JP4253375B2

JP4253375B2 - 被覆細骨材、セメント組成物、セメント組成物の製造方法

Info

Publication number: JP4253375B2
Application number: JP23388698A
Authority: JP
Inventors: 一行水島; 健吉平野
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2018-08-20
Also published as: JP2000072503A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば法面の地滑り等を防止する効果を有するセメントコンクリート中の被覆細骨材に関する。なお、ここで、セメントコンクリートとは、モルタル及びコンクリートを総称するものをいう。
【０００２】
【従来の技術】
法面とは、例えば高速道路、ダム、及び急傾斜地を中心に、切り土や盛土によって出来た傾斜面をいう。法面はそのままでは、自然風化や強雨等により浸食や、地滑り等の法面崩壊が起こるので、法面を保護する必要がある。
【０００３】
従来、法面の崩壊を防止するために法面に直にセメントコンクリートを吹付ける方法が主流であったが、最近では法面の補強効果を増すために、法面に型枠を配置するようになっている（特公昭５８−５８４９３号参照）。法面に型枠を配置する方法としては、金網や複数本の鉄筋を法面に格子状（井桁状）に配置して法面型枠を作成し、格子状の法面型枠の各交点部にアンカーを打ち込んだ後に、法面型枠にセメントコンクリートを吹付けて鉄筋コンクリート構造物たるコンクリート枠を作って法面の安定を図る方法が用いられている。この法面の安定化工法の中では、法面を整形・カットすることなく、法面に直接配置できるフリーフレーム工法が用いられている。このフリーフレーム工法は、変形可能（フレキシブル）な金網や鉄筋を法面に直に配置するものである。
【０００４】
ここで使用されるセメントコンクリートは、一般的にはセメントコンクリートの空気圧送性を考慮して砂とセメントの割合が砂／セメント比＝４／１（重量比）程度で配合したものであり、実験室では２８日後の圧縮強度が２０〜３０Ｎ／ｍｍ²程度の強度発現性を示すものである。しかしながら、実際の施工においては、吹付セメントコンクリートの圧縮強度は２０Ｎ／ｍｍ²未満と強度発現性が小さいという課題があった。これは、砂／セメント比が４／１と多く、それに伴い水セメント比が大幅に上がり、法面が直射日光に曝されて乾燥しやすいために長期強度発現性が小さくなってしまうこと、吹付けたときの圧密効果が小さいことが大きな原因であった。
【０００５】
現状では、このような強度発現性が小さいという課題を解決するために、法面型枠として予め工場で製造したプレキャストのコンクリートブロックを、法面に配置したり、吹付セメントコンクリートの吹付厚さを３０ｃｍ程度と厚くしたり、吹付ける法面型枠を大きくしたり等していた。
【０００６】
しかしながら、通常、法面という足場が悪いところでは、吹付ロボットのような大きな吹付機を持ち込めない場合が多く、そのために作業者が吹付ノズルを持ち、法面の上方から下ろしたロープを腰に巻いて移動しながら吹付施工を行う場合が多かった。ロープを腰に巻いたまま法面を移動すること自体が困難な上、吹付厚さが厚いとそれだけ作業性が悪く、作業時間も長く必要とする課題があった。又、吹付材料を多く使用した場合、それだけ吹付材料のコストが高くなるという課題があった。
【０００７】
さらに、砂セメント比が多く長期強度発現性が小さいという課題があった。
【０００８】
又、吹付セメントコンクリートの砂／セメント比を少なくすると、吹付セメントコンクリートの粘性が大きくなり、圧送性が小さくなり、法面に吹付けられないという課題があった。
【０００９】
そのために、長期強度発現性を良くする吹付材料や吹付け方法が求められていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、セメントで被覆された細骨材を吹付材料に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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、細骨材１００重量部に対して２〜１３重量部のセメントと１〜５重量部の急結材で被覆されてなる被覆細骨材であり、セメント及び急結材で被覆される前の細骨材の表面水率が１〜１０％である該被覆細骨材であり、急結材が、粒度がブレーン値で３０００ｃｍ²／ｇ以上であるカルシウムアルミネートを含有してなる該被覆細骨材であり、急結材が、石膏を含有してなる該被覆細骨材であり、該被覆細骨材及びセメントを含有してなるセメント組成物であり、該被覆細骨材、セメント、及び急結材を含有してなるセメント組成物であり、該被覆細骨材に、セメントを混合してなることを特徴とするセメント組成物の製造方法であり、該被覆細骨材に、セメントと急結材を混合してなることを特徴とするセメント組成物の製造方法であり、細骨材１００重量部と２〜１３重量部のセメントと１〜５重量部の急結材を混合して予め被覆細骨材とし、次いでセメント及び水を混合してセメント組成物とし、その後、吹付直前に急結材を混合することを特徴とする法面吹付用セメント組成物の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を説明する。
【００１４】
本発明は、高水セメント比や日射による急激な乾燥による強度発現性低下を改善することを目的とし、細骨材とセメントペーストの付着性を高めることにより、乾燥を受けた後も細骨材とセメントペーストの付着性が維持され強度発現性低下を防ぐものである。
【００１５】
本発明で使用する細骨材は、川砂、海砂、及び砕砂等いずれの種類でも使用できるが、付着性の点で、川砂や砕砂が好ましい。細骨材の形状はいずれでもよい。粒度は、一般的に適当な粒度、即ち粗粒率で２．３〜３．１が好ましい。
【００１６】
細骨材の表面水率は、細骨材とセメントの付着性の点で、１〜１０％が好ましく、３〜７％がより好ましい。１％未満だと細骨材とセメントの付着性が弱くなり、リバウンド率が大きくなるおそれがあり、１０％を越えても細骨材とセメントの付着性が弱くなり、強度発現性が小さくなるおそれがある。
【００１７】
本発明で使用するセメントとは、普通、早強、及び中庸熱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等を混合した各種混合セメント、並びに、通常市販されている各種微粒子セメントが挙げられる。これらの中では経済性や作業性の点で、普通ポルトランドセメントが好ましい。
【００１８】
本発明で使用する被覆細骨材は、セメントで被覆された細骨材である。
【００１９】
被覆細骨材中、細骨材に被覆するセメントの使用量は、細骨材１００重量部に対してセメント２〜１５重量部が好ましく、３〜１３重量部がより好ましく、５〜１０重量部が最も好ましい。２重量部未満だと細骨材表面全体をセメントにより覆うことがなく、その後吹付時にセメントと混合した際に、セメントとの付着性が小さくなり、強度発現性が小さくなるおそれがある。１５重量部を越えると長期強度発現性が小さくなり、粉塵が多くなり、吹付時のセメントコンクリートの脈動が大きくなるおそれがある。
【００２０】
本発明では強度発現性を向上し、リバウンド率や吹付時のセメントコンクリートの脈動を小さくする点で、急結材を細骨材にさらに被覆することが好ましい。
【００２１】
本発明で使用する急結材は、セメントの凝結を瞬間的に起こすものであり、被覆細骨材にさらに被覆して使用するものである。
【００２２】
急結材としては、アルミン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、及びケイ酸ナトリウム等の無機塩系、カルシウムアルミネート類等のセメント鉱物系、並びに、グリセリンやトリエタノールアミン等の有機質系等が挙げられる。
【００２３】
これらの中では、強度発現性が良好な点で、セメント鉱物系が好ましく、カルシウムアルミネート類がより好ましく、カルシウムアルミネートが最も好ましい。
【００２４】
カルシウムアルミネートの中では、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、１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃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。
【００２５】
カルシウムアルミネートの粒度は、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未満だと初期強度発現性が低下するおそれがある。
【００２６】
カルシウムアルミネートを含有する急結材は、カルシウムアルミネート単独でもよいが、石膏、消石灰、アルミン酸ナトリウム、及び／又は炭酸ナトリウム等を併用してもよい。これらの中では、石膏を併用することが好ましい。
【００２７】
石膏は、市販のいずれの石膏も使用できるが、ＩＩ型無水石膏や天然石膏が好ましい。
【００２８】
石膏の粒度は、ブレーン値で３０００ｃｍ²／ｇ以上が好ましく、４０００ｃｍ²／ｇ〜７０００ｃｍ²／ｇがより好ましい。３０００ｃｍ²／ｇ未満だと初期強度発現性が低下するおそれがある。
【００２９】
石膏の使用量は、カルシウムアルミネート１００重量部に対して、２０〜２５０重量部が好ましく、７５〜１５０重量部がより好ましい。２０重量部未満だと効果がないおそれがあり、２５０重量部を越えると硬化時間が長くなり、初期凝結性状が悪くなるおそれがある。
【００３０】
急結材の使用量は、細骨材１００重量部に対して、０．５〜５重量部が好ましく、１〜３重量部がより好ましい。０．５重量部未満だと強度発現性が向上しなくなり、リバウンド率や吹付時のセメントコンクリートの脈動が大きくなるおそれがあり、１０重量部を越えるとさらなる改善が望めず、経済的でなくなり、リバウンド率が大きくなり、長期強度発現性が低下したりするおそれがある。
【００３１】
本発明で使用するセメントコンクリ−トは、細骨材を使用するモルタルとしてもよく、必要に応じて粗骨材を使用するコンクリートとしてもよいが、吹付けた際にリバウンドしにくい点で、モルタルが好ましい。
【００３２】
本発明で使用するセメントコンクリートの配合は、単位セメント量３００〜５００ｋｇ／ｍ³が好ましい。ここでいう単位セメント量には、被覆細骨材中で細骨材に被覆したセメントを含まない。３００ｋｇ／ｍ³未満だと短期や長期の強度発現性が小さくなるおそれがあり、５００ｋｇ／ｍ³を越えるとセメントコンクリートの粘性が増し、吹付けしにくくなるおそれがある。
【００３３】
本発明で使用する水の量は、Ｗ／Ｃで、４５〜６５％が好ましく、５０〜６０％がより好ましい。なお、ここでいうＷ／Ｃとは吹付ける直前に混練りするセメントに対するものをいい、被覆細骨材の製造に用いるセメントは含まない。又、Ｗ／Ｃには、細骨材の表面水は含まない。４５％未満だと吹付後のセメントコンクリートにひび割れができるおそれがあり、６５％を越えると流動性が大きくなりすぎて、吹付後にダレたり、強度発現性が低下するおそれがある。
【００３４】
本発明では、セメントコンクリートの性状を改善する目的で、減水剤、ＡＥ剤、繊維、及び微粉等の各種混和剤を併用してもよい。
【００３５】
減水剤とは、セメントコンクリートの流動性を改善できるものをいい、ナフタレンスルホン酸塩系ホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸塩系ホルマリン縮合物、及びポリカルボン酸系高分子化合物等を使用することが好ましい。ＡＥ剤はセメントコンクリートの凍害を防止できるものである。繊維は特にアンカー部のひび割れ防止に有効なものである。微粉は空隙を埋めて緻密構造を形成し、高強度化を図るものであり、シリカフューム等が使用できる。
【００３６】
本発明のセメントコンクリートは法面吹付材料に使用できる。法面吹付材料は、トンネル一次覆工用吹付セメントコンクリートに使用することにより、より高性能な吹付けコンクリートが得られる。法面吹付工法としては、一般的に行われている湿式吹付方法が、粉塵の発生量が少ない点で、好ましいが、これに限定されるものではない。
【００３７】
本発明で使用する被覆細骨材は、ミキサー等に細骨材、セメント、及び必要に応じて急結材を入れて充分に混合することにより得られる。
【００３８】
本発明で使用するセメント組成物は、コンクリートミキサーで、被覆細骨材、セメント、水、及び必要に応じて粗骨材と共にフロー値で１０５〜１３０ｍｍ程度に混練りすることによりセメントコンクリートとして得られ、吹付機で法面に０．２〜０．５Ｍｐａの圧力で吹付ける。
【００３９】
又、細骨材を空気圧送し、次いで急結材添加機により混合したセメントと急結材からなる急結セメントと混合して被覆細骨材とし、その後、セメント、水、及び必要に応じて粗骨材を混合してセメントコンクリートとしてもよい。
【００４０】
本発明では、被覆細骨材中に予め急結材を添加するものであるが、急斜面や降雨によりダレが生じる場合には、雨や湧き水等からモルタルが流されるのを防止する点で、被覆細骨材とは別に急結材を添加することが好ましい。この場合、急結材を急結材添加機により吹付ける直前に強制混合して吹き付けるとよい。
【００４１】
この場合のセメントコンクリートの調製方法としては、細骨材とセメントを混合して予め被覆細骨材とし、次いで一般乾式吹付けに準じた方法によりセメント、水、及び必要に応じて急結材や粗骨材を混合してセメントコンクリートとする方法が挙げられる。又、細骨材とセメントを混合して予め被覆細骨材とし、次いで一般乾式吹付けに準じた方法によりセメント、水、及び必要に応じて粗骨材を混合してセメント組成物とし、その後、吹付直前に急結材を急結材添加機により空気圧送で強制混合してセメントコンクリートとしてもよい。
【００４２】
被覆細骨材とは別に急結材を添加する場合の急結材の使用量は、セメント１００重量部に対して、１〜１５重量部が好ましく、３〜１０重量部がより好ましい。１重量部未満だと急結性や初期強度発現性が小さいおそれがあり、１５重量部を越えるとホースが閉塞し、強度発現性が小さく、リバウンド率が大きくなるおそれがある。
【００４３】
【実施例】
以下、実施例に基づき詳細に説明する。
【００４４】
実施例１
表１に示す表面水率を有する細骨材１００重量部、セメント１０重量部、及び急結材Ａ２重量部をコンクリートミキサーにより混合して細骨材をセメントや急結材で被覆し、被覆細骨材を調製した。
次いで、単位セメント量４００ｋｇ／ｍ³、Ｗ／Ｃ＝５５％及び被覆細骨材１６００ｋｇ／ｍ³を混合して吹付モルタルを調製し、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、法面用吹付モルタルとした。
得られた法面用吹付モルタルについて評価した。結果を表１に示す。
【００４５】
（使用材料）
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品、比重３. １６
細骨材：新潟県糸魚川市姫川産川砂、比重２．６２、粗粒率２．８２
急結材Ａ：カルシウムアルミネート／石膏＝１／１（重量比）からなる混合物。
但し、カルシウムアルミネートは１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃組成に対応するもので、非晶質、ブレーン値６０５０ｃｍ²／ｇのものを使用し、石膏はＩＩ型無水石膏、ブレーン値６０５０ｃｍ²／ｇのものを使用した。
【００４６】
（測定方法）
表面水率：ＪＩＳＡ１１１１（１９９３）に従って測定。
脈動の有無：吐出口から吐出した法面吹付モルタルを目視により判定した。
リバウンド率：角度７０度の傾斜地の法面に、１分間法面用吹付モルタルを吹付けた時の、（跳ね返った量／吹付量）×１００で示した（単位：％）。
１日後の圧縮強度：プルアウト型枠で測定。
７日後及び２８日後の圧縮強度：幅３０ｃｍ×長さ３０ｃｍ×厚さ１５ｃｍの型枠に吹付モルタルを吹付け、２０℃での水中養生と３０℃での気乾養生をそれぞれ行った。所定の材齢後にコア抜きにより採取した直径５ｃｍ×長さ１０ｃｍの供試体を２００ｋＮ耐圧機で測定し、圧縮強度を求めた。
【００４７】
【表１】

【００４８】
実施例２
表面水率４％の細骨材１００重量部と表２に示す量のセメントを混合して被覆細骨材を製造したこと以外は、実施例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００４９】
（測定方法）
粉塵量：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５分間法面吹付モルタルを吹付けた。１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。
【００５０】
【表２】

【００５１】
実施例３
表面水率４％の細骨材を使用し、細骨材１００重量部に対して表３に示す量の急結材を使用したこと以外は、実施例１と同様に行った。結果を表３に示す。
【００５２】
【表３】

【００５３】
実施例４
表面水率４％の細骨材を使用し、表４に示す急結材を使用したこと以外は、実施例１と同様に行った。結果を表４に示す。
【００５４】
（使用材料）
急結材Ｂ：カルシウムアルミネート／アルミン酸ソーダ＝９０／１０（重量比）からなる混合物
急結材Ｃ：カルシウムアルミネート／消石灰／炭酸ソーダ＝４０／３５／２５（重量比）からなる混合物
急結材Ｄ：カルシウムアルミネート
急結材Ｅ：硫酸アルミニウム
【００５５】
【表４】

【００５６】
実施例５
表面水率４％の細骨材１００重量部、セメント１０重量部、及び急結材Ａ２重量部をコンクリートミキサーにより混合して被覆細骨材を製造した。
次いで、単位セメント量４００ｋｇ／ｍ³、Ｗ／Ｃ＝５５％及び被覆細骨材１６００ｋｇ／ｍ³を混合して吹付モルタルを調製し、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。
その後、急結材Ａを、セメント１００重量部に対して表５に示す重量部となるように、急結材添加装置「ナトムクリート」により、吹付ノズルから５ｍ手前の位置でＹ字管を介して、吹付モルタルと圧入混合して法面用吹付モルタルとした。
得られた法面用吹付モルタルについて評価した。結果を表５に示す。
【００５７】
【表５】

【００５８】
【発明の効果】
本発明の被覆細骨材を使用することにより、リバウンド率や粉塵量を低減でき、細骨材とセメントの付着性を促進し、高強度化するので、乾燥による強度低下がなく、優れた法面吹付材料が得られる。

Claims

細骨材１００重量部に対して２〜１３重量部のセメントと１〜５重量部の急結材で被覆されてなる被覆細骨材。
セメント及び急結材で被覆される前の細骨材の表面水率が１〜１０％である請求項１記載の被覆細骨材。
急結材が、粒度がブレーン値で３０００ｃｍ²／ｇ以上であるカルシウムアルミネートを含有してなる請求項１又は２記載の被覆細骨材。
急結材が、石膏を含有してなる請求項３記載の被覆細骨材。
請求項１〜４のうちの１項記載の被覆細骨材及びセメントを含有してなるセメント組成物。
請求項１〜４のうちの１項記載の被覆細骨材、セメント、及び急結材を含有してなるセメント組成物。
請求項１〜４のうちの１項記載の被覆細骨材に、セメントを混合してなることを特徴とするセメント組成物の製造方法。
請求項１〜４のうちの１項記載の被覆細骨材に、セメントと急結材を混合してなることを特徴とするセメント組成物の製造方法。
細骨材１００重量部と２〜１３重量部のセメントと１〜５重量部の急結材を混合して予め被覆細骨材とし、次いでセメント及び水を混合してセメント組成物とし、その後、吹付直前に急結材を混合することを特徴とする法面吹付用セメント組成物の製造方法。