JP4906346B2 - 液体急結剤、吹付け材料、及びそれを用いた吹付け工法 - Google Patents
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Description
しかしながら、カルシウムアルミネートに、アルカリ金属のアルミン酸塩や炭酸塩等を混合した粉体の急結剤よりも、低pH値のもので、弱アルカリ性〜酸性、好ましくは中性又は弱酸性の急結剤が求められていた。
さらに、急結性を高めた酸性の液体急結剤として、硫酸アルミニウムにフッ素を含有したものが開発された(特許文献6、特許文献7、特許文献8参照)。
しかしながら、実用化に際しては更なる急結性の向上、湧水箇所での付着性の向上等が求められていた。
近年では、人体への影響が従来の塩基性の急結剤と比較して少なく、初期強度発現性が優れる液体急結剤の開発が待たれていた。
即ち、本発明は、下記の要旨と特徴とするものである。
1.イオウ、アルミニウム、アルカリ金属の元素成分、錯体形成剤、及びアルカノールアミンを含有する液体急結剤であって、SO3換算のイオウの元素成分100部に対して、Al2O3換算で25〜110部のアルミニウムの元素成分、R2O(Rはアルカリ金属原子を表す)換算で2.5〜50部のアルカリ金属の元素成分、2.5〜75部のマロン酸からなる錯体形成剤、2.5〜50部のジエタノールアミン及びN,N-ジメチルエタノールアミンからなるアルカノールアミンを含有することを特徴とする液体急結剤。
2.さらに、フッ素を含有してなる、上記1に記載の液体急結剤。
3.液体急結剤が、SO3換算のイオウの元素成分100部に対して、2.5〜50部のフッ素を含有する上記1又は2に記載の液体急結剤。
4.アルカリ金属の元素成分が、ナトリウム又はカリウムである上記1〜3いずれかに記載の液体急結剤。
5.液体急結剤のpHが6以下である上記1〜4のいずれかに記載の液体急結剤。
6.上記1〜5のいずれかに記載の液体急結剤、セメント、水、及び骨材を含有してなる吹付け材料。
7.液体急結剤が、セメント100部に対して、5〜15部含有される上記6に記載の吹付け材料。
8.単位セメント量が350Kg/m3以上である上記6又は7に記載の吹付け材料。
9.セメント100部中、C3A含有量が5部以上であるセメントを使用する上記6〜8のいずれかに記載の吹付け材料。
10.上記6〜9のいずれかに記載の吹付け材料を吹付ける吹付け工法。
なお、本発明における部や%は特に規定しない限り質量基準で示す。
本発明の液体急結剤(以下、本急結剤という)は、イオウ、アルミニウム、及びアルカリ金属の元素成分と、錯体形成剤とを含有するものである。本急結剤の形態は液状であり、懸濁液も含むものである。懸濁液中の懸濁粒子のサイズは特に限定されるものではないが、懸濁粒子の分散性から、その平均粒子径は5μm以下であることが好ましい。
硫酸塩としては、アンモニウム明礬、ナトリウム明礬、及びカリ明礬等の明礬類、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸マンガン、硫酸アルミニウム、並びに、硫酸アニリンなどが挙げられる。
亜硫酸塩としては、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、及び亜硫酸水素ナトリウムなどが挙げられる。
チオ硫酸塩としては、チオ硫酸アンモニウム、チオ硫酸ナトリウム、及びチオ硫酸バリウムなどが挙げられる。
アルミン酸塩としては、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、及びアルミン酸マグネシウムなどが挙げられる。
その他の無機アルミニウム化合物としては、ボーキサイト、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、リン酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、フッ化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、アルミノ-シリカゲル、ケイ酸アルミニウム、炭酸水酸化アルミニウム、及び合成ヒドロタルサイトなどがある。
有機アルミニウム化合物としては、ステアリン酸アルミニウム、シュウ酸アルミニウム、アルミニウムイソプロポキシド、及びギ酸アルミニウムなどが挙げられる。
これらのアルミニウム化合物のうちの一種又は二種以上が使用可能である。
本発明では、イオウの元素成分ともなる硫酸塩が好ましく、特に、凝結性状が優れる面から各種明礬がより好ましい。
ケイフッ化塩として、ケイフッ化アンモニウム、ケイフッ化ナトリウム、ケイフッ化カリウム、及びケイフッ化マグネシウムなどが挙げられる。
フッ化ホウ素塩として、フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素モノエチルアミンコンプレックス、三フッ化ホウ素酢酸コンプレックス、及び三フッ化ホウ素トリエタノールアミン、ホウフッ化アンモニウム、ホウフッ化ナトリウム、ホウフッ化カリウム、及びホウフッ化第一鉄等が挙げられる。
フッ素成分を含有する原料化合物としては、安全性が高く、製造コストが安く、かつ、凝結性状が優れる点から、フッ化塩やケイフッ化塩が好ましい。
この配合において、イオウを含まない場合は液体急結剤のpHが高く、アルカリ薬傷の可能性があり、アルミニウムやアルカリ金属の含有量が前記の配合量未満では充分な凝結性状が得られない場合があり、これら三成分の含有量が前記の配合量を超えると液の粘性が高くなり、ポンプ圧送性が低下する場合がある。なかでも、アルミニウムの元素成分がAl2O3換算で40〜80部、アルカリ金属の元素成分がR2O(Rはアルカリ金属)換算で10〜25部であるのが特に好ましい。
また、本急結剤に含まれる錯体形成剤の配合量は、SO33換算のイオウの元素成分100部に対して、2.5〜75部が好ましく、特に5〜50部が好ましい。
本急結剤は、人体への影響が少ない弱アルカリ性〜酸性であることが好ましく、pHが6以下が好ましく、特に3〜1.5が特に好ましい。
本発明において、セメントコンクリートの水の量は、W/C(水/セメント比)で、25/100〜70/100が好ましく、特には40/100〜60/100%が好ましい。この比率が25/100未満では水分が不足して混練できない場合があり、70/100を超えるといわゆる「シャブコン」となり、充分な強度が発現できない場合がある。
また、セメントを構成する鉱物の一つであるC3A(CaO・3Al2O3)含有量がセメント100部中、5部以上のものが好ましい。5部未満では十分な急結性が得られない場合がある。
セメントの使用量(コンクリート1m3を作るときに使用するセメントの量で単位セメント量ともいう)は特に限定されるものではないが、強度発現性に優れることから、好ましくは350kg/m3以上、特に350〜550kg/m3が好適である。
C/S(セメント/砂比)が1/2.5、W/C(水/セメント比)が45/100の配合を用い、減水剤を使用してスランプ(SL)を18cm程度に調整したモルタルを調製した。
調製したモルタル中のセメント100部に対して、表1に示す組成の液体急結剤10部を混合して型枠内に詰め込み、試験環境温度20℃で、プロクター貫入抵抗値を測定した。結果を表1に併記する。
原料A :アルミニウム原料、水酸化アルミニウム、試薬1級品
原料B :アルミニウム原料、硫酸アルミニウム8水塩、試薬1級品
原料C :イオウ原料、硫酸、試薬1級品
原料D :アルカリ金属原料、炭酸ナトリウム、試薬1級品
原料E :アルカリ金属原料、水酸化カリウム、試薬1級品
原料F :フッ素原料、クリオライト、試薬1級品
原料G :フッ素原料、フッ化ホウ素、試薬1級品
原料H :フッ素原料、ケイフッ化マグネシウム、試薬1級品
原料I :アルカノールアミン、ジエタノールアミン、工業品
原料J :アルカノールアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、工業品
錯体形成剤a:マロン酸、試薬1級品
液体急結剤:各原料を表1に示す元素組成になるよう計算して混合し、得られた混合物50部と水50部をボールミルで混合し、80℃で1時間攪拌
セメント :市販セメント(C3S=57%、C2S=19%、C4AF=10%、C3A=7%、なお、C:CaO、S:SiO2、A:Al2O3、F:Fe2O3を示す、)、密度3.15g/cm3
減水剤 :ポリカルボン酸系高性能AE減水剤、市販品
砂 :新潟県姫川産、密度2.62g/cm3
水 :水道水
プロクター貫入抵抗値:JSCE D-102-1999に準じて測定、材齢10分
表1の実験No.1- 3、1-10及び1-17の液体急結剤において、錯体形成剤の種類と量を表2のように変化させて急結剤の貯蔵安定性を確認したこと以外は実施例1と同様に試験した。結果を表2に示す。
錯体形成剤b:シュウ酸、一級試薬
錯体形成剤c:コハク酸、一級試薬
錯体形成剤d:リン酸、一級試薬
促進貯蔵安定性:液体急結剤300ccを密閉された試料ビンに入れ、40℃の環境下にて析出物の有無を試験開始から3日、7日、1ヶ月、及び3ヶ月まで観察した。5種Aのろ紙で析出物を分離し、析出物が2%未満の場合○、2%以上、4%未満の場合△、4%以上の場合に×とした。
単位セメント量400kg/m3、W/C=50/100、s/a=65%、減水剤を使用してスランプ18cmに調整したコンクリートをコンクリートピストンポンプで10m3/hで圧送し、吐出口手前50cmにて吹付けエア4m3/hとともに実験No.2-16の液体急結剤を対セメント10部混合して吹付けた。なお、s/aは、細骨材率(sand-coarse aggregate ratio)であり、コンクリート中の細骨材を全骨材の絶対容積に対する百分率で表した値である。
吹付けで得られた硬化体を所定材齢で測定して強度を求めた。結果を表3に示す。
セメント:市販セメント(C3S=57%、C2S=19%、C4AF=10%、C3A=7%)、密度3.15g/cm3
減水剤:ポリカルボン酸系高性能AE減水剤、市販品
砂:新潟県姫川産、密度2.62g/cm3
砂利:新潟県姫川産、密度2.64g/cm3
材齢3時間、24時間:JSCE G-561に準じて測定。
材齢28日:硬化体ブロックからφ5.5×11cmの試験体を切出し、圧縮強度を測定。
なお、本発明の明細書の開示として、本出願の優先権主張の基礎となる日本特許特願2003−351094号(2003年10月20日に日本特許庁に出願)の全明細書の内容をここに引用し取り入れるものである。
Claims (10)
- イオウ、アルミニウム、アルカリ金属の元素成分、錯体形成剤、及びアルカノールアミンを含有する液体急結剤であって、SO3換算のイオウの元素成分100部に対して、Al2O3換算で25〜110部のアルミニウムの元素成分、R2O(Rはアルカリ金属原子を表す)換算で2.5〜50部のアルカリ金属の元素成分、2.5〜75部のマロン酸からなる錯体形成剤、2.5〜50部のジエタノールアミン及びN,N-ジメチルエタノールアミンからなるアルカノールアミンを含有することを特徴とする液体急結剤。
- さらに、フッ素を含有してなる、請求項1に記載の液体急結剤。
- 液体急結剤が、SO3換算のイオウの元素成分100部に対して、2.5〜50部のフッ素を含有する請求項1又は2に記載の液体急結剤。
- アルカリ金属の元素成分が、ナトリウム又はカリウムである請求項1〜3のいずれか一項に記載の液体急結剤。
- 液体急結剤のpHが6以下である請求項1〜4のいずれか一項に記載の液体急結剤。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の液体急結剤、セメント、水、及び骨材を含有してなる吹付け材料。
- 液体急結剤が、セメント100部に対して、5〜15部含有される請求項6に記載の吹付け材料。
- 単位セメント量が350Kg/m3以上である請求項6又は7に記載の吹付け材料。
- セメント100部中、C3A含有量が5部以上であるセメントを使用する請求項6〜8のいずれか一項に記載の吹付け材料。
- 請求項6〜9のいずれか一項に記載の吹付け材料を吹付ける吹付け工法。
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