JP3979696B2 - Quick setting sprayed concrete - Google Patents
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Description
【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時に使用する吹付工法用急結剤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配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６２−４１４９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。この吹付工法に使用する急結剤としては、カルシウムアルミネートに、アルカリ金属アルミン酸塩やアルカリ金属炭酸塩等を混合したものが使用されていた。
この急結性吹付コンクリートは、初期凝結が促進し、コンクリートが速やかに硬化するので、崩落の危険がある地山面を保護できるけれども、材齢２８日後の長期強度は、急結剤を添加しない吹付コンクリートと比較すると、３０％前後低下するという欠点があった。
このように、急結剤の添加により強度低下が起こるけれども、比較的安定した地山では地山を保護するのには充分な強度であり、かなり不安定な地山においては、吹付厚さを大きくすることにより対処されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吹付厚さを大きくすることは、吹付材料の使用量が多くなるので経済的に好ましくなく、作業時間も長くなるという課題があった。
近年、長期強度低下のない高強度吹付コンクリートが求められるようになった。特に、大断面トンネルの施工においては、地山の露出面積が大きくなり、吹付材料の使用量も多くなることから、より高い強度発現性が期待できる急結剤及びそれを用いた吹付材料の需要が大きくなりつつあった。
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、ある特定の吹付工法用急結剤を使用し吹付けを行うことにより、上記問題点を解決できる知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、カルシウムアルミネート、セッコウ、並びに、粉末状アルカリ金属アルミン酸塩及び／又は硫酸アルミニウムを含有してなる吹付工法用急結剤をセメント１００重量部に対して５重量部以上含有してなり、長期圧縮強度低下率が１５％以下であることを特徴とする急結性湿式吹付セメントコンクリートであり、粉末状アルカリ金属アルミン酸塩の強熱減量が５重量％以下であることを特徴とする該急結性湿式吹付セメントコンクリートであり、さらに、減水剤、増粘剤、繊維状物質、及び超微粉の群から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急結性湿式吹付セメントコンクリートであり、セメント１００重量部に対して、固形分換算で減水剤０．１〜２重量部を含有してなることを特徴とする該急結性湿式吹付セメントコンクリートであり、セメント１００重量部に対して、増粘剤０．００１〜０．５重量部を含有してなることを特徴とする該急結性湿式吹付セメントコンクリートであり、セメント１００重量部に対して、繊維状物質０．５〜１０重量部を含有してなることを特徴とする該急結性湿式吹付セメントコンクリートであり、セメント１００重量部に対して、超微粉１〜５０重量部を含有してなることを特徴とする該急結性湿式吹付セメントコンクリートであり、セメントの単位量が３６０〜５００ｋｇ／ｍ ３ であることを特徴とする該急結性湿式吹付セメントコンクリートであり、水の使用量が水／セメント比で４０〜５５％ であることを特徴とする該急結性湿式吹付セメントコンクリートであり、細骨材率が７０〜８５％であることを特徴とする該急結性湿式吹付セメントコンクリートである。
【０００５】
【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やコンクリートを総称してセメントコンクリートという。
【０００６】
本発明では、カルシウムアルミネート、セッコウ、並びに、アルカリ金属アルミン酸塩及び／又は硫酸アルミニウムを含有する吹付工法用急結剤（以下本急結剤という）を、セメント１００重量部に対して５重量部以上使用した急結性吹付セメントコンクリートが、本急結剤を使用しない吹付セメントコンクリートに対して、長期圧縮強度低下率が１５％以下（吹付セメントコンクリートの圧縮強度と同じ又は大きくなる場合も含む）であることを特徴とする。但し、長期圧縮強度とは、材齢２８日以降の圧縮強度をいい、圧縮強度を比較する場合の吹付セメントコンクリートと急結性吹付セメントコンクリートの配合量は同じものとする。急結性吹付セメントコンクリートの圧縮強度の低下率を１５％以下にすることにより、急結性吹付セメントコンクリートの吹付厚さを小さくでき、初期強度が大きいために、不安定な地山へ吹付けた場合に、吹付け後直ちに安定性が大きくなるという特徴を有する。
【０００７】
本発明で使用するセメントとしては、通常市販されている普通、早強、中庸熱、及び超早強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。吹付けに要求されるリバウンド、粉塵、圧送性、強度性状、及び施工条件等の性能により適したセメントを選択できる。
【０００８】
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挙げられる。これらの中では、反応活性の点で、非晶質のカルシウムアルミネートが好ましく、Ｃ12Ａ7 組成に対応する熱処理物を急冷した非晶質のカルシウムアルミネートがより好ましい。
又、ＳｉＯ2 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Ｃ11Ａ7 ・ ＣａＸ2 （Ｘはフッ素等のハロゲン）、ＳＯ3 成分を含むＣ4 Ａ3 ・ ＳＯ3 も同様に使用できる。更に、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５０００ｃｍ2 ／ｇ以上が好ましい。５０００ｃｍ2 ／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。
【０００９】
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、強度発現性の点で、無水セッコウが好ましい。セッコウの粒度は、強度発現性の点で、ブレーン値で３０００ｃｍ2 ／ｇ以上が好ましく、５０００ｃｍ2 ／ｇ以上がより好ましい。３０００ｃｍ2 ／ｇ未満だと強度発現性が低下するおそれがある。
【００１０】
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】
本発明で使用するアルカリ金属アルミン酸塩は、水酸化アルミニウムとアルカリ金属水酸化物を混合溶融し、乾燥して粉末状として得られるものであり、セメントの初期凝結を促進する作用がある。
アルカリ金属アルミン酸塩としては、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、及びアルミン酸リチウム等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を使用してもよい。これらの中では、凝結性の点で、アルミン酸ナトリウムが好ましい。
これらのアルカリ金属アルミン酸塩は、製造条件により無水物又はこれらに吸着水を持つもの等が調製でき、いずれも使用できるが、カルシウムアルミネートと混合したときの貯蔵安定性が向上する点で、アルカリ金属アルミン酸塩の強熱減量が１０重量％以下が好ましく、５重量％以下がより好ましい。１０重量％を越えるとカルシウムアルミネートと混合した場合に貯蔵安定性が低下し、品質が劣化するおそれがある。
【００１２】
本発明で使用する硫酸アルミニウムは、初期凝結を促進するものであり、セメントの水和反応過程でアルミニウムイオンを供給し、セメントやカルシウムアルミネート由来のカルシウムイオンと反応してカルシウムアルミネート水和物を生成し、さらに硫酸イオンと反応して早期にカルシウムスルホアルミネート水和物を生成し、初期強度発現性の向上に寄与するものである。
硫酸アルミニウムは無水物及び含水物いずれもが使用でき、無水物と含水物を併用してもよい。さらに、無水及び含水硫酸アルミニウムは水に溶解させて水溶液としてセメント組成物と混合してもよい。
【００１３】
硫酸アルミニウムはセメントの初期凝結を促進する一方で、アルカリ骨材反応を促進しないという特徴がある。アルカリ金属アルミン酸塩はセメントの初期凝結を大きく促進し、地山面への付着力を大きくするという特徴がある。又、アルカリ金属アルミン酸塩と硫酸アルミニウムを併用してもよい。
【００１４】
アルカリ金属アルミン酸塩や硫酸アルミニウムの使用量は、カルシウムアルミネート１００重量部に対して、１〜２０重量部が好ましく、３〜１５重量部がより好ましい。１重量部未満だとセメントの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。
【００１５】
本急結剤の使用量は、セメント１００重量部に対して、５〜２０重量部が好ましく、７〜１５重量部がより好ましい。５重量部未満だと初期凝結を十分に得られないおそれがあり、２０重量部を越えると、本急結剤を使用しない吹付セメントコンクリートに対する材齢２８日後の強度低下率を１５％以下に抑えられないために急結剤の使用量が多くなってしまい、経済的に不利になるおそれがある。
【００１６】
本発明では、場合によって、さらに、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、０．１〜２重量部が好ましく、０．３〜１重量部がより好ましい。０．１重量部未満では効果がなく、２重量部を越えると強度発現性を阻害するおそれがある。
【００１９】
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。
【００２０】
増粘剤の使用量は、セメント１００重量部に対して、０．００１〜０．５重量部が好ましく、０．００５〜０．３重量部がより好ましい。０．００１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。
【００２１】
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する効果があり、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、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、３０ｍｍ以下が好ましく、１５ｍｍ以下がより好ましい。３０ｍｍを越えると圧送中にセメントモルタルにより圧送管が閉塞するおそれがある。
【００２２】
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。
【００２３】
本発明で使用する超微粉とは、平均粒径１０μｍ以下のものをいい、セメント量、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。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、メタカオリン、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。
【００２４】
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。
【００２５】
さらに、本発明では、セメントコンクリートの凝結時間を遅延させるために、有機酸、有機酸とアルカリ金属炭酸塩の混合物、リン酸塩、ホウ酸又はその塩、及びアルコール類等の凝結遅延剤を使用してもよく、又、流動性の改善や凍害の防止等のためにＡＥ剤を使用してもよい。
【００２６】
本発明で使用するセメントの単位量は、より高強度化する点で、３６０ｋｇ／ｍ3 以上が好ましく、３６０〜５００ｋｇ／ｍ3 がより好ましい。３６０ｋｇ／ｍ3 未満だと強度発現性が小さく、５００ｋｇ／ｍ3 を越えるとセメントコンクリートの圧送性に支障をきたすおそれがある。
【００２７】
本発明の水の使用量は、強度発現性の点で、水／セメント比で３５％以上が好ましく、４０〜５５％がより好ましい。３５％未満だとセメントコンクリートが十分に混合できず、５５％を越えると強度発現性を阻害するおそれがある。
【００２８】
本発明で使用する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。
本発明での細骨材率は、リバウンド率低減やポンプ圧送性の点で、６０％以上が好ましく、７０〜８５％がより好ましい。６０％未満だとリバウンド率が多くなり、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。
本発明の骨材の最大寸法は、リバウンド率低減の点で、１５ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以下がより好ましい。１５ｍｍを越えるとリバウンド率が多くなるおそれがある。
細骨材としては、川砂、山砂、石灰砂、及び珪砂等が使用できる。
粗骨材としては、川砂利、山砂利、及び石灰砂利等が使用できる。
【００２９】
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。
本発明の吹付工法では、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できる。
本発明の吹付工法は、乾式吹付法でもよいが、粉塵量が多くなるおそれがあるので、本急結剤を使用する前に予め水を加え混練りした湿式吹付セメントコンクリートを使用することが好ましい。
本発明の湿式吹付工法としては、セメント、細骨材、粗骨材、及び水を加えて混練し、空気圧送し、途中にＹ字管を設け、その一方から急結剤供給装置により本急結剤を空気圧送し、合流混合して急結性湿式吹付コンクリートとしたものを吹付ける方法が挙げられる。
【００３０】
混和材はセメントコンクリート側と本急結剤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。特に単位水量を小さくし、強度発現性を向上させる点で、減水剤を予め吹付セメントコンクリートに添加して使用することがより好ましい。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。
【００３１】
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。通常、吹付圧力は２〜５ｋｇ／ｃｍ2 、吹付速度は４〜２０ｍ3 ／ｈである。
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、吹付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、本急結剤の圧送には急結剤圧送装置「ナトムクリート」等が、それぞれ使用できる。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【００３３】
実施例１
各材料の単位量をセメントａ４５０ｋｇ／ｍ3 、細骨材１００２ｋｇ／ｍ3 、粗骨材６７１ｋｇ／ｍ3 、水２２５ｋｇ／ｍ3 として吹付コンクリートを調製し、これをコンクリート圧送機「アリバー２８０」により空気圧送した。
途中に設けたＹ字管の一方より、カルシウムアルミネートＡ１００重量部、アルカリ金属アルミン酸塩▲１▼を１０重量部、及び表１に示す量のセッコウからなる急結剤を、セメントａ１００重量部に対して１０重量部となるように、急結剤添加装置「ナトムクリート」により添加して急結性吹付コンクリートを調製した。
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。
（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
細骨材：新潟県青海町産石灰砂、表面水率３．１％、比重２．６４
粗骨材：新潟県糸魚川市産川砂利、表乾状態、比重２．６５、最大寸法１０ｍｍカルシウムアルミネートＡ：主成分Ｃ12Ａ7 、非晶質、ブレーン値６０５０ｃｍ2 ／ｇ
セッコウＩ：無水セッコウ粉砕品、ブレーン値５９００ｃｍ2 ／ｇ
セッコウＩＩ：二水セッコウ粉砕品、ブレーン値５２００ｃｍ2 ／ｇ
アルカリ金属アルミン酸塩▲１▼：アルミン酸ナトリウム、市販品、強熱減量２．１重量％
（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のプルアウト型枠で作成した供試体を使用し、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５ｃｍ×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。
強熱減量：アルカリ金属アルミン酸塩を電気炉中で１１００℃、２４時間加熱し、〔１−（加熱後の重量）／（加熱前の重量）〕×１００（重量％）の式から算出した。
強度低下率：（強度低下率）＝〔１−（急結剤を添加した急結性吹付コンクリートの２８日後の圧縮強度）／（急結剤を添加しない吹付コンクリートの２８日後の圧縮強度）〕×１００（％）の式から算出した。
【００３４】
【表１】
実施例２
カルシウムアルミネート１００重量部、セッコウＩ１００重量部、及び表２に示す量のアルカリ金属アルミン酸塩と硫酸アルミニウムからなる急結剤を、セメント１００重量部に対して１０重量部を使用して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に示す。
（使用材料）
アルカリ金属アルミン酸塩▲２▼：アルミン酸カリウム、市販品、強熱減量２．１％
硫酸アルミニウムＡ：無水硫酸アルミニウム、市販品
硫酸アルミニウムＢ：硫酸アルミニウム１８水和物、市販品
【００３６】
【表２】
実施例３
カルシウムアルミネート１００重量部、セッコウＩ１００重量部、及び表３に示す強熱減量のアルカリ金属アルミン酸塩１０重量部からなる急結剤を、セメント１００重量部に対して１０重量部を使用して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に示す。
（測定方法）
貯蔵安定性：調製した急結剤を直ちに３５℃、湿度９０％の恒温恒湿室に貯蔵した。恒温恒湿室に搬入した日を０日とし、５日毎に急結剤を取り出して急結性吹付コンクリートとし、１時間後の圧縮強度を求めた。
【００３８】
【表３】
実施例４
カルシウムアルミネート１００重量部、セッコウＩ１００重量部、及びアルカリ金属アルミン酸塩１０重量部からなる急結剤を、セメント１００重量部に対して表４に示す量を使用して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に示す。
（使用材料）
カルシウムアルミネートＢ：アルミノケイ酸ナトリウム、市販品、非晶質、ブレーン値５９００ｃｍ2 ／ｇ
【００４０】
【表４】
実施例５
セメント１００重量部に対して表４に示す量の高性能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１００重量部、セッコウＩ１００重量部、及び表５に示す量のアルカリ金属アルミン酸塩▲１▼と硫酸アルミニウムＡからなる急結剤を、セメント１００重量部に対して１０重量部を使用して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例１と同様に行った。なお、吹付コンクリートについてスランプを測定した。結果を表５に示す。
（使用材料）
高性能減水剤ａ：市販ポリカルボン酸系高分子化合物
高性能減水剤ｂ：市販ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物系
（測定方法）
スランプ：ＪＩＳ Ａ １１０１に準じた。
【００４２】
【表５】
比較例１
セメント１００重量部に対して減水剤ａ０．５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とアルカリ金属アルミン酸塩を主成分とする市販の急結剤を、セメント１００重量部に対して１０重量部を使用して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例１と同様に行い、材齢２８日後の圧縮強度を実施例４の実験Ｎｏ．４−３と比較した。その結果、材齢２８日後の圧縮強度は２５．５Ｎ／ｍｍ2 であり、急結剤を使用しない吹付コンクリートに対する強度低下率は４６．３％であった。
【００４４】
実施例６
セメント１００重量部に対して表６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１００重量部、セッコウＩ１００重量部、及びアルカリ金属アルミン酸塩１０重量部からなる急結剤を、セメント１００重量部に対して１０重量部を使用して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表６に示す。
（使用材料）
増粘剤ｉ：メチルセルロース、市販品
増粘剤ｉｉ：ヒドロキシプロピルメチルセルロース、市販品
（測定方法）
粉塵量：急結性吹付コンクリートを４ｍ3 ／ｈの吹付速度で３０分間、鉄板でアーチ状に製作した高さ３．５ｍ、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。
ダレ：急結性吹付コンクリートを４ｍ3 ／ｈの吹付速度で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。
圧送性：急結性吹付コンクリートを４ｍ3 ／ｈの吹付速度、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４．０〜５．５ｋｇ／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。
【００４５】
【表６】
実施例７
セメント１００重量部に対して表７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１００重量部、セッコウＩ１００重量部、及びアルカリ金属アルミン酸塩１０重量部からなる急結剤を、セメント１００重量部に対して１０重量部を使用して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表７に示す。
（使用材料）
繊維状物質ア：ビニロン繊維、繊維長１０ｍｍ
繊維状物質イ：スチール繊維、繊維長１０ｍｍ
（測定方法）
耐衝撃性：急結性吹付コンクリートを幅２０ｃｍ、長さ２０ｃｍ、厚さ１ｃｍの型枠に吹付けし、材齢１時間後に底面を取り外し、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。
【００４７】
【表７】
実施例８
セメント１００重量部に対して表８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１００重量部、セッコウＩ１００重量部、及びアルカリ金属アルミン酸塩１０重量部からなる急結剤を、セメント１００重量部に対して１０重量部を使用して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表８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の吹付速度で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。
【００４９】
【表８】
実施例９
表９に示す量のセメントの単位量、細骨材率６０％、及び水／セメント比５０％として吹付コンクリートとし、カルシウムアルミネート１００重量部、セッコウＩ１００重量部、及びアルカリ金属アルミン酸塩１０重量部からなる急結剤を、セメント１００重量部に対して１０重量部を使用して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表９に示す。
（使用材料）
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
【００５１】
【表９】
実施例１０
セメント４５０ｋｇ／ｍ3 、細骨材率６０％、及び、水の量を、セメント１００重量部に対して表１０に示す量とし、セメント１００重量部に対して減水剤ａ０．５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１００重量部、セッコウＩ１００重量部、及びアルカリ金属アルミン酸塩１０重量部からなる急結剤を、セメント１００重量部に対して１０重量部を使用して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表１０に示す。
【００５３】
【表１０】
実施例１１
セメントと水の単位量を一定とし、表１１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１００重量部、セッコウＩ１００重量部、及びアルカリ金属アルミン酸塩１０重量部からなる急結剤を、セメント１００重量部に対して１０重量部を使用して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表１１に示す。
【００５５】
【表１１】
実施例１２
表１２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１００重量部、セッコウＩ１００重量部、及びアルカリ金属アルミン酸塩１０重量部からなる急結剤を、セメント１００重量部に対して１０重量部を使用して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表１１に示す。
【００５７】
【表１２】
【発明の効果】
本発明の吹付工法用急結剤を使用することにより、材齢２８日後の強度の低下率が小さい吹付材料とすることができ、高強度化することができる。従って、不安定な地山への吹付材料として最適であり、吹付厚さを小さくできるので経済的である。又、各種混和材を併用することにより粉塵量やリバウンド率の低減、耐衝撃性の向上、及び流動性の改善等ができ、高付加価値な吹付材料とすることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a quick setting agent for spraying method used when spraying on an exposed natural ground surface in tunnels such as roads, railways, and conduits, and a spraying method using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to prevent collapse of exposed ground such as tunnel excavation, a rapid setting concrete spraying method in which a quick setting agent is mixed with concrete has been performed (Japanese Patent Publication No. 62-4149).
This method is usually a metering and mixing plant installed at the excavation site. Cement, aggregate, and water are mixed to prepare sprayed concrete, transported with an agitator car, pumped with a concrete pump, and installed in the middle. This is a method of mixing with a rapid setting agent pumped from the other side in a confluence pipe and spraying it to the ground surface as a quick setting sprayed concrete until a predetermined thickness is reached. As a quick setting agent used in this spraying method, a mixture of calcium aluminate, alkali metal aluminate, alkali metal carbonate, or the like has been used.
This quick setting sprayed concrete accelerates the initial setting and hardens the concrete quickly, so it can protect the ground surface where there is a risk of collapsing, but the long-term strength after 28 days of age does not add a quick setting agent Compared to shotcrete, there was a drawback of being reduced by around 30%.
As described above, although the strength is reduced by the addition of the quick setting agent, the strength is sufficient to protect the ground in a relatively stable ground, and the spray thickness is increased in the fairly unstable ground. It has been dealt with by making it larger.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, increasing the spraying thickness is not economically preferable because the amount of spraying material used is increased, and there is a problem that the working time becomes long.
In recent years, high-strength shotcrete with no long-term strength reduction has been demanded. In particular, in the construction of large-section tunnels, the exposed area of the natural ground becomes large and the amount of spray material used increases, so there is a demand for quick setting agents that can be expected to exhibit higher strength and spray materials using the same. Was getting bigger.
As a result of intensive studies, the present inventor has obtained knowledge that can solve the above problems by spraying using a specific quick-setting agent for spraying method, and has completed the present invention.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention includes calcium aluminate, gypsum, andPowderIt contains at least 5 parts by weight of a quick-setting agent for spraying method containing alkali metal aluminate and / or aluminum sulfate with respect to 100 parts by weight of cement, and the long-term compressive strength reduction rate is 15% or less. Quick-set characteristicsWetSprayed cement concrete,PowderThe rapid setting property, wherein the ignition loss of the alkali metal aluminate is 5% by weight or lessWetThis quick setting cement concrete, which further comprises one or more admixtures selected from the group of water reducing agents, thickeners, fibrous substances, and ultrafine powdersWetSprayed cement concrete,The rapidly setting wet spray cement concrete, characterized by containing 0.1 to 2 parts by weight of a water reducing agent in terms of solid content with respect to 100 parts by weight of cement, The quick setting wet spray cement concrete characterized by containing 0.001 to 0.5 parts by weight of a thickener, and 0.5 to 10 parts by weight of fibrous material with respect to 100 parts by weight of cement. The rapid setting wet spray cement concrete characterized by containing 1 part by weight, and the rapid setting characterized by containing 1 to 50 parts by weight of ultrafine powder with respect to 100 parts by weight of cement. Wet-sprayed cement concrete, the unit amount of cement is 360-500 kg / m 3 The quick setting wet spray cement concrete characterized in that the amount of water used is 40 to 55% in water / cement ratio. The quick setting wet spray cement concrete characterized in that it has a fine aggregate ratio of 70 to 85%.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present invention, cement mortar and concrete are collectively referred to as cement concrete.
[0006]
In the present invention, calcium aluminate, gypsum, and a rapid setting agent for spraying method (hereinafter referred to as “the quick setting agent”) containing alkali metal aluminate and / or aluminum sulfate is 5 wt. More than 15 parts of quick setting spray cement concrete has a long-term compressive strength decrease rate of 15% or less (including the case where the compressive strength of spray cement concrete is the same as or greater than that of spray cement concrete not using this quick setting agent) ). However, long term compressive strength refers to compressive strength after the age of 28 days, and the amount of sprayed cement concrete and quick setting sprayed cement concrete when comparing compressive strength is the same. By setting the rate of decrease in the compressive strength of quick setting sprayed cement concrete to 15% or less, the spray thickness of the quick setting spray cement concrete can be reduced and the initial strength is high, so it is sprayed to unstable ground. The stability is increased immediately after spraying.
[0007]
As the cement used in the present invention, various commercially available Portland cements such as normal, early strength, moderately hot, and very early strength, various mixed cements obtained by mixing fly ash, blast furnace slag, and the like with these Portland cements, In addition, a fluorocement containing fluorocalcium aluminate and the like may be mentioned, and these may be used in the form of fine powder. Among these, ordinary Portland cement is preferable in terms of good pumpability after kneading cement concrete. When early-strength Portland cement is used, the slump is greatly reduced, and the pumpability after mixing the cement concrete may be reduced. A cement more suitable for performance such as rebound required for spraying, dust, pumpability, strength properties and construction conditions can be selected.
[0008]
The calcium aluminate used in the present invention is a CaO raw material or Al.2OThreeThis is a quick-setting component that causes agglomeration of cement concrete in the initial stage, which is obtained by heat-treating a mixture of raw materials or the like by baking in a kiln or melting in an electric furnace.
As mineral components of calcium aluminate, CaO is C, Al.2OThreeIs A, CThree A, C12A7 , CA, and CA2 The thing etc. which grind | pulverized the calcium aluminate heat processing material shown by these etc. are mentioned, You may use these 1 type, or 2 or more types together. Furthermore, other mineral components include calcium aluminate in which alkali metals such as sodium, potassium, and lithium are partly dissolved. Among these, amorphous calcium aluminate is preferable in terms of reaction activity, and C12A7 An amorphous calcium aluminate obtained by quenching the heat-treated product corresponding to the composition is more preferable.
In addition, SiO2 Calcium aluminosilicate containing C, C12A7 One CaO of CaF2 C replaced by halide such as11A7・ CaX2 (X is halogen such as fluorine), SOThreeC containing ingredientsFour AThree・ SOThreeCan be used as well. Furthermore, alumina cement can be used as well.
The particle size of calcium aluminate is 5000 cm in terms of brain value in terms of rapid setting and initial strength development.2/ G or more is preferable. 5000cm2If it is less than / g, the quick setting property and the initial strength development property may be lowered.
[0009]
The gypsum used in the present invention is used to improve strength development. Examples of the gypsum include anhydrous gypsum, semi-water gypsum, and two-water gypsum, and one or more of these may be used in combination. Among these, anhydrous gypsum is preferable in terms of strength development. The grain size of gypsum is 3000 cm in terms of strength.2/ G or more is preferred, 5000 cm2/ G or more is more preferable. 3000cm2If it is less than / g, strength development may be reduced.
[0010]
The amount of gypsum used is preferably 20 to 200 parts by weight and more preferably 50 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of calcium aluminate. If it is less than 20 parts by weight, the long-term strength developability is small, and if it exceeds 200 parts by weight, the initial setting is delayed, and the adhesion to the ground may be reduced.
[0011]
The alkali metal aluminate used in the present invention is obtained by mixing and melting aluminum hydroxide and an alkali metal hydroxide and drying to obtain a powder, and has an action of promoting the initial setting of cement.
Examples of the alkali metal aluminate include sodium aluminate, potassium aluminate, and lithium aluminate, and one or more of these may be used. Among these, sodium aluminate is preferable from the viewpoint of setting properties.
These alkali metal aluminates can be prepared according to production conditions anhydrides or those having adsorbed water, etc., both can be used, but in terms of improving storage stability when mixed with calcium aluminate, The ignition loss of the alkali metal aluminate is preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less. If it exceeds 10% by weight, the storage stability is lowered when mixed with calcium aluminate, and the quality may be deteriorated.
[0012]
The aluminum sulfate used in the present invention promotes initial setting, supplies aluminum ions in the hydration reaction process of cement, reacts with calcium ions derived from cement and calcium aluminate, and calcium aluminate hydrate And further reacts with sulfate ions to form calcium sulfoaluminate hydrate at an early stage, thereby contributing to the improvement of initial strength development.
As the aluminum sulfate, both an anhydride and a hydrate can be used, and the anhydride and the hydrate may be used in combination. Further, anhydrous and hydrous aluminum sulfate may be dissolved in water and mixed with the cement composition as an aqueous solution.
[0013]
Aluminum sulfate is characterized in that it accelerates the initial setting of the cement while not promoting the alkali-aggregate reaction. Alkali metal aluminates are characterized by greatly promoting the initial setting of cement and increasing the adhesion to the ground. Moreover, you may use together alkali metal aluminate and aluminum sulfate.
[0014]
The amount of alkali metal aluminate or aluminum sulfate used is preferably 1 to 20 parts by weight and more preferably 3 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of calcium aluminate. If it is less than 1 part by weight, it is difficult to promote the initial setting of the cement, and if it exceeds 20 parts by weight, long-term strength development may be hindered.
[0015]
The amount of the quick setting agent used is preferably 5 to 20 parts by weight and more preferably 7 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement. If it is less than 5 parts by weight, the initial setting may not be sufficiently obtained, and if it exceeds 20 parts by weight, the strength decrease rate after 28 days of age for sprayed cement concrete not using this rapid setting agent is suppressed to 15% or less. The amount of the quick setting agent increases, which may be disadvantageous economically.
[0016]
In this invention, you may use the 1 type (s) or 2 or more types of admixture chosen from the group which consists of a water reducing agent, a thickener, a fibrous substance, and an ultrafine powder further depending on the case.
[0017]
The water reducing agent used in the present invention refers to a material used for improving the fluidity of cement concrete and the dispersion stability of the quick setting agent slurry, and both liquid and powdery materials can be used. Examples of water reducing agents include polyol derivatives, lignin sulfonates and derivatives thereof, and high performance water reducing agents, and one or more of these may be used in combination. Among these, a high-performance water reducing agent is preferable in terms of high strength expression and dispersion stability.
A high-performance water reducing agent can reduce the amount of quick setting agent used, the amount of dust generated, and the rebound rate.
Examples of the high performance water reducing agent include formalin condensate of alkyl allyl sulfonate, formalin condensate of naphthalene sulfonate, formalin condensate of melamine sulfonate, and polycarboxylic acid polymer compound. Any powdery material can be used, and one or more of these may be used in combination. Among these, a naphthalene sulfonate formalin condensate, a melamine sulfonate formalin condensate, and a polycarboxylic acid polymer compound are preferable because of their great effects.
[0018]
0.1-2 weight part is preferable with respect to 100 weight part of cement in conversion of solid content, and, as for the usage-amount of a high performance water reducing agent, 0.3-1 weight part is more preferable. If it is less than 0.1 part by weight, there is no effect, and if it exceeds 2 parts by weight, the strength development may be hindered.
[0019]
The thickener used in the present invention refers to a material that gives viscosity to cement concrete, prevents dripping immediately after spraying, reduces the rebound rate, and suppresses dust generation. Examples of thickeners include celluloses such as methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, and hydroxyethylethylcellulose, alginic acid, sodium alginate, β-1,3 glucan, pullulan, guar gum, Polysaccharides such as casein and welan gum, vinyl polymers such as vinyl acetate, ethylene, vinyl chloride, methacrylic acid, acrylic acid, sodium acrylate, and unsaturated carboxylic acids, copolymers thereof, and vinyl acetate polymers And emulsions such as those obtained by saponifying a copolymer thereof and modifying it to a polyvinyl alcohol skeleton, and the like, or one or more of these may be used in combination. Among these, celluloses are preferable in that initial aggregation is difficult to inhibit.
[0020]
0.001-0.5 weight part is preferable with respect to 100 weight part of cement, and, as for the usage-amount of a thickener, 0.005-0.3 weight part is more preferable. If it is less than 0.001 part by weight, the viscosity of the cement concrete is small, and dripping occurs or the rebound rate increases, and if it exceeds 0.5 part by weight, the viscosity of the cement concrete increases. There is a risk of impeding pumpability.
[0021]
The fibrous substance used in the present invention has an effect of improving the impact resistance and elasticity of cement concrete, and any of inorganic and organic substances can be used.
Examples of inorganic fibrous materials include glass fibers, carbon fibers, rock wool, asbestos, ceramic fibers, and metal fibers. Organic fibrous materials include vinylon fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, and polyacrylic fibers. , Cellulose fiber, polyvinyl alcohol fiber, polyamide fiber, pulp, hemp, wood wool, wood chip and the like, and one or more of these may be used in combination. Among these, metal fibers and vinylon fibers are preferable from the viewpoint of economy.
The length of the fibrous material is preferably 30 mm or less, and more preferably 15 mm or less in terms of pumpability and mixing properties. If it exceeds 30 mm, there is a risk that the pumping tube will be blocked by cement mortar during pumping.
[0022]
The amount of the fibrous substance used is preferably 0.5 to 10 parts by weight and more preferably 1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement. If it is less than 0.5 part by weight, there is no effect, and if it exceeds 10 parts by weight, the strength development may be hindered and the effect may be lost.
[0023]
The ultrafine powder used in the present invention refers to those having an average particle size of 10 μm or less, and reduces the cement amount, dust amount, and rebound rate, and improves the pumpability of cement concrete. Examples of the ultrafine powder include fine powder slag, fine powder fly ash, bentonite, metakaolin, and silica fume. One or more of these may be used in combination. Among these, silica fume is preferable in terms of strength development.
[0024]
The amount of ultrafine powder used is preferably 1 to 50 parts by weight and more preferably 2 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement. If it is less than 1 part by weight, there is no effect, and if it exceeds 50 parts by weight, the setting and curing may be delayed.
[0025]
Furthermore, in the present invention, in order to delay the setting time of cement concrete, a setting retarder such as an organic acid, a mixture of an organic acid and an alkali metal carbonate, phosphate, boric acid or a salt thereof, and alcohols is used. Alternatively, an AE agent may be used for improving fluidity and preventing frost damage.
[0026]
The unit amount of cement used in the present invention is 360 kg / m in terms of higher strength.ThreeOr more, preferably 360 to 500 kg / mThreeIs more preferable. 360 kg / mThreeIf it is less than, strength development is small, 500 kg / mThreeExceeding this may impede the pumpability of cement concrete.
[0027]
The amount of water used in the present invention is preferably 35% or more, more preferably 40 to 55% in terms of water / cement ratio, from the viewpoint of strength development. If it is less than 35%, cement concrete cannot be sufficiently mixed, and if it exceeds 55%, strength development may be hindered.
[0028]
The aggregate used in the present invention preferably has a low water absorption rate and a high aggregate strength, but is not particularly limited.
The fine aggregate ratio in the present invention is preferably 60% or more, and more preferably 70 to 85% in terms of rebound ratio reduction and pumpability. If it is less than 60%, the rebound rate increases, and if it exceeds 85%, cement concrete adheres to the pumping pipe, and the pumpability may decrease.
The maximum dimension of the aggregate of the present invention is preferably 15 mm or less, and more preferably 10 mm or less in terms of reducing the rebound rate. If it exceeds 15 mm, the rebound rate may increase.
As fine aggregates, river sand, mountain sand, lime sand, quartz sand and the like can be used.
As the coarse aggregate, river gravel, mountain gravel, lime gravel and the like can be used.
[0029]
In the spraying method of the present invention, conventionally used spraying equipment can be used.
In the spraying method of the present invention, it can be sprayed as cement concrete from the required physical properties, economic efficiency, workability and the like.
The spraying method of the present invention may be a dry spraying method, but since there is a risk of increasing the amount of dust, it is preferable to use wet sprayed cement concrete that has been previously kneaded with water before using the quick setting agent. .
As the wet spraying method of the present invention, cement, fine aggregate, coarse aggregate, and water are added and kneaded, pneumatically fed, a Y-shaped pipe is provided in the middle, and a rapid setting agent supply device is provided from one side. There is a method in which a binder is pneumatically fed, mixed and mixed to spray a quick setting wet spray concrete.
[0030]
The admixture can be mixed on either the cement concrete side or the quick setting agent side, and may be used only on one side or on both sides, but in terms of improving strength, preventing rebound, and setting control. It is preferable to add to the cement concrete side. In particular, it is more preferable to add a water reducing agent to sprayed cement concrete in advance from the viewpoint of reducing the unit water amount and improving the strength development. There will be no problem if the quick setting sprayed cement concrete mixed with these materials is finally sprayed.
[0031]
In the spraying method of the present invention, conventionally used spraying equipment can be used. Usually, spray pressure is 2-5kg / cm2 , Spraying speed is 4-20mThree / H.
The spraying equipment is not particularly limited as long as the spraying is sufficiently performed. For example, the product name “Aliver 280” is used for pumping of sprayed cement concrete, and the quick setting agent is pumped quickly. The agent pumping device “Natom Cleat” can be used.
[0032]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.
[0033]
Example 1
Unit amount of each material is cement a450kg / mThreeFine aggregate 1002kg / mThreeCoarse aggregate 671kg / mThreeWater 225kg / mThreeThe shotcrete was prepared as follows, and this was pneumatically fed by a concrete pressure feeder “ARIVER 280”.
From one of the Y-tubes provided on the way, 100 parts by weight of calcium aluminate A, 10 parts by weight of alkali metal aluminate (1), and 100 parts by weight of cement a The quick setting sprayed concrete was prepared by adding with a quick setting agent adding device “Natom Cleat” so as to be 10 parts by weight.
This quick setting sprayed concrete was evaluated. The results are shown in Table 1.
(Materials used)
Cement a: Ordinary Portland cement, commercially available, Blaine value 3200cm2/ G, specific gravity 3.16
Fine aggregate: Lime sand from Aomi Town, Niigata Prefecture, surface water ratio 3.1%, specific gravity 2.64
Coarse aggregate: River gravel from Itoigawa City, Niigata Prefecture, surface dry state, specific gravity 2.65, maximum dimension 10 mm calcium aluminate A: main component C12A7Amorphous, Blaine value 6050cm2/ G
Gypsum I: Anhydrous gypsum ground product, Blaine value 5900cm2/ G
Gypsum II: Two-water gypsum ground product, brain value 5200cm2/ G
Alkali metal aluminate (1): Sodium aluminate, commercial product, loss on ignition 2.1% by weight
(Measuring method)
Compressive strength: The prepared quick setting sprayed concrete was sprayed. At the age of 1 hour, use a specimen made of a 25cm wide × 25cm long pullout formwork, cover the pin from the surface of the pullout formwork with quick setting spray concrete, and pull the pin from the back side of the formwork. The compressive strength was calculated from the formula of (compressive strength) = (pull-out strength) × 4 / (test specimen contact area). After the first day of age, a specimen having a diameter of 5 cm and a length of 10 cm collected from a mold having a width of 50 cm, a length of 50 cm and a thickness of 20 cm was measured with a 20-ton pressure machine to determine the compressive strength.
Loss on ignition: Alkali metal aluminate was heated in an electric furnace at 1100 ° C. for 24 hours, and calculated from the formula [1- (weight after heating) / (weight before heating)] × 100 (% by weight). .
Strength reduction rate: (Strength reduction rate) = [1- (Compressive strength after 28 days of quick setting sprayed concrete with added quick setting agent) / (Compressive strength after 28 days of shotcrete without adding quick setting agent)] It calculated from the formula of x100 (%).
[0034]
[Table 1]
Example 2
Quick setting using 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum I, and 10 parts by weight of the quick-setting agent comprising alkali metal aluminate and aluminum sulfate in the amounts shown in Table 2 It carried out similarly to Example 1 except having set it as property spray concrete. The results are shown in Table 2.
(Materials used)
Alkali metal aluminate (2): Potassium aluminate, commercial product, loss on ignition 2.1%
Aluminum sulfate A: anhydrous aluminum sulfate, commercial product
Aluminum sulfate B: Aluminum sulfate 18 hydrate, commercial product
[0036]
[Table 2]
Example 3
Using 10 parts by weight of a quick-setting agent consisting of 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum I, and 10 parts by weight of alkali metal aluminate with a loss on ignition shown in Table 3. It carried out like Example 1 except having set it as quick setting sprayed concrete. The results are shown in Table 3.
(Measuring method)
Storage stability: The prepared quick setting agent was immediately stored in a constant temperature and humidity chamber at 35 ° C. and a humidity of 90%. The day of carrying into the constant temperature and humidity chamber was defined as day 0, and the quick setting agent was taken out every 5 days to obtain quick setting sprayed concrete, and the compressive strength after 1 hour was determined.
[0038]
[Table 3]
Example 4
Rapid setting spray concrete using 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum I, and 10 parts by weight of alkali metal aluminate using the amounts shown in Table 4 with respect to 100 parts by weight of cement Except that, the same procedure as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 3.
(Materials used)
Calcium aluminate B: Sodium aluminosilicate, commercial product, amorphous, Blaine value 5900cm2/ G
[0040]
[Table 4]
Example 5
A high-performance water reducing agent in the amount shown in Table 4 is mixed with 100 parts by weight of cement to form sprayed concrete. 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum I, and alkali metal aluminate in the amounts shown in Table 5 The quick setting agent comprising 1 ▼ and aluminum sulfate A was used in the same manner as in Example 1 except that 10 parts by weight per 100 parts by weight of cement was used to form quick setting sprayed concrete. In addition, the slump was measured about shotcrete. The results are shown in Table 5.
(Materials used)
High performance water reducing agent a: Commercially available polycarboxylic acid polymer compound
High performance water reducing agent b: Commercial naphthalene sulfonate formalin condensate system
(Measuring method)
Slump: Conforms to JIS A 1101.
[0042]
[Table 5]
Comparative Example 1
0.5 parts by weight of water reducing agent a is mixed with 100 parts by weight of cement to make spray concrete, and a commercial quick setting agent mainly composed of calcium aluminate and alkali metal aluminate is used for 100 parts by weight of cement. Except that 10 parts by weight was used for quick setting shotcrete, it was carried out in the same manner as in Example 1, and the compressive strength after 28 days of age was determined as Experiment No. Compared with 4-3. As a result, the compressive strength after 28 days of age is 25.5 N / mm.2The strength reduction rate with respect to shotcrete without using a quick setting agent was 46.3%.
[0044]
Example 6
A thickener of the amount shown in Table 6 is mixed with 100 parts by weight of cement to form sprayed concrete, and a rapid setting agent comprising 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum I, and 10 parts by weight of alkali metal aluminate. Was performed in the same manner as in Example 1 except that 10 parts by weight of 100 parts by weight of cement was used to form a quick setting sprayed concrete. The results are shown in Table 6.
(Materials used)
Thickener i: methyl cellulose, commercial product
Thickener ii: hydroxypropyl methylcellulose, commercial product
(Measuring method)
Dust amount: 4m of quick setting sprayed concreteThreeIt was sprayed on a simulated tunnel with a height of 3.5 m and a width of 2.5 m produced in an arch shape with an iron plate at a spraying speed of / h for 30 minutes. The amount of dust was measured at a fixed position of 3 m from the spraying place every 10 minutes, and the average value of the obtained measured values was shown.
Dare: 4m of quick setting sprayed concreteThree/ H for 1 minute at a speed of 3.5m in height and a width of 2.5m in a simulated tunnel, if there is no dripping immediately after spraying, ◎ if dripping is seen a little, x if dripping is seen considerably did.
Pumpability: 4m of quick setting sprayed concreteThree / H spraying speed, 4kg / cm2The pressure in the pressure feed tube was sprayed for 30 minutes using a pressure feed pressure and the pressure in the pressure feed tube was measured. The pressure in the pumping tube is 4.0 to 5.5 kg / cm2In the case of ◎, the inside of the pressure feeding tube is easily blocked 6.0 kg / cm2Even if it becomes the above, it is 4.0-5.5 kg / cm by giving an impact to a pumping tube.2○, the pressure feeding tube is blocked, and even if the pressure feeding tube is impacted, 4.0 to 5.5 kg / cm2The case where it does not become was made into x.
[0045]
[Table 6]
Example 7
Fibrous concrete is mixed with 100 parts by weight of cement to form sprayed concrete, and a rapid setting agent comprising 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum I, and 10 parts by weight of alkali metal aluminate. Was performed in the same manner as in Example 1 except that 10 parts by weight of 100 parts by weight of cement was used to form a quick setting sprayed concrete. The results are shown in Table 7.
(Materials used)
Fibrous material A: Vinylon fiber, fiber length 10 mm
Fibrous material A: Steel fiber, fiber length 10mm
(Measuring method)
Impact resistance: Quick setting sprayed concrete is sprayed onto a 20cm wide, 20cm long, 1cm thick formwork, the bottom is removed after 1 hour of age, and it is placed on flattened standard sand and weighed. A 100 g sphere was dropped from a height of 50 cm. When the number of drops was less than 5 times, the crack was cracked and broken, x, when cracked but not broken, ◯, and when cracked, ◎.
[0047]
[Table 7]
Example 8
Ultra-fine powder of the amount shown in Table 8 is mixed with 100 parts by weight of cement to form sprayed concrete, and a rapid setting agent comprising 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum I, and 10 parts by weight of alkali metal aluminate. This was carried out in the same manner as in Example 1 except that 10 parts by weight of 100 parts by weight of cement was used to form a quick setting sprayed concrete. The results are shown in Table 8.
(Materials used)
Ultrafine powder α: Commercially available silica fume, average particle size of 10 μm or less
Ultrafine powder β: Commercial metakaolin, average particle size of 10 μm or less
(Measuring method)
Rebound rate: 4m of quick setting sprayed concreteThreeThe spray was sprayed on a simulated tunnel having a height of 3.5 m and a width of 2.5 m at a spraying speed of / h for 30 minutes. After spraying, measure the amount of quick setting sprayed concrete that has fallen without adhering, (rebound rate) = (weight of quick setting shot concrete that has dropped without adhering to the simulated tunnel during spraying) / (Weight of quick setting sprayed concrete used for spraying) x 100 (%).
[0049]
[Table 8]
Example 9
The amount of cement shown in Table 9 is a sprayed concrete with a fine aggregate ratio of 60% and a water / cement ratio of 50%, 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum I, and 10 parts by weight of alkali metal aluminate. The quick setting agent consisting of 1 part was carried out in the same manner as in Example 1 except that 10 parts by weight was used for 100 parts by weight of cement to form quick setting sprayed concrete. The results are shown in Table 9.
(Materials used)
Cement b: Early strong Portland cement, commercial product, brain value 4000 cm2/ G, specific gravity 3.14
[0051]
[Table 9]
Example 10
Cement 450kg / mThreeThe fine aggregate ratio is 60% and the amount of water is the amount shown in Table 10 with respect to 100 parts by weight of cement, and 0.5 parts by weight of the water reducing agent a is mixed with 100 parts by weight of cement to obtain sprayed concrete. A quick setting agent composed of 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum I, and 10 parts by weight of alkali metal aluminate was used as a quick setting sprayed concrete using 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement. Except that, the same procedure as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 10.
[0053]
[Table 10]
Example 11
A quick setting consisting of 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum I, and 10 parts by weight of alkali metal aluminate, with a constant unit amount of cement and water, and a fine aggregate ratio of the amount shown in Table 11. The same procedure as in Example 1 was performed except that 10 parts by weight of the agent was used as the quick setting sprayed concrete with respect to 100 parts by weight of cement. The results are shown in Table 11.
[0055]
[Table 11]
Example 12
Using the coarse aggregates of the maximum dimensions shown in Table 12 as sprayed concrete, a rapid setting agent consisting of 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum I, and 10 parts by weight of alkali metal aluminate, 100 parts by weight of cement On the other hand, it was carried out in the same manner as in Example 1 except that 10 parts by weight was used to form a quick setting sprayed concrete. The results are shown in Table 11.
[0057]
[Table 12]
【The invention's effect】
By using the quick setting agent for spraying method of the present invention, it is possible to obtain a spray material having a small strength decrease rate after 28 days of age, and to increase the strength. Therefore, it is optimal as a spraying material for unstable ground and is economical because the spraying thickness can be reduced. Further, by using various admixtures in combination, the amount of dust and rebound rate can be reduced, impact resistance can be improved, fluidity can be improved, and so on, and a high-value-added spray material can be obtained.
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