JP2928312B2 - 場所打ちライニング工法用セメント組成物及びそれを使用したトンネルの施工方法 - Google Patents
場所打ちライニング工法用セメント組成物及びそれを使用したトンネルの施工方法Info
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- JP2928312B2 JP2928312B2 JP2047208A JP4720890A JP2928312B2 JP 2928312 B2 JP2928312 B2 JP 2928312B2 JP 2047208 A JP2047208 A JP 2047208A JP 4720890 A JP4720890 A JP 4720890A JP 2928312 B2 JP2928312 B2 JP 2928312B2
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- concrete
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- lining method
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- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特定の組成物を含有するトンネルの場所打
ちライニング工法用セメント組成物及びそれを使用した
トンネルの場所打ちライニング工法に関する。
ちライニング工法用セメント組成物及びそれを使用した
トンネルの場所打ちライニング工法に関する。
従来、トンネルの施工方法として、鋼アーチ支保工に
よるシールド工法、掘削した断面を吹き付けコンクリー
トで固めながら掘り進める工法であるNATM工法及び推進
とともに覆工コンクリートを打設する場所打ちライニン
グ工法等が知られている。本発明は、このうちの、場所
打ちライニング工法に関するものである。
よるシールド工法、掘削した断面を吹き付けコンクリー
トで固めながら掘り進める工法であるNATM工法及び推進
とともに覆工コンクリートを打設する場所打ちライニン
グ工法等が知られている。本発明は、このうちの、場所
打ちライニング工法に関するものである。
場所打ちライニング工法は、ヨーロッパにおいて開発
され、昭和56年に日本に導入されたトンネルの施工方法
であり、コンクリート打設時に、2kgf/cm2程度の圧力を
かけるため、コンクリートが地山として密着して、地山
のゆるみを無くすることができ、地盤沈下を最小限にす
ることが可能となるものである。
され、昭和56年に日本に導入されたトンネルの施工方法
であり、コンクリート打設時に、2kgf/cm2程度の圧力を
かけるため、コンクリートが地山として密着して、地山
のゆるみを無くすることができ、地盤沈下を最小限にす
ることが可能となるものである。
即ち、場所打ちライニング工法は、掘削装置と推進装
置からなるシールド機後部で直接覆工コンクリートを打
設する工法であり、シールド機後部には型枠機構を装備
し、シールド機の推進と同時に、コンクリートを導入管
から、40〜50cm程度のコンクリート厚になるように設置
された巻き立てコンクリート型枠の中へ流し込み、連続
的に加圧打設して覆工するものである。
置からなるシールド機後部で直接覆工コンクリートを打
設する工法であり、シールド機後部には型枠機構を装備
し、シールド機の推進と同時に、コンクリートを導入管
から、40〜50cm程度のコンクリート厚になるように設置
された巻き立てコンクリート型枠の中へ流し込み、連続
的に加圧打設して覆工するものである。
この工法で使用されるコンクリートは、例えば、混練
後のスランプ値が20cm以上のように、型枠内に充分充填
されるだけの流動性が必要であり、しかも混練後、コン
クリートポンプを使用して打設するので、一定時間はそ
の流動性の保持が必要とされ、さらにシールド機械を、
数百m/月程度の割合で前進させるため、例えば、１日圧
縮強度が100kgf/cm2以上と、早期強度の発現性に優れて
いなければならない。
後のスランプ値が20cm以上のように、型枠内に充分充填
されるだけの流動性が必要であり、しかも混練後、コン
クリートポンプを使用して打設するので、一定時間はそ
の流動性の保持が必要とされ、さらにシールド機械を、
数百m/月程度の割合で前進させるため、例えば、１日圧
縮強度が100kgf/cm2以上と、早期強度の発現性に優れて
いなければならない。
このように、場所打ちライニング工法には、前記のよ
うに、適当な流動性や良好な初期強度の発現性が要求さ
れるが、従来のコンクリートは、流動性を一定時間保持
させると、強度発現が遅れ、そのため施工の能率が著し
く悪くなるという解決すべき課題があった。
うに、適当な流動性や良好な初期強度の発現性が要求さ
れるが、従来のコンクリートは、流動性を一定時間保持
させると、強度発現が遅れ、そのため施工の能率が著し
く悪くなるという解決すべき課題があった。
一方、従来のカルシウムアルミネート系のセメント急
硬材を含有したコンクリートを用いた場合は、強度発現
が十分であっても、一定時間流動性を保持することが難
しく、コンクリートポンプ内で硬化してしまう場合もあ
り、特別な混合機を必要とし、実用的ではなかった。
硬材を含有したコンクリートを用いた場合は、強度発現
が十分であっても、一定時間流動性を保持することが難
しく、コンクリートポンプ内で硬化してしまう場合もあ
り、特別な混合機を必要とし、実用的ではなかった。
本発明者らは、前記の課題を解決すべく種々検討を重
ねた結果、特定の組成物を使用することにより、その混
練物の流動性を一定時間保持し、しかも早期の強度発現
が可能で、高強度が得られるとの知見を経て本発明を完
成するに至った。
ねた結果、特定の組成物を使用することにより、その混
練物の流動性を一定時間保持し、しかも早期の強度発現
が可能で、高強度が得られるとの知見を経て本発明を完
成するに至った。
即ち、本発明は、セメント、xCaO・yAl2O3・zCaF
2（但し、x/y/z＝1/0.65〜1.5/0.01〜0.32）で示される
組成物を主成分とするカルシウムフロロアルミネート、
無機硫酸塩及び凝結調節剤を含有する場所打ちライニン
グ工法用セメント組成物であり、さらに、該セメント組
成物を使用したトンネルの場所打ちライニング工法であ
る。
2（但し、x/y/z＝1/0.65〜1.5/0.01〜0.32）で示される
組成物を主成分とするカルシウムフロロアルミネート、
無機硫酸塩及び凝結調節剤を含有する場所打ちライニン
グ工法用セメント組成物であり、さらに、該セメント組
成物を使用したトンネルの場所打ちライニング工法であ
る。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るセメントとしては、普通・早強・超早強
等のポルトランドセメントや、これらに高炉スラグ、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等
が挙げられる。
等のポルトランドセメントや、これらに高炉スラグ、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等
が挙げられる。
本発明に係るカルシウムフロロアルミネートは、石灰
質物質、アルミナ質物質及びフッ化物を主成分とする各
原料を、生成物中のCaO、Al2O3及びCaF2のモル比が、Ca
Oを１とするAl2O3が0.65〜1.5、CaF2が0.01〜0.32にな
るような割合に配合し、1,200℃以上に加熱することに
より得られる。
質物質、アルミナ質物質及びフッ化物を主成分とする各
原料を、生成物中のCaO、Al2O3及びCaF2のモル比が、Ca
Oを１とするAl2O3が0.65〜1.5、CaF2が0.01〜0.32にな
るような割合に配合し、1,200℃以上に加熱することに
より得られる。
カルシウムフロロアルミネートの加熱方法に関しては
特に限定されるものではないが、例えば、電気炉もしく
はロータリーキルンなどを使用し、溶融又は焼成するこ
とが挙げられ、溶融・焼成時間は特に限定されるもので
はない。
特に限定されるものではないが、例えば、電気炉もしく
はロータリーキルンなどを使用し、溶融又は焼成するこ
とが挙げられ、溶融・焼成時間は特に限定されるもので
はない。
溶融・焼成物の冷却方法についても特に限定されるも
のではなく、例えば、水や高圧空気などによる急冷や、
放置による徐冷など、いずれの方法を使用することが可
能である。
のではなく、例えば、水や高圧空気などによる急冷や、
放置による徐冷など、いずれの方法を使用することが可
能である。
実用的には、さらに粉砕や分級を行って、その比表面
積をブレーンで1,000〜8,000cm2/gにすることが好まし
い。
積をブレーンで1,000〜8,000cm2/gにすることが好まし
い。
生成物中のCaO、Al2O3及びCaF2のモル比は、CaOを１
とするとAl2O3が0.65〜1.5、CaF2が0.01〜0.32の範囲に
あることが好ましい。
とするとAl2O3が0.65〜1.5、CaF2が0.01〜0.32の範囲に
あることが好ましい。
また、カルシウムフロロアルミネートは、結晶質、非
晶質又はそれらの共存物を問わず使用可能であり、これ
らの生成過程で混入する他の成分や不純物の存在も特に
限定されるものではない。特に工業プロセスを考えた場
合、他の成分として工業原料より混入が予想される、Si
O2、Fe2O3、TiO2、MgO及びSO3等の混入量はカルシウム
フロロアルミネート中20重量％未満であり、本発明のカ
ルシウムフロロアルミネートの特性を損なうものではな
い。
晶質又はそれらの共存物を問わず使用可能であり、これ
らの生成過程で混入する他の成分や不純物の存在も特に
限定されるものではない。特に工業プロセスを考えた場
合、他の成分として工業原料より混入が予想される、Si
O2、Fe2O3、TiO2、MgO及びSO3等の混入量はカルシウム
フロロアルミネート中20重量％未満であり、本発明のカ
ルシウムフロロアルミネートの特性を損なうものではな
い。
本発明に係る無機硫酸塩とは、アルカリ金属又はアル
カリ土類金属の硫酸塩をいい、例えば、無水、半水並び
に二水の硫酸カルシウムの使用が好ましく、中でもII型
無水セッコウのような難溶性又は不溶性のものの使用が
特に好ましい。
カリ土類金属の硫酸塩をいい、例えば、無水、半水並び
に二水の硫酸カルシウムの使用が好ましく、中でもII型
無水セッコウのような難溶性又は不溶性のものの使用が
特に好ましい。
無機硫酸塩の粉末度は、比表面積がブレーンで1,000c
m2/g以上が好ましく、3,000〜8,000cm2/gがより好まし
い。
m2/g以上が好ましく、3,000〜8,000cm2/gがより好まし
い。
無機硫酸塩の使用量は、カルシウムフロロアルミネー
ト100重量部に対して、50〜500重量部が好ましく、100
〜300重量部が特に好ましい。50重量部未満では強度発
現が悪く、500重量部を越えると安定性の面から好まし
くない。
ト100重量部に対して、50〜500重量部が好ましく、100
〜300重量部が特に好ましい。50重量部未満では強度発
現が悪く、500重量部を越えると安定性の面から好まし
くない。
本発明においては、カルシウムフロロアルミネートと
無機硫酸塩との混合物を急硬材として使用する。
無機硫酸塩との混合物を急硬材として使用する。
急硬材の使用量は、セメントと急硬材の合計100重量
部に対して、７〜50重量部が好ましく、10〜40重量部が
より好ましい。７重量部未満では急硬性の効果が少な
く、50重量部を越えると膨張性が強くなり、長期安定性
が悪化する恐れがある。
部に対して、７〜50重量部が好ましく、10〜40重量部が
より好ましい。７重量部未満では急硬性の効果が少な
く、50重量部を越えると膨張性が強くなり、長期安定性
が悪化する恐れがある。
本発明に係る凝結調節剤とは、急硬材を使用する際、
可使時間を調節するもので、通常凝結遅延剤として使用
しているものを用いることができる。
可使時間を調節するもので、通常凝結遅延剤として使用
しているものを用いることができる。
凝結調節剤の具体例としては、クエン酸、酒石酸、グ
ルコン酸、リンゴ酸、コハク酸及びマレイン酸等の有機
酸又はそれらの塩類、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムな
どの炭酸アルカリ、リン酸類又はそれらの塩類、ホウ
酸、ホウ酸アルカリ、ケイフッ化物、でん粉、糖、アル
コール類、酸化カルシウムなどの酸化物及び水酸化カル
シウムなどの水酸化物が挙げられ、中でも有機酸の使用
が好ましい。
ルコン酸、リンゴ酸、コハク酸及びマレイン酸等の有機
酸又はそれらの塩類、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムな
どの炭酸アルカリ、リン酸類又はそれらの塩類、ホウ
酸、ホウ酸アルカリ、ケイフッ化物、でん粉、糖、アル
コール類、酸化カルシウムなどの酸化物及び水酸化カル
シウムなどの水酸化物が挙げられ、中でも有機酸の使用
が好ましい。
凝結調節剤の使用量は、セメントと急硬材の合計100
重量部に対して、５重量部以下が好ましく、0.1〜２重
量部がより好ましい。
重量部に対して、５重量部以下が好ましく、0.1〜２重
量部がより好ましい。
混練装置は、充分に混練できれば特に限定されるもの
ではなく、既存の混練装置はいずれも使用可能であり、
例えば、通常のモルタルミキサーやハンドミキサーなど
も使用可能である。
ではなく、既存の混練装置はいずれも使用可能であり、
例えば、通常のモルタルミキサーやハンドミキサーなど
も使用可能である。
また、混合方法の具体例として、セメント、急硬材
及び凝結調節剤をあらかじめ混合しておき、使用に際し
て水と混練する。モルタルやコンクリート混練時に急
硬材と凝結調節剤を混合する。モルタルやコンクリー
ト混練後、任意の時間、例えば、１時間以内に急硬材と
凝結調節剤を混合する。急硬材と凝結調節剤をスラリ
ー状にして混合する。等いずれの方法も実施可能であ
る。
及び凝結調節剤をあらかじめ混合しておき、使用に際し
て水と混練する。モルタルやコンクリート混練時に急
硬材と凝結調節剤を混合する。モルタルやコンクリー
ト混練後、任意の時間、例えば、１時間以内に急硬材と
凝結調節剤を混合する。急硬材と凝結調節剤をスラリ
ー状にして混合する。等いずれの方法も実施可能であ
る。
さらに必要に応じて本発明では、けい砂、天然砂及び
砂利等の骨材、ガラス繊維、カーボン繊維及び鋼繊維等
の繊維、高分子エマルジョン、着色剤、AE剤、減水剤、
AE減水剤、流動化剤、防錆剤、メチルセルロース等の水
中不分離性混和剤、増粘剤、保水剤、塩化カルシウム、
けい酸ソーダ等の防水剤、発泡剤、起泡剤及び防凍剤等
のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に
阻害しない限り併用することが可能である。
砂利等の骨材、ガラス繊維、カーボン繊維及び鋼繊維等
の繊維、高分子エマルジョン、着色剤、AE剤、減水剤、
AE減水剤、流動化剤、防錆剤、メチルセルロース等の水
中不分離性混和剤、増粘剤、保水剤、塩化カルシウム、
けい酸ソーダ等の防水剤、発泡剤、起泡剤及び防凍剤等
のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に
阻害しない限り併用することが可能である。
本発明の場所打ちライニング工法用セメント組成物は
急硬性をもつと同時に、凝結調節剤の作用により、通常
10〜120分の間硬化することがなく、成形可能な状態を
保持することが可能である。
急硬性をもつと同時に、凝結調節剤の作用により、通常
10〜120分の間硬化することがなく、成形可能な状態を
保持することが可能である。
また、本発明の場所打ちライニング工法用セメント組
成物は、短時間で脱型強度を発現する。
成物は、短時間で脱型強度を発現する。
脱型強度は１トンネルの大きさや形状によって異な
り、使用材料の配合、特に急硬材の使用量や凝結調節剤
の使用量によって大きく変化し、一般的に規定すること
ができないが、型枠を移動してもモルタル又はコンクリ
ートが脱落しない強度、例えば30kgf/cm2程度以上が好
ましい。
り、使用材料の配合、特に急硬材の使用量や凝結調節剤
の使用量によって大きく変化し、一般的に規定すること
ができないが、型枠を移動してもモルタル又はコンクリ
ートが脱落しない強度、例えば30kgf/cm2程度以上が好
ましい。
型枠に流し込まれた急硬性のモルタル又はコンクリー
トは、例えば、３〜４時間程度の短時間で離型すること
ができ、次の打設スパンに型枠を移動することができ
る。
トは、例えば、３〜４時間程度の短時間で離型すること
ができ、次の打設スパンに型枠を移動することができ
る。
養生は、通常のモルタル又はコンクリートと同様で良
く、保温養生等を行なうことはさらに有効である。
く、保温養生等を行なうことはさらに有効である。
以下本発明を実施例によって詳しく説明する。
実施例１ 石灰質物質として市販炭酸カルシウム、アルミナ質物
質として市販アルミナ及びフッ化物として和光純薬製、
試薬特級のフッ化カルシウムを混合し、白金ルツボ中で
電気炉を使用し、1,700℃、２時間の条件で溶融後、水
中に投下して急冷した。
質として市販アルミナ及びフッ化物として和光純薬製、
試薬特級のフッ化カルシウムを混合し、白金ルツボ中で
電気炉を使用し、1,700℃、２時間の条件で溶融後、水
中に投下して急冷した。
次に得られた生成物を88μ以下に粉砕した。生成物の
分析結果を第１表に示す。
分析結果を第１表に示す。
次に、第１表に示す焼成物を用い、Gmax15mm、s/a＝4
5％、W/c＝55％、細骨材単位量780kg/m3、粗骨材単位量
970kg/m3、その他第２表に示すコンクリート配合でコン
クリートを混練した。混練したコンクリートは、JIS A
−1101に準じて混練から120分後までのスランプを測定
し、JIS A−1108に準じて打設から24時間後までの圧縮
強度を測定し、さらに、24時間後に脱型した後、20℃の
水中に１ケ月浸漬した供試体の、ひび割れの有無も観察
した。結果を第２表に併記する。
5％、W/c＝55％、細骨材単位量780kg/m3、粗骨材単位量
970kg/m3、その他第２表に示すコンクリート配合でコン
クリートを混練した。混練したコンクリートは、JIS A
−1101に準じて混練から120分後までのスランプを測定
し、JIS A−1108に準じて打設から24時間後までの圧縮
強度を測定し、さらに、24時間後に脱型した後、20℃の
水中に１ケ月浸漬した供試体の、ひび割れの有無も観察
した。結果を第２表に併記する。
〈使用材料〉 セメント ：アンデスセメント社製、普通ポルトランド
セメント 無機硫酸塩:II型無水石膏、新秋田化成（株）製、ブレ
ーン5,900cm2/g。
セメント 無機硫酸塩:II型無水石膏、新秋田化成（株）製、ブレ
ーン5,900cm2/g。
細 骨 材：新潟県姫川産川砂、比重2.6、FM2.62 粗 骨 材：新潟県姫川産川砂利、比重2.7、FM6.5 凝結調節剤：和光純薬製、試薬１級、グルコン酸ナトリ
ウム／炭酸ナトリウム＝1/6 実施例２ 場所打ちライニング工法は、地盤と型枠の間にコンク
リートを打設し、それをプレスし、硬化後、型枠を移動
して打継ぎを行なう施工方法であり、圧縮強度と共にそ
の充填性や型枠との離型性が要求される。そこで、場所
打ちライニング性能を評価するため、実施例１実験No.1
−１と実験No.1−13のコンクリートをφ10×20cmの型枠
に充填し、硬化させた。充填後４時間で型枠より押し抜
き、供試体とし、材令24時間の圧縮強度を測定した。実
験No.1−１のコンクリートは４時間では硬化が充分でな
く、脱型が不可能であった。一方、実験No.1−13のコン
クリートを用いた実施例の圧縮強度は、147kgf/cm2であ
った。
ウム／炭酸ナトリウム＝1/6 実施例２ 場所打ちライニング工法は、地盤と型枠の間にコンク
リートを打設し、それをプレスし、硬化後、型枠を移動
して打継ぎを行なう施工方法であり、圧縮強度と共にそ
の充填性や型枠との離型性が要求される。そこで、場所
打ちライニング性能を評価するため、実施例１実験No.1
−１と実験No.1−13のコンクリートをφ10×20cmの型枠
に充填し、硬化させた。充填後４時間で型枠より押し抜
き、供試体とし、材令24時間の圧縮強度を測定した。実
験No.1−１のコンクリートは４時間では硬化が充分でな
く、脱型が不可能であった。一方、実験No.1−13のコン
クリートを用いた実施例の圧縮強度は、147kgf/cm2であ
った。
実施例３ 直径5.3mの円形トンネルにおいて、コンクリート厚40
cm、コンクリート巻立て延長10mのコンクリート打設
を、実施例１実験No.1−13のコンクリートを用いて実施
した。なお、打設には、極東開発工業（株）製モルタル
ポンプを用いた。
cm、コンクリート巻立て延長10mのコンクリート打設
を、実施例１実験No.1−13のコンクリートを用いて実施
した。なお、打設には、極東開発工業（株）製モルタル
ポンプを用いた。
その結果、型枠への充填性は良好であり、４時間後に
脱型したところ、型枠との離型性も良好であった。
脱型したところ、型枠との離型性も良好であった。
本発明の場所打ちライニング工法用セメント組成物を
用いると、次の効果を奏することが可能である。
用いると、次の効果を奏することが可能である。
初期強度が高いため、早期脱型が可能で、工期が短縮
される。
される。
流動性を一定時間保持できるので、汎用のポンプで打
設可能である。
設可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−153550（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−104953（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−191454（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 28/02 C04B 22/12 C04B 22/14 E21D 11/10
Claims (2)
- 【請求項１】セメント、xCaO・yAl2O3・zCaF2（但し、x
/y/z＝1/0.65〜1.5/0.01〜0.32）で示される組成物を主
成分とするカルシウムフロロアルミネート、無機硫酸塩
及び凝結調節剤を含有する場所打ちライニング工法用セ
メント組成物。 - 【請求項２】地盤と型枠の間に、請求項１記載の場所打
ちライニング工法用セメント組成物を含有してなるコン
クリートを打設し、それをプレスし、硬化後、型枠を移
動して打継ぎを行なうことを特徴とするトンネルの場所
打ちライニング工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2047208A JP2928312B2 (ja) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | 場所打ちライニング工法用セメント組成物及びそれを使用したトンネルの施工方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2047208A JP2928312B2 (ja) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | 場所打ちライニング工法用セメント組成物及びそれを使用したトンネルの施工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03252338A JPH03252338A (ja) | 1991-11-11 |
| JP2928312B2 true JP2928312B2 (ja) | 1999-08-03 |
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ID=12768738
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2047208A Expired - Fee Related JP2928312B2 (ja) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | 場所打ちライニング工法用セメント組成物及びそれを使用したトンネルの施工方法 |
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| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
| JP3494244B2 (ja) * | 1994-12-08 | 2004-02-09 | 電気化学工業株式会社 | セメント組成物、セメント硬化体とその製造方法、及び場所打ちライニング工法 |
| JP4484301B2 (ja) * | 2000-03-10 | 2010-06-16 | 電気化学工業株式会社 | 場所打ちライニング工法 |
| JP4484302B2 (ja) * | 2000-03-10 | 2010-06-16 | 電気化学工業株式会社 | 場所打ちライニング工法 |
-
1990
- 1990-03-01 JP JP2047208A patent/JP2928312B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH03252338A (ja) | 1991-11-11 |
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