JP4321889B2

JP4321889B2 - Spraying method

Info

Publication number: JP4321889B2
Application number: JP25688698A
Authority: JP
Inventors: 一行水島; 健吉平野; 昌浩岩崎
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2018-09-10
Also published as: JP2000086319A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、道路、鉄道、及び導水路等のトンネルにおいて、露出した地山等への吹付セメントコンクリートの吹付工法に関する。なお、本発明ではペースト、モルタル、及びコンクリートを総称してセメントコンクリートという。
【０００２】
【従来の技術】
吹付セメントコンクリートの靱性、耐久性、及び耐ひび割れ性の向上、シングルシェル化対策、並びに、吹付セメントコンクリートの剥落防止等を目的として繊維が利用されている。吹付セメントコンクリートを地山等に吹付けた場合、吹付セメントコンクリートの一部が地山等に付着せずに跳ね返る現象（以下リバウンドという）が発生する。
【０００３】
そして、急結性吹付コンクリートを吹付けた時の、（跳ね返り落下した急結性吹付コンクリートの量）／（吹付に使用した急結性吹付セメントコンクリート全体の量）×１００（重量％）で示されるリバウンド率は２０〜４０％、通常は３０％程度である。繊維を含有した吹付セメントコンクリートでは補強効果を大きくするために、繊維の長さが通常３０ｍｍ程度と長い繊維を使用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、繊維の長さが長いと地山等へ付着しにくく、繊維自身のリバウンド率は４０〜５０％程度と大きく、特に水セメント比の小さい高強度吹付セメントコンクリートでは５０〜６０％と著しく大きくなる場合があり、繊維が、地山へ充分付着しないと、対ひび割れ性能や曲げ強度の向上が望めない等の課題があった。
【０００５】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、セメント１００重量部、シリカフューム２〜１０重量部、粒度がブレーン値で２０００〜１００００ｃｍ²／ｇの炭酸カルシウム１０〜３０重量部、減水剤１．０〜１．５重量部、吹付セメントコンクリート１００容量部中０．１〜１．５容量部の繊維（繊維の長さは３〜６０ｍｍ）、骨材を含有してなり、かつ、水／セメント比が４０〜６０％である吹付セメントコンクリートを圧送し、吹付直前に、粒度がブレーン値で５０００ｃｍ ² ／ｇ以上のカルシウムアルミネート１００重量部と粒度がブレーン値で４０００〜７０００ｃｍ ² ／ｇ以上の石膏２０〜２５０重量部を含有してなる急結材を、セメント１００重量部に対して、３〜２０重量部混合し、急結性吹付セメントコンクリートとして吹付ける吹付工法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【０００８】
本発明で使用するセメントとしては、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や、これらのポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、さらには、３ＣａＯ・ＳｉＯ₂や１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＦ₂を主成分とする変性ポルトランドセメント等が挙げられる。これらの中では、スランプロスが少ない点で、普通セメントが好ましい。
【０００９】
本発明で使用する繊維は、ビニロン繊維、アラミド繊維、及びポリプロピレン繊維等の有機物繊維、鋼繊維、カーボン繊維、及びセラミックス繊維等の無機物繊維、並びに、有機物を鋼繊維に含浸させた複合繊維が挙げられる。これらの中では、鋼繊維の錆びやすい欠点と、有機物繊維のひび割れ防止効果の小さい欠点とをなくす点で、複合繊維が好ましい。
【００１０】
繊維には各種形状があるが、本発明では曲げ靭性強度の付与が可能であればメーカーや形状には問題なく使用できる。
【００１１】
繊維の長さは特に限定されるものではないが、３〜６０ｍｍが好ましく、１２〜４０ｍｍがより好ましい。３ｍｍ未満だと補強効果が小さいおそれがあり、６０ｍｍを越えると吹付作業性が悪くなるおそれがある。
【００１２】
繊維の使用量は、吹付セメントコンクリート１００容量部中、０．１〜１．５容量部が好ましく、０．６〜１．２容量部がより好ましい。０．１容量部未満だと強度発現性が小さくなるおそれがあり、１．５容量部を越えるとリバウンド率が大きく、作業性、混合分散性、及び経済性が悪くなるおそれがある。
【００１３】
本発明で使用するシリカフュームとは、金属シリコンやフェロシリコンを製造する際に発生する、非晶質のＳｉＯ₂を主成分とする球形の超微粒子物をいい、比表面積はブレーン値で約２０万ｃｍ²／ｇ程度である。
【００１４】
シリカフュームの使用量は、セメント１００重量部に対して、２〜２０重量部が好ましく、３〜１５重量部がより好ましい。２重量部未満だとリバウンド率が大きく、長期強度発現性が小さくなるおそれがあり、２０重量部を越えるとセメントコンクリートの粘性が増して圧送中に脈動が生じて吹付作業が困難となり、繊維自身のリバウンド率が大きくなるおそれがある。
【００１５】
本発明で使用する無機粉末は、粒度がブレーン値で２０００〜１００００ｃｍ²／ｇであり、３０００〜７０００ｃｍ²／ｇが好ましい。２０００ｃｍ²／ｇ未満だと圧送性が低下し、強度発現性が小さくなり、１００００ｃｍ²／ｇを越えると圧送性が低下する。
【００１６】
本発明で使用する無機粉末としては、硅砂、珪石粉、クレー、タルク、陶磁器粉砕物、チタニア、ジルコニア、アルミナ、アエロジル、炭酸カルシウム、高炉スラグ微粉末、活性カオリン、及びフライアッシュ微粉末等が挙げられる。これらの中では、セメントコンクリートのポンプ圧送性の改善やセメントコンクリートの強度発現性向上の点で、比重が２．０以上の無機粉末が好ましく、比重が２．５以上の無機粉末がより好ましい。比重が２．０未満だと強度発現性が良くないおそれがある。
【００１７】
さらに、強度発現性や長期安定性の向上の点で、不活性、非膨潤性、及び非吸水性の無機粉末が好ましい。
【００１８】
比重が２．０以上で、不活性、非膨潤性、及び非吸水性の無機粉末としては、炭酸カルシウムや珪石粉等が挙げられる。これらの中では、入手が容易で安価な点で、炭酸カルシウムが好ましい。
【００１９】
無機粉末の使用量は、セメント１００重量部に対して、５〜４０重量部が好ましく、１０〜３０重量部がより好ましい。５重量部未満だと繊維リバウンド率が大きく、強度発現性が小さくなるおそれがあり、４０重量部を越えるとセメントコンクリートの粘性が増し圧送中に脈動が生じて吹付作業が困難となり、繊維リバウンド率が大きくなるおそれがある。
【００２０】
本発明で使用するシリカフュームや無機粉末の混合方法は、（１）セメント、シリカフューム、及び無機粉末を混合してセメントコンクリートを混練りする時に添加する方法、（２）シリカフュームと無機粉末を混合して混練りする時にセメントとともに添加する方法、及び（３）シリカフュームと水を混合してスラリーとし、セメントや無機粉末を混合してセメントコンクリートを混練りする時にこのスラリーを添加する方法等何れの方法でも可能である。
【００２１】
本発明では、さらに骨材を使用することが可能である。
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く、細骨材率や骨材の最大寸法は吹付けできれば特に制限されるものではない。
細骨材としては、川砂、砕砂、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、砕石、及び石灰砂利等が使用できるが、粗骨材の最大骨材寸法は、リバウンド率が小さい点で、１５ｍｍ以下が好ましい。
【００２２】
本発明の吹付セメントコンクリートにおける水の使用量は、強度発現性の点で、水／セメント比で３５％以上が好ましく、４０〜６０％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ないおそれがあり、６０％を越えると強度発現性が小さいおそれがある。
【００２３】
本発明では、付着性向上の点で、急結材を使用する。急結材により、急結性吹付セメントコンクリートの短時間強度を向上させ、剥落を防止でき、地山等への付着性が良くなるという効果がある。
【００２４】
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、並びに、カルシウムアルミネート類等のセメント鉱物系等が挙げられる。
【００２５】
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。
【００２６】
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（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。
【００２７】
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。
【００２８】
カルシウムアルミネートは単独でも急結材として使用できるが、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。
【００２９】
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。
【００３０】
石膏の粒度は、ブレーン値で３０００ｃｍ²／ｇ以上が好ましく、４０００〜７０００ｃｍ²／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。
【００３１】
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はなく、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。
【００３２】
急結材の使用量は、セメント１００重量部に対して、３〜２０重量部が好ましく、５〜１５重量部がより好ましい。３重量部未満だとリバウンド率が大きくなり、短期強度発現性が小さくなるおそれがあり、２０重量部を越えると圧送ホース内で閉塞する等の圧送性が低下し、リバウンド率が大きくなり、長期強度発現性が小さくなるおそれがある。
【００３３】
本発明で使用する減水剤は、コンクリートの流動性を向上させために使用するものである。
【００３４】
減水剤とは、セメントコンクリートの流動性や急結材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使用してもよい。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。
【００３５】
高性能減水剤により、急結材の使用量を少なくでき、粉塵の発生量やリバウンド率を極めて少なくできる。
【００３６】
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使用してもよい。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／又はポリカルボン酸系高分子化合物が好ましい。
【００３７】
減水剤の使用量は、セメント１００重量部に対して、０．２〜１．５重量部が好ましく、０．５〜１．２重量部がより好ましい。０．２重量部未満だと急結性吹付セメントコンクリートの流動性が不充分で吹付けができず、リバウンド率が大きくなるおそれがあり、１．５重量部を越えるとリバウント率が大きくなるおそれがある。
【００３８】
又、本発明では、増粘剤を使用してもよい。増粘剤としては、メチルセルロース等のセルロース系、ポリエチレンオキサイド系、及びポリビニールアルコール系等の水溶性ポリマーが好ましい。
【００３９】
本発明においては、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程度である。
【００４０】
吹付設備は吹付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コンクリート圧送装置「アリバー２８０」（アリバー社製）等が、急結材の圧送には急結材圧送装置「ナトムクリート」（ちよだ製作所製）等がそれぞれ使用できる。
【００４１】
本発明では、セメント、繊維、シリカフューム、無機粉末、減水剤、及び必要に応じて粗骨材や細骨材を混合して吹付セメントコンクリートを調製する。調製した吹付セメントコンクリートは、スランプが好ましくは８〜２３．５ｃｍ、より好ましくは１２〜２１ｃｍの軟らかさでポンプ圧送し、吹付直前に急結材と混合し、急結性吹付セメントコンクリートとして地山に吹付けるものである。
【００４２】
【実施例】
以下、実験例に基づき詳細に説明する。
【００４３】
実験例１
表１に示す配合の吹付コンクリートをアリバー社製吹付機「アリバー２８０」により調製、圧送した。別に急結材圧送装置「ナトムクリート」により、急結材がセメント１００重量部に対して、１０重量部になるように圧送し、吹付直前にＹ字管で吹付コンクリートと混合し、急結性吹付コンクリートとしてその１００リットルを、鉄板により作成した模擬トンネルの側壁に吹付けた。試験結果を表２に示す。
【００４４】
＜使用材料＞
セメント：普通ポルトランドセメント、ブレーン値３４２０ｃｍ²／ｇ、比重３．１６
細骨材：新潟県青海産石灰砂、比重２．６４
粗骨材：新潟県糸魚川市姫川産川砂利、比重２．６５、最大寸法１０ｍｍ
水：水道水
繊維：鋼繊維、長さ３０ｍｍ、比重７．８、市販品
シリカフューム：ブレーン値１８万ｃｍ²／ｇ、比重２．２、市販品
無機粉末α：炭酸カルシウム（石灰石微粉末）、ブレーン値４８２０ｃｍ²／ｇ、比重２．７、市販品
減水剤：高性能減水剤、ポリカルボン酸系、市販品
急結材：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Ｃ₁₂Ａ₇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。
【００４５】
＜測定方法＞
コンクリートリバウンド率：急結性吹付コンクリートを１分間側壁に吹付けた時の、（跳ね返り落下した急結性吹付コンクリートの量）／（吹付に使用した急結性吹付セメントコンクリート全体の量）×１００（重量％）で示した。
繊維リバウンド率：繊維のリバウンド率を示した。急結性吹付コンクリートを１分間側壁に吹付けた時の、（跳ね返り落下した繊維の量）／（吹付に使用した急結性吹付コンクリート中の繊維の量）×１００（重量％）で示した。なお、跳ね返り落下した繊維の量は、跳ね返った急結性吹付コンクリートから繊維を磁石により吸引、収集し、鋼繊維に付着したセメントを洗い流し、乾燥した後に測定した。
脈動性：急結性吹付コンクリートの圧送中のホースの脈動状況を評価した。圧送ホースが脈動しない場合を○、脈動が発生しても急結性吹付コンクリートが途切れずに吐出した場合を△、脈動が激しく急結性吹付コンクリートの吐出が途切れた場合を×とした。
圧縮強度：材齢３時間の強度は土木学会基準「引抜き方法による吹付けコンクリートの初期強度試験方法（ＪＳＣＥ−Ｇ５６１−１９９４）に準じて測定し、１日以降の圧縮強度はＪＩＳＡ１１０７（１９９３）に準じて測定した。
【００４６】
【表１】

【００４７】
【表２】

【００４８】
実験例２
水２２５ｋｇ／ｍ³、セメント４５０ｋｇ／ｍ³、無機粉末α９０ｋｇ／ｍ³、細骨材１０６２ｋｇ／ｍ³、粗骨材４６０ｋｇ／ｍ³、減水剤４．５ｋｇ／ｍ³、吹付コンクリート１００容量部中１．０容量部の繊維、及びセメント１００重量部に対して表３に示す量のシリカフュームを用いて吹付コンクリートを調製し、セメント１００重量部に対して急結材１０重量部を混合して急結性吹付コンクリートとして、スランプ、リバウンド率、脈動性、及び圧縮強度を評価したこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表３に示す。
【００４９】
＜測定方法＞
スランプ：吹付コンクリートのスランプ。ＪＩＳＡ１１０１（１９９５）に準じて測定。
【００５０】
【表３】

【００５１】
実験例３
水２２５ｋｇ／ｍ³、セメント４５０ｋｇ／ｍ³、シリカフューム２２．５ｋｇ／ｍ³、細骨材１０６２ｋｇ／ｍ³、粗骨材４６０ｋｇ／ｍ³、減水剤４．５ｋｇ／ｍ³、吹付コンクリート１００容量部中１．０容量部の繊維、及びセメント１００重量部に対して表４に示す量の無機粉末を用いて吹付コンクリートを調製し、セメント１００重量部に対して急結材１０重量部を混合して急結性吹付コンクリートとして、スランプ、リバウンド率、脈動性、及び圧縮強度を評価したこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表４に示す。
【００５２】
＜使用材料＞
無機粉末β：クレー、ブレーン値２８２０ｃｍ²／ｇ、比重２．５、市販品
無機粉末γ：陶磁器粉砕物、ブレーン値４８２０ｃｍ²／ｇ、比重２．０、市販品
【００５３】
【表４】

【００５４】
実験例４
水２２５ｋｇ／ｍ³、セメント４５０ｋｇ／ｍ³、シリカフューム２２．５ｋｇ／ｍ³、無機粉末α９０ｋｇ／ｍ³、細骨材１０６２ｋｇ／ｍ³、粗骨材４６０ｋｇ／ｍ³、減水剤４．５ｋｇ／ｍ³、及び吹付コンクリート１００容量部中表５に示す容量部の繊維を用いて吹付コンクリートを調製し、セメント１００重量部に対して急結材１０重量部を混合して急結性吹付コンクリートとして、リバウンド率、曲げタフネス、及び作業性を評価したこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表５に示す。
【００５５】
＜測定方法＞
曲げタフネス：土木学会基準「鋼繊維補強コンクリートの曲げタフネス試験方法（ＪＳＣＥ−Ｇ５５２−１９９８３）」に準じて、材齢２８日後の曲げタフネスを測定した。
作業性：急結性吹付コンクリートを吹付けた際に、吹付機が詰まった場合を×、詰まり気味の場合を△、詰まらなかった場合を○とした。
【００５６】
【表５】

【００５７】
実験例５
水２２５ｋｇ／ｍ³、セメント４５０ｋｇ／ｍ³、シリカフューム２２．５ｋｇ／ｍ³、無機粉末α９０ｋｇ／ｍ³、細骨材１０６２ｋｇ／ｍ³、粗骨材４６０ｋｇ／ｍ³、減水剤４．５ｋｇ／ｍ³、及び吹付コンクリート１００容量部中１．０容量部の繊維を用いて吹付コンクリートを調製し、セメント１００重量部に対して表６に示す量の急結材を混合して急結性吹付コンクリートとして、リバウンド率、圧縮強度、及び圧送性を評価したこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表６に示す。
【００５８】
＜測定方法＞
圧送性：急結性吹付コンクリートの圧送状況を評価した。圧送ホースが閉塞しない場合を○、脈動が発生したものの圧送ホースが閉塞しない場合を△、圧送ホースが閉塞した場合を×とした。
【００５９】
【表６】

【００６０】
実験例６
水２２５ｋｇ／ｍ³、セメント４５０ｋｇ／ｍ³、シリカフューム２２．５ｋｇ／ｍ³、無機粉末α９０ｋｇ／ｍ³、細骨材１０６２ｋｇ／ｍ³、粗骨材４６０ｋｇ／ｍ³、セメント１００重量部に対して表７に示す量の減水剤、及び吹付コンクリート１００容量部中１．０容量部の繊維を用いて吹付コンクリートを調製し、セメント１００重量部に対して急結材１０重量部を混合して急結性吹付コンクリートとして、スランプ、リバウンド率、及び作業性を評価したこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表７に示す。
【００６１】
【表７】

【００６２】
実験例７
水２２５ｋｇ／ｍ³、セメント４５０ｋｇ／ｍ³、シリカフューム２２．５ｋｇ／ｍ³、表８に示す無機粉末９０ｋｇ／ｍ³、細骨材１０６２ｋｇ／ｍ³、粗骨材４６０ｋｇ／ｍ³、減水剤４．５ｋｇ／ｍ³、及び吹付コンクリート１００容量部中１．０容量部の繊維を用いて吹付コンクリートを調製し、セメント１００重量部に対して急結材１０重量部を混合して急結性吹付コンクリートとして、圧縮強度と圧送性を評価したこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表８に示す。
【００６３】
＜使用材料＞
無機粉末δ：炭酸カルシウム（石灰石微粉末）、ブレーン値１０００ｃｍ²／ｇ、比重２．７、粉砕品
無機粉末ε：炭酸カルシウム（石灰石微粉末）、ブレーン値２０００ｃｍ²／ｇ、比重２．７、粉砕品
無機粉末ζ：炭酸カルシウム（石灰石微粉末）、ブレーン値３０００ｃｍ²／ｇ、比重２．７、粉砕品
無機粉末η：炭酸カルシウム（石灰石微粉末）、ブレーン値７０００ｃｍ²／ｇ、比重２．７、粉砕品
無機粉末θ：炭酸カルシウム（石灰石微粉末）、ブレーン値１００００ｃｍ²／ｇ、比重２．７、粉砕品
無機粉末ι：炭酸カルシウム（石灰石微粉末）、ブレーン値１５０００ｃｍ²／ｇ、比重２．７、粉砕品
【００６４】
【表８】

【００６５】
【発明の効果】
本発明の急結性吹付セメントコンクリートにより、繊維のリバウンド率を激減することができる。又、セメントコンクリートのリバウンド率も激減できる。更に短・長期強度発現が飛躍的に増加する。これらの効果により、セメントコンクリートの曲げ強度やひび割れ抵抗性が向上する。さらに、高価な繊維を有効に使用できるために経済性を向上でき、急結材の使用量を少なくできる利点がある。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spraying method for sprayed cement concrete to exposed ground and the like in tunnels such as roads, railways, and water conduits. In the present invention, paste, mortar, and concrete are collectively referred to as cement concrete.
[0002]
[Prior art]
Fibers are used for the purpose of improving the toughness, durability, and crack resistance of sprayed cement concrete, measures for making a single shell, and preventing the sprayed cement concrete from peeling off. When sprayed cement concrete is sprayed on a natural ground or the like, a phenomenon occurs in which part of the sprayed cement concrete rebounds without adhering to the natural ground (hereinafter referred to as rebound).
[0003]
And, when the quick setting sprayed concrete is sprayed, it is expressed as (amount of quick setting spray concrete that bounces and falls) / (total amount of quick setting spray concrete used for spraying) × 100 (% by weight) The rebound rate is 20 to 40%, usually about 30%. In the sprayed cement concrete containing fibers, in order to increase the reinforcing effect, fibers having a long length of about 30 mm are usually used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the length of the fiber is long, it is difficult to adhere to the ground and the like, and the rebound rate of the fiber itself is as large as about 40 to 50%, and particularly high strength sprayed cement concrete with a small water cement ratio is as large as 50 to 60%. When the fibers are not sufficiently adhered to the natural ground, there are problems such as an improvement in anti-cracking performance and bending strength.
[0005]
As a result of intensive studies, the present inventor has obtained knowledge that can solve the above problems, and has completed the present invention.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention includes 100 parts by weight of cement, 2 to 10 parts by weight of silica fume, 10 to 30 parts by weight of calcium carbonate having a grain size of 2000 to 10000 cm ² / g, a water reducing agent of 1.0 to 1.5 parts by weight, fibers of spray cement concrete 100 parts by volume of 0.1 to 1.5 parts by volume (length of the fibers 3～60Mm), Ri greens contain aggregate, and water / cement ratio of 40% to 60% the spray cement concrete pumping Ru Ah, just before spraying, particle size 4000~7000cm ² / g or more gypsum 20 to 250 parts by weight of 5000 cm ² / g or more calcium aluminate 100 parts by weight and a particle size in Blaine value in Blaine value the quick-setting material comprising a, relative to 100 parts by weight of cement, 3-20 parts by weight, spraying attached spraying method der as quick-setting property spray cement concrete .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[0008]
As the cement used in the present invention, various commonly used Portland cements such as normal, early strength, and super early strength, various mixed cements obtained by mixing these Portland cements with blast furnace slag, fly ash, or silica, Examples thereof include modified Portland cement mainly composed of 3CaO · SiO ₂ and 11CaO · 7Al ₂ O ₃ · CaF ₂ . Among these, ordinary cement is preferable in terms of low slump loss.
[0009]
Examples of the fibers used in the present invention include organic fibers such as vinylon fibers, aramid fibers, and polypropylene fibers, inorganic fibers such as steel fibers, carbon fibers, and ceramic fibers, and composite fibers obtained by impregnating steel fibers with organic materials. It is done. Among these, a composite fiber is preferable in that it eliminates the drawbacks of steel fibers that are easily rusted and the disadvantages of organic fibers that prevent cracking.
[0010]
Although there are various shapes of fibers, in the present invention, if the bending toughness strength can be imparted, it can be used without any problem for manufacturers and shapes.
[0011]
Although the length of a fiber is not specifically limited, 3-60 mm is preferable and 12-40 mm is more preferable. If it is less than 3 mm, the reinforcing effect may be small, and if it exceeds 60 mm, the spraying workability may be deteriorated.
[0012]
The amount of fiber used is preferably 0.1 to 1.5 parts by volume, more preferably 0.6 to 1.2 parts by volume, in 100 parts by volume of sprayed cement concrete. If the amount is less than 0.1 part by volume, the strength development may be reduced. If the amount exceeds 1.5 part by volume, the rebound rate is large, and the workability, mixing dispersibility, and economy may be deteriorated.
[0013]
The silica fume used in the present invention refers to spherical ultrafine particles mainly composed of amorphous SiO ₂ that are produced when metal silicon or ferrosilicon is produced, and the specific surface area is about 200,000 in terms of a brain value. It is about cm ² / g.
[0014]
The amount of silica fume used is preferably 2 to 20 parts by weight and more preferably 3 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 2 parts by weight, the rebound rate is large and the long-term strength development may be reduced. If the amount exceeds 20 parts by weight, the viscosity of the cement concrete will increase and pulsation will occur during pumping, making it difficult to spray the fiber itself. The rebound rate may increase.
[0015]
The inorganic powder used in the present invention has a grain size of 2000 to 10000 cm ² / g, preferably 3000 to 7000 cm ² / g in terms of a brane value. If it is less than 2000 cm ² / g, the pumpability is lowered, the strength development is reduced, and if it exceeds 10,000 cm ² / g, the pumpability is lowered.
[0016]
Examples of the inorganic powder used in the present invention include cinnabar sand, quartzite powder, clay, talc, ceramic pulverized product, titania, zirconia, alumina, aerosil, calcium carbonate, blast furnace slag fine powder, activated kaolin, and fly ash fine powder. It is done. Among these, an inorganic powder having a specific gravity of 2.0 or more is preferable and an inorganic powder having a specific gravity of 2.5 or more is more preferable in terms of improving pumpability of cement concrete and improving strength development of cement concrete. If the specific gravity is less than 2.0, strength development may not be good.
[0017]
Further, inactive, non-swellable, and non-water-absorbing inorganic powders are preferable from the viewpoint of improving strength development and long-term stability.
[0018]
Specific examples of inorganic powders having a specific gravity of 2.0 or more and inert, non-swellable, and non-water-absorbing include calcium carbonate and quartzite powder. Among these, calcium carbonate is preferable because it is easily available and inexpensive.
[0019]
5-40 weight part is preferable with respect to 100 weight part of cement, and, as for the usage-amount of inorganic powder, 10-30 weight part is more preferable. If the amount is less than 5 parts by weight, the fiber rebound rate may be large and the strength development may be reduced. If the amount exceeds 40 parts by weight, the viscosity of the cement concrete will increase, causing pulsation during pumping, making spraying difficult, and the fiber rebound rate. May increase.
[0020]
The mixing method of silica fume and inorganic powder used in the present invention includes (1) a method of adding cement, silica fume, and inorganic powder and kneading cement concrete, and (2) mixing silica fume and inorganic powder. Either a method of adding together with cement when kneading, and (3) a method of adding silica fume and water to form a slurry and adding this slurry when kneading cement concrete by mixing cement or inorganic powder. Is possible.
[0021]
In the present invention, it is possible to further use an aggregate.
The aggregate used in the present invention preferably has a low water absorption rate and high aggregate strength, and the fine aggregate ratio and the maximum dimension of the aggregate are not particularly limited as long as spraying can be performed.
As the fine aggregate, river sand, crushed sand, mountain sand, lime sand, quartz sand and the like can be used.
As the coarse aggregate, river gravel, crushed stone, lime gravel and the like can be used, but the maximum aggregate size of the coarse aggregate is preferably 15 mm or less in view of a small rebound rate.
[0022]
The amount of water used in the sprayed cement concrete of the present invention is preferably 35% or more, more preferably 40 to 60% in terms of water / cement ratio, in terms of strength development. If it is less than 35%, cement concrete may not be sufficiently mixed, and if it exceeds 60%, strength development may be small.
[0023]
In the present invention, a quick setting material is used in terms of improving adhesion. The quick setting material has the effect of improving the short-time strength of the quick setting sprayed cement concrete, preventing the flaking off, and improving the adhesion to natural ground.
[0024]
Examples of the quick setting material include inorganic salt systems such as sodium aluminate, sodium carbonate, and sodium silicate, and cement mineral systems such as calcium aluminates.
[0025]
Of these, cement minerals are preferred, calcium aluminates are more preferred, and calcium aluminates are most preferred in terms of good strength development.
[0026]
Among calcium aluminates, amorphous calcium aluminate is preferable from the viewpoint of reaction activity. Amorphous calcium aluminum obtained by quenching a heat-treated product corresponding to the composition of 12CaO · 7Al ₂ O ₃ (C ₁₂ A ₇ ). Nate is more preferred.
[0027]
The particle size of the calcium aluminate is preferably 3000 cm ² / g or more in Blaine value, 5000 cm ² / g or more is more preferable. If it is less than 3000 cm ² / g, the initial strength development may be reduced.
[0028]
Calcium aluminate can be used alone as a quick setting material, but gypsum, slaked lime, sodium aluminate, and / or sodium carbonate may be used in combination. In these, it is preferable to use gypsum together.
[0029]
As the gypsum, any commercially available gypsum can be used, but type II anhydrous gypsum and natural gypsum are preferable.
[0030]
The particle size of the gypsum, preferably 3000 cm ² / g or more in Blaine value, 4000~7000cm ² / g is more preferable. If it is less than 3000 cm ² / g, the initial strength development may be reduced.
[0031]
The amount of gypsum used is preferably 20 to 250 parts by weight and more preferably 75 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of calcium aluminate. If it is less than 20 parts by weight, there is no effect, and if it exceeds 250 parts by weight, the curing time becomes long and the initial setting property may be deteriorated.
[0032]
The used amount of the quick setting material is preferably 3 to 20 parts by weight, more preferably 5 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 3 parts by weight, the rebound rate may increase and the short-term strength development may be reduced. If the amount exceeds 20 parts by weight, the pumping property such as blocking in the pumping hose will decrease, and the rebound rate will increase. There is a possibility that strength development may be reduced.
[0033]
The water reducing agent used in the present invention is used for improving the fluidity of concrete.
[0034]
A water reducing agent means what is used in order to improve the fluidity | liquidity of cement concrete, and the dispersion stability of a quick-setting material, and both a liquid form and a powder form 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. Among these, a high-performance water reducing agent is preferable in terms of high strength expression and dispersion stability.
[0035]
The high-performance water reducing agent can reduce the amount of quick setting material used and can greatly reduce the amount of dust generated and the rebound rate.
[0036]
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. Among these, a formalin condensate of naphthalene sulfonate, a formalin condensate of melamine sulfonate, and / or a polycarboxylic acid polymer compound is preferable because of its great effect.
[0037]
The amount of water reducing agent used is preferably 0.2 to 1.5 parts by weight and more preferably 0.5 to 1.2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 0.2 parts by weight, the rapid setting sprayed cement concrete has insufficient fluidity and cannot be sprayed, which may increase the rebound rate. If the amount exceeds 1.5 parts by weight, the rebound rate may increase. There is.
[0038]
In the present invention, a thickener may be used. As the thickener, water-soluble polymers such as cellulose such as methylcellulose, polyethylene oxide, and polyvinyl alcohol are preferable.
[0039]
In the present invention, conventionally used spraying equipment or the like can be used. Usually, the spraying pressure is 2 to 5 kg / cm ² and the spraying speed is about 4 to 20 m ³ / h.
[0040]
The spraying equipment is not particularly limited as long as the spraying is sufficiently performed. For example, a concrete pumping device “Aliver 280” (manufactured by Arriver) or the like is used to pump sprayed cement concrete. The quick-setting material pressure feeding device “Natom Cleat” (manufactured by Chiyoda Seisakusho) can be used.
[0041]
In the present invention, sprayed cement concrete is prepared by mixing cement, fiber, silica fume, inorganic powder, water reducing agent, and if necessary, coarse aggregate or fine aggregate. The prepared sprayed cement concrete is pumped with a softness of slump preferably 8 to 23.5 cm, more preferably 12 to 21 cm, and is mixed with a quick setting material immediately before spraying. It is something that sprays on.
[0042]
【Example】
Hereinafter, it demonstrates in detail based on an experiment example.
[0043]
Experimental example 1
Spray concrete having the composition shown in Table 1 was prepared and pumped by a sprayer “Aliver 280” manufactured by Arriver. Separately, the quick setting material “Natom Cleat” is used to press the quick setting material to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement, and is mixed with the sprayed concrete with a Y-shaped tube immediately before spraying. 100 liters of the sprayed concrete was sprayed on the side wall of the simulated tunnel made of iron plate. The test results are shown in Table 2.
[0044]
<Materials used>
Cement: Normal Portland cement, Blaine value 3420 cm ² / g, specific gravity 3.16
Fine aggregate: Niigata Aomi lime sand, specific gravity 2.64
Coarse aggregate: Gravel from Himekawa, Itoigawa City, Niigata Prefecture, specific gravity 2.65, maximum dimension 10mm
Water: tap water fiber: steel fiber, length 30 mm, specific gravity 7.8, commercially available silica fume: brain value 180,000 cm ² / g, specific gravity 2.2, commercially available inorganic powder α: calcium carbonate (limestone fine powder), Blaine value 4820 cm ² / g, specific gravity 2.7, commercial product water reducing agent: high performance water reducing agent, polycarboxylic acid type, commercial product quick setting material: calcium aluminate / gypsum = 1/1 (weight ratio). However, calcium aluminate corresponds to the composition of C ₁₂ A ₇ and is amorphous, using a brane value of 6050 cm ² / g, and gypsum using type II anhydrous gypsum and a brane value of 6050 cm ² / g. did.
[0045]
<Measurement method>
Concrete rebound rate: (amount of rapidly setting sprayed concrete that bounces and drops) / (amount of rapidly setting sprayed cement concrete used for spraying) × 100 (% By weight).
Fiber rebound rate: Indicates the fiber rebound rate. When the quick setting sprayed concrete was sprayed on the side wall for 1 minute, it was expressed as (amount of fibers bounced and dropped) / (amount of fibers in the quick setting sprayed concrete used for spraying) × 100 (% by weight) . The amount of fibers that bounced down was measured after the fibers were attracted and collected from the bounced quick setting sprayed concrete with a magnet, the cement adhering to the steel fibers was washed away, and dried.
Pulsation property: The pulsation state of the hose during pumping of quick setting shotcrete was evaluated. The case where the pumping hose did not pulsate was evaluated as ◯, the case where the quick setting sprayed concrete was discharged without interruption even if the pulsation occurred, and the case where the discharge of the quick setting sprayed concrete was interrupted was marked as x.
Compressive strength: The strength at the age of 3 hours was measured according to the Japan Society of Civil Engineers standard "Test method of initial strength of shotcrete by drawing method (JSCE-G 561-1994). The compressive strength after 1 day is JIS A 1107 ( 1993).
[0046]
[Table 1]

[0047]
[Table 2]

[0048]
Experimental example 2
Water 225kg / m ³ , cement 450kg / m ³ , inorganic powder α90kg / m ³ , fine aggregate 1062kg / m ³ , coarse aggregate 460kg / m ³ , water reducing agent 4.5kg / m ³ , in 100 parts by volume of shotcrete A shotcrete was prepared using 1.0 volume part of fiber and 100 parts by weight of silica fume in the amount shown in Table 3, and 10 parts by weight of quick setting material was mixed with 100 parts by weight of cement. The experiment was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the slump, the rebound rate, the pulsation property, and the compressive strength were evaluated as the cohesive shotcrete. The results are shown in Table 3.
[0049]
<Measurement method>
Slump: Slump of sprayed concrete. Measured according to JIS A1101 (1995).
[0050]
[Table 3]

[0051]
Experimental example 3
Water 225 kg / m ^3, cement 450 kg / m ^3, silica fume 22.5 kg / m ^3, fine aggregates 1062kg / m ^3, coarse aggregate 460 kg / m ^3, water reducing agent 4.5 kg / m ^3, Shotcrete 100 parts by volume A shotcrete was prepared using 1.0 part by volume of fibers and 100 parts by weight of inorganic powder in the amount shown in Table 4, and 10 parts by weight of quick setting material was mixed with 100 parts by weight of cement. The test was conducted in the same manner as in Experimental Example 1 except that the slump, rebound rate, pulsation property, and compressive strength were evaluated as the quick setting sprayed concrete. The results are shown in Table 4.
[0052]
<Materials used>
Inorganic powder β: clay, Blaine value 2820 cm ² / g, specific gravity 2.5, commercial product Inorganic powder γ: Ceramic pulverized product, Blaine value 4820 cm ² / g, specific gravity 2.0, commercial product
[Table 4]

[0054]
Experimental Example 4
Water 225 kg / m ^3, cement 450 kg / m ^3, silica fume 22.5 kg / m ^3, inorganic powders α90kg / m ^3, fine aggregates 1062kg / m ^3, coarse aggregate 460 kg / m ^3, water reducing agent 4.5 kg / m ³ and 100 parts by weight of the shotcrete prepared shotcrete using the fiber of the capacity part shown in Table 5 and mixed 10 parts by weight of the quick setting material with 100 parts by weight of cement as a quick setting shotcrete. The test was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the rebound rate, bending toughness, and workability were evaluated. The results are shown in Table 5.
[0055]
<Measurement method>
Bending toughness: The bending toughness after 28 days of age was measured according to the Japan Society of Civil Engineers standard "Bending toughness test method of steel fiber reinforced concrete (JSCE-G 552-19983)".
Workability: When quick setting sprayed concrete was sprayed, the case where the spraying machine was clogged was evaluated as “C”, the case where it was clogged was “Δ”, and the case where it was not clogged was “B”.
[0056]
[Table 5]

[0057]
Experimental Example 5
Water 225 kg / m ^3, cement 450 kg / m ^3, silica fume 22.5 kg / m ^3, inorganic powders α90kg / m ^3, fine aggregates 1062kg / m ^3, coarse aggregate 460 kg / m ^3, water reducing agent 4.5 kg / m ³ and 100 parts by weight of the shotcrete, 1.0 parts by weight of the fiber is prepared, and the amount of the quick setting material shown in Table 6 is mixed with 100 parts by weight of the cement to rapidly set the shotcrete. As in Example 1, except that the rebound rate, compressive strength, and pumpability were evaluated. The results are shown in Table 6.
[0058]
<Measurement method>
Pumpability: The pumping condition of quick setting sprayed concrete was evaluated. The case where the pumping hose was not blocked was marked with ◯, the case where pulsation occurred but the pumping hose was not blocked was marked with Δ, and the case where the pumping hose was blocked was marked with x.
[0059]
[Table 6]

[0060]
Experimental Example 6
Water 225 kg / m ^3, cement 450 kg / m ^3, silica fume 22.5 kg / m ^3, inorganic powders α90kg / m ^3, fine aggregates 1062kg / m ^3, coarse aggregate 460 kg / m ^3, relative to 100 parts by weight of cement A shotcrete was prepared using a water reducing agent in an amount shown in Table 7 and 1.0 part by volume of fiber in 100 parts by weight of shotcrete, and 10 parts by weight of a quick setting material was mixed with 100 parts by weight of cement. It was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that the slump, the rebound rate, and the workability were evaluated as the cohesive shotcrete. The results are shown in Table 7.
[0061]
[Table 7]

[0062]
Experimental Example 7
Water 225 kg / m ^3, cement 450 kg / m ^3, silica fume 22.5 kg / m ^3, the inorganic powder 90 kg / m ³ shown in Table 8, fine aggregate 1062kg / m ^3, coarse aggregate 460 kg / m ^3, water reducing agent 4 .5 kg / m ³ , and 1.0 parts by volume of fiber in 100 parts by volume of shotcrete, sprayed concrete is prepared, 10 parts by weight of quick setting material is mixed with 100 parts by weight of cement, and quick setting spray As concrete, it carried out like Experimental example 1 except having evaluated compressive strength and pumpability. The results are shown in Table 8.
[0063]
<Materials used>
Inorganic powder δ: Calcium carbonate (limestone fine powder), brain value 1000 cm ² / g, specific gravity 2.7, ground inorganic powder ε: Calcium carbonate (limestone fine powder), brain value 2000 cm ² / g, specific gravity 2.7, Pulverized inorganic powder ζ: calcium carbonate (limestone fine powder), brane value 3000 cm ² / g, specific gravity 2.7, pulverized inorganic powder η: calcium carbonate (limestone fine powder), brane value 7000 cm ² / g, specific gravity 2. 7, ground inorganic powder θ: calcium carbonate (limestone fine powder), brain value 10000 cm ² / g, specific gravity 2.7, ground inorganic powder ι: calcium carbonate (limestone fine powder), brain value 15000 cm ² / g, specific gravity 2.7, ground product
[Table 8]

[0065]
【The invention's effect】
With the quick setting sprayed cement concrete of the present invention, the fiber rebound rate can be drastically reduced. Also, the rebound rate of cement concrete can be drastically reduced. Further short and long-term strength of expression increases dramatically. These effects improve the bending strength and crack resistance of cement concrete. Furthermore, since expensive fibers can be used effectively, there is an advantage that economic efficiency can be improved and the amount of the quick setting material can be reduced.

Claims

100 parts by weight of cement, 2 to 10 parts by weight of silica fume, 10 to 30 parts by weight of calcium carbonate with a grain size of 2000 to 10000 cm ² / g, 1.0 to 1.5 parts by weight of water reducing agent, 100 parts by weight of sprayed cement concrete during 0.1 to 1.5 parts by volume of fibers (length of the fibers 3～60Mm), Ri greens contain aggregate, and water / cement ratio of 40% to 60% der Ru spray cement concrete pumping and, immediately before spraying, rapid the particle size is 5000 cm ² / g or more calcium aluminate 100 parts by weight and particle size in Blaine value comprising the 4000~7000cm ² / g or more gypsum 20 to 250 parts by Blaine value A spraying method in which 3 to 20 parts by weight of a binder is mixed with 100 parts by weight of cement and sprayed as quick setting sprayed cement concrete.