JP3162758B2 - Cement composition and quick-setting method - Google Patents
Cement composition and quick-setting methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、一般土木建築分野で使
用されるコンクリートを急結させて施工する際に使用す
るセメント混和材及びその急結施工方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cement admixture used for rapidly setting concrete used in the field of general civil engineering and construction, and a method of rapidly setting the cement admixture.
【０００２】本発明におけるコンクリートとは、セメン
トペースト、モルタル、及びコンクリート又はこれらの
スラリーを総称していう。[0002] The concrete in the present invention is a general term for cement paste, mortar, concrete and slurry thereof.
【０００３】[0003]
【従来の技術とその課題】従来、コンクリートを急結さ
せる技術としては、例えば、カルシウムアルミネートと
無機硫酸塩を主体とする粉状又は懸濁液状のセメント急
硬剤と、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(特公昭57-10058号公報)。2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique for rapidly setting concrete, for example, a powder or suspension cement stiffening agent mainly composed of calcium aluminate and an inorganic sulfate and concrete are individually separated. (Japanese Patent Publication No. Sho 57-10058).
【０００４】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、吹付け用急結材の一部として使用
されている(特公平2-1104号公報)。Alum is known as a cement hardening accelerator and is used as a part of a quick-setting material for spraying (Japanese Patent Publication No. 2-1104).
【０００５】そして、これら従来の技術においては、硬
化時間が短くても30秒程度であるため、数秒で凝結する
ことを要求されるNATM工法の一次吹付けライニングや、
これと同程度の時間でゲル化することが要求されるNTL
工法の一次ライニングには、アルカリ金属のアルミン酸
塩や炭酸塩を主体とした組成物、又は、カルシウムアル
ミネートを主体とした組成物からなる粉体急結材、もし
くは、アルカリ金属のアルミン酸塩や炭酸塩を溶解させ
た液体急結材が用いられてきた(特公昭63-28864公報)。
しかしながら、粉体急結材は定量圧送性や施工時におけ
る粉塵発生の面での課題があり、液体急結材は強アルカ
リ性であるため、セメントの水和が抑制されて強度増進
が期待できず、作業者への安全上の面からも課題が多い
ものであった。[0005] In these conventional techniques, since the curing time is as short as about 30 seconds, the primary spray lining of the NATM method which is required to set in a few seconds,
NTL required to gel in about the same time
For the primary lining of the construction method, a powder quick setting material composed of a composition mainly composed of an alkali metal aluminate or carbonate, or a composition mainly composed of calcium aluminate, or an alkali metal aluminate And a liquid quick-setting material in which carbonate is dissolved (JP-B-63-28864).
However, powder quick-setting materials have problems in terms of quantitative pumpability and dust generation during construction, and liquid quick-setting materials are strongly alkaline, so that hydration of cement is suppressed and strength improvement cannot be expected. However, there are many issues in terms of safety for workers.
【０００６】これに変わる材料として、カルシウムアル
ミネートと無機硫酸塩を主体とした懸濁状の急結材の検
討がなされてきた。しかしながら、この懸濁状の急結材
の練り置き性を十分にするためには、凝結遅延剤は必須
であり、従って合流混合させても前記の課題の解決は得
られなかった。[0006] As an alternative material, a study has been made of a suspension quick-setting material mainly composed of calcium aluminate and inorganic sulfate. However, a setting retarder is indispensable in order to sufficiently knead the suspended quick-setting material, and thus the above-mentioned problems could not be solved even if they were mixed and mixed.
【０００７】本発明者らは、前記課題を解消すべく種々
検討を重ねた結果、特定の組成物を使用することによっ
て、コンクリートのゲル化もしくは凝結する時間を数秒
から10秒程度とすることが可能となる知見を得て本発明
を完成するに至った。The inventors of the present invention have conducted various studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, it has been found that by using a specific composition, the time for gelling or setting concrete can be reduced from several seconds to about 10 seconds. The present invention has been completed by obtaining possible knowledge.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、セメン
ト急結材及び凝結遅延剤を含有する懸濁液状セメント急
硬材と、ミョウバン類を含有するコンクリートとを含有
してなるセメント組成物であり、さらには、ミョウバン
類を含有するコンクリートと、セメント急結材及び凝結
遅延剤を含有する懸濁液状セメント急硬材とを個別に圧
送してから合流混合させて急結施工することを特徴とす
るコンクリートの急結施工方法である。That is, the present invention provides a cement
Suspended cement containing quick setting material and setting retarder
Contains hardwood and alum-containing concrete
A cement composition comprising , furthermore, concrete containing alum and a cementitious hardening material containing a cement quick-setting material and a setting retarder are separately pumped and then mixed and mixed. This is a method for quickly setting concrete, which is characterized by performing quick setting.
【０００９】以下、本発明をさらに詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
【００１０】本発明に係るセメント急結材とは、化学成
分としてCaO、Al2O3、及びSO3を有効成分として含有す
るものであり、例えば、12CaO・7Al2O3、11CaO・7Al2O3・C
aF2、CaO・ Al2O3、及び3CaO・Al2O3等のカルシウムアル
ミネート類と、例えば、セッコウや硫酸ナトリウムなど
の無機硫酸塩との混合物又はそれらの溶融生成物であ
り、結晶形態の別なく使用可能である。これらのうち、
12CaO・7Al2O3や11CaO・7Al2O3・CaF2の組成を有する物を
高温溶融して急冷し無定化したものとII型無水セッコウ
との混合物が急結性が良く最も好ましい。カルシウムア
ルミネート類の粒度は、ブレーン比表面積2,000cm2/g以
上が好ましく、3,000〜5,000cm2/gがより好ましい。ま
た、無機硫酸塩の粒度は、ブレーン比表面積2,000cm2/g
以上が好ましく、3,000〜8,000cm2/gがより好ましい。
セメント急結材中の無機硫酸塩の使用量は、カルシウム
アルミネート類の0.5〜1.5重量倍が好ましい。The cement quick-setting material according to the present invention contains CaO, Al 2 O 3 , and SO 3 as chemical components as effective components. For example, 12CaO.7Al 2 O 3 , 11CaO.7Al 2 O 3・ C
aF 2, and CaO · Al 2 O 3, and calcium aluminate such as 3CaO · Al 2 O 3, for example, a mixture or molten product thereof with inorganic sulfates such as gypsum and sodium sulfate, crystalline forms It can be used without any distinction. Of these,
Mixture of 12CaO · 7Al 2 O 3 and 11CaO · 7Al 2 O 3 · what having a composition of CaF 2 was quenched by hot melt those non Joka and type II anhydrous gypsum is often most preferred rapid setting properties. The particle size of calcium aluminates is preferably 2,000 cm 2 / g or more, more preferably 3,000 to 5,000 cm 2 / g. The particle size of the inorganic sulfate is 2,000 cm 2 / g
Or more, more preferably 3,000 to 8,000 cm 2 / g.
The amount of the inorganic sulfate used in the cement quick-setting material is preferably 0.5 to 1.5 times the weight of calcium aluminates.
【００１１】本発明に係る凝結遅延剤は、懸濁液状のセ
メント急硬材の練り置き性を２時間以上保持するために
必要であり、具体的には、クェン酸、酒石酸、リンゴ
酸、及びグルコン酸等の有機ヒドロキシルカルボン酸
や、ショ糖、並びに、炭酸ナトリウムや炭酸カリウム等
が挙げられる。凝結遅延剤の使用量は、特に限定される
ものではないが、セメント急結材100重量部に対して、
５重量部以下が好ましく、0.3〜２重量部がより好まし
い。The setting retarder according to the present invention is necessary for maintaining the kneading property of the suspension-type cement hardened material for at least 2 hours, and specifically, citric acid, tartaric acid, malic acid, and Examples include organic hydroxyl carboxylic acids such as gluconic acid, sucrose, and sodium carbonate and potassium carbonate. The amount of the setting retarder is not particularly limited, but based on 100 parts by weight of the cement quick setting material,
It is preferably at most 5 parts by weight, more preferably 0.3 to 2 parts by weight.
【００１２】本発明に係るミョウバン類としては、カリ
ミョウバン、クロムミョウバン、及び鉄ミョウバン等の
ミョウバンとミョウバン石等が挙げられる。ここで、ミ
ョウバン石等とは、天然産で〔(K,Na)(Al,Fe)3(SO4)2(O
H)6〕の成分範囲を示すものであり、これを粉砕した生
ミョウバン石粉末や、800℃以下で仮焼して粉砕した仮
焼ミョウバン石粉末が使用可能である。これらのうち、
一般に市販されているカリミョウバンの使用が好まし
く、通常含まれる不純物には影響されないものであり、
無水塩や結晶水を含むもの、いずれもそのまま使用可能
である。また、仮焼ミョウバン石粉末の使用も好まし
く、その粉末度はブレーン値で3,00Ocm2/g以上が好まし
い。ミョウバン類の粒度は、150μ以下が好ましい。ミ
ョウバン類の使用量は、セメント100重量部に対して、
0.5〜５重量部が好ましい。0.5重量部未満ではセメント
急硬材を添加しても10秒程度でゲル化もしくは凝結させ
ることができない。また、５重量部を越えて使用しても
急結効果の増大は期待できず、かえってコンクリートの
フロー値やスランプ値の経時低下が大きくなり圧送性に
課題が生ずる傾向がある。The alums according to the present invention include alum and alum stones such as potash alum, chrome alum, iron alum and the like. Here, alumite and the like are naturally occurring ([(K, Na) (Al, Fe) 3 (SO 4 ) 2 (O
H) 6 ], and raw alum stone powder obtained by pulverizing the powder or calcined alum stone powder obtained by calcining at 800 ° C. or lower can be used. Of these,
Generally, the use of commercially available alum is preferred, and is not affected by impurities normally contained,
Any of those containing an anhydrous salt or water of crystallization can be used as they are. It is also preferable to use calcined alumite powder, and its fineness is preferably at least 3,00 Ocm 2 / g in Blaine value. The particle size of the alum is preferably 150 μm or less. The amount of alum used is based on 100 parts by weight of cement.
0.5 to 5 parts by weight is preferred. If the amount is less than 0.5 part by weight, even if a cement hardened material is added, gelation or coagulation cannot be performed in about 10 seconds. Further, even if used in an amount exceeding 5 parts by weight, an increase in the quick setting effect cannot be expected, and rather, the flow value and the slump value of the concrete decrease with time, which tends to cause a problem in pumpability.
【００１３】本発明において、コンクリートにミョウバ
ン類を添加する方法は、特に制限されるものではなく、
セメント投入時添加する、又は、すべての材料を投入後
添加するなどいずれの方法も使用可能である。In the present invention, the method for adding alum to concrete is not particularly limited.
Any method such as adding at the time of adding the cement or adding after adding all the materials can be used.
【００１４】ここで、セメントとは、通常用いられる、
普通・早強・超早強等の各種ポルトランドセメント、こ
れらポルトランドセメントに高炉スラグ又はフライアッ
シュなどを混合した各種混合セメントなどが使用可能で
ある。Here, cement is commonly used,
Various portland cements such as ordinary, early and ultra early, and various mixed cements obtained by mixing blast furnace slag or fly ash with these portland cements can be used.
【００１５】本発明においては、コンクリートのゲル化
もしくは凝結する時間を数秒から10秒程度とすることが
必要である。In the present invention, it is necessary that the time for concrete to gel or set is set to several seconds to about 10 seconds.
【００１６】コンクリートのゲル化もしくは凝結する時
間を数秒から10秒程度とする方法としては、ミョウバン
類を添加したコンクリートと、懸濁液状セメント急硬材
を個別に圧送し、合流混合させる方法が好ましい。As a method of reducing the time for concrete to gel or set to several seconds to about 10 seconds, a method in which concrete to which alum is added and a rapidly hardened suspension cement are separately pumped and mixed and mixed. .
【００１７】懸濁液状セメント急硬材のペーストもしく
はスラリーと、コンクリートとを混合した急結性コンク
リートを調整する方法としては、合流部を極力短かくし
たＹ字管を使用して、懸濁液状セメント急硬材のペース
トもしくはスラリーとコンクリートとを混合する方法、
二重管を用いてコンクリートを内管内に、懸濁液状セメ
ント急硬材のペーストもしくはスラリーを内管と外管と
の間隙部に流し込み、二重管の先端部もしくは二重管か
ら流れ出た空中部で合流させる二重管を使用した方法、
さらには２本のパイプを近接させ、しかも空中で速やか
に合流できるように配置しておく、いわゆる吹付法など
が使用可能である。また、NATM工法で用いられ、シャワ
ー状に合流混合させるインレットピースを使用し、その
後の管中にセットされたスパイラル状のミキサーを油圧
で回転させて混合する方法等の使用も可能である。As a method of adjusting a quick-setting concrete obtained by mixing a paste or slurry of a suspension-type cement-hardened material and concrete, a Y-shaped pipe having a junction portion as short as possible is used. A method of mixing a cement or cement hardened paste or slurry with concrete,
Using a double pipe, concrete is poured into the inner pipe, and a paste or slurry of a cement-hardened suspension is poured into the gap between the inner pipe and the outer pipe. Method using a double pipe,
Further, it is possible to use a so-called spraying method in which two pipes are arranged close to each other and arranged so that they can quickly merge in the air. Further, it is also possible to use an inlet piece that is used in the NATM method and that joins and mixes in a shower shape, and that a spiral mixer that is set in a tube is rotated by hydraulic pressure to mix.
【００１８】[0018]
【実施例】以下実施例により本発明を説明する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.
【００１９】実施例１ 非晶質の12CaO・7Al2O3とII型無水セッコウとの等重量混
合物(比重2.9)よりなる、ブレーン値5,500cm2/gのセメ
ント急結材、クエン酸と炭酸カリウムとを重量比で１：
３に混合した凝結遅延剤、及び水を表１に示すように各
種割合で混合して懸濁液状セメント急硬材であるＡ液を
調整した。一方、普通ポルトランドセメント、カリミョ
ウバン、及び水を表１に示すように混合してＢ液を調整
した。Ａ液とＢ液を混合後、そのゲル化する時間を測定
した。結果を表１に併記する。なお、使用材料は次のと
おり。また、表１において、セメント急結材とセメント
は、それぞれ、水との混合物100リットル中のkgで示し
た。さらに、凝結遅延剤はセメント急結材100重量部に
対して、ミョウバン類はセメント100重量部に対する重
量部で示した。EXAMPLE 1 A cement quick setting material having a Blaine value of 5,500 cm 2 / g, consisting of an equal weight mixture of amorphous 12CaO · 7Al 2 O 3 and type II anhydrous gypsum (specific gravity: 2.9), citric acid and carbonic acid Potassium and weight ratio 1:
The set retarder and water mixed in 3 were mixed in various ratios as shown in Table 1 to prepare a liquid A which is a suspension-type cement rapidly hardened material. On the other hand, ordinary Portland cement, alum, and water were mixed as shown in Table 1 to prepare solution B. After mixing the solution A and the solution B, the time for gelation was measured. The results are also shown in Table 1. The materials used are as follows. In Table 1, each of the cement quick-setting material and the cement is represented by kg in 100 liters of a mixture with water. Further, the setting retarder is shown in 100 parts by weight of the cement quick setting material, and the alum is shown in parts by weight based on 100 parts by weight of cement.
【００２０】＜使用材料＞ カルシウムアルミネート類：12CaO・7Al2O3、非晶質、ブ
レーン3,800cm2/g 無機硫酸塩：II型無水セッコウ、7,500cm2/g 凝結遅延剤ａ：クエン酸、試薬一級 〃 ｂ：炭酸カリウム、 〃 ミョウバン類：カリミョウバン、大明化学社製 セメント：デンカ普通ポルトランドセメント、比重3.15 水 ：水道水[0020] <Materials Used> calcium aluminates: 12CaO · 7Al 2 O 3, amorphous, Blaine 3,800cm 2 / g inorganic sulphate salt: II type anhydrous gypsum, 7,500cm 2 / g retarder a: Citric acid , Reagent first grade 〃 b: potassium carbonate, 〃 alums: Kali alum, manufactured by Daimei Chemical Co., Ltd. cement: Denka ordinary Portland cement, specific gravity 3.15 water: tap water
【００２１】[0021]
【表１】 [Table 1]
【００２２】表１から明らかなように、セメントにカリ
ミョウバンを添加することにより、無添加に比較してか
なりゲル化時間を短縮することが可能となる。As is clear from Table 1, the addition of potassium alum to the cement makes it possible to considerably shorten the gelation time as compared with the case where no alum is added.
【００２３】実施例２ 下記の材料及び表２の配合を使用して、セメント砂比
１：３で、水セメント比55％のモルタルに、該モルタル
中のセメント100重量部に対して、セメント急結材が10
重量部となるように調整した水比70％の懸濁液状セメン
ト急硬材を添加混合後、ゲル化時間と凝結時間を測定し
たこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に併
記する。なお、表２において、凝結遅延剤はセメント急
結材100重量部に、また、ミョウバン類はセメント100重
量部に対する重量部を示す。Example 2 Using the following materials and the composition shown in Table 2, cement mortar with a cement sand ratio of 1: 3 and a water / cement ratio of 55% was added to a cement mortar and 100 parts by weight of cement in the mortar. Bond is 10
The same procedure as in Example 1 was carried out except that a cement-like rapid cement with a water ratio of 70% adjusted to be parts by weight was added and mixed, and then the gelation time and the setting time were measured. The results are also shown in Table 2. In Table 2, the setting retarder indicates 100 parts by weight of the cement quick setting material, and the alum indicates parts by weight based on 100 parts by weight of cement.
【００２４】＜使用材料＞ 砂 ：姫川産天然砂、ＦＭ＝2.8<Materials Used> Sand: Natural sand from Himekawa, FM = 2.8
【００２５】[0025]
【表２】 [Table 2]
【００２６】表２から明らかなように、セメントにカリ
ミョウバンを添加することにより、無添加に比較して、
かなりゲル化時間やモルタルの凝結の始発時間(500psi)
を短縮することが可能である。なお、セメント100重量
部に対して、カリミョウバンを５重量％以上添加した場
合、モルタルが30分で凝結して使用不能となった。As is clear from Table 2, the addition of potassium alum to the cement, compared to no addition,
Significant gel time and first set time of mortar setting (500 psi)
Can be shortened. When potassium alum was added in an amount of 5% by weight or more with respect to 100 parts by weight of cement, the mortar set in 30 minutes and became unusable.
【００２７】[0027]
【発明の効果】本発明のセメント混和材を使用すること
により、コンクリートと懸濁液状セメント急硬材を混合
すると、数秒から10秒程度にゲル化時間やコンクリート
の凝結時間が短縮され、しかも短時間の圧縮強度もミョ
ウバンを添加しない場合に比べて２〜３割増加する効果
をそうする。そのため、従来適用できなかったNATM工法
における吹付け工法やNTL工法に適用可能となった。According to the present invention, when the cement admixture of the present invention is used to mix the concrete and the suspension-like cement rapidly hardened material, the gelation time and the setting time of the concrete are reduced from several seconds to about 10 seconds, and moreover, it is shortened. The compressive strength at the time is also increased by 20 to 30% as compared with the case where the alum is not added. Therefore, it became applicable to the spraying method and the NTL method in the NATM method, which could not be applied conventionally.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 22:14 22:08 24:06 22:10） 103:12 103:14 103:22 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 28/02 B28C 7/04 C04B 22/14 C04B 22/08 C04B 24/04 - 24/06 C04B 22/10 C04B 22:14 C04B 22:08 C04B 24:04 - 24:06 C04B 22:10 C04B 103:12 C04B 103:22 C04B 103:14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C04B 22:14 22:08 24:06 22:10) 103: 12 103: 14 103: 22 (58) Surveyed field (Int. . Cl 7, DB name) C04B 28/02 B28C 7/04 C04B 22/14 C04B 22/08 C04B 24/04 - 24/06 C04B 22/10 C04B 22:14 C04B 22:08 C04B 24:04 - 24: 06 C04B 22:10 C04B 103: 12 C04B 103: 22 C04B 103: 14
Claims (2)
る懸濁液状セメント急硬材と、ミョウバン類を含有する
コンクリートとを含有してなる セメント組成物。 1. A cement quick-setting material and a setting retarder.
Suspended cement containing hardened cement and alum
A cement composition containing concrete .
と、セメント急結材及び凝結遅延剤を含有する懸濁液状
セメント急硬材とを個別に圧送してから合流混合させて
急結施工することを特徴とするコンクリートの急結施工
方法。2. A method of rapidly setting a concrete containing alum and a cementitious hardened material containing a cement quick-setting material and a setting retarder, which are separately pumped and then combined and mixed to perform quick-setting work. Quick-setting construction method for concrete.
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