al 2 O 3 ) 2.3, vitrification rate 50%, SiO 2 content rate 3.6% by mass
CA4; content molar ratio (CaO / Al 2 O 3 ) 1.9, vitrification rate 90%, SiO 2 content rate 3.6% by mass
CA5; content molar ratio (CaO / Al 2 O 3 ) 2.3, vitrification rate 90%, SiO 2 content rate 3.0% by mass
CA6; content molar ratio (CaO / Al 2 O 3 ) 2.3, vitrification rate 90%, SiO 2 content rate 4.3 mass%

[粉体急結材の作製]
前記作製のCA1〜CA6で表すカルシウムアルミネート粉末、ANで表されるアルミン酸ナトリウム(市販試薬)、NCで表す炭酸ナトリウム(市販試薬)、LCで表す炭酸リチウム(市販試薬)から選択した材料を表1に表す配合量となるようヘンシェルミキサに投入した。このミキサで約1分間乾式混合し、粉体急結材を作製した。
[Preparation of powder quick-setting material]
A material selected from calcium aluminate powder represented by CA1 to CA6, sodium aluminate represented by AN (commercial reagent), sodium carbonate represented by NC (commercial reagent), and lithium carbonate represented by LC (commercial reagent). It put into the Henschel mixer so that it might become the compounding quantity shown in Table 1. This mixer was dry-mixed for about 1 minute to produce a powder quick setting material.

Figure 2018162196
Figure 2018162196

[ベースコンクリートの作製]
普通ポルトランドセメント(市販品。ブレーン比表面積3200cm2/g)、以下のCS1〜CS4で表す無水石膏、二水石膏(市販試薬、ブレーン比表面積20000cm2/g)、細骨材(掛川産陸砂、表乾密度2.58g/cm3)から選定された材料と混練水(上水)とを、表2の配合になるよう強制二軸ミキサに投入し、2分間混練し、モルタル配合のベースコンクリートを作製した。尚、無水石膏(CS1〜CS4)は粉末エックス線回折により結晶相を調べ、II型無水石膏以外の石膏系化合物の結晶相は存在しないことを確認した。また、無水石膏の含水率は、示唆熱分析と熱天秤を併用して調べた。
[Production of base concrete]
Ordinary Portland cement (commercial product, Blaine specific surface area 3200 cm 2 / g), anhydrous gypsum represented by the following CS1 to CS4, dihydrate gypsum (commercial reagent, Blaine specific surface area 20000 cm 2 / g), fine aggregate (land sand from Kakegawa The material selected from the surface dry density of 2.58 g / cm 3 ) and the kneaded water (clean water) are put into a forced biaxial mixer so as to have the composition shown in Table 2, and kneaded for 2 minutes. Concrete was produced. In addition, the anhydrous gypsum (CS1-CS4) investigated the crystal phase by powder X-ray diffraction, and confirmed that there was no crystal phase of gypsum compounds other than the type II anhydrous gypsum. In addition, the water content of anhydrous gypsum was examined using a combination of suggested thermal analysis and a thermobalance.

[使用した無水石膏]
CS1;無水石膏、ブレーン比表面積20000cm2/g、含水率0.1%
CS2;無水石膏、ブレーン比表面積20000cm2/g、含水率0.5%
CS3;無水石膏、ブレーン比表面積20000cm2/g、含水率0.7%
CS4;無水石膏、ブレーン比表面積20000cm2/g、含水率1.2%
[Used gypsum]
CS1: anhydrous gypsum, Blaine specific surface area 20000 cm 2 / g, moisture content 0.1%
CS2: anhydrous gypsum, Blaine specific surface area 20000 cm 2 / g, water content 0.5%
CS3: anhydrous gypsum, Blaine specific surface area 20000 cm 2 / g, moisture content 0.7%
CS4: anhydrous gypsum, Blaine specific surface area 20000 cm 2 / g, water content 1.2%

Figure 2018162196
Figure 2018162196

[モルタル配合での吹付材の作製]
作製したベースコンクリートを、長さ約30m、内径4.0cmの樹脂製ホース管内をポンプ圧送により、吹付装置に圧送した。吹付装置内に設置したY管により、圧送されてきたベースコンクリートに、別所から空気圧送した前記の粉体急結材を表3に表す添加量となるよう添加した。添加地点から、およそ50cm先に設けられた噴射用のノズルを介し、吹付材を吹付けた。
[Production of spraying material with mortar]
The produced base concrete was pumped through a resin hose pipe having a length of about 30 m and an inner diameter of 4.0 cm to a spraying device by pumping. With the Y pipe installed in the spraying device, the powder quick-setting material pneumatically fed from another place was added to the base concrete that had been pressure-fed so as to have an addition amount shown in Table 3. From the addition point, the spray material was sprayed through the nozzle for injection provided about 50 cm ahead.

Figure 2018162196
Figure 2018162196

[モルタル配合の吹付材の急結性の評価]
前記の如く作製した吹付材に対し、粉体急結剤添加30秒経過後、60秒経過後のプロクター貫入抵抗値を測定し、急結性を評価した。プロクター貫入抵抗の測定方法は、土木学会コンクリート標準指方書「吹付コンクリート用急結剤品質規格」付属書「貫入抵抗によるモルタルの瞬結時間測定方法」に準拠し、断面積0.125cm2のプロクター針を使用した。この貫入抵抗値の測定結果を表4に表す。ここで、表中に記載した「−」は、測定物の硬化が進みプロクター針の打ち込み貫入ができなかったもの。また、「>16(N/mm2)」なる記載はプロクター針の打ち込みはできるが、使用機材の測定限界(最大16N/mm2)を超えたものである。また、凝結が見られず、測定に値しなかった物を「×」と表示した。
[Evaluation of quick setting of spray material containing mortar]
For the spray material produced as described above, after 30 seconds from the addition of the powder rapid setting agent, the Procter penetration resistance value after 60 seconds was measured, and the rapid setting property was evaluated. The measurement method of Proctor penetration resistance is based on the Japan Society of Civil Engineers Standard Specification “Quality Standards for Sprayed Concrete” appendix “Method for Measuring Instantaneous Setting Time of Mortar Using Penetration Resistance” and has a cross-sectional area of 0.125 cm 2 . A proctor needle was used. Table 4 shows the measurement results of the penetration resistance value. Here, “−” described in the table indicates that the measurement object was hardened and the proctor needle could not be driven through. Further, according to become "> 16 (N / mm 2)" is possible is driving the Proctor needle, but beyond the measurement limit of the fleet (maximum 16N / mm 2). Moreover, the thing which was not condensing and was not worth measuring was displayed as "x".

Figure 2018162196
Figure 2018162196

[吹付材の吹付定着性の評価]
前記の如く作製した吹付材は、作製後直ちに、市販のモルタル吹付ガンを用いて、吹付施工に供した。吹付施工は次のような対象物に向かって吹付けた。即ち、前記モルタル吹付ガンのノズル孔から約100cm離れた地点に垂直に設置した厚さ9mmで3m四方のコンクリート製平板面に向かって、160mL/分の流量で前記吹付用モルタルを吹付けた。吹付物の定着性の評価は、目視観察により、前記平板面に吹付けたモルタルに垂れや剥落が起こることなく、付着し続けたものを付着性が「良好」と判断し、それ以外の状態になったものは全て付着性が「不良」と判断した。また、このような吹付けを3分間行った後に、ベースコンクリートの供給を30分間停止して吹付けを中断した後、ベースコンクリートの供給を再開し、再度吹付を行ったとき、ベースコンクリートの圧送に支障が生じたり、吹付材の吹付量の低下などの吹付障害があったものを圧送性「不良」と判断し、これらの現象が見られず、スムーズに圧送でき、吹付量の変動も見られなかったものを圧送性「良好」と判断した。この結果を表5に表す。
[Evaluation of spray fixability of spray material]
The spray material produced as described above was subjected to spraying using a commercially available mortar spray gun immediately after production. The spray construction was sprayed toward the following objects. That is, the spraying mortar was sprayed at a flow rate of 160 mL / min toward a concrete plate surface of 3 mm square with a thickness of 9 mm installed vertically at a point about 100 cm away from the nozzle hole of the mortar spraying gun. The evaluation of the fixability of the sprayed product is determined by visual observation, with the mortar sprayed on the flat plate surface determined not to sag or peel off, and the adherence was judged to be “good”, and the other states All of those that were evaluated as having poor adhesion. After such spraying for 3 minutes, after stopping the supply of base concrete for 30 minutes and stopping the spraying, when the base concrete supply is resumed and sprayed again, the base concrete is pumped. If there is a problem with spraying or if there is a spraying failure such as a decrease in the spraying amount of the spraying material, it is judged that the pumpability is “bad”, these phenomena are not seen, smooth pumping is possible, and fluctuations in the spraying amount are also observed. Those that could not be determined were judged to have good pumpability. The results are shown in Table 5.

[吹付材の強度発現性の評価]
前記の如く作製した吹付材を、作製後直ちに、内寸40×40×160mmの成形用型枠に充填した。これを屋内の空気中に20分間静置した後、脱型した。それぞれ材齢30分、1日及び28日の供試体を得た。各供試体の一軸圧縮強度をアムスラー式圧縮強度試験機で測定した。この結果も表5に表す。尚、所定材齢で未硬化だったものは「×」と表記し、強度試験を行えなかった。
[Evaluation of strength development of spray material]
Immediately after production, the spray material produced as described above was filled into a molding mold having an inner size of 40 × 40 × 160 mm. This was allowed to stand in indoor air for 20 minutes and then demolded. Specimens having a material age of 30 minutes, 1 day and 28 days were obtained. The uniaxial compressive strength of each specimen was measured with an Amsler type compressive strength tester. This result is also shown in Table 5. In addition, what was not hardened | cured with the predetermined material age was described as "x", and the strength test could not be performed.

Figure 2018162196
Figure 2018162196

表4及び5の結果から、本発明品の吹付材は、吹付施工時の付着性を十分確保できるだけの急結性を具備し、初期から高い強度発現性が得られ、強度の伸びも非常に良好なことがわかる。   From the results of Tables 4 and 5, the spray material of the present invention has a quick setting property that can sufficiently secure the adhesion during spraying, provides high strength development from the beginning, and the elongation of strength is very high. It turns out that it is good.

Claims (5)

次の[B]ベースコンクリートとこれに添加する[A]粉体急結材からなる湿式吹付工法用吹付材。
[A]アルミン酸ナトリウム1.5〜5質量%、アルカリ金属炭酸塩4〜8質量%および残部非晶質カルシウムアルミネートからなる粉体急結材。
[B]ポルトランドセメント100質量部、総含水率0.3〜0.6質量%の無水石膏7〜14質量部、骨材3.8〜4.8質量部および混練水を含むベースコンクリート。
A spray material for a wet spraying method comprising the following [B] base concrete and [A] a powder quick-setting material added thereto.
[A] A powder quick-setting material comprising 1.5 to 5% by mass of sodium aluminate, 4 to 8% by mass of alkali metal carbonate, and the balance amorphous calcium aluminate.
[B] Base concrete containing 100 parts by weight of Portland cement, 7 to 14 parts by weight of anhydrous gypsum having a total water content of 0.3 to 0.6% by weight, 3.8 to 4.8 parts by weight of aggregate and kneaded water.
[B]ベースコンクリート中の無水石膏が、二水石膏及び半水石膏を含まない請求項1記載の湿式吹付工法用吹付材。   [B] The spray material for wet spraying method according to claim 1, wherein the anhydrous gypsum in the base concrete does not contain dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum. [B]ベースコンクリート中の総含水率0.3〜0.6質量%無水石膏が、含水率0.7質量%以上の無水石膏1.5〜4.8質量%と、残部が含水率0.5質量%以下の無水石膏からなる請求項1又は2記載の湿式吹付工法用吹付材。   [B] The total moisture content of the base concrete is 0.3 to 0.6% by mass of anhydrous gypsum, 1.5 to 4.8% by mass of anhydrous gypsum having a moisture content of 0.7% by mass or more, and the balance is 0% of moisture content. The spraying material for wet spraying methods according to claim 1 or 2, comprising anhydrous gypsum of 5% by mass or less. [A]粉体急結材中の非晶質カルシウムアルミネートが化学成分としてのSiO2を3.0〜4.0質量%含有するものである請求項1〜3のいずれか1項記載の湿式吹付工法用吹付材。 [A] The amorphous calcium aluminate in the powder quick-setting material contains 3.0 to 4.0% by mass of SiO 2 as a chemical component. Spray material for wet spraying method. [A]粉体急結材の[B]ベースコンクリートへの添加量が、ベースコンクリート中のセメント100質量部に対し、6〜14質量部である請求項1〜4のいずれか1項記載の湿式吹付工法用吹付材。   The amount of [A] powder quick setting material added to [B] base concrete is 6 to 14 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement in the base concrete. Spray material for wet spraying method.
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