JP4651134B2

JP4651134B2 - 高流動吹付けコンクリ−ト用急結剤

Info

Publication number: JP4651134B2
Application number: JP21434098A
Authority: JP
Inventors: 裕中島; 彰徳杉山; 隆史綾田
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2018-07-29
Also published as: JP2000044307A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高流動吹付けコンクリ−ト用急結剤に関し、特に、ベ−スコンクリ−トが高流動コンクリ−トである場合に用いる高流動吹付けコンクリ−ト用急結剤に関する。
【０００２】
【従来技術】
トンネル，地下空間などの建設工事では、露出した内面にコンクリ−トを吹付けライニングすることにより、地盤の崩落防止が広く実施されている。
上記コンクリ−トの吹付け方法には、乾式・湿式工法があり、現在では、湿式工法が粉塵発生量，品質管理(例、強度)などの面から有利であるため、主に採用されている。
【０００３】
従来、上記湿式工法は、混練したベ−スコンクリ−トを輸送パイプで圧送し、所定の露出面に該コンクリ−トを吹付けてライニングする工法である。
【０００４】
上記ベ−スコンクリ−トとしては、吹付け時の付着性を良くするため、比較的高粘性(例えば、スランプ；１０〜２２ｃｍ)の通常の生コンクリ−トが使用されていた。
該ベ−スコンクリ−トは急結性を有さないため、圧送途中で急結剤を添加混合することが行われていた。
【０００５】
最近、ベ−スコンクリ−トとして、「高流動コンクリ−ト」を用いた湿式工法が提案されている。
該「高流動コンクリ−ト」には、高性能減水剤(高性能ＡＥ減水剤を含む)を加え、スランプフロ−４００ｍｍ以上のものが使用されている。
【０００６】
従来の湿式吹付け工法で添加される急結剤としては、例えば、カルシウムアルミネ−トにアルミン酸アルカリおよび／またはアルカリ炭酸塩を混合したものが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記高流動コンクリ−トは、建築分野などで用いられているものと同様、水／セメント比が小さいために、
・高強度を発現し、
さらに、ポンプ圧送性が良好であり脈動が生じないために、
・ライニングされたコンクリ−トの品質も安定しており、かつ、
・吹付ける量を多量にすることが可能となり、吹付け作業効率が飛躍的に向上できる、
という利点を有している。
【０００８】
しかしながら、高流動コンクリ−ト(ベ−スコンクリ−ト)に急結剤を混合すると、多くの場合、高流動コンクリ−トのみの場合に比べ、長期強度が３０〜４０％低下する、という欠点を有していた。
この強度低下は、高流動性を有さない通常の生コンクリ−トをベ−スコンクリ−トとして用いた場合と同様の現象である。
【０００９】
その欠点を補うため、吹付けの肉厚を厚くする方法が行われた。
そのために、吹付け作業に時間を要して作業効率が低下し、肉厚を厚くしたことによる吹付け材料費が必然的に嵩むなど、特に、断面の大きいトンネル工事では、工期にも影響して無視しえない問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記欠点・問題点を考慮してなされたものであって、その目的は、
・吹付けたコンクリ−トの長期圧縮強度(材令；２８日)の低下率(％)を大幅に改良できる、
高流動吹付けコンクリ−ト用の“急結剤”を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高流動吹付けコンクリ−ト用として、特定の材料を用い特定の割合で配合された急結剤であることを特徴とし、これにより、
上記目的を達成することができる高流動吹付けコンクリ−ト用急結剤を提供するものである。
【００１２】
すなわち、本発明の高流動吹付けコンクリート用急結剤は、
「スランプフローが４００〜７５０ｍｍであり、シリカのコロイド溶液，アルミナのコロイド溶液，アルカリケイ酸塩水溶液を含まない高流動吹付けコンクリート用の急結剤であって、カルシウムアルミネート，石膏およびアルミン酸アルカリのみからなり、前記カルシウムアルミネートが３０〜７０重量％，前記石膏が１０〜６０重量％および前記アルミン酸アルカリが５〜３０重量％であること」（請求項１）、
を要旨とする。
【００１４】
また、上記本発明の高流動吹付けコンクリート用急結剤は、
「高流動吹付けコンクリートの配合が、水硬性粉体；４５０〜７００ｋｇ／ｍ^３、単位水量；１６０〜２００ｋｇ／ｍ^３、水／水硬性粉体；２８〜４０重量％、粗骨材量；０．２０〜０．２４ｍ^３／ｍ^３、細骨材率；５５〜６５容量％、であること」（請求項２）
を特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る高流動吹付けコンクリ−ト用急結剤は、ベ−スコンクリ−ト(混練物)として高流動性を具備したコンクリ−ト混練物(以下“高流動吹付けコンクリ−ト”という)に適用する。
【００１６】
本発明の上記高流動吹付けコンクリ−トは、後記スランプフロ−試験によるスランプフロ−(値)が４００ｍｍ以上の流動性を具備するコンクリ−トである。
該スランプフロ−(値)が４００ｍｍ未満の場合、長期強度の低下率が大きくなるので好ましくない。
また、スランプフロ−(値)が大きくなるにしたがってリバウンド率が漸増するので、その率に応じて急結材の添加量を増加させる必要があるところから、スランプフロ−(値)が７５０ｍｍ以下の高流動吹付けコンクリ−トを用いるのが好ましい。
なお、該高流動吹付けコンクリ−トは、該スランプフロ−試験のさい、材料分離を生じさせない配合のものでなければならない。
【００１７】
本発明に係る急結剤を該高流動吹付けコンクリ−トに添加した場合、長期強度の低下率を従来の半分以下の１５％以内に抑制すると共に、良好な急結性も維持できる。
また、長期強度が改善される結果、吹付け厚さを薄くすることができることにより吹付け材料の使用量が減少し、吹付け時間が短縮し、かつ、単位時間当たりの吹付け量が増大するので施工効率も改善される。
さらに、上記特定の高流動吹付けコンクリ−トは、ポンプ圧送性が良好(輸送過程に脈動が生じない)にするため、ライニングされたコンクリ−トの品質が平均化する、という長所がある。
【００１８】
上記高流動吹付けコンクリ−トには、「粉体系高流動コンクリ−ト」，「増粘剤系高流動コンクリ−ト」なども含まれ、特に限定するものではない。
施工効率，リバウンドなどの点から、次に示す配合のものが好ましい。
・水硬性粉体；４５０〜７００ｋｇ／ｍ³
・単位水量；１６０〜２００ｋｇ／ｍ³
・水／水硬性粉体；２８〜４０重量％
・粗骨材量；０．２０〜０．２４ｍ³／ｍ³
・細骨材率；５５〜６５容量％
・増粘剤(注) ；２〜８ｋｇ／ｍ³
(注)必要に応じて配合する。
【００１９】
上記高流動吹付けコンクリ−トを製造するために用いる材料を説明する。
(1) 水硬性粉体；
普通・早強ポルトランドセメントなどポルトランド系セメントのほか、該ポルトランド系セメントに石灰石，珪石，フライアッシュ，スラグ，シリカヒュ−ムなどの無機粉体混和材を配合したものが挙げられる。
(2) 高性能減水剤；
アルキルアリルスルホン酸系，ナフタレンスルホン酸系，メラミンスルホン酸系，ポリカルボン酸系などの高性能減水剤(高性能ＡＥ減水剤を含む)が挙げられる。
なお、該高性能減水剤には、液体状，粉末状のものが市販されているが、いずれも使用できる。
(3) 細骨材；
川砂，海砂，山砂，砕砂およびこれらの混合物が使用できる。
(4) 粗骨材；
川砂利，海砂利，砕石およびこれらの混合物が使用できる。
(5) 増粘剤；
アクリル系，セルロ−ス系などいずれも必要に応じて使用できる。
【００２０】
高流動吹付けコンクリ−トの製造は、慣用の設備・方法により上記材料・配合割合のものを混練すれば良い。特に、これらについて限定しない。
【００２１】
次に、本発明に係る急結剤の構成について説明する。
本発明に係る急結剤は、
・カルシウムアルミネート３０〜７０重量％，石膏１０〜６０重量％およびアルミンアルカリ５〜３０重量％、
からなる。
【００２２】
本発明の急結剤の各成分（カルシウムアルミネ−ト、石膏およびアルミン酸アルカリ）について説明する。
なお、化合物としてＣａＯは「Ｃ」、Ａｌ₂Ｏ₃は「Ａ」と略記する（「Ｘ」は、ハロゲン原子である）。
【００２３】
1)カルシウムアルミネ−ト;
カルシウムアルミネ−トは、ＣａＯ原料，Ａｌ₂Ｏ₃原料などを混合し熱処理して製造された焼成物または溶融物に含有され、それらを粉砕し粉末として用いられる。使用する各原料は、５０重量％以上の純度のものが好ましい。
上記焼成物および溶融物は、主にカルシウムアルミネ−ト(少なくとも５０重量％以上)からなる無定形および／または鉱物である。
該鉱物としては、Ｃ₃Ａ，Ｃ₁₂Ａ₇，ＣＡ，ＣＡ₂，Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＸ₂(カルシウムハロアルミネ−ト)，Ｃ₄Ａ₃ＳＯ₃(アゥイン)，Ｃ₃Ａ₃ＣａＦ₂(フロロアゥイン)などの単体または複合体(混合物)が挙げられる。
好ましいのは、Ｃ₄Ａ₃ＳＯ₃(アゥイン)およびＣ₁₂Ａ₇組成に対応する熱処理物から製造された無定形カルシウムアルミネ−トである。
細かさは、特に限定するものではないが、好ましくはブレ−ン比表面積で３０００ｃｍ²／ｇ以上、特に好ましくは４０００ｃｍ²／ｇ以上である。
【００２４】
2)石膏；
市販の無水・半水・２水石膏のいずれか、またはこれらの混合物を使用することができる。
好ましいのは、無水石膏である。
細かさは、特に限定するものではないが、好ましくはブレ−ン比表面積で３０００ｃｍ²／ｇ以上である。
【００２５】
3)アルミン酸アルカリ；
市販のアルミン酸ナトリウム，アルミン酸カリウムなどが使用できる。
【００２６】
次に、急結剤の成分の割合(割合)を説明する。
本発明のカルシウムアルミネ−トおよび石膏について述べる。
カルシウムアルミネ−トが３０重量％未満の場合、急結性が低下し、９０重量％を超えた場合、長期強度が低下するので、いずれの場合も好ましくない。
【００２７】
石膏が１０重量％未満の場合および７０重量％を超えた場合、前者は長期強度が低下し、後者は急結性が低下するので、いずれの場合も好ましくない。
【００２８】
本発明の急結剤のアルミン酸アルカリは、前記２成分の急結性を一層向上させるために配合する成分である。
その割合（内割）は、５０重量％以下が好ましい。特に、急結性およびコストの観点より２〜３０重量％の配合が最も好ましい。
割合が５０重量％を超えた場合、長期強度が低下するので好ましくない。
【００２９】
本発明の急結剤は、各成分を慣用の設備を使用して適当な細かさにそれぞれ粉砕し、場合によっては篩分けし、所望の割合に配合したのち、ミキサ−で混合すれば製造できる。
【００３０】
高流動吹付けコンクリ−トに対する急結剤の添加量は、水硬性粉体に対し３〜１５重量％が好ましい。
３重量％未満の場合、添加量が少なすぎて急結性が不十分であり、逆に、１５重量％を超えた場合、急結性は良好であるが、長期強度の低下率が大きくなり、いずれの場合も好ましくない。
特に好ましい添加量は、５〜１０重量％である。
【００３１】
湿式吹付け工法における高流動吹付けコンクリ−トに対する急結剤の添加方法は、従来法と同様であり、特に限定しない。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。（なお、以下に記載の「実施例１」は、「参考例」である。）
【００３３】
使用した材料は、次のとおりである。

【００３４】

【００３５】

【００３６】
前記材料を使用し、表１に示す配合にしたがって４種類の高流動吹付けコンクリ−ト(ベ−スコンクリ−ト)を製造した(ＢＣ１〜４)。
所定の各材料を２軸強制練りミキサ−(０．１ｍ³)に投入し、９０秒間混練した。得られた該コンクリ−トのスランプフロ−および長期圧縮強度(材令；２８日)を測定し、結果を同表に併記した。
なお、比較用として、通常のコンクリ−ト(ベ−スコンクリ−ト)を上記と同様の方法で製造し、スランプおよび長期圧縮強度の測定を行った(ＢＣ５)。
【００３７】
【表１】

【００３８】
(実施例１〜２０)
湿式吹付け試験を、以下のようにして行った。
予め、被吹付け体として、内面にラスボ−ドを張り付けたボックスカルバ−ト(幅２．５×奥行３．０×高さ３．０ｍ)を準備した。
表２に示す配合の急結剤をパイプ輸送中の表１に示す高流動吹付けコンクリ−ト(ＢＣ１〜４)に供給し、該ボックスカルバ−トの内面に吹き付けライニングした。その場合、１回の吹付け量を０．１５ｍ³とした。
(注)使用した装置は、次のとおりである。
・吹付け装置：富士物産社製「アリバ２６０」
・急結剤供給装置：日本プライブリコ社製「Ｑガン」
【００３９】
吹き付けたコンクリ−トを採取し、長期圧縮強度(材令：２８日)を測定した。
そして、高流動吹付けコンクリ−ト(ベ−スコンクリ−ト)の長期圧縮強度を基準にして、急結剤が添加されたコンクリ−トの該強度の低下率(％)を算出し、表２に併記した。
また、吹付けたのち、直ちにコンクリ−トのリバウンド率および急結性を測定し、得た結果を同表に併記した。
【００４０】
(比較例１〜６)
前記実施例１〜２０と同様の方法で、表１に示した通常のコンクリ−ト(ＢＣ５)および高流動吹付けコンクリ−ト(ＢＣ１)に、表３に示す配合の急結剤を供給し、ボックスカルバ−トの内面に吹き付けライニングした。
同様に、各測定を行い結果を表３に併記した。
比較例１，２は、通常のコンクリ−トを、比較例３〜５は、急結剤の成分の割合が本発明の規定外のものを、比較例６は、急結剤の成分の異なる市販の急結剤を、それぞれ用いた場合である。
【００４１】
混練直後の高流動吹付けコンクリ−ト，通常のコンクリ−ト及び急結剤を添加し吹付けした後のコンクリ−トについて、スランプフロ−，圧縮強度，リバウンド率および急結性の測定は、次に説明する方法で行った。
1)スランプフロ−(値)：
混練直後の高流動吹付けコンクリ−トを「JIS A 1101(コンクリ−トのスランプ試験方法)」にしたがってスランプコ−ンを引き上げたのち、拡がったコンクリ−トの最大直径とその直角方向の長さを測定し、両者の長さの平均値をスランプフロ−(ｍｍ)とした。
なお、通常のコンクリ−ト(ＢＣ５)のスランプ(ｍｍ)の測定は、該JIS規格にしたがった。
2)圧縮強度[材令；２８日]：
３０×４０×２０ｃｍの木箱にコンクリ−トを吹付け、φ５×１０ｃｍの供試体を採取し、２０℃、湿空中で養生したのち、「JIS A 1108(コンクリ−トの圧縮強度試験方法)」に準じて圧縮強度(Ｎ／ｍｍ²)を測定した。
3)リバウンド率：
ボックスカルバ−トの内面に吹付け後、付着せずに落下したコンクリ−トの重量を、吹付けに使用した全コンクリ−ト重量で除して、リバウンド率(％)を算出した。
4)急結性：
吹付け直後のライニングされたコンクリ−トを指触して、握り潰すことのできない場合を「〇」、若干潰すことのできる場合を「△」、および握り潰せる場合を「×」として評価した。
【００４２】
【表２】

【００４３】
【表３】

【００４４】
表２から明白なように、高流動吹付けコンクリ−トに、本発明において特定の成分を特定の割合に配合された急結剤を使用した実施例１〜２０では、吹付けたコンクリ−トの長期圧縮強度[材令；２８日]の低下率が大幅に改良され(１５％以下)、急結性も十分保持しており、かつ、リバウンド率も良好であった。
これに対し、通常のコンクリ−トに本発明の急結剤(比較例１，２)、及び、高流動吹付けコンクリ−トに本発明で規定する成分の割合の範囲以外の急結剤(比較例３，５)を用いて吹付けたコンクリ−トは、該強度の低下率が３２〜４０％と著しく大きく、また、石膏の割合が過大な急結剤を用いて吹付けたコンクリ−トは、急結性が劣悪であった(比較例４)。
高流動吹付けコンクリ−トに、市販の急結剤を用いた場合も、長期圧縮強度の低下率が大きかった(比較例６)。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、以上詳記したように、スランプフローが４００〜７５０ｍｍである高流動吹付けコンクリート用として、特定の材料を用い特定の割合で配合された急結剤であることを特徴とし、これにより、吹付けたコンクリートの長期圧縮強度（材令；２８日）の低下率（％）を大幅に改良できるうえに、急結性を十分保持し、かつ、リバウンド率も良好である、という効果を奏する。
【００４６】
しかも、急結剤の各成分は、製造も容易であるために直ちに実用化できる、というメリットを有している。

Claims

スランプフローが４００〜７５０ｍｍであり、シリカのコロイド溶液，アルミナのコロイド溶液，アルカリケイ酸塩水溶液を含まない高流動吹付けコンクリート用の急結剤であって、カルシウムアルミネート，石膏およびアルミン酸アルカリのみからなり、前記カルシウムアルミネートが３０〜７０重量％，前記石膏が１０〜６０重量％および前記アルミン酸アルカリが５〜３０重量％であることを特徴とする高流動吹付けコンクリート用急結剤。
高流動吹付けコンクリートの配合が、水硬性粉体；４５０〜７００ｋｇ／ｍ^３、単位水量；１６０〜２００ｋｇ／ｍ^３、水／水硬性粉体；２８〜４０重量％、粗骨材量；０．２０〜０．２４ｍ^３／ｍ^３、細骨材率；５５〜６５容量％、である請求項１に記載の高流動吹付けコンクリート用急結剤。