JP2023149849A - Sprayable powder material and spray material - Google Patents

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慎也 伊藤
Shinya Ito
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Abstract

To provide a sprayable powder material that ensures excellent condensation and strength even when combined with a fluorine-free liquid accelerator.SOLUTION: A sprayable powder material contains calcium aluminate, calcium aluminosilicate, calcium sulfate, cement, and aggregate with a maximum particle size of 1.2 mm or less. Preferably, the cement is high-early-strength cement.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、吹付け用粉体材料及び吹付け材料に関する。 The present invention relates to a powder material for spraying and a spraying material.

直径が2~5mの小断面の導水路トンネル等は、トンネルボーリングマシン(TBM)で掘削されるケースが多く、掘削後の岩盤の安定化に吹付コンクリートが用いられている。しかしながら、従来の吹付けでは大型の施工機械を使用し、使用するコンクリートを坑外から搬入したりなければならないため、作業スペースやコンクリートの作業時間を制約してしまうという課題があった。 Small cross-section headrace tunnels with a diameter of 2 to 5 meters are often excavated using tunnel boring machines (TBM), and shotcrete is used to stabilize the rock after excavation. However, conventional spraying requires the use of large construction machines and the need to transport concrete from outside the mine, which poses the problem of limiting work space and concrete work time.

この課題を解決する手段として、バッチ練りのモルタルと、カルシウムアルミネートを含有する急硬材スラリーを併用して、作業時間の短縮と作業環境を改善した吹付工法(特許文献1)や、TBMで掘削できる小断面トンネルにおいて、施工性を高めた吹付材料として、セメント、最大粒径2.5mmの骨材、消石灰含有物質、及びアルカリ金属アルミン酸塩を含有する吹付材料(特許文献2)が提案されている。 As a means to solve this problem, we have developed a spraying method (Patent Document 1) that uses a combination of batch-mixed mortar and a rapidly hardening material slurry containing calcium aluminate to shorten the working time and improve the working environment (Patent Document 1), as well as TBM. A spraying material containing cement, aggregate with a maximum particle size of 2.5 mm, a substance containing slaked lime, and an alkali metal aluminate (Patent Document 2) has been proposed as a spraying material with improved workability for small-section tunnels that can be excavated. has been done.

しかしながら、カルシウムアルミネートを含有する急硬材スラリーを用いた場合、吹付け直後の急結性を改良する必要があった。また、セメント、最大粒径2.5mmの骨材、消石灰含有物質、及びアルカリ金属アルミン酸塩を含有する吹付材料は、アルカリ金属アルミン酸塩を使用しているため、作業員への薬傷対策を十分配慮する必要があった。そのために、作業員は吹付け時には完全防護具を着用しなければならず、作業性が劣ってしまうという課題があった。さらに、長期強度の発現性や耐久性の点を改良する必要があった。 However, when using a rapidly hardening material slurry containing calcium aluminate, it was necessary to improve the rapid setting immediately after spraying. In addition, cement, aggregate with a maximum particle size of 2.5 mm, slaked lime-containing substances, and spraying materials containing alkali metal aluminates use alkali metal aluminates, so they are a preventive measure against chemical injuries to workers. It was necessary to give sufficient consideration. For this reason, workers must wear full protective gear when spraying, which poses a problem in that work efficiency is degraded. Furthermore, it was necessary to improve long-term strength development and durability.

そこで、特許文献3では、カルシウムアルミノシリケート、硫酸カルシウム、早強セメント、および最大粒径1.2mm以下の骨材を含有するモルタル100部と、アルカリ金属元素及び/又はフッ素を含む酸性液体急結剤を固形分換算で1~5部を含有してなる吹付け材料であり、モルタル100部中、カルシウムアルミノシリケートが1~10部、硫酸カルシウムが1~10部、早強セメントが20~55部、および最大粒径1.2mm以下の骨材が40~70部であり、最大粒径1.2mm以下の骨材100部中、0.6~1.2mmの骨材が20~70部、0.6mm未満の骨材が80~30部である吹付け材料により、人体への安全性が高く、材料の圧送性が良好で、低温時でも優れた物性が得られ、リバウンドの少ない吹付け材料を提案する。 Therefore, in Patent Document 3, 100 parts of mortar containing calcium aluminosilicate, calcium sulfate, early-strengthening cement, and aggregate with a maximum particle size of 1.2 mm or less, and an acidic liquid containing an alkali metal element and/or fluorine are used. It is a spraying material containing 1 to 5 parts of solid content of calcium aluminosilicate, 1 to 10 parts of calcium aluminosilicate, 1 to 10 parts of calcium sulfate, and 20 to 55 parts of early strength cement in 100 parts of mortar. and 40 to 70 parts of aggregate with a maximum particle size of 1.2 mm or less, and 20 to 70 parts of aggregate with a maximum particle size of 0.6 to 1.2 mm out of 100 parts of aggregate with a maximum particle size of 1.2 mm or less. , spraying material with 80 to 30 parts of aggregate less than 0.6 mm is highly safe for the human body, has good material pumpability, has excellent physical properties even at low temperatures, and has low rebound. Suggest attachment materials.

特開平3-122040号公報Japanese Patent Application Publication No. 3-122040 特開平9-227198号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-227198 特許第4855321号公報Patent No. 4855321

しかし、特許文献3はフッ素を含む酸性液体急結剤との併用が前提で、その場合は、フッ素を含有する液体急結剤をセメント・コンクリートに添加すると、硬化体からのフッ素溶出が生じる場合があり、昨今建設現場における環境保全の観点からフッ素の溶出を抑制する点に留意する必要があった。 However, Patent Document 3 assumes that it is used in combination with an acidic liquid quick-setting agent containing fluorine, and in that case, when a liquid quick-setting agent containing fluorine is added to cement/concrete, fluorine may be leached from the hardened material. Recently, there has been a need to pay attention to suppressing the elution of fluorine from the perspective of environmental conservation at construction sites.

以上から、本発明は、フッ素を含有しない液体急結剤と組み合わせても、良好な凝結性と強度を得ることができる吹付け用粉体材料を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a powder material for spraying that can obtain good setting properties and strength even when combined with a liquid quick setting agent that does not contain fluorine.

上記課題に鑑み鋭意検討した結果、本発明者らは、下記本発明に想到し当該課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明は下記のとおりである。 As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors came up with the following invention and found that the problems could be solved. That is, the present invention is as follows.

[1] カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノシリケート、硫酸カルシウム、セメント、及び最大粒径1.2mm以下の骨材を含有する吹付け用粉体材料。
[2] 前記セメントが早強セメントである[1]に記載の吹付け用粉体材料。
[3] [1]又は[2]に記載の吹付け用粉体材料とフッ素を含有しない液体急結剤とを含む吹付け材料。
[1] A powder material for spraying containing calcium aluminate, calcium aluminosilicate, calcium sulfate, cement, and aggregate with a maximum particle size of 1.2 mm or less.
[2] The powder material for spraying according to [1], wherein the cement is an early strength cement.
[3] A spraying material comprising the powder material for spraying according to [1] or [2] and a liquid quick-setting agent that does not contain fluorine.

本発明によれば、フッ素を含有しない液体急結剤と組み合わせても、良好な凝結性と強度を得ることができる吹付け用粉体材料を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a powder material for spraying that can obtain good setting properties and strength even when combined with a liquid quick setting agent that does not contain fluorine.

以下、本発明の一実施形態(本実施形態)を詳細に説明する。なお、本明細書における部や%は、特に規定しない限り質量基準で示す。 Hereinafter, one embodiment (this embodiment) of the present invention will be described in detail. Note that parts and percentages in this specification are expressed on a mass basis unless otherwise specified.

[吹付け用粉体材料]
本実施形態に係る吹付け用粉体材料は、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノシリケート、硫酸カルシウム、セメント、及び最大粒径1.2mm以下の骨材を含有する。カルシウムアルミネート及びカルシウムアルミノシリケートを含有することで、フッ素を含有しない液体急結剤と組み合わせても、良好な凝結性を有する吹付け材料が得られやすくなる。また、上記5成分の混合により、良好な強度を示す吹付け材料とすることができる。以下、各成分等について説明する。
[Powder material for spraying]
The powder material for spraying according to this embodiment contains calcium aluminate, calcium aluminosilicate, calcium sulfate, cement, and aggregate with a maximum particle size of 1.2 mm or less. By containing calcium aluminate and calcium aluminosilicate, it becomes easier to obtain a spray material that has good setting properties even when combined with a liquid quick setting agent that does not contain fluorine. Further, by mixing the above five components, a spray material showing good strength can be obtained. Each component will be explained below.

(カルシウムアルミネート)
本実施形態に係るカルシウムアルミネートは、カルシアを含む原料と、アルミナを含む原料等を混合して、キルンでの焼成や、電気炉での溶融等の熱処理をして得られる、CaOとAlとを主たる成分とし、水和活性を有する物質である。カルシウムアルミネートはその一部に、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が置換、あるいは、これらが固溶していてもよい。鉱物形態としては、CaO・Al(CA)、12CaO・7Al(C12)、3CaO・Al(CA)等が挙げられる。
(calcium aluminate)
Calcium aluminate according to the present embodiment is made of CaO and Al2 , which is obtained by mixing raw materials containing calcia and raw materials containing alumina, and subjecting the mixture to heat treatment such as firing in a kiln or melting in an electric furnace. It is a substance whose main component is O 3 and has hydration activity. Some of the calcium aluminates include alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, silicon oxides, titanium oxides, iron oxides, alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkali metal sulfates, and alkaline earth metal oxides. Similar metal sulfates and the like may be substituted, or these may be dissolved in solid solution. Examples of mineral forms include CaO.Al 2 O 3 (CA), 12CaO.7Al 2 O 3 (C 12 A 7 ), 3CaO.Al 2 O 3 (C 3 A), and the like.

カルシウムアルミネートの粒度は、急結性や初期強度発現性の面で、ブレーン比表面積(以下、ブレーン値という)が3,000cm/g以上であることが好ましく、5,000cm/g以上であることがより好ましい。3,000cm/g以上であることで、急結性や初期強度発現性を良好にすることができる。また、ブレーン比表面積は、9,000以下であることが好ましい。 The particle size of the calcium aluminate is preferably such that the Blaine specific surface area (hereinafter referred to as the Blaine value) is 3,000 cm 2 /g or more, and 5,000 cm 2 /g or more in terms of rapid setting and initial strength development. It is more preferable that By being 3,000 cm 2 /g or more, rapid setting properties and initial strength development properties can be improved. Further, the Blaine specific surface area is preferably 9,000 or less.

カルシウムアルミネートのCaO/Alモル比は、0.5~3.0の範囲であることが好ましく、1.5~2.5の範囲であることがより好ましい。当該モル比の範囲内であれば、結晶質、非晶質などの形態に関係なく使用可能である。 The CaO/Al 2 O 3 molar ratio of the calcium aluminate is preferably in the range of 0.5 to 3.0, more preferably in the range of 1.5 to 2.5. As long as the molar ratio is within the range, it can be used regardless of its form, such as crystalline or amorphous.

カルシウムアルミネートは、良好な急結性と強度発現性を高める観点から、吹付け用粉体材料100部当たり、1.0~5.0質量部であることが好ましく、1.5~3.5質量部であることがより好ましい。 Calcium aluminate is preferably used in an amount of 1.0 to 5.0 parts by mass, preferably 1.5 to 3.0 parts by mass, per 100 parts of powder material for spraying, from the viewpoint of improving good rapid setting properties and strength development properties. More preferably, it is 5 parts by mass.

(カルシウムアルミノシリケート)
本実施形態に係るカルシウムアルミノシリケートは、後述の液体急結剤と反応して、初期に急結性を付与する成分である。
カルシウムアルミノシリケートは、カルシアを含む原料、アルミナを含む原料、及びシリカを含む原料を混合して、キルンでの焼成や、電気炉での溶融等の熱処理をして得られる。主たる成分はCaO、Al、及びSiOであり、水和活性を有する物質の総称である。この成分の一部が、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も使用可能である。結晶構造は、結晶質、非晶質いずれであってもよいが、高い急結性を付与することから非晶質のものを用いることが好ましい。
(calcium aluminosilicate)
The calcium aluminosilicate according to the present embodiment is a component that reacts with a liquid quick-setting agent to be described later to impart quick-setting properties at an early stage.
Calcium aluminosilicate is obtained by mixing a raw material containing calcia, a raw material containing alumina, and a raw material containing silica, and subjecting the mixture to heat treatment such as firing in a kiln or melting in an electric furnace. The main components are CaO, Al 2 O 3 and SiO 2 , which is a general term for substances that have hydration activity. Some of these components include alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, titanium oxide, iron oxides, alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkali metal sulfates, and alkaline earth metal sulfates. Compounds substituted with can also be used. Although the crystal structure may be either crystalline or amorphous, it is preferable to use an amorphous structure because it provides high rapid setting properties.

カルシウムアルミノシリケート100部中の各成分の割合は、CaOが20~60部、Alが20~60部、及びSiOが6~50部であることが好ましく、CaOが30~50部、Alが30~50部、及びSiOが10~30部であることがより好ましい。各成分の割合がこの範囲であることで、良好な急結性状が得られやすくなる。
なお、カルシウムアルミノシリケート100部中CaO、Al、及びSiOの合計は、86部以上であることが好ましく、90部以上であることが好ましい。
The proportions of each component in 100 parts of calcium aluminosilicate are preferably 20 to 60 parts of CaO, 20 to 60 parts of Al 2 O 3 , and 6 to 50 parts of SiO 2 , and 30 to 50 parts of CaO. , 30 to 50 parts of Al 2 O 3 and 10 to 30 parts of SiO 2 are more preferable. When the ratio of each component is within this range, good rapid setting properties can be easily obtained.
Note that the total amount of CaO, Al 2 O 3 , and SiO 2 in 100 parts of calcium aluminosilicate is preferably 86 parts or more, and preferably 90 parts or more.

カルシウムアルミノシリケートの粒度は、ブレーン値で5000~12000cm/gが好ましい。5000cm/g以上であると、急結性や初期強度発現性が良好となり、12000cm/g以下であると、粉砕効率が良好で、安定したブレーン値が得られやすくなる。 The particle size of the calcium aluminosilicate is preferably 5,000 to 12,000 cm 2 /g in Blaine value. When it is 5,000 cm 2 /g or more, rapid setting properties and initial strength development properties are good, and when it is 12,000 cm 2 /g or less, grinding efficiency is good and a stable Blaine value is easily obtained.

カルシウムアルミノシリケートは、作業性、初期強度発現性、及び耐久性の観点から、吹付け用粉体材料100部当たり、0.5~5.0部であることが好ましく、1.2~3部であることがより好ましい。 From the viewpoint of workability, initial strength development, and durability, the calcium aluminosilicate is preferably 0.5 to 5.0 parts, and 1.2 to 3 parts per 100 parts of the powder material for spraying. It is more preferable that

本実施形態において、カルシウムアルミネートに対するカルシウムアルミノシリケートの質量比(カルシウムアルミノシリケート/カルシウムアルミネート)は、良好な急結性と強度発現性を高める観点から、0.5~1.0であることが好ましく、0.6~0.8であることがより好ましい。 In this embodiment, the mass ratio of calcium aluminosilicate to calcium aluminate (calcium aluminosilicate/calcium aluminate) should be 0.5 to 1.0 from the viewpoint of improving rapid setting and strength development. is preferable, and more preferably from 0.6 to 0.8.

(硫酸カルシウム)
本実施形態において、硫酸カルシウムを使用することで強度を向上させることができる。硫酸カルシウムとしては、無水石膏、半水石膏及び二水石膏等が挙げられ、これらの中から選ばれた1種又は2種以上が使用可能である。無水石膏には、弗酸副生無水石膏や天然無水石膏が含まれる。これらの中では、強度発現性が優れることから無水石膏を使用することが好ましい。
(calcium sulfate)
In this embodiment, strength can be improved by using calcium sulfate. Examples of calcium sulfate include anhydrite, hemihydrate gypsum, dihydrate gypsum, etc., and one or more types selected from these can be used. Anhydrite includes hydrofluoric acid byproduct anhydrite and natural anhydrite. Among these, it is preferable to use anhydrite because of its excellent strength development properties.

硫酸カルシウムの粒度は、優れた急結性や強度発現性の観点からブレーン値で3000~10000cm/gが好ましく、4000~7000cm/gがより好ましい。 The particle size of calcium sulfate is preferably 3,000 to 10,000 cm 2 /g, more preferably 4,000 to 7,000 cm 2 / g in Blaine value from the viewpoint of excellent rapid setting and strength development.

硫酸カルシウムは、優れた強度発現性、強度低下防止の観点から、吹付け用粉体材料100部当たり、1~10部であることが好ましく、1.5~5部であることがより好ましい。 Calcium sulfate is preferably used in an amount of 1 to 10 parts, more preferably 1.5 to 5 parts, per 100 parts of the powder material for spraying, from the viewpoint of excellent strength development and prevention of strength reduction.

(セメント)
本実施形態に係るセメントの種類としては、普通、早強、超早強、中庸熱、及び低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、石灰石微粉末を混合した各種混合セメント等が挙げられる。なかでも、セメントは早強セメントであることが好ましい。早強セメントとは、普通ポルトランドセメントよりも初期強度発現性が良好なセメントを指すものであり、例えば、早強ポルトランドセメントや微粒子の水硬性粉末を含有した微粒子セメント等が使用可能である。
(cement)
The types of cement according to this embodiment include various types of Portland cement such as normal, early strength, super early strength, moderate heat, and low heat, and these Portland cements mixed with blast furnace slag, fly ash, or fine limestone powder. Examples include various mixed cements. Among these, it is preferable that the cement is an early-strength cement. The early-strength cement refers to a cement that exhibits better initial strength than ordinary Portland cement, and for example, early-strength Portland cement, fine particle cement containing fine particles of hydraulic powder, etc. can be used.

セメントは、優れた初期強度発現性や粉体圧送性の観点から、吹付け用粉体材料100部当たり、20~55部であることが好ましく、30~50部であることがより好ましい。 The amount of cement is preferably 20 to 55 parts, more preferably 30 to 50 parts, per 100 parts of the powder material for spraying, from the viewpoint of excellent initial strength development and powder pumpability.

(最大粒径1.2mm以下の骨材)
本実施形態において、骨材として最大粒径1.2mm以下の骨材を用いると、吹付の際の圧送性を向上させ、リバウンドを低減することができる。当該骨材の種類は特に限定されるものではなく、天然砂、珪砂、及び石灰砂のいずれも使用することができ、石灰石を用いることが、吹付後の耐久性の観点から好ましい。
(Aggregate with a maximum particle size of 1.2 mm or less)
In this embodiment, if aggregate with a maximum particle size of 1.2 mm or less is used as the aggregate, the pumping performance during spraying can be improved and rebound can be reduced. The type of aggregate is not particularly limited, and any of natural sand, silica sand, and lime sand can be used, and limestone is preferably used from the viewpoint of durability after spraying.

当該骨材は、吹付の際の圧送性や耐久性の観点から、吹付け用粉体材料100部当たり、40~70部であることが好ましく、55~65部であることがより好ましい。 From the viewpoint of pumpability and durability during spraying, the amount of the aggregate is preferably 40 to 70 parts, more preferably 55 to 65 parts, per 100 parts of the powder material for spraying.

当該骨材の粒度構成は、特に限定されるものではないが、骨材粒径0.6~1.2mmと0.6mm未満の割合が、質量比で20:80~70:30が好ましく、25:75~40:60がより好ましい。この範囲にあることで、優れた圧送性が得られやすくなる。 The particle size composition of the aggregate is not particularly limited, but the ratio of aggregate particle sizes of 0.6 to 1.2 mm and less than 0.6 mm is preferably 20:80 to 70:30 in mass ratio, More preferably 25:75 to 40:60. Within this range, excellent pumping properties can be easily obtained.

なお、骨材として、最大粒径1.2mmを超える骨材は圧送性やリバウンド低減の観点から含有されていないことが好ましいが、実際的には、吹付け用粉体材料100部当たり、10部以下であることが好ましく、5部以下であることがより好ましく、1部以下がさらに好ましく、なかでも0部であることが好ましい。
上記のような骨材の粒径(最大粒径)は、篩分けにより調整することができる。
In addition, it is preferable that aggregate with a maximum particle size exceeding 1.2 mm is not included from the viewpoint of pumpability and rebound reduction, but in practice, 10 parts of powder material for spraying is required. It is preferably at most 5 parts, more preferably at most 5 parts, even more preferably at most 1 part, and most preferably 0 parts.
The particle size (maximum particle size) of the aggregate as described above can be adjusted by sieving.

本実施形態の吹付け用粉体材料における、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノシリケート、硫酸カルシウム、セメント、及び最大粒径1.2mm以下の骨材の合計の含有量は、これらの成分による効果を十分に発揮させる観点から、80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることがさらに好ましい。
上記含有量の範囲を満たす限り、コンクリートの製造に際し使用される種々の添加剤を適宜含有させることができる。
In the powder material for spraying of this embodiment, the total content of calcium aluminate, calcium aluminosilicate, calcium sulfate, cement, and aggregate with a maximum particle size of 1.2 mm or less is such that the effects of these components are sufficiently From the viewpoint of exhibiting this effect, it is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and even more preferably 95% or more.
Various additives used in the production of concrete can be appropriately included as long as the above content range is met.

[吹付材料]
本実施形態に係る吹付材料は、既述の本発明の吹付け用粉体材料とフッ素を含有しない液体急結剤とを含む。すなわち、本発明の吹付け用粉体材料と液体急結剤との2剤の組み合わせからなり、吹付けの直前(吹付前の1分以内に混合)若しくは吹付時にこれらが混合される。
[Spraying material]
The spraying material according to this embodiment includes the spraying powder material of the present invention described above and a liquid quick-setting agent that does not contain fluorine. That is, it consists of a combination of the powder material for spraying of the present invention and a liquid quick-setting agent, which are mixed immediately before spraying (mixed within 1 minute before spraying) or during spraying.

本実施形態に係る液体急結剤は、セメント又はカルシウムアルミノシリケートと反応し、初期の凝結を促進し、強度発現性をより向上させるために使用する。ここで、当該液体急結剤はフッ素を含有しない。
ここで、「フッ素を含有しない」とは、当該液体急結剤中にフッ化物を含有しない場合をいう。フッ化物とは、フッ素とほかの元素あるいは原子団とから構成される化合物であり、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化ナトリウム、六フッ化アルミニウムナトリウムなどがある。
The liquid quick setting agent according to the present embodiment is used to react with cement or calcium aluminosilicate, promote initial setting, and further improve strength development. Here, the liquid quick setting agent does not contain fluorine.
Here, "not containing fluorine" means that the liquid quick-setting agent does not contain fluoride. Fluoride is a compound composed of fluorine and other elements or atomic groups, such as aluminum fluoride, calcium fluoride, sodium fluoride, and sodium aluminum hexafluoride.

液体急結剤は、素早い凝結力があり、付着力が良好で、リバウンド率が小さく、粉じん量が少なく、作業性が良く、初期強度が低下しにくい吹付けを行うために吹付け用粉体材料と併用するものであり、急結成分として硫酸アルミニウムを含有するものを使用することが好ましい。 The liquid quick-setting agent has quick setting power, good adhesion, low rebound rate, small amount of dust, good workability, and powder for spraying that prevents the initial strength from decreasing. It is preferable to use a material that contains aluminum sulfate as an rapidly forming component.

硫酸アルミニウムは特に限定されるものではなく、JIS A 1423、又はJIS A 1450に規定される工業用、製紙用あるいは水道用の硫酸アルミニウムが使用できる。硫酸アルミニウム水溶液の濃度は、吹付け時にスラリーの飛散、水溶液中に析出物が発生、及び硫酸アルミニウム水溶液の粘性の面から、20~70%が好ましく、25~60%がより好ましい。なお、硫酸アルミニウム水溶液は硫酸アルミニウムが過飽和状態となっていてもよい。 Aluminum sulfate is not particularly limited, and aluminum sulfate for industrial use, for paper manufacturing, or for water supply as specified in JIS A 1423 or JIS A 1450 can be used. The concentration of the aqueous aluminum sulfate solution is preferably 20 to 70%, more preferably 25 to 60%, from the viewpoints of scattering of the slurry during spraying, generation of precipitates in the aqueous solution, and viscosity of the aqueous aluminum sulfate solution. Note that the aluminum sulfate aqueous solution may be in a supersaturated state with aluminum sulfate.

吹付け用粉体材料と液体急結剤との好ましい配合比(質量比)は、吹付け用粉体材料中のカルシウムアルミネート及びカルシウムアルミノシリケートの合計量Xと液体急結剤の急結成分の固形分換算量Yとの質量比(Y/X)として、0.2~0.5であることが好ましく、0.3~0.4であることがより好ましい。質量比(Y/X)が0.3~0.4であることで、良好な急結性と強度発現性を付与できる。 The preferred blending ratio (mass ratio) of the powder material for spraying and the liquid quick-setting agent is the total amount X of calcium aluminate and calcium aluminosilicate in the powder material for spraying and the quick-setting component of the liquid quick-setting agent. The mass ratio (Y/X) to the solid content equivalent amount Y is preferably 0.2 to 0.5, more preferably 0.3 to 0.4. When the mass ratio (Y/X) is 0.3 to 0.4, good rapid setting properties and strength development properties can be imparted.

吹付材料による吹付け方法は特に限定されるものではないが、施工性の点で、吹付け用粉体材料と液体急結剤とを個別に圧送して吹付け直前に混合して吹付けることが好ましい。この場合、吹付け用粉体材料に連続的に水を供給する連続練りミキサーを使用して混練した材料を圧送し、吹付け直前に液体急結剤を添加して吹付ける方法が好ましい。 The method of spraying using the spraying material is not particularly limited, but from the viewpoint of workability, the powder material for spraying and the liquid quick-setting agent may be pumped separately and mixed immediately before spraying. is preferred. In this case, it is preferable to use a continuous mixer that continuously supplies water to the powder material for spraying, to pump the kneaded material, and to add a liquid quick-setting agent immediately before spraying.

混練に使用する水の量は特に限定されるものではないが、ポンプで圧送が可能な流動性が得られるように、例えば、フロー値(JISR5201-1998準拠)で170~230になるように水を加えることが好ましい。 The amount of water used for kneading is not particularly limited, but in order to obtain fluidity that allows pumping, for example, the water should be adjusted so that the flow value (according to JISR5201-1998) is 170 to 230. It is preferable to add

混練した材料を圧送するポンプは特に限定されるものではなく、例えば、ピストン式ポンプ、スクイズ式ポンプ又はスネイク式ポンプ等のポンプを使用できる。これらの中では、作業性の点で、例えば、供給された吹付材料を混合機の先端の羽根で圧入された水と混練し、それに連結しているスネイク式のポンプで連続的に圧送する連続混練圧送装置で、混練圧送する方法が作業性の点で好ましい。 The pump that pumps the kneaded material is not particularly limited, and for example, a piston pump, squeeze pump, or snake pump can be used. Among these, from the point of view of workability, for example, the supplied spraying material is kneaded with water press-ined by a blade at the tip of the mixer, and then continuously pumped by a snake-type pump connected to the mixer. A method of kneading and force-feeding using a kneading and force-feeding device is preferable from the viewpoint of workability.

液体急結剤を圧送するポンプは特に限定されるものではないが、ピストン式ポンプ、スクイズ式ポンプ又はスネイク式ポンプ等を使用することができる。 The pump for pumping the liquid quick setting agent is not particularly limited, but a piston type pump, squeeze type pump, snake type pump, etc. can be used.

混練し圧送された材料と、液体急結剤とを混合する方法は特に限定されるものではないが、以下の方法が挙げられる。すなわち、Y字管を用いて混練した材料に液体急結剤を混合する際、液体急結剤をエアーで搬送し、吹付けることができる。また、リング周囲に数カ所の孔を有するインレットピースにポンプ圧送した酸性液体急結剤をエアーで圧入し、混練した材料と混合し、吹付けることもできる。これらの中では、混合性の点で、インレットピースを使用する混合方法が好ましい。この場合、吐出量は特に制限しないが、混練した材料の吐出量は3m/h以下にすることが好ましい。 The method of mixing the kneaded and pressure-fed material with the liquid quick-setting agent is not particularly limited, but the following methods may be mentioned. That is, when mixing the liquid quick-setting agent into the materials kneaded using the Y-tube, the liquid quick-setting agent can be conveyed by air and sprayed. Alternatively, an acidic liquid quick-setting agent pumped into an inlet piece having several holes around the ring may be injected with air, mixed with the kneaded material, and sprayed. Among these, a mixing method using an inlet piece is preferred from the viewpoint of mixability. In this case, the discharge rate is not particularly limited, but the discharge rate of the kneaded material is preferably 3 m 3 /h or less.

(実験例)
カルシウムアルミネート(CA)、カルシウムアルミノシリケート(CAS)、硫酸カルシウム、セメントセメント、骨材を表1に示す配合でナウターミキサーにより混合して、吹付け用粉体材料としてのプレミックスモルタルを製造した。製造したプレミックスモルタルをドイツのPFT社製G4連続ミキサーポンプに投入し、水/プレミックスモルタル比が20%となるように水を添加し、2m/hrの能力で連続混練圧送した。圧送ホースの仕様はホース直径:1.25インチ、ホース長さ30mとした。また、表1に示す液体急結剤をプランジャー式ポンプで圧送し、吹付け用粉体材料中のカルシウムアルミネート及びカルシウムアルミノシリケートの合計量と液体急結剤(実験No.1~13は27%硫酸アルミニウム水溶液であり、実験No.14はフッ素含有液体急結剤)の急結成分(=硫酸アルミニウム若しくはフッ化物)の固形分換算量とが表1に示す質量比となるように、ノズル手前に取り付けたインレットピースから3.5kgf/cmのエアーとともに水と練り混ぜた後のプレミックスモルタルに添加、混合して吹付材料とし、側壁(高さ3.5m、幅2.5mの模擬トンネルの側壁)に厚さ2cmになるように1mの広さに吹付けた。
(Experiment example)
Calcium aluminate (CA), calcium aluminosilicate (CAS), calcium sulfate, cement cement, and aggregate are mixed using a Nauta mixer in the proportion shown in Table 1 to produce premix mortar as a powder material for spraying. did. The produced premix mortar was put into a G4 continuous mixer pump manufactured by PFT of Germany, water was added so that the water/premix mortar ratio was 20%, and the mixture was continuously kneaded and pumped at a capacity of 2 m 3 /hr. The specifications of the pressure feeding hose were a hose diameter of 1.25 inches and a hose length of 30 m. In addition, the liquid quick-setting agent shown in Table 1 was pumped with a plunger type pump, and the total amount of calcium aluminate and calcium aluminosilicate in the powder material for spraying and the liquid quick-setting agent (Experiments Nos. 1 to 13 were 27% aluminum sulfate aqueous solution (Experiment No. 14 is a fluorine-containing liquid quick-setting agent) so that the solid content equivalent amount of the quick-setting component (=aluminum sulfate or fluoride) becomes the mass ratio shown in Table 1. From the inlet piece attached in front of the nozzle, air of 3.5 kgf/ cm2 is added to the premix mortar that has been mixed with water, mixed to form a spray material, and the side wall (3.5 m high, 2.5 m wide) It was sprayed over an area of 1 m2 to a thickness of 2 cm on the side wall of a simulated tunnel.

<使用材料>
(1)セメント
・普通セメント:普通ポルトランドセメント、市販品
・早強セメント:早強ポルトランドセメント、市販品
(2)カルシウムアルミネート(CA)
12組成相当品、CaO:50、Al:45、非晶質、ブレーン値6000cm/g
(3)カルシウムアルミノシリケート(CAS)
カルシウムアルミノシリケート(CAS):CaO:43%、Al:43%、SiO:14%、非晶質、ブレーン値6000cm/g
(4)硫酸カルシウム
天然無水石膏、ブレーン5000cm/g
(5)骨材
・骨材ア:新潟県糸魚川産石灰砂乾燥品、最大粒径1.2mm(0.6~1.2mm:0.6mm未満の混合質量比=30:70)
・骨材イ:新潟県糸魚川産石灰砂乾燥品、粒径1.3~1.5mm
(6)液体急結剤
・27%硫酸アルミニウム水溶液(pH2.7、市販品)
・フッ素含有液体急結剤(pH2.6、F:2.8%、市販品)
<Materials used>
(1) Cement/Ordinary cement: Ordinary Portland cement, commercial product/Early strength cement: Early strength Portland cement, commercial product (2) Calcium aluminate (CA)
C 12 A 7 composition equivalent, CaO: 50, Al 2 O 3 : 45, amorphous, Blaine value 6000 cm 2 /g
(3) Calcium aluminosilicate (CAS)
Calcium aluminosilicate (CAS): CaO: 43%, Al 2 O 3 : 43%, SiO 2 : 14%, amorphous, Blaine value 6000 cm 2 /g
(4) Calcium sulfate natural anhydrite, Blaine 5000cm 2 /g
(5) Aggregate/Aggregate A: Dried lime sand from Itoigawa, Niigata Prefecture, maximum particle size 1.2 mm (0.6 to 1.2 mm: mixture mass ratio of less than 0.6 mm = 30:70)
・Aggregate A: Dried lime sand from Itoigawa, Niigata Prefecture, particle size 1.3 to 1.5 mm
(6) Liquid quick-setting agent: 27% aluminum sulfate aqueous solution (pH 2.7, commercially available)
・Fluorine-containing liquid quick setting agent (pH 2.6, F: 2.8%, commercially available)

<評価>
吹付材料について、下記の評価を行った。結果を表1に示す。
・モルタルフロー:JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に準拠し、連続練りミキサーポンプで練ったモルタルのモルタルフローを測定した。
・モルタルホースの閉塞:連続練りミキサーポンプのスタート時および材料供給停止時(洗浄時)のモルタルホースの閉塞を確認する。
・凝結性状(凝結試験):JSCE D-102「附属書3 急結材を添加したモルタルの貫入抵抗による凝結時間測定方法」に準拠し、吹付材料の凝結時間(始発及び終結時間)を測定した。
始発時間は、2分以内の場合を○とし、3~5分の場合を△とし、6分以上の場合を×とした。始発時間は短い方が好ましい。
終結時間は、5分以内の場合を○とし、6~10分の場合を△とし、11分以上の場合を×とした。終結時間は短い方が好ましい。
・圧縮強度:JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に準拠し、吹付材料の圧縮強度を、吹付直後から3時間、28日のそれぞれについて測定した。
<Evaluation>
The sprayed materials were evaluated as follows. The results are shown in Table 1.
- Mortar flow: The mortar flow of mortar kneaded with a continuous mixer pump was measured in accordance with JIS R 5201 "Physical Test Methods for Cement."
- Mortar hose blockage: Check for blockage of the mortar hose when starting the continuous mixing mixer pump and when material supply is stopped (during cleaning).
- Setting properties (setting test): The setting time (initial and final time) of the sprayed material was measured in accordance with JSCE D-102 “Appendix 3 Method for measuring setting time by penetration resistance of mortar added with quick-setting material” .
The first train time was marked ○ if it was within 2 minutes, △ if it was 3 to 5 minutes, and × if it was 6 minutes or more. The shorter the starting time, the better.
The completion time was rated ○ if it was within 5 minutes, △ if it was 6 to 10 minutes, and × if it was 11 minutes or more. The shorter the termination time, the better.
- Compressive strength: In accordance with JIS R 5201 "Physical test method for cement", the compressive strength of the sprayed material was measured for 3 hours and 28 days immediately after spraying.

本発明は、土木・建築分野等で、種々の吹付け材料用の粉体材料として幅広く使用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used as a powder material for various sprayed materials in the fields of civil engineering and construction.

Claims (3)

カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノシリケート、硫酸カルシウム、セメント、及び最大粒径1.2mm以下の骨材を含有する吹付け用粉体材料。 A powder material for spraying containing calcium aluminate, calcium aluminosilicate, calcium sulfate, cement, and aggregate with a maximum particle size of 1.2 mm or less. 前記セメントが早強セメントである請求項1に記載の吹付け用粉体材料 The powder material for spraying according to claim 1, wherein the cement is an early strength cement. 請求項1又は2に記載の吹付け用粉体材料とフッ素を含有しない液体急結剤とを含む吹付材料。




A spraying material comprising the spraying powder material according to claim 1 or 2 and a fluorine-free liquid quick-setting agent.




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