JP6207854B2

JP6207854B2 - 急結剤

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Publication number: JP6207854B2
Application number: JP2013058126A
Authority: JP
Inventors: 寺島　勲; 寺島　　勲; 康二奥山
Original assignee: Denka Co Ltd; Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: JP2014181165A

Description

本発明は、例えば、道路、鉄道、及び導水路等のトンネルや法面等において露出した地山面へ吹付ける急結剤、吹付け材料、及びそれを用いた吹付け工法に関する。本発明の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。

本発明における部や％は、粒子の積算値では体積基準であり、それ以外では質量基準である。

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コンクリートの吹付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。

急結剤としては、カルシウムアルミネート、アルカリ金属アルミン酸塩とアルカリ炭酸塩等との混合物、並びに、カルシウムアルミネート、アルカリ金属アルミン酸塩、及びアルカリ炭酸塩等の混合物や、カルシウムアルミネートと３ＣａＯ・ＳｉＯ_２との混合物等が知られている（特許文献２〜６参照）。

特公昭６０−４１４９号公報特開昭６４−０５１３５１号公報特公昭５６−２７４５７号公報特開昭６１−０２６５３８号公報特開昭６３−２１００５０号公報特開平１１−１２００８号公報特開２０００−２３３９５５号公報特開２００３−２９２３５４号公報特開２００４−２１０５５２号公報特開２００６−１５２７３３号公報特開２００６−１８２６１７号公報国際公開第２００５／１２３６２０パンフレット

これらの急結剤は、セメントの凝結を促進させる働きがあり、いずれもセメントコンクリートと混合して地山面に吹付けられる。しかしながら、これらの急結剤は湧き水が多かったり、岩盤が少なかったりするような地山に対して、コンクリートの剥落や地山の崩落が起こりやすいという課題があった。更に、近年ではコスト削減のため、施工サイクルを短縮し、吹付け厚さが薄くても安全性が確保される吹付け材料が求められている。

以上のことから、吹付けコンクリートの急結性や強度発現性の向上が求められており、新たなセメント急結剤が開発されている（特許文献７〜１２参照）。これらのセメント急結剤及びセメント組成物は、主に急結剤中のカルシウムアルミネートや石膏やその他の副成分の比率について検討した結果であり、これらの適正な粒度範囲を検討することにより、急結性を向上させて、吹付けコンクリートのはね返りや粉じんを低減することについて、記載されていない。

粒度は反応活性の指標であり、評価方法としては、比表面積、粒度分布、細孔分布等が挙げられる。例えば、特許文献７ではブレーン比表面積（以下、ブレーン値と表記）４５００ｃｍ^２／ｇ以上のカルシウムアルミネートと、ブレーン値４０００ｃｍ^２／ｇの石膏を使用しているが、ブレーン値は粉体全体の表面積であるため、同じブレーン値であっても粒度分布が異なり、反応活性に違いが生じる。特許文献７では、ブレーン値４５００ｃｍ^２／ｇ以上のカルシウムアルミネートと石膏によるコンクリート急結剤が提案されている。ＪＩＳＲ５２０１により測定したブレーン値５０００ｃｍ^２／ｇのカルシウムアルミネートにおいて、分級していない場合は、粒子径５〜１５μｍに４５体積％分布しているが、分級している場合は、粒子径５〜１５μｍに８５体積％分布しており、同じブレーン値５０００ｃｍ^２／ｇのカルシウムアルミネートでも分級して粒度範囲を狭めた方が、活性は強い。プレーン値が高いと活性が強くなるが、粉砕に時間がかかり、コストアップになるため、予め分級することが経済性の点で好ましい。本願では分級して適正な粒度範囲にして急結性を上げることではね返りを下げることが可能となる。従来の技術では、カルシウムアルミネートや石膏の粒度は、プレーン値で規定されているが、粒度分布の規定がない。物質によっては同じブレーン値でも粒度分布が異なっているため、一義的にプレーン値で粒度を規定することができない場合がある。

コンクリート急結剤中のカルシウムアルミネートは、分級しない場合、粒子径５〜１５μｍの粒子の含有率は６０体積％未満である。コンクリート急結剤中の石膏は、分級しない場合、粒子径５〜５０μｍの粒子の含有率は６０体積％未満である。

本発明者は、前記課題や要求を種々検討した結果、例えば、急結剤を構成する原料を分級して適正な粒度範囲に調整することにより、急結剤の急結性を向上することができ、吹付けセメントコンクリートのはね返りや粉じんが低減できるという知見を得て本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、粒子径５〜１５μｍの粒子を６０体積％以上含むカルシウムアルミネート１００質量部、粒子径５〜５０μｍの粒子を６０体積％以上含む石膏２０〜１５０質量部、粒子径７〜１００μｍの粒子を６０体積％以上含むアルカリ金属アルミン酸塩５〜４０質量部、粒子径７０〜３００μｍの粒子を６０体積％以上含むアルカリ金属炭酸塩１０〜４０質量部を含有してなる急結剤であり、カルシウムアルミネートのガラス化率が９０％以上である該急結剤であり、カルシウムアルミネートにおけるＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比（ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３）が１．７〜２．３である該急結剤であり、アルカリ金属アルミン酸塩におけるＲ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比（Ｒ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３、Ｒは、アルカリ金属）が０．８〜１．２である該急結剤であり、石膏の使用量が、カルシウムアルミネート１００質量部に対して６０〜１５０質量部である該急結剤であり、石膏が無水石膏であり、アルカリ金属アルミン酸塩がアルミン酸ナトリウムである該急結剤であり、カルシウムアルミネートのガラス化率は９０％以上であり、カルシウムアルミネートのＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比（ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３）が１．７〜２．３であり、アルミン酸アルカリ金属塩のＲ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比（Ｒは、アルカリ金属）が０．８〜１．２である該急結剤であり、予め分級されているカルシウムアルミネート、予め分級されている石膏、予め分級されているアルミン酸ナトリウム、予め分級されているアルカリ金属炭酸塩を混合してなる該急結剤の製造方法であり、セメントと、該急結剤とを含有してなるセメント組成物であり、セメント１００部と、該急結剤３〜２０部とを含有してなるセメント組成物であり、該セメント組成物を含有してなる吹付け材料であり、セメントと、該急結剤とを混合し、吹付ける吹付け工法であり、水／セメント比が３５〜６５％であり、吹付け圧力が０．２〜０．５ＭＰａであり、吹付け速度は４〜２０ｍ^３／ｈであり、急結剤を圧送する圧送空気の圧力が、セメントコンクリートの圧送圧力より０．０１〜０．３ＭＰａ大きい該吹付け工法である。

本発明のセメント急結剤を使用することにより、急結性吹付けセメントコンクリートの急結性、強度発現性が向上する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明で使用するカルシウムアルミネートとは、カルシアを含む原料と、アルミナを含む原料等を混合して、キルンでの焼成や、電気炉での溶融等の熱処理をして得られる、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とを主たる成分とし、水和活性を有する物質の総称であり、ＣａＯやＡｌ_２Ｏ_３の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物、或いは、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とを主成分とするものに、これらが少量固溶した物質である。

鉱物形態としては、反応活性の点で、電気炉で溶融後は急冷しガラス化することが好ましく、ガラス化率は９０％以上が好ましく、９３％以上がより好ましい。９０％未満では、優れた急結性や初期強度発現性が得られない場合がある。ガラス化率は加熱前のサンプルの粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメインピーク面積Ｓを予め測定し、１０００℃で２時間加熱後、１〜１０℃／分の冷却速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法による加熱後の結晶鉱物のメインピーク面積Ｓ_０を求め、更に、これらのＳ_０及びＳの値を用い、下記の式を用いてガラス化率χを算出する。
ガラス化率χ（％）＝１００×（１−Ｓ／Ｓ_０）

カルシウムアルミネートのＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比（ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３）は１．７〜２．３が好ましく、１．９〜２．２がより好ましい。モル比がこの範囲外では、優れた急結性や初期強度発現性が得られない場合がある。

カルシウムアルミネートの粒度は、分級器で種々の粒度に篩分けることが好ましい。カルシウムアルミネートは、急結性や初期強度発現性の点で、粒子径５〜１５μｍの粒子を６０体積％以上含むことが好ましく、粒子径５〜１５μｍの粒子を７０体積％以上含むことがより好ましい。６０体積％未満では、急結剤と吹付けセメントコンクリートを混合した急結性吹付けセメントコンクリートの急結性や初期強度発現性が低下する場合がある。粒子径５μｍ未満の粒子を多く含むと、接水直後急激に反応するため、カルシウムアルミネート粒子表面に水和物が生成して反応が抑制する場合があるため、１μｍ以下の粒子をカットすることが良い。粒子径が１５μｍを超える粒子を多く含むと反応活性が低下して急結性や初期強度発現性が低下する場合があるため、３０μｍ以上の粒子をカットすることが良い。

粒度分布はレーザー回折式粒度分布測定器（例えばＨＯＲＩＢＡＬＡ−９２０）を使用して、試料分散媒にエタノールを用い、測定した。粒子の積算値は体積％で示す。

本発明で使用する石膏は、急結性吹付けセメントコンクリートの急結性や強度発現性を向上するために配合するものである。石膏の中では、無水石膏が好ましい。石膏の粒度は、通常、セメント等に使用される程度でよいが、分級器で種々の粒度に篩分けることが好ましい。石膏は、急結性吹付けセメントコンクリートの急結性や初期強度発現性の点で、粒子径５〜５０μｍの粒子を６０体積％以上含むことが好ましく、粒子径５〜１５μｍの粒子を７０体積％以上含むことがより好ましい。６０体積％未満では、急結剤と吹付けセメントコンクリートを混合した急結性吹付けセメントコンクリートの急結性や初期強度発現性が低下する場合がある。粒子径５μｍ未満の粒子を多く含むと、カルシウムアルミネートと石膏の反応が抑制されてセメントの急結性が低下する場合があり、粉じん量も多くなる場合があるため、１μｍ以下の粒子をカットすることが良い。粒子径が５０μｍを超える粒子を多く含むとカルシウムアルミネートと無水石膏の反応活性が低下して反応が遅くなる場合があるため、適正な粒度分布範囲であることが望ましい。

急結剤中の石膏の使用量は、カルシウムアルミネート１００部に対して１５０部以下が好ましく、２０〜１５０部がより好ましく、４０〜１２０部が最も好ましい。石膏を急結剤に予め混合しないでセメントコンクリートに添加することもできる。１５０部を超えると凝結が遅れ、初期強度発現性が低下する場合がある。

本発明で使用するアルカリ金属アルミン酸塩（以下アルミン酸塩ということもある）とは、例えば、セメントの初期凝結を促進するものであり、水酸化アルミニウムとアルカリ金属水酸化物を混合スラリー化し、６０〜１４０℃で加熱溶解して反応させて、２００〜３００℃で乾燥し、粉末状として得られたものである。アルカリ金属アルミン酸塩のＲ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比（Ｒは、アルカリ金属）は０．８〜１．２が好ましく、０．９〜１．１がより好ましい。０．８未満では吸湿性は低下するがセメントの急結性も低下する場合がある。１．２を超えると、吸湿性が高くなり、貯蔵性が低下する場合がある。Ｒの中では、Ｎａが好ましい。

アルミン酸塩の中では、アルミン酸ナトリウムが好ましい。アルミン酸塩の粒度は、分級器で種々の粒度に篩分けることが好ましく、急結性や初期強度発現性の点で、粒子径７〜１００μｍの粒子を６０体積％以上含むことが好ましく、粒子径７〜１００μｍの粒子を７０体積％以上含むことがより好ましい。６０体積％未満では、急結剤と吹付けセメントコンクリートを混合した急結性吹付けセメントコンクリートの急結性や初期強度発現性が低下する場合がある。粒子径７μｍ未満の粒子を多く含むと吸湿性が高くなるため貯蔵性が低下する場合があるため、２μｍ以下の粒子をカットすることが良い。１００μｍを超える粒子を多く含むと溶解性が低下して急結性や初期強度発現性が低下する場合があるため、２００μｍでカットすることが良い。

特許文献６では、アルミン酸ナトリウムの粒度範囲について、０．０５〜０．２ｍｍがより好ましいとされているが、分級されていないため、０．０５ｍｍ未満の粒度の規定がない。本発明では、２μｍ以下の粒子を分級カットすることで０．０５ｍｍ未満の粒子を含んでも貯蔵安定性が良好な急結剤にすることができる。

アルミン酸塩の使用量は、カルシウムアルミネート１００部に対して５〜４０部が好ましく、１０〜３０部がより好ましい。５部未満では初期凝結が遅れ、急結性や初期強度発現性が低下する場合があり、４０部を超えると、急結性吹付けセメントコンクリートの施工性や長期強度発現性が低下する場合がある。

本発明で使用するアルカリ金属炭酸塩（以下、炭酸アルカリという）とは、セメントの初期凝結を促進するものであり、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸水素カリウムが挙げられる。これらの中では、初期凝結促進の点で、炭酸ナトリウムが好ましい。従来の技術では、アルカリ金属炭酸塩の粒度についての規定はないが、分級して粒度範囲を規定することで急結性を向上することが可能となる。炭酸アルカリの粒度は、分級器で種々の粒度に篩分けることが好ましく、急結性や初期強度発現性の点で、粒子径７０〜３００μｍの粒子を６０体積％以上含むことが好ましく、粒子径７０〜３００μｍの粒子を７０体積％以上含むことがより好ましい。６０体積％未満では、急結剤と吹付けセメントコンクリートを混合した急結性吹付けセメントコンクリートの急結性や初期強度発現性が低下する場合がある。粒子径７０μｍ未満の粒子を多く含むとカルシウムアルミネートと無水石膏の反応が遅延する場合がある。３００μｍを超える粒子を多く含むと急結性や初期強度発現性が低下する場合がある。

炭酸アルカリの使用量は、無水石膏の使用量が多い場合や低温化で使用する場合では、セメントの反応が遅れるため炭酸アルカリを配合しない場合もあるが、カルシウムアルミネート１００部に対して４０部以下が好ましく、１０〜３０部がより好ましく、１５〜２５部が最も好ましい。４０部を超えると施工性や長期強度発現性が低下する場合がある。

本発明の急結剤には、オキシカルボン酸類とし、グルコン酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、サリチル酸、及び乳酸又はこれらのナトリウムやカリウム等のアルカリ金属塩等が配合できる。

本発明で使用する急結剤をスラリー状にしてセメントコンクリートに添加することができる。

急結剤の使用量は、セメント１００部に対して３〜２０部が好ましく、５〜１５部がより好ましい。３部未満では急結性吹付けセメントコンクリートの初期凝結を促進しにくい場合があり、２０部を超えると長期強度発現性を阻害する場合があり、セメントコンクリートに添加混合する合流部分で閉塞する場合がある。

セメントとは、通常市販されている普通、早強、中庸熱、及び超早強等の各種ポルトランドセメントや、これら各種ポルトランドセメントにフライアッシュや高炉スラグ等を混合した各種混合セメント等が挙げられ、これらを微粉末化して使用することも可能である。

本発明の急結剤では、必要に応じて、更に、減水剤や増粘剤等を使用することも可能である。

本発明で使用する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である。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。

セメントコンクリートに使用する水の量は、強度発現性の点で、３５％以上が好ましく、４０〜６５％がより好ましい。３５％未満ではセメントコンクリートを充分混合できない場合がある。

本発明の急結剤を用いた吹付け工法においては、従来使用の吹付け設備等が使用可能である。具体的には、例えば、吹付けセメントコンクリートの圧送にはシンテック社製のコンクリートポンプ、急結剤の圧送には急結剤圧送装置「ナトムクリート」を搭載した吹付けロボットが使用可能である。

本発明の急結剤を用いた吹付け工法としては、要求される物性、経済性、及び施工性等に応じた種々の吹付け工法が可能である。本発明の急結剤を用いた吹付け工法としては、乾式吹付け工法も施工できるが、粉塵量が多くなる場合があるので、急結剤を使用する前にあらかじめ水をセメントコンクリート側に加えて混練した湿式吹付け工法を使用することが好ましい。

湿式吹付け工法としては、例えば、セメント、細骨材、粗骨材、及び水を加えて混練し、空気圧送し、途中にＹ字管を設け、その一方から急結剤供給装置により圧送した急結剤を合流混合して急結性湿式吹付けコンクリートとしたものを吹付ける方法が挙げられる。

本発明の急結剤を用いた吹付け工法においては、通常、吹付け圧力は０．２〜０．５ＭＰａが好ましく、吹付け速度は４〜２０ｍ^３／ｈが好ましい。

急結剤を圧送する圧送空気の圧力は、セメントコンクリートが急結剤の圧送管内に混入した時に圧送管内が閉塞しないように、セメントコンクリートの圧送圧力より０．０１〜０．３ＭＰａ大きいことが好ましい。

以下、実験例に基づき本発明を詳細に説明する。

実験例１
表１に示すガラス化率とＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）を有し、粒子径５〜１５μｍの粒子を７０体積％含むカルシウムアルミネート１００部、粒子径５〜５０μｍの粒子を７０体積％含む無水石膏６０部、Ｎａ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）が１．０であり、粒子径７〜１００μｍの粒子を７０体積％含むアルミン酸ナトリウム２０部、粒子径７０〜３００μｍの粒子を７０体積％含む炭酸アルカリａ２０部を混合し、急結剤を調製した。又、砂／セメント比＝２．８９、水／セメント比＝６２％のモルタルを練混ぜ、３０分間練置きした。そのモルタルのセメント１００部に対して、急結剤７部添加し、急結性モルタルとし、その凝結時間と圧縮強度を測定した。結果を表１に併記した。

＜使用材料＞
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品、ブレーン値３２００ｃｍ^２／ｇ、比重３．１５
砂（細骨材）：新潟県糸魚川市姫川産川砂、表乾状態、比重２．６２
カルシウムアルミネート：アルミナ原料、カルシア原料を混合し、電気炉で１６００℃にて溶融後、冷却速度を調整し、所定のガラス化率、所定のＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）を有するカルシウムアルミネートを合成し、ボールミル等の粉砕機で粉砕し、分級により、粒度を調整したもの、分級品
無水石膏：市販無水石膏粉砕品、ボールミル等の粉砕機で粉砕し、分級により、粒度を調整したもの、分級品
アルミン酸ナトリウム：水酸化アルミニウムとアルカリ金属水酸化物を、所定のＮａ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）１．０になるように混合、加水してスラリー化し、６０〜１４０℃で加熱溶解して反応させた。そのスラリーを２００〜３００℃で乾燥し、粉末状として得られたものをボールミル等の粉砕機で粉砕し、分級により、粒度を調整したもの、分級品
炭酸アルカリａ：炭酸ナトリウム、市販品をボールミル等の粉砕機で粉砕し、分級により、粒度を調整したもの、分級品

＜測定方法＞
凝結時間：急結性モルタルを土木学会基準「吹付けコンクリート用急結剤品質規格（ＪＳＣＥＤ−１０２）」に準じて測定した。
圧縮強度：急結性モルタルをＪＩＳＲ５２０１に準じて測定した。
粒度分布：レーザー回折式粒度分布測定器（ＨＯＲＩＢＡＬＡ−９２０）を使用して、試料分散媒にエタノールを用い、測定した。

実験例２
表２に示す各粒度の積算値からなり、ガラス化率が９５％、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）が２．０であるカルシウムアルミネート１００部、表２に示す各粒度の積算値からなる無水石膏６０部、表２に示す各粒度の積算値からなり、Ｎａ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）が１．０であるアルミン酸ナトリウム２０部、表２に示す各粒度の積算値からなる炭酸アルカリａ２０部を混合し、急結剤を調製したこと以外は、実験例１と同様に実験した。凝結時間と圧縮強度は実験例１と同様に測定した。結果を表２に併記した。

実験例３
ガラス化率が９５％、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）が２．０であり、粒子径５〜１５μｍの粒子を７０体積％含むカルシウムアルミネート１００部、粒子径５〜５０μｍの粒子を７０体積％含む無水石膏６０部、表３に示すＮａ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）を有し、粒子径７〜１００μｍの粒子を７０体積％含むアルミン酸ナトリウム２０部、粒子径７０〜３００μｍの粒子を７０体積％含む炭酸アルカリａ２０部を混合し、急結剤を調製したこと以外は、実験例１と同様に実験した。凝結時間と圧縮強度は実験例１と同様に測定した。結果を表３に併記した。なお、アルミン酸ナトリウムは実験例１と同様に合成した。

＜測定方法＞
貯蔵性（貯蔵後凝結時間）：各材料を混合した急結剤をビニール袋に入れて密封して、３５℃、湿度９５％の貯蔵室に一ヶ月間貯蔵した。凝結時間は、貯蔵前と貯蔵後の急結剤を用い、実験例１と同様に測定した。

実験例４
ガラス化率が９５％、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）が２．０であり、粒子径５〜１５μｍの粒子を７０体積％含むカルシウムアルミネート１００部、粒子径５〜５０μｍの粒子を７０体積％含み、表４に示す量の無水石膏、Ｎａ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）が１．０であり、粒子径７〜１００μｍの粒子を７０体積％含み、表４に示す量のアルミン酸ナトリウム、粒子径７０〜３００μｍの粒子を７０体積％含み、表４に示す炭酸アルカリを混合し、急結剤を調製したこと以外は、実験例１と同様に実験した。凝結時間と圧縮強度は実験例１と同様に測定した。結果を表４に併記した。

＜使用材料＞
炭酸アルカリｂ：炭酸カリウム、市販品、粒子径７０〜３００μｍの粒子を７０体積％含む各分級品

実験例５
カルシウムアルミネート、無水石膏、アルミン酸ナトリウム、炭酸ナトリウムを混合し、急結剤を調製した。セメント１００部と表５に示す量の急結剤を添加して急結性モルタルを調製した。急結性モルタルの凝結時間と圧縮強度を実験例１と同様に測定した。カルシウムアルミネート、無水石膏、アルミン酸ナトリウム、炭酸ナトリウムといった急結剤使用材料は、実験例４と同様にした。結果を表５に併記した。

＜使用材料＞
急結剤ａ：カルシウムアルミネート１００部、アルミン酸ナトリウム２０部、炭酸ナトリウム２０部を混合した急結剤
急結剤ｂ：カルシウムアルミネート１００部、無水石膏６０部、アルミン酸ナトリウム２０部、炭酸ナトリウム２０部を混合した急結剤
急結剤ｃ：カルシウムアルミネート１００部、無水石膏１００部、アルミン酸ナトリウム２０部を混合した急結剤

実験例６
各材料の単位量を、セメント３６０ｋｇ／ｍ^３、細骨材１，０４２ｋｇ／ｍ^３、粗骨材７０８ｋｇ／ｍ^３、水２２３ｋｇ／ｍ^３として吹付けコンクリートを調製し、この吹付けコンクリートを吹付け圧力０．４ＭＰａ、吹付け速度１０ｍ^３／ｈの条件下で、シンテックス社製コンクリートポンプにより圧送し、吹付けノズル先端から８ｍ後方で１０ｍ^３／ｍｉｎの空気を挿入して圧送した。一方、表６に示す各粒度の積算値からなり、ガラス化率が９５％、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）が２．０であるカルシウムアルミネート１００部、表６に示す各粒度の積算値からなる無水石膏６０部、表６に示す各粒度の積算値からなり、Ｎａ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）が１．０であるアルミン酸ナトリウム２０部、表６に示す各粒度の積算値からなる炭酸ナトリウム２０部からなる急結剤を、セメント１００部に対して、７部になるように、圧送圧力０．５ＭＰａの条件下で、急結剤添加装置「ナトムクリート」を用いて空気圧送し、途中に設けたＹ字管からコンクリートに添加して吹き付けした。この急結性吹付けコンクリートについてコンクリート圧縮強度、リバウンド率、及び粉塵量を測定した。結果を表６に併記した。急結剤の使用材料は実験例４と同様とした。

＜使用材料＞
粗骨材：新潟県糸魚川市姫川産川砂利、表乾状態、比重２．６７、最大寸法１３ｍｍ

＜測定方法＞
コンクリート圧縮強度：材齢１時間および材齢１日の圧縮強度は、幅２５ｃｍ×長さ２５ｃｍのプルアウト型枠に設置したピンを、プルアウト型枠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７日以降の圧縮強度は、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付け、採取した直径５ｃｍ×長さ１０ｃｍの供試体を２０トン耐圧機で測定し、圧縮強度を求めた。
リバウンド率：急結性吹付けコンクリートを１０ｍ^３／ｈの圧送速度で５分間、鉄板でアーチ状に作成した高さ３．５ｍ、幅２．５ｍ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質量）／（模擬トンネルに吹付けた急結性吹付けコンクリートの質量）×１００（％）で算出した。
粉塵量：急結性吹付けコンクリートを１０ｍ^３／ｈの圧送速度で５分間、模擬トンネルに吹付けた。その後、吹付け場所より５ｍの定位置で粉塵量を測定した。

表より、本発明は優れた効果を有することが判る。従来の場合、例えば、カルシウムアルミネートを分級しない場合、コンクリート急結剤中のカルシウムアルミネートは、粒子径５〜１５μｍの粒子の含有率が６０体積％未満であり、本発明の効果を有しない（実験Ｎｏ．２−１、実験Ｎｏ．６−１）。従来の場合、例えば、石膏を分級しない場合、コンクリート急結剤中の石膏は、粒子径５〜５０μｍの粒子の含有率が６０体積％未満であり、本発明の効果を有しない（実験Ｎｏ．２−３、実験Ｎｏ．６−４）。

Claims

粒子径５〜１５μｍの粒子を６０体積％以上含むカルシウムアルミネート１００質量部、粒子径５〜５０μｍの粒子を６０体積％以上含む石膏２０〜１５０質量部、粒子径７〜１００μｍの粒子を６０体積％以上含むアルカリ金属アルミン酸塩５〜４０質量部、粒子径７０〜３００μｍの粒子を６０体積％以上含むアルカリ金属炭酸塩１０〜４０質量部を含有してなる急結剤。
カルシウムアルミネートのガラス化率が９０％以上である請求項１記載の急結剤。
カルシウムアルミネートにおけるＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比（ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３）が１．７〜２．３である請求項１又は２記載の急結剤。
アルカリ金属アルミン酸塩におけるＲ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比（Ｒ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３、Ｒは、アルカリ金属）が０．８〜１．２である請求項１〜３のうちの１項記載の急結剤。
石膏の使用量が、カルシウムアルミネート１００質量部に対して６０〜１５０質量部である請求項１〜４のうちの１項記載の急結剤。
石膏が無水石膏であり、アルカリ金属アルミン酸塩がアルミン酸ナトリウムである請求項１〜５のうちの１項記載の急結剤。
カルシウムアルミネートのガラス化率は９０％以上であり、カルシウムアルミネートのＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比（ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３）が１．７〜２．３であり、アルミン酸アルカリ金属塩のＲ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比（Ｒは、アルカリ金属）が０．８〜１．２である請求項１〜６のうちの１項記載の急結剤。
予め分級されているカルシウムアルミネート、予め分級されている石膏、予め分級されているアルミン酸ナトリウム、予め分級されているアルカリ金属炭酸塩を混合してなる請求項１〜７のうちの１項記載の急結剤の製造方法。
セメントと、請求項１〜７のうちの１項記載の急結剤とを含有してなるセメント組成物。
セメント１００部と、請求項１〜７のうちの１項記載の急結剤３〜２０部とを含有してなるセメント組成物。
請求項９又は１０記載のセメント組成物を含有してなる吹付け材料。
セメントと、請求項１〜７のうちの１項記載の急結剤とを混合し、吹付ける吹付け工法。
水／セメント比が３５〜６５％であり、吹付け圧力が０．２〜０．５ＭＰａであり、吹付け速度は４〜２０ｍ^３／ｈであり、急結剤を圧送する圧送空気の圧力が、セメントコンクリートの圧送圧力より０．０１〜０．３ＭＰａ大きい請求項１２記載の吹付け工法。