JP3532068B2 - 吹付材料及びそれを用いた吹付工法 - Google Patents

吹付材料及びそれを用いた吹付工法

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JP3532068B2 JP13061397A JP13061397A JP3532068B2 JP 3532068 B2 JP3532068 B2 JP 3532068B2 JP 13061397 A JP13061397 A JP 13061397A JP 13061397 A JP13061397 A JP 13061397A JP 3532068 B2 JP3532068 B2 JP 3532068B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、道路、鉄道、及び
導水路等のトンネルにおいて、露出した地山面へ吹付け
る吹付材料及びそれを用いた吹付工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、トンネル掘削等露出した地山の崩
落を防止するために急結剤をコンクリートに混合した急
結性コンクリートの吹付工法が行われている（特公昭６
０−４１４９号公報）。この工法は、通常、掘削工事現
場に設置した計量混合プラントで、セメント、骨材、及
び水を混合して吹付コンクリートを調製し、アジテータ
車で運搬し、コンクリートポンプで圧送し、途中に設け
た合流管で、他方から圧送した急結剤と混合し、急結性
吹付コンクリートとして地山面に所定の厚みになるまで
吹付ける工法である。この際に使用する急結剤として
は、カルシウムアルミネート、アルカリアルミン酸塩、
及びアルカリ炭酸塩等の単味又混合物が知られている
（特開昭６４−５１３５１号公報、特公昭５６−２７４
５７号公報、特開昭６１−２６５３８号公報、特開昭６
３−２１００５０号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この急
結性吹付コンクリートに使用する急結剤は粉末状である
ために、吹付コンクリートと急結剤を空気圧送し、混合
し、吹付ノズル先端から吐出したときに、よく混合され
ずに粉体の状態で空気中に飛散し、粉塵量が多くなると
いう課題があった。そのため、作業環境が悪くなり、肌
荒れやじん肺等の危険性があった。又、予めカルシウム
アルミネート、セッコウ、及び水を主成分とする急結剤
スラリーを圧送し、コンクリートと合流混合する方法も
知られている（特公昭５７−１００５８号公報、特公昭
５７−１００５９号公報）。
【０００４】しかしながら、この急結剤スラリーを使用
した方法では粉塵量は少ないけれども、バッチ式により
予め急結剤スラリーとするために、少なくとも３０〜６
０分位ゲル化しないように凝結遅延剤を添加する必要が
あり、この場合には急結剤本来の特性である初期強度発
現性が小さくなるおそれがあるという課題があった。
又、急結剤スラリーの濃度、施工現場の練り水の水質、
及び材料等により練り置き時間が左右され、練り置き時
間を調整しにくいという課題があった。本発明者は、上
記課題を種々検討した結果、ある特定の吹付材料を使用
することにより、上記課題を解決できる知見を得て本発
明を完成するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、早強ポ
ルトランドセメント及び超早強ポルトランドセメントを
除くセメント100重量部とセッコウ5〜25重量部を含有し
てなるセメントコンクリートと、カルシウムアルミネー
トを含む粉末状急結剤と水とを含有してなる急結剤スラ
リーとを混合してなることを特徴とする吹付材料であ
り、さらに、凝結促進剤を含有してなることを特徴とす
る該吹付材料であり、さらに、凝結遅延剤、減水剤、増
粘剤、繊維状物質、及び超微粉からなる群より選ばれる
一種又は二種以上の混和材を含有してなることを特徴と
する該吹付材料であり、早強ポルトランドセメント及び
超早強ポルトランドセメントを除くセメントとセッコウ
を含有してなるセメントコンクリートの細骨材率が７０
％以上であることを特徴とする該吹付材料であり、粗骨
材の最大寸法が１０ｍｍ以下であることを特徴とする該
吹付材料である。そして、セメントとセッコウを含有し
てなるセメントコンクリートと合流混合する合流点より
前の位置で急結剤スラリーを圧縮空気により空気圧送
し、次いで空気圧送された急結剤スラリーとセメントコ
ンクリートとを合流混合してなることを特徴とする吹付
工法であり、早強ポルトランドセメント及び超早強ポル
トランドセメントを除くセメントとセッコウを含有して
なるセメントコンクリートと空気圧送された急結剤スラ
リーの合流点から５ｍ以内で急結剤スラリーと圧縮空気
を混合してなることを特徴とする該吹付工法であり、粉
末状急結剤と水を混合して急結剤スラリーとしてから２
分以内に、早強ポルトランドセメント及び超早強ポルト
ランドセメントを除くセメントとセッコウを含有してな
るセメントコンクリートと急結剤スラリーとを混合して
なることを特徴とする該吹付工法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明ではセメントモルタル、ドライセメントモ
ルタル、コンクリート、及びドライコンクリートを総称
してセメントコンクリートという。
【０００７】本発明で使用するセメントとしては、早強
セメント及び超早強ポルトランドセメント以外の、通常
市販されている普通及び中庸熱等の各種ポルトランドセ
メント、これらのポルトランドセメントにフライアッシ
ュや高炉スラグ等を混合した各種混合セメント、並び
に、フルオロカルシウムアルミネートを含有するフルオ
ロセメント等が挙げられ、これらを微粉末化して使用し
てもよい。これらの中では、セメントコンクリートを練
り置いた後のポンプ圧送性が良好な点で、普通ポルトラ
ンドセメントが好ましい。早強ポルトランドセメント又
は超早強ポルトランドセメントを使用した場合には、ス
ランプの低下が大きく、セメントコンクリートを練り置
いた後のポンプ圧送性が低下するおそれがある。
【０００８】本発明で使用するセッコウは、強度発現性
を向上するために使用するものである。セッコウとして
は、無水セッコウ、半水セッコウ、及び二水セッコウ等
が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用してもよ
い。これらの中では強度発現性の点から無水セッコウが
好ましい。セッコウの粒度は通常セメントに使用される
程度が良く、例えばブレーン値で３０００ｃｍ2 ／ｇ程
度が好ましく、さらに３０００ｃｍ2 ／ｇを越えるよう
に微粉末化することがより好ましい。
【０００９】セッコウの使用量は、セメント１００重量
部に対して、５〜２５重量部であり、５〜２０重量部が
より好ましく、７〜１５重量部が最も好ましい。５重量
部未満だと長期強度発現性が小さく、２５重量部を越え
ると初期凝結が遅れ、地山に対する付着性が小さくなる
おそれがある。
【００１０】又、セッコウは、さらに、長期強度発現性
を向上する点で、後述する粉末状急結剤として、カルシ
ウムアルミネートと併用することが好ましい。カルシウ
ムアルミネートと併用した場合のセッコウの使用量は、
カルシウムアルミネート１００重量部に対して、２０〜
２００重量部が好ましく、５０〜１５０重量部がより好
ましい。２０重量部未満だと長期強度発現性が小さく、
２００重量部を越えると初期凝結が遅れ、地山に対する
付着性が小さくなるおそれがある。
【００１１】なお、セメントコンクリートと粉末状急結
剤を混合した場合、セメントコンクリートと混合したセ
ッコウと粉末状急結剤と混合したセッコウとの合計のセ
ッコウの使用量は、セメント１００重量部に対して、１
〜２５重量部が好ましく、５〜２０重量部がより好まし
い。１重量部未満だと強度発現性が小さく、２５重量部
を越えるとセメントコンクリートが膨張して破壊するお
それがある。
【００１２】本発明で使用する急結剤スラリーとは、粉
末状急結剤と水を含有するものをいい、粉末状急結剤と
水を混合してスラリーとしたものである。
【００１３】粉末状急結剤とは、初期にセメントコンク
リートの凝結を起こさせるものをいう。粉末状急結剤と
しては、初期の凝結や強度発現性が向上する点で、カル
シウムアルミネートが好ましい。
【００１４】本発明で使用するカルシウムアルミネート
とは、ＣａＯ原料やＡl2Ｏ3 原料等を混合したものを、
キルンで焼成したり、電気炉で溶融したりする等の熱処
理をして得られるものをいい、初期にセメントコンクリ
ートの凝結を起こさせる急結成分である。カルシウムア
ルミネートの鉱物成分としては、ＣａＯをＣ、Ａl2Ｏ3
をＡとすると、Ｃ3 Ａ、Ｃ12Ａ7 、ＣＡ、及びＣＡ2 等
で示されるカルシウムアルミネート熱処理物を粉砕した
もの等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用し
てもよい。さらに、その他の鉱物成分として、ナトリウ
ム、カリウム、及びリチウム等のアルカリ金属が一部固
溶したカルシウムアルミネート等が使用できる。これら
の中では、反応活性の点で、Ｃ12Ａ7 組成に対応する熱
処理物を急冷した非晶質カルシウムアルミネートが好ま
しい。又、ＣａＯ、Ａl2Ｏ3 、及びＳｉＯ2 の３成分を
含有するアルミノケイ酸カルシウム、Ｃ12Ａ7 の１つの
ＣａＯをＣａＦ2 等のハロゲン化物で置き換えたＣ11Ａ
7 ・ ＣａＸ2 （Ｘはフッ素等のハロゲン）、並びに、Ｃ
ａＯ、Ａl2Ｏ3 、及びＳＯ3 の３成分を含有するＣ4 Ａ
3 ・ ＳＯ3 もカルシウムアルミネートと同様に使用でき
る。さらに、アルミナセメントも同様に使用できる。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
性の点で、ブレーン値で３０００ｃｍ2 ／ｇ以上が好ま
しく、４０００ｃｍ2 ／ｇ以上がより好ましい。３００
０ｃｍ2 ／ｇ未満だと急結性や初期強度発現性が低下す
るおそれがある。
【００１５】カルシウムアルミネートの使用量は、セメ
ント１００重量部に対して、２〜２０重量部が好まし
く、５〜１５重量部がより好ましく、７〜１０重量部が
最も好ましい。２重量部未満だと初期凝結を促進しにく
く、２０重量部を越えると長期強度発現性を阻害するお
それがある。
【００１６】粉末状急結剤には、カルシウムアルミネー
トの他に、初期の凝結や強度発現性が向上する点で、さ
らに、セッコウ及び／又は凝結促進剤を併用することが
好ましい。
【００１７】本発明で使用する凝結促進剤とは、セメン
トコンクリートの凝結を促進するものをいい、凝結促進
剤としては、アルカリ金属アルミン酸塩、アルカリ金属
炭酸塩、アルカリ金属水酸化物、消石灰、及び硫酸塩が
挙げられる。アルカリ金属アルミン酸塩はセメントの初
期凝結を促進するものである。アルカリ金属アルミン酸
塩としては、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウ
ム、及びアルミン酸カリウム等が挙げられ、これらの一
種又は二種以上を併用してもよい。これらの中では、初
期凝結促進の点で、アルミン酸ナトリウムが好ましい。
アルカリ金属炭酸塩はセメントの初期凝結や初期強度発
現性を促進するものである。アルカリ金属炭酸塩として
は、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭
酸水素ナトリウム、及び炭酸水素カリウム等が挙げら
れ、これらの一種又は二種以上を併用してもよい。これ
らの中では、初期強度発現性の点で、炭酸ナトリウムが
好ましい。なお、アルカリ金属アルミン酸塩とアルカリ
金属炭酸塩を併用すると初期凝結が促進し、初期強度発
現性がより向上する。アルカリ金属水酸化物はセメント
の初期凝結を促進するものである。アルカリ金属水酸化
物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、及び
水酸化カリウム等が挙げられ、これらの一種又は二種以
上を併用してもよい。又、初期凝結促進の点で、水酸化
カルシウムを使用してもよい。硫酸塩は、セメントの初
期凝結を促進するものである。硫酸塩としては、硫酸ナ
トリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、及び硫酸
アルミニウム等の硫酸塩、並びに、明礬等の複塩等のセ
ッコウを除いたものが挙げられ、これらの一種又は二種
以上を併用してもよい。これらの中では凝結力向上と強
度発現性の点で硫酸アルミニウムが好ましい。凝結促進
剤の中では、初期凝結を促進する点で、アルカリ金属ア
ルミン酸塩及び／又はアルカリ金属炭酸塩が好ましい。
【００１８】凝結促進剤の使用量は、カルシウムアルミ
ネート１００重量部に対して、０．５〜２０重量部が好
ましく、１〜１０重量部がより好ましい。０．５重量部
未満では効果がなく、２０重量部を越えると長期強度発
現性が小さくなるおそれがある。
【００１９】これらの粉末状急結剤の使用量は、セメン
ト１００重量部に対して、２〜２５重量部が好ましく、
５〜２０重量部がより好ましく、７〜１５重量部が最も
好ましい。２重量部未満だと初期凝結を促進しにくく、
２５重量部を越えると長期強度発現性を阻害するおそれ
がある。
【００２０】本発明で使用する急結剤スラリーとは、粉
末状急結剤と水を混合したものをいい、セメントコンク
リートと混合して使用する。急結剤スラリーにおける水
の使用量は、特に限定されるものではないが、粉末状急
結剤１００重量部に対して、５〜３００重量部が好まし
く、１０〜２００重量部がより好ましい。５重量部未満
だと粉塵量低減の効果がなく、３００重量部を越えると
セメントコンクリートに対する水の量が多くなり、強度
発現性に支障を来すおそれがある。
【００２１】急結剤スラリーの使用量は、セメント１０
０重量部に対して、固形分換算で２〜２５重量部が好ま
しく、５〜２０重量部がより好ましく、７〜１５重量部
が最も好ましい。２重量部未満だと初期凝結を促進しに
くく、２５重量部を越えると長期強度発現性を阻害する
おそれがある。
【００２２】本発明では、場合によって、さらに、凝結
遅延剤、減水剤、増粘剤、繊維状物質、及び超微粉から
なる群より選ばれる一種又は二種以上の混和材を使用し
てもよい。
【００２３】本発明で使用する凝結遅延剤とは、セメン
トの凝結を遅延するものをいう。凝結遅延剤としては、
有機酸類、アルカリ炭酸塩、及びリン酸塩等が挙げられ
る。有機酸類としては、クエン酸、酒石酸、グルコン
酸、リンゴ酸、及び乳酸又はこれらのナトリウム塩やカ
リウム塩等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併
用してもよい。これらの中では強度発現性を阻害しにく
い点でクエン酸が好ましい。リン酸塩としては、リン酸
一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸三ナトリウ
ム、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナト
リウム、ピロリン酸ナトリウム、及びテトラポリリン酸
ナトリウム等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を
併用してもよい。又、ナトリウム塩の代わりにカリウム
塩を使用してもよい。これらの中では強度発現性を阻害
しにくい点でトリポリリン酸ナトリウムが好ましい。凝
結遅延剤の中では、遅延後の強度発現性が良好な点で、
有機酸類とアルカリ炭酸塩の混合物が好ましい。この場
合の有機酸類とアルカリ炭酸塩の混合割合は、アルカリ
炭酸塩１００重量部に対して、有機酸類１０〜７００重
量部が好ましく、２０〜５００重量部がより好ましい。
１０重量部未満では効果がなく、７００重量部を越える
と硬化が遅延しすぎて硬化不良となるおそれがある。
【００２４】凝結遅延剤の使用量は、セメント１００重
量部に対して、０．０１〜５重量部が好ましく、０．０
５〜３重量部がより好ましい。０．０１重量部未満だと
セメントの凝結を抑制しにくく、５重量部を越えると強
度発現性を阻害するおそれがある。
【００２５】本発明で使用する減水剤とは、セメントコ
ンクリートの流動性や急結剤スラリーの分散安定性を改
善するために使用するものをいい、液状や粉状のものい
ずれも使用できる。減水剤としては、ポリオール誘導
体、リグニンスルホン酸塩やその誘導体、及び高性能減
水剤等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用し
てもよい。これらの中では、高強度発現性や分散安定性
の点で、高性能減水剤が好ましい。高性能減水剤によ
り、急結剤の使用量、粉塵の発生量、及びリバウンド率
が極めて少なくできる。高性能減水剤としては、アルキ
ルアリルスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ナフタレン
スルホン酸塩のホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸
塩のホルマリン縮合物、及びポリカルボン酸系高分子化
合物等が挙げられ、液状や粉状のものいずれも使用で
き、これらの一種又は二種以上を併用してもよい。これ
らの中では、効果が大きい点で、ナフタレンスルホン酸
塩のホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸塩のホルマ
リン縮合物、及びポリカルボン酸系高分子化合物が好ま
しい。
【００２６】高性能減水剤の使用量は、固形分換算でセ
メント１００重量部に対して、０．０５〜５重量部が好
ましく、０．１〜３重量部がより好ましい。０．０５重
量部未満では効果がなく、５重量部を越えると強度発現
性を阻害するおそれがある。
【００２７】本発明で使用する増粘剤とは、セメントコ
ンクリートに粘性を与え、吹付直後のダレを防止し、リ
バウンド率を小さくし、粉塵発生を抑制するものをい
う。増粘剤としては、メチルセルロース、エチルセルロ
ース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピ
ルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒ
ドロキシプロピルメチルセルロース、及びヒドロキシエ
チルエチルセルロース等のセルロース類、アルギン酸、
アルギン酸ナトリウム、β−１，３グルカン、プルラ
ン、グアガム、カゼイン、及びウェランガム等の多糖
類、酢酸ビニル、エチレン、塩化ビニル、メタクリル
酸、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、及び不飽和カ
ルボン酸等のビニル重合体やこれらの共重合体、並び
に、酢酸ビニル重合体やその共重合体をケン化しポリビ
ニルアルコール骨格に変性したもの等のエマルジョン類
等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用しても
よい。これらの中では、初期凝結を阻害しにくい点で、
セルロース類が好ましい。
【００２８】増粘剤の使用量は、セメント１００重量部
に対して、０．００５〜０．５重量部が好ましく、０．
０５〜０．１重量部がより好ましい。０．００５重量部
未満ではセメントコンクリートの粘性が小さく吹付けた
ときにダレが生じたり、リバウンド率が大きくなったり
し、０．５重量部を越えるとセメントコンクリートの粘
性が大きくなり、セメントコンクリートの圧送性に支障
を生じるおそれがある。
【００２９】本発明で使用する繊維状物質はセメントコ
ンクリートの耐衝撃性や弾性を向上させる効果があり、
無機質や有機質いずれも使用できる。無機質の繊維状物
質としては、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、石
綿、セラミック繊維、及び金属繊維等が挙げられ、有機
質の繊維状物質としては、ビニロン繊維、ポリエチレン
繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリル繊維、セルロ
ース繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアミド繊
維、パルプ、麻、木毛、及び木片等が挙げられる。これ
らの中では経済性の点で、金属繊維やビニロン繊維が好
ましい。繊維状物質の長さは圧送性や混合性等の点で、
５０ｍｍ以下が好ましく、３０ｍｍ以下がより好まし
い。５０ｍｍを越えると圧送中に圧送管が閉塞するおそ
れがある。
【００３０】繊維状物質の使用量は、セメント１００重
量部に対して、０．５〜１０重量部が好ましく、１〜５
重量部がより好ましい。０．５重量部未満では効果がな
く、１０重量部を越えると強度発現性を阻害し、効果が
なくなるおそれがある。
【００３１】本発明で使用する超微粉とは、平均粒径１
０μｍ以下のものをいい、セメントの単位量、粉塵量、
及びリバウンド率を少なくし、セメントコンクリートの
圧送性を向上するものである。超微粉としては、微粉ス
ラグ、微粉フライアッシュ、ベントナイト、カオリン、
微粉炭酸カルシウム、及びシリカフューム等が挙げら
れ、これらの一種又は二種以上を併用してもよい。これ
らの中では、強度発現性の点でシリカフュームが好まし
い。
【００３２】超微粉の使用量は、セメント１００重量部
に対して、１〜５０重量部が好ましく、２〜３０重量部
がより好ましい。１重量部未満では効果がなく、５０重
量部を越えると凝結や硬化が遅れるおそれがある。
【００３３】本発明で使用する細骨材や粗骨材といった
骨材は吸水率が低くて、骨材強度が高いものが好ましい
が、特に制限されるものではない。粗骨材としては、川
砂利、山砂利、及び石灰砂利等が挙げられる。細骨材と
しては、川砂、山砂、石灰砂、及び珪砂等が挙げられ
る。
【００３４】細骨材率は７０％以上が好ましく、７０〜
８５％がより好ましい。７０％未満だとリバウンド率や
粉塵量が多くなり、８５％を越えるとセメントコンクリ
ートが圧送管に付着し、圧送性が低下するおそれがあ
る。骨材の最大寸法は、１０ｍｍ以下が好ましい。１０
ｍｍを越えるとリバウンド率が大きくなるおそれがあ
る。
【００３５】又、ＡＥ剤や発泡剤を添加して空気泡を混
入させ、粉塵量を低減させてもよい。
【００３６】セメントコンクリートにおける水の使用量
は、セメント１００重量部に対して、３５〜６５重量部
が好ましく、４０〜５５重量部がより好ましい。３５重
量部未満だとセメントコンクリートが十分に混合でき
ず、６５重量部を越えると強度発現性が小さく、急結剤
スラリーの使用量が多くなるおそれがある。
【００３７】本発明で使用する吹付工法では、要求され
る物性、経済性、及び施工性等からセメントコンクリー
トとして吹付けることができる。吹付工法としては、セ
メントコンクリートと急結剤スラリーを別々に圧送し、
合流混合させた急結性吹付セメントコンクリートを吹付
ける吹付工法が好ましく、乾式吹付法や湿式吹付法が使
用できる。中でも粉塵の発生量が少ない点で湿式吹付法
が好ましい。乾式吹付法としては、セメント、セッコ
ウ、及び骨材を混合し、空気圧送し、途中で、例えば、
Ｙ字管を２個接続し、一方から水、次いで急結剤スラリ
ーの順にそれぞれ添加して、湿潤状態で吹付ける方法等
が挙げられる。湿式吹付法としては、セメント、セッコ
ウ、骨材、及び水を混合して混練し、空気圧送し、途中
で、例えば、Ｙ字管の一方から急結剤スラリーを添加し
て吹付ける方法等が挙げられる。このように、粉末状急
結剤を急結剤スラリーとしてセメントコンクリートと混
合することにより、粉塵量やリバウンド率を低減し、作
業環境が改善できる。
【００３８】急結性を示すカルシウムアルミネートを含
有する急結剤スラリーの調製は、急結剤スラリーを調製
後暫く放置する場合には、数分〜数十分間スラリー中で
硬化させないように凝結遅延剤を使用することが好まし
い。しかしながら、長時間硬化遅延させた場合、急結剤
スラリーは本来の急結効果を発揮しにくくなり、急結性
吹付セメントコンクリートの初期凝結や強度発現性が低
下するおそれがある。そこで、急結剤スラリーの急結効
果を十分に発揮するためには、粉末状急結剤を急結剤ス
ラリーにしてから２分以内にセメントコンクリートと混
合することが好ましく、１５秒以内にセメントコンクリ
ートと混合することがより好ましい。２分を越えると急
結力が小さくなるおそれがある。
【００３９】そのためには、粉末状急結剤を、セメント
コンクリートと合流混合する直前に急結剤スラリーと
し、次いでこの急結剤スラリーをセメントコンクリート
と合流混合することが好ましい。粉末状急結剤と水を合
流混合して急結剤スラリーを調製する方法としては、粉
末状急結剤を空気圧送し、その途中で水を添加する方法
や、ラインミキサーを介して粉末状急結剤と水を連続的
に混練りしたものをポンプ圧送する方法等が挙げられ
る。粉末状急結剤と、急結剤をスラリー化する水とを合
流混合する場合、水の圧送圧力は、特に制限はない。
又、粉末状急結剤と水との合流点では、水を霧状やシャ
ワー状にして合流混合することが、急結剤スラリーの混
合性が良くなる点で、好ましい。
【００４０】これらの中では、水と混合しやすい点で、
ラインミキサーを介して粉末状急結剤と水を連続的に混
練りした急結剤スラリーをポンプ圧送する方法が好まし
い。この方法では、急結剤スラリーをポンプ圧送する途
中で圧縮空気を吹き込んで空気圧送し、セメントコンク
リートと合流混合することが好ましい。急結剤スラリー
と圧縮空気が合流混合する位置としては、セメントコン
クリートと空気圧送した急結剤スラリーの合流点から５
ｍ以内の位置であることが好ましく、０．１〜２ｍ前の
位置であることがより好ましい。０．１ｍ未満だとセメ
ントコンクリートが圧送圧力等の変動により急結剤スラ
リー側の管内に侵入した時に、圧縮空気の吐出口が閉塞
し、５ｍを越えると圧送性が小さくなり、圧送管が閉塞
するおそれがある。
【００４１】混和材はセメントコンクリート側と急結剤
スラリー側のどちら側にも混合でき、片側のみに使用し
てもよく、両側に併用してもよいが、強度向上、リバウ
ンド防止、及び凝結コントロールの点で、セメントコン
クリート側に添加することが好ましい。但し、凝結遅延
剤は、急結剤スラリーの凝結時間を延長しなければなら
ない場合には、急結剤スラリー側へ混合することが好ま
しい。凝結促進剤は通常急結剤スラリー側に混合するこ
とが好ましい。尚、凝結促進剤、凝結遅延剤、増粘剤、
及び超微粉は単独で粉末状急結剤側やセメントコンクリ
ート側へ添加してもよく、セメントコンクリートや粉末
状急結剤と混合する水に予め混合させてもよい。最終的
にこれらの材料を混合した急結性吹付セメントコンクリ
ートが吹付けられれば問題はない。
【００４２】本発明の吹付工法においては、従来使用の
吹付設備等が使用できる。吹付設備は吹付けが十分に行
われれば、特に限定されるものではなく、例えば、セメ
ントコンクリートの圧送にはアリバー社商品名「アリバ
ー２８０」等が、粉末状急結剤の圧送には急結剤圧送装
置「ナトムクリート」等が使用できる。粉末状急結剤と
水を連続的に混練りするポンプとしては、プツマイスタ
ー社商品名「アンコマットポンプ」等が挙げられる。通
常、セメントコンクリートの圧送圧力は２〜１０ｋｇ／
ｃｍ2 が好ましい。又、急結剤の圧縮空気の圧力は、セ
メントコンクリートが急結剤スラリーの圧送管内に侵入
した時に圧送管内が閉塞しないように、セメントコンク
リートの圧送圧力より０．１〜３ｋｇ／ｃｍ2 大きいこ
とが好ましい。又、急結性吹付セメントコンクリートの
圧送速度は４〜２０ｍ3 ／ｈである。さらに、急結剤ス
ラリーとセメントコンクリートとの合流点は混合性を良
くするために、合流点を管の形状や管の内壁を乱流状態
になりやすい構造やラセン状の構造にしてもよい。
【００４３】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。
【００４４】実施例１ 各材料の単位量を、セメント４００ｋｇ／ｍ3 、水２０
０ｋｇ／ｍ3 、細骨材１４０６ｋｇ／ｍ3 、及び粗骨材
３５７ｋｇ／ｍ3 とし、セメント１００重量部に対し
て、セッコウ１０重量部を混合して吹付コンクリートと
し、圧送速度４ｍ 3 ／ｈ、圧送圧力４ｋｇ／ｃｍ2 の条
件下で、コンクリート圧送機「アリバ−２８０」で圧送
した。一方、この吹付コンクリートに、カルシウムアル
ミネート１００重量部、セッコウ１００重量部、及び、
カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００重量部
に対して、表１に示す量の水を予め混合して急結剤スラ
リーを調製した。この調整した急結剤スラリーを、セメ
ント１００重量部に対して、固形分換算で１０重量部に
なるように、途中に設けたＹ字管の一方よりプツマイス
ター社商品名「アンコマットポンプ」で連続的に混練り
した急結剤スラリーを圧縮空気により吹き込んで空気圧
送して急結性吹付コンクリートとした。この急結性吹付
コンクリートについて評価した。結果を表１に示す。な
お、比較例では急結剤添加装置「ナトムクリート」を使
用し、スラリーとしないで粉末状急結剤を吹付コンクリ
ートと混合させた。 （使用材料） セメントａ：普通ポルトランドセメント、市販品、ブレ
ーン値３２００ｃｍ2 ／ｇ、比重３．１６ セメントｂ：早強ポルトランドセメント、市販品、ブレ
ーン値４０００ｃｍ2 ／ｇ、比重３．１４ 細骨材：新潟県姫川産川砂、表面水率４．０％、比重
２．６１ 粗骨材：新潟県姫川産川砂利、表乾状態、比重２．６
５、最大寸法１０ｍｍ セッコウＩ：無水セッコウ粉砕品、ブレーン値５８００
ｃｍ2 ／ｇ カルシウムアルミネートＡ：主成分Ｃ12Ａ7 、非晶質、
ブレーン値６０００ｃｍ 2 ／ｇ （測定方法） 粉塵量：急結性吹付コンクリートを４ｍ3 ／ｈの圧送速
度で３０分間、鉄板でアーチ状に製作した高さ３．５
ｍ、幅２．５ｍの模擬トンネルに吹付けた。１０分毎に
吹付場所より３ｍの定位置で粉塵量を測定し、得られた
測定値の平均値を示した。
【００４５】
【表１】 水はカルシウムアルミネートとセッコウの合計１００重
量部に対する重量部、粉塵量はｍｇ／ｍ3 。
【００４６】実施例２ セメントａ４００ｋｇ／ｍ3 、水２００ｋｇ／ｍ3 、細
骨材１４０６ｋｇ／ｍ3 、及び粗骨材３５７ｋｇ／ｍ3
とし、セメントａ１００重量部に対して、セッコウ１０
重量部を混合して吹付コンクリートとし、圧送速度４ｍ
3／ｈ、圧送圧力４ｋｇ／ｃｍ2 の条件下で、コンクリ
ート圧送機「アリバ−２８０」を用いて空気圧送した。
一方、セメントａ１００重量部に対して、表２に示す量
のカルシウムアルミネートからなる粉末状急結剤１００
重量部に対して、水を５０重量部になるようにプツマイ
スター社商品名「アンコマットポンプ」で連続的に混練
りして急結剤スラリーを調製した。この急結剤スラリー
をポンプ圧送し、次いで急結剤スラリーと吹付コンクリ
ートの合流点より１ｍ前の位置で、圧送圧力５ｋｇ／ｃ
ｍ2 の圧送空気を吹き込んで急結剤スラリーを空気圧送
した。そして、途中にＹ字管を設け、Ｙ字管の一方から
急結剤スラリーを、粉末状急結剤と水を混合して急結剤
スラリーとしてから１５秒以内に吹付コンクリートと合
流混合して急結性吹付コンクリートとした。この急結性
吹付コンクリートについて評価した。結果を表２に示
す。 （使用材料） カルシウムアルミネートＢ：アルミノケイ酸カルシウ
ム、市販品、ブレーン値５９００ｃｍ2 ／ｇ （測定方法） 圧縮強度：調製した急結性吹付コンクリートを吹付けし
た。材齢１時間は幅２５ｃｍ×長さ２５ｃｍのプルアウ
ト型枠供試体を使用し、プルアウト型枠表面からピンを
急結性吹付コンクリートで被覆し、型枠の裏側よりピン
を引き抜き、その時の引き抜き強度を求め、（圧縮強
度）＝（引き抜き強度）×４／（供試体接触面積）の式
から圧縮強度を算出した。材齢１日以降は幅５０ｃｍ×
長さ５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの型枠から採取した直径５
ｃｍ×長さ１０ｃｍの供試体を２０トン耐圧機で測定
し、圧縮強度を求めた。
【００４７】
【表２】
【００４８】実施例３ カルシウムアルミネートＡ１００重量部と表３に示す量
のセッコウからなる粉末状急結剤を、セメントａ１００
重量部に対して、１０重量部になるように急結剤スラリ
ーを調製して急結性吹付コンクリートとしたこと以外
は、実施例２と同様に行った。結果を表３に示す。 （使用材料） セッコウＩＩ：二水セッコウ粉砕品、ブレーン値３５０
０ｃｍ2 ／ｇ
【００４９】
【表３】
【００５０】実施例４ セメントａ１００重量部に対して、表４に示す量のセッ
コウを使用して吹付コンクリートとし、カルシウムアル
ミネートＡ１００重量部とセッコウＩ１００重量部から
なる粉末状急結剤を、セメントａ１００重量部に対し
て、１０重量部になるように急結剤スラリーを調製して
急結性吹付コンクリートとしたこと以外は、実施例２と
同様に行った。結果を表４に示す。
【００５１】
【表４】 セッコウはセメント１００重量部に対する重量部、ｈは
時間、ｄは日。
【００５２】実施例５ カルシウムアルミネートＡ１００重量部とセッコウＩ１
００重量部からなる粉末状急結剤を、セメントａ１００
重量部に対して、１０重量部になるように急結剤スラリ
ーを調製し、急結剤スラリーと圧縮空気とが合流する混
合位置を、空気圧送された急結剤スラリーと吹付コンク
リートとの合流点より表５に示す前の距離の位置にした
こと以外は、実施例２と同様に行った。結果を表５に示
す。 （測定方法） 圧送性：急結性吹付コンクリートを４ｍ3 ／ｈの圧送速
度、４ｋｇ／ｃｍ2 の圧送圧力で、３０分間圧送管を用
いて吹付け、圧送管内の圧力を測定した。圧送管内の圧
力が４．０〜５．５ｋｇ／ｃｍ2 である場合を◎、圧送
管内が閉塞しやすくなる６．０ｋｇ／ｃｍ2 以上になっ
ても、圧送管に衝撃を与えることにより４．０〜５．５
ｋｇ／ｃｍ2 になる場合を○、圧送管が閉塞し、圧送管
に衝撃を与えても４．０〜５．５ｋｇ／ｃｍ2 とならな
い場合を×とした。
【００５３】
【表５】
【００５４】実施例６ カルシウムアルミネートＡ１００重量部とセッコウＩ１
００重量部からなる粉末状急結剤を、セメントａ１００
重量部に対して、１０重量部使用し、又、急結剤スラリ
ーに使用する水の量を、粉末状急結剤１００重量部に対
して、表６に示す量になるように急結剤スラリーを調製
して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は、実施例
２と同様に行った。結果を表６に示す。
【００５５】
【表６】
【００５６】実施例７ カルシウムアルミネートＡ１００重量部とセッコウＩ１
００重量部からなる粉末状急結剤を、セメントａ１００
重量部に対して、表７に示す量となるように急結剤スラ
リーを調製して急結性吹付コンクリートとしたこと以外
は、実施例２と同様に行った。結果を表７に示す。
【００５７】
【表７】
【００５８】実施例８ カルシウムアルミネートＡ１００重量部、セッコウＩ１
００重量部、及び表８に示す量の凝結促進剤からなる粉
末状急結剤を、セメントａ１００重量部に対して、１０
重量部になるように急結剤スラリーを調製して急結性吹
付コンクリートとしたこと以外は、実施例２と同様に行
った。結果を表８に示す。 （使用材料） 凝結促進剤：市販アルミン酸ナトリウム 凝結促進剤：市販硫酸アルミニウム 凝結促進剤：市販炭酸ナトリウム 凝結促進剤：市販水酸化ナトリウム 凝結促進剤：市販消石灰
【００５９】
【表８】
【００６０】実施例９ セメントａ１００重量部に対して、セッコウ１０重量部
と表９に示す量の凝結遅延剤を混合して吹付コンクリー
トとし、カルシウムアルミネートＡ１００重量部とセッ
コウＩ１００重量部からなる粉末状急結剤を、セメント
ａ１００重量部に対して、１０重量部になるように急結
剤スラリーを調製して急結性吹付コンクリートとしたこ
と以外は、実施例２と同様に行った。結果を表９に示
す。 （使用材料） 凝結遅延剤：クエン酸と炭酸カリウムの重量比で１：
１の混合物 凝結遅延剤：市販クエン酸 凝結遅延剤：市販トリポリリン酸ナトリウム
【００６１】
【表９】
【００６２】実施例１０ セメントａ１００重量部に対して、セッコウ１０重量部
と表１０に示す量の減水剤を混合して吹付コンクリート
とし、カルシウムアルミネートＡ１００重量部とセッコ
ウＩ１００重量部からなる粉末状急結剤を、セメントａ
１００重量部に対して、１０重量部になるように急結剤
スラリーを調製して急結性吹付コンクリートとしたこと
以外は実施例２と同様に行った。結果を表１０に示す。 （使用材料） 減水剤ア：市販ポリカルボン酸系高分子化合物 減水剤イ：市販ナフタレンスルホン酸塩系ホルマリン縮
合物 （測定方法） スランプ：ＪＩＳ Ａ １１０１に準じた。
【００６３】
【表１０】
【００６４】実施例１１ セメントａ１００重量部に対して、セッコウ１０重量部
と表１１に示す量の増粘剤を混合して吹付コンクリート
とし、カルシウムアルミネートＡ１００重量部とセッコ
ウＩ１００重量部からなる粉末状急結剤を、セメントａ
１００重量部に対して、１０重量部になるように急結剤
スラリーを調製して急結性吹付コンクリートとしたこと
以外は実施例２と同様に行った。結果を表１１に示す。 （使用材料） 増粘剤ｉ：メチルセルロース 増粘剤ii：ヒドロキシプロピルメチルセルロース （測定方法） ダレ：急結性吹付コンクリートを４ｍ3 ／ｈの圧送速度
で１分間、高さ３．５ｍ、幅２．５ｍの模擬トンネルに
吹付け、吹付直後にダレなければ◎、ダレが少し見られ
たら○、ダレが相当見られたら×とした。
【００６５】
【表１１】
【００６６】実施例１２ セメントａ１００重量部に対して、セッコウ１０重量部
と表１２に示す量の繊維状物質を混合して吹付コンクリ
ートとし、カルシウムアルミネートＡ１００重量部とセ
ッコウＩ１００重量部からなる粉末状急結剤を、セメン
トａ１００重量部に対して、１０重量部になるように急
結剤スラリーを調製して急結性吹付コンクリートとした
こと以外は実施例２と同様に行った。結果を表１２に示
す。 （使用材料） 繊維状物質ａ：ビニロン繊維、繊維長１０ｍｍ 繊維状物質ｂ：スチール繊維、繊維長３０ｍｍ （評価方法） 耐衝撃性：材齢１時間後の吹付けコンクリートを幅２０
ｃｍ、長さ２０ｃｍ、厚さ１ｃｍの型枠内に吹付けし、
底面を取り外し、平らにならした標準砂の上に置き、重
さ１００ｇの球体を５０ｃｍの高さから落下させた。落
下回数が５回以内でひびが入って破壊したら×、ひびは
入ったが破壊しなかったら○、ひびが入らなかったら◎
とした。
【００６７】
【表１２】
【００６８】実施例１３ セメントａ１００重量部に対して、セッコウ１０重量部
と表１３に示す量の超微粉を混合して吹付コンクリート
とし、カルシウムアルミネートＡ１００重量部とセッコ
ウＩ１００重量部からなる粉末状急結剤を、セメントａ
１００重量部に対して、１０重量部になるように急結剤
スラリーを調製して急結性吹付コンクリートとしたこと
以外は実施例２と同様に行った。結果を表１３に示す。 （使用材料） 超微粉α：市販シリカフューム、平均粒径１０μｍ以下 超微粉β：市販メタカオリン、平均粒径１０μｍ以下 （測定方法） リバウンド率：急結性吹付コンクリートを４ｍ3 ／ｈの
圧送速度で３０分間、高さ３．５ｍ、幅２．５ｍの模擬
トンネルに吹付けた。吹付終了後、付着せずに落下した
急結性吹付コンクリートの量を測定し、（リバウンド
率）＝（吹付けの際に模擬トンネルに付着せずに落下し
た急結性吹付コンクリートの重量）／（吹付に使用した
急結性吹付コンクリートの重量）×１００（％）の式よ
り算出した。
【００６９】
【表１３】
【００７０】実施例１４ セメントと水の量を一定とし、表１４に示す量の細骨材
率として吹付コンクリートとし、カルシウムアルミネー
トＡ１００重量部とセッコウＩ１００重量部からなる粉
末状急結剤を、セメントａ１００重量部に対して、１０
重量部になるように急結剤スラリーを調製して急結性吹
付コンクリートとしたこと以外は実施例２と同様に行っ
た。結果を表１４に示す。
【００７１】
【表１４】
【００７２】実施例１５ 表１５に示す最大寸法の粗骨材を使用して吹付コンクリ
ートとし、カルシウムアルミネートＡ１００重量部とセ
ッコウＩ１００重量部からなる粉末状急結剤を、セメン
トａ１００重量部に対して、１０重量部になるように急
結剤スラリーを調製して急結性吹付コンクリートとした
こと以外は実施例２と同様に行った。結果を表１５に示
す。
【００７３】
【表１５】
【００７４】実施例１６ 粉末状急結剤と水を混合して急結剤スラリーとしてか
ら、急結剤スラリーを吹付コンクリートと合流混合する
までの時間を表１６に示す時間としたこと以外は実施例
２と同様に行った。なお、合流混合するまでの時間の変
更は、急結剤スラリーが圧縮空気と混合するまでの圧送
管の長さを変更することにより行った。結果を表１６に
示す。
【００７５】
【表１６】
【００７６】実施例１７ セメントａ４００ｋｇ／ｍ3 、細骨材率８０％、及び、
水の量を、セメントａ１００重量部に対して、表１７に
示す量とし、セメント１００重量部に対して、セッコウ
１０重量部と減水剤イ１．０重量部を混合して吹付コン
クリートとし、カルシウムアルミネートＡ１００重量部
とセッコウＩ１００重量部からなる粉末状急結剤を、セ
メントａ１００重量部に対して、１０重量部になるよう
に急結剤スラリーを調製して急結性吹付コンクリートと
したこと以外は実施例２と同様に行った。結果を表１７
に示す。
【００７７】
【表１７】
【００７８】実施例１８ 急結剤スラリーに使用する水に、増粘剤ｉを、セメント
ａ１００重量部に対して、０．０５重量部を混合し、か
つ、カルシウムアルミネートＡ１００重量部とセッコウ
Ｉ１００重量部からなる粉末状急結剤を、セメントａ１
００重量部に対して、１０重量部になるように急結剤ス
ラリーを調製して急結性吹付コンクリートとしたこと以
外は実施例２と同様に行った。その結果、粉塵量は０．
２ｍｇ／ｍ3 であった。
【００７９】実施例１９ 急結剤スラリーに使用する水に、減水剤アを、セメント
ａ１００重量部に対して、固形分換算で１．０重量部を
混合し、かつ、カルシウムアルミネートＡ１００重量部
とセッコウＩ１００重量部からなる粉末状急結剤を、セ
メントａ１００重量部に対して、１０重量部になるよう
に急結剤スラリーを調製して急結性吹付コンクリートと
したこと以外は実施例２と同様に行った。その結果、１
時間強度は２．５Ｎ／ｍｍ2 、３時間強度は３．６Ｎ／
ｍｍ2 、１日強度は１５．７Ｎ／ｍｍ2 、７日強度は２
８．８Ｎ／ｍｍ2 、及び２８日強度は４８．０Ｎ／ｍｍ
2であった。
【００８０】実施例２０ 急結剤スラリーに使用する水に、超微粉αを、セメント
ａ１００重量部に対して、１０重量部を混合し、かつ、
カルシウムアルミネートＡ１００重量部とセッコウＩ１
００重量部からなる粉末状急結剤を、セメントａ１００
重量部に対して、１０重量部になるように急結剤スラリ
ーを調製して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は
実施例２と同様に行った。その結果、リバウンド率は
８．４％であった。
【００８１】
【発明の効果】本発明の吹付工法を行うことにより、粉
末状急結剤をセメントコンクリートと混合した場合より
も、粉塵量を小さくできる。又、初期や長期において、
高い強度発現性が期待できるので、吹付厚さを薄くで
き、施工コストも削減でき、吹付後直ちに高い強度が得
られるために安全性も向上できる。さらに、粉末状急結
剤を空気圧送する途中で水を添加したり、粉末状急結剤
と水を連続的に混合したりして急結材スラリーとするこ
とにより、粉末状急結剤と水が接触してから２分以内に
セメントコンクリートに混合するために、急結剤の特性
を損なうことなく、急結性吹付セメントコンクリートを
吹付けることができ、吹付け開始時と終了時に行う空吹
かしにおいて、セメントコンクリートが圧送されずに急
結剤のみが圧送されても粉塵量が少ないので、施工時の
粉塵発生を抑えることができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 103:12 (72)発明者 渡辺 晃 新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内 (72)発明者 水島 一行 新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内 (56)参考文献 特開 平８−310850（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−119698（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−139804（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−122040（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 28/02 C04B 28/14 C04B 22/14 E21D 11/10

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 早強ポルトランドセメント及び超早強ポ
    ルトランドセメントを除くセメント100重量部とセッコ
    ウ5〜25重量部を含有してなるセメントコンクリート
    と、カルシウムアルミネートを含む粉末状急結剤と水と
    を含有してなる急結剤スラリーとを混合してなることを
    特徴とする吹付材料。
  2. 【請求項２】 さらに、凝結促進剤を含有してなること
    を特徴とする請求項１記載の吹付材料。
  3. 【請求項３】 さらに、凝結遅延剤、減水剤、増粘剤、
    繊維状物質、及び超微粉からなる群より選ばれる一種又
    は二種以上の混和材を含有してなることを特徴とする請
    求項１又は２記載の吹付材料。
  4. 【請求項４】 早強ポルトランドセメント及び超早強ポ
    ルトランドセメントを除くセメントとセッコウを含有し
    てなるセメントコンクリートの細骨材率が７０％以上で
    あることを特徴とする請求項１〜３記載のうちの１項記
    載の吹付材料。
  5. 【請求項５】 粗骨材の最大寸法が１０ｍｍ以下である
    ことを特徴とする請求項１〜４記載のうちの１項記載の
    吹付材料。
  6. 【請求項６】 早強ポルトランドセメント及び超早強ポ
    ルトランドセメントを除くセメントとセッコウを含有し
    てなるセメントコンクリートと合流混合する合流点より
    前の位置で急結剤スラリーを圧縮空気により空気圧送
    し、次いで空気圧送された急結剤スラリーとセメントコ
    ンクリートとを合流混合してなることを特徴とする請求
    項１〜５記載のうちの１項記載の吹付材料の吹付工法。
  7. 【請求項７】 早強ポルトランドセメント及び超早強ポ
    ルトランドセメントを除くセメントとセッコウを含有し
    てなるセメントコンクリートと空気圧送された急結剤ス
    ラリーの合流点から５ｍ以内で急結剤スラリーと圧縮空
    気を混合してなることを特徴とする請求項６記載の吹付
    工法。
  8. 【請求項８】 粉末状急結剤と水を混合して急結剤スラ
    リーとしてから２分以内に、セメントとセッコウを含有
    してなるセメントコンクリートと急結剤スラリーとを混
    合してなることを特徴とする請求項６又は７記載の吹付
    工法。
JP13061397A 1997-05-21 1997-05-21 吹付材料及びそれを用いた吹付工法 Expired - Lifetime JP3532068B2 (ja)

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