JP5072541B2 - 石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材、並びにこれを含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物および吹付材料 - Google Patents
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Description
本発明は、石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材、該混和材を含み初期強度が石炭灰粉末を含有しないセメント組成物と同等以上に高い石炭灰粉末高含有セメント組成物、及び初期強度が石炭灰粉末を含有しない吹付材料と同等以上に高い吹付材料に関する。
石炭灰は、火力発電所で微粉炭を燃焼する際に排出され、クリンカーアッシュ、粗粒アッシュ、フライアッシュがある。石炭灰は「廃棄物の処理及び清掃に関する法律」によって、管理型の産業廃棄物に使用されているが、「再生資源の利用の促進に関する法律」等によって再生資源に該当し、電気事業からの石炭灰は指定副産物として、有効利用が一層求められている。その用途の一つとして、モルタル用若しくはコンクリート用の混和材等のセメント組成物用混和材がある。しかし、フライアッシュ等の石炭灰粉末を、セメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えてセメント組成物に含有させると、当該セメント組成物の強度が石炭灰粉末を含有しないセメント組成物に比べて著しく強度が低下するという問題がある（例えば特許文献１参照）。このため、フライアッシュ等の石炭灰粉末がセメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超える石炭灰粉末高含有セメント組成物は、例えば裏込め材や土壌改良用固化剤等の強度がそれほど必要とされないセメント組成物に提案され又は用いられている（例えば特許文献２、特許文献３及び特許文献４参照）。
また、石炭灰粉末高含有セメント組成物は、特に初期の強度が小さく、トンネル、地下空間、法面等の建設工事において用いられる、吹付けコンクリート等の吹付材料として用いるには不向きであった。
特開２０００−２４７７１５号公報
特開２００３−１１９０６２号公報
特開平１０−２３６８６２号公報
特開２００２−３６３５６０号公報
本発明は、前記問題の解決、即ち、石炭灰粉末をセメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物に混和して用いても、石炭灰粉末を含有しないセメント組成物に比べて著しく初期強度が低下することがない石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材を提供することを目的とする。即ち、石炭灰粉末高含有セメント組成物に混和して用いても、高い初期強度が得られる石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材を提供することを目的とする。
また、本発明は、石炭灰粉末をセメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて含有しても、石炭灰粉末を含有しないセメント組成物に比べて著しく初期強度が低下することがない石炭灰粉末高含有セメント組成物および吹付材料を提供することを目的とする。即ち、高い初期強度が得られる石炭灰粉末高含有セメント組成物および吹付材料を提供することを目的とする。
また、本発明は、石炭灰粉末をセメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて含有しても、石炭灰粉末を含有しないセメント組成物に比べて著しく初期強度が低下することがない石炭灰粉末高含有セメント組成物および吹付材料を提供することを目的とする。即ち、高い初期強度が得られる石炭灰粉末高含有セメント組成物および吹付材料を提供することを目的とする。
本発明者等は、前記課題解決のため鋭意検討した結果、石炭灰高含有セメント組成物に特定の混和材を混合することにより、高い初期強度が得られることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、以下の（１）の石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材、（２）〜（５）の石炭灰粉末高含有セメント組成物、並びに（６）の吹付材料である。
（１）セメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて石炭灰粉末を含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物に用いられる混和材であって、（Ａ）石膏と（Ｂ）エトリンガイト系急硬剤を、石膏中のＳＯ3とエトリンガイト系急硬剤中のＡｌ2Ｏ3のモル比ＳＯ3／Ａｌ2Ｏ3が１．９以上となる量比で含有し、且つエトリンガイト系急硬剤が、カルシウムアルミネート類並びに炭酸塩及び／又はカルシウムアルミネート類以外のアルミン酸塩を含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材。
（２）石炭灰粉末及びセメントと、上記（１）の石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材とを含有し、且つセメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて石炭灰粉末を含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物。
（３）石膏が、セメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対してＳＯ3換算で３〜１４重量部であることを特徴とする上記（２）の石炭灰粉末高含有セメント組成物。
（４）エトリンガイト系急硬剤が、セメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対して２〜１７重量部であることを特徴とする上記（２）または上記（３）の石炭灰粉末高含有セメント組成物。
（５）石炭灰粉末、セメント、石膏及びエトリンガイト系急硬剤を含有し、且つセメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて石炭灰粉末を含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物であって、石膏が、セメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対してＳＯ3換算で３〜１４重量部、且つエトリンガイト系急硬剤が、セメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対して２〜１７重量部であり、且つエトリンガイト系急硬剤が、カルシウムアルミネート類並びに炭酸塩及び／又はカルシウムアルミネート類以外のアルミン酸塩を含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物。
（６）上記（２）〜上記（５）何れか一の石炭灰粉末高含有セメント組成物からなる吹付材料。
即ち、本発明は、以下の（１）の石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材、（２）〜（５）の石炭灰粉末高含有セメント組成物、並びに（６）の吹付材料である。
（１）セメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて石炭灰粉末を含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物に用いられる混和材であって、（Ａ）石膏と（Ｂ）エトリンガイト系急硬剤を、石膏中のＳＯ3とエトリンガイト系急硬剤中のＡｌ2Ｏ3のモル比ＳＯ3／Ａｌ2Ｏ3が１．９以上となる量比で含有し、且つエトリンガイト系急硬剤が、カルシウムアルミネート類並びに炭酸塩及び／又はカルシウムアルミネート類以外のアルミン酸塩を含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材。
（２）石炭灰粉末及びセメントと、上記（１）の石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材とを含有し、且つセメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて石炭灰粉末を含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物。
（３）石膏が、セメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対してＳＯ3換算で３〜１４重量部であることを特徴とする上記（２）の石炭灰粉末高含有セメント組成物。
（４）エトリンガイト系急硬剤が、セメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対して２〜１７重量部であることを特徴とする上記（２）または上記（３）の石炭灰粉末高含有セメント組成物。
（５）石炭灰粉末、セメント、石膏及びエトリンガイト系急硬剤を含有し、且つセメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて石炭灰粉末を含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物であって、石膏が、セメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対してＳＯ3換算で３〜１４重量部、且つエトリンガイト系急硬剤が、セメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対して２〜１７重量部であり、且つエトリンガイト系急硬剤が、カルシウムアルミネート類並びに炭酸塩及び／又はカルシウムアルミネート類以外のアルミン酸塩を含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物。
（６）上記（２）〜上記（５）何れか一の石炭灰粉末高含有セメント組成物からなる吹付材料。
本発明によれば、石炭灰粉末をセメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて含有しても、石炭灰粉末を含有しないセメント組成物に比べて著しく初期強度が低下することがない、石炭灰粉末高含有セメント組成物及び吹付材料が得られる。即ち、高い初期強度が得られる石炭灰粉末高含有セメント組成物及び吹付材料が得られ、特に、本発明混和剤を石炭灰粉末高含有セメント組成物の混練物に添加してから3時間後及び1日後という初期材齢において、強度が高い吹付材料が得られる。
本発明は、石膏とエトリンガイト系急硬剤を含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材、この混和剤を含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物及び吹付材料である。
本発明でいう「石炭灰粉末高含有セメント組成物」とは、セメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて石炭灰粉末を含有するセメント組成物のことをいう。即ち、セメントと石炭灰粉末を含有し、且つセメントと石炭灰粉末の合計１００重量部に対し、石炭灰粉末を５０重量部を超え含有するセメント組成物のことをいう。また、本発明でいう「石炭灰粉末」とは、石炭の燃焼により発電する火力発電設備から排出される石炭灰の粉末のことを云い、クリンカーアッシュ（炉底灰）、粗粒アッシュ（シンダーアッシュ）又はフライアッシュを、そのままのもの、或いは分級又は／及び粉砕したものでブレーン比表面積が１５００ｃｍ2／ｇ以上のものをいう。
本発明でいう「石炭灰粉末高含有セメント組成物」とは、セメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて石炭灰粉末を含有するセメント組成物のことをいう。即ち、セメントと石炭灰粉末を含有し、且つセメントと石炭灰粉末の合計１００重量部に対し、石炭灰粉末を５０重量部を超え含有するセメント組成物のことをいう。また、本発明でいう「石炭灰粉末」とは、石炭の燃焼により発電する火力発電設備から排出される石炭灰の粉末のことを云い、クリンカーアッシュ（炉底灰）、粗粒アッシュ（シンダーアッシュ）又はフライアッシュを、そのままのもの、或いは分級又は／及び粉砕したものでブレーン比表面積が１５００ｃｍ2／ｇ以上のものをいう。
本発明に使用する石膏は、無水石膏、半水石膏、二水石膏から選ばれる一種又は二種以上である。使用する石膏はコンクリート等の練り混ぜ後の流動性が確保しやすいことから無水石膏及び／又は二水石膏を含有する石膏が好ましい。
また、石膏の粉末度は、より高い初期強度が得られることから、ブレーン比表面積で３０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、４０００〜１００００ｃｍ2／ｇがより好ましい。
さらに、無水石膏の内、石膏ボード廃材に代表される石膏廃材を加熱処理してなるブレーン比表面積で８０００ｃｍ2／ｇ以上のII型無水石膏が好ましい。石膏廃材からII型無水石膏を得る方法としては、石膏廃材を破砕または粉砕した後に、３５０℃以上の温度で焼成し、粉末を得ることが好ましい。石膏廃材を破砕または粉砕せずに焼成を行なうと、石膏廃材中に含まれる水分や紙成分等が残存しやすく、また、焼成後に粉砕を行なっても分級等の処理を行なわないとブレーン比表面積８０００ｃｍ2／ｇ以上に調整することが困難である。
また、石膏の粉末度は、より高い初期強度が得られることから、ブレーン比表面積で３０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、４０００〜１００００ｃｍ2／ｇがより好ましい。
さらに、無水石膏の内、石膏ボード廃材に代表される石膏廃材を加熱処理してなるブレーン比表面積で８０００ｃｍ2／ｇ以上のII型無水石膏が好ましい。石膏廃材からII型無水石膏を得る方法としては、石膏廃材を破砕または粉砕した後に、３５０℃以上の温度で焼成し、粉末を得ることが好ましい。石膏廃材を破砕または粉砕せずに焼成を行なうと、石膏廃材中に含まれる水分や紙成分等が残存しやすく、また、焼成後に粉砕を行なっても分級等の処理を行なわないとブレーン比表面積８０００ｃｍ2／ｇ以上に調整することが困難である。
本発明に使用するエトリンガイト系急硬剤は、エトリンガイトを生成する急結剤（材）や急硬剤（材）である。例えば、仮焼アルナイトを主成分とする急結剤（材）・急硬剤（材）、アルミン酸ナトリウムを主成分とする急結剤（材）・急硬剤（材）、カルシウムアルミネート類を主成分とする急結剤（材）・急硬剤（材）等が挙げられる。このうち、急硬性セメント混練物の長期強度を高くする観点から、カルシウムアルミネート類を含有する急結剤（材）・急硬剤（材）が好ましい。
カルシウムアルミネート類としては、カルシウムアルミネート、カルシウムハロアルミネート、カルシウムナトリウムアルミネート、カルシウムサルホアルミネート並びにこれらにＳｉＯ2、Ｋ2Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2等が固溶又は化合したものの群から選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。これらのカルシウムアルミネート類は、化合物、固溶体、ガラス質又はこれらの二種以上が共存するものであっても良い。
カルシウムアルミネート類の粉末度は、セメント混練物の初期強度を高くするため、ブレーン比表面積で３０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、５０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。また、エトリンガイト系急硬材にはカルシウムアルミネート類の他に各種の炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、アルミン酸塩、水酸化物、酸化物等の配合も可能である。
本発明の石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材中の石膏とエトリンガイト系急硬剤の比率は、用いた石炭灰粉末高含有セメント組成物の混練物の初期及び長期強度を高くする観点から、石膏中のＳＯ3とエトリンガイト系急硬剤中のＡｌ2Ｏ3のモル比ＳＯ3／Ａｌ2Ｏ3が１．５以上となる量であり、さらにこのモル比は１．９以上が好ましく、特に石炭灰粉末高含有セメント組成物の混練物の初期及び長期強度を高く且つ該混練物の流動性を高めるため１．９〜２０がより好ましい。
本発明の石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材の使用量は、硬化後の石炭灰粉末高含有セメント組成物の強度を高めるため、混和する石炭灰粉末高含有セメント組成物中のセメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対して石膏の量がＳＯ3換算で３〜１４重量部となる量とするのが好ましく、長期強度を高めるため、５〜１２重量部となる量とするのがより好ましい。
また、本発明の石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材の使用量は、硬化後の石炭灰粉末高含有セメント組成物の強度をより高めるため、混和する石炭灰粉末高含有セメント組成物中のセメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対してエトリンガイト系急硬剤の量が２〜１７重量部となる量とすることが好ましい。２重量部未満では強度が低く、１７重量部を超えると、硬化後の石炭灰粉末高含有セメント組成物に、発熱によるひび割れが入り易くなる。この量は、３〜１４重量部となる量が、より好ましく、特に５〜１２重量部となる量が、硬化後の石炭灰粉末高含有セメント組成物の強度が高く且つ発熱によるひび割れが入り難いので、より好ましい。
本発明の石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材を石炭灰粉末高含有セメント組成物に添加する順序・方法は特には限定されない。また、本発明の石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材を２以上に分けて、セメント及び石炭灰粉末に添加しても良い。例えば、石膏をセメントに混合した後に石炭灰粉末を混合し、その後にエトリンガイト系急硬剤を混合する方法、石炭灰粉末とセメントを混合した後に石膏を混合し、その後にエトリンガイト系急硬剤を混合する方法、石炭灰粉末とセメントと石膏を混合した混合物にエトリンガイト系急硬剤を混合する方法、石炭灰粉末とセメントを混合した混合物に、石膏とエトリンガイト系急硬剤の混合物を混合する方法、セメント並びに石膏の一部及びエトリンガイト系急硬剤の一部を混合した混合物に、石炭灰粉末並びに石膏の残り及びエトリンガイト系急硬剤の残りを混合した混合物を混合する方法等が挙げられる。
また、本発明の石炭灰粉末高含有セメント組成物は、セメント及び石炭灰粉末と、上記の石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材を含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物である。本発明の石炭灰粉末高含有セメント組成物は、少なくとも、セメント、石炭灰粉末及び上記の石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材を含有する。
本発明の石炭灰粉末高含有セメント組成物における石膏の含有量は、硬化後の石炭灰粉末高含有セメント組成物の強度をより高めるため、該石炭灰粉末高含有セメント組成物中のセメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対してＳＯ3換算で３〜１４重量部とすることが好ましく、長期強度を高めるため、５〜１２重量部がより好ましい。
また、本発明の石炭灰粉末高含有セメント組成物におけるエトリンガイト系急硬剤の含有量は、硬化後の石炭灰粉末高含有セメント組成物の強度をより高めるため、該石炭灰粉末高含有セメント組成物中のセメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対して２〜１７重量部が好ましい。２重量部未満では強度が低く、１７重量部を超えると、硬化後の石炭灰粉末高含有セメント組成物に、発熱によるひび割れが入り易くなる。この量は、３〜１４重量部、特に５〜１２重量部が、硬化後の石炭灰粉末高含有セメント組成物の強度が高く且つ発熱によるひび割れが入り難いのでより好ましい。
本発明に用いるセメントは、普通、早強、超早強、中庸熱、低熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメントや、高炉セメント、或いは、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料として利用したエコセメント等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を使用することができるが、高い初期強度が得る観点から、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント又はエコセメントから選ばれる一種又は二種以上を使用することが好ましい。
本発明に用いる石炭灰粉末は、石炭の燃焼により発電する火力発電設備から排出されるクリンカーアッシュ（炉底灰）、粗粒アッシュ（シンダーアッシュ）又はフライアッシュを、そのままのもの、或いは分級又は／及び粉砕したブレーン比表面積が１５００ｃｍ2／ｇ以上のものを使用できる。好ましくは、ブレーン比表面積が２０００ｃｍ2／ｇ以上のものである。本発明の石炭灰粉末高含有セメント組成物の物性が安定するので、より好ましくは、ＪＩＳ Ａ ６２０１に該当するものを用いる。
本発明の石炭灰粉末高含有セメント組成物には、少なくとも石炭灰、セメント、石膏及びエトリンガイト系急硬剤が含まれるが、本発明の効果を損なわない範囲で、必要により更にモルタルやコンクリートで使用可能な骨材や混和材料を添加しても良い。
骨材としては、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石及び人工骨材等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を使用することができる。また、混和材料としては、例えば、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ減水剤及び流動化剤を含む減水剤、シリカフューム、高炉スラグ等の潜在水硬性物質、石粉、樹脂エマルション、膨張材、起泡剤、発泡剤、防錆剤、顔料、繊維、撥水剤、防水材、消泡剤、凝結遅延剤、エトリンガイト系以外の急硬剤、粉塵低減剤、収縮低減剤、増粘剤、水中不分離性混和剤等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を本発明による効果を阻害しない範囲で使用することができる。
本発明の石炭灰粉末高含有セメント組成物を製造する方法及び使用する方法は、特に限定されない。例えば、水、セメント、石炭灰粉末及び上記石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材、並びに必要により添加する骨材及び他の混和材料を、モルタルミキサやコンクリートミキサ等のミキサにより混練して用いてもよい。各材料の添加順序は特に限定されない。一種ずつ添加してもよく、一部又は全部を同時に添加してもよい。また、添加する水の量は、石炭灰粉末高含有セメント組成物中のセメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対して３０〜１００重量部が好ましい。
また、本発明の吹付材料は、上記の石炭灰粉末高含有セメント組成物からなる。
本発明の吹付材料を製造する方法及び使用する方法は、特に限定されない。例えば、エトリンガイト系急硬剤以外の上記石炭灰粉末高含有セメント組成物に水を添加して混練することで製造した混練物と、エトリンガイト系急硬剤を別々の輸送管を通して別経路で圧送し、圧送途中でＹ字管等にて合流混合することで、本発明の吹付材料を製造し、トンネルの内壁等に吹き付ける等の方法が挙げられる。
以下、実施例により本発明を説明する。
［使用材料］
水：上水道水
セメント：普通ポルトランドセメント（密度：３．１６ｇ／ｃｍ3，ＳＯ3量：２．２重量％（セメント中の石膏に起因するＳＯ3量））
石炭灰：ＪＩＳ II種品のフライアッシュ（密度：２．２０ｇ／ｃｍ3，ブレーン比表面積：３１２０ｃｍ2／ｇ）
細骨材：陸砂（密度：２．６１ｇ／ｃｍ3，粗粒率：３．１３）
粗骨材：砕石（密度：２．６２ｇ／ｃｍ3，最大寸法：１０ｍｍ）
石膏１：II型無水石膏（密度：２．８０ｃｍ3，ブレーン比表面積：８０００ｃｍ2／ｇ，ＳＯ3量：５８．５重量％）
急硬剤１：１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3組成の非晶質からなるカルシウムアルミネート粉末と炭酸ナトリウムを重量比率で９０：１０とした混合物（Ａｌ2Ｏ3量：４６重量％）
急硬剤２：１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3組成の非晶質からなるカルシウムアルミネート粉末と炭酸ナトリウムとアルミン酸ナトリウム粉末を重量比率で９０：５：５とした混合物（Ａｌ2Ｏ3量：４９重量％）
増粘剤：商品名「ハイメトローズ９０ＳＨ３００００」（信越化学工業社製）
［使用材料］
水：上水道水
セメント：普通ポルトランドセメント（密度：３．１６ｇ／ｃｍ3，ＳＯ3量：２．２重量％（セメント中の石膏に起因するＳＯ3量））
石炭灰：ＪＩＳ II種品のフライアッシュ（密度：２．２０ｇ／ｃｍ3，ブレーン比表面積：３１２０ｃｍ2／ｇ）
細骨材：陸砂（密度：２．６１ｇ／ｃｍ3，粗粒率：３．１３）
粗骨材：砕石（密度：２．６２ｇ／ｃｍ3，最大寸法：１０ｍｍ）
石膏１：II型無水石膏（密度：２．８０ｃｍ3，ブレーン比表面積：８０００ｃｍ2／ｇ，ＳＯ3量：５８．５重量％）
急硬剤１：１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3組成の非晶質からなるカルシウムアルミネート粉末と炭酸ナトリウムを重量比率で９０：１０とした混合物（Ａｌ2Ｏ3量：４６重量％）
急硬剤２：１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3組成の非晶質からなるカルシウムアルミネート粉末と炭酸ナトリウムとアルミン酸ナトリウム粉末を重量比率で９０：５：５とした混合物（Ａｌ2Ｏ3量：４９重量％）
増粘剤：商品名「ハイメトローズ９０ＳＨ３００００」（信越化学工業社製）
実施例１
モルタルによる初期強度試験
内径１５ｃｍ、深さ３０ｃｍの円筒型ポリ容器に急硬剤を除く表１の各配合の材料を投入し、直径１１ｃｍの撹拌羽付ハンドミキサを用いて１０００ｒｐｍの回転数で１分間混合しモルタルを製造した後、３０分間静置した。静置したモルタルを１分間さらに混合し、表１に示す急硬材を添加して１０秒間攪拌し、４０×４０×１６０mmの型枠に流し込み、表面仕上げを行なった後、２０℃、相対湿度１００%の条件下で試験材齢まで養生を行なった。
結果を表２に示す。
モルタルによる初期強度試験
内径１５ｃｍ、深さ３０ｃｍの円筒型ポリ容器に急硬剤を除く表１の各配合の材料を投入し、直径１１ｃｍの撹拌羽付ハンドミキサを用いて１０００ｒｐｍの回転数で１分間混合しモルタルを製造した後、３０分間静置した。静置したモルタルを１分間さらに混合し、表１に示す急硬材を添加して１０秒間攪拌し、４０×４０×１６０mmの型枠に流し込み、表面仕上げを行なった後、２０℃、相対湿度１００%の条件下で試験材齢まで養生を行なった。
結果を表２に示す。
本発明の実施例に当たる試験水準のモルタル（石炭灰粉末高含有セメント組成物の混練物）は、何れも、エトリンガイト系急硬剤をセメント混練物に添加してから３時間後の初期強度が５N／mm2以上と高い値を示した。
実施例２
コンクリートによる吹付試験
表３に示す配合のベースコンクリートを容量１００リットルのパン型ミキサで練混ぜ製造した。練混ぜ方法は、粗骨材、細骨材の一部、セメント、石炭灰、石膏、細骨材の残りの順序でミキサ内に投入し、１５秒間混合した後に、水をミキサ内に投入し、更に2分間練混ぜた。
製造したベースコンクリートを吹付け装置（商品名「アリバ２６０」）を使用して圧送し、別途急結剤供給装置（日本プライブリコ（株）製，商品名「Ｑガン」）を使用して圧送したエトリンガイト系急硬剤（急硬剤２を２５kg／ｍ3）とＹ字管で合流混合させて、急硬性コンクリート即ち石炭灰粉末高含有セメント組成物の混練物を製造した。
コンクリートによる吹付試験
表３に示す配合のベースコンクリートを容量１００リットルのパン型ミキサで練混ぜ製造した。練混ぜ方法は、粗骨材、細骨材の一部、セメント、石炭灰、石膏、細骨材の残りの順序でミキサ内に投入し、１５秒間混合した後に、水をミキサ内に投入し、更に2分間練混ぜた。
製造したベースコンクリートを吹付け装置（商品名「アリバ２６０」）を使用して圧送し、別途急結剤供給装置（日本プライブリコ（株）製，商品名「Ｑガン」）を使用して圧送したエトリンガイト系急硬剤（急硬剤２を２５kg／ｍ3）とＹ字管で合流混合させて、急硬性コンクリート即ち石炭灰粉末高含有セメント組成物の混練物を製造した。
製造した急硬性コンクリートの吹付材料としての性能評価として、吹付材料の初期強度について、ＪＳＣＥ−Ｇ ５６１−２００５「引抜き方法による吹付けコンクリート（モルタル）の初期強度試験方法（案）」に従い材齢３時間、24時間の引抜き強度を測定し、この引抜き強度の値を４倍することで、圧縮強度を求めた。また、材齢28日の圧縮強度はＪＳＣＥ−Ｆ ５６１−２００５「吹付けコンクリート（モルタル）の圧縮強度試験用供試体の作り方（案）」に従い吹き付けたコンクリートから供試体を採取し、ＪＩＳ Ａ １１０７：２００２「２．コンクリートからのコアの採取方法及び圧縮強度試験方法」に従って試験を行なった。圧縮強度試験の結果を表４に示す。
本発明の吹付材料の実施例に当たる試験水準（試験Ｎｏ．１７及び試験Ｎｏ．１８）の急硬性コンクリートは、何れも、エトリンガイト系急硬剤をベースコンクリートに添加してから３時間後の初期強度が６N／mm2以上と高い値を示した。また、本発明の吹付材料の実施例に当たる試験水準（試験Ｎｏ．１７及び試験Ｎｏ．１８）の急硬性コンクリートは、何れも、初期強度試験用供試体作製時及び圧縮強度試験用供試体作製時の吹き付けにおいて、吹き付けたコンクリートが垂れることなく、吹付けコンクリートとして充分な性能を有していた。
実施例３
モルタルによる初期強度試験
［使用材料］
水：上水道水
セメント：普通ポルトランドセメント（密度：３．１６ｇ／ｃｍ3，ＳＯ3量：２．２重量％（セメント中の石膏に起因するＳＯ3量））
石炭灰：ＪＩＳ II種品のフライアッシュ（密度：２．１５ｇ／ｃｍ3，ブレーン比表面積：２９８０ｃｍ2／ｇ）
細骨材：陸砂（密度：２．６１ｇ／ｃｍ3，粗粒率：３．１３）
粗骨材：砕石（密度：２．６２ｇ／ｃｍ3，最大寸法：１０ｍｍ）
石膏２：廃石膏ボードを加熱処理して得たII型無水石膏（密度：２．７５ｇ／ｃｍ3，ブレーン比表面積：１２５００ｃｍ2／ｇ，ＳＯ3量：５６．８重量％）
急硬剤３：１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3組成の非晶質からなるカルシウムアルミネート粉末と炭酸ナトリウムを重量比率で９０：１０とした混合物（Ａｌ2Ｏ3量：４６重量％）
急硬剤４：１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3組成の非晶質からなるカルシウムアルミネート粉末（Ａｌ2Ｏ3量：５１重量％）
増粘剤：商品名「ハイメトローズ９０ＳＨ３００００」（信越化学工業社製）
モルタルによる初期強度試験
［使用材料］
水：上水道水
セメント：普通ポルトランドセメント（密度：３．１６ｇ／ｃｍ3，ＳＯ3量：２．２重量％（セメント中の石膏に起因するＳＯ3量））
石炭灰：ＪＩＳ II種品のフライアッシュ（密度：２．１５ｇ／ｃｍ3，ブレーン比表面積：２９８０ｃｍ2／ｇ）
細骨材：陸砂（密度：２．６１ｇ／ｃｍ3，粗粒率：３．１３）
粗骨材：砕石（密度：２．６２ｇ／ｃｍ3，最大寸法：１０ｍｍ）
石膏２：廃石膏ボードを加熱処理して得たII型無水石膏（密度：２．７５ｇ／ｃｍ3，ブレーン比表面積：１２５００ｃｍ2／ｇ，ＳＯ3量：５６．８重量％）
急硬剤３：１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3組成の非晶質からなるカルシウムアルミネート粉末と炭酸ナトリウムを重量比率で９０：１０とした混合物（Ａｌ2Ｏ3量：４６重量％）
急硬剤４：１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3組成の非晶質からなるカルシウムアルミネート粉末（Ａｌ2Ｏ3量：５１重量％）
増粘剤：商品名「ハイメトローズ９０ＳＨ３００００」（信越化学工業社製）
内径１５ｃｍ、深さ３０ｃｍの円筒型ポリ容器に急硬剤を除く表５の各配合の材料を投入し、直径１１ｃｍの撹拌羽付ハンドミキサを用いて１０００ｒｐｍの回転数で１分間混合しモルタルを製造した後、３０分間静置した。静置したモルタルを１分間さらに混合し、表１に示す急硬材を添加して１０秒間攪拌し、４０×４０×１６０mmの型枠に流し込み、表面仕上げを行なった後、２０℃、相対湿度１００%の条件下で試験材齢まで養生を行なった。
結果を表５に示す。
結果を表５に示す。
本発明の石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材を含む石炭灰粉末高含有セメント組成物及び吹付材料は、初期強度が高いので、緊急工事や吹付け工事等に特に好適に用いることができる。
また、本発明の吹付け材料は、地山等に吹き付後の初期強度が高いので、トンネル等のコンクリートを吹き付ける建設工事に好適に用いることができる。
さらに、吹き付後の吹付材料の初期強度が高いので、工期を短くする必要のある建設工事に特に好適に用いることができる。
また、本発明の吹付け材料は、地山等に吹き付後の初期強度が高いので、トンネル等のコンクリートを吹き付ける建設工事に好適に用いることができる。
さらに、吹き付後の吹付材料の初期強度が高いので、工期を短くする必要のある建設工事に特に好適に用いることができる。
Claims (3)
- セメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて石炭灰粉末を含有する、吹付材料を得るための石炭灰粉末高含有セメント組成物に用いられる混和材であって、
（Ａ）石膏と（Ｂ）エトリンガイト系急硬剤を、石膏中のＳＯ3とエトリンガイト系急硬剤中のＡｌ2Ｏ3のモル比ＳＯ3／Ａｌ2Ｏ3が１．９〜３．５となる量比で含有し、且つ
エトリンガイト系急硬剤が、カルシウムアルミネート類並びに炭酸塩及び／又はカルシウムアルミネート類以外のアルミン酸塩を含有する、吹付材料を得るための石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材。 - 石炭灰粉末及びセメントと、請求項１記載の石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材とを含有し、且つセメントと石炭灰粉末の合計の５０重量％を超えて石炭灰粉末を含有する、吹付材料を得るための石炭灰粉末高含有セメント組成物であって、石膏が、セメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対してＳＯ 3 換算で３〜１４重量部、エトリンガイト系急硬剤が、セメント、石炭灰粉末、石膏及びエトリンガイト系急硬剤の合計１００重量部に対して２〜１７重量部であり、且つエトリンガイト系急硬剤が、カルシウムアルミネート類並びに炭酸塩及び／又はカルシウムアルミネート類以外のアルミン酸塩を含有する、吹付材料を得るための石炭灰粉末高含有セメント組成物。
- 請求項１又は２に記載の石炭灰粉末高含有セメント組成物からなる吹付材料。
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