JP4739545B2

JP4739545B2 - Spraying method

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Publication number: JP4739545B2
Application number: JP2001046298A
Authority: JP
Inventors: 昭俊荒木; 積石田
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JP2002249359A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路、鉄道、及び導水路等のトンネル掘削工事において露出した地山面や地山が露出した法面が崩落するのを防止し、又、コンクリート構造物等を補修するために使用する吹付材料に関する。尚、本発明では、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い、水を含有しないセメントコンクリートをドライセメントコンクリート、水を含有するセメントコンクリートをウエットセメントコンクリートという。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路や鉄道のトンネル掘削等においては、露出した地山面の崩落を防止するために、急結剤とコンクリートを混合した急結性コンクリートを吹付材料として用いる吹付工法が実施されている。この工法としては、通常、工事現場に設置したコンクリート製造設備で、セメント、骨材、及び水を練混ぜてコンクリートを調製し、アジテータ車で吹付現場まで運搬し、吹付機でコンクリートを空気搬送し、その途中に設けた混合管の一方より空気搬送された急結剤を合流混合し、急結性吹付コンクリートとして吹付けるＮＡＴＭ工法が挙げられる。
【０００３】
又、ＴＢＭ工法による掘削後の後吹きでは、予め水硬性材料と骨材を混合したドライモルタルを連続練混ぜ方式のミキサーポンプにより連続的に水と混合してウエットモルタルを調製、圧送し、液体急結剤と合流混合し、急結性吹付モルタルとして吹付ける工法が実施されている。
【０００４】
法面における吹付では、フリーフレーム工法にて吹付けたモルタルのダレを防止するために、水ガラスを主成分とした液体急結剤をコンクリートと合流混合し、急結性吹付コンクリートとして吹付ける工法が実施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来からの各種吹付工法において、例えば、道路や鉄道のトンネル掘削における吹付工法では一般的に粉体急結剤を使用するため、吹付施工時に発生する粉塵により作業環境が悪化するおそれがある。そこで、粉塵に対する防護を十分にしなければならず、作業性が悪くなるという課題があった。
【０００６】
近年、コンクリートの早期劣化が問題となっており、急結性吹付コンクリートに対して凍結融解抵抗性、中性化に対する抵抗性、及び乾燥収縮抵抗性といった耐久性の向上が要求されている。そのため、急結性吹付コンクリートの高品質化を図る必要がある。しかしながら、従来の急結性吹付コンクリートを使用すると、０．１〜３ｍｍ程度の比較的大きな空隙の増加により急結性吹付コンクリート中の空隙の割合が急結剤を使用しない吹付コンクリートよりも多くなるので、耐久性が低下するおそれがあるという課題があった。
【０００７】
本発明者はこれらの課題を解決するために種々検討した結果、特定の吹付材料を用いることにより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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、水硬性材料、骨材、高分子エマルジョン、及び水を含有してなるセメントコンクリートを圧送し、圧送途中でアルカリ金属ケイ酸塩１００質量部とアルカリ金属炭酸塩類５〜５０質量部を含有してなる急結剤を合流混合して急結性セメントコンクリートを調製し、吹付けることを特徴とする吹付工法であり、さらに、セメントコンクリートが微粉を含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、さらに、セメントコンクリートが粘性調整剤を含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、さらに、セメントコンクリートが繊維を含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、微粉の粒度がブレーン値で３０００ｃｍ²／ｇ以上であることを特徴とする該吹付工法であり、急結剤が液状急結剤であることを特徴とする該吹付工法であり、アルカリ金属ケイ酸塩のＮａ ₂ Ｏ／ＳｉＯ ₂ （モル比）が１／２．０〜２．２であることを特徴とする該吹付工法であり、セメントコンクリートの水粉体比が３０〜７０％であることを特徴とする該吹付工法であり、水硬性材料が、セメント類とカルシウムサルホアルミネート類の混合物であることを特徴とする該吹付工法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明は、水硬性材料、骨材、高分子エマルジョン、及び水を練混ぜてセメントコンクリートを調製し、このセメントコンクリートに、急結剤を合流混合することにより急結性セメントコンクリートを調製し、この急結性セメントコンクリートを吹付材料として吹付けるものである。特に高分子エマルジョンにより、流動性、付着性、凍結融解抵抗性、中性化に対する抵抗性、及び乾燥収縮抵抗性が向上し、粉塵、ミスト、及びリバウンドが少なく、初期や長期の強度発現性に優れるという効果を有するものである。
【００１１】
本発明で使用する水硬性材料としては、セメント類、セメント類とカルシウムサルホアルミネート類の混合物、並びに、セメント、カルシウムサルホアルミネート類、及びセッコウとの混合物等が挙げられる。これらの中では、初期強度発現性や反応活性に優れる点で、セメント類とカルシウムサルホアルミネート類の混合物が好ましい。
【００１２】
セメント類としては、普通、早強、中庸熱、超早強、及び低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フライアッシュや高炉スラグ等を混合した各種混合セメント、並びに、微粒子セメント等が挙げられる。
【００１３】
本発明で使用するカルシウムサルホアルミネート類としては、遊離石灰と無水石膏を焼結したもの等が挙げられる。カルシウムサルホアルミネート類の代わりにカルシウムアルミネート類を用いてもよい。
【００１４】
カルシウムサルホアルミネート類の中では、乾燥収縮抵抗性に優れる点で、Ｃ₄Ａ₃ＳＯ₃（尚、ＣはＣａＯの略、ＡはＡｌ₂Ｏ₃の略）が好ましい。
【００１５】
カルシウムサルホアルミネート類の粒度は、反応性の点で、ブレーン値で２０００ｃｍ²／ｇ以上が好ましく、３０００ｃｍ²／ｇ以上がより好ましい。２０００ｃｍ²／ｇ未満だと反応性が小さく、十分な効果を発揮できないおそれがある。
【００１６】
カルシウムサルホアルミネート類の使用量は、セメント類１００質量部に対して、０．５〜８質量部が好ましく、２〜７質量部がより好ましい。０．５質量部未満だと初期凝結を促進しにくく、乾燥収縮抵抗性の向上を促しにくいおそれがあり、８質量部を越えるとセメントコンクリートの流動性を阻害するおそれがある。
【００１７】
本発明で使用する骨材としては、川砂、山砂、海砂、及び石灰砂等が挙げられる。骨材は吹付現場で水硬性材料や水と練混ぜて使用してもよく、又、乾燥処理を行った骨材を水硬性材料と混合してプレミックスタイプのドライセメントコンクリートとし、このドライセメントコンクリートを現場に輸送してもよい。
【００１８】
骨材の粒径は、圧送性等の点で、２．５mm以下が好ましく、１．５mm以下がより好ましい。２．５mmを越えると圧送性が低下し、吹付けた時のリバウンド率が大きくなるおそれがある。
【００１９】
骨材の使用量は、水硬性材料１００質量部に対して、１５０〜３００質量部が好ましく、１８０〜２７０質量部がより好ましい。１５０質量部未満だと乾燥収縮抵抗性が低下するおそれがあり、３００質量部を越えると吹付けた時のリバウンド率が大きくなるおそれがある。
【００２０】
本発明で使用する高分子エマルジョンは、高分子化合物が水中に分散安定化した水系エマルジョンであり、通常市販されているものが使用できる。高分子エマルジョンは練り混ぜ時に空気を巻き込んで流動性を大きくし、急結性セメントコンクリート硬化後の保水性を高め、急結性セメントコンクリートの粒子表面を被覆するために、凍結融解抵抗性、中性化に対する抵抗性、及び乾燥収縮抵抗性を向上できる。従って、高分子エマルジョンを添加した急結性セメントコンクリートは耐久性に優れる。
【００２１】
高分子エマルジョン中の高分子化合物としては、急結性セメントコンクリート同士の接着性が大きいために耐久性が大きくなる等の点で、スチレン−ブタジエン系共重合体、ポリクロロプレン、ポリウレタン、アクリル酸エステル共重合体、酢酸ビニル系共重合体、及びエチレン−酢酸ビニル系共重合体等が挙げられる。これらの中では、セメント類との混和性が良くなり、セメントコンクリートや急結性セメントコンクリートの各種物性を向上できる点で、スチレン-ブタジエン系共重合体の使用が好ましい。
【００２２】
高分子エマルジョンの濃度は、３０〜６５％が好ましく、４０〜５５％がより好ましい。３０％未満だと流動性や耐久性が向上しないおそれがあり、６５％を越えるとエマルジョン自体の安定性が悪く、流動性や耐久性が向上しないおそれがある。
【００２３】
高分子エマルジョンの使用量は、水硬性材料１００質量部に対して、固形分換算で１〜２０質量部が好ましく、３〜１５質量部がより好ましい。１質量部未満だと流動性や耐久性が向上しないおそれがあり、２０質量部を越えると長期強度発現性が低下するおそれがある。
【００２４】
さらに、本発明では、圧送性と吹付時の付着特性を向上するために、微粉を使用してもよい。
【００２５】
微粉の粒度は、圧送性と吹付時の付着特性の向上の点で、ブレーン値で３０００ｃｍ²／ｇ以上が好ましく、７０００ｃｍ²／ｇ以上がより好ましい。
【００２６】
微粉としては、層状アルミノケイ酸塩類を主成分とするバイデライト、ベントナイト、メタカオリン、カオリナイト、ハロイサイト、モンモリロナイト、パイロフィライト、バーミキュライト、雲母、緑泥石、サポナイト、セピオライト、及び酸性白土等の粘土鉱物、微粉スラグ、微粉フライアッシュ、シリカフューム、及び石灰石粉末等が挙げられる。これらの中では、圧送性、流動性、及び吹付時の付着特性の点で、シリカフューム、石灰石粉末、及び粘土鉱物からなる群から選ばれる１種又は２種以上が好ましく、シリカフュームがより好ましい。
【００２７】
微粉の使用量は、水硬性材料１００質量部に対して、０．５〜５質量部が好ましく、１〜３質量部がより好ましい。０．５質量部未満だと吹付時の付着特性が向上しないおそれがあり、５質量部を越えると圧送性や流動性が低下するおそれがある。
【００２８】
さらに、本発明では、セメントコンクリートに粘性を付与し、吹付時の付着特性を向上する粘性調整剤を使用してもよい。
【００２９】
本発明で使用する粘性調整剤としては、親水性を有する高分子化合物が挙げられる。親水性高分子化合物としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルエチルセルロース、及びエチルセルロース等のセルロース類、アミロース、寒天、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、プルラン、及びグアガム等の多糖類、これらを骨格とする各種誘導体、ポリビニルアルコール、並びに、ポリエチレンオキサイド等が挙げられる。これらの中では、付着特性に優れ、強度発現性を阻害しにくい点で、セルロース類が好ましく、メチルセルロースがより好ましい。
【００３０】
粘性調整剤の使用量は、水硬性材料と必要に応じて使用する微粉の合計１００質量部に対して、０．０２〜０．３質量部が好ましく、０．０８〜０．２質量部がより好ましい。０．０２質量部未満だと粘性を付与しにくいおそれがあり、０．３質量部を越えると流動性が低下しすぎて圧送性に支障をきたすおそれがある。
【００３１】
さらに、本発明では、吹付により硬化した急結性セメントコンクリートの曲げ特性を向上し、剥離等でモルタルが落下するのを防止するために、繊維を使用してもよい。繊維は主にセメントコンクリート側に予め添加するが、急結剤側に予め添加してもよい。
【００３２】
繊維としては、鋼繊維、ガラス繊維、及び高分子繊維等が挙げられる。これらの中では、水硬性材料との分散性が良く、曲げ特性を向上する点で、高分子繊維が好ましい。高分子繊維としては、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、及びアラミド繊維などが挙げられる。これらの中では、曲げじん性の点で、ビニロン繊維が好ましい。
【００３３】
繊維の繊維長は２〜１５mmが好ましく、４〜１０mmがより好ましい。２mm未満だと曲げ特性が向上しないおそれがあり、１５mmを越えるとセメントコンクリートの圧送性に支障をきたすおそれがある。
【００３４】
繊維の使用量は、水硬性材料、骨材、及び必要に応じて使用する微粉と粘性調整剤の合計１００質量部に対して０．０５〜１質量部が好ましく、０．１〜０．８質量部がより好ましい。０．０５質量部未満だと曲げ特性を向上しないおそれがあり、１質量部を越えるとセメントコンクリートの流動性が低下し、圧送性に支障をきたすおそれがある。
【００３５】
本発明で使用する急結剤は、アルカリ金属ケイ酸塩（以下ケイ酸塩という）を含有する。急結剤の中では、急結剤中の成分を均一に分散でき、取り扱いが容易な点で、液状急結剤、即ちケイ酸塩を含有する水溶液が好ましい。
【００３６】
ケイ酸塩としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、及びケイ酸カリウム等が挙げられる。これらの中では、水に対する溶解度が大きいので、初期凝結、強度発現性、及び吹付時の付着特性が良好で、ダレが見られず、リバウンドが少ない点で、ケイ酸ナトリウムが好ましい。
【００３７】
ケイ酸ナトリウム水溶液としては、市販され、入手しやすい点で、水ガラスが好ましい。水ガラスとしては、ＪＩＳＫ１４０８に規定されるものが挙げられ、Ｎａ₂Ｏ／ＳｉＯ₂の違いにより１〜３号まで市販されている。これらの中では、初期凝結の点で、Ｎａ₂Ｏ／ＳｉＯ₂（モル比）＝１／２．０〜２．２が好ましく、１／２．１がより好ましい。Ｎａ₂Ｏ／ＳｉＯ₂（モル比）＝１／２．１のケイ酸ナトリウム水溶液としては、１号水ガラスが挙げられる。
【００３８】
さらに、本発明では、強度発現性をより向上するために、液状急結剤としてケイ酸塩とアルカリ金属炭酸塩類（以下炭酸塩類という）を併用してもよい。
【００３９】
炭酸塩類としては、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、及び炭酸カリウム等の炭酸塩や、重炭酸ナトリウム、重炭酸リチウム、及び重炭酸カリウム等の重炭酸塩が挙げられる。これらの中では、水に対する溶解度が大きいので、初期凝結、強度発現性、及び吹付時の付着特性が良好で、ダレが見られず、リバウンドが少ない点で、炭酸塩が好ましく、炭酸カリウムがより好ましい。
【００４０】
炭酸塩類の使用量は、ケイ酸塩１００質量部に対して５〜５０質量部が好ましく、１０〜３０質量部がより好ましい。５質量部未満だと強度発現性が小さいおそれがあり、５０質量部を越えても更なる凝結特性の向上は期待できず、経済的に好ましくないおそれがある。
【００４１】
液状急結剤中の成分濃度は、３０〜６０％が好ましく、３５〜５０％がより好ましい。３０％未満だと初期凝結や強度発現性を阻害するおそれがあり、６０％を越えると液状急結剤の粘度が大きくなり、液状急結剤とセメントコンクリート中が充分混和しにくくなり、長期強度発現性が小さくなり、液状急結剤の取り扱いが難しくなるおそれがある。
【００４２】
急結剤の使用量は、水硬性材料１００質量部に対して成分換算で、０．２〜１０質量部が好ましく、０．５〜８質量部がより好ましい。０．２質量部未満だと初期凝結を促しにくく、強度発現性が小さくなり、吹付時の付着特性が低下し、ダレやリバウンドが多くなるおそれがあり、１０質量部を越えると初期凝結が早すぎて配管内に固化物が付着するおそれがあり、長期強度発現性が小さくなるおそれがある。
【００４３】
さらに、本発明では、減水剤や凝結遅延剤を併用してもよい。
【００４４】
本発明のセメントコンクリートの水粉体比（Ｗ／Ｐ）は３０〜７０％が好ましく、３５〜６５％がより好ましい。３０％未満だとセメントコンクリートの粘性が大きく吹付作業性や圧送性が低下するおそれがあり、７０％を越えると強度発現性や初期凝結に悪影響を与えるおそれがある。なお、ここでいう水には高分子エマルジョン中の水を考慮するが、液状急結剤中の水を考慮しない。粉体とは、水硬性材料、及び必要に応じて使用する微粉と粘性調整剤の合計をいう。
【００４５】
本発明の吹付材料の調製方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。液状急結剤をプランジャーポンプ等で、内側の壁面に幾つかの孔又は溝を設けた二重管の外側に圧送する。又、二重管の内側にはセメントコンクリートを圧送する。空気と混合してミスト状になった液状急結剤を、二重管の外側から二重管の孔又は溝を介して二重管の内側に圧送することによりセメントコンクリートと合流混合し、急結性セメントコンクリートとして吹付ける。
【００４６】
【実施例】
以下、実験例に基づき詳細に説明する。
【００４７】
実験例１
表１に示す水硬性材料１００質量部と骨材２００質量部を混合し、ドライセメントモルタルを調製した。このドライセメントモルタルに、水硬性材料１００質量部に対して固形分濃度で表１に示す質量部の高分子エマルジョンと水粉体比４５％の水を混合し、ウエットセメントモルタルを調製した。得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつきモルタルフローを測定した。結果を表１に示す。
なお、実験例２以降において、このウエットセメントモルタルに、ケイ酸塩１００質量部と炭酸塩１５質量部からなり、成分濃度４５％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して成分換算で５質量部加え、１０秒間練混ぜ、急結性セメントモルタルを調製するようにした。
【００４８】
（使用材料）
水硬性材料ａ：普通ポルトランドセメント（比重３．１６、市販品）１００質量部とカルシウムサルホアルミネート類（主成分Ｃ₄Ａ₃ＳＯ₃、ブレーン比表面積３５００ｃｍ²／ｇ）５質量部からなる混合物
水硬性材料ｂ：普通ポルトランドセメント、比重３．１６、市販品
水硬性材料ｃ：早強ポルトランドセメント（比重３．１４、市販品）１００質量部、カルシウムアルミネート類（主成分Ｃ₁₂Ａ₇、非晶質、ブレーン比表面積５９００ｃｍ²／ｇ）２質量部、及びセッコウ２質量部からなる混合物
骨材：新潟県青海町産石灰砂、粒径１．５mm以下、比重２．６７
高分子エマルジョン：スチレンーブタジエン系共重合体エマルジョン、固形分濃度４５％、市販品
ケイ酸塩：ケイ酸ナトリウム、Ｎａ₂Ｏ／ＳｉＯ₂（モル比）＝１／２．１、市販品
炭酸塩：炭酸カリウム、市販品
【００４９】
（測定方法）
モルタルフロー：急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき、ＪＩＳＡ５２０１に準じて測定した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
実験例２
ドライセメントモルタルに、水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分濃度で５質量部の高分子エマルジョン、水硬性材料と骨材の合計１００質量部に対して表２に示す質量部の繊維、及び水粉体比４５％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、ケイ酸塩１００質量部と炭酸塩１５質量部からなり、成分濃度４５％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して成分換算で５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつきモルタルフローを、得られた急結性セメントモルタルにつき曲げじん性係数を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００５２】
（使用材料）
繊維Ａ：ビニロンファイバー、繊維長６mm、市販品
繊維Ｂ：ポリプロピレンファイバー、繊維長６mm、市販品
【００５３】
（測定方法）
曲げじん性係数：急結性セメントモルタルにつき、ＪＳＣＥ−Ｇ５５２に準じて測定した。測定材齢は２８日である。
【００５４】
【表２】
【００５５】
実験例３
ドライセメントモルタルに、水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分濃度で５質量部の高分子エマルジョンと表３に示す質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、及び粘性調整剤の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維Ａ、並びに、水粉体比４５％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつきモルタルフローを測定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。
【００５６】
（使用材料）
粘性調整剤：メチルセルロース、市販品
【００５７】
【表３】
【００５８】
実験例４
ドライセメントモルタルに、水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分濃度で５質量部の高分子エマルジョン、表４に示す質量部の微粉、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維Ａ、並びに水粉体比４５％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつきモルタルフローを測定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。
【００５９】
（使用材料）
微粉：シリカフューム、比表面積７０００ｃｍ²／ｇ以上、市販品
【００６０】
【表４】
【００６１】
実験例５
ドライセメントモルタルに、水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分濃度で５質量部の高分子エマルジョン、２質量部の微粉、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維Ａ、並びに水粉体比４５％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、ケイ酸塩１００質量部と炭酸塩１５質量部からなり、成分濃度４５％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して成分換算で表５に示す質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結性セメントモルタルにつき凝結性状と角柱圧縮強度を測定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。
【００６２】
（測定方法）
凝結性状：２０℃の条件下にて、液状急結剤を混合し、１０秒間練混ぜて調製した急結性セメントモルタルにつき、素早く型枠に充填してからプロクター貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ²に達する迄の時間を始発とし、２８．０Ｎ／ｍｍ²に達する迄の時間を終結とした。
角柱圧縮強度：予め全ての材料温度を５℃に冷却した後に調製して得られた急結性セメントモルタルを素早く４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に振動させながら詰め、所定材齢まで２０℃で養生した。尚、養生は温度２０℃、湿度６０％の気中養生を行い、圧縮強度の測定はＪＩＳＲ５２０１に準じた。
【００６３】
【表５】
【００６４】
実験例６
ドライセメントモルタルに、水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分濃度で５質量部の高分子エマルジョン、２質量部の微粉、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維Ａ、並びに水粉体比４５％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、ケイ酸塩１００質量部と炭酸塩１５質量部からなり、表６に示す成分濃度の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して成分換算で５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結性セメントモルタルにつき凝結性状と角柱圧縮強度を測定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。
【００６５】
【表６】
【００６６】
実験例７
ドライセメントモルタルに、水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分濃度で５質量部の高分子エマルジョン、２質量部の微粉、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維Ａ、並びに水粉体比４５％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、ケイ酸塩１００質量部と表７に示す質量部の炭酸塩からなり、成分濃度４５％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して成分換算で５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結性セメントモルタルにつき凝結性状と角柱圧縮強度を測定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。
【００６７】
【表７】
【００６８】
実験例８
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して表８に示す質量部の繊維Ａからなるドライセメントモルタルを調製した。このドライセメントモルタルをパン型ミキサーに投入し、水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分換算で５質量部の高分子エマルジョンと水粉体比４５％の水を混合し、５分間練り混ぜ、ウエットセメントモルタルを調製した。次に、このウエットセメントモルタルをホッパーに落とし、スクイズポンプを用い、内径５０ｍｍの配管１０ｍを介して圧送した。このときの吐出能力は１．９ｍ³／ｈｒであった。得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつきモルタル圧送性を測定した。結果を表８に示す。
なお、実験例９以降において、ケイ酸塩１００質量部と炭酸塩１５質量部からなり、成分濃度４５％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して成分換算で５質量部、ノズル手前でウエットセメントモルタルと合流混合して急結性セメントモルタルを調製し、ノズルから吹付けるようにした。
【００６９】
（測定方法）
モルタル圧送性：急結剤を含有しないウェットセメントモルタルを圧送後、連続的にモルタルがホース先端より吐出する場合を○、吐出はできるが、不連続な吐出が少し認められる場合を△、不連続な吐出が多く、かつ、圧送抵抗がかかりホースが脈動する場合を×とした。
【００７０】
【表８】
【００７１】
実験例９
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して表９に示す質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維Ａからなるドライセメントモルタルを調製し、水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分換算で５質量部の高分子エマルジョンと水粉体比４５％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、ケイ酸塩１００質量部と炭酸塩１５質量部からなり、成分濃度４５％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して成分換算で５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつきモルタル圧送性を、得られた急結性セメントモルタルにつき付着特性を測定したこと以外は、実験例８と同様に行った。結果を表９に示す。
【００７２】
（測定方法）
付着特性：ノズルを固定して高さ４ｍ×幅４ｍ×長さ５ｍの模擬トンネルの側壁に急結性セメントモルタルを１５秒間吹付け、吹付面たる側壁から付着した急結性セメントモルタルの頂点までの距離を測定し、付着特性とした。
【００７３】
【表９】
【００７４】
実験例１０
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、表１０に示す質量部の微粉、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維Ａからなるドライセメントモルタルを調製し、水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分換算で５質量部の高分子エマルジョンと水粉体比４５％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、ケイ酸塩１００質量部と炭酸塩１５質量部からなり、成分濃度４５％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して成分換算で５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつきモルタル圧送性を、得られた急結性セメントモルタルにつき付着特性を測定したこと以外は、実験例８と同様に行った。結果を表１０に示す。
【００７５】
【表１０】
【００７６】
実験例１１
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維Ａからなるドライセメントモルタルを調製し、水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分換算で５質量部の高分子エマルジョンと水粉体比４５％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、ケイ酸塩１００質量部と炭酸塩１５質量部からなり、成分濃度４５％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して成分換算で表１１に示す質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結性セメントモルタルにつきダレ、リバウンド率、付着強度、及びノズルの閉塞状況を測定したこと以外は、実験例８と同様に行った。結果を表１１に示す。
【００７７】
（測定方法）
ダレ：急結性セメントモルタルを２ｍ³／ｈの圧送速度で２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後の状態を観察した。ダレが生じなかったものを○とし、ダレが少し生じたものを△とし、ダレが多く生じたものを×とした。
リバウンド率：急結性セメントモルタルを２ｍ³／ｈの圧送速度で２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。その後、（リバウンド率）＝（模擬トンネルに付着せずに落下した急結性セメントモルタルの質量）／（模擬トンネルに吹付けた急結性セメントモルタルの質量）×１００（％）で算出した。
付着強度：付着特性を付着強度でも示した。縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×厚さ６ｃｍの表面をチッピングしたコンクリート板に厚さ４〜６ｃｍになるように急結性セメントモルタルを吹付け、直ぐにその表面をキャッピングした。その後、温度２０℃、湿度６０％の条件下で２８日間気中養生し、４ｃｍ×４ｃｍになるように表面から碁盤目状にコンクリートカッターで切断し、建研式により付着強度を測定した。
ノズルの閉塞状況：急結性セメントモルタルをノズルから４分間吹付けた後、ノズル内部を観察し、内部断面の３０％以上が閉塞した場合を×、内部断面の１０〜３０％が閉塞した場合を△、内部断面の１０％未満が閉塞した場合を○とした。
【００７８】
【表１１】
【００７９】
実験例１２
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維Ａからなるドライセメントモルタルを調製し、水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分換算で５質量部の高分子エマルジョンと水粉体比４５％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、ケイ酸塩１００質量部と炭酸塩１５質量部からなり、表１２に示す成分濃度の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して成分換算で５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結性セメントモルタルにつき急結性モルタル混和性を測定したこと以外は、実験例８と同様に行った。結果を表１２に示す。
【００８０】
（測定方法）
急結性モルタル混和性：急結性セメントモルタルを２ｍ³／ｈの圧送速度で２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。急結性セメントモルタルの吹付面を指触し、硬化してる部分と硬化していない部分がある場合を×、硬化しているが硬さにばらつきがある場合を△、均一な硬さで硬化している場合を○とした。
【００８１】
【表１２】
【００８２】
実験例１３
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維Ａからなるドライセメントモルタルを調製し、水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分換算で表１３に示す質量部の高分子エマルジョンと水粉体比４５％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、ケイ酸塩１００質量部と炭酸塩１５質量部からなり、成分濃度４５％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して成分換算で５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結性セメントモルタルにつきサイクル数、中性化深さ、長さ変化、円柱圧縮強度、及び付着強度を測定したこと以外は、実験例８と同様に行った。結果を表１３に示す。
【００８３】
（測定方法）
サイクル数：耐凍結融解抵抗性につき、サイクル数で評価した。得られた急結性セメントモルタルを縦５０ｃｍ×横５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの箱型枠に吹付けた後、縦４０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ１０ｃｍの角柱を切断して取り出し、供試体とした。この供試体を用い、凍結融解試験をＪＳＣＥ−Ｇ５０１に準じて測定した。相対動弾性係数を１５サイクル毎に評価し、相対動弾性係数が６０％以下を示したサイクル数を測定した。
中性化深さ：中性化に対する抵抗性につき、中性化深さで評価した。得られた急結性セメントモルタルを縦５０ｃｍ×横５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの箱型枠に吹付けた後、直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの円柱を切断して取り出し、供試体とした。この供試体を用いて促進中性化試験を行った。供試体を、温度２０℃、湿度６０％の条件下で、２８日間気中養生後、供試体の上面と下面をエポキシ樹脂でシールし、温度３０℃、湿度６０％、二酸化炭素濃度５％の条件下の促進中性化装置に貯蔵し、所定材齢における中性化深さを測定した。
長さ変化：乾燥収縮抵抗性につき、長さ変化で評価した。得られた急結性セメントモルタルを縦４ｃｍ×横４ｃｍ×厚さ１６ｃｍの三連型枠に吹付け、脱型したものを供試体とした。この供試体を用いて長さ変化試験を行った。供試体を、温度２０℃、湿度６０％の条件下で気中養生し、ＪＩＳＡ１１２９、ダイヤルゲージ方法に準じて、所定材齢における長さ変化を測定した。
円柱圧縮強度：得られた急結性セメントモルタルを縦５０ｃｍ×横５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの箱型枠に吹付けた後、直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの円柱を切断して取り出し、供試体とした。この供試体を用い、圧縮強度試験ををＪＩＳＡ１１０８に準じて測定した。
【００８４】
【表１３】
【００８５】
【発明の効果】
本発明の吹付材料を用いることにより、耐久性に優れた吹付構造物が得られる。特に、液状急結剤を使用すると粉塵、ミスト、及びリバウンドも少なく、長期強度も向上できる。
又、劣化が進行した表面部を削りとった後、本発明のセメントモルタルを吹付けてコンクリート構造物の補修した場合、補修箇所に１０cm以上の厚吹きができる。従って、鉄筋の裏側までセメントコンクリートを深くはつり取る場合の補修にも使用できる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used to prevent collapse of exposed natural surfaces and exposed natural surfaces in tunnel excavation work such as roads, railways, and conduits, and repair concrete structures, etc. It relates to the spray material. In the present invention, mortar and concrete are generically called cement concrete, cement concrete not containing water is called dry cement concrete, and cement concrete containing water is called wet cement concrete.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in tunnel excavation of roads and railways, in order to prevent collapse of exposed ground surfaces, a spraying method using a quick setting concrete mixed with a quick setting agent and concrete as a spraying material has been carried out. In this method, usually, concrete is prepared by mixing cement, aggregate, and water in a concrete production facility installed at the construction site, transported to the spraying site with an agitator car, and transported concrete by air with a spraying machine. There is a NATM construction method in which a rapid setting agent conveyed by air from one of the mixing tubes provided in the middle is joined and mixed and sprayed as quick setting sprayed concrete.
[0003]
Also, in the after-blow after excavation by the TBM method, dry mortar mixed with hydraulic material and aggregate in advance is mixed with water continuously with a continuous mixing type mixer pump to prepare and pump wet mortar. A method of spraying as a quick-setting spraying mortar by mixing and mixing with a quick-setting agent has been implemented.
[0004]
In the spraying on the slope, in order to prevent dripping of the mortar sprayed by the free frame construction method, a liquid quick setting agent mainly composed of water glass is mixed and mixed with the concrete and sprayed as quick setting sprayed concrete. Has been implemented.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In such various conventional spraying methods, for example, in the spraying method in tunnel excavation on roads and railways, since a powder quick-setting agent is generally used, there is a risk that the working environment may deteriorate due to dust generated during spraying. is there. Therefore, there is a problem that workability is deteriorated because protection against dust must be sufficient.
[0006]
In recent years, early deterioration of concrete has been a problem, and improvement in durability such as freeze-thaw resistance, resistance to neutralization, and drying shrinkage resistance is required for quick setting sprayed concrete. Therefore, it is necessary to improve the quality of quick setting sprayed concrete. However, when the conventional quick setting sprayed concrete is used, the proportion of voids in the quick setting shot concrete is increased compared to the shotcrete that does not use the quick setting agent due to an increase in a relatively large gap of about 0.1 to 3 mm. Therefore, there existed a subject that durability might fall.
[0007]
As a result of various studies to solve these problems, the present inventor has obtained knowledge that the problem can be solved by using a specific spray material, and has completed the present invention.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a hydraulic material, aggregate, polymer emulsions, and water was pumped cement concrete comprising a 100 parts by weight of alkali metal silicate and 5 to 50 parts by weight of the alkali metal carbonates in the middle pumping joins mixing quick-setting admixture comprising an prepare a rapid setting cement concrete, a spraying method, wherein the spraying, further characterized in that the cement concrete comprising micronized a該吹with method further a該吹with method, wherein a cement concrete comprising a viscosity adjusting agent, further, at該吹with method, wherein a cement concrete comprising the fibers There is a 該吹with method, wherein the particle size of the fine powder is 3000 cm ² / g or more in Blaine value, to characterized in that the quick-setting admixture is liquid accelerator A該吹with method, a該吹with method, wherein the Na ₂ O / SiO ₂ of an alkali metal silicate (molar ratio) is 1 / 2.0 to 2.2, water powder cement concrete The spraying method is characterized in that the body ratio is 30 to 70%, and the hydraulic material is a mixture of cements and calcium sulfoaluminates .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0010]
The present invention prepares cement concrete by mixing hydraulic material, aggregate, polymer emulsion, and water, and prepares quick setting cement concrete by merging and mixing the quick setting agent to this cement concrete, This quick setting cement concrete is sprayed as a spray material. In particular, the polymer emulsion improves fluidity, adhesion, freeze-thaw resistance, neutralization resistance, and drying shrinkage resistance, and reduces dust, mist, and rebound, and provides initial and long-term strength development. It has the effect of being excellent.
[0011]
Examples of the hydraulic material used in the present invention include cements, a mixture of cements and calcium sulfoaluminates, and a mixture of cement, calcium sulfoaluminates, and gypsum. Among these, a mixture of cements and calcium sulfoaluminates is preferable in terms of excellent initial strength development and reaction activity.
[0012]
Examples of the cements include various portland cements such as normal, early strong, moderately hot, super early strong, and low heat, various mixed cements obtained by mixing fly ash, blast furnace slag, and the like with these portland cements, and fine particle cements. .
[0013]
Calcium sulfoaluminates used in the present invention include those obtained by sintering free lime and anhydrous gypsum. Calcium aluminates may be used instead of calcium sulfoaluminates.
[0014]
Among calcium sulfoaluminates, C ₄ A ₃ SO ₃ (where C is an abbreviation for CaO and A is an abbreviation for Al ₂ O ₃ ) is preferable in that it has excellent drying shrinkage resistance.
[0015]
The particle size of the calcium sulfoaluminates is preferably 2000 cm ² / g or more, more preferably 3000 cm ² / g or more, in terms of reactivity, in terms of reactivity. When it is less than 2000 cm ² / g, the reactivity is small and there is a possibility that sufficient effects cannot be exhibited.
[0016]
0.5-8 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of cement, and, as for the usage-amount of calcium sulfoaluminates, 2-7 mass parts is more preferable. If it is less than 0.5 parts by mass, it is difficult to promote initial setting, and it is difficult to improve the drying shrinkage resistance. If it exceeds 8 parts by mass, the fluidity of cement concrete may be hindered.
[0017]
Examples of the aggregate used in the present invention include river sand, mountain sand, sea sand, and lime sand. Aggregate may be used by mixing with hydraulic material or water at the spraying site, or the dried aggregate is mixed with hydraulic material to form premix type dry cement concrete. Concrete may be transported to the site.
[0018]
The particle size of the aggregate is preferably 2.5 mm or less, and more preferably 1.5 mm or less in terms of pumpability and the like. If it exceeds 2.5 mm, the pumpability is reduced, and the rebound rate when sprayed may increase.
[0019]
The amount of the aggregate used is preferably 150 to 300 parts by mass, more preferably 180 to 270 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material. If it is less than 150 parts by mass, the drying shrinkage resistance may be lowered, and if it exceeds 300 parts by mass, the rebound rate when sprayed may be increased.
[0020]
The polymer emulsion used in the present invention is an aqueous emulsion in which a polymer compound is dispersed and stabilized in water, and commercially available products can be used. The polymer emulsion involves freezing and thawing resistance in order to increase the fluidity by entraining air during kneading, increase the water retention after hardening of the quick setting cement concrete, and coat the particle surface of the quick setting cement concrete. The resistance to oxidization and the resistance to drying shrinkage can be improved. Therefore, the quick setting cement concrete to which the polymer emulsion is added is excellent in durability.
[0021]
The polymer compound in the polymer emulsion includes a styrene-butadiene copolymer, polychloroprene, polyurethane, acrylic ester in that durability is increased due to the high adhesion between quick setting cement concrete. Examples include copolymers, vinyl acetate copolymers, and ethylene-vinyl acetate copolymers. Among these, the use of a styrene-butadiene copolymer is preferable in terms of improving miscibility with cement and improving various physical properties of cement concrete and quick setting cement concrete.
[0022]
The concentration of the polymer emulsion is preferably 30 to 65%, more preferably 40 to 55%. If it is less than 30%, the fluidity and durability may not be improved, and if it exceeds 65%, the stability of the emulsion itself is poor and the fluidity and durability may not be improved.
[0023]
The amount of the polymer emulsion used is preferably 1 to 20 parts by mass, more preferably 3 to 15 parts by mass in terms of solid content with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material. If it is less than 1 part by mass, the fluidity and durability may not be improved, and if it exceeds 20 parts by mass, the long-term strength development may be reduced.
[0024]
Further, in the present invention, fine powder may be used in order to improve the pumpability and the adhesion characteristics at the time of spraying.
[0025]
The particle size of the fines, from the viewpoint of improving the adhesion properties at the time of pumpability and spraying, preferably 3000 cm ² / g or more in Blaine value, 7000 cm ² / g or more is more preferable.
[0026]
As fine powders, clay minerals such as beidelite, bentonite, metakaolin, kaolinite, halloysite, montmorillonite, pyrophyllite, vermiculite, mica, chlorite, saponite, sepiolite, and acid clay, mainly composed of layered aluminosilicates, fine powder Examples include slag, fine fly ash, silica fume, and limestone powder. Among these, one or two or more selected from the group consisting of silica fume, limestone powder, and clay mineral are preferable, and silica fume is more preferable in terms of pumpability, fluidity, and adhesion characteristics at the time of spraying.
[0027]
0.5-5 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of hydraulic materials, and, as for the usage-amount of fine powder, 1-3 mass parts is more preferable. If the amount is less than 0.5 parts by mass, the adhesion characteristics at the time of spraying may not be improved, and if it exceeds 5 parts by mass, the pumpability and fluidity may be reduced.
[0028]
Furthermore, in this invention, you may use the viscosity modifier which provides viscosity to cement concrete and improves the adhesion characteristic at the time of spraying.
[0029]
Examples of the viscosity modifier used in the present invention include hydrophilic polymer compounds. Examples of hydrophilic polymer compounds include celluloses such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, methylethylcellulose, and ethylcellulose; polysaccharides such as amylose, agar, alginic acid, sodium alginate, pullulan, and guar gum; Examples include various derivatives, polyvinyl alcohol, and polyethylene oxide. Among these, celluloses are preferable and methylcellulose is more preferable in terms of excellent adhesion characteristics and difficulty in inhibiting strength development.
[0030]
The amount of the viscosity modifier used is preferably 0.02 to 0.3 parts by mass, and 0.08 to 0.2 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the hydraulic material and fine powder used as necessary. More preferred. If it is less than 0.02 parts by mass, it may be difficult to impart viscosity, and if it exceeds 0.3 parts by mass, the fluidity may be too low and hinder pumpability.
[0031]
Furthermore, in this invention, in order to improve the bending characteristic of the quick setting cement concrete hardened | cured by spraying and to prevent mortar falling by peeling etc., you may use a fiber. The fibers are mainly added in advance to the cement concrete side, but may be added in advance to the quick setting agent side.
[0032]
Examples of the fibers include steel fibers, glass fibers, and polymer fibers. Among these, polymer fibers are preferable in that they have good dispersibility with hydraulic materials and improve bending characteristics. Examples of the polymer fiber include vinylon fiber, polypropylene fiber, polyethylene fiber, polyacrylonitrile fiber, and aramid fiber. In these, a vinylon fiber is preferable at the point of bending toughness.
[0033]
The fiber length of the fiber is preferably 2 to 15 mm, and more preferably 4 to 10 mm. If it is less than 2 mm, the bending characteristics may not be improved, and if it exceeds 15 mm, the pumpability of cement concrete may be hindered.
[0034]
The amount of fiber used is preferably 0.05 to 1 part by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the hydraulic material, aggregate, and fine powder and viscosity modifier used as necessary, and 0.1 to 0.8 Part by mass is more preferable. If the amount is less than 0.05 parts by mass, the bending characteristics may not be improved. If the amount exceeds 1 part by mass, the fluidity of the cement concrete may be reduced, and the pumpability may be hindered.
[0035]
The rapid setting agent used in the present invention contains an alkali metal silicate (hereinafter referred to as silicate). Among the quick setting agents, a liquid quick setting agent, that is, an aqueous solution containing a silicate is preferable in that the components in the quick setting agent can be uniformly dispersed and handling is easy.
[0036]
Examples of the silicate include sodium silicate, lithium silicate, and potassium silicate. Of these, sodium silicate is preferred because of its high solubility in water, good initial coagulation, strength development, and adhesion properties during spraying, no dripping, and low rebound.
[0037]
As the sodium silicate aqueous solution, water glass is preferable because it is commercially available and easily available. Examples of water glass include those specified in JIS K 1408, and are commercially available from No. 1 to No. 3 due to the difference in Na ₂ O / SiO ₂ . Among these, Na ₂ O / SiO ₂ (molar ratio) = 1 / 2.0 to 2.2 is preferable and 1 / 2.1 is more preferable in terms of initial setting. As a sodium silicate aqueous solution having Na ₂ O / SiO ₂ (molar ratio) = 1 / 2.1, No. 1 water glass can be mentioned.
[0038]
Furthermore, in the present invention, silicate and alkali metal carbonates (hereinafter referred to as carbonates) may be used in combination as a liquid accelerating agent in order to further improve strength development.
[0039]
Examples of carbonates include carbonates such as sodium carbonate, lithium carbonate, and potassium carbonate, and bicarbonates such as sodium bicarbonate, lithium bicarbonate, and potassium bicarbonate. Among these, since the solubility in water is large, the initial setting, strength development, and adhesion characteristics at the time of spraying are good, no dripping is observed, and rebound is low, carbonate is preferable, and potassium carbonate is more. preferable.
[0040]
5-50 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of silicate, and, as for the usage-amount of carbonates, 10-30 mass parts is more preferable. If it is less than 5 parts by mass, the strength development may be small, and if it exceeds 50 parts by mass, no further improvement in the setting property can be expected, which may be economically undesirable.
[0041]
30-60% is preferable and, as for the component density | concentration in a liquid quick setting agent, 35-50% is more preferable. If it is less than 30%, initial setting and strength development may be hindered. If it exceeds 60%, the viscosity of the liquid quickening agent increases, making it difficult for the liquid quickening agent and cement concrete to be mixed well, resulting in long-term strength. There is a possibility that the expression will be small and the handling of the liquid quick setting agent will be difficult.
[0042]
The used amount of the quick setting agent is preferably 0.2 to 10 parts by mass, and more preferably 0.5 to 8 parts by mass in terms of components with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material. If it is less than 0.2 parts by mass, it is difficult to promote initial setting, strength development is reduced, adhesion characteristics at the time of spraying may be reduced, and sagging and rebound may be increased. Therefore, there is a possibility that the solidified material will adhere to the inside of the pipe, and the long-term strength development property may be reduced.
[0043]
Furthermore, in the present invention, a water reducing agent or a setting retarder may be used in combination.
[0044]
30-70% is preferable and, as for the water powder ratio (W / P) of the cement concrete of this invention, 35-65% is more preferable. If it is less than 30%, the viscosity of cement concrete is so large that spraying workability and pumpability may be lowered. If it exceeds 70%, strength development and initial setting may be adversely affected. In addition, although the water in a polymer emulsion is considered as water here, the water in a liquid quick-setting agent is not considered. The powder means a total of a hydraulic material and fine powder and a viscosity modifier used as necessary.
[0045]
Examples of the method for preparing the spray material of the present invention include the following methods. The liquid quick-setting agent is pumped by a plunger pump or the like to the outside of the double pipe provided with several holes or grooves on the inner wall surface. Cement concrete is pumped inside the double pipe. A liquid accelerating agent mixed with air to form a mist is pumped from the outside of the double pipe to the inside of the double pipe through the hole or groove of the double pipe, and then mixed and mixed with cement concrete. Spray as caustic cement concrete.
[0046]
【Example】
Hereinafter, it demonstrates in detail based on an experiment example.
[0047]
Experimental example 1
Dry cement mortar was prepared by mixing 100 parts by weight of the hydraulic material shown in Table 1 and 200 parts by weight of aggregate. A wet cement mortar was prepared by mixing the dry cement mortar with a polymer emulsion having a solid content concentration of 100 parts by weight and a water content ratio of 45% shown in Table 1 with respect to 100 parts by weight of the hydraulic material. The mortar flow was measured for the obtained wet cement mortar containing no rapid setting agent. The results are shown in Table 1.
In Experimental Example 2 and later, the wet cement mortar is composed of 100 parts by mass of silicate and 15 parts by mass of carbonate, and a liquid quick setting agent having a component concentration of 45% is converted into components for 100 parts by mass of the hydraulic material. Then, 5 parts by mass was added and kneaded for 10 seconds to prepare a quick setting cement mortar.
[0048]
(Materials used)
Hydraulic material a: Mixture consisting of 100 parts by weight of ordinary Portland cement (specific gravity 3.16, commercially available) and 5 parts by weight of calcium sulfoaluminates (main component C ₄ A ₃ SO ₃ , Blaine specific surface area 3500 cm ² / g) Hydraulic material b: normal Portland cement, specific gravity 3.16, commercially available hydraulic material c: early strength Portland cement (specific gravity 3.14, commercial product) 100 parts by mass, calcium aluminate (main component C ₁₂ A ₇ , Amorphous, mixture composed of 2 parts by mass of Blaine specific surface area 5900 cm ² / g) and 2 parts by mass of gypsum: lime sand from Aomi Town, Niigata Prefecture, particle size 1.5 mm or less, specific gravity 2.67
Polymer emulsion: Styrene-butadiene copolymer emulsion, solid concentration 45%, commercial silicate: sodium silicate, Na ₂ O / SiO ₂ (molar ratio) = 1 / 2.1, commercial carbonate : Potassium carbonate, commercial product
(Measuring method)
Mortar flow: Measured according to JISA 5201 for wet cement mortar containing no rapid setting agent.
[0050]
[Table 1]
[0051]
Experimental example 2
In dry cement mortar, 5 mass parts of polymer emulsion in solid concentration with respect to 100 mass parts of hydraulic material a, fibers of mass parts shown in Table 2 with respect to 100 mass parts in total of hydraulic material and aggregate, and A wet cement mortar is prepared by mixing water with a water powder ratio of 45%. It consists of 100 parts by mass of silicate and 15 parts by mass of carbonate. Add 5 parts by mass in terms of ingredients to prepare quick setting cement mortar, and obtain the mortar flow for the obtained wet cement mortar not containing the quick setting agent, and the bending toughness coefficient for the obtained quick setting cement mortar. The measurement was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that was measured. The results are shown in Table 2.
[0052]
(Materials used)
Fiber A: Vinylon fiber, fiber length 6 mm, commercial fiber B: Polypropylene fiber, fiber length 6 mm, commercial product
(Measuring method)
Flexural toughness coefficient: Measured according to JSCE-G552 for quick setting cement mortar. The measurement material age is 28 days.
[0054]
[Table 2]
[0055]
Experimental example 3
In dry cement mortar, 5 parts by mass of polymer emulsion in solid content concentration with respect to 100 parts by mass of hydraulic material a, viscosity adjusting agent of parts by mass shown in Table 3, hydraulic material, aggregate, and viscosity adjusting agent The wet cement mortar containing no rapid setting agent was prepared by mixing 0.5 parts by mass of the fiber A with respect to a total of 100 parts by mass and mixing water having a water powder ratio of 45%. The same procedure as in Experimental Example 1 was conducted except that the mortar flow was measured. The results are shown in Table 3.
[0056]
(Materials used)
Viscosity modifier: methylcellulose, commercially available product
[Table 3]
[0058]
Experimental Example 4
In dry cement mortar, a polymer emulsion having a solid content concentration of 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material a, 0.1 parts by mass of the fine powder, and 100 parts by mass of the hydraulic material and the fine powder. 1 part by mass of a viscosity modifier, and 0.5 parts by mass of fiber A and water to powder ratio of 45% with respect to a total of 100 parts by mass of hydraulic material, aggregate, viscosity modifier, and fine powder A wet cement mortar was prepared by mixing, and the same procedure as in Experimental Example 1 was conducted except that the mortar flow was measured for the obtained wet cement mortar containing no rapid setting agent. The results are shown in Table 4.
[0059]
(Materials used)
Fine powder: silica fume, specific surface area of 7000 cm ² / g or more, commercially available product
[Table 4]
[0061]
Experimental Example 5
In dry cement mortar, 0.1 mass part for 100 mass parts of hydraulic material a with a solid content concentration of 5 mass parts of polymer emulsion, 2 mass parts of fine powder, and 100 mass parts of hydraulic material and fine powder in total. And 100 parts by mass of hydraulic materials, aggregates, viscosity modifiers, and fine powders, 0.5 parts by mass of fiber A and 45% water-powder ratio water were mixed. A wet cement mortar is prepared, consisting of 100 parts by mass of silicate and 15 parts by mass of carbonate, and a liquid quick setting agent having a component concentration of 45% is shown in Table 5 in terms of components with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material. In addition, a rapid setting cement mortar was prepared, and the same procedure as in Experimental Example 1 was performed except that the setting property and prism compression strength of the obtained rapid setting cement mortar were measured. The results are shown in Table 5.
[0062]
(Measuring method)
Setting property: A quick setting cement mortar prepared by mixing a liquid quick setting agent under a condition of 20 ° C. and kneading for 10 seconds. The time until reaching mm ² was the first time, and the time until reaching 28.0 N / mm ² was the end.
Compressive strength of prisms: Quickly cemented mortar prepared after cooling all material temperatures to 5 ° C in advance is quickly packed in a 4cm x 4cm x 16cm formwork while being vibrated at 20 ° C until the specified age. Cured. The curing was performed in the air at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%, and the compression strength was measured according to JIS R 5201.
[0063]
[Table 5]
[0064]
Experimental Example 6
In dry cement mortar, 0.1 mass part for 100 mass parts of hydraulic material a with a solid content concentration of 5 mass parts of polymer emulsion, 2 mass parts of fine powder, and 100 mass parts of hydraulic material and fine powder in total. And 100 parts by mass of hydraulic materials, aggregates, viscosity modifiers, and fine powders, 0.5 parts by mass of fiber A and 45% water-powder ratio water were mixed. A wet cement mortar was prepared, consisting of 100 parts by mass of silicate and 15 parts by mass of carbonate, and adding 5 parts by mass of a liquid quick-setting agent having the component concentrations shown in Table 6 in terms of components with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material. A rapid setting cement mortar was prepared, and the same procedure as in Experimental Example 1 was carried out except that the setting property and prism compression strength of the obtained rapid setting cement mortar were measured. The results are shown in Table 6.
[0065]
[Table 6]
[0066]
Experimental Example 7
In dry cement mortar, 0.1 mass part for 100 mass parts of hydraulic material a with a solid content concentration of 5 mass parts of polymer emulsion, 2 mass parts of fine powder, and 100 mass parts of hydraulic material and fine powder in total. And 100 parts by mass of hydraulic materials, aggregates, viscosity modifiers, and fine powders, 0.5 parts by mass of fiber A and 45% water-powder ratio water were mixed. Wet cement mortar was prepared, consisting of 100 parts by mass of silicate and 5 parts by mass of carbonate as shown in Table 7. A liquid quick-setting agent having a component concentration of 45% was converted to 5 parts by mass in terms of components with respect to 100 parts by mass of hydraulic material. A quick setting cement mortar was prepared in addition to the above, and the same procedure as in Experimental Example 1 was performed except that the setting property and the prism compression strength of the obtained quick setting cement mortar were measured. The results are shown in Table 7.
[0067]
[Table 7]
[0068]
Experimental Example 8
100 parts by weight of hydraulic material a, 200 parts by weight of aggregate, 2 parts by weight of fine powder, 0.1 parts by weight of viscosity modifier for a total of 100 parts by weight of hydraulic material and fine powder, as well as hydraulic material, aggregate, A dry cement mortar composed of a part by mass of fiber A shown in Table 8 with respect to a total of 100 parts by mass of the viscosity modifier and fine powder was prepared. This dry cement mortar was put into a pan mixer, and 5 parts by mass of a polymer emulsion and water of a water powder ratio of 45% in terms of solid content were mixed with 100 parts by mass of the hydraulic material a, and kneaded for 5 minutes. Wet cement mortar was prepared. Next, this wet cement mortar was dropped into a hopper, and was pumped using a squeeze pump through a pipe 10 m having an inner diameter of 50 mm. The discharge capacity at this time was 1.9 m ³ / hr. The wet cement mortar containing no quick setting agent was measured for mortar pumpability. The results are shown in Table 8.
In Experimental Example 9 and later, the liquid quick setting agent having a component concentration of 45% consisting of 100 parts by mass of silicate and 15 parts by mass of carbonate is 5 parts by mass in terms of components with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material, nozzle A quick setting cement mortar was prepared by merging and mixing with wet cement mortar in the front, and sprayed from a nozzle.
[0069]
(Measuring method)
Mortar pumpability: ○ when wet cement mortar containing no quick setting agent is pumped and mortar is continuously discharged from the tip of the hose, can be discharged but △ when discontinuous discharge is slightly observed, discontinuous The case where there was a large amount of discharge and the hose pulsated due to pressure resistance was marked as x.
[0070]
[Table 8]
[0071]
Experimental Example 9
100 parts by weight of hydraulic material a, 200 parts by weight of aggregate, 2 parts by weight of fine powder, 100 parts by weight of the hydraulic material and fine powder, the viscosity modifier of the parts by weight shown in Table 9, and the hydraulic material and aggregate A dry cement mortar composed of 0.5 parts by mass of fiber A with respect to a total of 100 parts by mass of a viscosity modifier and fine powder, and 5 parts by mass in terms of solid content with respect to 100 parts by mass of hydraulic material a A wet cement mortar is prepared by mixing molecular emulsion and water with a water powder ratio of 45%. It consists of 100 parts by weight of silicate and 15 parts by weight of carbonate. A quick setting cement mortar is prepared by adding 5 parts by weight in terms of components to 100 parts by weight, and the obtained quick setting cement mortar has a mortar pumpability for the obtained wet cement mortar not containing the quick setting agent. Except that measured can adhesion properties were conducted in the same manner as in Experimental Example 8. The results are shown in Table 9.
[0072]
(Measuring method)
Adhesion characteristics: Fixed cement mortar is sprayed on the side wall of a simulated tunnel measuring 4m in height x 4m in width x 5m in length for 15 seconds until the apex of the fast-setting cement mortar adhered from the spraying side wall Was measured as the adhesion property.
[0073]
[Table 9]
[0074]
Experimental Example 10
100 parts by weight of hydraulic material a, 200 parts by weight of aggregate, fine powder of parts by weight shown in Table 10, 0.1 part by weight of viscosity modifier for a total of 100 parts by weight of hydraulic material and fine powder, and hydraulic material A dry cement mortar composed of 0.5 part by mass of fiber A is prepared for a total of 100 parts by mass of aggregate, viscosity modifier and fine powder, and 5 parts by mass in terms of solid content with respect to 100 parts by mass of hydraulic material a. A wet cement mortar was prepared by mixing 45 parts of the polymer emulsion and water with a water-powder ratio of 45%. A liquid quenching agent consisting of 100 parts by weight of silicate and 15 parts by weight of carbonate and having a component concentration of 45% A quick setting cement mortar is prepared by adding 5 parts by mass in terms of components to 100 parts by mass of the hydraulic material, and the resulting quick setting property is obtained for the wet cement mortar containing no quick setting agent. Cement mo Except that of the measurement of the adhesion properties per barrel, it was conducted in the same manner as in Experimental Example 8. The results are shown in Table 10.
[0075]
[Table 10]
[0076]
Experimental Example 11
100 parts by weight of hydraulic material a, 200 parts by weight of aggregate, 2 parts by weight of fine powder, 0.1 parts by weight of viscosity modifier for a total of 100 parts by weight of hydraulic material and fine powder, as well as hydraulic material, aggregate, A dry cement mortar composed of 0.5 parts by mass of fiber A is prepared for 100 parts by mass of the viscosity modifier and fine powder, and 5 parts by mass of polymer in terms of solid content with respect to 100 parts by mass of hydraulic material a. A wet cement mortar is prepared by mixing an emulsion and water with a water / powder ratio of 45%. The liquid quick setting agent having a component concentration of 45% is composed of 100 parts by mass of silicate and 15 parts by mass of carbonate. A quick-setting cement mortar was prepared by adding mass parts shown in Table 11 in terms of components with respect to parts by weight, and the obtained quick-setting cement mortar was measured for sagging, rebound rate, adhesion strength, and nozzle clogging. thing Outside was performed in the same manner as in Experimental Example 8. The results are shown in Table 11.
[0077]
(Measuring method)
Sagging: The state after spraying rapid setting cement mortar on a simulated tunnel measuring 3.5 m in height and 2.5 m in width formed in an arch shape with an iron plate for 2 minutes at a pumping speed of 2 m ³ / h was observed. The case where no sagging occurred was marked with ◯, the case where sagging occurred a little, and the case where sagging occurred a lot.
Rebound rate: Rapid setting cement mortar was sprayed on a simulated tunnel measuring 3.5 m in height and 2.5 m in width made in an arch shape with an iron plate at a pumping speed of 2 m ³ / h for 2 minutes. Thereafter, (rebound rate) = (mass of quick setting cement mortar dropped without adhering to the simulated tunnel) / (mass of quick setting cement mortar sprayed on the simulated tunnel) × 100 (%).
Adhesive strength: Adhesive properties are also shown as adhesive strength. A quick setting cement mortar was sprayed on a concrete plate chipped on a surface of 30 cm long × 30 cm wide × 6 cm thick so as to have a thickness of 4 to 6 cm, and the surface was immediately capped. Then, it was air-cured for 28 days under the conditions of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%, cut with a concrete cutter from the surface into a grid pattern so as to be 4 cm × 4 cm, and the adhesion strength was measured by Kenken type.
Nozzle blocking condition: After spraying quick setting cement mortar from the nozzle for 4 minutes, the inside of the nozzle is observed, x when 30% or more of the internal cross section is blocked, and 10 to 30% of the internal cross section is blocked △, and the case where less than 10% of the internal cross section was blocked was marked ◯.
[0078]
[Table 11]
[0079]
Experimental Example 12
100 parts by weight of hydraulic material a, 200 parts by weight of aggregate, 2 parts by weight of fine powder, 0.1 parts by weight of viscosity modifier for a total of 100 parts by weight of hydraulic material and fine powder, as well as hydraulic material, aggregate, A dry cement mortar composed of 0.5 parts by mass of fiber A is prepared for 100 parts by mass of the viscosity modifier and fine powder, and 5 parts by mass of polymer in terms of solid content with respect to 100 parts by mass of hydraulic material a. A wet cement mortar was prepared by mixing emulsion and water with a water / powder ratio of 45%, consisting of 100 parts by mass of silicate and 15 parts by mass of carbonate. Except that 5 parts by mass in terms of ingredients was added to 100 parts by mass of the material to prepare a quick setting cement mortar, and the quick setting mortar miscibility was measured for the obtained quick setting cement mortar. The same was done. The results are shown in Table 12.
[0080]
(Measuring method)
Quick setting mortar miscibility: The quick setting cement mortar was sprayed on a simulated tunnel having a height of 3.5 m and a width of 2.5 m manufactured in an arch shape with an iron plate at a pumping speed of 2 m ³ / h for 2 minutes. Touch the sprayed surface of the quick setting cement mortar, x when there are hardened parts and uncured parts, △ when hardened but uneven in hardness, harden with uniform hardness The case where it is doing is made into ○.
[0081]
[Table 12]
[0082]
Experimental Example 13
100 parts by weight of hydraulic material a, 200 parts by weight of aggregate, 2 parts by weight of fine powder, 0.1 parts by weight of viscosity modifier for a total of 100 parts by weight of hydraulic material and fine powder, as well as hydraulic material, aggregate, A dry cement mortar composed of 0.5 parts by mass of fiber A is prepared for 100 parts by mass of the viscosity modifier and fine powder, and the parts by mass shown in Table 13 in terms of solid content with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material a. A wet cement mortar is prepared by mixing water with a polymer emulsion of 45% and a water-powder ratio of 45%. The liquid quick-setting agent is composed of 100 parts by mass of silicate and 15 parts by mass of carbonate, and contains 45% component concentration of water. A rapid setting cement mortar is prepared by adding 5 parts by mass in terms of components to 100 parts by mass of the hard material, and the number of cycles, neutralization depth, length change, cylindrical compressive strength of the obtained quick setting cement mortar. Measure adhesion strength It was except that was conducted in the same manner as in Experiment Example 8. The results are shown in Table 13.
[0083]
(Measuring method)
Number of cycles: Freezing and thawing resistance was evaluated by the number of cycles. The obtained quick-setting cement mortar was sprayed onto a box frame having a length of 50 cm, a width of 50 cm, and a thickness of 20 cm, and then a rectangular column having a length of 40 cm, a width of 10 cm, and a thickness of 10 cm was cut out and taken out. Using this specimen, the freeze-thaw test was measured according to JSCE-G501. The relative dynamic modulus was evaluated every 15 cycles, and the number of cycles in which the relative dynamic modulus was 60% or less was measured.
Neutralization depth: Resistance to neutralization was evaluated by the neutralization depth. The obtained quick-setting cement mortar was sprayed onto a box frame having a length of 50 cm, a width of 50 cm, and a thickness of 20 cm, and then a cylinder having a diameter of 5 cm and a height of 10 cm was cut out and taken out. An accelerated neutralization test was performed using this specimen. The specimen was cured in air for 20 days under conditions of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%, and then the upper and lower surfaces of the specimen were sealed with epoxy resin, and the temperature was 30 ° C., the humidity was 60%, and the carbon dioxide concentration was 5%. It stored in the accelerated | stimulated neutralization apparatus of conditions, and the neutralization depth in the predetermined age was measured.
Change in length: Drying shrinkage resistance was evaluated by changing the length. The obtained quick-setting cement mortar was sprayed onto a triple form having a length of 4 cm, a width of 4 cm, and a thickness of 16 cm, and then removed from the mold to obtain a specimen. Using this specimen, a length change test was performed. The specimen was cured in air under the conditions of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%, and the length change at a predetermined age was measured according to JIS A 1129 and dial gauge method.
Cylindrical compressive strength: After spraying the obtained quick-setting cement mortar on a box frame having a length of 50 cm, a width of 50 cm, and a thickness of 20 cm, a cylinder having a diameter of 5 cm and a height of 10 cm was cut out and taken out. . Using this specimen, the compressive strength test was measured according to JIS A 1108.
[0084]
[Table 13]
[0085]
【The invention's effect】
By using the spray material of the present invention, a spray structure excellent in durability can be obtained. In particular, when a liquid quick-setting agent is used, dust, mist, and rebound are reduced, and long-term strength can be improved.
Moreover, after scraping off the surface part where the deterioration has progressed, when the concrete structure is repaired by spraying the cement mortar of the present invention, a thick spray of 10 cm or more can be applied to the repaired part. Therefore, it can be used for repairing when cement concrete is suspended deeply to the back of the reinforcing bar.

Claims

Cement concrete containing hydraulic material, aggregate, polymer emulsion, and water is pumped, and 100 parts by mass of alkali metal silicate and 5-50 parts by mass of alkali metal carbonates are contained during the pumping. A spraying method characterized in that quick setting cement concrete is prepared by merging and mixing quick setting agents and sprayed.

Furthermore, cement concrete contains fine powder, The spraying method of Claim 1 characterized by the above-mentioned .

Furthermore, cement concrete contains a viscosity modifier, The spraying method of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned .

Furthermore, cement concrete contains a fiber, The spraying method of Claim 1 characterized by the above-mentioned .

The spraying method according to claim 2, wherein the particle size of the fine powder is 3000 cm ² / g or more in terms of brain value .

Spraying method according one of claims 1 to 5 for quick-setting admixture is characterized in that it is a liquid accelerator.

Alkali metal silicate Na ₂₂ O / SiO ₂₂ The spraying method according to claim 1, wherein (molar ratio) is 1 / 2.0 to 2.2.

The spray method according to one of claims 1 to 7, wherein the water-powder ratio of cement concrete is 30 to 70%.

The spraying method according to claim 1, wherein the hydraulic material is a mixture of cements and calcium sulfoaluminates.