JP3600155B2 - 液体急結剤、それを用いた急結性セメントコンクリート、及びその製造方法 - Google Patents

液体急結剤、それを用いた急結性セメントコンクリート、及びその製造方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築分野で使用される液体急結剤、それを用いた急結性セメントコンクリート、及びその製造方法に関する。
本発明でセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称するものである。
なお、本発明でいう部や%は特に規定のない限り質量基準で示す。
【0002】
【従来の技術とその課題】
従来、吹付けセメントコンクリートのリバンド低減方法、地下やトンネル背面の空隙充填やひび割れなどの逸流を防止する方法、並びに、水が存在する場所での材料分離を防止する方法として、セメントコンクリートの流動性を極力低下することが有効であり、その方法として、ケイ酸塩、アルミン酸塩、及び塩化物等を併用することが知られている。
しかしながら、これらの多くは高アルカリ性であり、人体や動植物に対して好ましくないという課題があった。
【0003】
一方、非アルカリ性硬化促進剤として、アルミニウム塩を用いた材料が提案されている(特開平09−012350号公報、特開平09−165246号公報)。
しかしながら、このような材料では、急結性が弱くその材料の使用量を多くせざるを得なかったり、強度発現が遅かったりして充分な施工ができない場合があるという課題があった。
【0004】
本発明者は、前記課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、特定の液体急結剤を用いることにより、前記課題が解決できるとの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】
本発明を概説すれば、本発明は、アルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素を含有してなり、アルミニウムがAl換算で7〜12部、イオウがSO換算で16〜22部、ナトリウムがNaO換算で0.4〜6部、及びフッ素が0.5〜7部である液体急結剤であり、固形分濃度が20〜50%である該液体急結剤であり、さらに、有機酸類を含有してなる液体急結剤であり、該液体急結剤とセメントコンクリートとを含有してなる急結性セメントコンクリートであり、該液体急結剤と、セメントコンクリートとをそれぞれ別々に送給して、送給管先端部で合流混合する急結性セメントコンクリートの製造方法であり、また、該液体急結剤と、気泡モルタルとを含有してなる急結性気泡モルタルであり、該液体急結剤と、気泡モルタルとをそれぞれ別々に送給して、送給管先端部で合流混合する急結性気泡モルタルの施工方法である。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0007】
本発明の液体急結剤は、アルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素を含有するもので、急結性や強度発現性の面から水溶液として用いられる。
液体急結剤の製造方法としては特に限定されるものではなく、硫酸アルミニウム、各種ミョウバン、水酸化アルミニウム、水酸化ナトリウム、硫酸、天然又は合成の氷晶石、フッ化ナトリウム、及びフッ化アルミニウムなどを用いて合成することが可能である。特に、硫酸アルミニウムや各種ミョウバンと、天然又は合成の氷晶石とを用いることが容易に製造できる面からすることが可能である。
液体急結剤中のアルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素の含有量は特に限定されるものではなく、輸送や急結性の面からできるだけ多い方が好ましい。具体的には、アルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素の含有割合は、アルミニウムがAl換算で7〜12部、イオウがSO換算で16〜22部、ナトリウムがNaO換算で0.4〜6部、及びフッ素が0.5〜7部であることが好ましく、アルミニウムがAl換算で8〜10部、イオウがSO換算で17〜20部、ナトリウムがNaO換算で1〜4部、及びフッ素が1〜5部であることがより好ましい。
また、その固形分濃度は20〜50%であることが好ましく、25〜40%であることがより好ましい。
アルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素の含有量が少なくなると急結性や強度発現性が劣る場合があり、含有量が多くなると液状になり難く、急結効果が悪くなる場合がある。
また、アルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素の溶解方法は特に限定されるものではなく、通常の方法でよいが、溶解のしやすさから溶解温度を高くすることが好ましく、通常は80℃以上が好ましい。
【0008】
本発明では、さらに、有機酸類を含有させた液体急結剤を使用することにより、少ない使用量の液体急結剤でセメントコンクリートの急結性を得ることが可能である。
有機酸類としては、クエン酸、酒石酸、及びグルコン酸等のオキシカルボン酸又はそのアルカリ塩が挙げられる。
有機酸類の使用量は特に限定されるものではないが、液体急結剤100部中、通常、0.1〜1.0部が好ましい。0.1部未満では添加効果が得られない場合があり、1.0部を超えると急結性が損なわれる場合がある。
【0009】
本発明の液体急結剤は、セメントコンクリートと混合して急結性セメントコンクリートとして用いる。
液体急結剤の使用量は、セメントコンクリート中のセメント100部に対して、5〜20部が好ましく、7〜15部がより好ましい。5部未満ではこの急結効果が少ない場合があり、20部を越えると初期強度発現性が悪くなる場合がある。
【0010】
ここでセメントは特に限定されるものではなく、通常のセメントが使用可能である。具体的には、普通、早強、及び超早強等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、シリカ、高炉スラグ、又はフライアッシュを混合した各種混合セメントなどの使用が可能である。
【0011】
また、本発明では、セメントや液体急結剤の他に、骨材、ベントナイト、石粉、及び各種セメント混和材やセメント混和剤を使用することが可能である。
特に、地下やトンネル背面等で水が存在する場所やひび割れなどへの逸流を防止する場所へ施工する場合、ベントナイトや石粉等の微粉末質や水中不分離混和剤の併用が水中不分離抵抗性向上の面で有効である。
その他、本発明の液体急結剤は急結性気泡モルタルの製造にも有効である。
通常、急結性気泡モルタルの場合、急結剤の急結作用が必要以上に速い、例えば、瞬時と速いので、急結剤を添加混合している間に、気泡モルタル中の気泡が壊れてしまい、比重や強度等の所定の物性が得にくいものであった。
本願発明の急結剤は数秒から数十秒の凝結時間があるため、気泡を壊すことなく急結性のエアモルタルを製造することができ、施工も充分に可能であり、凝結後の急結性状に優れている。
このことにより、従来、エアモルタルの欠点とされていた、ひび割れなどへの逸流や水が存在する場所に打設したときの材料分離を防止することができる。
【0012】
本発明のセメントコンクリートとしては、水と混練したものでも、水と混練していないものでも使用可能である。
【0013】
セメントコンクリートに使用する水は特に限定されるものではないが、通常、清水が用いられる。
水の使用量も特に限定されるものではないが、通常は、セメント100部に対して、40〜150部が好ましい。40部未満では流動性が悪くなる場合があり、150部を越えると強度発現が遅れる場合がある。
【0014】
本発明では、水と混練したセメントコンクリートと液体急結剤とを混合すると、混合後、数秒で流動性がなくなるため、圧送距離を長く必要とする場合や施工性を考えた場合、液体急結剤と、水と混練したセメントコンクリートとをそれぞれ別々に送給して、送給管先端部で合流混合しながら施工することが好ましい。
【0015】
合流混合の方法としては、Y字管等の混合管を使用する方法、二重管を使用する方法、並びに、液体急結剤をシャワー状に合流混合させるインレットピースを使用する方法等がある。
また、合流混合後の管中にスパイラル状のミキサをセットしてさらに混合する方法も可能である。
液体急結剤とセメントコンクリートとの混合が充分であれば、付着性や可塑性がでて施工性が良くなり、混合が不充分だと、部分的に流動する場合があり、完全に施工することが困難になる場合がある。
【0016】
地下やトンネル背面の空隙に充填する場合は単に流し込む方法で充分であるが、水が存在する場所やひび割れなどへの逸流を防止する箇所に吹付け施工する場合等は、圧搾空気で吹き飛ばして施工することも有効である。圧搾空気の導入箇所は特に限定されるものではないが、混合管に導入することが好ましい。
【0017】
【実施例】
以下、本発明の実験例に基づいてさらに説明する。
【0018】
実験例1
セメント100部と水80部とをミキサで混練してセメントミルクを製造した。
一方、硫酸アルミニウムと氷晶石を表1に示す割合になるように配合して液体急結剤を製造した。
製造したセメントミルクと液体急結剤とを別々に混合管に送給し、無駆動ラインミキサで、セメント100部に対して、液体急結剤が10部になるように混合しながら連続的に急結性モルタルを調製した。
調製した急結性モルタルを水中に流し込み、そのフロー値の測定と材料分離の有無を確認した。結果を表1に併記する。
なお、比較のため、液体急結剤を使用しないで同様の実験を行った。結果を表1に併記する。
【0019】
<使用材料>
セメント :普通ポルトランドセメント、市販品
水 :水道水
硫酸アルミニウム:硫酸バンド粉末、試薬
氷晶石 :試薬
【0020】
<測定方法>
フロー値 :内径80mm、高さ80mmのフローコーンに急結性モルタルを入れコーンを引き抜いた後の広がりを2分後に測定
材料分離 :水中で流し込んだときの懸濁具合
【0021】
【表1】
Figure 0003600155
【0022】
実験例2
Al換算9.4部、SO換算19.4部、NaO換算2.2部、及びフッ素2.7部となるように硫酸アルミニウムと氷晶石を配合して液体急結剤とし、セメント100部に対して、表2に示すように合流混合したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表2に併記する。
【0023】
【表2】
Figure 0003600155
【0024】
実験例3
Al換算9.4部、SO換算19.4部、NaO換算2.2部、及びフッ素2.7部となるように硫酸アルミニウムと氷晶石を配合し、表3に示す有機酸類を含有せしめて液体急結剤としたこと以外は実験例2と同様に行った。結果を表3に併記する。
【0025】
<使用材料>
有機酸類A:グルコン酸ナトリウム、市販品
有機酸類B:酒石酸、市販品
有機酸類C:クエン酸ナトリウム、市販品
【0026】
【表3】
Figure 0003600155
【0027】
【発明の効果】
本発明の液体急結剤を用いることにより、流れ難いセメントコンクリートが製造可能であり、吹付けコンクリートの跳ね返りが少なくなったり、水が存在する場所でも材料分離することなく施工でき、ひび割れなどの空隙のある場所へも充分施工することが可能である。
また、本発明の液体急結剤とセメントコンクリートをそれぞれ別々に送給して、ノズル先端で合流混合することによって、急結性セメントコンクリートを効率良く製造することができ、速やかに施工することが可能となる。

Claims (7)

  1. アルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素を含有してなり、アルミニウムがAl 換算で7〜12質量部、イオウがSO 換算で16〜22質量部、ナトリウムがNa O換算で0.4〜6質量部、及びフッ素が0.5〜7質量部であることを特徴とする液体急結剤。
  2. 形分濃度が20〜50質量%であることを特徴とする請求項1記載の液体急結剤。
  3. さらに、有機酸類を含有してなる請求項1又は2記載の液体急結剤。
  4. 請求項1〜3のうちのいずれか1項記載の液体急結剤と、セメントコンクリートとを含有してなる急結性セメントコンクリート。
  5. 請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の液体急結剤と、気泡モルタルとを含有してなる急結性気泡モルタル。
  6. 請求項1〜3のうちのいずれか1項記載の液体急結剤と、セメントコンクリートとをそれぞれ別々に送給して、送給管先端部で合流混合することを特徴とする急結性セメントコンクリートの製造方法。
  7. 請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の液体急結剤と、気泡モルタルとをそれぞれ別々に送給して、送給管先端部で合流混合して施工することを特徴とする急結性気泡モルタルの施工方法。
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