JP6305101B2 - Polysilica iron aqueous solution, cement composition, spraying material, and spraying method - Google Patents
Polysilica iron aqueous solution, cement composition, spraying material, and spraying method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6305101B2 JP6305101B2 JP2014032166A JP2014032166A JP6305101B2 JP 6305101 B2 JP6305101 B2 JP 6305101B2 JP 2014032166 A JP2014032166 A JP 2014032166A JP 2014032166 A JP2014032166 A JP 2014032166A JP 6305101 B2 JP6305101 B2 JP 6305101B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cement
- polysilica iron
- aqueous solution
- cement composition
- polysilica
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 204
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims description 84
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims description 77
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 title claims description 40
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 25
- 238000005507 spraying Methods 0.000 title claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 18
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 20
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 18
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 16
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 14
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 14
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 11
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000011161 development Methods 0.000 description 15
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 14
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 14
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 6
- 239000011378 shotcrete Substances 0.000 description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 6
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 5
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 3
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 3
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 3
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N D-gluconic acid Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 2
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 description 2
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 2
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 2
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N D-gluconic acid Natural products OCC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003926 acrylamides Chemical class 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001964 alkaline earth metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007798 antifreeze agent Substances 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000174 gluconic acid Substances 0.000 description 1
- 235000012208 gluconic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N lithium metasilicate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Si]([O-])=O PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052912 lithium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 238000007589 penetration resistance test Methods 0.000 description 1
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 3-aminoazetidine-1-carboxylate;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(C)(C)OC(=O)N1CC(N)C1 RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
本発明は、主に、土木、建築分野で使用するセメント系材料に関するものである。特に、トンネル建設時に施工する吹付けコンクリートに関するものである。 The present invention mainly relates to a cement material used in the civil engineering and construction fields. In particular, it relates to shotcrete that is constructed during tunnel construction.
ポリシリカ鉄(化学式:〔SiO2〕n・〔Fe2O3〕)は、近年、水処理用に開発された凝集剤である。従来の水処理用途で使用しているポリ塩化アルミニウム(PAC)や硫酸アルミニウム等のアルミニウム系凝集剤は、水温が低下したり、水中の有機物、例えば、藻類が増加したりすると、凝集剤の添加量を増加させなければならない。しかし、アルミニウムは両性金属であるため、可溶性アルミニウムとなり、処理水中に残留するという課題があった。アルミニウム系凝集剤は低水温では凝集性が低下するため、その使用量が増大するという課題があった。 Polysilica iron (chemical formula: [SiO 2 ] n · [Fe 2 O 3 ]) is a flocculant recently developed for water treatment. Aluminum flocculants such as polyaluminum chloride (PAC) and aluminum sulfate used in conventional water treatment applications add flocculants when the water temperature decreases or the amount of organic matter in the water, such as algae, increases. The amount must be increased. However, since aluminum is an amphoteric metal, there is a problem that it becomes soluble aluminum and remains in the treated water. The aluminum-based flocculant has a problem that the amount of the aluminum-based flocculant increases because the cohesiveness decreases at a low water temperature.
ポリシリカ鉄はこれらの課題を解決すべく開発された。ポリシリカ鉄は鉄源として塩化第二鉄や硫酸第二鉄、シリカ源としてアルカリ金属ケイ酸塩、pH調整剤として硫酸を用いて製造する(特許文献1,2参照)。 Polysilica iron has been developed to solve these problems. Polysilica iron is produced using ferric chloride or ferric sulfate as an iron source, an alkali metal silicate as a silica source, and sulfuric acid as a pH adjuster (see Patent Documents 1 and 2).
硫酸アルミニウムを含む急結剤は、モルタルやコンクリートを瞬時に凝集させる作用があるためトンネルの吹付けコンクリート(特許文献3、6参照)、コンクリート構造物の吹付け断面修復材(特許文献4、5、7参照)等に利用されている。しかし、硫酸アルミニウムは、モルタルやコンクリートを瞬時に凝集させる能力は高いが、その直後からの強度発現の伸びは小さく、厚く吹き付けすぎると吹付け直後にコンクリートが剥落する場合があった。硫酸アルミニウムは水溶性であるため、排水中へのアルミニウムイオンや硫酸イオンの溶出量が増加し、生態系への影響も懸念されているため、使用量に注意する必要があった。 Since the quick setting agent containing aluminum sulfate has an action of agglomerating mortar and concrete instantaneously, the sprayed concrete for tunnels (refer to Patent Documents 3 and 6), and the sprayed section repair material for concrete structures (Patent Documents 4 and 5). , 7)). However, although aluminum sulfate has a high ability to agglomerate mortar and concrete instantaneously, the strength development from immediately after that is small, and if it is sprayed too thickly, concrete may peel off immediately after spraying. Since aluminum sulfate is water-soluble, the elution amount of aluminum ions and sulfate ions in the wastewater is increased, and there is concern about the impact on the ecosystem, so it was necessary to pay attention to the amount used.
ポリシリカ鉄を吹付け材料に応用した技術として、SiO2/Feモル比が0.2〜3.0のポリシリカ鉄を用いる文献が開示されている(特許文献8)。特許文献8は、最大のFe濃度として4.3%のポリシリカ鉄を、セメントに対して最大15%まで添加した実施例があり、セメントに対するFeの割合が最大で0.65%であり、セメントに対するFeの割合としては1%未満の特性を示したものであり、アルカリ金属の含有量を特定していない。特許文献8はアルカリ金属を加えることにより、材齢28日における強度増進効果を有することについて、記載がない。 Polysilicato iron as technology applied in spraying material, documents SiO 2 / Fe molar ratio is used polysilica iron 0.2 to 3.0 is disclosed (Patent Document 8). In Patent Document 8, there is an example in which polysilica iron having a maximum Fe concentration of 4.3% is added to the cement up to 15%, and the ratio of Fe to the cement is 0.65% at the maximum. As a ratio of Fe to, the characteristics of less than 1% are shown, and the content of alkali metal is not specified. Patent Document 8 has no description of having an effect of increasing strength at the age of 28 days by adding an alkali metal.
本発明は、例えば、優れた凝集特性が得られ、強度比が大きい硬化体を形成するポリシリカ鉄を提供する。 The present invention provides, for example, polysilica iron that forms a cured product that has excellent agglomeration characteristics and a large strength ratio.
則ち、本発明は、ポリシリカ鉄水溶液中にアルカリ金属を0.3〜1%含有するセメント用ポリシリカ鉄水溶液であり、SiO2/Feモル比が0.2〜3.0である該セメント用ポリシリカ鉄水溶液であり、ポリシリカ鉄水溶液がFeとしてセメント100部に対して固形分換算で1〜10部含有する該セメント用ポリシリカ鉄水溶液であり、該ポリシリカ鉄水溶液を含有するセメント用凝結促進剤であり、セメントと、該セメント用ポリシリカ鉄水溶液とを含有するセメント組成物であり、更に、混和材を含有する該セメント組成物であり、混和材が、カルシウムアルミネートとセッコウを含有する該セメント組成物であり、更に、混和材が、オキシカルボン酸類及び/又はアルカリ金属硫酸塩を含有する該セメント組成物であり、ポリシリカ鉄水溶液を加えて得られる硬化体の材齢28日の圧縮強度(Cs)とポリシリカ鉄水溶液を加えない硬化体の材齢28日の圧縮強度(Cb)の比(Cs/Cb)が0.95以上を示す該セメント組成物であり、該セメント組成物を含有する急結性セメント組成物であり、該セメント組成物を含有する吹付け材料であり、該吹付け材料を用いる吹付け工法である。 That is, the present invention is a polysilica iron aqueous solution for cement containing 0.3 to 1% alkali metal in an aqueous polysilica iron solution, and the SiO 2 / Fe molar ratio is 0.2 to 3.0 . a polysilica iron solution is polysilica iron solution for the cement polysilicato iron solution contains 1 to 10 parts in terms of solid content relative to cement 100 parts as Fe, in cement setting accelerators containing said polysilica iron solution A cement composition containing cement and an aqueous solution of polysilica iron for cement, and further containing the admixture, the cement composition containing calcium aluminate and gypsum. And the admixture is a cement composition containing oxycarboxylic acids and / or alkali metal sulfates. The ratio (Cs / Cb) of the compression strength (Cs) of the cured product obtained by adding the silica iron aqueous solution to the age 28 of the cured product and the compression strength (Cb) of the cured product 28 days of the age without adding the polysilica iron aqueous solution is 0. .95 or more of this cement composition, a rapid setting cement composition containing the cement composition, a spraying material containing the cement composition, and a spraying method using the spraying material It is.
本発明のポリシリカ鉄水溶液を使用することにより、例えば、優れた凝集特性が得られ、強度比が大きい硬化体を形成できる。 By using the polysilica iron aqueous solution of the present invention, for example, excellent agglomeration characteristics can be obtained, and a cured product having a large strength ratio can be formed.
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。以下、ポリシリカ鉄水溶液をポリシリカ鉄と総称することもある。 Unless otherwise specified, parts and% in the present invention are shown on a mass basis. Hereinafter, the polysilica iron aqueous solution may be collectively referred to as polysilica iron.
本発明はポリシリカ鉄を含有する。本発明のポリシリカ鉄とは、例えば、ポリシリカ鉄単体からなる水溶液(製造過程で生成した未反応物を含む)をいう。本発明のポリシリカ鉄は、ポリシリカ鉄以外に添加剤を含む水溶液であってもよい。ポリシリカ鉄は、例えば、セメント組成物に加えると瞬時に凝集し急速に硬化促進作用を示すものである。 The present invention contains polysilica iron. The polysilica iron of the present invention refers to, for example, an aqueous solution (including unreacted substances generated in the production process) made of polysilica iron alone. The polysilica iron of the present invention may be an aqueous solution containing additives in addition to polysilica iron. For example, polysilica iron aggregates instantaneously when added to a cement composition and rapidly exhibits a hardening promoting effect.
ポリシリカ鉄水溶液の製造方法としては、例えば、ケイ酸ソーダと硫酸を反応させた後に、塩化第二鉄を加えて反応させる方法等が挙げられる。固形分濃度としては鉄と酸化ケイ素の含有割合によって異なるが、例えば、4〜12%に調製される。ケイ酸ソーダ以外に、ケイ酸リチウムやケイ酸カリウムと反応させたポリシリカ鉄も使用できる。 Examples of the method for producing the polysilica iron aqueous solution include a method in which sodium silicate and sulfuric acid are reacted and then ferric chloride is added and reacted. The solid content concentration varies depending on the content ratio of iron and silicon oxide, but is adjusted to 4 to 12%, for example. In addition to sodium silicate, polysilica iron reacted with lithium silicate or potassium silicate can also be used.
ポリシリカ鉄水溶液を製造する際、SiO2/Feモル比を調製したり、アルカリ金属の量を調製したりするために、添加剤を使用してもよい。添加剤としては、特に限定されるものではないが、セメントの凝結促進作用を助長したり、強度発現を促進したりする添加剤、水溶液の粘度を調製したり、安定性を向上したりする添加剤等が挙げられる。具体的には、セメントの凝結を促進するものや、強度発現性を促進するものであり、アルカリ金属の硫酸塩、硝酸塩、フッ化物や、カルボン酸やオキシカルボン酸のアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩、アルカリ土類金属の硝酸塩、アミン類、コロイダルシリカ等が挙げられる。これらを2種以上併用して使用してもよい。 When producing an aqueous polysilica iron solution, an additive may be used to adjust the SiO 2 / Fe molar ratio or the amount of alkali metal. The additive is not particularly limited, but is an additive that promotes the setting action of cement, promotes the development of strength, adjusts the viscosity of the aqueous solution, and improves the stability. Agents and the like. Specifically, those that promote the setting of cement, those that promote strength development, alkali metal sulfates, nitrates, fluorides, alkali metal salts of carboxylic acids and oxycarboxylic acids, and / or alkalis. Examples thereof include earth metal salts, alkaline earth metal nitrates, amines, colloidal silica, and the like. Two or more of these may be used in combination.
水溶液の粘度を調製し、安定性を向上させる添加剤としては、メチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロース等のセルロースエーテル類、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコール類、アクリルアミド類、アルギン酸塩類、カルボン酸やオキシカルボン酸等が挙げられる。これらを2種以上併用して使用してもよい。 Additives that adjust the viscosity of aqueous solutions and improve stability include cellulose ethers such as methylcellulose and hydroxypropylcellulose, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, acrylamides, alginates, carboxylic acids and oxycarboxylic acids, etc. Is mentioned. Two or more of these may be used in combination.
本発明のポリシリカ鉄を含有する水溶液のpHは、本発明のポリシリカ鉄を、ポリシリカ鉄を1%含有する水溶液としたときに、凝結性の点で、1〜5であることが好ましく、2〜3であることがより好ましい。1未満では強度発現を阻害する場合があり、5を越えると溶液の安定性が低下する場合がある。 The pH of the aqueous solution containing the polysilica iron of the present invention is preferably 1 to 5 in terms of cohesiveness when the polysilica iron of the present invention is an aqueous solution containing 1% polysilica iron. 3 is more preferable. If it is less than 1, strength development may be inhibited, and if it exceeds 5, the stability of the solution may be lowered.
本発明のポリシリカ鉄を含有する水溶液の粘度は、特に限定するものではないが、1〜30mPa・Sであればよい。あまり粘度が高すぎると安定性が低下する場合がある。 Although the viscosity of the aqueous solution containing the polysilica iron of this invention is not specifically limited, What is necessary is just 1-30 mPa * S. If the viscosity is too high, the stability may decrease.
本発明のポリシリカ鉄を含有する水溶液のSiO2/Feモル比は、溶液の安定性や凝結特性の点で、0.2〜3.0が好ましく、0.25〜2.0がより好ましい。0.2未満では初期の強度発現性が小さくなる場合があり、3.0を越えると凝集力が低下する場合がある。 The SiO 2 / Fe molar ratio of the aqueous solution containing the polysilica iron of the present invention is preferably from 0.2 to 3.0, more preferably from 0.25 to 2.0, from the viewpoint of solution stability and coagulation characteristics. If it is less than 0.2, the initial strength development may be reduced, and if it exceeds 3.0, the cohesive force may be reduced.
本発明のポリシリカ鉄はアルカリ金属を含有する。アルカリ金属を含有するポリシリカ鉄水溶液は、例えば、ケイ酸ソーダと硫酸を反応させた後に、塩化第二鉄を加えて反応させることにより得られたポリシリカ鉄水溶液と、アルカリ金属とを、混合することにより得られる。本発明のポリシリカ鉄を含有する水溶液中にはアルカリ金属を0.3〜1.0%含有することが好ましく、0.35〜0.65%含有することがより好ましい。アルカリ金属の含有量はアルカリ金属元素に換算した値である。アルカリ金属は、セメントに加えた直後に凝結促進性を向上させる効果を示す。アルカリ金属としては、Li、Na及びKからなる群のうちの1種以上が好ましい。アルカリ金属が0.3%未満では、凝結促進の向上効果が認められない場合があり、1.0%を越えると長期強度発現性を阻害し、Cs/Cbが小さくなる場合がある。 The polysilica iron of the present invention contains an alkali metal. For example, an aqueous solution of polysilica iron containing an alkali metal is prepared by mixing an aqueous solution of polysilica iron obtained by reacting sodium silicate with sulfuric acid and then adding ferric chloride and reacting with the alkali metal. Is obtained. The aqueous solution containing the polysilica iron of the present invention preferably contains 0.3 to 1.0% alkali metal, more preferably 0.35 to 0.65%. The alkali metal content is a value converted to an alkali metal element. Alkali metal has an effect of improving the setting acceleration immediately after being added to cement. As an alkali metal, 1 or more types in the group which consists of Li, Na, and K are preferable. If the alkali metal content is less than 0.3%, the effect of improving the setting acceleration may not be observed. If the alkali metal content exceeds 1.0%, long-term strength development may be inhibited and Cs / Cb may be reduced.
本発明のポリシリカ鉄の使用量は、Feとしてセメント100部に対して固形分換算で1〜10部が好ましく、2.5〜7.5部がより好ましい。1部未満では凝結速度が十分でない場合があり、10部を越えると長期強度発現性が低下する場合がある。 The use amount of the polysilica iron of the present invention is preferably 1 to 10 parts, more preferably 2.5 to 7.5 parts in terms of solid content with respect to 100 parts of cement as Fe. If it is less than 1 part, the setting speed may not be sufficient, and if it exceeds 10 parts, the long-term strength development may be reduced.
本発明のセメントとは、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸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、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、ブレーン比表面積で2000cm2/g以上の石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末等を混合したフィラーセメント、並びに、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント(エコセメント)等が挙げられる。これらのうちの1種又は2種以上が使用可能である。これらセメントに、例えば、アルミナセメント1号、アルミナセメント2号、フォンデュを1種又は2種以上併用してもよい。 The cement according to the present invention includes various portland cements such as ordinary, early strength, ultra-early strength, low heat, and moderate heat, various mixed cements obtained by mixing blast furnace slag, fly ash, or silica with these portland cements, and a brain ratio. Filler cement mixed with limestone powder with a surface area of 2000 cm 2 / g or more, blast furnace slow-cooled slag fine powder, etc., and environment-friendly cement (eco-cement) manufactured from municipal waste incineration ash and sewage sludge incineration ash Is mentioned. One or more of these can be used. For example, alumina cement No. 1, alumina cement No. 2, or fondue may be used in combination with these cements.
本発明の急結性セメント組成物は、骨材を含まないペーストとして使用してもよく、骨材を含むモルタルやコンクリートとして使用してもよい。 The rapid setting cement composition of the present invention may be used as a paste containing no aggregate, or may be used as mortar or concrete containing aggregate.
本発明は、更に、混和材を混合しても良い。混和材としては、カルシウムアルミネートやセッコウ等が挙げられる。カルシウムアルミネートとセッコウを併用しても良い。 In the present invention, an admixture may be further mixed. Examples of the admixture include calcium aluminate and gypsum. You may use calcium aluminate and gypsum together.
本発明のカルシウムアルミネートとは、CaO原料やAl2O3原料を混合したものをキルンで焼成したり、電気炉等で溶融したりする等の熱処理をして得られるカルシウムアルミネート、又、その他の成分として、ナトリウム、カリウム、及びリチウム等のアルカリ金属塩が一部固溶したカルシウムアルミネート、SiO2を含有するカルシウムアルミネート、SO3を含有するカルシウムアルミネート等が挙げられる。これらの中では、反応活性の点で、非晶質のカルシウムアルミネートが好ましい。 The calcium aluminate of the present invention is a calcium aluminate obtained by heat-treating a mixture of a CaO raw material or an Al 2 O 3 raw material, such as baking in a kiln or melting in an electric furnace, Examples of other components include calcium aluminate in which alkali metal salts such as sodium, potassium, and lithium are partly dissolved, calcium aluminate containing SiO 2 , calcium aluminate containing SO 3, and the like. Among these, amorphous calcium aluminate is preferable from the viewpoint of reaction activity.
カルシウムアルミネートの粒度はブレーン値で3000cm2/g以上が好ましい。3000cm2/g未満では急結力が低下する場合がある。ブレーン値はJIS R 5201に規定するブレーン空気透過装置を用いて測定する。 The particle size of the calcium aluminate is preferably 3000 cm 2 / g or more in terms of a brain value. If it is less than 3000 cm 2 / g, the rapid setting force may decrease. The brane value is measured using a brane air permeation device specified in JIS R 5201.
カルシウムアルミネートの使用量は、セメント100部に対して1〜15部が好ましく、2〜10部がより好ましい。1部未満では初期強度増進効果が得られない場合があり、15部を越えると長期強度発現性が低下する場合がある。 The amount of calcium aluminate used is preferably 1 to 15 parts, more preferably 2 to 10 parts, relative to 100 parts of cement. If it is less than 1 part, the initial strength enhancement effect may not be obtained, and if it exceeds 15 parts, long-term strength development may be reduced.
本発明のセッコウは、カルシウムアルミネートと併用することにより、初期強度及び長期強度を向上させることができる。セッコウとしては、無水セッコウ、半水セッコウ、二水セッコウ等が挙げられる。工場で副生するセッコウや天然に産出するセッコウを使用してもよい。これらの中では、強度発現性の点で、無水セッコウが好ましい。 The gypsum of this invention can improve initial strength and long-term strength by using together with calcium aluminate. Examples of gypsum include anhydrous gypsum, half-water gypsum, and two-water gypsum. Gypsum produced as a by-product in the factory or gypsum produced in nature may be used. Among these, anhydrous gypsum is preferable in terms of strength development.
セッコウの粒度はブレーン値で3000cm2/g以上が好ましい。3000cm2/g未満では強度発現性の向上効果が得られない場合がある。 The gypsum particle size is preferably 3000 cm 2 / g or more in terms of a brain value. If it is less than 3000 cm 2 / g, the effect of improving the strength development may not be obtained.
セッコウの使用量はセメント100部に対して1〜15部が好ましく、2〜10部がより好ましい。
1部未満では初期強度増進効果が得られない場合があり、15部を越えると膨張によりクラックが入る場合がある。
The amount of gypsum used is preferably 1 to 15 parts, more preferably 2 to 10 parts, relative to 100 parts of cement.
If it is less than 1 part, the initial strength enhancement effect may not be obtained, and if it exceeds 15 parts, cracks may occur due to expansion.
本発明は、混和材として、更にオキシカルボン酸類及び/又はアルカリ金属硫酸塩を含有しても良い。 The present invention may further contain oxycarboxylic acids and / or alkali metal sulfates as admixtures.
本発明のオキシカルボン酸類は、例えば、カルシウムアルミネートが存在する系でセメント硬化体の数時間レベルの初期強度を向上するために使用する。 The oxycarboxylic acids of the present invention are used, for example, in order to improve the initial strength of several hours level of a hardened cement in a system in which calcium aluminate is present.
オキシカルボン酸類としては、クエン酸、リンゴ酸、グルコン酸、酒石酸、これらのナトリウム塩、カリウム塩等のオキシカルボン酸類が挙げられる。これらの1種又は2種以上の混合物、更にこれらと、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物及びケイ酸塩とを、組み合わせた混合物も挙げられる。
これらの中では、オキシカルボン酸類単独の使用が好ましい。
Examples of oxycarboxylic acids include oxycarboxylic acids such as citric acid, malic acid, gluconic acid, tartaric acid, sodium salts and potassium salts thereof. The mixture which combined these, 1 type, or 2 or more types and these, carbonate, nitrate, hydroxide, and silicate is also mentioned.
Of these, the use of oxycarboxylic acids alone is preferred.
オキシカルボン酸類の使用量は、セメント100部に対して0.02〜3部が好ましく、0.1〜2部がより好ましい。0.02部未満では流動性を調整することが難しい場合があり、3部を超えると初期強度発現性を阻害する場合がある。 The amount of oxycarboxylic acids used is preferably 0.02 to 3 parts, more preferably 0.1 to 2 parts, relative to 100 parts of cement. If it is less than 0.02 part, it may be difficult to adjust fluidity, and if it exceeds 3 parts, the initial strength development may be inhibited.
本発明のアルカリ金属硫酸塩は、例えば、材齢3日までの強度発現性を改善するために使用する。 The alkali metal sulfate of the present invention is used, for example, to improve strength development up to the age of 3 days.
アルカリ金属硫酸塩としては、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等が挙げられる。これらの中では、強度発現性を改善する効果が大きい点で、硫酸ナトリウムが好ましい。 Examples of the alkali metal sulfate include lithium sulfate, sodium sulfate, and potassium sulfate. Among these, sodium sulfate is preferable in that the effect of improving strength development is large.
アルカリ金属硫酸塩の使用量は、セメント100部に対して0.3〜5部が好ましく、0.5〜3部がより好ましい。0.3部未満では強度増進効果が得られない場合があり、5部を越えると初期強度発現性を阻害する場合がある。 The amount of alkali metal sulfate used is preferably 0.3 to 5 parts, more preferably 0.5 to 3 parts, relative to 100 parts of cement. If it is less than 0.3 part, the effect of enhancing the strength may not be obtained, and if it exceeds 5 parts, the initial strength development may be inhibited.
混和材の混合順序は特に制限がない。混和材を、ポリシリカ鉄やセメントと予め混合しても良く、ポリシリカ鉄やセメントと別個に混合しても良い。 The mixing order of the admixture is not particularly limited. The admixture may be premixed with polysilica iron or cement, or may be mixed separately with polysilica iron or cement.
本発明のセメント組成物において、セメントの使用量は300〜500kg/m3が好ましく、水セメント比は40〜65%が好ましい。 In the cement composition of the present invention, the amount of cement used is preferably 300 to 500 kg / m 3 , and the water cement ratio is preferably 40 to 65%.
本発明の急結性セメント組成物は、得られる硬化体の材齢28日の圧縮強度(Cs)とポリシリカ鉄を加えない硬化体の材齢28日の圧縮強度(Cb)の比(Cs/Cb)が0.95以上を示すことが好ましく、0.98以上を示すことがより好ましい。 The rapid setting cement composition of the present invention is a ratio of the compressive strength (Cs) of the hardened material obtained at the age of 28 days to the compressive strength (Cb) of the hardened material at the age of 28 days without adding polysilica iron (Cs / Cb) is preferably 0.95 or more, and more preferably 0.98 or more.
強度比が大きい理由としては、ポリシリカ鉄を加えたときに超微粒子のシリカが生成し、超微粒子のシリカが硬化体空隙に充てんすることにより、硬化体が緻密化し、強度発現の向上に寄与するものと考えられる。この作用は、ポリシリカ鉄の使用量が小さいときには見られない知見であると考えられる。 The reason why the strength ratio is large is that, when polysilica iron is added, ultrafine silica is produced, and the ultrafine silica fills the voids of the hardened body, so that the hardened body becomes dense and contributes to improvement of strength expression. It is considered a thing. This effect is considered to be a finding that cannot be seen when the amount of polysilica iron used is small.
本発明の急結性セメント組成物は各種用途に使用できる。特に、優れた急結性を示すことから吹付け材料として使用できる。 The rapid setting cement composition of the present invention can be used for various applications. In particular, it can be used as a spray material because of its excellent quick setting properties.
本発明の急結性セメント組成物を用いる吹付け材料の吹付け工法としては、特に限定するものではないが、水を加えて練り混ぜたセメントモルタルやコンクリートをポンプ圧送し、ノズルの手前で本発明のポリシリカ鉄を合流させて吹き付ける湿式吹付け工法や、ドライな状態でセメントモルタルやコンクリートを圧縮空気で搬送し、ノズル手前で本発明のポリシリカ鉄を合流させて吹き付ける乾式吹付け工法が挙げられる。 The spraying method of the spray material using the quick setting cement composition of the present invention is not particularly limited, but the cement mortar or concrete mixed with water and pumped is pumped, and the spray material is placed in front of the nozzle. Examples include a wet spraying method in which the polysilica iron of the invention is joined and sprayed, and a dry spraying method in which cement mortar and concrete are conveyed with compressed air in a dry state and the polysilica iron of the present invention is joined and sprayed before the nozzle. .
本発明では、施工及び硬化体の性能に支障をきたさない範囲で、セメントに、減水剤、AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、セルロースエーテル類、ポリエチレンオキサイド類、多糖類等の増粘剤、消泡剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、セメントの遅延剤、セメントの促進剤、高分子凝集剤、短繊維、ベントナイト等の粘土鉱物やハイドロタルサイト等のアニオン交換体等の各種添加剤、ポリマーエマルジョン、γ型ケイ酸ニカルシウム、2アルミン酸カルシウム等を添加することが可能である。セメントに予め混和されたものとは別に、高炉スラグ、シリカフューム、フライアッシュ等の水和活性のある無機粉末を併用することが可能である。 In the present invention, cement, water reducing agent, AE water reducing agent, high performance water reducing agent, high performance AE water reducing agent, cellulose ethers, polyethylene oxides, polysaccharides, etc., within a range that does not hinder the performance of the construction and cured body. Thickeners, defoamers, rust inhibitors, antifreeze agents, shrinkage reducers, cement retarders, cement accelerators, polymer flocculants, short fibers, anions such as bentonite and hydrotalcite It is possible to add various additives such as exchangers, polymer emulsions, γ-type dicalcium silicate, calcium aluminate and the like. Apart from those previously mixed with cement, it is possible to use hydrated inorganic powders such as blast furnace slag, silica fume and fly ash in combination.
「実験例1」 "Experiment 1"
セメント100部に対して、砂300部、水63部を加えてモルタルを練り混ぜた。練り混ぜたモルタル中のセメント100部に対して、表1に示す量のFe(Feとして固形分換算した量)となるように凝結促進剤を加え、10秒間モルタルミキサーで練り混ぜた。その後、低減率(こわばり状態)、凝結速度、圧縮強度を測定した。結果を表1に示す。 To 100 parts of cement, 300 parts of sand and 63 parts of water were added and mortar was mixed. A setting accelerator was added to 100 parts of cement in the kneaded mortar so that the amount of Fe shown in Table 1 (amount converted to solid content as Fe) was added, and kneaded with a mortar mixer for 10 seconds. Thereafter, the reduction rate (stiffness state), setting speed, and compressive strength were measured. 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
砂:新潟県糸魚川市姫川水系砕砂、密度2.62g/cm3
凝結促進剤(1):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比0.2、Na含有量0.31%、pH1.5、粘度1.9mPa・S
凝結促進剤(2):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比0.25、Na含有量0.34%、pH2.2、粘度1.6mPa・S
凝結促進剤(3):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比0.5、Na含有量0.38%、pH2.4、粘度2.8mPa・S
凝結促進剤(4):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比1.0、Na含有量0.42%、pH2.5、粘度4.3mPa・S
凝結促進剤(5):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比2.0、Na含有量0.62%、pH3.3、粘度7.2mPa・S
凝結促進剤(6):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比3.0、Na含有量0.98%、pH4.4、粘度8.2mPa・S
凝結促進剤(A):硫酸アルミニウム水溶液、AL2O3として8.1%含有、市販品
凝結促進剤(B):カルシウムアルミネート系急結剤 市販品
凝結促進剤(C):カルシウムサルホアルミネート系急結剤 市販品
(Materials used)
Cement: Ordinary Portland cement, commercially available sand: Himekawa water crushed sand, Itoigawa City, Niigata Prefecture, density 2.62 g / cm 3
Setting accelerator (1): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 0.2, Na content 0.31%, pH 1.5, viscosity 1.9 mPa · S
Setting accelerator (2): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 0.25, Na content 0.34%, pH 2.2, viscosity 1.6 mPa · S
Setting accelerator (3): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 0.5, Na content 0.38%, pH 2.4, viscosity 2.8 mPa · S
Setting accelerator (4): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 1.0, Na content 0.42%, pH 2.5, viscosity 4.3 mPa · S
Setting accelerator (5): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 2.0, Na content 0.62%, pH 3.3, viscosity 7.2 mPa · S
Setting accelerator (6): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 3.0, Na content 0.98%, pH 4.4, viscosity 8.2 mPa · S
Setting accelerator (A): aluminum sulfate aqueous solution, 8.1% contained as AL 2 O 3, commercially available setting accelerator (B): Calcium aluminate quick-setting admixture commercially setting accelerator (C): Calcium Saruho Aluminum Nate-based quick set
(測定方法) (Measuring method)
低減率(こわばり状態):凝結促進剤を加える前の練り混ぜたモルタルのJIS R 5201に規定されたフロー値に対して、凝結促進剤を加えた後のモルタルのフロー値の低減率で評価した。低減率が大きいほど凝集効果が大きい(こわばり状態が強い)と評価できる。
フロー低減率(%)=(1−(凝結促進剤を加えた後のモルタルフロー)/(凝結促進剤を加える前のフロー))×100
Reduction rate (stiffness state): The flow rate specified in JIS R 5201 of the mortar kneaded before adding the setting accelerator was evaluated by the reduction rate of the flow value of the mortar after adding the setting accelerator. . It can be evaluated that the larger the reduction rate, the greater the aggregation effect (stronger stiffness state).
Flow reduction rate (%) = (1− (mortar flow after addition of setting accelerator) / (flow before adding setting accelerator)) × 100
凝結速度:ASTM C 403に準拠したプロクター貫入抵抗試験で評価した。3.5N/mm2以上を示す時間を始発とし、28N/mm2以上を示す時間を終結とした。
圧縮強度:JIS R 5201に準拠して測定した。測定材齢は、1時間、28日。
Cs/Cb(圧縮強度比):材齢28日の圧縮強度を測定し、下記式で圧縮強度比を求めた。
圧縮強度比=Cs(ポリシリカ鉄を添加したモルタル硬化体の圧縮強度)/Cb(ポリシリカ鉄を添加しないモルタル硬化体の圧縮強度)
Setting speed: Evaluated by a Procter penetration resistance test according to ASTM C403. And initial set time indicating a 3.5 N / mm 2 or more, and a termination time indicating the 28N / mm 2 or more.
Compressive strength: measured in accordance with JIS R 5201. Measurement age is 1 hour, 28 days.
Cs / Cb (compressive strength ratio): The compressive strength at the age of 28 days was measured, and the compressive strength ratio was determined by the following formula.
Compressive strength ratio = Cs (compressed strength of mortar cured product with added polysilica iron) / Cb (compressed strength of mortar cured product without added polysilica iron)
表1から以下の傾向が見られる。本発明はポリシリカ鉄を使用することにより、優れた凝集特性が得られ、強度比が大きい硬化体を形成できる。特に、ポリシリカ鉄のSiO2/Feモル比が0.2〜3.0である場合、ポリシリカ鉄がFeとしてセメント100部に対して固形分換算で1〜10部含有する場合、本発明の効果が大きい。ポリシリカ鉄以外の凝結促進剤(A)〜(C)を使用する場合、強度比が小さく、本発明の効果が得られない。 The following tendencies are seen from Table 1. In the present invention, by using polysilica iron, excellent agglomeration characteristics can be obtained, and a cured product having a large strength ratio can be formed. In particular, when the SiO 2 / Fe molar ratio of polysilica iron is 0.2 to 3.0, the polysilica iron contains 1 to 10 parts in terms of solid content with respect to 100 parts of cement as the effect of the present invention. Is big. When setting accelerators (A) to (C) other than polysilica iron are used, the strength ratio is small and the effects of the present invention cannot be obtained.
「実験例2」
セメント100部に対して、Feが固形分換算で5部となるように、表2に示す凝結促進剤を加えたこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表2に示す。
"Experimental example 2"
It was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that the setting accelerator shown in Table 2 was added so that Fe was 5 parts in terms of solid content with respect to 100 parts of cement. The results are shown in Table 2.
(使用材料)
凝結促進剤(7):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比1.0、Li含有量0.45%、pH3.1、粘度3.9mPa・S
凝結促進剤(8):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比1.0、K含有量0.43%、pH3.2、粘度3.8mPa・S
凝結促進剤(9):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比1.0、Na含有量0.02%、pH1.7、粘度5.1mPa・S
凝結促進剤(10):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比1.0、Na含有量0.30%、pH2.1、粘度4.7mPa・S
凝結促進剤(11):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比1.0、Na含有量0.35%、pH2.4、粘度4.5mPa・S
凝結促進剤(12):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比1.0、Na含有量0.65%、pH2.5、粘度4.2mPa・S
凝結促進剤(13):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比1.0、Na含有量1.00%、pH3.6、粘度3.9mPa・S
凝結促進剤(14):ポリシリカ鉄水溶液、SiO2/Feモル比1.0、Na含有量1.1%、pH3.7、粘度3.8mPa・S
(Materials used)
Setting accelerator (7): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 1.0, Li content 0.45%, pH 3.1, viscosity 3.9 mPa · S
Setting accelerator (8): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 1.0, K content 0.43%, pH 3.2, viscosity 3.8 mPa · S
Setting accelerator (9): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 1.0, Na content 0.02%, pH 1.7, viscosity 5.1 mPa · S
Setting accelerator (10): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 1.0, Na content 0.30%, pH 2.1, viscosity 4.7 mPa · S
Setting accelerator (11): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 1.0, Na content 0.35%, pH 2.4, viscosity 4.5 mPa · S
Setting accelerator (12): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 1.0, Na content 0.65%, pH 2.5, viscosity 4.2 mPa · S
Setting accelerator (13): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 1.0, Na content 1.00%, pH 3.6, viscosity 3.9 mPa · S
Setting accelerator (14): polysilica iron aqueous solution, SiO 2 / Fe molar ratio 1.0, Na content 1.1%, pH 3.7, viscosity 3.8 mPa · S
表2から以下の傾向が見られる。本発明のポリシリカ鉄はアルカリ金属を0.3〜1.0%含有することにより、優れた凝集特性が得られ、強度比が大きい硬化体を形成できる。アルカリ金属が0.3%未満だと、凝集特性が得られず、強度比が小さく、本願発明の効果が得られない。アルカリ金属が1.0%を越えると、強度比が小さく、本願発明の効果が得られない。 Table 2 shows the following trends. When the polysilica iron of the present invention contains 0.3 to 1.0% of an alkali metal, excellent aggregation characteristics can be obtained, and a cured product having a large strength ratio can be formed. If the alkali metal content is less than 0.3%, the aggregation characteristics cannot be obtained, the strength ratio is small, and the effect of the present invention cannot be obtained. If the alkali metal exceeds 1.0%, the strength ratio is small and the effect of the present invention cannot be obtained.
「実験例3」 "Experiment 3"
セメント100部に対して、Feが固形分換算で2.5部となる凝結促進剤(2)、表3に示す量のカルシウムアルミネート、セッコウ、アルカリ金属硫酸塩、及びオキシカルボン酸類を加えたこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表3に示す。 A setting accelerator (2) in which Fe is 2.5 parts in terms of solid content, calcium aluminate, gypsum, alkali metal sulfate, and oxycarboxylic acids in amounts shown in Table 3 were added to 100 parts of cement. Except for this, the same procedure as in Experimental Example 1 was performed. The results are shown in Table 3.
(使用材料)
カルシウムアルミネート:非晶質C12A7、ブレーン比表面積5800cm2/g
セッコウ:天然無水セッコウ、市販品、ブレーン比表面積5800cm2/g
アルカリ金属硫酸塩:無水硫酸ナトリウム、市販品
オキシカルボン酸類:クエン酸、市販品
(Materials used)
Calcium aluminate: amorphous C 12 A 7 , Blaine specific surface area 5800 cm 2 / g
Gypsum: Natural anhydrous gypsum, commercial product, Blaine specific surface area 5800 cm 2 / g
Alkali metal sulfate: anhydrous sodium sulfate, commercially available oxycarboxylic acids: citric acid, commercially available
表3から以下の傾向が見られる。本発明はカルシウムアルミネートやセッコウを含有することにより、強度を向上できる。本発明はオキシカルボン酸類やアルカリ金属硫酸塩を含有することにより、強度、特に初期強度を向上できる。 Table 3 shows the following trends. The present invention can improve strength by containing calcium aluminate or gypsum. The present invention can improve strength, particularly initial strength, by containing oxycarboxylic acids and alkali metal sulfates.
「実験例4」 "Experimental example 4"
各材料の単位量を、セメント360kg/m3、細骨材1,021kg/m3、粗骨材691kg/m3、水216kg/m3とし、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。液体ポンプで圧縮空気と共に、セメント100部に対して、表4に示す量のFe(Feとして固形分換算した量)となるように凝結促進剤を、ノズル先端から0.6m後ろの位置でセメントコンクリートと合流混合した。混合して得られた急結性吹付けコンクリートをノズル先端から吹き付けた。この急結性吹付けコンクリートについて、粉塵濃度、コンクリート圧縮強度を測定した。結果を表4に示す。 The unit quantity of each material, cement 360 kg / m 3, fine aggregates 1,021kg / m 3, coarse aggregate 691kg / m 3, the water 216 kg / m 3, spray pressure 0.4MPa the shotcrete, It pumped with the concrete pumping machine "MKW-25SMT" on the conditions of spraying speed 10m < 3 > / h. Together with compressed air using a liquid pump, a setting accelerator is added at a position 0.6 m behind the nozzle tip so that the amount of Fe shown in Table 4 (the amount converted to solid content as Fe) is 100 parts of cement. Mixed and mixed with concrete. Quick setting spray concrete obtained by mixing was sprayed from the tip of the nozzle. About this quick setting shotcrete, dust concentration and concrete compressive strength were measured. The results are shown in Table 4.
(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2.66、最大寸法13mm
細骨材:新潟県糸魚川市姫川産川砂利、表乾状態、比重2.62
セメント:普通ポルトランドセメント、市販品
(Materials used)
Coarse aggregate: Himekawa Sakegawa gravel, Itoigawa City, Niigata Prefecture, surface dry condition, specific gravity 2.66, maximum dimension 13mm
Fine aggregate: Himekawa Sakegawa gravel, Itoigawa city, Niigata prefecture, surface dry condition, specific gravity 2.62
Cement: Ordinary Portland cement, commercial product
(測定方法) (Measuring method)
粉塵濃度: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の定位置で粉塵量を粉塵計(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。 Dust concentration: Rapid setting spray concrete was sprayed to the simulated tunnel at a pumping speed of 10 m 3 / h for 10 minutes. The amount of dust was measured with a dust meter (Shibata Chemical Co., Ltd., measuring range 0.01 to 100 mg / m 3 , P-5L type) at a fixed position of 5 m from the spraying place.
コンクリート圧縮強度:材齢1時間、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付け、1日後にコアドリルで採取した直径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。測定までの養生は20℃水中養生とした。 Concrete compressive strength: Age 1 hour, 1 day compressive strength, the pin installed in the pullout formwork of width 25cm x length 25cm is covered with the quick setting sprayed concrete from the surface of the pullout formwork, The pin was pulled out from the back side, the pulling 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 obtained by spraying quick setting sprayed concrete on a mold of width 50 cm x length 50 cm x thickness 20 cm, and a specimen 5 cm in diameter x 10 cm in length taken with a core drill one day later. The compressive strength was determined by measuring with a 20-ton pressure machine. Curing up to the measurement was water curing at 20 ° C.
表4から以下の傾向が見られる。本発明はポリシリカ鉄を使用することにより、初期強度や長期強度が大きく、強度比が大きい硬化体を形成できる。特に、ポリシリカ鉄がFeとしてセメント100部に対して固形分換算で1〜10部含有する場合、本発明の効果が大きい。 Table 4 shows the following trends. In the present invention, by using polysilica iron, it is possible to form a cured body having a large initial strength and long-term strength and a large strength ratio. In particular, when the polysilica iron is contained in an amount of 1 to 10 parts in terms of solid content with respect to 100 parts of cement as Fe, the effect of the present invention is great.
「実験例5」
セメント100部に対して、表5に示す量のFe(Feとして固形分換算した量)となるように凝結促進剤を混合し、セメント100部に対して、カルシウムアルミネート10部、セッコウ10部、アルカリ金属硫酸塩1部、及びオキシカルボン酸類0.3部を加えたこと以外は実験例4と同様に吹き付けた。結果を表5に示す。
“Experimental Example 5”
A setting accelerator is mixed with 100 parts of cement so that the amount of Fe shown in Table 5 (amount converted to solid content as Fe) is obtained, and 10 parts of calcium aluminate and 10 parts of gypsum with respect to 100 parts of cement. The sample was sprayed in the same manner as in Experimental Example 4 except that 1 part of alkali metal sulfate and 0.3 part of oxycarboxylic acids were added. The results are shown in Table 5.
表5から以下の傾向が見られる。本発明はポリシリカ鉄を使用することにより、粉塵濃度が小さく、初期強度や長期強度が大きく、強度比が大きい硬化体を形成できる。本発明は混和材を含有することにより、強度、特に初期強度を向上できる。 From Table 5, the following tendencies are observed. In the present invention, by using polysilica iron, it is possible to form a cured product having a small dust concentration, a large initial strength and a long-term strength, and a large strength ratio. The present invention can improve strength, particularly initial strength, by containing an admixture.
本発明のポリシリカ鉄を用いることにより、優れた凝結特性が得られ、厚付け性が良好な吹付け施工が可能となり、施工スピードの短縮化を図ることができる。本発明のポリシリカ鉄を用いることにより、低粉塵環境を実現でき、初期及び長期の強度発現性に優れ、従来では達成できなかった作業環境を配慮した高品質吹付け施工ができる。本発明のポリシリカ鉄はアルミニウムイオンや硫酸イオンを含まないので、アルミニウムイオンや硫酸イオンの溶出がなく、環境にやさしい吹付け施工も実現できる。以上のことから、コンクリート構造物の補修分野、のり面吹付け分野、トンネルの吹付け分野等、広範な利用が可能である。 By using the polysilica iron of the present invention, excellent setting characteristics can be obtained, spraying work with good thickness can be performed, and construction speed can be shortened. By using the polysilica iron of the present invention, a low dust environment can be realized, excellent in initial and long-term strength development, and high-quality spraying can be performed in consideration of a work environment that could not be achieved conventionally. Since the polysilica iron of the present invention does not contain aluminum ions or sulfate ions, there is no elution of aluminum ions or sulfate ions, and environmentally friendly spraying can be realized. From the above, it can be used in a wide range of fields such as repairing concrete structures, spraying slopes, and tunnels.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014032166A JP6305101B2 (en) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | Polysilica iron aqueous solution, cement composition, spraying material, and spraying method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014032166A JP6305101B2 (en) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | Polysilica iron aqueous solution, cement composition, spraying material, and spraying method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015157723A JP2015157723A (en) | 2015-09-03 |
JP6305101B2 true JP6305101B2 (en) | 2018-04-04 |
Family
ID=54182054
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014032166A Active JP6305101B2 (en) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | Polysilica iron aqueous solution, cement composition, spraying material, and spraying method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6305101B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2761423C2 (en) * | 2016-11-21 | 2021-12-08 | Басф Се | Composition for inorganic binders |
JP7027105B2 (en) * | 2017-10-06 | 2022-03-01 | 株式会社日本触媒 | Cement composition |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4579772B2 (en) * | 2005-06-06 | 2010-11-10 | 太平洋マテリアル株式会社 | Cement admixture and super fast cement |
JP4751779B2 (en) * | 2006-07-05 | 2011-08-17 | 水道機工株式会社 | Flocculant for water treatment |
JP5405418B2 (en) * | 2010-08-27 | 2014-02-05 | 電気化学工業株式会社 | Cement setting accelerator, spraying material and spraying method using the same |
JP5843091B2 (en) * | 2011-06-14 | 2016-01-13 | デンカ株式会社 | Spraying material and spraying method using the same |
-
2014
- 2014-02-21 JP JP2014032166A patent/JP6305101B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015157723A (en) | 2015-09-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6482878B2 (en) | Spray cement mortar and spray cement concrete | |
JP4732122B2 (en) | Spray material and spraying method | |
JP2001316150A (en) | Quick setting agent, cement composition and spraying material using it | |
JP2014148434A (en) | Hydraulic composition | |
JP5308304B2 (en) | Spraying material and spraying method using the same | |
JP6030438B2 (en) | Spraying material and spraying method using the same | |
JP6386902B2 (en) | Shotcrete and manufacturing method thereof | |
JP6305101B2 (en) | Polysilica iron aqueous solution, cement composition, spraying material, and spraying method | |
JP2003119464A (en) | Slug-based grouting material | |
JP2012224511A (en) | Spraying material, and spraying method therewith | |
JP5620170B2 (en) | Foaming quick setting agent, spraying material and spraying method using the same | |
JP6985177B2 (en) | Hydraulic composition and concrete | |
JP5603148B2 (en) | Spraying material and spraying method using the same | |
JP5405418B2 (en) | Cement setting accelerator, spraying material and spraying method using the same | |
JP5783702B2 (en) | Spraying material and spraying method using the same | |
JP2003081664A (en) | Quick setting agent, quick setting agent slurry, spraying material, and spraying method using the same | |
JP5308279B2 (en) | Spraying material and spraying method using the same | |
JP4080416B2 (en) | Ground injection agent and ground injection method | |
JP2018104982A (en) | Construction method of spray concrete | |
JP7503011B2 (en) | Calcium aluminate for accelerators and foam-type accelerators | |
JP2000302506A (en) | Accelerator slurry, spraying material and method of spraying using the same | |
JP5701546B2 (en) | Spraying material and spraying method using the same | |
JP2005170723A (en) | Spray material, quick setting spray cement concrete, and spray construction method using them | |
JP2010241624A (en) | Quick setting agent, quick setting agent slurry, spray material and spraying method using the same | |
JP2003081666A (en) | Quick setting agent, quick setting agent slurry, spraying material, and spraying method using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170116 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171025 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171031 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180306 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180306 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6305101 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |