JP4838106B2 - Method of spraying cement concrete material for spraying - Google Patents
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Description
本発明は、短時間に高い変形係数と高い強度発現を得ることができる吹き付け用セメントコンクリート材料の吹き付ける方法に関する。 The present invention relates to a method of blowing a short time to a high deformation coefficient and high for spraying can be obtained Strength cement concrete materials.
トンネル掘削等において、露出した地山の崩落を防止するために、特公昭６０−４１４９号公報（特許文献１）にあるように、急結剤をコンクリートに添加した急結性のセメントコンクリート材料を用いた吹き付け工法が行われている。 In tunnel excavation and the like, in order to prevent collapse of the exposed ground, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 60-4149 (Patent Document 1), a rapid setting cement concrete material in which a quick setting agent is added to concrete is used. The spraying method used is performed.
従来、一般的に使用されてきたカルシウムアルミネートやアルミン酸アルカリ塩等を主成分とする急結剤を含有した吹き付け用セメントコンクリート材料は、急結剤を添加していないセメントコンクリートに比較して初期強度の立ち上がりが良好であり、従来のＮＡＴＭ工法における地山の崩落を防止するのに殆どの場合は充分な強度であり、かなり不安定な地山でも、吹き付け厚さの増加等で対処されている。 Conventionally used cement concrete materials for spraying containing quick setting agents mainly composed of calcium aluminate, alkali aluminate, etc., compared to cement concrete not containing quick setting agents. The initial strength rises well, and in most cases the strength is sufficient to prevent the collapse of natural ground in the conventional NATM construction method. Even fairly unstable ground is dealt with by increasing the spraying thickness, etc. ing.
また、特に掘削断面の大きい大断面トンネルの掘削においては、吹き付け厚みを大きくすると、経済性や作業効率の不利益が大きくなることから、特開昭５０−１６７１７号公報（特許文献２）に示されるように、石膏とカルシウムアルミネートをあらかじめ配合することで、吹き付け後の強度を高める方法が実施されている。 In particular, in the excavation of a large section tunnel having a large excavation section, if the spraying thickness is increased, the disadvantages of economic efficiency and work efficiency increase, and therefore, disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 50-16717 (Patent Document 2). As described above, a method of increasing the strength after spraying by pre-mixing gypsum and calcium aluminate has been practiced.
ところで、近年、トンネル掘削技術の進歩により、掘削速度を速くした高速掘進工法が用いられるようになってきた。従来の掘削速度であれば、地山のからの圧力が最大となる時期は１日後程度であったが、高速掘進工法を用いた場合、地山のからの大きな圧力が掘削後３時間〜１２時間で加わる。 By the way, in recent years, with the advancement of tunnel excavation technology, a high-speed excavation method with a higher excavation speed has come to be used. At conventional excavation speeds, the maximum pressure from the natural ground was about one day later, but when using the high-speed excavation method, a large pressure from the natural ground is 3 hours to 12 hours after excavation. Join in time.
しかしながら、従来の吹き付け用セメントコンクリート材料の強度発現速度では、上記のような高速掘進法を用いた場合に、地山から大きな圧力が発生する時間までに十分な剛性を発揮できないという問題がある。このため、より短時間で剛性の高い吹き付け用セメントコンクリート材料が望まれている。 However, there is a problem that the strength development speed of the conventional cement concrete material for spraying cannot exhibit sufficient rigidity by the time when a large pressure is generated from the natural ground when the high-speed excavation method as described above is used. For this reason, a cement concrete material for spraying with higher rigidity in a shorter time is desired.
すなわち、本発明が解決しようとする課題は、短時間に高い剛性と高い強度を発揮する吹き付け用セメントコンクリート材料の作業性の良い吹き付け方法を提供することである。 That is, an object of the present invention is to provide is to provide a short time high stiffness and high strength of the sprayed cement concrete materials to exhibit workability good I吹-out Tsukekata method.
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の材料で特定の配合のセメントコンクリートに、特定の成分で特定の配合の急結剤を特定量添加することで、短時間に高い強度発現性が得られる吹き付け用セメントコンクリート材料となることを確認すると共に、この吹き付け用セメントコンクリート材料を特定の練上り性状で吹き付けることで作業性良く吹き付けることができることを見出して本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors have added a specific amount of a rapid setting agent of a specific composition to a cement concrete of a specific composition with a specific material, It is confirmed that it becomes a cement concrete material for spraying that can exhibit high strength in a short time, and it is found that it can be sprayed with good workability by spraying this cement concrete material for spraying with a specific kneading property. Completed the invention.
本発明は、セメントと、このセメント１００質量部に対して、８〜１５質量部の、セメント中の石膏以外の石膏、１〜１０質量部のシリカフューム、０．１〜３質量部の有機酸及び０．１〜３質量部のアルカリ金属炭酸塩とを含み、セメント単位量が５００〜７００ｋｇ／ｍ 3 のセメントコンクリートを、空気量が５〜１５容積％、スランプが２０ｃｍ以上の状態に練り上げ、
カルシウムアルミネートと、このカルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜５０質量部のアルカリ金属アルミン酸塩及び１〜２０質量部の水酸化カルシウムとからなる急結剤を、
前記練り上げ状態のセメントコンクリートに、前記セメント１００質量部に対して５〜２０質量部添加混合して吹き付けることを特徴とする吹き付け用セメントコンクリート材料の吹き付け方法を提供するものである。
In the present invention, 8 to 15 parts by mass of gypsum other than gypsum in cement, 1 to 10 parts by mass of silica fume, 0.1 to 3 parts by mass of organic acid, and 100 to 100 parts by mass of cement. see contains an alkali metal carbonate 0.1-3 parts by weight, it elaborated cement concrete amount cement units 500~700kg / m 3, 5~15% by volume air quantity, the slump is more than 20cm state,
With respect to 100 parts by mass of calcium aluminate and 100 parts by mass of calcium aluminate, a rapid setting agent comprising 1 to 50 parts by mass of alkali metal aluminate and 1 to 20 parts by mass of calcium hydroxide,
Cement concrete of the kneaded state, Ru der provides a method spraying of the cement 100 parts by weight with respect to 5 to 20 parts by weight adding and mixing with cement concrete material for spraying, wherein the blowing.
上記本発明の吹き付け方法は、前記練り上げ状態のセメントコンクリートを圧送し、圧送途中のセメントコンクリートに急結剤を添加し、２ｍ以下の混合区間で混合して吹き付けること、及び、水の使用量が、セメント１００質量部に対して２１．８４〜３０質量部であることをその好ましい態様として含むものである。 In the spraying method of the present invention, the kneaded cement concrete is pumped, a rapid setting agent is added to the cement concrete being pumped, mixed and sprayed in a mixing section of 2 m or less , and the amount of water used is The preferred embodiment includes 21.84 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement .
本発明によれば、吹き付け後３時間から１２時間という短時間に、変形係数が３時間で１５ＧＰａ以上、圧縮強度が１５Ｎ／ｍｍ2以上という高い剛性と高い強度を得ることが可能である。 According to the onset bright, the short time of 12 hours from 3 hours after spraying, deformation coefficient is 15GPa or more 3 hours, compressive strength is possible to obtain high rigidity and high strength of 15N / mm 2 or more.
また、本発明によれば、作業性の良い吹き付け作業が可能となる。 Further, according to this onset bright, it is possible to work blowing good workability.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
まず、本発明で用いる吹き付け用セメントコンクリート材料について説明する。尚、本明細書において、セメントコンクリートとは、セメントと水を主成分とする混合物、セメントと水と細骨材を主成分とする混合物（モルタル）及びセメントと水と細骨材と粗骨材を主成分とする混合物（コンクリート）のいずれをも含むものである。また、セメントコンクリートに急結剤を添加したものをセメントコンクリート材料、モルタルに急結剤を添加したものをモルタル材料、コンクリートに急結剤を添加したものをコンクリート材料という。 First, the concrete cement material for spraying used in the present invention will be described. In the present specification, cement concrete means a mixture mainly composed of cement and water, a mixture (mortar) mainly composed of cement, water and fine aggregate, and cement, water, fine aggregate and coarse aggregate. All of the mixture (concrete) containing as a main component is included. In addition, cement concrete added with a quick setting agent is called cement concrete material, mortar added with a quick setting agent is called mortar material, and concrete added with a quick setting agent is called concrete material.
本発明で用いる吹き付け用セメントコンクリート材料は、セメントコンクリートに急結剤を添加したもので、セメントコンクリートは、セメント、セメント中の石膏以外の石膏、シリカフューム、有機酸及びアルカリ金属炭酸塩を含むものである。 The cement concrete material for spraying used in the present invention is obtained by adding a quick setting agent to cement concrete, and the cement concrete contains cement, gypsum other than gypsum in the cement, silica fume, organic acid, and alkali metal carbonate.
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強等の各種ポルトランドセメント、これらのポルトランドセメントに高炉スラグやフライアッシュを混合した各種混合セメントが使用できる。これらの中では、強度発現性の面から、普通又は早強ポルトランドセメントが好ましい。 As the cement used in the present invention, various portland cements such as early strength and various mixed cements obtained by mixing blast furnace slag and fly ash with these portland cements can be used. Of these, ordinary or early-strength Portland cement is preferred from the standpoint of strength development.
本発明で使用する石膏は、吹き付け硬化後のセメントコンクリート硬化物の高強度化を目的に、セメントに当初から含まれている石膏とは別に添加混合される。石膏としては、例えば無水石膏、半水石膏、２水石膏等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。これらの中では、強度発現性の点から無水石膏の使用が好ましい。石膏の粒度は、通常セメントに使用される程度、例えば、ブレーン値で３，０００ｃｍ2／ｇ程度でよいが、更に微粉末とすることが好ましい。石膏の使用量は、セメント１００質量部に対して、８〜１５質量部が好ましく、１０〜１２質量部がより好ましい。８質量部未満では強度発現性を高めることが難しく、１５質量部を超えると長期的に膨張してセメントコンクリート硬化物が破壊されやすくなる。 The gypsum used in the present invention is added and mixed separately from the gypsum originally contained in the cement for the purpose of increasing the strength of the cement concrete hardened material after spray hardening. Examples of the gypsum include anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, and dihydrate gypsum, and one or more of these can be used. Of these, anhydrous gypsum is preferred in terms of strength development. The particle size of gypsum may be the level normally used for cement, for example, about 3,000 cm 2 / g in terms of brain value, but it is more preferable to use fine powder. The amount of gypsum used is preferably 8 to 15 parts by mass and more preferably 10 to 12 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement. If the amount is less than 8 parts by mass, it is difficult to increase strength development. If the amount exceeds 15 parts by mass, the cement concrete hardened product is easily destroyed due to long-term expansion.
本発明で使用するシリカフュームは、強度発現性を高める目的で使用する。シリカフュームは、金属シリコンやフェロシリコンをアーク式電気炉で製造する際に発生する排ガス中のダストを集塵する際に得られる超微粒子である。シリカフュームの使用量は、セメント１００質量部に対して、１〜１０質量部が好ましく、３〜７質量部がより好ましい。１質量部未満では効果がなく、１０質量部を超えるとセメントコンクリートの流動性が低下しやすくなる。 The silica fume used in the present invention is used for the purpose of enhancing strength development. Silica fume is ultrafine particles obtained when collecting dust in exhaust gas generated when metal silicon or ferrosilicon is produced in an arc electric furnace. 1-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of cement, and, as for the usage-amount of a silica fume, 3-7 mass parts is more preferable. If it is less than 1 part by mass, there is no effect, and if it exceeds 10 parts by mass, the fluidity of cement concrete tends to decrease.
本発明で使用する有機酸は、強度発現性を高めること、及び急結剤とセメントコンクリートとの混合性を向上させる目的で使用する。有機酸としては、例えばグルコン酸、酒石酸、クエン酸等の他、これらのナトリウム塩やカリウム塩等が挙げられ、１種又は２種以上が使用可能である。有機酸の使用量は、セメント１００質量部に対して、０．１〜３質量部が好ましく、０．５〜１．５質量部がより好ましい。０．１質量部未満では効果がなく、３質量部を超えて使用すると、凝結が遅延し、吹き付け用セメントコンクリート材料の付着性が悪化しやすくなる。 The organic acid used in the present invention is used for the purpose of enhancing strength development and improving the mixing property between the quick setting agent and cement concrete. Examples of the organic acid include gluconic acid, tartaric acid, citric acid, and the like, as well as sodium salts and potassium salts thereof, and one or more of them can be used. 0.1-3 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of cement, and, as for the usage-amount of an organic acid, 0.5-1.5 mass parts is more preferable. If the amount is less than 0.1 parts by mass, there is no effect, and if the amount exceeds 3 parts by mass, the setting is delayed, and the adhesion of the cement concrete material for spraying tends to deteriorate.
本発明で使用するアルカリ金属炭酸塩は、初期の強度を向上させるものである。アルカリ炭酸塩としては、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。アルカリ金属炭酸塩の使用量は、セメント１００質量部に対して、０．１〜３質量部が好ましく、０．２〜１質量部がより好ましい。０．１質量部未満では効果がなく、３質量部を超えて使用すると、セメントコンクリートのスランプ保持性が低下し、施工性が悪化しやすくなる。 The alkali metal carbonate used in the present invention improves the initial strength. Examples of the alkali carbonate include sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate and the like, and one or more of these can be used. 0.1-3 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of cement, and, as for the usage-amount of alkali metal carbonate, 0.2-1 mass part is more preferable. If the amount is less than 0.1 parts by mass, there is no effect, and if the amount exceeds 3 parts by mass, the slump retention of cement concrete is lowered, and the workability is likely to deteriorate.
本発明におけるセメントコンクリートには、上記の材料の他、減水剤や、その他の混和材を加えることができる。 In addition to the above materials, a water reducing agent and other admixtures can be added to the cement concrete in the present invention.
減水剤は、セメントコンクリートの流動性を改善するために使用するものであり、液状、粉状のいずれも使用できる。減水剤の種類としては、アルキルアリルスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ポリカルボンサン系高分子化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。減水剤の使用量は、固形分として、セメント１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましく、１〜７質量部がより好ましい。０．１質量部未満では効果がなく、１０重量部を超えると強度発現性を阻害しやすくなる。 The water reducing agent is used to improve the fluidity of cement concrete, and can be used in either liquid or powder form. Examples of water reducing agents include alkylallyl sulfonates, naphthalene sulfonates, formalin condensates of melamine sulfonates, polycarboxylic acid-based polymer compounds, and one or more of these can be used. It is. 0.1-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of cement as solid content, and, as for the usage-amount of a water reducing agent, 1-7 mass parts is more preferable. If the amount is less than 0.1 parts by mass, there is no effect, and if the amount exceeds 10 parts by weight, strength development is likely to be hindered.
本発明におけるセメントコンクリートは、上記各材料に骨材及び水を加え、混練することで得ることができる。 The cement concrete in the present invention can be obtained by adding aggregate and water to the above materials and kneading them.
本発明で使用するセメントコンクリートのセメント量は、５００〜７００ｋｇ／ｍ3であることが好ましく、５５０〜６５０ｋｇ／ｍ3がより好ましい。５００ｋｇ／ｍ3未満では、作業性が低下する恐れがあり、７００ｋｇ／ｍ3を超えると不経済となる。 Cement content of the cement concrete to be used in the present invention is preferably 500~700kg / m 3, 550~650kg / m 3 and more preferably. If it is less than 500 kg / m 3 , workability may be reduced, and if it exceeds 700 kg / m 3 , it becomes uneconomical.
水の使用量は、セメントと石膏（外添される石膏）とシリカフュームと有機酸とアルカリ金属炭酸塩の合計１００質量部に対して、２０〜６０質量部が好ましく、２５〜５０質量部がより好ましい。２０質量部未満では、セメント、石膏、シリカフューム、急結剤等の材料が増加し、経済的でなく、またポンプ圧送性等の施工性が低下しやすくなり、６０質量部を超えると強度発現性が低下し、所期の効果が得にくくなる。 The amount of water used is preferably 20 to 60 parts by mass and more preferably 25 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of cement, gypsum (externally added gypsum), silica fume, organic acid, and alkali metal carbonate. preferable. If the amount is less than 20 parts by mass, materials such as cement, gypsum, silica fume and quick setting agent increase, which is not economical, and the workability such as pumpability is likely to deteriorate. Decreases, making it difficult to obtain the desired effect.
セメントコンクリートに使用される細骨材や粗骨材等の骨材は、吸水率が低く、骨材自体の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。細骨材は、最大寸法５ｍｍ以下のものが好ましく、例えば川砂、山砂、及び石灰砂等が挙げられる。粗骨材としては、最大寸法１５ｍｍ以下のものが好ましい。 Aggregates such as fine aggregates and coarse aggregates used for cement concrete are preferably those having a low water absorption rate and a high strength of the aggregate itself, but are not particularly limited. The fine aggregate preferably has a maximum dimension of 5 mm or less, and examples thereof include river sand, mountain sand, and lime sand. As the coarse aggregate, those having a maximum dimension of 15 mm or less are preferable.
本発明で使用する急結剤は、カルシウムアルミネートを主成分とするものである。使用するカルシウムアルミネートとは、ＣａＯ原料やＡｌ2Ｏ3原料等を混合したものをキルンで焼成したり、電気炉で溶融したりする等の熱処理をして得られるものをいい、初期にコンクリートの凝結を起こさせる急結成分である。カルシウムアルミネートの鉱物成分としては、ＣａＯをＣ、Ａｌ2Ｏ3をＡとすると、Ｃ3Ａ、Ｃ12Ａ7、ＣＡ、ＣＡ2等で示されるカルシウムアルミネート熱処理物を粉砕したもの等が挙げられる。更に、その他の成分として、ＳｉＯ2を含有するアルミノ珪酸カルシウム、Ｃ12Ａ7の１つのＣａＯをＣａＦ2等のハロゲン化物で置き換えたＣ11Ａ7・ＣａＸ2（Ｘはフッ素等のハロゲン）、ＳＯ3成分を含むＣ4Ａ3・ＳＯ3、並びにナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属が一部固溶したカルシウムアルミネート等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。 The quick setting agent used in the present invention is mainly composed of calcium aluminate. The calcium aluminate used is obtained by heat-treating a mixture of CaO raw materials, Al 2 O 3 raw materials, etc., in a kiln or melting in an electric furnace. It is a quick-setting component that causes agglomeration. As a mineral component of calcium aluminate, if CaO is C and Al 2 O 3 is A, a calcium aluminate heat treated product represented by C 3 A, C 12 A 7 , CA, CA 2 or the like is pulverized. Can be mentioned. Further, as other components, calcium aluminosilicate containing SiO 2 , C 11 A 7 · CaX 2 (X is a halogen such as fluorine) in which one CaO of C 12 A 7 is replaced with a halide such as CaF 2 , C 4 A 3 · SO 3 containing SO 3 component, calcium aluminate in which alkali metals such as sodium, potassium and lithium are partly dissolved, and the like can be used, and one or more of these can be used. .
これらの中では、反応活性の点でＣ12Ａ7組成に対応する熱処理物を急冷した非晶質カルシウムアルミネートが好ましい。カルシウムアルミネートの粒度は、急結性や強度発現性の点から、ブレーン値で３０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、４０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。 Among these, amorphous calcium aluminate obtained by quenching the heat-treated product corresponding to the C 12 A 7 composition in terms of reaction activity is preferable. The particle size of the calcium aluminate, from the viewpoint of quick-setting property or development of strength, preferably 3000 cm 2 / g or more in Blaine value, 4000 cm 2 / g or more is more preferable.
本発明では、急結剤として、カルシウムアルミネートに、アルカリ金属アルミン酸塩、水酸化カルシウムを添加したものを使用する。 In the present invention, as the quick setting agent, calcium aluminate added with alkali metal aluminate and calcium hydroxide is used.
本発明で使用するアルカリ金属アルミン酸塩とは、初期凝結を促すものである。アルカリ金属アルミン酸塩としては、例えばアルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム等が上げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。アルカリ金属アルミン酸塩の使用量は、カルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜５０質量部が好ましく、２〜２５質量部がより好ましい。１質量部未満では効果がなく、５０質量部を超えると凝結性の低下や長期強度発現性を阻害しやすくなる。 The alkali metal aluminate used in the present invention promotes initial setting. Examples of the alkali metal aluminate include lithium aluminate, sodium aluminate, potassium aluminate and the like, and one or more of these can be used. 1-50 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of calcium aluminates, and, as for the usage-amount of an alkali metal aluminate, 2-25 mass parts is more preferable. If the amount is less than 1 part by mass, there is no effect.
本発明で使用する水酸化カルシウムは、急結性能を補助するものである。水酸化カルシウムとしては、市販の消石灰や、カルシウムカーバイトからアセチレンを発生させる際に副生するカーバイト滓などが挙げられる。水酸化カルシウムの使用量は、カルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜２０質量部が好ましく、２〜１０質量部がより好ましい。１質量部未満では効果がなく、２０質量部を超えると長期強度発現性を阻害しやすくなる。 The calcium hydroxide used in the present invention assists quick setting performance. Examples of calcium hydroxide include commercially available slaked lime, and carbide cocoon produced as a by-product when acetylene is generated from calcium carbide. 1-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of calcium aluminate, and, as for the usage-amount of calcium hydroxide, 2-10 mass parts is more preferable. If it is less than 1 part by mass, there is no effect, and if it exceeds 20 parts by mass, long-term strength development tends to be hindered.
前記セメントコンクリートへの急結剤の添加量は、特に制限されるものではないが、セメントコンクリートに含まれるセメント１００質量部に対して、５〜２０質量部が好ましく、１０〜１５質量部がより好ましい。５質量部未満では、初期凝結を起すことは困難であり、２０質量部を越える配管の閉塞が発生したり、粉塵が多く発生する等、施工性が低下しやすくなる。 The addition amount of the rapid setting agent to the cement concrete is not particularly limited, but is preferably 5 to 20 parts by mass, more preferably 10 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement contained in the cement concrete. preferable. If the amount is less than 5 parts by mass, it is difficult to cause initial condensation, and the workability is likely to be deteriorated, such as blockage of piping exceeding 20 parts by mass or generation of a large amount of dust.
次に、本発明の吹き付け方法について説明する。 Next, the spraying method of the present invention will be described.
本発明の吹き付け方法は、前記セメントコンクリートを特定の練り上げ状態としてから前記急結剤を添加混合し、これによって先に説明した本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料とし、この本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料を吹き付ける方法である。 In the spraying method of the present invention, the cement concrete is brought into a specific kneaded state, and then the quick setting agent is added and mixed, whereby the sprayed cement concrete material of the present invention described above is obtained. It is a method of spraying material.
本発明の吹き付け方法で急結剤を添加混合するセメントコンクリートは、５〜１５容積％の空気量となるように練り上げられているものである。空気量の調整は、ポンプ圧送性の向上と、急結剤との混合性向上の目的に行われるものである。空気量の調整には、市販の空気量調整剤が適用できる。空気量が５容積％未満では効果がなく、１５容積％を超えて混入させると強度が低下する恐れがある。 The cement concrete to which the quick setting agent is added and mixed by the spraying method of the present invention is kneaded so as to have an air amount of 5 to 15% by volume. The adjustment of the air amount is performed for the purpose of improving the pumpability and improving the mixing property with the quick setting agent. A commercially available air amount adjusting agent can be applied to adjust the air amount. If the amount of air is less than 5% by volume, there is no effect, and if it exceeds 15% by volume, the strength may decrease.
本発明の吹き付け方法で急結剤を添加混合するセメントコンクリートは、スランプが２０ｃｍ以上に調整されているものである。このスランプの調整は、施工性、付着性等の向上を目的に行われるものである。スランプが２０ｃｍ未満では、ポンプの圧送性の低下や、吹き付け時に材料が跳ね返るリバウンド量が増大しやすく、また急結剤との混合性不良による強度発現性の低下等の問題が発生しやすくなる。 In the cement concrete in which the quick setting agent is added and mixed by the spraying method of the present invention, the slump is adjusted to 20 cm or more. The adjustment of the slump is performed for the purpose of improving workability and adhesion. If the slump is less than 20 cm, the pumpability of the pump is lowered, the amount of rebound at which the material rebounds when sprayed is likely to increase, and problems such as a reduction in strength due to poor mixing with the rapid setting agent are likely to occur.
本発明において、セメントコンクリートの各材料の混合方法は、急結剤と混合する前に、セメントと、石膏と、シリカフュームと、有機酸と、アルカリ金属炭酸塩と、必要に応じて加えられる減水剤及びその他の混和材とを、水及び骨材と混合できる方法であれば特に制限はない。あらかじめセメントに規定量の石膏、シリカフューム、有機酸、アルカリ金属炭酸塩、並びに必要に応じて加えられる減水剤及びその他の混和材を混合しておく方法や、コンクリートを水及び骨材と混練りするときに別途これらを添加する方法等が挙げられる。 In the present invention, the mixing method of each material of cement concrete includes cement, gypsum, silica fume, organic acid, alkali metal carbonate, and a water reducing agent that is added as necessary before mixing with the rapid setting agent. And other admixtures are not particularly limited as long as they can be mixed with water and aggregates. A method of mixing a predetermined amount of gypsum, silica fume, organic acid, alkali metal carbonate, and a water reducing agent and other admixtures added if necessary, or kneading concrete with water and aggregate. The method of adding these separately sometimes is mentioned.
本発明におけるセメントコンクリートの混練り方法は、特に限定されるものではなく、所定の配合で所定の練上り性状が得られる方法で良い。 The method for kneading the cement concrete in the present invention is not particularly limited, and may be a method for obtaining a predetermined kneading property with a predetermined blending.
本発明の吹き付け方法は、一般に適用されている湿式吹き付け工法等により実施することができる。一例を説明すると、まず、セメント、石膏、シリカフューム、有機酸、アルカリ金属炭酸塩、減水剤、骨材、水をミキサーで混練りし、練り上がったセメントコンクリートをコンクリート圧送機で輸送配管内を圧送する。セメントコンクリート圧送の途中の吹き付けノズル手前において、例えばＹ字管等の混合管を介して急結剤を添加混合し、混合後直ちに地山に吹き付ける方法である。 The spraying method of the present invention can be carried out by a commonly applied wet spraying method or the like. To explain an example, first, cement, gypsum, silica fume, organic acid, alkali metal carbonate, water reducing agent, aggregate, water are kneaded with a mixer, and the cement concrete that has been kneaded is pumped through the transport pipe with a concrete pump. To do. In this method, a quick setting agent is added and mixed, for example, through a mixing tube such as a Y-shaped tube before the spray nozzle in the middle of cement concrete pumping, and sprayed onto the ground immediately after mixing.
本発明の吹き付け方法において、急結剤とセメントコンクリートとの混合区間の距離は、圧送速度や配管径にもよるが、２ｍ以内とすることが好ましい。混合区間とは、セメントコンクリートへの急結剤の添加位置から、両者が混合されて得られる本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料の噴出位置までの区間である。混合区間の距離が２ｍを超えると、急結剤とセメントコンクリートとの反応により配管の閉塞を生じやすくなる。 In the spraying method of the present invention, the distance of the mixing section between the quick setting agent and cement concrete is preferably within 2 m, although it depends on the pumping speed and the pipe diameter. The mixing section is a section from the position where the rapid setting agent is added to cement concrete to the position where the cement concrete material for spraying of the present invention is obtained by mixing the two. When the distance of the mixing section exceeds 2 m, the piping is likely to be blocked due to the reaction between the quick setting agent and cement concrete.
本発明の吹き付け方法で使用する吹き付け設備は、吹き付けが十分に行われ、急結剤とセメントコンクリートとの混合区間が２ｍ以内であれば、その他は特に限定されるものではなく、従来から用いられる吹き付け装置、その他の設備をそのまま利用できる。 The spraying equipment used in the spraying method of the present invention is not particularly limited as long as the spraying is sufficiently performed and the mixing section of the quick-setting agent and cement concrete is within 2 m. Spraying equipment and other equipment can be used as they are.
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明する。 Hereinafter, the present invention will be further described with reference to Examples and Comparative Examples.
実施例１及び比較例１
セメント／細骨材質量比＝１／２、水／セメント質量比＝３／１０の配合で混練りしたモルタルに、下記に示す減水剤、石膏、シリカフューム、有機酸、アルカリ金属炭酸塩を表１に示される配合比で混合したモルタル及びこのモルタルに急結剤を添加したモルタル材料について、以下に示す各測定を行った。減水剤の使用量は、セメント１００質量部に対して３質量部とした。また、急結剤の使用量は、セメント１００質量部に対して１２質量部とした。
Example 1 and Comparative Example 1
Table 1 shows water reducing agents, gypsum, silica fume, organic acids, and alkali metal carbonates shown below in a mortar kneaded with a cement / fine aggregate mass ratio = 1/2 and water / cement mass ratio = 3/10. The following measurements were performed on the mortar mixed at the blending ratio shown in FIG. 1 and the mortar material obtained by adding a quick setting agent to the mortar. The amount of water reducing agent used was 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement. Moreover, the usage-amount of the quick setting agent was 12 mass parts with respect to 100 mass parts of cement.
測定結果を表１に示す。 The measurement results are shown in Table 1.
［使用材料］
（１）セメント
早強ポルトランドセメント（ブレーン値３２００ｃｍ2／ｇ、比重３．１６）
（２）細骨材
新潟県糸魚川産姫川水系砂（表乾密度＝２．６２）
（３）急結剤
カルシウムアルミネート：アルカリ金属アルミン酸塩：水酸化カルシウム（質量比）＝１００：６：３の混合品
（４）減水剤
市販品（商品名「ＦＴＮ３０」、ポリエチレングリコール系高分子化合物を主体とした液状減水剤）
（５）石膏
市販品（無水石膏）
（６）シリカフューム
市販品
（７）有機酸
市販品（クエン酸）
（８）アルカリ金属炭酸塩（表においては「炭酸アルカリ」と記す）
市販品（炭酸カリウム）
[Materials used]
(1) Cement Early strength Portland cement (Brain value 3200 cm 2 / g, specific gravity 3.16)
(2) Fine aggregate Himekawa water sand from Itoigawa, Niigata (surface dry density = 2.62)
(3) Accelerating agent Calcium aluminate: Alkali metal aluminate: Calcium hydroxide (mass ratio) = 100: 6: 3 mixed product (4) Water reducing agent Commercial product (trade name “FTN30”, polyethylene glycol type high Liquid water reducing agent mainly composed of molecular compounds)
(5) Gypsum Commercial product (anhydrous gypsum)
(6) Silica fume commercial product (7) Organic acid Commercial product (citric acid)
(8) Alkali metal carbonate (referred to as “alkali carbonate” in the table)
Commercial product (potassium carbonate)
尚、急結剤におけるカルシウムアルミネートは、Ｃ12Ａ7組成に対応する熱処理物を急冷した非晶質で、ブレーン値＝５，９００ｃｍ2／ｇのものを、またアルカリ金属アルミン酸塩と水酸化カルシウムとしては市販品を使用した。 The calcium aluminate in the quick setting agent is an amorphous product obtained by quenching a heat-treated product corresponding to the composition of C 12 A 7 and has a brain value of 5,900 cm 2 / g, or an alkali metal aluminate and water. A commercially available product was used as calcium oxide.
［評価方法］
（Ａ）フロー値
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠し、モルタルの混練り直後と混練り後３０分経過後のフロー値を測定した。
[Evaluation methods]
(A) Flow value In accordance with JIS R 5201-1997 “Cement physical test method”, the flow value was measured immediately after mortar kneading and 30 minutes after kneading.
（Ｂ）凝結時間
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠し、モルタルに急結剤を添加混合したモルタル材料の凝結時間を測定した。
(B) Setting Time Based on JIS R 5201-1997 “Physical Test Method for Cement”, setting time of a mortar material obtained by adding and mixing a quick setting agent to mortar was measured.
（Ｃ）圧縮強度
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠し、モルタルに急結剤を添加混合したモルタル材料の圧縮強度を、モルタルに急結剤を添加混合してから３時間後と２８日後にそれぞれ測定した。
(C) Compressive strength In accordance with JIS R 5201-1997 “Physical testing method for cement”, the compressive strength of the mortar material obtained by adding and mixing the quick setting agent to the mortar is 3 hours after the quick setting agent is added and mixed to the mortar. Measurements were made after and after 28 days.
尚、上記評価試験は全て２０℃条件で実施した。 In addition, all the said evaluation tests were implemented on 20 degreeC conditions.
表１の結果から、本発明による実施例では、流動性の発現及び保持性に優れ、急結性に優れ、且つ、良好な強度発現性が得られることが確認された。比較例として実施した実験Ｎｏ．１−６では材齢２８日時点でひび割れが発生して強度が低下し、実験Ｎｏ．１−１２では流動性の発現が悪く、実験Ｎｏ．１−２２では流動性の保持が悪く、いずれも実用困難と判断された。 From the results shown in Table 1, it was confirmed that in the examples according to the present invention, fluid expression and retention were excellent, rapid setting was excellent, and good strength development was obtained. Experiment No. conducted as a comparative example. In No. 1-6, cracks occurred at the age of 28 days and the strength decreased. In No. 1-12, the fluidity was poorly expressed. In 1-22, fluidity | liquidity holding | maintenance was bad and all were judged to be difficult practical use.
実施例２及び比較例２
実施例１の実験Ｎｏ．１−３と同様なモルタルを用い、急結剤の配合及びモルタルへの添加量を変えて凝結時間と圧縮強度の測定を実施例１及び比較例１と同様に行った。また、減水剤の使用量も実施例１と同様にセメント１００質量部に対して３質量部とした。
Example 2 and Comparative Example 2
Experiment No. 1 of Example 1 Using the same mortar as in 1-3, the setting time and the compressive strength were measured in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1 by changing the blending of the quick setting agent and the amount added to the mortar. The amount of water reducing agent used was also 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement as in Example 1.
測定結果を表２に示す。 The measurement results are shown in Table 2.
表２の結果から、本発明による急結剤を用いることで、急結性に優れ、且つ、良好な強度発現性が得られることが確認される。比較例として実施した実験Ｎｏ．２−１５については、３時間の強度は良好な値であったが、２８日強度が低く、長期耐久性に劣ると考える。 From the results in Table 2, it is confirmed that by using the quick setting agent according to the present invention, quick setting properties are excellent and good strength development is obtained. Experiment No. conducted as a comparative example. As for 2-15, the strength for 3 hours was a good value, but the strength for 28 days was low, and it was considered that the long-term durability was inferior.
実施例３及び比較例３
水／セメント質量比＝３０％、細骨材／骨材（細骨材＋粗骨材）容積比＝６／１０の配合で、セメント単位量を４５０ｋｇ／ｍ3から７００ｋｇ／ｍ3まで変えてコンクリートを練り混ぜた。尚、セメント１００質量部に対して、石膏を１２質量部、シリカフュームを５質量部、有機酸を０．７５質量部、アルカリ金属炭酸塩を０．２５質量部加えて練り上げた。使用した材料は、粗骨材として新潟県糸魚川産６号砕石（最大寸法＝１５ｍｍ、表乾密度＝２．６４）を用いた他は実施例１及び比較例１と同様とした。
Example 3 and Comparative Example 3
Mixing water / cement mass ratio = 30%, fine aggregate / aggregate (fine aggregate + coarse aggregate) volume ratio = 6/10, changing cement unit amount from 450 kg / m 3 to 700 kg / m 3 Concrete was kneaded. In addition, 12 parts by mass of gypsum, 5 parts by mass of silica fume, 0.75 parts by mass of organic acid, and 0.25 parts by mass of alkali metal carbonate were added to 100 parts by mass of cement and kneaded. The material used was the same as in Example 1 and Comparative Example 1 except that No. 6 crushed stone from Itoigawa, Niigata Prefecture (maximum dimension = 15 mm, surface dry density = 2.64) was used as the coarse aggregate.
得られたコンクリートを、コンクリートポンプ「シンテックＭＫＷ−２５ＳＭＴ」を使用して圧送し、圧送配管途中で設けたＹ字管の一方より、急結剤添加装置（電気化学工業社製「デンカナトムクリートＰＡＣ２５０Ｖ」）で空気搬送した急結剤を添加し、Ｙ字管から２ｍの配管を通して吹き付け、以下に示す各測定を行った。 The obtained concrete was pumped using a concrete pump “Shintech MKW-25SMT”, and from one of the Y-shaped pipes provided in the middle of the pumping pipe, a quick setting agent addition device (“Denkatom Cleat PAC250V manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was used. )) Was added to the air accelerating agent and sprayed through a 2 m pipe from the Y-shaped tube, and the following measurements were performed.
尚、コンクリートの圧送速度は、１０ｍ3／ｈとした。また、急結剤は、カルシウムアルミネート：アルカリ金属アルミン酸塩：水酸化カルシウム＝１００：６：３（質量比）の混合品を用い、使用量はコンクリートのセメント１００質量部に対して１２質量部とした。 The concrete pumping speed was 10 m 3 / h. The rapid setting agent is a mixture of calcium aluminate: alkali metal aluminate: calcium hydroxide = 100: 6: 3 (mass ratio), and the amount used is 12 mass with respect to 100 mass parts of concrete cement. The part.
［測定方法］
（ａ）配管内の閉塞の有無
吹き付け中、コンクリートポンプからノズル先端までのコンクリート圧送経路内での閉塞の有無を確認した。
[Measuring method]
(A) Presence or absence of blockage in piping During spraying, the presence or absence of blockage in the concrete pumping path from the concrete pump to the nozzle tip was confirmed.
（ｂ）リバウンド率
吹き付け用コンクリート材料を１ｍ3吹き付けし、吹き付け終了後、付着せずに床面に敷いたビニールシートに落下した吹き付け用コンクリート材料の量を測定し、リバウンド率＝（吹き付けの際に付着せずに落下した吹き付け用コンクリート材料の質量）／（吹き付けに使用した吹き付け用コンクリート材料の総質量）×１００（％）の式から算出した。
(B) Rebound rate After spraying 1m 3 of spray concrete material, measure the amount of spray concrete material that fell on the vinyl sheet laid on the floor without adhering, and rebound rate = (when spraying The mass was calculated from the formula: mass of spraying concrete material dropped without adhering to / total mass of spraying concrete material used for spraying × 100 (%).
（ｃ）圧縮強度
幅５０ｃｍ×長さ５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの型枠に吹き付け用コンクリート材料を吹き付け、得られた吹き付け用コンクリート材料の塊からコア採取した直径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。
(C) Compressive strength 20 specimens having a diameter of 5 cm and a length of 10 cm cored from a mass of the concrete material for spraying were sprayed onto a formwork of width 50 cm × length 50 cm × thickness 20 cm. The compressive strength was determined by measuring with a ton pressure machine.
表３の結果から明らかなように、本発明によるセメント量、空気量及びスランプに調整することで、施工性に優れ、短時間から高い強度発現性のある吹き付け用コンクリート材料が得られた。 As is apparent from the results in Table 3, by adjusting to the cement amount, air amount, and slump according to the present invention, a concrete material for spraying having excellent workability and high strength development from a short time was obtained.
実験例４及び参考例１
急結剤添加後の混合区間の長さを変化させた以外は、実施例３の実験Ｎｏ．３−２と同様な材料、配合のコンクリートと急結剤を、Ｙ字管から先の急結剤混合区間長を変えた他は実施例３及び比較例３と同様にして混合し、約１０分間の吹き付けを行い、配管の閉塞状況を確認した。測定結果を表４に示す。
Experimental Example 4 and Reference Example 1
Experiment No. 3 of Example 3 except that the length of the mixing section after the addition of the quick setting agent was changed. The same materials and blending materials as 3-2 and the quick setting agent were mixed in the same manner as in Example 3 and Comparative Example 3 except that the length of the quick setting agent mixing section from the Y-shaped tube was changed. We sprayed for a minute and confirmed the blockage of the piping. Table 4 shows the measurement results.
表４から明らかな様に、コンクリートと急結剤の混合区間を２ｍ以内にすることで、閉塞のない施工性に優れた吹き付けが可能である。 As is apparent from Table 4, by making the mixing section of the concrete and the quick setting agent within 2 m, it is possible to spray with excellent workability without blockage.
Claims (3)
カルシウムアルミネートと、このカルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜５０質量部のアルカリ金属アルミン酸塩及び１〜２０質量部の水酸化カルシウムとからなる急結剤を、
前記練り上げ状態のセメントコンクリートに、前記セメント１００質量部に対して５〜２０質量部添加混合して吹き付けることを特徴とする吹き付け用セメントコンクリート材料の吹き付け方法。 8 to 15 parts by mass of gypsum other than gypsum in cement, 1 to 10 parts by mass of silica fume, 0.1 to 3 parts by mass of organic acid and 0.1 to 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement and cement 3 parts by looking contains an alkali metal carbonate, kneaded cement concrete amount cement units 500~700kg / m 3, 5~15% by volume air quantity, the slump is more than 20cm state,
With respect to 100 parts by mass of calcium aluminate and 100 parts by mass of calcium aluminate, a rapid setting agent comprising 1 to 50 parts by mass of alkali metal aluminate and 1 to 20 parts by mass of calcium hydroxide,
A spraying method of a cement concrete material for spraying , characterized in that 5 to 20 parts by mass is added to and mixed with 100 parts by mass of the cement to the kneaded cement concrete.
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