JP5364497B2 - Spraying method for quick setting sprayed cement concrete - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、法面、立坑、地下空間、又は、道路、鉄道、及び導水路等のトンネルにおいて、露出した地山面に使用する急結性吹付けセメントコンクリートの吹付け工法に関する。 The present invention relates to a spraying method for quick setting sprayed cement concrete used on exposed ground surfaces in slopes, shafts, underground spaces, or tunnels such as roads, railways, and conduits.
従来、トンネル掘削等露出した地山の崩落を防止するために急結剤をコンクリートに配合した急結性吹付けコンクリートの吹付け工法が行われている（特許文献１参照）。 Conventionally, in order to prevent collapse of exposed ground such as tunnel excavation, a rapid setting sprayed concrete method in which a quick setting agent is mixed with concrete has been performed (see Patent Document 1).
この吹付け工法は、通常、掘削工事現場に設置した、セメント、骨材、及び水の計量混合プラントで吹付けコンクリートを調製し、アジテータ車で運搬し、コンクリートポンプで圧送し、途中に設けた合流管で、他方から圧送した急結剤と混合し、急結性吹付けコンクリートとして地山面に所定の厚みになるまで吹付ける工法である。 In this spraying method, spray concrete is usually prepared at a cement, aggregate, and water metering plant installed at the excavation site, transported by an agitator car, pumped by a concrete pump, and installed in the middle. It is a construction method in which it is mixed with a rapid setting agent fed from the other side by a confluence pipe and sprayed to the ground surface as a quick setting spray concrete until a predetermined thickness is reached.
吹付け工法に使用される急結剤は大きく分類すると、カルシウムアルミネートやアルカリ金属アルミン酸等を主成分とする粉体急結剤と、アルカリ金属アルミン酸塩や硫酸アルミニウムなどを主成分とする液体急結剤の二種類が挙げられる。 The quick setting agents used in the spraying method can be broadly classified into powder quick setting agents mainly composed of calcium aluminate and alkali metal aluminate, and alkali metal aluminates and aluminum sulfate. There are two types of liquid accelerators.
粉体急結剤の添加方法は、通常、空気輸送による粉体混合のために、添加量としては通常５〜12％の範囲で実施している。
また、粉体急結剤の特性としては、吹付けセメントコンクリートと混合した時の凝結促進作用が大きく、コンクリートが速やかに硬化するため、崩落の危険がある地山面を保護でき、また、湧水部への吹付けに大きな効果を示すことが挙げられる。
しかしながら、粉体急結剤の急結剤供給装置が大規模で、かつ、圧縮空気を調製し、圧送するコンプレッサーなどの装置が別に必要であり、さらに、粉体急結剤を空気圧送して吹付けセメントコンクリートと混合した時に粉体急結剤の一部が作業空間に粉じんとして飛散する場合があるなどの課題があった。
そのため、低添加で充分な急結力を有し、粉塵量やリバウンドのより少ない工法が求められていた。
また、粉体急結剤を使用する急結性吹付けコンクリートは、初期強度は粉体急結剤によって向上するが、長期強度は粉体急結剤を添加しないベースコンクリートよりも20〜40％低下する傾向があった。
The method of adding the powder accelerating agent is usually carried out in the range of 5 to 12% as the addition amount for powder mixing by pneumatic transportation.
In addition, the characteristics of the powder quick-setting agent are that it has a strong setting-promoting effect when mixed with sprayed cement concrete, and the concrete hardens quickly. It can be mentioned that it has a great effect on spraying on water.
However, the powder accelerating agent supply device is large-scale and requires a separate device such as a compressor that prepares compressed air and pumps it. When mixed with sprayed cement concrete, there was a problem that part of the powder quick-setting agent might be scattered as dust in the work space.
For this reason, there has been a demand for a construction method that has a sufficient quick setting force with low addition and less dust amount and rebound.
In addition, quick setting spray concrete using powder quick setting agent improves initial strength by powder quick setting agent, but long-term strength is 20-40% than base concrete without adding powder quick setting agent. There was a tendency to decrease.
また、液体急結剤の特性としては、急結剤供給装置が簡易であること、吹付けセメントコンクリートへの供給に定量性があること、吹付けセメントコンクリートとの混合が良好であること、急結性吹付けセメントコンクリートの地山への付着力が良好であり、跳ね返り率（リバウンド率）が少ないことなどが挙げられる。
しかしながら、吹付けセメントコンクリートと混合した時の凝結促進作用が粉体急結剤と比較して弱く、軟弱な地山や湧水部への吹付けに使用できない、厚吹きには適さないなどの課題があった。
The characteristics of the liquid quick-setting agent are that the quick-setting agent supply device is simple, that the supply to the spray cement concrete is quantitative, that the mixing with the spray cement concrete is good, For example, the adhesive strength of ground sprayed cement concrete is good and the rebound rate (rebound rate) is low.
However, the setting acceleration effect when mixed with sprayed cement concrete is weaker than that of powder quick-setting agents, and it cannot be used for spraying on soft ground and springs. There was a problem.
粉塵発生量が少ない工法として、急結剤を水や液体急結剤でスラリー化してセメントコンクリートに添加混合する方法が提案されている。（特許文献２、特許文献３参照）。
特に、特許文献３には、高性能減水剤を使用すること、シリカフュームを使用することも記載されているが、両者を併用することについては記載がない。
As a construction method with less dust generation, a method is proposed in which a quick setting agent is slurried with water or a liquid quick setting agent and added to cement concrete. (See Patent Document 2 and Patent Document 3).
In particular, Patent Document 3 also describes the use of a high-performance water reducing agent and the use of silica fume, but there is no description of using both in combination.
しかしながら、この方法は、吹付けコンクリートの強度低下を低減するという点では、水／セメント比が増加するので不利であった。 However, this method is disadvantageous in that the water / cement ratio is increased in reducing the strength reduction of shotcrete.
近年、より高品質な急結性吹付けコンクリートが求められるようになってきた。その一つの手段として急結剤をスラリー化し、かつ、セメントコンクリートにミョウバン類を配合することにより、作業性を向上する急結施工方法が提案されている（特許文献４参照）。
しかしながら、近年、作業性を更に良くし、工期短縮の面で、急結性や強度発現性をより向上させ、さらにリバウンドを低減させることでより低コストな吹付け方法が求められるようになった。
In recent years, higher quality quick setting shotcrete has been required. As one of the means, there has been proposed a quick setting method for improving workability by slurrying a quick setting agent and blending alum into cement concrete (see Patent Document 4).
However, in recent years, there has been a demand for a low-cost spraying method by further improving workability, improving the quick setting and strength development in terms of shortening the construction period, and further reducing rebound. .
また、アルカリ土類金属炭酸塩、カルシウムアルミネート、アルカリ金属硫酸塩、及び硫酸カルシウムを含有してなる粉体混和材と、液体急結剤とを混合したスラリー状の急結剤を含有する吹付け材料、それを用いる吹付け工法が提案されている（特許文献５参照）。
しかしながら、特許文献５には、フライアッシュ及び／又はシリカフユームと高性能減水剤を含有するセメントコンクリートに、粉体急結剤と液体急結剤を混合した急結剤スラリーを併用することについては記載がない。
In addition, a blowing agent containing a slurry-like quenching agent in which a powder admixture containing alkaline earth metal carbonate, calcium aluminate, alkali metal sulfate, and calcium sulfate and a liquid quenching agent are mixed. An attaching material and a spraying method using the same have been proposed (see Patent Document 5).
However, Patent Document 5 describes the use of fly ash and / or silica fumes and cement concrete containing a high-performance water reducing agent in combination with a quick set slurry in which a powder quick set agent and a liquid quick set agent are mixed. There is no.
また、セメントと、カルシウムアルミネートなどの急硬物質を含有する急硬性セメントコンクリートの圧送性や強度発現性を向上する目的で、シリカフュームやフライアッシュなどの無機粉末を使用する急硬性セメントコンクリートが、提案され、高性能減水剤と併用することが、開示されている（特許文献６参照）。 In addition, for the purpose of improving the pumpability and strength development of rapid hardening cement concrete containing rapid hardening substances such as cement and calcium aluminate, rapid hardening cement concrete using inorganic powders such as silica fume and fly ash, It has been proposed and disclosed to be used in combination with a high-performance water reducing agent (see Patent Document 6).
しかしながら、特許文献６には、粉体急結剤と液体急結剤を混合した急結剤スラリーを併用することについては記載がなく、セメント量、リバウンド率、及び粉じん量を少なくするためにシリカフューム及び／又はフライアッシュを使用することについても記載がない。 However, in Patent Document 6, there is no description about the combined use of a quick-setting agent slurry in which a powder quick-setting agent and a liquid quick-setting agent are mixed, and silica fume is used to reduce the amount of cement, rebound rate, and amount of dust. And / or the use of fly ash.
本発明者は、以上の状況を鑑み、前記課題を解消すべく種々検討した結果、特定の急結性吹付けセメントコンクリートを使用して吹付け施工を行うことにより、前記課題が解決できるという知見を得て本発明を完成するに至った。 As a result of various studies to solve the above problems in view of the above situation, the present inventor has found that the above problems can be solved by performing spraying construction using specific quick setting spray cement concrete. The present invention has been completed.
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
（１）セメントと、セメント100質量部に対して、15〜40質量部のフライアッシュと、高性能減水剤としてポリカルボン酸系高分子化合物の高性能減水剤を、セメント100質量部に対して、固形分換算で0.2〜0.35質量部とを配合してなる吹付けセメントコンクリートを練り混ぜ、得られた吹付けセメントコンクリートを圧送し、カルシウムアルミネート、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、及び硫酸カルシウムを含有する粉体急結剤と、液体急結剤とを別々に圧送し、混合管で合流混合して急結剤スラリーを調製し、別途に圧送されてくる吹付けセメントコンクリートと急結剤スラリーとを合流混合して吹き付ける急結性吹付けセメントコンクリートの吹付け工法である。
（２）さらに、シリカフュームを、前記吹付けセメントコンクリートに配合する前記（１）の吹付け工法である。
（３）前記シリカフュームが、セメントとシリカフュームの合計100質量部中、５〜30質量部である前記（２）の吹付け工法である。
（４）前記シリカフュームのＢＥＴ比表面積値が15〜20m2/gである前記（２）又は（３）の吹付け工法である。
（５）前記フライアッシュのブレーン比表面積値が2,000〜5,000cm2/gである前記（１）〜（４）のいずれか１の吹付け工法である。
（６）前記吹付けセメントコンクリートのスランプが15〜24cmである前記（１）〜（５）のいずれか１の吹付け工法である。
（７）前記液体急結剤が、フッ素を含有する液体急結剤である前記（１）〜（６）のいずれか１の吹付け工法である。
（８）前記粉体急結剤と前記液体急結剤との混合割合が、粉体急結剤と固形分換算の液体急結剤との質量比で、45：55〜80：20である前記（１）〜（７）のいずれか１の吹付け工法である。
（９）前記粉体急結剤と前記液体急結剤からなる急結剤の使用量を、前記吹付セメントコンクリート中のセメントとシリカフュームの合計100質量部に対して、固形分換算で２〜13質量部とする前記（１）〜（８）のいずれか１の吹付け工法である。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
(1) 15-40 parts by mass of fly ash and 100% by mass of high-performance water reducing agent of polycarboxylic acid polymer compound as high-performance water reducing agent for 100 parts by mass of cement , Kneaded spray cement concrete containing 0.2 to 0.35 parts by mass in terms of solid content, pumped the obtained spray cement concrete, calcium aluminate, alkali metal sulfate, alkaline earth metal carbonate Powder cement containing calcium sulfate and liquid quick-set agent are separately pumped separately, and mixed and mixed in a mixing tube to prepare a quick-set slurry and sprayed cement concrete that is pumped separately. and Ru spraying method der the quick-setting property spray cement concrete for spraying a quick-setting admixture slurry joins mixture.
(2) Further, in the spraying method of (1), silica fume is blended with the sprayed cement concrete.
(3) The spraying method according to (2), wherein the silica fume is 5 to 30 parts by mass in a total of 100 parts by mass of cement and silica fume .
(4) BET specific surface area value of the silica fume Ru spraying method der of the a 15-20 meters 2 / g (2) or (3).
(5) wherein the Blaine specific surface area value of the fly ash is 2,000~5,000cm 2 / g (1) Ru spraying method der of any one of the - (4).
(6) the slump of the spraying cement concrete is 15～24Cm (1) Ru spraying method der of any one of the - (5).
(7) The liquid quick-setting admixture, Ru spraying method der of any one of the a liquid quick-setting admixture containing fluorine (1) to (6).
(8) The mixing ratio of the powder quick-setting agent and the liquid quick-setting agent is 45:55 to 80:20 in terms of mass ratio of the powder quick-setting agent and the solid-state liquid quick-setting agent. wherein (1) Ru spraying method der of any one of (1) to (7).
(9) The amount of the quick-setting agent comprising the powder quick-setting agent and the liquid quick-setting agent is 2 to 13 in terms of solid content with respect to a total of 100 parts by mass of cement and silica fume in the spray cement concrete. The spraying method according to any one of (1) to (8), wherein the mass part is used.
本発明の急結性吹付けセメントコンクリートを用いた吹付け工法を採用することによって、リバウンドや粉じんの発生量を大幅に低減することができ、強度発現性、特に、長期強度が向上したセメントコンクリートを得ることが可能となる。 By adopting the spraying method using the quick setting sprayed cement concrete of the present invention, the amount of rebound and dust generated can be greatly reduced, and the strength development, especially the long-term strength is improved. Can be obtained.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明でいうセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称するものである。
また、本発明における部や％は、特に規定しない限り質量基準である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The cement concrete referred to in the present invention is a general term for cement paste, mortar, and concrete.
Further, parts and% in the present invention are based on mass unless otherwise specified.
本発明で使用するセメントは特に限定されるものではない。普通、早強、超早強、中庸熱、及び低熱等の各種ポルトランドセメントや、これらポルトランドセメントに高炉スラグや石灰石微粉末を混合した各種混合セメントなどのいずれも使用可能である。混合セメントにおける混和材とセメントの割合は特に限定されるものではない。JISで規定する値以上の混和材を混合したものも使用可能である。
セメントの使用量は特に限定されるものではないが優れた強度発現性の面から350〜500kg/m3が好ましい。
The cement used in the present invention is not particularly limited. Any of various portland cements such as normal, early strength, ultra-early strength, moderate heat, and low heat, and various mixed cements obtained by mixing blast furnace slag and fine limestone powder with these portland cements can be used. The ratio of the admixture and cement in the mixed cement is not particularly limited. Mixtures of admixtures exceeding the values specified by JIS can also be used.
The amount of cement used is not particularly limited, but is preferably 350 to 500 kg / m 3 from the viewpoint of excellent strength development.
本発明で使用する吹付けセメントコンクリートは、セメントと骨材とを含有するものもある。 Some of the sprayed cement concrete used in the present invention contains cement and aggregate.
ここで、骨材としては、吸水率が低くて、骨材強度が高いものが好ましい。骨材の最大寸法は吹付けできれば特に限定されるものではない。細骨材としては、川砂、山砂、石灰砂、及び珪砂等が使用可能であり、粗骨材としては、川砂利、山砂利、及び石灰砂利等が使用可能である。
本発明で使用する骨材は、特に限定されるものではなく、市販されているあらゆる骨材の使用が可能であり、吹付け施工に支障をきたさないものであれば問題ない。
Here, the aggregate preferably has a low water absorption rate and a high aggregate strength. The maximum dimension of the aggregate is not particularly limited as long as it can be sprayed. River sand, mountain sand, lime sand, quartz sand, and the like can be used as the fine aggregate, and river gravel, mountain gravel, lime gravel, and the like can be used as the coarse aggregate.
The aggregate used in the present invention is not particularly limited, and any commercially available aggregate can be used, and there is no problem as long as it does not hinder spray construction.
本発明では、セメント量、リバウンド率、及び粉じん量を低減するため、また、吹付ける吹付けセメントコンクリートの粘性を増すため、セメントと、フライアッシュ又はフライアッシュとシリカフュームを併用する。
フライアッシュ又はフライアッシュとシリカフュームを、セメントコンクリート中に配合しないで急結剤中に配合した場合は、多量、配合することはできず、しかも、急結性状は低下し、フライアッシュ又はフライアッシュとシリカフュームの併用効果が得られない。
In the present invention, cement and fly ash or fly ash and silica fume are used in combination to reduce the amount of cement, the rebound rate, and the amount of dust, and to increase the viscosity of sprayed cement concrete to be sprayed.
When fly ash or fly ash and silica fume are not blended in cement concrete but blended in the quick setting agent, a large amount cannot be blended, and the quick setting properties are reduced, and fly ash or fly ash The combined effect of silica fume cannot be obtained.
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効果も有するもので、例えば、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。
シリカフュームの粒度は、優れた強度発現性や、リバウンドや粉じん抑制の面から、ＢＥＴ比表面積値（以下、ＢＥＴという）で15〜20m2/gが好ましい。
シリカフュームの使用量は特に限定されるものではないが、優れた強度発現性、リバウンド率や粉じん量低減の面から、セメントとシリカフュームの合計100部中、５〜30部が好ましく、10〜20部がより好ましい。
The silica fume used in the present invention also has an effect of enhancing strength development, and is obtained, for example, when collecting dust in exhaust gas generated when metal silicon or ferrosilicon is produced in an arc electric furnace. Ultra fine particles.
The particle size of silica fume is preferably 15 to 20 m 2 / g in terms of BET specific surface area (hereinafter referred to as BET) from the viewpoint of excellent strength development and rebound and dust suppression.
Although Siri amount of Kafuyu over beam is not particularly limited, excellent strength development, in terms of rebound rate and dust level reducing, in a total of 100 parts of cement and silica fume, preferably 5 to 30 parts, 10 ~ 20 parts is more preferred.
本発明で使用するフライアッシュは、微粉炭燃焼ボイラーからの排ガス中に含まれている灰の微粒子を集塵機等で補修したもので、人工ポゾラン物質の一つである。
フライアッシュの粒度は、ポゾラン反応の向上、強度発現性の向上、水酸化カルシウムの生成の抑制、及びリバウンドや粉じん抑制の面から、ブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）で2,000〜5,000cm2/gが好ましい。
フライアッシュの使用量は特に限定されるものではないが、優れた強度発現性、リバウンド率や粉じん量低減の面や、水酸化カルシウムの生成制御の面から、セメント100部、又は、セメントとシリカフュームの合計100部に対して、15〜40部である。
The fly ash used in the present invention is one of artificial pozzolanic substances, in which ash fine particles contained in exhaust gas from a pulverized coal combustion boiler are repaired with a dust collector or the like.
The fly ash particle size is 2,000 to 5,000 cm in terms of specific surface area of brain (hereinafter referred to as “brane value”) in terms of improving pozzolanic reaction, improving strength development, suppressing calcium hydroxide formation, and suppressing rebound and dust. 2 / g is preferred.
The amount of fly ash used is not particularly limited, but from the standpoint of excellent strength development, rebound rate and dust reduction, and control of calcium hydroxide generation, 100 parts of cement or cement and silica fume 15 to 40 parts for a total of 100 parts.
本発明で使用する高性能減水剤は、吹付けセメントコンクリートの流動性を改善するもので、液状、粉状のいずれも使用できる。
高性能減水剤としては、例えば、アルキルアリルスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、及びメラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、並びに、ポリカルボン酸系高分子化合物等が使用可能であるが、本願発明では、流動性（減水性）やスランプ保持性の面から、ポリカルボン酸系高分子化合物の高性能減水剤を使用する。
高性能減水剤の使用量は、優れた流動性、分散安定性、及び強度発現性の面から、また、好ましい吹付セメントコンクリートのスランプを得る面から、固形分換算でセメント100部に対して、0.1〜３部が好ましく、0.2〜２部がより好ましい。高性能減水剤としてポリカルボン酸系高分子化合物の高性能減水剤を使用するときの使用量は、セメント100部に対して、固形分換算で0.2〜0.35部である。
The high-performance water reducing agent used in the present invention improves the fluidity of sprayed cement concrete and can be used in either liquid or powder form.
The superplasticizer, for example, alkyl aryl sulfonates, naphthalenesulfonate, and formalin condensate of melamine sulfonate, as well as polycarboxylic acid polymer compounds and the like but Ru Der available, the present invention Then, from the viewpoint of fluidity (water reduction) and slump retention, a polycarboxylic acid polymer compound high-performance water reducing agent is used .
The amount of the high-performance water reducing agent used is from the viewpoint of excellent fluidity, dispersion stability, and strength development, and from the aspect of obtaining a preferred spray cement concrete slump, from 100 parts of cement in terms of solid content, 0.1-3 parts are preferable and 0.2-2 parts are more preferable. The amount of polycarboxylic acid polymer compound used as a high-performance water reducing agent is 0.2 to 0.35 parts in terms of solid content with respect to 100 parts of cement.
本発明では、セメント、フライアッシュ又はフライアッシュとシリカフューム、骨材、及び高性能減水剤等と水を混合して、練り混ぜ、吹付セメントコンクリートを調製する。 In the present invention, cement, fly ash or fly ash and silica fume , aggregate, high-performance water reducing agent, and the like are mixed with water and mixed to prepare sprayed cement concrete.
本発明の吹付けセメントコンクリートのＷ／Ｃ（水/セメント比）は、強度発現性の面から、40〜70％が好ましく、45〜60％がより好ましい。 The W / C (water / cement ratio) of the sprayed cement concrete of the present invention is preferably 40 to 70%, more preferably 45 to 60% from the viewpoint of strength development.
本発明において、吹付セメントコンクリートのスランプは、リバウンド率や粉じん量を低減する面から、15〜24cmが好ましく、18〜22cmがより好ましい。 In the present invention, the slump of sprayed cement concrete is preferably 15 to 24 cm, more preferably 18 to 22 cm from the viewpoint of reducing the rebound rate and the amount of dust.
本発明では、前記各材料の他に、吹付セメントコンクリートに繊維等を併用することが可能である。 In the present invention, in addition to the above materials, it is possible to use fibers and the like in sprayed cement concrete.
本発明では、粉体急結剤と液体急結剤とを合流混合して、吹付け直前に、吹付けセメントコンクリートに合流混合して、急結性吹付けセメントコンクリートを調製するものであり、粉体急結剤と液体急結剤とを合流混合して急結剤スラリーとし、吹付け直前に、吹付けセメントコンクリートに合流混合して急結性吹付けセメントコンクリートを調製することが好ましい。 In the present invention, the powder quick setting agent and the liquid quick setting agent are merged and mixed, and immediately before spraying, they are mixed and mixed with the spray cement concrete to prepare a quick setting spray cement concrete, It is preferable to prepare a quick setting sprayed cement concrete by merging and mixing a powder quick setting agent and a liquid quick setting agent to form a quick setting agent slurry, and immediately mixing and mixing with the sprayed cement concrete.
本発明の急結剤スラリーは、粉体急結剤と液体急結剤を混合して調製するものである。 The quick setting agent slurry of the present invention is prepared by mixing a powder quick setting agent and a liquid quick setting agent.
本発明で使用する粉体急結剤は、カルシウムアルミネート、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、及び硫酸カルシウムを含有するものである。 The powder quick-setting agent used in the present invention contains calcium aluminate, alkali metal sulfate, alkaline earth metal carbonate, and calcium sulfate.
本発明で使用するカルシウムアルミネートは、水と接して硬化する物質であり、吹付けセメントコンクリートと混合することにより、初期強度発現性を高めることが可能となるものである。
カルシウムアルミネートは、CaO原料やAl2O3原料等を混合したものを、キルンでの焼成、電気炉での溶融等といった熱処理をし、粉砕して得られるものである。
CaOをC、Al2O3をAと略記すると、例えば、C3A、C12A7、C11A7・CaF2、C11A7・CaCl2、CA、及びCA2などと示されるものであり、これらの一種又は二種以上を併用することが可能である。
さらに、本発明では、これらに、Na、K、及びLiなどのアルカリ金属が0.05〜５％固溶したものやSiO2を30％未満含有させたカルシウムアルミノシリケートも使用可能である。
さらに、その他に第一酸化鉄、第二酸化鉄、酸化マンガン、マグネシア、及びリン酸などの一種又は二種以上を30％未満含有することが可能である。
カルシウムアルミネートとしては、非晶質、結晶質、いずれも使用可能であり、これらが混在することも問題ないが、急結性状が優れることから非晶質が80％以上含有するものが好ましく、90％以上含有するものがより好ましい。
カルシウムアルミネート中のCaO/Al2O3モル比は特に限定されるものではないが、優れた急結性状の面から、1.5〜3.0が好ましく、1.7〜2.3の範囲がより好ましい。
カルシウムアルミネートの粒度やその分布は特に限定されるものではないが、優れた急結性や初期強度発現性の面から、ブレーン値で3,000cm2/g以上が好ましく、5,000cm2/g以上がより好ましい。
カルシウムアルミネートの使用量は、優れた急結性の面から、カルシウムアルミネート、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、及び硫酸カルシウムからなる粉体急結剤100部中、30〜70部が好ましく、40〜60部がより好ましい。
Calcium aluminate used in the present invention is a substance that hardens in contact with water, and can improve initial strength development by mixing with sprayed cement concrete.
Calcium aluminate is obtained by pulverizing a mixture of a CaO raw material, an Al 2 O 3 raw material, and the like after performing heat treatment such as firing in a kiln and melting in an electric furnace.
When CaO is abbreviated as C and Al 2 O 3 is abbreviated as A, for example, C 3 A, C 12 A 7 , C 11 A 7 · CaF 2 , C 11 A 7 · CaCl 2 , CA, and CA 2 are indicated. These can be used alone or in combination of two or more.
Furthermore, in the present invention, 0.05 to 5% solid solution of alkali metals such as Na, K and Li, or calcium aluminosilicate containing less than 30% SiO 2 can be used.
In addition, it is possible to contain less than 30% of one or more of ferrous oxide, ferric oxide, manganese oxide, magnesia, phosphoric acid and the like.
As calcium aluminate, both amorphous and crystalline can be used, and there is no problem that they are mixed, but since the quick setting properties are excellent, those containing 80% or more of amorphous are preferable, Those containing 90% or more are more preferable.
The CaO / Al 2 O 3 molar ratio in the calcium aluminate is not particularly limited, but is preferably 1.5 to 3.0 and more preferably 1.7 to 2.3 from the viewpoint of excellent quick setting properties.
The particle size and distribution of calcium aluminate are not particularly limited, but in terms of excellent rapid setting properties and initial strength development, a brain value of 3,000 cm 2 / g or more is preferable, and 5,000 cm 2 / g or more Is more preferable.
Calcium aluminate is used in an amount of 30 to 70 in 100 parts of a powder accelerating agent composed of calcium aluminate, alkali metal sulfate, alkaline earth metal carbonate, and calcium sulfate in terms of excellent quick setting properties. Part is preferable, and 40 to 60 parts are more preferable.
本発明で使用するアルカリ金属硫酸塩は、急結性や強度発現性を向上させる目的で使用するものであり、アルカリ土類金属炭酸塩と水溶性酸性物質とを併用する組成では好適の物質であり、従来の急結剤に使用されてきた、アルカリ金属硫酸塩以外の、水に溶解させてアルカリ性を示すアルカリ金属含有物質では効果が得られない。
アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、及びカリウムなどが挙げられる。
アルカリ金属硫酸塩の粒度やその分布は、優れた初期強度発現性や急結性の面から、ブレーン値で500cm2/g以上が好ましく、1,000cm2/g以上がより好ましい。
アルカリ金属硫酸塩の使用量は、優れた急結性の面から、粉体急結剤100部中、２〜50部が好ましく、５〜30部がより好ましい。
The alkali metal sulfate used in the present invention is used for the purpose of improving rapid setting and strength development, and is a suitable substance in a composition in which an alkaline earth metal carbonate and a water-soluble acidic substance are used in combination. There is no effect obtained by using an alkali metal-containing substance which is dissolved in water and exhibits alkalinity other than the alkali metal sulfate, which has been used in conventional quick setting agents.
Examples of the alkali metal include lithium, sodium, and potassium.
The particle size and its distribution of the alkali metal sulfate, in view of excellent initial strength development and quick-setting property, preferably 500 cm 2 / g or more in Blaine value, 1,000 cm 2 / g or more is more preferable.
The amount of the alkali metal sulfate used is preferably 2 to 50 parts, more preferably 5 to 30 parts, in 100 parts of the powder rapid setting agent from the viewpoint of excellent quick setting properties.
本発明で使用するアルカリ土類金属炭酸塩は、急結剤添加装置での急結剤スラリーの固結を防止する目的で使用するものである。
アルカリ土類金属炭酸塩としては、例えば、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムなどが使用可能である。
アルカリ土類金属炭酸塩を後述の液体急結剤と併用すると、急結剤スラリー中で、炭酸ガスが発生し、発泡し、たとえ、急結剤スラリーが滞留して固化物が生成しても、例えば、スポンジ状のスカスカの固化物となるなどして、配管を含む急結剤添加装置への急結剤スラリー固化物の付着やその固化物による配管などの閉塞を防止するものである。
アルカリ土類金属炭酸塩は、急結剤スラリーを速やかに中性領域に調整し、吹付け硬化体の耐中性化を向上させる効果も有する。
アルカリ土類金属炭酸塩は、急結剤スラリーに含まれることでこれらの効果を発揮するものであり、あらかじめ吹付けセメントコンクリートに混合した場合とは効果を異にするものである。
アルカリ土類金属炭酸塩の粒度やその分布は特に限定されるものではないが、急結剤スラリーの固結防止や粉体急結剤中の均一分散の面から、ブレーン値で500〜10,000cm2/gが好ましく、1,000〜5,000cm2/gがより好ましい。
アルカリ土類金属炭酸塩の使用量は、優れたスラリーの固結防止効果付与や優れた急結性状付与の面から、粉体急結剤100部中、２〜50部が好ましく、５〜30部がより好ましい。
The alkaline earth metal carbonate used in the present invention is used for the purpose of preventing caking of the quick setting agent slurry in the quick setting agent adding device.
As the alkaline earth metal carbonate, for example, calcium carbonate or magnesium carbonate can be used.
When alkaline earth metal carbonate is used in combination with the liquid quick-setting agent described later, carbon dioxide gas is generated and foamed in the quick-setting agent slurry, even if the quick-setting agent slurry stays and forms a solidified product. For example, it becomes a sponge-like solidified product to prevent the quick-setting agent slurry solidified material from adhering to the rapid-setting agent adding device including the piping and blockage of the piping due to the solidified product.
Alkaline earth metal carbonates also have the effect of quickly adjusting the quick-setting agent slurry to the neutral region and improving the neutralization resistance of the spray-cured body.
Alkaline earth metal carbonate exhibits these effects when it is contained in the rapid setting agent slurry, and the effect is different from the case where it is previously mixed with sprayed cement concrete.
The particle size and distribution of the alkaline earth metal carbonate are not particularly limited, but the brane value is 500 to 10,000 cm in terms of prevention of caking of the quick setting slurry and uniform dispersion in the powder quick setting agent. 2 / g is preferable, and 1,000 to 5,000 cm 2 / g is more preferable.
The amount of the alkaline earth metal carbonate used is preferably 2 to 50 parts in 100 parts of the powder rapid setting agent from the viewpoint of imparting excellent anti-caking effect of slurry and imparting excellent quick setting properties, and 5 to 30 parts. Part is more preferred.
本発明で使用する硫酸カルシウムは、強度発現性を向上させる目的で使用するものである。
硫酸カルシウムとしては、無水石膏、半水石膏、及び二水石膏等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上の使用が可能である。
硫酸カルシウムの結晶の形態は特に限定されるものではなく、α型半水石膏、β型半水石膏、Ｉ型無水石膏、II型無水石膏、及びIII型無水石膏等が使用可能である。
また、これら硫酸カルシウムには、天然で産出するものや、産業副産物として得られる排脱石膏や弗酸副生無水石膏等が含まれる。
硫酸カルシウムの粒度は、優れた強度発現性の面から、ブレーン値で2,000cm2/g以上が好ましく、3,000cm2/g以上がより好ましい。
硫酸カルシウムの使用量は、優れた急結性確保の面から、粉体急結剤100部中、５〜40部が好ましく、10〜30部がより好ましい。
The calcium sulfate used in the present invention is used for the purpose of improving strength development.
Examples of calcium sulfate include anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, dihydrate gypsum, and the like, and one or more of these can be used.
The crystal form of calcium sulfate is not particularly limited, and α-type hemihydrate gypsum, β-type hemihydrate gypsum, type I anhydrous gypsum, type II anhydrous gypsum, type III anhydrous gypsum, and the like can be used.
In addition, these calcium sulfates include those produced in nature, waste gypsum obtained as an industrial by-product, hydrofluoric acid by-product anhydrous gypsum, and the like.
The particle size of the calcium sulfate, from the viewpoint of excellent strength development, preferably 2,000 cm 2 / g or more in Blaine value, 3,000 cm 2 / g or more is more preferable.
The amount of calcium sulfate used is preferably 5 to 40 parts, more preferably 10 to 30 parts, in 100 parts of the powder rapid setting agent, from the viewpoint of securing excellent quick setting properties.
本発明では、アルカリ土類金属炭酸塩と反応して炭酸ガスを発泡し、配管を含む急結剤添加装置への急結剤スラリーの固化物の付着や、閉塞を防止することから水溶性酸性物質を使用することが可能である。 In the present invention, it reacts with an alkaline earth metal carbonate to foam carbon dioxide gas, and prevents the solidified product of the quick setting agent slurry from adhering to the quick setting agent addition device including the piping, and prevents water clogging. It is possible to use substances.
本発明の粉体急結剤には、前記材料の他、水酸化カルシウム及び／又は水酸化アルミニウム、アルカリ金属炭酸塩、アルミン酸塩、及び遅延剤等を併用することが可能である。 In addition to the materials described above, calcium hydroxide and / or aluminum hydroxide, alkali metal carbonate, aluminate, retarder, and the like can be used in combination with the powder rapid setting agent of the present invention.
本発明において、急結性や吹付け時の地山への付着性を得るために、水酸化カルシウム及び／又は水酸化アルミニウムを含有することが可能である。
水酸化カルシウムは、生石灰やカーバイドが水和した際に生じる消石灰を含むものである。吹付けセメントコンクリートは水を使用するため、水との反応により水酸化カルシウムを多量に生成させる生石灰等を使用すること、若しくはこれを水酸化カルシウムと併用することも可能である。水酸化カルシウムの結晶の形態は特に限定されるものではない。
水酸化アルミニウムは、Al(OH)3やAlO(OH)・ｎH2Oなどと示される物質である。
水酸化アルミニウムには、結晶質や非晶質のものがあり、いずれも使用可能であるが、非晶質の水酸化アルミニウムを使用することが好ましい。
水酸化カルシウムや水酸化アルミニウムの粉末度は特に限定されるものではないが、吹付け時の地山への優れた付着性確保の面から、ブレーン値で4,000cm2/g以上が好ましく、8,000cm2/g以上がより好ましい。
水酸化カルシウム及び／又は水酸化アルミニウムの使用量は、優れた急結性や吹付け時の地山への付着性、急結性、長期強度発現性確保の面から、粉体急結剤100部に対して、２〜30部が好ましく、３〜20部がより好ましい。
In the present invention, it is possible to contain calcium hydroxide and / or aluminum hydroxide in order to obtain quick setting and adhesion to the ground during spraying.
Calcium hydroxide includes slaked lime generated when quick lime and carbide are hydrated. Since spray cement concrete uses water, it is possible to use quick lime that produces a large amount of calcium hydroxide by reaction with water, or to use this together with calcium hydroxide. The form of the calcium hydroxide crystals is not particularly limited.
Aluminum hydroxide is a substance indicated as Al (OH) 3 or AlO (OH) · nH 2 O.
There are crystalline and amorphous aluminum hydroxides, both of which can be used, but it is preferable to use amorphous aluminum hydroxide.
The fineness of calcium hydroxide or aluminum hydroxide is not particularly limited, but in terms of ensuring excellent adhesion to the ground during spraying, a brane value of 4,000 cm 2 / g or more is preferable, 8,000 More preferably cm 2 / g or more.
The amount of calcium hydroxide and / or aluminum hydroxide used is a powder rapid setting agent 100 from the viewpoint of excellent quick setting, adhesion to natural ground during spraying, quick setting, and long-term strength development. The amount is preferably 2 to 30 parts, more preferably 3 to 20 parts.
本発明で使用する液体急結剤とは、硫酸アルミニウムやアルミン酸塩などの他、アルミニウムとイオウを含有するもの、アルミニウムやイオウと、さらにフッ素やアルカリ金属元素を含有するものである。 The liquid setting agent used in the present invention includes aluminum sulfate and aluminate, aluminum and sulfur, aluminum and sulfur, and fluorine and alkali metal elements.
本発明のアルミニウムの供給原料は特に限定されるものではない。非晶質若しくは結晶質の水酸化アルミニウム、アルミニウムの硫酸塩やアルミン酸塩、及びその他の無機アルミニウム化合物、有機アルミニウム化合物、並びに、アルミニウム錯体等の化合物が挙げられ、これら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、イオウの供給原料ともなるアルミニウムの硫酸塩の使用が好ましい。 The aluminum feedstock of the present invention is not particularly limited. Examples include amorphous or crystalline aluminum hydroxide, aluminum sulfate and aluminate, and other inorganic aluminum compounds, organic aluminum compounds, and compounds such as aluminum complexes, one or two of these The above can be used. In the present invention, the use of aluminum sulfate, which is also a sulfur feedstock, is preferred.
本発明のイオウの供給原料は特に限定されるものではない。硫黄や硫黄華のような元素状態の硫黄、硫化物、硫酸又は硫酸塩、亜硫酸又は亜硫酸塩、チオ硫酸又はチオ硫酸塩、並びに、有機硫黄化合物等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。これらのうち、水への溶解性が高く、製造コストが安く、かつ、急結性状が優れる面から硫酸又は硫酸塩が好ましい。硫酸塩のうち明礬類で、かつ、アルミニウムとアルカリ金属元素を含有する化合物がより好ましい。 The sulfur feedstock of the present invention is not particularly limited. Elemental sulfur such as sulfur and sulfur white, sulfide, sulfuric acid or sulfate, sulfurous acid or sulfite, thiosulfuric acid or thiosulfate, and organic sulfur compounds, etc., one or two of these The above can be used. Of these, sulfuric acid or sulfate is preferred from the viewpoints of high solubility in water, low production costs, and excellent quick setting properties. Of the sulfates, compounds that are lucid and contain aluminum and an alkali metal element are more preferable.
本発明のフッ素の供給原料は、溶剤又は水に、溶解又は分散するものであれば特に限定されるものではない。例えば、フッ化水素酸、有機フッ素化合物、フッ化塩、ケイフッ化塩、及びフッ化ホウ素塩等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。毒性や爆発性等の危険性がなく、製造コストが安く、かつ、急結性状が優れる面から、フッ化水素酸、フッ化塩、ケイフッ化塩、及びホウフッ化塩が好ましい。 The fluorine feedstock of the present invention is not particularly limited as long as it can be dissolved or dispersed in a solvent or water. Examples thereof include hydrofluoric acid, organic fluorine compounds, fluoride salts, silicofluoride salts, and boron fluoride salts. One or more of these can be used. Hydrofluoric acid, fluoride salt, silicofluoride salt, and borofluoride salt are preferred from the viewpoints of no danger such as toxicity and explosiveness, low production cost, and excellent quick setting properties.
本発明のアルカリ金属の供給原料は特に限定されるものではない。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、及びセシウム等のアルカリ金属元素を含む水溶性の化合物等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。具体的には、アルカリ金属元素の酸化物、過酸化物、塩化物、水酸化物、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、硫酸塩、チオ硫酸塩、過硫酸塩、硫化塩、炭酸塩、重炭酸塩、シュウ酸塩、ホウ酸塩、フッ化物、ケイ酸塩、及びケイフッ化塩、明礬、並びに、金属アルコキシドなどが使用可能であり、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。 The alkali metal feedstock of the present invention is not particularly limited. Examples thereof include water-soluble compounds containing alkali metal elements such as lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium, and one or more of these can be used. Specifically, alkali metal oxides, peroxides, chlorides, hydroxides, nitrates, nitrites, phosphates, silicates, aluminates, sulfates, thiosulfates, persulfates , Sulfides, carbonates, bicarbonates, oxalates, borates, fluorides, silicates, and silicofluorides, alum, and metal alkoxides can be used. Two or more types can be used.
本発明の液体急結剤は、多種原料などを配合して、例えば85℃前後で加熱するなどして調製して使用する性質上、本発明の元素や成分以外のものも、本発明の効果を著しく低下させない範囲で使用することも可能である。
また、本発明の液体急結剤と併用して既知の水溶性の水和促進剤を使用することも可能である。
液体急結剤中の固形分の濃度は、優れた急結性状確保の面や、液の粘性やポンプでの圧送性確保の面から、20〜60％が好ましく、25〜50％好ましい。
本発明の液体急結剤は、酸性であることが好ましく、ｐＨで１〜５が好ましい。
本発明の液体急結剤の形態は液状であり、懸濁液のものも含む。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、５μｍ以下であることが好ましい。
The liquid accelerating agent of the present invention contains various raw materials and is prepared and used, for example, by heating at around 85 ° C., and other than the elements and components of the present invention, the effects of the present invention It is also possible to use it in a range that does not significantly reduce.
It is also possible to use a known water-soluble hydration accelerator in combination with the liquid accelerator of the present invention.
The concentration of the solid content in the liquid quick-setting agent is preferably 20 to 60%, more preferably 25 to 50%, from the viewpoint of securing excellent quick setting properties, the viscosity of the liquid and the securing of pumpability by a pump.
The liquid accelerating agent of the present invention is preferably acidic, and preferably 1 to 5 in pH.
The form of the liquid accelerating agent of the present invention is liquid and includes suspensions. The size of the suspended particles in the suspension is not particularly limited, but is preferably 5 μm or less from the dispersibility of the suspended particles.
本発明の粉体急結剤と液体急結剤の使用割合は特に限定されるものではないが、優れた急結性や強度発現性確保の面から、粉体急結剤と液体急結剤とを、固形分換算の質量比で45：55〜80：20が好ましく、60：40〜70：30がより好ましい。
本発明では、粉体急結剤と液体急結剤とを、吹付セメントコンクリートに添加する直前に、混合管で合流混合し、スラリー化することが、吹付けセメントコンクリートとの混合性を向上する面から好ましい。
液体急結剤を単独でセメントコンクリートに使用した場合には、硬化体の耐中性化が低下する場合がある。本発明のように、粉体急結剤と液体急結剤とを一旦混合してスラリー化した急結剤を使用した硬化体は、中性化に対する抵抗性が液体急結剤のみを使用した場合よりも向上する。
これは、粉体急結剤中に含まれるアルカリ土類金属炭酸塩により、急結剤スラリーのｐHが速やかに中性領域に調整されるためであると考えられる。
本発明の急結剤スラリーの使用量は特に限定されるものではないが、優れた急結性確保の面や経済性の面から、吹付けセメントコンクリート中のセメントとシリカフュームの合計100部に対して、固形分換算で２〜13部が好ましく、４〜８部がより好ましい。
The use ratio of the powder accelerating agent and the liquid accelerating agent of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of securing excellent quick setting properties and strength development properties, the powder accelerating agent and liquid accelerating agent are used. Are preferably 45:55 to 80:20, more preferably 60:40 to 70:30 in terms of mass ratio in terms of solid content.
In the present invention, immediately before adding the powder quick-setting agent and the liquid quick-setting agent to the sprayed cement concrete, the mixing and mixing in the mixing tube and slurrying improve the mixing property with the sprayed cement concrete. It is preferable from the aspect.
When the liquid quick-setting agent is used alone for cement concrete, the resistance to hardening of the cured body may be lowered. As in the present invention, the hardened body using the quick-setting agent once mixed with the powder quick-setting agent and the liquid quick-setting agent into a slurry uses only the liquid quick-setting agent with respect to neutralization. Improve than the case.
This is probably because the alkaline earth metal carbonate contained in the powder rapid setting agent quickly adjusts the pH of the quick setting agent slurry to the neutral region.
The amount of the quick setting agent slurry of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of securing excellent quick setting properties and economical efficiency, the total amount of cement and silica fume in spray cement concrete is 100 parts. In terms of solid content, 2 to 13 parts are preferable, and 4 to 8 parts are more preferable.
急結剤スラリーの添加装置としては、急結剤スラリーがセメントコンクリートに合流混合された場合に、吹付け性状が著しく低下しなければ、いかなる装置も使用可能である。例えば、Ｙ字管やインレットピース（シャワリング管）等が使用可能であるが、吹付けセメントコンクリートとの混合性が良好であり、少ない圧縮エア量で吹付けが可能になることから、シャワリング管を使用することが好ましい。 As an apparatus for adding the quick setting agent slurry, any apparatus can be used as long as the spray properties are not significantly lowered when the quick setting agent slurry is mixed and mixed with cement concrete. For example, Y-shaped pipes and inlet pieces (showering pipes) can be used, but they are well mixed with sprayed cement concrete and can be sprayed with a small amount of compressed air. It is preferable to use a tube.
本発明の法面やトンネルへの吹付け工法としては、一般的に行われている乾式吹付け工法、湿式吹付け工法のいずれの吹付け工法も可能である。そのうち、粉じんの発生量が少ない面で湿式吹付け工法が好ましい。 As the slope of the present invention or the tunnel spraying method, any of the commonly used dry spraying method and wet spraying method can be used. Among them, the wet spraying method is preferable in terms of the generation amount of dust.
以下、実験例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on experimental examples, but the present invention is not limited thereto.
実験例１
表１に示すセメントとシリカフュームを使用し、細骨材率65％、Ｗ／Ｃ50％を用い、シリカフュームはセメントの内割りで使用し、セメント100部に対して、高性能減水剤を0.25部配合して吹付けコンクリートを調製し、スランプを測定した。スランプは18cmであった。調製した吹付けコンクリートを、吹付け圧0.4MPa、吹付け速度10m3/hの条件下で、コンクリート圧送機「MKW-25SMT」によりポンプ圧送した。
一方、別途圧送されてきた、カルシウムアルミネート50部、アルカリ金属硫酸塩20部、アルカリ土類金属炭酸塩10部、及び硫酸カルシウム20部からなる粉体急結剤と、液体急結剤イを、固形物換算で質量比５：３の割合でスラリー化管で混合して急結剤スラリーとし、吹付ける直前に、粉体急結剤と液体急結剤の合計が、セメントとシリカフュームの合計100部に対して、固形分換算で６部となるように、混合管で、吹付コンクリートに添加して急結性吹付けコンクリートを調製した。調製した急結性吹付コンクリートを用いて、吹付けを行い、圧縮強度、リバウンド率、及び粉じん量を測定した。結果を表１に併記する。
Experimental example 1
Using the cement and silica fume shown in Table 1, with a fine aggregate ratio of 65% and W / C 50%, silica fume is used as an internal part of the cement, and 0.25 part of high-performance water reducing agent is added to 100 parts of cement. Then, shotcrete was prepared and slump was measured. The slump was 18cm. The prepared sprayed concrete was pumped by a concrete pumping machine “MKW-25SMT” under the conditions of a spraying pressure of 0.4 MPa and a spraying speed of 10 m 3 / h.
On the other hand, a powder quick-set agent consisting of 50 parts of calcium aluminate, 20 parts of alkali metal sulfate, 10 parts of alkaline earth metal carbonate, and 20 parts of calcium sulfate and liquid quick-set The mixture is mixed in a slurry tube at a mass ratio of 5: 3 in terms of solid matter to form a quick set slurry, and immediately before spraying, the sum of the powder quick set and liquid quick set is the sum of cement and silica fume. A quick setting sprayed concrete was prepared by adding to the shotcrete with a mixing tube so that the solid content was 6 parts with respect to 100 parts. Using the prepared quick setting sprayed concrete, spraying was performed, and the compressive strength, the rebound rate, and the amount of dust were measured. The results are also shown in Table 1.
＜使用材料＞
セメント ：普通ポルトランドセメント、市販品、比重3.15
細骨材 ：新潟県姫川産川砂、比重2.62
粗骨材 ：新潟県姫川産川砂利、比重2.67
シリカフュームａ：市販品、ＢＥＴ15m2/g、密度2.3g/cm3
シリカフュームｂ：市販品、ＢＥＴ20m2/g、密度2.3g/cm3
シリカフュームｃ：市販品、ＢＥＴ10m2/g、密度2.3g/cm3
高性能減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤、市販品
粉体急結剤：カルシウムアルミネート50部、アルカリ金属硫酸塩20部、アルカリ土類金属炭酸塩10部、及び硫酸カルシウム20部
カルシウムアルミネート：C12A7相当品、非晶質、ブレーン値5,500cm2/g
アルカリ金属硫酸塩：硫酸ナトリウム、市販品
アルカリ土類金属炭酸塩：炭酸カルシウム、ブレーン値4,000cm2/g、市販品
硫酸カルシウム：ブレーン値4,000cm2/g、密度2.9g/cm3、市販品
液体急結剤イ：Al2O3：8.0％、SO3：18.8％、F：3.0％、Na2O：3.0％、ｐH2.7、主成分硫酸アルミニウム溶液、市販の粉末硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、及びフッ化水素酸を所定量混合し、85℃で溶解させたもの、濃度30％
水 ：水道水
<Materials used>
Cement: Ordinary Portland cement, commercial product, specific gravity 3.15
Fine aggregate: River sand from Himekawa, Niigata Prefecture, specific gravity 2.62
Coarse aggregate: Gravel from Himekawa, Niigata Prefecture, specific gravity 2.67
Silica fume a: Commercial product, BET 15 m 2 / g, density 2.3 g / cm 3
Silica fume b: Commercially available product, BET 20 m 2 / g, density 2.3 g / cm 3
Silica fume c: Commercially available product, BET 10 m 2 / g, density 2.3 g / cm 3
High-performance water reducing agent: polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent, commercially available powder quick-setting agent: 50 parts calcium aluminate, 20 parts alkali metal sulfate, 10 parts alkaline earth metal carbonate, and 20 parts calcium sulfate calcium Aluminate: C 12 A 7 equivalent, amorphous, brane value 5,500 cm 2 / g
Alkali metal sulfate: sodium sulfate, commercial alkaline earth metal carbonate: calcium carbonate, Blaine value 4,000 cm 2 / g, commercial product calcium sulfate: Blaine value 4,000 cm 2 / g, density 2.9 g / cm 3 , commercial product Liquid accelerating agent A: Al 2 O 3 : 8.0%, SO 3 : 18.8%, F: 3.0%, Na 2 O: 3.0%, pH 2.7, main component aluminum sulfate solution, commercially available powdered aluminum sulfate, sodium carbonate , And hydrofluoric acid mixed in a predetermined amount and dissolved at 85 ° C, concentration 30%
Water: Tap water
＜測定方法＞
スランプ ：JIS A 1101に準じて測定
圧縮強度 ：材齢24時間の圧縮強度は、幅25cm×長さ25cmのプルアウト型枠に設置したピンを、プルアウト表面から急結性吹付けコンクリートで被覆し、型枠の裏側よりピンを引き抜き、その時の引き抜き強度を求め、（圧縮強度）＝（引き抜き強度）×4／（供試体接触面積）の式から圧縮強度を算出した。材齢28日の圧縮強度は、幅50cm×長さ50cm×厚さ20cmの型枠に急結性吹付けコンクリートを吹き付け、コアリングにより採取した直径5cm×高さ10cmの供試体を20トン耐圧機で測定し圧縮強度を求めた。
リバウンド率：急結性吹付けコンクリートを10m3／hの圧送速度で10分間、鉄板でアーチ状に作成した高さ4.4ｍ、幅5.5ｍ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吹付けコンクリートの量）／（模擬トンネルに吹付けた急結性吹付けコンクリートの量）×100(％)で算出した。
粉じん量 ：急結性吹付けコンクリートを10m3／hの圧送速度で10分間、模擬トンネルに吹付けた。吹付け場所より５ｍの定位置で粉じん量を粉塵計（柴田化学株式会社、測定範囲0.01〜100mg/m3、P-5L型）により測定した。
<Measurement method>
Slump ： Measured according to JIS A 1101 Compressive strength ： 24 hours old compressive strength is a pin placed on a pull-out form with a width of 25cm x length of 25cm. The pin was pulled out from the back side of the mold, the pullout strength at that time was determined, and the compressive strength was calculated from the formula of (compressive strength) = (pullout strength) × 4 / (test specimen contact area). The compressive strength at the age of 28 days was 20 tons with a test piece measuring 5 cm in diameter and 10 cm in height taken by coring by spraying rapidly setting sprayed concrete onto a 50 cm wide x 50 cm long x 20 cm thick formwork. Compressive strength was determined by measuring with a machine.
Rebound rate: Rapidly setting shotcrete was sprayed on a simulated tunnel with a height of 4.4m and a width of 5.5m created in an arch shape with an iron plate at a pumping speed of 10m 3 / h for 10 minutes. After that, (Rebound rate) = (Amount of quick setting sprayed concrete dropped without adhering to the simulated tunnel) / (Amount of quick setting shot concrete sprayed to the simulated tunnel) x 100 (%) did.
Dust amount: Rapid setting spray concrete was sprayed on the simulated tunnel at a pumping speed of 10 m 3 / h for 10 minutes. The dust amount was measured at a fixed position of 5 m from the spraying place with a dust meter (Shibata Chemical Co., Ltd., measuring range 0.01-100 mg / m 3 , P-5L type).
表１から、ＢＥＴ15〜20m2/gのシリカフュームを配合した吹付けコンクリートに、粉体急結剤と液体急結剤とを固形分換算の質量比５：３の割合で混合した急結剤スラリーを添加することで、リバウンド率、粉じん量が減少し、強度発現性も向上することが判った。 From Table 1, a quick-setting agent slurry in which powder quick-setting agent and liquid quick-setting agent are mixed at a mass ratio of 5: 3 in terms of solid content into shotcrete containing BET15-20m 2 / g silica fume. It was found that the rebound rate and the amount of dust decreased and the strength development was improved by adding.
実験例２
表２に示すセメントとフライアッシュを用い、フライアッシュは細骨材の内割りで使用し、セメント100部に対して、高性能減水剤を0.25部配合して、スランプ18cmの吹付けコンクリートを調製し、粉体急結剤と液体急結剤イの合計が、セメント100部に対して、固形分換算で、６部となるように、吹付コンクリートに添加して急結性吹付けコンクリートを調製したこと以外は実験例１と同様に吹付け試験を実施した。結果を表２に併記する。
Experimental example 2
The cement and fly ash shown in Table 2 are used. Fly ash is divided into fine aggregates, and 0.25 parts of a high-performance water reducing agent is mixed with 100 parts of cement to prepare slump 18cm shotcrete. Then, the quick setting sprayed concrete is prepared by adding to the shotcrete so that the total of the powder quickset agent and the liquid quickset agent is 6 parts in terms of solid content with respect to 100 parts of cement. A spray test was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that. The results are also shown in Table 2.
＜使用材料＞
フライアッシュＡ：市販品、ブレーン値2,000cm2/g、密度2.3g/cm3
フライアッシュＢ：市販品、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.3g/cm3
フライアッシュＣ：市販品、ブレーン値1,000cm2/g、密度2.3g/cm3
<Materials used>
Fly ash A: Commercial product, brain value 2,000 cm 2 / g, density 2.3 g / cm 3
Fly ash B: commercial product, brain value 5,000cm 2 / g, density 2.3g / cm 3
Fly ash C: Commercial product, brain value 1,000 cm 2 / g, density 2.3 g / cm 3
表２から、ブレーン値2,000〜5,000cm2/gのフライアッシュを配合した吹付けコンクリートに、粉体急結剤と液体急結剤とを、固形分換算値の質量比５：３の割合で混合した急結剤スラリーを添加することで、リバウンド率、粉じん量が減少し、強度発現性も向上することが判った。 From Table 2, powder concrete and liquid quick-set agent are added to shotcrete blended with fly ash having a brain value of 2,000 to 5,000 cm 2 / g at a mass ratio of 5: 3 in terms of solid content. It was found that by adding the mixed quick-setting agent slurry, the rebound rate and the amount of dust decreased, and the strength development was improved.
実験例３
各材料の単位量を、セメント380kg/m3、シリカフュームａ20kg/m3、細骨材1,066kg/m3、フライアッシュＡ70kg/m3、粗骨材629kg/m3、水200kg/m3、及び表３に示すような高性能減水剤量でスランプを変化させたこと以外は実験例１と同様に吹付け試験を実施し、リバウンド率と粉じん量を測定した。結果を表３に併記する。
Experimental example 3
The unit quantity of each material, cement 380 kg / m 3, silica fume a20kg / m 3, fine aggregates 1,066kg / m 3, fly ash A70kg / m 3, coarse aggregate 629kg / m 3, water 200 kg / m 3 and, A spray test was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the slump was changed with the amount of the high-performance water reducing agent as shown in Table 3, and the rebound rate and the amount of dust were measured. The results are also shown in Table 3.
表３から、フライアッシュとシリカフュームと共に高性能減水剤を併用することにより、リバウンド率や粉じん量が減少することが判った。特に、吹付コンクリートのスランプが15〜22cmであると、リバウンド率や粉じん量が顕著に減少する。フライアッシュとシリカフュームを含有していても、高性能減水剤を併用しない場合には、比較例のように、リバウンド率や粉じん量が増加することが判った。 From Table 3, it was found that by using a high-performance water reducing agent in combination with fly ash and silica fume , the rebound rate and the amount of dust decreased. In particular, when the slump of the shotcrete is 15 to 22 cm, the rebound rate and the amount of dust are significantly reduced. Even when fly ash and silica fume were contained, it was found that when the high-performance water reducing agent was not used in combination, the rebound rate and the amount of dust increased as in the comparative example.
実験例４
コンクリートの凝結性状の評価の代わりに、モルタルの凝結性状を評価し、それをコンクリートの凝結性状とした。
各材料の単位量を、セメント360kg/m3、シリカフュームａ40kg/m3、細骨材1,080kg/m3、及びフライアッシュＡ120kg/m3で、Ｗ／Ｃ50％の配合に、高性能減水剤をセメント100部に対して、0.2部使用して、吹付モルタルを調製した。
一方、表４に示す粉体急結剤イと液体急結剤を混合して急結剤スラリーを調製して、粉体急結剤と液体急結剤の合計が、セメントとシリカフュームの合計100部に対して、固形分換算で、６部となるように、吹付モルタルに添加して急結性吹付けモルタルを調製した。
調製した急結性吹付けモルタルを型枠内に詰め込み、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４に併記する。
Experimental Example 4
Instead of evaluating the setting properties of the concrete, the setting properties of the mortar were evaluated and used as the setting properties of the concrete.
The unit quantity of each material, cement 360 kg / m 3, silica fume a40kg / m 3, fine aggregates 1,080kg / m 3, and in fly ash A120kg / m 3, the W / C50% formulation, a superplasticizer Spraying mortar was prepared using 0.2 parts per 100 parts of cement.
On the other hand, the powder quick-set agent a shown in Table 4 and the liquid quick-set agent are mixed to prepare a quick-set slurry, and the total of the powder quick-set agent and the liquid quick-set agent is 100 total of cement and silica fume. The quick setting spray mortar was prepared by adding to the spray mortar so as to be 6 parts in terms of solid content with respect to the part.
The prepared quick-setting sprayed mortar was packed in a mold, and the Procter penetration resistance value was measured at a test environment temperature of 20 ° C. The results are also shown in Table 4.
＜使用材料＞
液体急結剤ロ：Al2O3：8.0％、SO3：18.8％、F：3.0％、Na2O：0％、ｐH2.3、主成分硫酸アルミニウム溶液、濃度30％、市販品
液体急結剤ハ：硫酸アルミニウム溶液、濃度27％、市販品
液体急結剤ニ：アルミン酸ナトリム溶液
液体急結剤ホ：Al2O3：8.0％、SO3：18.8％、F：3.0％、Na2O：3.0％、ｐH2.7、主成分硫酸アルミニウム溶液、市販の粉末硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、及びフッ化水素酸を所定量混合し、85℃で溶解させたもの、濃度20％
液体急結剤ヘ：Al2O3：8.0％、SO3：18.8％、F：3.0％、Na2O：3.0％、ｐH2.7、主成分硫酸アルミニウム溶液、市販の粉末硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、及びフッ化水素酸を所定量混合し、85℃で溶解させたもの、濃度32％
液体急結剤ト：Al2O3：8.0％、SO3：18.8％、F：3.0％、Na2O：3.0％、ｐH2.7、主成分硫酸アルミニウム溶液、市販の粉末硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、及びフッ化水素酸を所定量混合し、85℃で溶解させたもの。濃度40％
<Materials used>
Liquid accelerator B: Al 2 O 3 : 8.0%, SO 3 : 18.8%, F: 3.0%, Na 2 O: 0%, pH 2.3, main component aluminum sulfate solution, concentration 30%, commercial product liquid Binder C: Aluminum sulfate solution, concentration 27%, Commercially available liquid accelerator D: Sodium aluminate solution Liquid accelerator H: Al 2 O 3 : 8.0%, SO 3 : 18.8%, F: 3.0%, Na 2 O: 3.0%, pH 2.7, main component aluminum sulfate solution, commercially available powdered aluminum sulfate, sodium carbonate, and hydrofluoric acid are mixed in predetermined amounts and dissolved at 85 ° C, concentration 20%
Liquid accelerator F: Al 2 O 3 : 8.0%, SO 3 : 18.8%, F: 3.0%, Na 2 O: 3.0%, pH 2.7, main component aluminum sulfate solution, commercially available powdered aluminum sulfate, sodium carbonate , And hydrofluoric acid mixed in a predetermined amount and dissolved at 85 ° C, concentration 32%
Liquid accelerator: Al 2 O 3 : 8.0%, SO 3 : 18.8%, F: 3.0%, Na 2 O: 3.0%, pH 2.7, main component aluminum sulfate solution, commercially available powdered aluminum sulfate, sodium carbonate , And hydrofluoric acid mixed in a predetermined amount and dissolved at 85 ° C. Concentration 40%
＜測定方法＞
プロクター貫入抵抗値：JSCE
D-102-1999に準じて測定（材齢５分、15分で測定）
<Measurement method>
Proctor penetration resistance value: JSCE
Measured according to D-102-1999 (measured at 5 and 15 minutes)
表４から、粉体混和材と液体急結剤との使用比率を質量比で適量にすることにより、優れた急結性が得られることが判る。 From Table 4, it can be seen that an excellent quick setting property can be obtained by adjusting the use ratio of the powder admixture to the liquid quick setting agent in an appropriate amount by mass ratio.
実験例５
粉体急結剤と液体急結剤ロを、固形分換算の質量比５：３で混合し、急結剤スラリーを調製し、セメントとシリカフュームの合計100部に対して、固形分換算で、表５に示す量を使用して評価したこと以外は、実験例４と同様に試験した。結果を表５に併記する。
Experimental Example 5
A powder quick-setting agent and a liquid quick-setting agent are mixed at a mass ratio of 5: 3 in terms of solid content to prepare a quick-setting agent slurry, and 100 parts in total of cement and silica fume are converted into solid content. Tests were performed in the same manner as in Experimental Example 4 except that the amounts shown in Table 5 were used for evaluation. The results are also shown in Table 5.
表５から、急結剤を添加することにより、優れた急結性が得られることが判る。 From Table 5, it can be seen that an excellent quick setting property can be obtained by adding the quick setting agent.
本発明の急結性吹付けセメントコンクリートの吹付け工法を採用することによって、リバウンド率や粉じん量を大幅に低減することができ、強度発現性、特に長期強度発現性が向上した吹付けセメントコンクリートを得ることが可能となる。 By adopting the spraying method of the quick setting sprayed cement concrete of the present invention, the rebound rate and the amount of dust can be greatly reduced, and the spraying cement concrete with improved strength development, especially long-term strength development. Can be obtained.
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