JP4409307B2 - Spraying method - Google Patents
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Description
本発明は、道路、鉄道、及び導水路等のトンネルにおいて、露出した地山面へ吹付ける吹付材料及びそれを用いた吹付工法に関する。 The present invention relates to a spray material sprayed onto an exposed natural ground surface in a tunnel such as a road, a railway, and a water conduit, and a spray method using the same.
従来、トンネル掘削等露出した地山の崩落を防止するために、急結剤をコンクリートに混合した急結性吹付コンクリートを使用する方法が行われている（特許文献１参照）。この工法は、通常、掘削工事現場に設置したプラントで、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。 Conventionally, in order to prevent collapse of exposed ground such as tunnel excavation, a method of using quick setting sprayed concrete in which a quick setting agent is mixed with concrete has been performed (see Patent Document 1). This method is usually a plant installed at the excavation site, where cement, aggregate, and water are mixed to prepare sprayed concrete, transported by an agitator car, pumped by a concrete pump, and a merging pipe provided in the middle In this method, it is mixed with a rapid setting agent fed from the other side and sprayed to the ground surface as a quick setting sprayed concrete until a predetermined thickness is reached.
この際に使用する急結剤としては、カルシウムアルミネート、アルカリアルミン酸塩、及びアルカリ炭酸塩等が知られている（特許文献２〜５参照）。 Calcium aluminate, alkali aluminate, alkali carbonate and the like are known as the quick setting agent used at this time (see Patent Documents 2 to 5).
しかしながら、この急結性吹付コンクリートに使用する急結剤は粉体であるために、セメントモルタルと急結剤が空気圧送して混合した場合に、よく混合されずに粉体の状態で空気中に飛散し、粉塵の発生量が多くなり作業環境が好ましくなくなるおそれがあるという課題があった。 However, since the quick setting agent used for this quick setting shotcrete is powder, when cement mortar and quick setting agent are mixed by pneumatic feeding, they are not well mixed in the powder state in the air. As a result, the amount of dust generated increases and the working environment may become unfavorable.
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、ある特定の吹付材料を使用して吹付けを行うことにより、粉塵の発生量を低減するという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。 As a result of intensive studies, the inventor has completed the present invention by obtaining knowledge that can solve the above-described problem of reducing the amount of dust generated by spraying using a specific spray material. It came to.
本発明は、早強ポルトランドセメント１００部とブレーン値で３０００ｃｍ２／ｇ以上の無水セッコウ１０〜２５部と水４０〜５５重量部を主成分とするセメントモルタルと、アルカリアルミン酸塩を水に溶解させた水溶液からなり、セメント１００重量部に対して、固形分濃度が４０〜５５重量％である液体急結剤を固形分換算で０．５〜５重量部を別々に圧送し、次いで混合して吹付けることを特徴とする吹付工法であり、さらに、凝結遅延剤、減水剤、増粘剤、超微粉、及び繊維状物質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吹付工法である。
The present invention includes a cement mortar composed mainly of 3000 cm 2 / g or more anhydrous gypsum 10-25 parts of water 40 to 55 parts by weight high-early-strength portland emissions DOO 100 parts of Blaine value, the alkali aluminate in water Consisting of 100 parts by weight of cement , 0.5 to 5 parts by weight of a liquid accelerator having a solid content of 40 to 55 % by weight in terms of solid content is separately pumped and then mixed. a spraying method, wherein the spraying and, further, setting retarder, comprising a water-reducing agent, a thickener, ultrafine, and one or two or more admixtures selected from fibrous material This spraying method is characterized by that.
本発明の吹付材料を使用することにより、粉体急結剤と使用した場合よりも、粉塵発生が少ない優れた急結性吹付セメントモルタルとすることができる。そして、セメントとセッコウを主成分とするセメントモルタルを使用することにより、初期や長期の強度発現性を向上できる。従って、作業環境が良く、強度発現性に優れた吹付材料と吹付施工ができる。 By using the spray material of the present invention, it is possible to obtain an excellent quick setting spray cement mortar with less dust generation than when used with a powder quick setting agent. By using cement mortar mainly composed of cement and gypsum, initial and long-term strength development can be improved. Therefore, the spraying material and spraying construction with good working environment and excellent strength development can be performed.
以下、本発明を詳細に説明する。なお、本発明では、セメントペースト、セメントモルタル、ドライセメントモルタル、コンクリート、及びドライコンクリートを総称してセメントモルタルという。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present invention, cement paste, cement mortar, dry cement mortar, concrete, and dry concrete are collectively referred to as cement mortar.
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早強ポルトランドセメント及び超早強ポルトランドセメント等が挙げられ、これらを微粉末化して使用してもよい。 Examples of the cement used in the present invention include commercially available early-strength Portland cement and super-early-strength Portland cement, and these may be used in the form of fine powder.
本発明で使用するセッコウはセメントモルタルを高強度化するためにセメントモルタル側へ混合するものであり、セッコウとしては、無水セッコウ、半水セッコウ、及び二水セッコウ等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用してもよい。これらの中では強度発現性の点から無水セッコウが好ましい。セッコウの粒度は通常セメント等に使用される程度が良く、例えばブレーン値で３０００ｃｍ２/ｇ程度が好ましく、さらに３０００ｃｍ２/ｇを越えるように微粉末化することが好ましい。
セッコウの使用量は、セメント１００重量部に対して、１〜２５重量部が好ましく、５〜２０重量部がより好ましい。１重量部未満では長期強度発現性を促進させることが難しく、２５重量部を越えると初期凝結が遅れ、地山に対する付着性が小さくなるおそれがある。
The gypsum used in the present invention is mixed to the cement mortar side in order to increase the strength of the cement mortar. Examples of the gypsum include anhydrous gypsum, half-water gypsum, and two-water gypsum. Two or more kinds may be used in combination. Among these, anhydrous gypsum is preferable from the viewpoint of strength development. Particle size of the gypsum may degree used for normal cement, for example, preferably approximately 3000 cm 2 / g in Blaine value, it is preferable to further micronized to exceed 3000 cm 2 / g.
The amount of gypsum used is preferably 1 to 25 parts by weight and more preferably 5 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement. If it is less than 1 part by weight, it is difficult to promote long-term strength development. If it exceeds 25 parts by weight, the initial setting is delayed, and the adhesion to the ground may be reduced.
本発明で使用する液体急結剤としては、アルカリ水酸化物といったアルカリを水に溶解させた水溶液、硫酸塩、並びに、アルカリアルミン酸塩、アルカリ炭酸塩、及びアルカリケイ酸塩といったアルカリ塩を水に溶解させた水溶液、並びに、シリカのコロイド水溶液からなる群のうちの１種以上からなる液体急結剤が挙げられる。カルシウムアルミネートは水と反応して直ちに凝結するために水溶液として使用できない。液体急結剤を使用することにより、粉塵の発生がなくなり、作業環境が好ましくなるという効果がある。 Examples of the liquid accelerator used in the present invention include an aqueous solution in which an alkali such as an alkali hydroxide is dissolved in water, a sulfate, and an alkali salt such as an alkali aluminate, an alkali carbonate, and an alkali silicate. And a liquid accelerator comprising at least one member selected from the group consisting of a colloidal aqueous solution of silica and an aqueous solution dissolved in silica. Calcium aluminate cannot be used as an aqueous solution because it reacts with water and sets immediately. By using the liquid quick setting agent, there is an effect that dust is not generated and the working environment is preferable.
アルカリ水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、及び消石灰等が挙げられる。これらの中では、経済性や水への溶解性の点で水酸化ナトリウムが好ましい。 Examples of the alkali hydroxide include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, and slaked lime. In these, sodium hydroxide is preferable at the point of economical efficiency or the solubility to water.
アルカリ水酸化物の使用量は、セメント１００重量部に対して、固形分換算で０．３〜１０重量部が好ましく、０．５〜５重量部がより好ましい。０．３重量部未満では効果がなく、１０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。 The amount of the alkali hydroxide used is preferably 0.3 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight, in terms of solid content, with respect to 100 parts by weight of cement. If it is less than 0.3 part by weight, there is no effect, and if it exceeds 10 parts by weight, long-term strength development may be hindered.
硫酸塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム、硫酸マグネシウム、及び硫酸アルミニウム等のセッコウを除いたものが挙げられる。これらの中では、水への溶解性や初期凝結力が大きい点で硫酸アルミニウムが好ましい。 Examples of the sulfate include sodium sulfate, potassium sulfate, lithium sulfate, magnesium sulfate, and aluminum sulfate. Of these, aluminum sulfate is preferred because of its high solubility in water and high initial cohesive force.
硫酸塩の使用量は、セメント１００重量部に対して、固形分換算で０．３〜１０重量部が好ましく、０．５〜７重量部がより好ましい。０．３重量部未満では効果がなく、１０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。 The amount of sulfate used is preferably 0.3 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 7 parts by weight in terms of solid content, with respect to 100 parts by weight of cement. If it is less than 0.3 part by weight, there is no effect, and if it exceeds 10 parts by weight, long-term strength development may be hindered.
アルカリ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る。又、アルカリ金属水酸化物と水酸化アルミニウムを水溶液中等で加熱混合し、溶解させたものを使用してもよい。これらの中では、溶解性の点でアルミン酸カリウムが好ましい。 Examples of the alkali aluminate include sodium aluminate, potassium aluminate, and lithium aluminate. Alternatively, an alkali metal hydroxide and aluminum hydroxide that are mixed by heating in an aqueous solution or the like may be used. Among these, potassium aluminate is preferable from the viewpoint of solubility.
アルカリアルミン酸塩の使用量は、セメント１００重量部に対して、固形分換算で０．３〜１０重量部が好ましく、０．５〜５重量部がより好ましい。０．３重量部未満では効果がなく、１０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。 The amount of alkali aluminate used is preferably 0.3 to 10 parts by weight, and more preferably 0.5 to 5 parts by weight, in terms of solid content, with respect to 100 parts by weight of cement. If it is less than 0.3 part by weight, there is no effect, and if it exceeds 10 parts by weight, long-term strength development may be hindered.
アルカリ炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、及び炭酸リチウム等が挙げられる。又、アルカリ炭酸水素塩を使用してもよい。これらの中では、経済性や溶解性が大きい点で炭酸ナトリウムや炭酸カリウムが好ましい。 Examples of the alkali carbonate include sodium carbonate, potassium carbonate, and lithium carbonate. Alkali hydrogen carbonate may also be used. In these, sodium carbonate and potassium carbonate are preferable at a point with large economical efficiency and solubility.
アルカリ炭酸塩の使用量は、セメント１００重量部に対して、固形分換算で０．３〜１０重量部が好ましく、０．５〜７重量部がより好ましい。０．３重量部未満では効果がなく、１０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。 The amount of the alkali carbonate used is preferably 0.3 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 7 parts by weight in terms of solid content, with respect to 100 parts by weight of cement. If it is less than 0.3 part by weight, there is no effect, and if it exceeds 10 parts by weight, long-term strength development may be hindered.
アルカリケイ酸塩（以下ケイ酸アルカリという）としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、及びケイ酸リチウム等が挙げられる。ケイ酸アルカリは、セメント成分中のカルシウムイオンやマグネシウムイオンと凝固反応することにより、初期に硬化が促進される。 Examples of the alkali silicate (hereinafter referred to as alkali silicate) include sodium silicate, potassium silicate, and lithium silicate. The alkali silicate is accelerated in the initial stage by coagulating with calcium ions and magnesium ions in the cement component.
一般的には、ＪＩＳで規定されている１号、２号、及び３号水ガラスが挙げられ、そのまま使用してもよく、場合によっては水で薄めて使用してもよい。また、粉末状のケイ酸アルカリを任意の割合に水に溶解させたケイ酸アルカリを使用してもよく、その濃度は特に限定されるものではないが１０〜６０重量％の範囲であれば使用できる。入手のし易さや価格の点から一般に市販されている水ガラスが好ましい。 In general, No. 1, No. 2, and No. 3 water glass specified by JIS can be used, and they may be used as they are, or may be used after being diluted with water. Moreover, you may use the alkali silicate which melt | dissolved the powdery alkali silicate in water in arbitrary ratios, Although the density | concentration is not specifically limited, if it is the range of 10 to 60 weight%, it will be used. it can. In view of availability and price, commercially available water glass is preferred.
ケイ酸アルカリの使用量は、セメント１００重量部に対して、固形分換算で５〜３０重量部が好ましく、１０〜２０重量部がより好ましい。５重量部未満では初期に充分な凝結力を付与することが困難であり、３０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。 The amount of alkali silicate used is preferably 5 to 30 parts by weight, more preferably 10 to 20 parts by weight in terms of solid content, with respect to 100 parts by weight of cement. If it is less than 5 parts by weight, it is difficult to impart sufficient coagulation force in the initial stage, and if it exceeds 30 parts by weight, long-term strength development may be hindered.
これらのアルカリやアルカリ塩の中では、初期凝結性の点で、アルカリアルミン酸塩やアルカリ炭酸塩が好ましい。又、アルカリアルミン酸塩とアルカリ炭酸塩を併用してもよい。 Among these alkalis and alkali salts, alkali aluminate and alkali carbonate are preferable from the viewpoint of initial setting property. Further, alkali aluminate and alkali carbonate may be used in combination.
これらのアルカリやアルカリ塩は水に溶解させた水溶液として使用する。又、場合によってはスラリーとして使用してもよく、又、水溶液とスラリーを併用すしてもよい。 These alkalis and alkali salts are used as an aqueous solution dissolved in water. In some cases, it may be used as a slurry, or an aqueous solution and a slurry may be used in combination.
本発明で使用するシリカのコロイド水溶液とは、酸化ケイ素の粒子や水和物をコロイド状態で分散させた水溶液であり、セメント成分中のカルシウムイオンやマグネシウムイオンと凝固反応することにより、初期の硬化が促進される。又、酸化ケイ素の代わりに酸化アルミニウムを使用してもよい。酸化ケイ素の粒度は、コロイド粒子の分散性の点から40ｎｍ以下が好ましい。 The silica colloid aqueous solution used in the present invention is an aqueous solution in which silicon oxide particles and hydrates are dispersed in a colloidal state, and the initial hardening is achieved by a coagulation reaction with calcium ions and magnesium ions in the cement component. Is promoted. Further, aluminum oxide may be used instead of silicon oxide. The particle size of silicon oxide is preferably 40 nm or less from the viewpoint of dispersibility of colloidal particles.
シリカのコロイド溶液（以下コロイダルシリカという）としては、コロイド粒径が１０〜２０ｎｍ、酸化ケイ素が３０〜３１重量％、酸化ナトリウムが０．６重量％以下のものが好ましく、一般的に、市販されているものをそのまま使用してもよく、水といかなる割合にも混合するので薄めて使用してもよい。 As a colloidal solution of silica (hereinafter referred to as colloidal silica), a colloidal particle size of 10 to 20 nm, silicon oxide of 30 to 31% by weight, and sodium oxide of 0.6% by weight or less are preferable, and they are generally commercially available. Can be used as is, or mixed in any proportion with water, so it can be diluted.
コロイダルシリカの使用量は、含有する酸化ケイ素又は酸化アルミニウムの固形分換算で、セメント１００重量部に対して、５〜３０重量部が好ましく、１０〜２０重量部がより好ましい。５重量部未満では初期に充分な凝結力を付与することが困難であり、３０重量部を越えると長期強度発現を阻害するおそれがある。 The amount of colloidal silica used is preferably 5 to 30 parts by weight and more preferably 10 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement in terms of the solid content of the silicon oxide or aluminum oxide contained. If it is less than 5 parts by weight, it is difficult to impart sufficient coagulation force in the initial stage, and if it exceeds 30 parts by weight, long-term strength may be inhibited.
これらの液体急結剤の中では、初期凝結や初期強度発現性の点で、アルカリアルミン酸塩が好ましい。 Among these liquid quick setting agents, alkali aluminate is preferable from the viewpoint of initial setting and initial strength development.
これらの水溶液の溶液濃度は、各物質により水に対する溶解度が異なるため、特に限定されるものではないが、できるだけ高い濃度の水溶液が好ましい。濃度が低いと、水溶液中の水の割合がそれだけ大きく、効果を得るために水溶液を多く使用する必要があり、その分、水の使用量も増加し、強度発現性を阻害するおそれがある。そのため、固形分濃度としては、３０〜６０重量％が好ましく、４０〜５５重量％がより好ましい。３０重量％未満だと効果はなく、６０重量％を越えると溶解性が低下してスラリー状となるために、液体急結剤を貯蔵する間に沈殿物が生じ、使用する際に攪拌しなければならないおそれがある。 The solution concentration of these aqueous solutions is not particularly limited because the solubility in water varies depending on each substance, but an aqueous solution having a concentration as high as possible is preferable. If the concentration is low, the ratio of water in the aqueous solution is so large that it is necessary to use a large amount of the aqueous solution in order to obtain the effect, and the amount of water used is increased accordingly, which may impair strength development. Therefore, the solid content concentration is preferably 30 to 60% by weight, and more preferably 40 to 55% by weight. If it is less than 30% by weight, there is no effect, and if it exceeds 60% by weight, the solubility is lowered to form a slurry, so that a precipitate is formed during storage of the liquid quick-set agent and must be stirred when used. There is a risk of having to.
本発明ではセメントモルタルの凝結硬化前の特性や凝結硬化後の強度特性等を改善するために、凝結遅延剤、減水剤、増粘剤、超微粉、及び繊維状物質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することが好ましい。 In the present invention, in order to improve the properties before setting and hardening of cement mortar, a kind selected from the group consisting of setting retarders, water reducing agents, thickeners, ultrafine powders, and fibrous substances. Or it is preferable to use 2 or more types of admixtures.
凝結遅延剤とは、セメントの凝結を遅延するものをいう。凝結遅延剤としては、有機酸やリン酸塩等が挙げられる。 The setting retarder refers to an agent that delays the setting of cement. Examples of the setting retarder include organic acids and phosphates.
有機酸としては、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、リンゴ酸、及びこれらのナトリウム塩やカリウム塩等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用してもよい。これらの中では強度発現性を阻害しにくい点でクエン酸が好ましい。 Examples of the organic acid include citric acid, tartaric acid, gluconic acid, malic acid, and sodium salts and potassium salts thereof. One or more of these may be used in combination. Of these, citric acid is preferred because it is difficult to inhibit strength development.
有機酸の使用量は、セメント１００重量部に対して、０．０１〜３重量部が好ましく、０．０５〜１重量部がより好ましい。０．０１重量部未満では効果がなく、３重量部を越えると硬化が遅延しすぎて硬化不良となるおそれがある。 The amount of the organic acid used is preferably 0.01 to 3 parts by weight and more preferably 0.05 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of cement. If it is less than 0.01 part by weight, there is no effect, and if it exceeds 3 parts by weight, curing may be delayed so that curing may be poor.
リン酸塩としては、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、及びテトラポリリン酸ナトリウム等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用してもよい。又、ナトリウム塩の代わりにカリウム塩を使用してもよい。これらの中では強度発現性を阻害しにくい点でトリポリリン酸ナトリウムが好ましい。 Examples of the phosphate include monosodium phosphate, disodium phosphate, trisodium phosphate, sodium tripolyphosphate, sodium hexametaphosphate, sodium pyrophosphate, sodium tetrapolyphosphate, and the like, one or more of these May be used in combination. Further, a potassium salt may be used in place of the sodium salt. Of these, sodium tripolyphosphate is preferred because it is difficult to inhibit strength development.
リン酸塩の使用量は、セメント１００重量部に対して、０．０１〜３重量部が好ましく、０．０５〜１重量部がより好ましい。０．０１重量部未満では効果がなく、３重量部を越えると硬化が遅延しすぎて硬化不良となるおそれがある。 The amount of phosphate used is preferably 0.01 to 3 parts by weight and more preferably 0.05 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of cement. If it is less than 0.01 part by weight, there is no effect, and if it exceeds 3 parts by weight, curing may be delayed so that curing may be poor.
凝結遅延後の初期強度を向上するために、有機酸とアルカリ炭酸塩を併用してもよい。この場合の有機酸とアルカリ炭酸塩の混合割合は、アルカリ炭酸塩１００重量部に対して、有機酸１０〜３００重量部が好ましく、２０〜２００重量部がより好ましい。１０重量部未満では効果がなく、３００重量部を越えると硬化が遅延しすぎて硬化不良となるおそれがある。 In order to improve the initial strength after the setting delay, an organic acid and an alkali carbonate may be used in combination. In this case, the mixing ratio of the organic acid and the alkali carbonate is preferably 10 to 300 parts by weight and more preferably 20 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alkali carbonate. If it is less than 10 parts by weight, there is no effect, and if it exceeds 300 parts by weight, curing may be delayed so that curing may be poor.
有機酸とアルカリ炭酸塩の混合物の使用量は、セメント１００重量部に対して、０．０１〜３重量部が好ましく、０．０５〜１重量部がより好ましい。０．０１重量部未満では効果がなく、３重量部を越えると硬化が遅延しすぎて硬化不良となるおそれがある。 The amount of the mixture of organic acid and alkali carbonate used is preferably 0.01 to 3 parts by weight and more preferably 0.05 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of cement. If it is less than 0.01 part by weight, there is no effect, and if it exceeds 3 parts by weight, curing may be delayed so that curing may be poor.
凝結遅延剤の中では、遅延後の初期強度が良好な点で、有機酸とアルカリ炭酸塩を併用したものが好ましい。 Among the setting retarders, a combination of an organic acid and an alkali carbonate is preferable from the viewpoint of good initial strength after the delay.
減水剤はセメントモルタルの流動性を改善するために使用するもので、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、高強度発現性の点で、高性能減水剤が好ましい。 The water reducing agent is used to improve the fluidity of cement mortar, and either liquid or powdery 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.
高性能減水剤により、吹付け厚さを小さくでき、吹付け量を効率よく大きくでき、急結力を向上し、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。 The high-performance water reducing agent can reduce the spraying thickness, efficiently increase the spraying amount, improve the rapid setting force, and can extremely reduce the amount of rapid setting agent used, the amount of dust generated, and the rebound rate.
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、流動性を大きく改良できる点で、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物やポリカルボン酸系高分子化合物が好ましい。 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. Of these, a formalin condensate of naphthalene sulfonate and a polycarboxylic acid-based polymer compound are preferable in that the fluidity can be greatly improved.
高性能減水剤の使用量は、固形分としてセメント１００重量部に対して、０．０５〜３重量部が好ましく、０．１〜２重量部がより好ましい。０．０５重量部未満では効果がなく、３重量部を越えるとセメントモルタルの流動性は大きくなるが、セメントモルタルに粘性を生じ、セメントモルタルが圧送管やミキサーの回転羽根に付着し、施工性や強度が低下するおそれがある。 The amount of the high-performance water reducing agent used is preferably 0.05 to 3 parts by weight, more preferably 0.1 to 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of cement as a solid content. If less than 0.05 parts by weight, there is no effect, and if it exceeds 3 parts by weight, the fluidity of the cement mortar increases, but the cement mortar becomes viscous, and the cement mortar adheres to the rotary blades of the pumping pipe and the mixer. There is a risk that the strength will decrease.
増粘剤は、セメントモルタルに粘性を付与し、セメントモルタルの材料分離を抑制し、吹付直後のダレを防止し、リバウンドを小さくし、粉塵発生を抑制するものである。増粘剤としては、メチルセルロース、エチルセルロース、メチルエチルセルロース、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、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。 The thickener imparts viscosity to the cement mortar, suppresses material separation of the cement mortar, prevents sagging immediately after spraying, reduces rebound, and suppresses dust generation. Examples of thickeners include celluloses such as methylcellulose, ethylcellulose, methylethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, and hydroxyethylethylcellulose, alginic acid, sodium alginate, β-1,3 glucan, pullulan , Guar gum, welan gum and other polysaccharides, vinyl acetate, ethylene, vinyl chloride, methacrylic acid, acrylic acid, sodium acrylate, unsaturated carboxylic acid and other vinyl polymers and copolymers thereof, and vinyl acetate heavy Examples thereof include emulsions such as those obtained by saponifying a polymer or a copolymer thereof and modifying it to a polyvinyl alcohol skeleton, and one or more of these may be used in combination. Among these, celluloses are preferable in that initial aggregation is difficult to inhibit.
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モルタル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モルタルの粘性が大きくなり、セメントモルタルの圧送性に支障を生じたり、強度発現性を阻害するおそれがある。 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 mortar will be small when sprayed or the rebound rate will increase. If it exceeds 0.5 part by weight, the viscosity of the cement mortar will increase. There is a risk of hindering pumpability and inhibiting strength development.
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、セメントモルタルの圧送性を向上する効果がある。超微粉としては、微粉スラグ、微粉フライアッシュ、ベントナイト、メタカオリオン、及びシリカフューム等が挙げられ、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。 The ultra fine powder means one having an average particle size of 10 μm or less, and has the effect of reducing the cement amount, the dust amount, and the rebound rate, and improving the pumpability of the cement mortar. Examples of the ultrafine powder include fine powder slag, fine powder fly ash, bentonite, metakaorion, and silica fume. Among these, silica fume is preferable in terms of strength development.
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延するおそれがある。 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.
繊維状物質はセメントモルタルの耐衝撃性や弾性を向上させるものであり、無機質や有機質いずれも使用できる。 Fibrous substances improve the impact resistance and elasticity of cement mortar, and both inorganic and organic substances can be used.
無機質の繊維状物質としては、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、石綿、セラミック繊維、及び金属繊維等が挙げられ、有機質の繊維状物質としては、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリル繊維、セルロース繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアミド繊維、パルプ、麻、木毛、及び木片等が挙げられる。これらの中では経済性の点で、金属繊維やビニロン繊維が好ましい。 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, and wood chip. Among these, metal fibers and vinylon fibers are preferable from the viewpoint of economy.
繊維状物質の長さは圧送性や混合性等の点で、５０ｍｍ以下が好ましく、３０ｍｍ以下がより好ましい。５０ｍｍを越えると圧送中にセメントモルタルが閉塞するおそれがある。 The length of the fibrous material is preferably 50 mm or less, and more preferably 30 mm or less in terms of pumpability and mixing properties. If it exceeds 50 mm, the cement mortar may be clogged during pumping.
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重量部を越えると圧送性が低下したり、効果がなくなったりするおそれがある。 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 pumpability may be lowered or the effect may be lost.
水の使用量は、セメント１００重量部に対して、３５〜６０重量部が好ましく、４０〜５５重量部がより好ましい。なお、ここでいう水の使用量には、セメントモルタル中と液体急結剤中の両方に含有する水を含む。３５重量部未満だと得られるセメントモルタルの流動性が小さくなり、ポンプ圧送性に支障をきたすおそれがあり、６０重量部を越えると強度発現性が低下するおそれがある。 The amount of water used is preferably 35 to 60 parts by weight and more preferably 40 to 55 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement. In addition, the usage-amount of water here contains the water contained in both a cement mortar and a liquid quick-setting agent. If the amount is less than 35 parts by weight, the fluidity of the resulting cement mortar becomes small, which may hinder the pumpability, and if it exceeds 60 parts by weight, the strength development may be reduced.
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。 細骨材としては、川砂、山砂、石灰砂、及び硅砂等が挙げられる。粗骨材としては、川砂利、山砂利、及び石灰砂利等が挙げられる。粗骨材の最大寸法は特に制限はないが、リバウンド率が小さくなる点で、１５ｍｍ以下が好ましい。１５ｍｍを越えるとリバウンド率が大きくなるおそれがある。 The aggregate used in the present invention preferably has a low water absorption rate and a high aggregate strength, but is not particularly limited. Examples of the fine aggregate include river sand, mountain sand, lime sand, and dredged sand. Examples of coarse aggregate include river gravel, mountain gravel, and lime gravel. The maximum size of the coarse aggregate is not particularly limited, but is preferably 15 mm or less from the viewpoint of reducing the rebound rate. If it exceeds 15 mm, the rebound rate may increase.
本発明のセメントモルタル側へのセッコウの混合方法は特に限定されるものではないが、あらかじめ、セメントに特定量のセッコウを混合しておく方法や、セメントモルタルを混練りするときにセッコウを添加する方法等が挙げられる。さらに、ＪＩＳで規定されているセメント中の三酸化硫黄（ＳＯ３ ）の含有率は３．０〜４．５重量％程度以下であるので、セメント製造工場でセメント製造時にこのＪＩＳの規定値を越える量のセッコウを混合してもよい。 The method of mixing gypsum to the cement mortar side of the present invention is not particularly limited, but a method of mixing a specific amount of gypsum in the cement in advance, or adding gypsum when kneading the cement mortar Methods and the like. Furthermore, the content of sulfur trioxide (SO 3 ) in the cement specified by JIS is about 3.0 to 4.5% by weight or less. Excess amounts of gypsum may be mixed.
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モルタルとして吹付けを行うことができる。吹付工法としては、セメントモルタルと液体急結剤を別々に圧送し、次いで両者を合流混合した急結性吹付セメントモルタルを吹付けることが好ましく、乾式吹付法や湿式吹付法が使用できる。 In the spraying method of the present invention, conventionally used spraying equipment can be used. In the spraying method of the present invention, spraying can be performed as cement mortar from the required physical properties, economy, workability, and the like. As the spraying method, it is preferable to spray the cement mortar and the liquid quick-setting agent separately, and then spray the quick-setting spraying cement mortar obtained by merging and mixing the two, and a dry spraying method or a wet spraying method can be used.
乾式吹付法としては、セメント、セッコウ、及び骨材を混合、空気圧送し、途中で、例えば、Ｙ字管の一方から液体急結剤や水を添加して、湿潤状態で吹付ける方法等が挙げられる。 As a dry spray method, cement, gypsum, and aggregate are mixed and pneumatically fed, and in the middle, for example, a liquid quick-setting agent or water is added from one side of a Y-shaped tube and sprayed in a wet state. Can be mentioned.
湿式吹付法としては、セメント、セッコウ、骨材、及び水を混合して混合、空気圧送し、途中で、例えば、Ｙ字管の一方から液体急結剤を添加して吹付ける方法等が挙げられる。 As the wet spraying method, cement, gypsum, aggregate, and water are mixed and mixed, pneumatically fed, and in the middle, for example, a liquid quick-setting agent is added from one of the Y-shaped tubes and sprayed. It is done.
混和材はセメントモルタル側と液体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良く、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、セメントモルタル側に添加することが好ましい。最終的にこれらの材料を混合した急結性吹付セメントモルタルが吹付けられれば問題はない。 The admixture can be mixed on either the cement mortar side or the liquid setting agent side, and may be used only on one side or on both sides, but in terms of strength improvement, rebound prevention, and setting control. It is preferable to add to the cement mortar side. There is no problem if a quick setting spray cement mortar mixed with these materials is finally sprayed.
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。 In the spraying method of the present invention, conventionally used spraying equipment can be used. Usually, the spray pressure is 2 to 5 kg / cm 2 , and the spray speed is 4 to 20 m 3 / h.
表１に示すセメント４５０ｋｇ／ｍ３ 、細骨材１０１４ｋｇ／ｍ３ 、粗骨材６８６ｋｇ／ｍ３ 、及び水２０３ｋｇ／ｍ３ とし、セッコウをセメント１００重量部に対して１０重量部混合して吹付コンクリートとし、コンクリート圧送機「アリバ−２８０」で圧送した。 Table 1 shows the cement 450 kg / m 3, fine aggregates 1014kg / m 3, coarse aggregate 686kg / m 3, and a water 203kg / m 3, were mixed 10 parts by weight per 100 parts by weight of cement plaster spray It was made concrete and was pumped with a concrete pumping machine “ARIVA-280”.
この吹付コンクリートに液体急結剤を、セメント１００重量部に対して固形分換算で表１に示す量になるように、途中に設けたＹ字管から急結剤圧送機「デンカナトムクリ−ト」により合流混合して急結性吹付コンクリートとした。この急結性吹付コンクリートの吹付施工を実施し、圧縮強度を測定した。結果を表１に示す。 Liquid quick setting agent is applied to this shotcrete so that the amount shown in Table 1 is calculated in terms of solid content with respect to 100 parts by weight of cement. To make quick setting sprayed concrete. The rapid setting sprayed concrete was sprayed and the compressive strength was measured. The results are shown in Table 1.
（使用材料）
セメントａ：市販の普通ポルトランドセメント、比重３．１６
セメントｂ：市販の早強ポルトランドセメント、比重３．１４
細骨材：新潟県青海町産石灰砂、表面水率６．５％、比重２．６２
粗骨材：新潟県青海町産石灰砂利、表乾状態、比重２．６６
セッコウＩ：無水セッコウ粉砕品、ブレーン値３８００ｃｍ２ ／ｇ
液体急結剤Ａ：Ｋ２ Ｏ／Ａｌ２ Ｏ３ ＝１．５（モル比）で調整したアルミン酸カリウム５０重量％溶液
液体急結剤Ｂ：硫酸アルミニウム４０重量％溶液
液体急結剤Ｃ：水酸化ナトリウム４５重量％溶液
液体急結剤Ｄ：炭酸カリウム４５重量％溶液
液体急結剤Ｅ：水ガラス３号、ＳｉＯ２ ３０重量％、Ｎａ２ Ｏ１０重量％溶液
液体急結剤Ｆ：液体急結剤ＡとＤの重量比でＡ：Ｄ＝４：１の溶液
液体急結剤Ｇ：液体急結剤ＡとＣの重量比でＡ：Ｃ＝１：１の溶液
液体急結剤Ｈ：液体急結剤ＣとＤの重量比でＣ：Ｄ＝４：１の溶液
液体急結剤Ｉ：コロイダルシリカ、平均粒径１５ｎｍ、ＳｉＯ２ ３０重量％、Ｎａ２ Ｏ０．２重量％溶液
(Materials used)
Cement a: Commercially available ordinary Portland cement, specific gravity 3.16
Cement b: Commercial early strong Portland cement, specific gravity 3.14
Fine aggregate: Lime sand from Aomi Town, Niigata Prefecture, surface water ratio 6.5%, specific gravity 2.62.
Coarse aggregate: Lime gravel from Aomi Town, Niigata Prefecture, surface dry condition, specific gravity 2.66
Gypsum I: Anhydrous gypsum pulverized product, Blaine value 3800 cm 2 / g
Liquid accelerating agent A: potassium aluminate 50 wt% solution liquid accelerating agent B adjusted with K 2 O / Al 2 O 3 = 1.5 (molar ratio) B: aluminum sulfate 40 wt% solution liquid accelerating agent C: Sodium hydroxide 45 wt% solution liquid quick setting agent D: Potassium carbonate 45 wt% solution liquid quick setting agent E: Water glass No. 3, SiO 2 30 wt%, Na 2 O 10 wt% solution liquid quick setting agent F: Liquid quick setting agent Solution liquid accelerating agent A: D = 4: 1 by weight ratio of binders A and D: Solution liquid accelerating agent H by weight ratio of liquid accelerating agents A and C: H: Liquid quick setting agent C: D = 4: 1 solution liquid quick setting agent I: Colloidal silica, average particle size 15 nm, SiO 2 30 wt%, Na 2 O 0.2 wt% solution
（測定方法）
圧縮強度：調整した急結性吹付コンクリートを吹付けした。材齢１時間は幅２５ｃｍ×長さ２５ｃｍのプルアウト型枠供試体を使用し、プルアウト型枠表面からピンを急結性吹付コンクリートで被覆し、型枠の裏側よりピンを引き抜き、その時の引き抜き強度を求め、（圧縮強度）＝（引き抜き強度）×４／（供試体接触面積）の式から圧縮強度を算出した。材齢１日以降は幅５０ｃｍ×長さ５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの型枠から採取した直径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。
(Measuring method)
Compressive strength: Adjusted quick setting sprayed concrete was sprayed. For the age of 1 hour, use a 25cm wide x 25cm long pullout form specimen, cover the pin from the surface of the pullout formwork with quick setting spray concrete, pull the pin from the back side of the formwork, and pull out strength at that time The compressive strength was calculated from the formula of (compressive strength) = (pullout 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.
液体急結剤は固形分換算でセメント１００重量部に対する重量部、ｈは時間、ｄは日、−は強度不足のためコア採取不能。
The liquid quick-setting agent is part by weight with respect to 100 parts by weight of cement in terms of solid content, h is time, d is day, and-is insufficient in strength, so that the core cannot be collected.
（比較例１）
セメントｂ１００重量部に対してセッコウ１０重量部を混合して吹付コンクリートとし、セメント１００重量部に対してカルシウムアルミネートからなる粉体急結剤を５重量部混合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と同様に行って粉塵量を測定し、実験Ｎｏ．１−６と比較した。その結果、実験Ｎｏ．１−６の粉塵量は０．９ｍｇ／ｍ３ であるのに対し、比較例１の粉塵量は２０．５ｍｇ／ｍ３ であった。
(Comparative Example 1)
10 parts by weight of gypsum was mixed with 100 parts by weight of cement b to make a shotcrete, and 5 parts by weight of a powder quick-setting agent made of calcium aluminate was mixed with 100 parts by weight of cement to make a quick setting shotcrete. Except for this, the same procedure as in Example 1 was performed to measure the amount of dust. Compared with 1-6. As a result, Experiment No. The dust amount of 1-6 was 0.9 mg / m 3 , while the dust amount of Comparative Example 1 was 20.5 mg / m 3 .
（使用材料）
カルシウムアルミネート：Ｃ１２Ａ７ 、非晶質、ブレーン値６２００ｃｍ２ ／ｇ
(Materials used)
Calcium aluminate: C 12 A 7 , amorphous, Blaine value 6200 cm 2 / g
（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の定位置で測定し、得られた測定値の平均値を示した。
(Measuring method)
Dust amount: Rapid setting sprayed concrete was sprayed on a simulated tunnel with a height of 3.5 m and a width of 2.5 m manufactured in an arch shape with an iron plate at a spraying speed of 4 m 3 / h for 30 minutes. The measurement was performed 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.
（比較例２）
セメントａ１００重量部に対してセッコウ１０重量部を混合して吹付コンクリートとし、セメント１００重量部に対してアルミン酸カリウムからなる粉体急結剤を５重量部混合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と同様に行って粉塵量を測定し、実験Ｎｏ．１−６と比較した。その結果、実験Ｎｏ．１−６の粉塵量は０．９ｍｇ／ｍ３ であるのに対し、比較例２の粉塵量は２１．７ｍｇ／ｍ３ であった。
(Comparative Example 2)
10 parts by weight of gypsum was mixed with 100 parts by weight of cement a to make sprayed concrete, and 5 parts by weight of a powder quick-setting agent made of potassium aluminate was mixed with 100 parts by weight of cement to make quick setting sprayed concrete. Except for this, the same procedure as in Example 1 was performed to measure the amount of dust. Compared with 1-6. As a result, Experiment No. The dust amount of 1-6 was 0.9 mg / m 3 , while the dust amount of Comparative Example 2 was 21.7 mg / m 3 .
本発明の吹付材料を使用することにより、粉体急結剤と使用した場合よりも、粉塵発生が少ない優れた急結性吹付セメントモルタルとすることができる。そして、セメントとセッコウを主成分とするセメントモルタルを使用することにより、初期や長期の強度発現性を向上できる。従って、作業環境が良く、強度発現性に優れた吹付材料と吹付施工ができるため、道路、鉄道、及び導水路等のトンネルにおいて、露出した地山面へ吹付ける吹付材料及びそれを用いた吹付工法に適する。
By using the spray material of the present invention, it is possible to obtain an excellent quick setting spray cement mortar with less dust generation than when used with a powder quick setting agent. By using cement mortar mainly composed of cement and gypsum, initial and long-term strength development can be improved. Therefore, because the spraying material and spraying construction with good working environment and excellent strength development can be performed, the spraying material sprayed to the exposed natural ground surface and the spraying using it in tunnels such as roads, railways, and conduits Suitable for construction method.
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