JP4553503B2 - 湿式吹付け用セメントモルタル - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿式吹付け用セメントモルタル及びセメントモルタルの吹付け方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
モルタルの吹付け工法は、大別すると、水を含む全材料を練り混ぜた後、圧縮空気、ポンプ等で圧送し、ノズルで吹付ける湿式工法と、水以外の全材料をノズルまで圧送し、ノズル近傍で別途ポンプから送られた水と混合して吹付ける乾式工法とに分けられる。この内で湿式工法は、乾式工法と比べるとリバウンド(跳返り)率や粉塵の発生量が少なく、硬化物の品質が安定しているという長所がある。近年、この様な湿式工法において、単位時間当たりの吹付け量を増大させるために、圧送途中で急結剤を添加混合する方法が広く採用されている。
【0003】
湿式工法において使用されるベース材料としては、一般的に用いられているモルタルやコンクリートに、シリカフューム、高炉スラグ等の微粉末を混合してリバウンド率を低減させたものや、セメント混和用ポリマーディスパージョンを混練したもの等が知られている(特開平10−216628号公報)。
【0004】
これらの材料を用いる場合には、急結剤の添加量が少なすぎると、吹付け後にダレ、ズレ、剥落等を起こし易くなるので、これを防止するためには、急結剤を多量に添加することが必要である。しかしながら、急結剤の添加量が多過ぎると、硬化速度が速くなりすぎ、施工面への付着力が低下するという問題がある。また、湿式工法では、乾式工法と比べるとリバウンド率は低いものの、圧縮空気を用いて材料を吹付けるため、リバウンド率そのものは依然高い状況にある。
【0005】
また、硬化体の性状については、急結剤を用いた場合には、急結剤を用いないものと比べると、初期圧縮強度は大きいが、長期圧縮強度は低下するという問題もある。また、急結剤を用いて得られる硬化体は、急結剤を用いない場合よりもポーラスな構造となるため、この様な材料をコンクリート構造物等の修復に使用すると、コンクリート構造物の劣化因子である中性化、塩害劣化、ひび割れ等を抑制する効果が不足するという問題点もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、施工現場での作業性に優れ、吹付け後の強度及びコンクリートに対する接着性に優れ、且つコンクリート構造物の劣化を抑制する効果も良好な湿式吹付けに用いるセメントモルタルを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記した如き従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、セメント、分級フライアッシュ、再乳化形粉末樹脂及び短繊維を含む材料からなるセメントモルタルに、液体急結剤を添加してなる湿式吹付け用セメントモルタルによれば、上記した目的が達成されることを見出し、ここに本発明を完成するに至った。
【0008】
即ち、本発明は、下記の湿式吹付け用セメントモルタル及びセメントモルタルの吹付け方法を提供するものである。
1. セメント、比表面積5000cm2/g以上の分級フライアッシュ、繊維長3〜20mmの短繊維及び再乳化形粉末樹脂を含むセメントモルタルに、アルミン酸塩、アルミニウム塩及び炭酸アルカリから選ばれた少なくとも一種の成分を含む水溶液からなる液体急結剤を添加してなる湿式吹付け用セメントモルタル。
2. セメント100重量部、分級フライアッシュ5〜50重量部、短繊維0.01〜1重量部及び再乳化形粉末樹脂1〜20重量部を含むセメントモルタルに、液体急結剤2〜15重量部を添加してなる上記項1に記載の湿式吹付け用セメントモルタル。
3. セメント、比表面積5000cm2/g以上の分級フライアッシュ、繊維長3〜20mmの短繊維及び再乳化形粉末樹脂を含む材料に水を加えて混練した後、該混練物を圧送し、液体急結剤を添加して吹付けることを特徴とするセメントモルタルの吹付け方法。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の湿式吹付け用セメントモルタルは、セメント、分級フライアッシュ、再乳化形粉末樹脂及び短繊維を含むセメントモルタルに、液体急結剤を添加したものである。
【0010】
セメントとしては、特に限定はなく、普通、早強等の各種ポルトランドセメント、混合セメント等の一般的にセメントモルタルに配合される各種のセメントを用いることができる。
【0011】
分級フライアッシュとしては、比表面積(粉末度)が5000cm2/g程度以上のものを用いる。この様な分級フライアッシュを用いることによって、コンクリートに対する付着性が良好となり、コンクリートに対する接着強度を向上させることができる。更に、急結剤の添加量を低減させることが可能となり、それに伴いモルタルの性能を向上させることができる。
【0012】
フライアッシュの比表面積が5000cm2/gを下回ると、吹付け施工時におけるコンクリート表面への付着性が低下し、吹付け後に材料が剥離することがあるので好ましくない。
【0013】
フライアッシュの比表面積(粉末度)は、特に、5500〜12000cm2/g程度であることが好ましい。
【0014】
本発明では、分級フライアッシュとしては、通常、火力発電所などのボイラーで石炭の燃焼灰として排出されるフライアッシュをサイクロン等の分級機を用いて分級し、比表面積(粉末度)5000cm2/g程度以上に粒度調整したものを用いることができる。
【0015】
分級フライアッシュの使用量は、セメント100重量部に対して5〜50重量部程度とすることが好ましい。分級フライアッシュの使用量がこの様な範囲内にあることによって、コンクリート表面に対する付着性、ダレ防止性等がより一層良好になる。
【0016】
再乳化形粉末樹脂は、水性ポリマーディスパーションを噴霧やフリーズドライ等により乾燥したものであり、水を加えると容易に再乳化して、元の水性ポリマーディスパージョンに戻る性質を有するものである。
【0017】
再乳化形粉末樹脂としては、JIS A 6203に例示されるポリアクリル酸エステル、スチレンブタジエン、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニル/バーサチック酸ビニルエステル、酢酸ビニル/バーサチック酸ビニル/アクリル酸エステル等を主成分とする粉末状の樹脂を用いることができる。これらの樹脂は、一種単独又は二種以上混合して用いることができる。再乳化形粉末樹脂は、粉末化方法やブロッキング防止法等の製法については特に限定されず、いずれの製造方法で製造されたものでも良い。
【0018】
再乳化形粉末樹脂は、ポリマーディスパージョンに比べて水分含有量が極めて少ないため、セメントに混合しておいても水を加えない限り硬化し難い。このため、予めセメントに混合しておくことができるので、施工現場でのポリマーの計量、混合という煩雑な作業を省略できる。しかも、再乳化形粉末樹脂がセメントと共に結合材として作用し、セメント系材料のみからなるものに比べて、水を加えて硬化させた後の強度やコンクリートに対する接着強度が向上する。
【0019】
また、再乳化形粉末樹脂には、シリカ微粒子等のアンチブロッキング剤が混入されていることが多く、この様な場合には、ポリマーディスパージョンを使用したものに比べて吹付け時のリバウンド率が小さくなる。
【0020】
再乳化形粉末樹脂の使用量は、セメント100重量部に対して1〜20重量部程度とすることが好ましい。この様な使用量であれば、コンクリート構造物に吹付けた場合に、コンクリートに対して、特に充分な接着強度を有するものとなる。
【0021】
短繊維としては、繊維長3〜20mm程度のものが適当である。この様な短繊維を混合することにより、十分なひび割れ防止効果を備えると共に、施工性の良好な吹付け材料となる。一方、混合される短繊維の繊維長が短すぎるとひび割れ防止効果が低下し、繊維長が長すぎるとポンプ圧送性が悪化するので好ましくない。
【0022】
短繊維としては、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維等を用いることができる。これらの繊維は、一種単独又は二種以上混合して用いることができる。
【0023】
短繊維の使用量は、セメント100重量部に対して、0.01〜1重量部程度とすることが好ましい。
【0024】
本発明では、更に、その効果を損なわない範囲で、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカフューム、石灰石粉末、石英粉末、二水石膏、半水石膏、無水石膏等の混和材、乾燥珪砂等の骨材、膨張材、収縮低減剤、消泡剤等を混合することができる。
【0025】
本発明の湿式吹付け用セメントモルタルでは、急結剤として液体急結剤を用いる。本発明で使用できる液体急結剤は、アルミン酸塩、アルミニウム塩、炭酸アルカリ等の急結剤成分を一種単独又は二種以上含有する水溶液である。アルミニウム塩としては、例えば、硫酸アルミニウム水和物等を用いることができる。液体急結剤の具体例としては、商標名:メイコSA161((株)エヌエムビー製)、商標名:アタックLQ(三興コロイド化学(株)製)、商標名:RHOCA Jet 50 SC(ローディア(株)製)等の名称で市販されているものを挙げることができる。
【0026】
本発明では、この様な液体急結剤を用いることによって、ベースモルタルとの混合性が良好になり、品質の安定したモルタルが得られ易くなる。
【0027】
液体急結剤の使用量は、セメント100重量部に対して2〜15重量部程度とすることが好ましい。
【0028】
本発明の湿式吹付け用セメントモルタルを施工するには、まず、セメント、分級フライアッシュ、再乳化形粉末樹脂及び短繊維を含む材料に水を加えて、パン型ミキサー等を用いて混練する。この際、水の使用量は、セメント100重量部に対して30〜55重量部程度とすることが好ましい。
【0029】
この様にして調製された混練物をポンプ、空気等によって圧送し、吹付けノズルの手前で液体急結剤を加えて、ノズルより吹付けることによって、本発明の湿式吹付け用セメントモルタルを施工することができる。吹付け装置や急結剤の供給装置としては、従来より吹付け工法において用いられている装置を適宜使用すればよい。
【0030】
本発明の湿式吹付け用セメントモルタルは、公知の湿式吹付け用セメントモルタルと同様の各種用途に用いることができ、例えば、道路橋等の床版下面への吹付け用等として好適に用いることができる。
【0031】
【発明の効果】
本発明の湿式吹付け用セメントモルタルは、 施工現場における作業性に優れ、吹付け後の強度及びコンクリートに対する接着性が良好である。また、ひび割れ防止効果等コンクリート構造物の劣化を抑制する効果にも優れたものである。
【0032】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
【0033】
実施例1
早強ポルトランドセメント(住友大阪セメント社製)100重量部に対して、膨張材(商品名:サクス、住友大阪セメント社製)7重量部、粉末度(比表面積)5600cm2/gの分級フライアッシュ(商品名:FA20、テクノリソース社製)22重量部、乾燥珪砂130重量部、繊維長6mmのビニロン繊維(商品名:RFS602E、クラレ社製)0.5重量部、再乳化形粉末樹脂(酢酸ビニル/バーサチック酸ビニル/アクリル酸エステル樹脂)(商品名:モビリスパウダーDM2072P、クラリアントポリマー社製)4重量部及び消泡剤(商品名:アデカネートB−115F、旭電化社製)0.1重量部を予め混合し、水42重量部を加えてパン型のミキサーを使用して混練した。その後、スクイズ式のモルタルポンプを用いてこのセメントモルタルを圧送し、ノズル部で圧縮空気と混合し、シャワーリングによって液体急結剤(商品名:メイコSA161,エヌエヌビー製)を5重量部添加して吹付けを行った。
【0034】
吹付けたセメントモルタルについて下記の試験を行った。結果を下記表1に示す。
<接着性能>
300×300×60mmのJIS A 5304舗道用コンクリート板に吹付けモルタルを4cm厚に吹付け、28日間養生し、建研式引張り試験機により付着強度を測定した。
<リバウンド率>
垂直に設置した900mm×1800mmのPC板の下面にシートを敷き、モルタルを0.08m3吹付け、リバウンド材の質量を測定して跳ね返り率を算出した。
【0035】
実施例2
再乳化形粉末樹脂の使用量を13重量部とすること以外は、実施例1と同様の条件で吹付けを行い、接着性能及びリバウンド率を評価した。結果を下記表1に示す。
【0036】
実施例3
再乳化形粉末樹脂の使用量を1.5重量部とすること以外は、実施例1と同様の条件で吹付けを行い、接着性能及びリバウンド率を評価した。結果を下記表1に示す。
【0037】
比較例1
実施例1で用いた再乳化形粉末樹脂に代えてポリアクリル酸エステルを樹脂成分とするポリマーディスパージョン(固形分45%)を用い、それ以外は、実施例1と同様の条件で吹付けを行った。その際、再乳化形粉末樹脂の使用量とポリマーディスパージョンの固形分量が同量となるように調整し、ポリマーディスパージョン中に含まれる水分量を混練水量から差し引いた。即ち、ポリアクリル酸エステルを樹脂成分とするポリマーディスパージョンの使用量を9重量部(固形分量として4重量部)とし、混練水量を36重量部とした。
【0038】
実施例1と同様にして接着性能及びリバウンド率を評価した結果を下記表1に示す。
【0039】
比較例2
再乳化形粉末樹脂を使用することなく、その他は、実施例1と同様の条件で吹付けを行い、接着性能及びリバウンド率を評価した。結果を下記表1に示す。
【0040】
【表1】
Figure 0004553503
【0041】
以上の結果から明らかなように、再乳化形粉末樹脂を配合したセメントモルタルを用いた実施例1〜3では、ポリマーディスパージョンを配合したセメントモルタルを用いた比較例1と比べてリバウンド率が低下し、再乳化形粉末樹脂を無添加の比較例2と比べると接着性が良好であった。
【0042】
実施例4
急結剤の使用量を3重量部とすること以外は、実施例1と同様にして吹付けを行い、下記の方法で吹付け性能及び圧縮強度を評価した。結果を下記表2に示す。
<吹付け性能>
垂直に設置した900mm×1800mmのPC板に厚さ4cmとなる様に吹付けを行い、吹付け直後に材料のダレ、剥がれの有無を観察した。
<圧縮強度>
JSCE−G561−1999「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」に準じた方法で測定した。即ち、JSCE−F561−1999に準じてパネル型枠にモルタルを吹付け、JIS A 1107−1993「コンクリートからコア及びはりの切り取り方法並びに試験方法」に準じて、φ5×10cmの材齢28日のコア供試体を作製し、圧縮強度試験を行った。
【0043】
実施例5
急結剤の使用量を12重量部とすること以外は、実施例4と同様の条件で吹付けを行い、吹付け性能及び圧縮強度を評価した。結果を下記表2に示す。
【0044】
比較例3
粉末度(比表面積)5600cm2/gの分級フライアッシュに代えて、粉末(比表面積)4000cm2/gの通常のフライアッシュ(関電社製)を用いること以外は、実施例4と同様の条件で吹付けを行い、吹付け性能及び圧縮強度を評価した。結果を下記表2に示す。
【0045】
比較例4
粉末度(比表面積)5600cm2/gの分級フライアッシュに代えて、粉末(比表面積)4000cm2/gの通常のフライアッシュ(関電社製)を用いること以外は、実施例5と同様の条件で吹付けを行い、吹付け性能及び圧縮強度を評価した。結果を下記表2に示す。
【0046】
【表2】
Figure 0004553503
【0047】
以上の結果から明らかなように、粉末度(比表面積)5600cm2/gの分級フライアッシュを配合したセメントモルタルを用いた実施例4及び5では、粉末(比表面積)4000cm2/gの通常のフライアッシュを配合したセメントモルタルを用いた比較例3及び4と比べて、吹付け性能が良好であり、モルタルの圧縮強度も高くなった。
【0048】
実施例6
実施例1と同様の条件で吹付けを行い、下記の方法でモルタル圧送性能及びひび割れ抵抗性能を評価した。結果を下記表3に示す。
<モルタル圧送性能>
圧送時にポンプ詰まり、間欠圧送の有無を確認した。
<ひび割れ抵抗性能>
300×300×60mmのJIS A5304舗道用コンクリート板に厚さ4cmで吹付けを行い、20℃、60%RH中で7日間風速4m/秒の風に曝した後、ひび割れの有無を目視によって観察した。
【0049】
実施例7
短繊維として繊維長20mmのビニロン繊維(クラレ社製)を用いること以外は、実施例6と同様の条件で吹付けを行い、モルタル圧送性能及びひび割れ抵抗性能の評価を行った。結果を下記表3に示す。
【0050】
実施例8
短繊維として繊維長12mmのビニロン繊維(クラレ社製)を用いること以外は、実施例6と同様の条件で吹付けを行い、モルタル圧送性能及びひび割れ抵抗性能の評価を行った。結果を下記表3に示す。
【0051】
実施例9
短繊維として繊維長3mmのビニロン繊維(クラレ社製)を用いること以外は、実施例6と同様の条件で吹付けを行い、モルタル圧送性能及びひび割れ抵抗性能の評価を行った。結果を下記表3に示す。
【0052】
比較例5
実施例6で用いた短繊維に代えて、繊維長24mmのビニロン繊維(クラレ社製)を用い、実施例6と同様の条件で吹付けを行って、モルタル圧送性能及びひび割れ抵抗性能の評価を行った。結果を下記表3に示す。
【0053】
比較例6
実施例6で用いた短繊維に代えて、繊維長2mmのビニロン繊維(クラレ社製)を用い、実施例6と同様の条件で吹付けを行ってモルタル圧送性能及びひび割れ抵抗性能の評価を行った。結果を下記表3に示す。
【0054】
比較例7
短繊維を用いることなく、その他は実施例4と同様の条件で吹付けを行い、モルタル圧送性能及びひび割れ抵抗性能の評価を行った。結果を下記表3に示す。
【0055】
【表3】
Figure 0004553503

Claims (4)

  1. セメント100重量部、比表面積5000cm2/g以上の分級フライアッシュ5〜50重量部、繊維長3〜20mmの短繊維0.01〜1重量部、再乳化形粉末樹脂1〜20重量部、及び水30〜55重量部を含むセメントモルタルに、アルミン酸塩、アルミニウム塩及び炭酸アルカリから選ばれた少なくとも一種の成分を含む水溶液からなる液体急結剤2〜15重量部を添加してなる湿式吹付け用セメントモルタル。
  2. 再乳化形粉末樹脂の含有量が、セメント100重量部に対して1〜4重量部である請求項1に記載の湿式吹付け用セメントモルタル。
  3. 水の含有量が、セメント100重量部に対して30〜42重量部である請求項1又は2に記載の湿式吹付け用セメントモルタル。
  4. セメント100重量部、比表面積5000cm2/g以上の分級フライアッシュ5〜50重量部、繊維長3〜20mmの短繊維0.01〜1重量部及び再乳化形粉末樹脂1〜20重量部を含む材料に水30〜55重量部を加えて混練した後、該混練物を圧送し、液体急結剤2〜15重量部を添加して吹付けることを特徴とするセメントモルタルの吹付け方法。
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