JP5611795B2 - Quick setting agent for spraying, sprayed concrete using the same, and spraying method - Google Patents

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Description

本発明は、コンクリートの吹き付けに使用する吹付け用急結剤、及びそれを用いた吹付けコンクリート、並びに吹付け工法に関する。   The present invention relates to a rapid setting agent for spraying used for spraying concrete, sprayed concrete using the same, and a spraying method.

トンネル掘削等露出した地山の崩落を防止するためなどに急結剤をコンクリートに配合した急結性吹き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)
この工法は、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作り、それを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き付ける工法である。
In order to prevent the collapse of exposed ground such as tunnel excavation, a spraying method for quick setting sprayed concrete in which a quick setting agent is mixed with concrete is performed. (See Patent Document 1)
In this method, spray concrete is usually made at a cement, aggregate, and water metering and mixing plant installed at the excavation site, transported by an agitator car, pumped by a concrete pump, and joined at a midway. It is a construction method in which a pipe is mixed with a quick-setting agent pumped from the other side and sprayed to the ground surface as a quick setting sprayed concrete to a predetermined thickness.

この工法では、地山に付着せずに落下する量と吹き付ける量との割合であるリバウンド(跳ね返り)率が15〜30重量%と大きく、リバウンドの少ない工法が求められているが、充分満足できる吹き付け材料や吹き付け工法がなく、その改良が強く望まれている。   In this method, the rebound rate, which is the ratio of the amount that falls without being attached to the ground and the amount that is sprayed, is as large as 15 to 30% by weight, and a method that requires little rebound is required. There is no spraying material or spraying method, and improvements are strongly desired.

近年、経済性への配慮や施工機械の性能向上により、単位時間あたりの吹き付け速度が以前に比べて増加している。特に大断面トンネルの掘削施工においては、経済性や作業効率性を考慮し、施工時間や掘削サイクルを短縮することが、重要なポイントとなっている。   In recent years, spraying speed per unit time has increased compared to before due to economic considerations and improved performance of construction machines. In particular, when excavating large-section tunnels, it is important to reduce the construction time and excavation cycle in consideration of economic efficiency and work efficiency.

しかし、吹付け速度の増加で、吹付けコンクリートには短時間に大きな自重がかかることになり、以前の初期強度発現性能では、自重を支えきれず剥離剥落する場合があり、リバウンドが増加し、危険性が高まることから、初期強度発現性の改善が望まれている。   However, with the increase in the spraying speed, the shotcrete will take a large weight in a short time, and the previous initial strength development performance may not be able to support its own weight and may peel off and increase the rebound, Since danger increases, improvement of initial strength development is desired.

これまでに、吹付けコンクリートの強度発現性を改善する方法として、セメントにセッコウを予め混合した吹付材料を使用し、カルシウムアルミネートと無水セッコウ等を混合してなる急結剤を用いる湿式吹付工法が提案されている。(特許文献2参照)。   So far, as a method to improve the strength development properties of shotcrete, a wet spray method using a quick setting agent made by mixing a mixture of calcium aluminate and anhydrous gypsum, etc. Has been proposed. (See Patent Document 2).

特許第1312600号公報Japanese Patent No. 1312600 特許第4248455号公報Japanese Patent No. 4248455

カルシウムアルミネートと無水セッコウ等を混合してなる急結剤を用いる湿式吹付工法では、強度発現性は改善できるが、セメントにセッコウを混合させなければならず、工事現場で生コンクリートを製造するバッチャープラントでは、セッコウを保管し計量添加する設備が必要となる。このように経済性と強度発現性を両立した吹き付けコンクリートが望まれていた。
本発明者らは、前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、吹付け用急結剤に粒度を調整した特定の石膏を用いることで、吹き付けコンクリートの付着性と強度発現性が向上することを確認して本発明を完成するに至った。
In the wet spray method using a quick-setting agent made by mixing calcium aluminate and anhydrous gypsum etc., strength development can be improved, but gypsum must be mixed with cement, and the batch for producing ready-mixed concrete at the construction site. Char plant requires equipment to store and meter gypsum. Thus, there has been a demand for sprayed concrete having both economic efficiency and strength development.
As a result of repeated investigations to solve the above problems, the present inventors use a specific gypsum whose particle size is adjusted for the spray setting agent, thereby improving the adhesion and strength development of sprayed concrete. As a result, the present invention was completed.

すなわち、本発明は、(1)カルシウムアルミネートと、粒径1μm以下の粒子が5%以下で、かつ10μm以下の粒子が80%以上であり、平均粒径が2〜6μmである石膏と、アルカリ金属アルミン酸塩及び/又はアルカリ金属炭酸塩とを含有する吹付け用急結剤、(2)(1)の吹付け用急結剤をセメント100部に対して5〜15部含有する吹付けコンクリート、(3)(2)の吹付けコンクリートを用いた吹付け工法、である。   That is, the present invention includes (1) calcium aluminate, 5% or less of particles having a particle size of 1 μm or less, 80% or more of particles of 10 μm or less, and an average particle size of 2 to 6 μm, Spraying agent containing alkali metal aluminate and / or alkali metal carbonate, (2) Spraying agent containing 5 to 15 parts of spraying agent of (1) for 100 parts of cement A spraying method using the sprayed concrete of (3) and (2).

本発明の吹付け用急結剤を使用することにより、吹付けコンクリートの凝結硬化性能が高まり、地山や岩盤への付着性が向上し、吹き付け直後の材料のリバウンドが減少する。また、初期強度発現性も大幅に向上することから、短時間に大きな自重がかかるような吹き付け条件下においても、剥離剥落する現象が少なくなり、リバウンドの減少とともに、作業の安全確保が可能となる。   By using the rapid setting agent for spraying of the present invention, the setting and hardening performance of the shotcrete is improved, the adhesion to the ground and rock is improved, and the rebound of the material immediately after spraying is reduced. In addition, since the initial strength development is greatly improved, the phenomenon of peeling and peeling is reduced even under spraying conditions in which a large weight is applied in a short time, and the rebound is reduced and the safety of work can be ensured. .

以下、本発明を詳細に説明する。
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。
本発明でいうコンクリートとは、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。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
The concrete referred to in the present invention is a general term for cement paste, mortar, and concrete.

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等を混合した各種混合セメントが使用でき、必要とされる要求事項により使い分けることができる。
本発明で使用するコンクリートのセメント量は、作業性や、粘性、経済性の面から、360から600kg/mであることが好ましい。
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, fly ash, etc. with these Portland cements can be used, and they can be properly used depending on required requirements. it can.
The cement amount of the concrete used in the present invention is preferably 360 to 600 kg / m 3 from the viewpoints of workability, viscosity, and economy.

本発明で使用するカルシウムアルミネートとは、初期の凝結や強度発現性が向上するものであり、CaO原料やAl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などの熱処理をして得られるものをいい、初期にセメント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、AlをAとすると、CA、C12、CA、及びCAなど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などが挙げられる。さらに、その他の成分として、SiOを含有するアルミノ珪酸カルシウム、C12の1つのCaOをCaFなどのハロゲン化物で置き換えたC11・CaX(Xはフッ素等のハロゲン)、SO成分を含むC・SO、並びに、ナトリウム、カリウム、及び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などが挙げられ、これらの一種又は二種以上が使用可能である。
これらの中では、反応活性の面でC12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面から、ブレーン値で3000cm/g以上が好ましく、4000cm/g以上がより好ましい。
Calcium aluminate used in the present invention improves initial coagulation and strength development. A mixture of CaO raw material or Al 2 O 3 raw material is baked in a kiln or melted in an electric furnace. This is a quick-setting component that causes agglomeration of cement concrete in the initial stage.
As a mineral component of calcium aluminate, when CaO is C and Al 2 O 3 is A, a pulverized calcium aluminate heat treatment product represented by C 3 A, C 12 A 7 , CA, CA 2 or the like Is mentioned. Furthermore, 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. One or more of these can be used. is there.
Among these, amorphous calcium aluminate obtained by quenching the heat-treated product corresponding to the C 12 A 7 composition is preferable in terms of reaction activity.
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.

本発明で使用する石膏は、無水石膏、半水石膏、及び二水石膏が挙げられ、これらの一種又は二種以上が使用可能である。これらの中では、強度発現性等の面から無水石膏の使用が好ましい。
本発明では、石膏の粒度は、粒径1μm以下の粒子が5%以下で、かつ10μm以下の粒子が80%以上であり、平均粒径が2〜6μmに粒度調整したものを用いる。粒度調整の方法は特に限定されるものではないが、例えば、粉砕と分級により行う。
粒径1μm以下の粒子が5%を越えて含まれると、付着性と強度発現性の向上効果が得難く、粉体急結剤自体の保存性が低下する場合があり、10μm以下の粒子が80%未満では、付着性と強度発現性の向上効果が得られない。
石膏の使用量は、カルシウムアルミネート100部に対して、10〜150部が好ましく、40〜120部がより好ましい。10部未満では付着性や強度発現性を高めることが難しく、150部を超えると付着性や強度発現性を高めることが難しく、また長期に膨張する場合がある。
Examples of the gypsum used in the present invention include anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, and dihydrate gypsum, and one or more of these can be used. Of these, anhydrous gypsum is preferred from the standpoint of strength development.
In the present invention, the particle size of gypsum is 5% or less for particles having a particle size of 1 μm or less, 80% or more for particles having a particle size of 10 μm or less, and an average particle size adjusted to 2 to 6 μm. The method for adjusting the particle size is not particularly limited, and for example, it is carried out by pulverization and classification.
When particles with a particle size of 1 μm or less are contained in excess of 5%, it is difficult to obtain the effect of improving the adhesion and strength development, and the storage stability of the powder quick-setting agent itself may be deteriorated. If it is less than 80%, the effect of improving adhesion and strength development cannot be obtained.
The amount of gypsum used is preferably 10 to 150 parts, more preferably 40 to 120 parts, relative to 100 parts of calcium aluminate. If it is less than 10 parts, it is difficult to improve adhesion and strength development, and if it exceeds 150 parts, it is difficult to improve adhesion and strength development and may expand for a long time.

本発明の吹付け用急結剤には、初期凝結の促進を補助させるものとして、アルカリ金属アルミン酸塩及び/又はアルカリ金属炭酸塩を使用する。   In the spray setting agent of the present invention, an alkali metal aluminate and / or an alkali metal carbonate is used as an aid for promoting the initial setting.

本発明で使用するアルカリ金属アルミン酸塩は、例えば、水酸化アルミニウムとアルカリ金属水酸化物を混合溶融し、乾燥して粉末状として得られるものであり、極初期の凝結を促すものであり、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミン酸カリウム等が挙げられ、これらの一種又は二種以上が使用可能である。これらの中では、凝結性の面で、アルミン酸ナトリウムが好ましい。
アルカリ金属アルミン酸塩の使用量は、極初期の凝結性や、長期強度発現性の面から、カルシウムアルミネート100部に対して、1〜20部が好ましく、2〜15部がより好ましい。
The alkali metal aluminate used in the present invention is, for example, one obtained by mixing and melting aluminum hydroxide and an alkali metal hydroxide and drying to obtain a powder, which promotes very early condensation. Examples thereof include lithium aluminate, sodium aluminate, and potassium aluminate, and one or more of these can be used. Among these, sodium aluminate is preferable in terms of setting properties.
The amount of alkali metal aluminate used is preferably 1 to 20 parts and more preferably 2 to 15 parts with respect to 100 parts of calcium aluminate from the standpoints of early setting and long-term strength.

本発明で使用するアルカリ金属炭酸塩とは、初期強度の増加を補助するものであり、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、及び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、カルシウムアルミネート100部に対して、1〜50部が好ましく、3〜20部がより好ましい。1部未満では効果がなく、50部を越えると凝結性能が低下する場合がある。   The alkali metal carbonate used in the present invention assists in increasing the initial strength, and includes sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate and the like, and one or more of these can be used. is there. The amount of alkali metal carbonate used is preferably 1 to 50 parts, more preferably 3 to 20 parts, per 100 parts of calcium aluminate. If it is less than 1 part, there is no effect, and if it exceeds 50 parts, the setting performance may be lowered.

本発明の吹付け用急結剤の使用量は、初期凝結性、初期強度発現性や、施工性の面から、セメント100部に対して、5〜15部が好ましい。5部未満では、適正な急結性能が得られず、15部を越えて添加すると配管が閉塞する場合があり、また経済的でない。   The amount of the rapid setting agent for spraying of the present invention is preferably 5 to 15 parts with respect to 100 parts of cement from the viewpoints of initial setting property, initial strength development and workability. If it is less than 5 parts, proper rapid setting performance cannot be obtained, and if it is added in excess of 15 parts, the piping may be clogged and it is not economical.

本発明では必要に応じて吹付けコンクリートに減水剤を使用することが可能である。減水剤とは、コンクリートの流動性を改善するために使用するものをいい、液状や粉状のものいずれも使用でき、高性能減水剤が好ましい。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挙げられ、これらの一種又は二種以上が使用可能である。
減水剤の使用量は、必要とする流動性や、強度発現性の面で設定すれば良い。
In this invention, it is possible to use a water reducing agent for shotcrete as needed. A water reducing agent means what is used in order to improve the fluidity | liquidity of concrete, and both a liquid and a powdery thing can be used and a high performance water reducing agent is preferable. Formalin condensates of alkyl allyl sulfonate, naphthalene sulfonate, and melamine sulfonate, polycarboxylic acid polymer compounds, and the like can be used, and one or more of these can be used.
What is necessary is just to set the usage-amount of a water reducing agent in the surface of the fluidity | liquidity to require and strength expression.

さらに、本発明では、吹付けコンクリートの耐衝撃性や靭性を向上させるために、繊維物質を併用することが可能である。   Furthermore, in this invention, in order to improve the impact resistance and toughness of shotcrete, it is possible to use a fiber substance together.

本発明では、無機質繊維や有機質繊維いずれも使用でき、吹付けコンクリートの耐衝撃性や靭性を向上させる効果を有する。
繊維物質の長さは、圧送性の面から、コンクリート圧送性や混合性の面で70mm以下が好ましく、0.5〜60mmがより好ましい。
無機質繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、及び金属繊維等が挙げられ、有機質繊維としては、ビニロン繊維、PET再生繊維、及びポリプロピレン繊維等が挙げられ、これらの一種又は二種以上が使用できる。これらの中では、経済性の面で、金属繊維やポリプロピレン繊維が好ましい。
繊維物質の使用量は、耐衝撃性、靱性や、流動性、圧送性の面から、吹付けコンクリートの0.1から2容積%が好ましく、0.3から1.5容積%がより好ましい。
In the present invention, both inorganic fibers and organic fibers can be used, which has the effect of improving the impact resistance and toughness of shotcrete.
The length of the fiber material is preferably 70 mm or less, more preferably 0.5 to 60 mm in terms of concrete pumpability and mixing properties, in terms of pumpability.
Examples of the inorganic fiber include glass fiber, carbon fiber, and metal fiber, and examples of the organic fiber include vinylon fiber, PET recycled fiber, and polypropylene fiber. One or more of these can be used. Among these, metal fiber and polypropylene fiber are preferable in terms of economy.
The amount of the fiber material used is preferably 0.1 to 2% by volume, more preferably 0.3 to 1.5% by volume of the shotcrete, from the viewpoints of impact resistance, toughness, fluidity, and pumpability.

吹付けコンクリート製造時の水の使用量は、経済性、圧送性や、強度発現性の面から、セメント100部に対して、30〜65部が好ましく、40〜60部がより好ましい。   The amount of water used in the production of shotcrete is preferably 30 to 65 parts, more preferably 40 to 60 parts with respect to 100 parts of cement, from the viewpoints of economy, pumpability and strength development.

本発明の吹付けコンクリートで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以下のものか好ましく、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。
The aggregate such as fine aggregate and coarse aggregate used in the shotcrete of the present invention preferably has a low water absorption rate and a high strength of the aggregate itself, but is not particularly limited.
The fine aggregate is preferably one having 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.

本発明で使用する吹付けコンクリートの流動性は特に制限はなく、適正な施工性と付着性等が得られる値で良い。   The fluidity of the shotcrete used in the present invention is not particularly limited, and may be a value that provides appropriate workability and adhesion.

本発明において、吹付けコンクリートの製造方法は、特に制限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あれば良い。   In the present invention, the method for producing shotcrete is not particularly limited. Any method may be used as long as a predetermined kneading property can be obtained by a predetermined blending.

本発明の吹付け工法では、要求される物性、経済性、及び施工性等から、セメントを含有するドライセメントモルタル、セメントと水を含有するセメントモルタル、又はこれらのペーストやコンクリートとして吹付作業を行うことができ、乾式吹付け法や湿式吹付け法いずれもが使用できる。
乾式吹き付け法としては、セメント、急結剤、及び骨材等を混合し、空気圧送し、途中添加管から水を添加して、湿潤状態で吹き付ける方法や、セメントと骨材等を混合して空気圧送し、途中で急結剤、水の順に添加し、湿潤状態で吹き付ける方法等が挙げられる。
湿式吹き付け法としては、セメント、水、及び骨材等を混合して混練し、空気圧送し、途中で、Y字管の一方から本発明の急結剤を添加して吹き付ける方法等が挙げられる。
In the spraying method of the present invention, the spraying operation is performed as dry cement mortar containing cement, cement mortar containing cement and water, or a paste or concrete thereof from the required physical properties, economy, workability, and the like. Either a dry spraying method or a wet spraying method can be used.
As a dry spraying method, cement, quick-setting agent, aggregate, etc. are mixed, pneumatically fed, water is added from the addition pipe on the way, and sprayed in a wet state, or cement and aggregate are mixed. Examples include a method of pneumatically feeding, adding a quick setting agent and water in the middle, and spraying in a wet state.
Examples of the wet spraying method include a method in which cement, water, aggregate, etc. are mixed and kneaded, pneumatically fed, and the quick setting agent of the present invention is added and sprayed from one side of the Y-tube in the middle. .

本発明においては、従来使用の吹付け設備等が使用可能であり、吹き付け圧力は特に限定されるものではなく、吹付けコンクリートの吐出量は、通常、1.5から20m/hであり、吹付け空気量は特に限定されるものではない。
吹き付け設備は、吹付けが充分に行われれば特に限定されるものではなく、例えば、吹付けコンクリートの圧送にはアリバー社商品名「アリバー280」、シンテック社「MKW−25 SMT」、PET社「G4ポンプ」、及びスクイズポンプなどが使用可能である。また、粉体急結剤の圧送には、急結剤圧送装置「ナトムクリート」が使用可能である。
In the present invention, conventionally used spraying equipment or the like can be used, the spraying pressure is not particularly limited, and the discharge amount of sprayed concrete is usually 1.5 to 20 m 3 / h, The amount of blowing air is not particularly limited.
The spraying equipment is not particularly limited as long as the spraying is sufficiently performed. For example, for the spraying of sprayed concrete, Arriba trade name “Aliver 280”, Shintech “MKW-25 SMT”, PET “ A “G4 pump”, a squeeze pump, or the like can be used. In addition, a quick-setting agent pumping device “Natom Cleat” can be used for pumping the powder quick-setting agent.

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」
各材料の単位量をセメント360kg/m、細骨材1053kg/m、粗骨材717kg/m、及び水216kg/mとし、吹付けコンクリートとした。
これをコンクリートポンプ「シンテック社MKW−25SMT」を用いて途中に2つのY字管を設けたホースを圧送した。2つのY字管のうちポンプ側のY字管からエアーを差し込み、ホース先端側のもう一つのY字管より、カルシウムアルミネート100部、アルカリ金属アルミン酸塩を5部、アルカリ炭酸塩を10部と表1に示す量の石膏を混合した吹付け用急結剤を、急結剤添加機「デンカナトムクリート」により、セメント100部に対して7部となるようにエアーと共に圧送、合流混合して吹付けコンクリートとした。
この吹付けコンクリート1mを吹付速度10m/hの条件で吹き付けて、リバウンド率の測定と各材令の圧縮強度を測定した。結果を表1に示す。
"Experiment 1"
The unit quantity of each material cement 360 kg / m 3, fine aggregates 1053kg / m 3, the coarse aggregate 717kg / m 3, and water 216 kg / m 3, and the shotcrete.
This was pumped with a hose provided with two Y-shaped pipes on the way using a concrete pump “Shintech MKW-25SMT”. Of the two Y-tubes, air is injected from the Y-tube on the pump side, and from the other Y-tube on the tip side of the hose, 100 parts of calcium aluminate, 5 parts of alkali metal aluminate, 10 parts of alkali carbonate The quick setting agent for spraying, which is mixed with gypsum in the amount shown in Table 1, is pumped together with air so as to be 7 parts per 100 parts of cement by the quick setting agent addition machine “Denkatom Cleat”, combined and mixed And made into shotcrete.
This sprayed concrete 1 m 3 was sprayed under the condition of a spray speed of 10 m 3 / h to measure the rebound rate and the compressive strength of each material age. The results are 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
細骨材:新潟県糸魚川産姫川水系砂、表乾密度2.62
粗骨材:新潟県糸魚川産6号砕石、最大寸法15mm、表乾密度2.68
カルシウムアルミネート:C12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5,900cm/g
石膏:無水石膏(天然品)、粒径1μm以下の粒子が2%で、かつ10μm以下の粒子が99%であり、平均粒径を3μmに粉砕と分級により粒度調整したもの
アルカリ金属アルミン酸塩:アルミン酸ナトリウム、市販品
アルカリ金属炭酸塩:炭酸ナトリウム、市販品
<Materials used>
Cement: Ordinary Portland cement, commercially available fine aggregate: Himekawa water sand from Itoigawa, Niigata Prefecture, surface dry density 2.62
Coarse aggregate: No. 6 crushed stone from Itoigawa, Niigata Prefecture, maximum size 15 mm, surface dry density 2.68
Calcium aluminate: A heat-treated product corresponding to a C 12 A 7 composition, which is an amorphous material quenched with a brane value of 5,900 cm 2 / g
Gypsum: Anhydrous gypsum (natural product), 2% of particles with a particle size of 1 μm or less and 99% of particles with a particle size of 10 μm or less, adjusted to a particle size of 3 μm by pulverization and classification Alkali metal aluminate : Sodium aluminate, commercial product alkali metal carbonate: Sodium carbonate, commercial product

<測定方法>
圧縮強度:調製した吹付けコンクリートを、幅25cm×長さ25cmのプルアウト型枠と幅50cm×長さ50cm×厚さ20cmの型枠に吹き付けした。材齢1日以内はプルアウト型枠の供試体を使用して測定した。プルアウト型枠表面からピンを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/(供試体表面積)の式から圧縮強度を算出した。
材齢1日以降は幅50cm×長さ50cm×厚さ20cmの型枠から採取した直径5.5cm×長さ11cmの供試体を200KN耐圧機により圧縮強度を求めた。
リバウンド率:吹付けコンクリートを1m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付けコンクリートの量を測定し、リバウンド率=(吹き付けの際に付着せずに落下した吹付けコンクリートの質量)/(吹き付けに使用した吹付けコンクリートの総量)×100(%)の式から算出。
<Measurement method>
Compressive strength: The prepared shotcrete was sprayed on a 25 cm wide × 25 cm pullout mold and a 50 cm wide × 50 cm long × 20 cm thick mold. Within one day of age, measurement was performed using a specimen of a pull-out formwork. Cover the pin from the surface of the pullout formwork with sprayed concrete, pull out the pin from the back side of the formwork, determine the pullout strength at that time, and calculate from the formula (compression strength) = (pullout strength) x 4 / (surface area of the specimen) The compressive strength was calculated.
After the first day of age, the compression strength of a specimen having a diameter of 5.5 cm and a length of 11 cm collected from a mold having a width of 50 cm, a length of 50 cm, and a thickness of 20 cm was determined using a 200 KN pressure machine.
Rebound ratio: the shotcrete was 1 m 3 spray after spraying ends, the amount of shotcrete dropped to vinyl sheet lined on the floor without adhering to measure, not adhere during the rebound rate = (spraying Calculated from the formula: (Mass of shotcrete dropped on) / (total amount of shotcrete used for spraying) × 100 (%).

Figure 0005611795
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表1の結果から、本発明による実施例では、付着性に優れ、かつ、良好な強度発現性が得られることが分かる。比較例として実施した実験No.1-1は、リバウンド率が大きく、強度発現性は実施例より低い。   From the results of Table 1, it can be seen that the examples according to the present invention are excellent in adhesion and exhibit good strength development. Experiment No. 1-1 conducted as a comparative example has a large rebound rate and lower strength development than the examples.

「実験例2」
吹付け用急結剤の組成を、カルシウムアルミネート100部に対して、石膏を60部、アルカリ金属アルミン酸塩を5部、アルカリ金属炭酸塩を10部として、急結剤に使用する石膏の粒度や平均粒径を変えて、実験例1と同様に試験を行った。
"Experimental example 2"
The composition of the quick setting agent for spraying is 100 parts of calcium aluminate, 60 parts of gypsum, 5 parts of alkali metal aluminate and 10 parts of alkali metal carbonate. The test was conducted in the same manner as in Experimental Example 1 by changing the particle size and the average particle size.

Figure 0005611795
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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、かつ、良好な強度発現性が得られることが分かる。   From the results of Table 2, it can be seen that by using the quick setting agent according to the present invention, the quick setting property is excellent and the good strength development property is obtained.

「実験例3」
吹付け用急結剤の組成を、カルシウムアルミネート100部に対して、石膏を60部と、表3に示したアルカリ金属アルミン酸塩とアルカリ金属炭酸塩を混合した吹付け用急結剤を用いて、実験例1と同様に試験を実施した。結果を表3に記す。
"Experiment 3"
The composition of the spray setting agent is 60 parts of gypsum with respect to 100 parts of calcium aluminate, and the spray setting agent is a mixture of alkali metal aluminate and alkali metal carbonate shown in Table 3. The test was carried out in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 3.

Figure 0005611795
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表3の結果から、本発明の吹付け用急結剤を用いることで、急結性に優れ、かつ、良好な強度発現性が得られることが分かる。   From the results in Table 3, it can be seen that by using the spray quick setting agent of the present invention, the quick setting property is excellent and good strength development is obtained.

「実験例4」
吹付け用急結剤として、カルシウムアルミネート100部に対して、石膏を60部、アルカリ金属アルミン酸塩を5部、アルカリ金属炭酸塩を10部混合したものを用いて、表4に示すように吹付け用急結剤のセメント100部に対する量を変えて、実験例1と同様に試験を実施した。結果を表4に記す。
"Experimental example 4"
As a quick setting agent for spraying, 100 parts of calcium aluminate is mixed with 60 parts of gypsum, 5 parts of alkali metal aluminate and 10 parts of alkali metal carbonate as shown in Table 4. The test was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 by changing the amount of the quick setting agent for spraying to 100 parts of cement. The results are shown in Table 4.

Figure 0005611795
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表4の結果から、吹付け用急結剤の添加量が少ないと付着性と初期強度発現性の改善効果が少なく、添加量が多いと強度発現性は良好だがリバウンド率が大きいことが分かる。   From the results of Table 4, it can be seen that if the amount of spraying agent for spraying is small, the effect of improving adhesion and initial strength development is small, and if the amount is large, the strength development is good but the rebound rate is large.

「実験例5」
吹付け用急結剤として、カルシウムアルミネート100部に対して、石膏を60部、アルカリ金属アルミン酸塩を5部、アルカリ金属炭酸塩を10部混合したものを、セメント100部に対して7部用い、表5に示すコンクリート配合を用いて、実験例1と同様に試験を実施した。セメント量の多い配合については、減水剤をコンクリート製造時に使用した。結果を表5に記す。
“Experimental Example 5”
As a quick setting agent for spraying, a mixture of 60 parts of gypsum, 5 parts of alkali metal aluminate and 10 parts of alkali metal carbonate with respect to 100 parts of calcium aluminate, The test was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 using the concrete blending shown in Table 5. For formulations with a large amount of cement, a water reducing agent was used during concrete production. The results are shown in Table 5.

<使用材料>
減水剤:高性能減水剤、ポリカルボン酸系高分子化合物、液状減水剤、市販品
<Materials used>
Water reducing agent: High performance water reducing agent, polycarboxylic acid polymer compound, liquid water reducing agent, commercial product

Figure 0005611795
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表5の結果から、W/Cが大きいほど付着性と強度発現性が低下する。W/Cの小さい配合(実験No.5-1と5-2)で減水剤を使用してコンクリート配合製造することで状態の良いコンクリートを得ることが出来た。   From the results in Table 5, the greater the W / C, the lower the adhesion and strength development. Concrete with good condition could be obtained by mixing and producing concrete using a water reducing agent with a small blend of W / C (Experiment No. 5-1 and 5-2).

「実験例6」
単位セメント量450kg/m、単位水量203kg/m(単位減水剤量5.4kgを含む)、及び細骨材率60%とした吹付けコンクリートに対して、表6に示す繊維物質を配合して混練りし、吹付けコンクリートを調製した。吹付け用急結剤は、カルシウムアルミネート100部に対して、石膏を60部、アルカリ金属アルミン酸塩を5部、アルカリ金属炭酸塩を10部混合したものを、セメント100部に対して7部になるように添加したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表6に併記する。
"Experimental example 6"
Fiber material shown in Table 6 is blended with sprayed concrete with a unit cement amount of 450 kg / m 3 , a unit water amount of 203 kg / m 3 (including a unit water reducing agent amount of 5.4 kg), and a fine aggregate ratio of 60%. And kneaded to prepare shotcrete. The quick setting agent for spraying is a mixture of 60 parts of plaster, 5 parts of alkali metal aluminate and 10 parts of alkali metal carbonate with respect to 100 parts of cement. The same procedure as in Experimental Example 1 was performed except that the addition was performed so as to be part. The results are also shown in Table 6.

<使用材料>
繊維物質:鋼繊維、繊維長さ30mm、市販品
<Materials used>
Fiber material: Steel fiber, fiber length 30mm, commercial product

Figure 0005611795
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表6に結果から、繊維物質を混入しても本発明の吹付け用急結剤を用いることで、付着性に優れ、良好な強度発現性が得られることが分かる。 From the results shown in Table 6, it can be seen that, even if a fiber material is mixed, the use of the spray setting agent of the present invention provides excellent adhesion and good strength development.

「実験例7」
水を除いたコンクリート材料の単位量は実験例1と同様な量として混合したドライコンクリートを、コンクリートポンプ(アリバー社商品名「アリバー280」)で圧送した。
コンクリート圧送配管の途中に2つのY字管を設け、ポンプ側のY字管から急結剤とエアーを差し込み、ホース先端側のもう一つのY字管から水をセメント100部に対して45部となるように添加し、乾式吹き付け施工を実施した。
吹付け用急結剤は、カルシウムアルミネート100部に対して、石膏を60部、アルカリ金属アルミン酸塩を5部、アルカリ金属炭酸塩を10部混合したものを、セメント100部に対して7部になるように添加した。
その結果、配管の閉塞等のトラブルもなく吹き付け施工を実施することができた。その時の材齢10分と28日の圧縮強度は、それぞれ2.0N/mm2 、50.6N/mm2 であった。
"Experimental example 7"
The dry concrete mixed as the unit amount of the concrete material excluding water was the same as in Experimental Example 1, and was pumped by a concrete pump (trade name “Aliver 280”, manufactured by Arriver).
Two Y-shaped pipes are installed in the middle of the concrete pumping pipe, quick setting agent and air are inserted from the Y-shaped pipe on the pump side, and 45 parts of water from the other Y-shaped pipe on the tip side of the hose to 100 parts of cement. It added so that it might become, and dry-type spraying construction was implemented.
The quick setting agent for spraying is a mixture of 60 parts of plaster, 5 parts of alkali metal aluminate and 10 parts of alkali metal carbonate with respect to 100 parts of cement. It added so that it might become a part.
As a result, it was possible to carry out spraying without trouble such as blockage of piping. Compressive strength at the age of 10 minutes 28 at that time are respectively 2.0 N / mm 2, was 50.6N / mm 2.

本発明の吹付け用急結剤及びそれを用いた吹付けコンクリート並びに吹付け工法は、例えば、道路、鉄道、及び導水路等のトンネル工事において露出した地山面へ吹き付ける時に使用できるものであり、これらの他に、深礎杭の掘削時に露出する地山や、法面吹き付けの用途にも適用可能である。   The quick setting agent for spraying of the present invention, the shotcrete using the same, and the spraying method can be used when spraying on exposed ground surfaces in tunnel construction such as roads, railways, and waterways, for example. Besides these, it is also applicable to natural ground exposed during excavation of deep foundation piles and slope spraying.

Claims (3)

カルシウムアルミネートと、粒径1μm以下の粒子が5質量%以下で、かつ10μm以下の粒子が80質量%以上であり、平均粒径が2〜6μmである石膏と、アルカリ金属アルミン酸塩及び/又はアルカリ金属炭酸塩とを含有する吹付け用急結剤。 Calcium aluminate, gypsum having a particle diameter of 1 μm or less of 5% by mass or less and 10 μm or less of particles of 80% by mass or more and an average particle diameter of 2 to 6 μm, an alkali metal aluminate and / or Or the quick setting agent for spraying containing alkali metal carbonate. 請求項1に記載の吹付け用急結剤をセメント100質量部に対して5〜15質量部含有することを特徴とする吹付けコンクリート。 A shotcrete characterized in that it contains 5 to 15 parts by mass of the spray setting agent according to claim 1 with respect to 100 parts by mass of cement. 請求項2記載の吹付けコンクリートを用いた吹付け工法。 A spraying method using the shotcrete according to claim 2.
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