JP2021160972A - Powder type quick-setting agent, quick-setting material and spray construction method - Google Patents
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- Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、粉末状急結剤、急結材料、及び吹付け施工方法に関し、特に土木・建築分野で使用される粉末状急結剤、急結材料、及び吹付け施工方法に関する。 The present invention relates to a powdered quick-setting agent, a quick-setting material, and a spraying construction method, and particularly to a powdered quick-setting agent, a quick-setting material, and a spraying construction method used in the field of civil engineering and construction.
従来、セメントを急結させる技術としては、例えば、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とを主体とする粉状又は懸濁液状のセメント急硬材と、コンクリートとを、個別に圧送してから合流混合させて３０秒〜数十分で硬化させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ミョウバンはセメントの硬化促進材として知られており、吹付け用急結剤の一部として使用されている（例えば、特許文献２参照）。 Conventionally, as a technique for rapidly binding cement, for example, a powdery or suspension-like cement quenching material mainly composed of calcium aluminate and an inorganic sulfate and concrete are individually pumped and then merged and mixed. A technique has been proposed in which the mixture is allowed to cure in 30 seconds to several tens of minutes (see, for example, Patent Document 1). Alum is known as a hardening accelerator for cement and is used as a part of a quick-setting agent for spraying (see, for example, Patent Document 2).
そして現在市販されている急結剤は、水ガラス、アルカリ金属アルミン酸塩、アルカリ金属アルミン酸塩とアルカリ金属炭酸塩の組み合わせ、アルカリ金属アルミン酸塩やアルカリ金属アルミン酸塩とアルカリ金属炭酸塩の組み合わせに仮焼明ばん石を組み合わせたもの、及びカルシウムアルミネートを主成分としたもの等が知られている。 And the quick-setting agents currently on the market are water glass, alkali metal aluminate, combination of alkali metal aluminate and alkali metal carbonate, alkali metal aluminate and alkali metal aluminate and alkali metal carbonate. It is known that the combination is a combination of calcined alkalin stone and the one containing calcium aluminate as a main component.
しかしながら、水ガラス、アルカリ金属アルミン酸塩、アルカリ金属アルカリ炭酸塩、及びアルカリ金属アルミン酸塩やアルカリ金属アルミン酸塩とアルカリ金属炭酸塩の組み合わせに仮焼明ばん石を組み合わせたものは、急結性が小さい。 However, water glass, alkali metal aluminate, alkali metal alkali carbonate, and alkali metal aluminate or a combination of alkali metal aluminate and alkali metal carbonate combined with calcined meiban stone are rapidly linked. The sex is small.
以上から、本発明は、急結材料として使用した際に、良好な凝結強度を示すことができる粉末状急結剤を提供することを目的とする。 From the above, it is an object of the present invention to provide a powdered quick-setting agent capable of exhibiting good setting strength when used as a quick-setting material.
本発明者らは、上記課題を解決すべく種々検討を行った結果、下記本発明により当該課題を解決できることを見出して本発明を完成するに至った。すなわち本発明は下記のとおりである。 As a result of various studies to solve the above problems, the present inventors have found that the following problems can be solved by the present invention, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows.
［１］ カルシウムアルミネート類と、水酸化カルシウムと、炭酸アルカリと、硫酸アルミニウム及び／又はミョウバン類と、を含む粉末状急結剤。
［２］ 前記炭酸アルカリの平均粒径（Ｄ５０）が１０〜１００μｍである［１］に記載の粉末状急結剤。
［３］ 前記粉末状急結剤１００質量部中、前記カルシウムアルミネート類を３０〜８０質量部、前記水酸化カルシウムを１０〜３０質量部、前記炭酸アルカリを５〜２０質量部、前記硫酸アルミニウム及び／又は前記ミョウバン類を５〜３０質量部からなる［１］又は［２］に記載の粉末状急結剤。
［４］ 前記硫酸アルミニウムにおける粒径１０μｍ以下の硫酸アルミニウムの割合が１〜４０質量％である［１］〜［３］のいずれかに記載の急結剤。
［５］ 前記カルシウムアルミネート類におけるＣａＯとＡｌ２Ｏ３とのモル比（ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３）が２．０〜３．０である［１］〜［４］のいずれかに記載の粉末状急結剤。
［６］ 前記硫酸アルミニウムを含有し、該硫酸アルミニウムが、０〜１８水塩である［１］〜［５］のいずれかに記載の粉末状急結剤。
［７］ 前記硫酸アルミニウムが８水塩を含む［６］に記載の粉末状急結剤。
［８］ 前記ミョウバン類を含有し、該ミョウバン類が、カリウムミョウバン、ナトリウムミョウバン、及びアンモニウムミョウバンからなる群から選択される少なくとも１種である［１］〜［７］のいずれかに記載の粉末状急結剤
［９］ 前記炭酸アルカリが、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、及び炭酸カリウムからなる群から選択される少なくとも１種である［１］〜［８］のいずれかに記載の粉末状急結剤。
［１０］ ［１］〜［９］のいずれかに記載の粉末状急結剤を含み、吹付けモルタル又は吹付けコンクリートに配合される急結材料。
［１１］ ［１］〜［９］のいずれかに記載の粉末状急結剤を用いた吹付け施工方法。
[1] A powdered quick-setting admixture containing calcium aluminates, calcium hydroxide, alkali carbonate, aluminum sulfate and / or alum.
[2] The powdery quick-setting admixture according to [1], wherein the average particle size (D50) of the alkali carbonate is 10 to 100 μm.
[3] In 100 parts by mass of the powdered quick-setting admixture, 30 to 80 parts by mass of the calcium aluminates, 10 to 30 parts by mass of the calcium hydroxide, 5 to 20 parts by mass of the alkali carbonate, and the aluminum sulfate. And / or the powdered quick-setting admixture according to [1] or [2], which comprises 5 to 30 parts by mass of the alums.
[4] The quick-setting agent according to any one of [1] to [3], wherein the proportion of aluminum sulfate having a particle size of 10 μm or less in the aluminum sulfate is 1 to 40% by mass.
[5] The description in any one of [1] to [4], wherein the molar ratio of CaO to Al 2 O 3 (CaO / Al 2 O 3) in the calcium aluminates is 2.0 to 3.0. Powdered quick-setting agent.
[6] The powdery quick-setting admixture according to any one of [1] to [5], which contains the aluminum sulfate and the aluminum sulfate is a hydroxide of 0 to 18 hydroxides.
[7] The powdery quick-setting admixture according to [6], wherein the aluminum sulfate contains an octahydrate.
[8] The powder according to any one of [1] to [7], which contains the alums and is at least one selected from the group consisting of potassium alum, sodium alum, and ammonium alum. State rapid-setting agent [9] Described in any one of [1] to [8], wherein the alkali carbonate is at least one selected from the group consisting of sodium carbonate, sodium sesquicarbonate, sodium bicarbonate, and potassium carbonate. Powdered alum.
[10] A quick-setting material containing the powdered quick-setting agent according to any one of [1] to [9] and blended in a sprayed mortar or sprayed concrete.
[11] The spraying construction method using the powdered quick-setting admixture according to any one of [1] to [9].
ここで、本発明における粉末状急結剤とは、セメントペースト、セメントモルタル、セメントコンクリートに対して急結性能を付与させることができるものとして定義する。急結としては、上記ペースト、モルタル、コンクリートにおいて、急結剤を加えた直後より著しく凝結や流動性消失が起こるものとする。 Here, the powdered quick-setting agent in the present invention is defined as one capable of imparting quick-setting performance to cement paste, cement mortar, and cement concrete. As for the quick-setting, it is assumed that in the above-mentioned paste, mortar, and concrete, condensation and loss of fluidity occur remarkably from immediately after the quick-setting agent is added.
本発明によれば、急結材料として使用した際に、良好な凝結強度を示すことができる粉末状急結剤を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a powdered quick-setting agent capable of exhibiting good setting strength when used as a quick-setting material.
以下、本発明の実施形態（本実施形態）について詳細に説明する。なお、本発明で使用する部や％は特に規定のない限り質量基準である。 Hereinafter, embodiments of the present invention (the present embodiment) will be described in detail. The parts and% used in the present invention are based on mass unless otherwise specified.
［１．粉末状急結剤］
本実施形態に係る粉末状急結剤は、カルシウムアルミネート類と、水酸化カルシウムと、炭酸アルカリと、硫酸アルミニウム及び／又はミョウバン類と、を含む。
以下、本実施形態に係る粉末状急結剤の各材料などについて説明する。
[1. Powdered quick-setting admixture]
The powdered quick-setting admixture according to the present embodiment contains calcium aluminates, calcium hydroxide, alkali carbonate, aluminum sulfate and / or alum.
Hereinafter, each material of the powdered quick-setting admixture according to the present embodiment will be described.
（カルシウムアルミネート類）
カルシウムアルミネート類（以下、ＣＡ類という）とは、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３を主成分とし、水和活性を有する化合物の総称であり、ＣａＯ及び／又はＡｌ２Ｏ３の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物、あるいは、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３を主成分とするものにこれらが少量固溶した物質であり、ＣＡ類は結晶質、非晶質のいずれであってもよい。
(Calcium aluminates)
Calcium aluminates (hereinafter, referred to as CA acids) and is mainly composed of CaO and Al 2 O 3, is a generic term of compounds having a hydration activity, some of the CaO and / or Al 2 O 3, alkaline Compounds replaced with metal oxides, alkaline earth metal oxides, silicon oxide, titanium oxide, iron oxide, alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkali metal sulfates, alkaline earth metal sulfates, etc. Alternatively, it is a substance in which a small amount of these are solid-dissolved in a substance containing CaO and Al 2 O 3 as main components, and the CAs may be either crystalline or amorphous.
結晶質の具体例としては、ＣａＯをＣ、Ａｌ２Ｏ３をＡ、Ｒ２Ｏ（例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ）をＲとすると、Ｃ３Ａやこれにアルカリ金属が固溶したＣ１４ＲＡ５、ＣＡやＣ１２Ａ７やＣ１１Ａ７・ＣａＦ２、Ｃ４Ａ・Ｆｅ２Ｏ３、及びＣ３Ａ３・ＣａＳＯ４等が挙げられるが、急結性が良好であることから、非晶質のカルシウムアルミネート類が好ましい。 As a specific example of crystalline material, if CaO is C, Al 2 O 3 is A, and R 2 O (for example, Na 2 O, K 2 O, Li 2 O) is R, C 3 A or an alkali metal thereof. C 14 RA 5 , CA, C 12 A 7 , C 11 A 7 · CaF 2 , C 4 A · Fe 2 O 3 and C 3 A 3 · CaSO 4 etc. Amorphous calcium aluminates are preferable.
なお、本実施形態で用いるカルシウムアルミネート類は、工業原料から微量のアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属が混入し、このアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含むＣＡ類が一部生成する可能性があるが、これらのわずかなアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の存在によって何ら制限を受けるものではない。 The calcium aluminates used in the present embodiment are mixed with a trace amount of alkali metal and / or alkaline earth metal from industrial raw materials, and some CAs containing the alkali metal and / or alkaline earth metal are generated. It is possible, but not limited by the presence of these few alkali metals and / or alkaline earth metals.
カルシウムアルミネート類のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比は特に限定はされないが、極初期の強度発現性を考慮すると、当該モル比は２．０〜３．０が好ましく、２．２〜２．８がより好ましい。モル比が２．０以上であると、極初期の凝結性状を良好にすることができ、３．０以下であると、良好な長期強度発現性が得られやすくなる。 The CaO / Al 2 O 3 molar ratio of calcium aluminates is not particularly limited, but the molar ratio is preferably 2.0 to 3.0 in consideration of the strength development in the very early stage, 2.2 to 2. 8 is more preferable. When the molar ratio is 2.0 or more, the cohesive property at the very early stage can be improved, and when it is 3.0 or less, good long-term strength development can be easily obtained.
本実施形態の粉末状急結剤におけるカルシウムアルミネート類の含有量は、粉末状急結剤１００部中、３０〜８０部が好ましく、４５〜６０部がより好ましい。３０部以上であると良好な凝結性状が得られやすくなり、８０部以下であると良好な長期強度発現性が得られやすくなる。 The content of calcium aluminates in the powdered quick-setting admixture of the present embodiment is preferably 30 to 80 parts, more preferably 45 to 60 parts out of 100 parts of the powdered quick-setting admixture. When the amount is 30 parts or more, good coagulation properties can be easily obtained, and when the amount is 80 parts or less, good long-term strength development can be easily obtained.
カルシウムアルミネート類のブレーン比表面積（以下、単に「ブレーン」ということがある）は、４０００〜８０００ｃｍ２／ｇであることが好ましく、５０００〜７０００ｃｍ２／ｇであることがより好ましい。４０００〜８０００ｃｍ２／ｇであることで、初期強度発現性が得られやすく、吹き付け時のモルタル及び／又はコンクリートの取扱い性を良好にすることができる。
なお、ブレーン比表面積とは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に記載された比表面積試験に基づいて測定されたものである。
Blaine specific surface area of calcium aluminates (hereinafter referred to simply as "Brain") is preferably 4000~8000cm 2 / g, more preferably 5000~7000cm 2 / g. When it is 4000 to 8000 cm 2 / g, the initial strength development can be easily obtained, and the handleability of the mortar and / or concrete at the time of spraying can be improved.
The brain specific surface area is measured based on the specific surface area test described in JIS R 5201 “Physical test method for cement”.
（水酸化カルシウム）
水酸化カルシウムは、極初期の流動性低下や長期強度発現性を担保するものとして有効な材料である。水酸化カルシウムとしては特に限定されないが、生石灰が水和した際に生じる消石灰や、カーバイドが水和した際に生じるカーバイド滓も含まれる。また、市販されている水酸化カルシウムも使用可能であり、上記いずれかの併用も可能である。
(Calcium hydroxide)
Calcium hydroxide is an effective material for ensuring a decrease in fluidity at the very early stage and a long-term strength development. The calcium hydroxide is not particularly limited, but includes slaked lime produced when quicklime is hydrated and carbide slag generated when carbide is hydrated. In addition, commercially available calcium hydroxide can also be used, and any of the above can be used in combination.
水酸化カルシウムの含有量は粉末状急結剤１００部中、１０〜３０部であることが好ましく、１２〜２５部であることがより好ましい。１０部以上であることで、急結性状や長期強度発現性を担保することができる。３０部以下であることで、良好な初期強度発現性が得られやすくなる。 The content of calcium hydroxide is preferably 10 to 30 parts, more preferably 12 to 25 parts, out of 100 parts of the powdered quick-setting admixture. With 10 or more parts, quick-setting properties and long-term strength development can be ensured. When the number of parts is 30 or less, good initial strength development can be easily obtained.
水酸化カルシウムのブレーン比表面積は、５０００〜１５０００ｃｍ２／ｇであることが好ましく、７０００〜１３０００ｃｍ２／ｇであることがより好ましい。５０００〜１５０００ｃｍ２／ｇであることで、急結性状や長期強度発現性を担保することができ、良好な初期強度発現性を得られやすくすることができる。 Blaine specific surface area of calcium hydroxide is preferably 5000~15000cm 2 / g, more preferably 7000~13000cm 2 / g. When it is 5000 to 15000 cm 2 / g, it is possible to secure the quick-setting property and the long-term strength development, and it is possible to easily obtain a good initial strength development.
（炭酸アルカリ）
炭酸アルカリとは炭酸アルカリ金属塩を指し、粉末状急結剤の凝結性状、初期強度発現性を著しく改善できるものである。炭酸アルカリとしては、特に限定はされないが、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。特に凝結や初期強度発現性に効果があるものとしては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、セスキ炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムであり、これらを１種以上組み合わせることも可能である。好ましくは、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、及び炭酸カリウムからなる群から選択される少なくとも１種である。
(Alkali carbonate)
Alkali carbonate refers to an alkali metal carbonate, which can significantly improve the cohesiveness and initial strength development of a powdered quick-setting admixture. The alkali carbonate is not particularly limited, and examples thereof include lithium carbonate, sodium carbonate, sodium sesquicarbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, and sodium hydrogen carbonate. Particularly effective in setting and initial strength development are sodium carbonate, potassium carbonate, sodium sesquicarbonate, sodium bicarbonate, and sodium hydrogen carbonate, and one or more of these can be combined. Preferably, it is at least one selected from the group consisting of sodium carbonate, sodium sesquicarbonate, sodium bicarbonate, and potassium carbonate.
炭酸アルカリの含有量は、粉末状急結剤１００部中、５〜２０部であることが好ましく、７〜１５部であることがより好ましい。含有量が５部以上であると、凝結や初期強度の改善効果が得られやすく、２０部以下であると、急結性状の良好に担保することができる。 The content of the alkali carbonate is preferably 5 to 20 parts, more preferably 7 to 15 parts, out of 100 parts of the powdered quick-setting admixture. When the content is 5 parts or more, the effect of improving coagulation and initial strength is likely to be obtained, and when the content is 20 parts or less, good quick-setting properties can be ensured.
炭酸アルカリの平均粒径（Ｄ５０）は１０〜１００μｍであることが好ましく、２０〜５０μｍであることがより好ましい。平均粒径（Ｄ５０）が１０μｍ以上であると、凝結促進、強度発現増進の効果が得られないことがあり、１０μｍ以下であると、貯蔵安定性が低下することがある。
ここで、本明細書において平均粒径（Ｄ５０）は、レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置によりメジアン径Ｄ５０（体積基準）として求めることができる。
The average particle size (D50) of the alkali carbonate is preferably 10 to 100 μm, more preferably 20 to 50 μm. If the average particle size (D50) is 10 μm or more, the effects of promoting coagulation and enhancing strength development may not be obtained, and if it is 10 μm or less, the storage stability may decrease.
Here, in the present specification, the average particle size (D50) can be obtained as a median diameter D50 (volume basis) by a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device.
（硫酸アルミニウム）
硫酸アルミニウムとは、セメントモルタルやセメントコンクリートに対して、主に凝結速度を増進する効果を付与する。
(Aluminum sulfate)
Aluminum sulphate mainly imparts the effect of increasing the setting speed to cement mortar and cement concrete.
硫酸アルミニウムとしては、特に限定されるものではなく、市販されているものが使用でき、当該硫酸アルミニウムは、０〜１８水塩であることが好ましい。 The aluminum sulfate is not particularly limited, and commercially available ones can be used, and the aluminum sulfate is preferably 0 to 18 hydroxide.
特に、硫酸アルミニウムは無水塩になると、溶解速度が小さくなるので、凝結特性を向上させる効果が小さくなる。そのため、有水塩（水和数１８以下の有水塩）を使用することが好ましく、貯蔵安定性を考慮すると、８水塩を含むことがより好ましい。 In particular, when aluminum sulfate becomes an anhydrous salt, the dissolution rate becomes low, so that the effect of improving the setting property becomes small. Therefore, it is preferable to use a hydrous salt (a hydrous salt having a hydration number of 18 or less), and it is more preferable to contain an octahydrate salt in consideration of storage stability.
硫酸アルミニウムの含有量（ミョウバンを併用する場合は硫酸アルミニウムとミョウバンの合計量）は粉末状急結剤１００部中、５〜３０部であることが好ましく、５〜２５部であることがより好ましい。含有量を５〜３０部とすることで、凝結特性を向上させることができる。 The content of aluminum sulfate (total amount of aluminum sulfate and alum when alum is used in combination) is preferably 5 to 30 parts, more preferably 5 to 25 parts, out of 100 parts of the powdered quick-setting admixture. .. By setting the content to 5 to 30 parts, the coagulation characteristics can be improved.
硫酸アルミニウムにおける粒径１０μｍ以下の硫酸アルミニウムの割合が１〜４０質量％であることが好ましく、５〜２０質量％であることがより好ましい。粒径１０μｍ以下の硫酸アルミニウムが１〜４０質量％であると、凝結特性、強度発現性の向上が期待できる。なお、上記の粒径は例えば、篩によって調整することができる。 The proportion of aluminum sulfate having a particle size of 10 μm or less in aluminum sulfate is preferably 1 to 40% by mass, and more preferably 5 to 20% by mass. When aluminum sulfate having a particle size of 10 μm or less is 1 to 40% by mass, improvement in coagulation characteristics and strength development can be expected. The above particle size can be adjusted by, for example, a sieve.
（ミョウバン）
ミョウバンは、セメントモルタルやセメントコンクリートの配合した直後からの流動性消失を促進することや、１日程度の強度発現性を促進するために有効である。ミョウバンとしては特に限定されないが、例えば、カリミョウバン、クロムミョウバン、鉄ミョウバン、アンモニウムミョウバン、ナトリウムミョウバン、天然ミョウバン等いずれのミョウバンも使用、併用が可能である。特にセメントモルタルやセメントコンクリート流動性を消失するものとして、カリミョウバン、ナトリウムミョウバン、アンモニウムミョウバンからなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
(Alum)
Alum is effective for promoting the disappearance of fluidity immediately after blending cement mortar or cement concrete, and for promoting the strength development for about one day. The alum is not particularly limited, and for example, any alum such as alum, chrome alum, iron alum, ammonium alum, sodium alum, and natural alum can be used or used in combination. In particular, it is preferable to include at least one selected from the group consisting of potassium alum, sodium alum, and ammonium alum as a material that loses the fluidity of cement mortar and cement concrete.
ミョウバンの含有量（硫酸アルミニウムを併用する場合はミョウバンと硫酸アルミニウムの合計量）は粉末状急結剤１００部中、５〜３０部であることが好ましく、５〜２０部であることがより好ましい。含有量を５〜３０部とすることで、流動性消失が遅延せず、材齢１日における強度発現性を良好にすることができる。 The content of alum (the total amount of alum and aluminum sulfate when aluminum sulfate is used in combination) is preferably 5 to 30 parts, more preferably 5 to 20 parts out of 100 parts of the powdered quick-setting admixture. .. By setting the content to 5 to 30 parts, the disappearance of fluidity is not delayed, and the strength development at the age of 1 day can be improved.
ミョウバンにおける粒径１０μｍ以下の割合が１〜４０質量％であることが好ましく、５〜２０質量％であることがより好ましい。粒径１０μｍ以下のミョウバンが１〜４０質量％であるであると、急結性状や長期強度発現性を担保することができ、良好な初期強度発現性を得られやすくすることができる。なお、上記の粒径は例えば、篩によって調整することができる。 The proportion of alum having a particle size of 10 μm or less is preferably 1 to 40% by mass, and more preferably 5 to 20% by mass. When alum having a particle size of 10 μm or less is 1 to 40% by mass, quick-setting properties and long-term strength development can be ensured, and good initial strength development can be easily obtained. The above particle size can be adjusted by, for example, a sieve.
本実施形態に係る粉末状急結剤は、カルシウムアルミネート類、水酸化カルシウム、炭酸アルカリ、硫酸アルミニウム及びミョウバン類以外に、本発明の効果を阻害しない範囲で種々の添加剤を含有させることができるが、取り扱い性の観点から、アルミン酸ソーダは含有しないことが好ましい。 In addition to calcium aluminates, calcium hydroxide, alkali carbonate, aluminum sulfate and alum, the powdered quick-setting admixture according to the present embodiment may contain various additives as long as the effects of the present invention are not impaired. However, from the viewpoint of handleability, it is preferable not to contain sodium aluminate.
［２．急結材料及び吹付け工法］
本実施形態に係る急結材料は、本発明の粉末状急結剤を含み、吹付けモルタル又は吹付けコンクリートに配合される。
吹付けモルタル又は吹付けコンクリートに用いるセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱など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、高炉スラグ、フライアッシュ又はシリカを混合した各種混合セメント、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末などを混合したフィラーセメント、並びに、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント（エコセメント）を挙げることができる。
[2. Quick-setting material and spraying method]
The quick-setting material according to the present embodiment contains the powdered quick-setting agent of the present invention and is blended with sprayed mortar or sprayed concrete.
Cement used for sprayed mortar or sprayed concrete includes various types of Portland cement such as ordinary, early-strength, ultra-fast-strength, low-heat, and moderate heat, and various types of Portland cement mixed with blast furnace slag, fly ash, or silica. Examples include mixed cement, filler cement mixed with limestone powder, blast furnace slow-cooled slag fine powder, and environment-friendly cement (eco-cement) produced from municipal waste incineration ash and sewage sludge incineration ash.
吹付けモルタル又は吹付けコンクリートに用いる骨材は、特に限定されるものではないが、吸水率が低くて、骨材強度が高いものが好ましい。骨材の最大寸法は、吹付けできれば特に限定されるものではない。細骨材としては、川砂、山砂、海砂、石灰砂、及び珪砂などが使用可能であり、粗骨材としては、川砂利、山砂利、及び石灰砂利などが使用可能であり、砕砂、砕石も使用可能である。 The aggregate used for the sprayed mortar or the sprayed concrete is not particularly limited, but a material having a low water absorption rate and a high aggregate strength is preferable. The maximum size of the aggregate is not particularly limited as long as it can be sprayed. As the fine aggregate, river sand, mountain sand, sea sand, lime sand, silica sand and the like can be used, and as the coarse aggregate, river gravel, mountain gravel, lime gravel and the like can be used. Crushed stone can also be used.
粉末状急結剤の使用量は、吹付けモルタル又は吹付けコンクリート中のセメント１００部に対し、５〜２０部が好ましく、７〜１５部がより好ましい。粉体急結剤の使用量が５〜２０部であると、本発明の粉末状急結剤の効果を充分に発揮させることができる。また、水／セメント比は６５％以下が好ましい。 The amount of the powdered quick-setting admixture used is preferably 5 to 20 parts, more preferably 7 to 15 parts, based on 100 parts of the cement in the sprayed mortar or the sprayed concrete. When the amount of the powder quick-setting admixture used is 5 to 20 parts, the effect of the powdered quick-setting admixture of the present invention can be fully exerted. The water / cement ratio is preferably 65% or less.
本実施形態に係る急結材料は、限定されるものではないが、主に吹付け工法にて使用される。すなわち、本実施形態に係る吹付け工法は、本発明の粉末状急結剤を用いた吹付け施工方法である。吹付け工法としては、要求される物性、経済性、施工性に応じて乾式吹付けや湿式吹付けが選択される。 The quick-setting material according to the present embodiment is not limited, but is mainly used in the spraying method. That is, the spraying method according to the present embodiment is a spraying method using the powdered quick-setting admixture of the present invention. As the spraying method, dry spraying or wet spraying is selected according to the required physical properties, economy, and workability.
以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the contents will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
「実験例１」
カルシウムアルミネート類と、水酸化カルシウムと、炭酸アルカリと、硫酸アルミニウム、及びミョウバン類を表１に示す配合で混合して粉末急結剤を調製した。一方で、セメント８００ｇ、細骨材２０００ｇ、及び水４００ｇを混合してモルタルを調製した。このモルタルに粉末状急結剤８０ｇを加えて急結モルタル（急結材料）を調製したときから凝結が開始される始発時間と、凝結が終了する終結時間を測定する凝結試験を行った。また、圧縮強度を測定した。結果を表１に示す。
"Experimental Example 1"
Calcium aluminates, calcium hydroxide, alkali carbonate, aluminum sulfate, and alum were mixed in the formulations shown in Table 1 to prepare a powder quick-setting admixture. On the other hand, 800 g of cement, 2000 g of fine aggregate, and 400 g of water were mixed to prepare a mortar. A coagulation test was conducted to measure the starting time at which condensation starts and the ending time at which coagulation ends when 80 g of a powdered quick-setting agent is added to this mortar to prepare a quick-setting mortar (quick-setting material). Moreover, the compression strength was measured. The results are shown in Table 1.
なお、使用材料及び各種試験方法は下記のとおりである。
「使用材料」
セメント：市販品、普通ポルトランドセメント、密度３．１５ｇ／ｃｍ３
細骨材：新潟県姫川水系川砂、密度２．６１ｇ／ｃｍ３
水：工業用水
カルシウムアルミネート類：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比２．５となるように原料（ＣａＣＯ３及びＡｌ２Ｏ３）を粉砕混合し、電気炉で溶融し、急冷したもの、ガラス化率９０％、ブレーン５５００ｃｍ２／ｇ
炭酸アルカリＡ：市販品、炭酸ナトリウム、平均粒径（Ｄ５０）５０μｍ
水酸化カルシウム：ＪＩＳ Ｒ ９００１に規定された消石灰２号に相当する市販品
硫酸アルミニウムＡ：硫酸アルミニウム、市販品、８水塩、粒径１０μｍ以下の粒子含有率：５％
ミョウバンａ：カリウムミョウバン１２水和物、市販品
The materials used and various test methods are as follows.
"Material used"
Cement: Commercial product, ordinary Portland cement, density 3.15 g / cm 3
Fine aggregate: Himekawa river sand, Niigata prefecture, density 2.61 g / cm 3
Water: Industrial water Calcium aluminates: CaO / Al 2 O 3 The raw materials (CaCO 3 and Al 2 O 3 ) are crushed and mixed so as to have a molar ratio of 2.5, melted in an electric furnace, and rapidly cooled, glass. 90% conversion rate, brain 5500 cm 2 / g
Alkali carbonate A: Commercial product, sodium carbonate, average particle size (D50) 50 μm
Calcium hydroxide: Commercial product corresponding to slaked lime No. 2 specified in JIS R 9001 Aluminum sulfate A: Aluminum sulfate, commercial product, octahydrate, particle content of particle size 10 μm or less: 5%
Alum a: Potassium alum dodecahydrate, commercially available
「試験方法」
凝結試験：調製したモルタルに粉末状急結剤を加えてから、素早くプロクター試験専用型枠へ型詰めし、粉末状急結剤を加えて急結モルタルを調製したときからの凝結の始発時間、終結時間を測定した（ＡＳＴＭ Ｃ４０３に準じて測定）。
"Test method"
Condensation test: After adding the powdered quick-setting agent to the prepared mortar, quickly mold it into a mold dedicated to the Proctor test, and add the powdered quick-setting agent to prepare the quick-setting mortar. The termination time was measured (measured according to ASTM C403).
圧縮強度：凝結試験と同様に、急結モルタルを調製したときからの圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）を測定した。材齢は３時間、１日、２８日とした（ＪＳＣＥ Ｄ１０２に準じて測定）。 Compressive strength: Similar to the coagulation test, the compressive strength (N / mm 2 ) from the time when the quick-setting mortar was prepared was measured. The material age was 3 hours, 1 day, and 28 days (measured according to JSCE D102).
「実験例２」
実験Ｎｏ．１−３の例で、炭酸アルカリＡの代わりに下記表３に示す平均粒径（Ｄ５０）の炭酸アルカリＢ〜Ｄをそれぞれ使用し、表３に示す配合とした以外は実験例１と同様にして試験を実施した。結果を表３に示す。なお、平均粒径（Ｄ５０）は、篩分けと粉砕を組み合わせて所望の値とした。
"Experimental Example 2"
Experiment No. In the example of 1-3, the alkali carbonates B to D having the average particle size (D50) shown in Table 3 below were used instead of the alkali carbonate A, respectively, and the same as in Experimental Example 1 except that the formulations shown in Table 3 were used. The test was conducted. The results are shown in Table 3. The average particle size (D50) was set to a desired value by combining sieving and pulverization.
「実験例３」
実験Ｎｏ．１−３の例で、硫酸アルミニウムＡで粒径１０μｍ以下の粒子の割合を表４となるように調整したものをそれぞれ使用した以外は実験例１と同様にして試験を実施した。結果を表４に示す。なお、粒径１０μｍ以下の粒子の割合は篩により調整した。
"Experimental Example 3"
Experiment No. The test was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that in Examples 1-3, aluminum sulfate A having a particle size of 10 μm or less adjusted to the ratio shown in Table 4 was used. The results are shown in Table 4. The proportion of particles having a particle size of 10 μm or less was adjusted by a sieve.
「実験例４」
実験Ｎｏ．１−３の例で、表５に示す種類のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比のカルシウムアルミネート類を使用した以外は実験例１と同様に試験を実施した。結果を表５に示す。
なお、カルシウムアルミネート類のブレーンは全て５５００±２００ｃｍ２／ｇに調製した。また、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比は、原料の配合比を変えた以外は、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比２．５の場合と同様な方法で調整した。
"Experimental Example 4"
Experiment No. In Examples 1-3, except for using calcium aluminates types of CaO / Al 2 O 3 molar ratio shown in Table 5 The test was conducted in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 5.
The brains of calcium aluminates were all prepared to 5500 ± 200 cm 2 / g. Further, CaO / Al 2 O 3 molar ratio, except for changing the blending ratio of raw material was prepared in the same manner as in the case of CaO / Al 2 O 3 molar ratio of 2.5.
「実験例５」
実験Ｎｏ．１−３の例で、硫酸アルミニウムＡの代わりに硫酸アルミニウムＢを使用した以外は実験例１と同様にして試験を実施した。結果を表６に示す。
"Experimental Example 5"
Experiment No. In the example of 1-3, the test was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that aluminum sulfate B was used instead of aluminum sulfate A. The results are shown in Table 6.
「使用材料」
硫酸アルミニウムＢ：硫酸アルミニウム、市販品、１４〜１８水塩
"Material used"
Aluminum Sulfate B: Aluminum Sulfate, Commercial Product, 14-18 Hydrochloride
実験Ｎｏ．５−１とＮｏ．１−３に用いた各粉末状急結剤を、４０℃で１４日間貯蔵した後に同様の凝結試験を行ったところ、Ｎｏ．１-３は凝結時間の劣化が少ないことから貯蔵安定性が良いことが確認された。 Experiment No. 5-1 and No. When each powdered quick-setting admixture used in 1-3 was stored at 40 ° C. for 14 days and then the same coagulation test was performed, No. It was confirmed that 1-3 had good storage stability because there was little deterioration in the setting time.
「実験例６」
実験Ｎｏ．１−９の例でミョウバンａを、表７に示す種類のミョウバンｂ〜ｉに変更して使用した以外は実験例１と同様にして試験を実施した。各ミョウバンの粒径１０μｍ以下の粒子割合は１〜４０質量％になる様調整した。結果を表７に示す。
"Experimental Example 6"
Experiment No. The test was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that alum a was changed to the types of alum bi to i shown in Table 7 in the example of 1-9. The particle ratio of each alum having a particle size of 10 μm or less was adjusted to be 1 to 40% by mass. The results are shown in Table 7.
「使用材料」
ミョウバンｂ：ナトリウムミョウバン１２水和物、市販品、
ミョウバンｃ：アンモニウムミョウバン１２水和物、市販品、
ミョウバンｄ：鉄ミョウバン１２水和物、市販品、
ミョウバンｅ：クロムミョウバン１２水和物、市販物、
ミョウバンｆ：カリウムミョウバン無水和物、市販品、
ミョウバンｇ：アンモニウムミョウバン無水和物、市販品、
ミョウバンｈ：鉄ミョウバン１水和物、市販品、
ミョウバンｉ：鉄ミョウバン無水和物、市販品、
"Material used"
Alum b: Sodium alum dodecahydrate, commercial product,
Alum c: Ammonium alum dodecahydrate, commercial product,
Alum d: Iron alum dodecahydrate, commercial product,
Alum e: Chrome alum dodecahydrate, commercially available,
Alum f: Potassium alum anhydrous, commercial product,
Alum g: Ammonium alum anhydrous, commercial product,
Alum h: Iron alum monohydrate, commercial product,
Alum i: Iron alum anhydrous, commercial product,
「実験例７」
実験Ｎｏ．１−３の例で炭酸アルカリＡを表８に示す種類の炭酸アルカリに変更して使用した以外は実験例１と同様にして試験を実施した。結果を表８に示す。
"Experimental Example 7"
Experiment No. The test was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that the alkali carbonate A was changed to the type of alkali carbonate shown in Table 8 in Examples 1-3. The results are shown in Table 8.
「使用材料」
炭酸アルカリＥ：市販品、セスキ炭酸ナトリウム、平均粒径（Ｄ５０）５０μｍ
炭酸アルカリＦ：市販品、重炭酸ナトリウム、平均粒径（Ｄ５０）５０μｍ
炭酸アルカリＧ：市販品、炭酸リチウム、平均粒径（Ｄ５０）５０μｍ
炭酸アルカリＨ：市販品、炭酸カリウム、平均粒径（Ｄ５０）５０μｍ
"Material used"
Alkali carbonate E: Commercial product, sodium sesquicarbonate, average particle size (D50) 50 μm
Alkali carbonate F: Commercial product, sodium bicarbonate, average particle size (D50) 50 μm
Alkali carbonate G: Commercial product, lithium carbonate, average particle size (D50) 50 μm
Alkali carbonate H: Commercial product, potassium carbonate, average particle size (D50) 50 μm
本発明は、特に土木分野、建築分野等で用いられる急結材料に好適に使用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used especially for quick-setting materials used in the fields of civil engineering, construction and the like.
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