JP6367276B2 - 液体急結剤、吹付け材料及びそれを用いた吹付け工法 - Google Patents
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しかし、高濃度の液体急結剤は、長期間保存すると、液中に析出物が生成したり、液がゲル化したり、懸濁粒子が沈降したりする場合があった。硫酸アルミニウムの水に対する溶解度は20℃で27%であり、共存する溶質や液温によって変動するが、溶解度以上の硫酸アルミニウムを含有する液体急結剤は、貯蔵安定性が悪く、製造直後の性状を保持することが難しい。液中に析出物が生成したり、液がゲル化したり懸濁粒子が沈降したりした状態の液体急結剤を使用すると、ポンプが閉塞したり、コンクリートの混合性が悪くなり、優れた性状が得られなかったりする場合があった。また、溶解度は液温によって変動する為、この貯蔵性の問題は、貯蔵する温度に依存し、高温または低温で貯蔵すると、より顕著に現れる場合があった。
本発明でいう部や%は特に規定のない限り質量基準である。本発明でいうセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、コンクリートを総称するものである。
硫酸アルミニウムは、粉末状として無水物と含水物があり、また、水に溶解して水溶液としたものがあり、いずれも使用可能であるが、このうち、セメントコンクリートとの混合性が良好な面から水溶液として使用するのが好ましい。硫酸アルミニウムの濃度は、固形分換算(無水物)で30〜50%が好ましい。30%未満ではセメントコンクリートの付着が小さい場合があり、50%を越えると貯蔵安定性が悪くなり、セメントコンクリートの凝結・硬化が促進され過ぎ、リバウンド率が高くなる場合がある。
例えば、アルキル(炭素数10〜26)トリメチルアンモニウム塩、アルキル(炭素数10〜26)ピリジニウム塩、アルキル(炭素数10〜26)イミダゾリニウム塩、アルキル(炭素数10〜26)ジメチルベンジルアンモニウム塩等が挙げられる。
具体的には、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、タロートリメチルアンモニウムクロライド、タロートリメチルアンモニウムブロマイド、水素化タロートリメチルアンモニウムクロライド、水素化タロートリメチルアンモニウムブロマイド、ヘキサデシルエチルジメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルエチルジメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルプロピルジメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルピリジニウムクロライド、1.1−ジメチル−2−ヘキサデシルイミダゾリニウムクロライド、ヘキサデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等が挙げられる。これらの中から2種以上併用してもよい。 水溶性と増粘効果の観点から、具体的には、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルピリジニウムクロライド等が好ましい。また、増粘効果の温度安定性の観点から、上記のアルキル基の炭素数の異なるカチオン性界面活性剤を2種以上併用することが好ましい。
塩素等のハロゲンを含まない4級塩として、アンモニウム塩やイミダゾリニウム塩等が挙げられ、具体的にはヘキサデシルトリメチルアンモニウムメトサルフェート、ヘキサデシルジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、オクタデシルトリメチルアンモニウムメトサルフェート、オクタデシルジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、タロートリメチルアンモニウムメトサルフェート、タロージメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、1.1−ジメチル−2−ヘキサデシルイミダゾリニウムメトサルフェート、ヘキサデシルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムアセテート、オクタデシルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムアセテート、ヘキサデシルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムプロピオネート、オクタデシルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムプロピオネート、タロージメチルヒドロキシエチルアンモニウムアセテート、タロージメチルヒドロキシエチルアンモニウムプロピオネート、等が挙げられる。
水溶性と増粘効果の観点から、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムメトサルフェート、ヘキサデシルジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、オクタデシルトリメチルアンモニウムメトサルフェート及びオクタデシルジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート等が好ましい。
塩素等のハロゲンを含まない4級アンモニウム塩は、例えば、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、炭酸ジメチルで3級アミンを4級化することで得ることができる。
AE剤はセメントコンクリートの凍害を防止するものである。繊維は特にアンカー部のひび割れ防止に有効なものである。また、微粉は空隙を埋めて緻密構造を形成し、高強度化を図るものであり、シリカフューム等が使用可能である。
フッ素化合物としては、フッ化水素、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カリウム、フッ化アルミニウム、フッ化亜鉛、フッ化アンモニウム、フッ化水素カリウム、三フッ化ホウ素、六フッ化アルミニウムナトリウム、六フッ化アルミニウムカリウム、ケイフッ化水素、ケイフッ化ナトリウム、ケイフッ化マグネシウム、ケイフッ化カリウム、ケイフッ化亜鉛、ケイフッ化アンモニウム等が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上が使用可能である。この中では、凝結性状が優れるという点で、六フッ化アルミニウムナトリウムが好ましい。
液体急結剤のフッ素化合物の濃度は、0.1〜10%が好ましく、1〜8%がより好ましい。0.1%未満では凝結性状や初期強度発現性の向上が小さい場合があり、10%を超えると、貯蔵安定性が低下したり、長期強度発現性を阻害したりする場合がある。
アルコールアミン類とは、アミノ基とヒドロキシル基の両方を有する有機化合物の総称である。アルコールアミン類としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上使用可能である。この中では、凝結性状が優れるという点で、ジエタノールアミンが好ましい。
液体急結剤のアルコールアミン類の濃度は、0.1〜5%が好ましく、0.5〜3%がより好ましい。0.1%未満では凝結性状や初期強度発現性がの向上が小さい場合があり、5%を超えると貯蔵安定性が損なわれたり、長期強度発現性を阻害したりする場合がある。
硫酸アルミニウムとカチオン性界面活性剤としてアルキルアンモニウム塩を表1に示すような濃度になるように水に添加し、1時間撹拌して種々の液体急結剤を調製した。また、撹拌後、3時間液を静置し、粘度計で粘度を測定した。さらに、1か月間液を静置し、分離度を評価した。結果を表1に併記する。
硫酸アルミニウム:硫酸アルミニウム14水和物、市販品
カチオン性界面活性剤:アルキルアンモニウム塩、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムメトサルフェート、花王社製、商品名ビスコトップ100B
粘度:B型粘度計(東機産業社製TVB−10型)を使用。試験環境温度:20℃に設定。
分離度:液全体に対する透明の上澄み液の体積割合を1000mlのビーカーで評価。温度20℃。○:0〜5%、△:5〜10%、×:10%以上、※:懸濁層なし(溶解)
各材料の単位量をセメント400kg/m3、細骨材1058kg/m3、粗骨材710kg/m3、高性能減水剤4kg/m3、水200kg/m3、及びアルキルアリルスルホン酸塩を表2に示すセメント100部に対する使用量となるように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。急結剤を合流するY字管から3m後方の位置で圧縮空気を導入してコンクリートを空気搬送した。また、Y字管の一方より、硫酸アルミニウム濃度が35%で、アルキルアンモニウム塩を液体急結剤中0.1%含有した液体急結剤をセメント100部に対して10部、圧縮空気と共に空気搬送し、セメントコンクリートに合流混合させた。
このセメントコンクリートについて、圧縮強度、長さ変化率を測定した。結果を表2に併記する。
セメント:普通ポルトランドセメント、市販品
細骨材:新潟県糸魚川市姫川産川砂、表乾状態、密度2.62g/cm3、最大骨材寸法5mm
祖骨材:新潟県糸魚川市姫川産川砂利、表乾状態、密度2.67g/cm3、最大骨材寸法15mm
高性能減水剤:ポリカルボン酸系、GCPケミカルズ社製、商品名FTN−30
水:水道水
硫酸アルミニウム:粉末硫酸アルミニウム18水塩、市販品
アニオン性芳香族化合物:アルキルアリルスルホン酸塩、p−トルエンスルホン酸、花王社製、商品名ビスコトップ100A
カチオン性界面活性剤:アルキルアンモニウム塩、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムメトサルフェート、花王製、商品名ビスコトップ100B
圧縮強度:温度20℃、材齢24時間の圧縮強度は、幅25cm×長さ25cmのプルアウト型枠に設置したピンを、プルアウト型枠表面から急結性セメントコンクリートで被覆し、型枠の裏面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の型枠に急結性セメントコンクリートを吹付け、採取した直径5.5cm×長さ110cmの供試体を20トン耐圧機で測定し、圧縮強度を求めた。
長さ変化率:専用型枠(10×10×36cm)に吹付けて供試体を作製した。材齢1日後脱型し基長を行い、温度20℃、湿度60%の室内で28日間養生後、収縮量を測定した。測定はJISR 1129−3(ダイヤルゲージ法)に準拠した。
硫酸アルミニウム濃度が35%、アルキルアンモニウム塩濃度が0.1%、促進剤(フッ化物、またはアルコールアミン)濃度が表3に示す値になるように水に添加し、実験例1と同様に種々の液体急結剤を調製し、粘度を測定し、分離度を評価した。
硫酸アルミニウム:実験例1と同様
カチオン性界面活性剤:実験例1と同様
促進剤(ア):六フッ化アルミニウムナトリウム、試薬、市販品
促進剤(イ):ジエタノールアミン、試薬、市販品
Claims (12)
- 硫酸アルミニウム30〜50質量%、カチオン性界面活性剤0.01〜2.5質量%、及び水を含有してなる液体急結剤。
- カチオン性界面活性剤が、アルキルアンモニウム塩である請求項1記載の液体急結剤。
- アルキルアンモニウム塩が、アルキルトリメチルアンモニウム塩である請求項2記載の液体急結剤。
- さらに、促進剤を含有してなる請求項1〜3のうちいずれか1項記載の液体急結剤。
- 促進剤が、フッ素化合物またはアルコールアミン類である請求項4記載の液体急結剤。
- セメントとアニオン性芳香族化合物を含有してなるセメントコンクリートと、請求項1〜5のうちのいずれか1項記載の液体急結剤とを含有してなる吹付け材料。
- アニオン性芳香族化合物が、アルキルアリルスルホン酸及びその塩である請求項6記載の吹付け材料。
- アニオン性芳香族化合物が、セメント100質量部に対して0.01〜2.5質量部である請求項6又は7記載の吹付け材料。
- セメントコンクリートと請求項1〜5のうちのいずれか1項記載の液体急結剤とを混合してなる吹付け工法。
- セメントとアルキルアリルスルホン酸及びその塩を含有してなるセメントコンクリートと、請求項1〜5のうち1項記載の液体急結剤とを混合してなる吹付け工法。
- アルキルアリルスルホン酸及びその塩が、セメント100質量部に対して0.01〜2.5質量部である請求項10記載の吹付け工法。
- セメントコンクリートと液体急結剤を吹付け直前で混合して吹付ける請求項9〜11のうちのいずれか1項記載の吹付け工法。
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