JP6465432B2 - High strength shotcrete - Google Patents

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Description

本発明は、壁面等へ吹付ける高強度の吹付コンクリートに関する。   The present invention relates to high-strength shotcrete that is sprayed onto a wall surface or the like.

トンネル、地下空間、法面等の建設工事に対し、地山や構築物補強のために、壁面、天井面又は傾斜面にスラリー状のモルタルやコンクリート(以下、総称して「コンクリート」という。)を吹付けることが行われている。一般的な吹付施工では、注水後のベースコンクリートに急結剤を添加して急結性を付与し、接水から短時間にセメントの凝結を完了させることで付着性の担保としている。吹付コンクリートは付着性に優れることが絶対条件となるが、例えば掘削現場など掘削後できるだけ早く補強を必要とする施工対象では、特に高い初期強度の発現性も要求される。急結性に優れる粉末状の急結剤としてカルシウムアルミネートが広く普及している。カルシウムアルミネートを急結成分とした吹付コンクリートの付着性を高める方策として、次のようなものが知られている。(1)カルシウムアルミネートのガラス化率を高める。(2)カルシウムアルミネートのCaOとAl23の含有モル比(CaO/Al23)の値を大きくする(例えば、特許文献1参照。)。(3)カルシウムアルミネートにMgOを含有させる。(例えば、特許文献2参照。)(4)アルカリ金属のアルミン酸塩を併用する。(例えば、特許文献3参照。)(5)アルカリ金属の炭酸塩を併用する。(例えば、特許文献4参照。)また、吹付装置の目詰まり防止など施工作業性の改善・向上策として、1〜4質量%のSiO2を含有させたカルシウムアルミネートを急結成分として使用することが知られている。(例えば、特許文献5参照。)また、カルシウムアルミネートを急結成分とした吹付コンクリートの初期強度を高める方策として、次のようなものが知られている。(6)吹付コンクリート中の水とセメントの質量比(セメント/水)を高める。 For construction works such as tunnels, underground spaces, and slopes, slurry mortar and concrete (hereinafter collectively referred to as “concrete”) are used on the walls, ceilings, and slopes to reinforce natural ground and structures. Spraying is done. In general spraying construction, quick setting agent is added to the base concrete after pouring water to give quick setting, and cement setting is completed in a short time from water contact, thereby ensuring adhesion. It is an absolute condition that shotcrete is excellent in adhesion. However, for example, a construction object that requires reinforcement as soon as possible after excavation, such as an excavation site, requires a particularly high initial strength. Calcium aluminate is widely used as a powdery quick setting agent having excellent quick setting properties. The following are known as measures for enhancing the adhesion of shotcrete containing calcium aluminate as a quick-setting component. (1) Increase the vitrification rate of calcium aluminate. (2) Increasing the content molar ratio (CaO / Al 2 O 3 ) of CaO and Al 2 O 3 in calcium aluminate (see, for example, Patent Document 1). (3) Calcium aluminate contains MgO. (For example, refer to Patent Document 2.) (4) An alkali metal aluminate is used in combination. (For example, refer to Patent Document 3.) (5) An alkali metal carbonate is used in combination. (For example, refer to Patent Document 4.) In addition, as a measure for improving and improving the workability such as prevention of clogging of the spraying device, calcium aluminate containing 1-4% by mass of SiO 2 is used as a quick setting component. It is known. (For example, refer to Patent Document 5.) Further, as a measure for increasing the initial strength of shotcrete containing calcium aluminate as a quick setting component, the following is known. (6) Increase the mass ratio (cement / water) of water and cement in shotcrete.

しかるに、カルシウムアルミネートを急結成分とした吹付コンクリートの付着性と初期強度を共に向上させる有用な方策は知られていない。特に、強度発現性については、従来の吹付コンクリートでの具備特性として知られている高い初期或いは早期強度発現性は、急結剤配合によってセメントの凝結が早く進展するために、急結成分を含まないコンクリートと比べ必然的に早期の強度が高い値を呈しているに過ぎず、従来の急結成分を含む吹付コンクリートの初期強度発現レベルを大きく超える強度上昇速度と初期強度値の大幅向上を得るための有用な方策は、少なくとも付着性や施工作業性を阻害しない範囲においては、知られていない。   However, a useful measure for improving both the adhesion and the initial strength of shotcrete containing calcium aluminate as a rapid setting component is not known. In particular, with regard to strength development, high initial or early strength development, which is known as a characteristic of conventional shotcrete, includes rapid setting components due to the rapid setting of cement due to the combination of rapid setting agents. As a result, the initial strength is inevitably higher than that of concrete, and the strength increase rate greatly exceeds the initial strength expression level of shotcrete containing conventional quick-setting components, and the initial strength value is greatly improved. A useful measure for this is not known at least as long as it does not impair the adhesion and workability.

特開2005−247618号公報JP 2005-247618 A 特開2014−88296号公報JP 2014-88296 A 特開平11−71145号公報JP-A-11-711145 特開平10−1342号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-1342 特開2013−177279号公報JP 2013-177279 A

本発明は、吹付施工の作業に支障をきたすほどの瞬結化を抑制して良好な作業性を確保できる吹付コンクリートであって、吹付の際にリバウンドや吹付物の垂れ落ちも無く強い付着力で変形もなく保持できるといった優れた付着性を具備し、しかも吹付後は著しく早く強度が増加し、短時間材齢での強度が格段に高い吹付物を形成できるという特性を全て具備した高強度吹付コンクリートの提供を課題とする。   The present invention is sprayed concrete that can secure good workability by suppressing the instantaneous setting that hinders the work of spraying work, and has strong adhesion without rebounding or dripping of the sprayed material. It has excellent adhesion that can be held without deformation, and it has high strength that has all the characteristics that the strength increases significantly after spraying and can form sprays with much higher strength at short age. The issue is to provide shotcrete.

本発明者は、前記課題解決のため検討した結果、特定の成分を特定量含有するガラス化が進んだカルシウムアルミネートのクリンカ粉末、アルミン酸ナトリウム及び無水石膏等を含む混合物を、セメント及び無水石膏を含む組成物に特定の割合で配合せしめた吹付コンクリートが、前記課題を総じて解決するものであるとの知見を得、本発明を完成した。   As a result of studying to solve the above problems, the present inventor has obtained a mixture containing calcium aluminate clinker powder, sodium aluminate, anhydrous gypsum, etc., containing a specific amount of a specific component, cement, and anhydrous gypsum. The present invention was completed by obtaining knowledge that sprayed concrete blended in a composition containing a specific ratio solves the above problems as a whole.

即ち、本発明は、次の(1)〜(4)で表す高強度吹付コンクリートである。(1)セメント100質量部及び無水石膏5〜12質量部を含有するセメント組成物に、ガラス化率90%以上でCaOとAl23の含有モル比(CaO/Al23)が1.8〜2.5のカルシウムアルミネートのクリンカであって、珪素、マグネシウム及びチタンを酸化物換算で、SiO2;4〜6質量%、MgO;0.75〜0.95質量%及びTiO2;0.8〜1.3質量%含有するクリンカの粉砕物、アルミン酸ナトリウム及び無水石膏を含有する粉体混和剤を、前記セメント組成物中のセメント含有量100質量部に対する添加量が5〜15質量部となるよう添加してなる高強度吹付コンクリート。(2)粉体混和剤がガラス化率90%以上でCaOとAl23の含有モル比(CaO/Al23)が1.8〜2.5のカルシウムアルミネートのクリンカであって、珪素、マグネシウム及びチタンを酸化物換算で、SiO2;4〜6質量%、MgO;0.75〜0.95質量%及びTiO2;0.8〜1.3質量%含有するクリンカの粉砕物100質量部、アルミン酸ナトリウム2.4〜12.8質量部及び無水石膏1.2〜24.7質量部を含有することを特徴とする前記(1)の高強度吹付コンクリート。(3)粉体混和剤が、さらに、アルカリ金属の炭酸塩を含有する前記(1)又は(2)の高強度吹付コンクリート。(4)セメント組成物がセメント含有量100質量部に対し水40〜55質量部を含有することを特徴とする前記(1)〜(3)何れかの高強度吹付コンクリート。 That is, the present invention is a high-strength shotcrete represented by the following (1) to (4). (1) a cement composition containing 100 parts by mass of anhydrite 5-12 parts by weight cement, molar ratio of CaO and Al 2 O 3 in the glass content of at least 90% (CaO / Al 2 O 3) 1 .8 to 2.5 calcium aluminate clinker, silicon, magnesium and titanium in terms of oxides, SiO 2 ; 4 to 6% by mass, MgO; 0.75 to 0.95% by mass, and TiO 2 A powder admixture containing 0.8 to 1.3% by mass of clinker pulverized product, sodium aluminate and anhydrous gypsum is added in an amount of 5 to 100 parts by mass of cement in the cement composition; High-strength shotcrete added to 15 parts by weight. (2) A calcium aluminate clinker having a vitrification ratio of 90% or more and a molar ratio of CaO and Al 2 O 3 (CaO / Al 2 O 3 ) of 1.8 to 2.5. silicon, in terms of oxide of magnesium and titanium, SiO 2; 4 to 6 wt%, MgO; 0.75 to 0.95% by weight and TiO 2; grinding of 0.8 to 1.3 wt% content for clinker The high-strength shotcrete according to (1) above, comprising 100 parts by mass of a product, 2.4 to 12.8 parts by mass of sodium aluminate and 1.2 to 24.7 parts by mass of anhydrous gypsum. (3) The high-strength shotcrete according to (1) or (2), wherein the powder admixture further contains an alkali metal carbonate. (4) The high-strength shotcrete according to any one of (1) to (3), wherein the cement composition contains 40 to 55 parts by mass of water with respect to 100 parts by mass of cement.

本発明によれば、良好な施工作業性と強力な付着性を具備し、吹付後は短時間で非常に高い強度を発現できる吹付コンクリートを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain sprayed concrete having good construction workability and strong adhesion, and capable of expressing very high strength in a short time after spraying.

本発明の高強度吹付コンクリートを構成するセメント組成物は、特定の量比でセメントと無水石膏を含有する。このセメント組成物は、実施工では一般に、ベースコンクリート又はベースモルタルと称される。含有するセメントは水硬性のものであれば特に限定されず、例えば普通、早強、超早強、中庸熱、低熱、耐硫酸塩等のポルトランドセメントが挙げられる。また、ポルトランドセメントと高炉スラグなどの鉱滓や石炭灰などの微粉を混合させた混合セメントも例示できる。   The cement composition constituting the high-strength shotcrete of the present invention contains cement and anhydrous gypsum in a specific quantitative ratio. This cement composition is commonly referred to as base concrete or base mortar in practice. The cement to be contained is not particularly limited as long as it is hydraulic, and examples thereof include normal, early strength, very early strength, moderate heat, low heat, and sulfate-resistant Portland cement. Moreover, the mixed cement which mixed fine powders, such as slag, such as Portland cement, blast furnace slag, and coal ash, can also be illustrated.

前記セメント組成物に含有する無水石膏は、何れのものでも使用でき、特に限定されない。無水石膏の含有により、硬化が促進され、高い強度発現性が得易くなる。前記セメント組成物中の無水石膏の含有量はセメント100質量部に対し、5〜12質量部とする。5質量部未満では、持続性のある高い強度発現性が得難くなるので好ましくなく、12質量部を超える含有量では凝結が遅延し、付着性や初期強度発現性が低下する虞があるので好ましくない。   Any anhydrous gypsum contained in the cement composition can be used and is not particularly limited. By containing anhydrous gypsum, curing is accelerated and high strength development is easily obtained. The content of anhydrous gypsum in the cement composition is 5 to 12 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement. If it is less than 5 parts by mass, it is not preferable because it is difficult to obtain a sustained high strength expression, and if it exceeds 12 parts by mass, the setting is delayed, and there is a possibility that adhesion and initial strength expression may be reduced. Absent.

前記セメント組成物に含有する水は、水和反応性物質の水和に供され、その含有量は特に制限されるものではなく、施工状況や他の配合成分等に応じて適宜定めれば良い。好ましくは、セメント100質量部に対し、40〜55質量部とする。この範囲であれば高い強度発現性が得易くなる。   The water contained in the cement composition is used for hydration of the hydration-reactive substance, and the content thereof is not particularly limited, and may be appropriately determined according to construction conditions, other blending components, and the like. . Preferably, it is 40-55 mass parts with respect to 100 mass parts of cement. If it is this range, it will become easy to obtain high intensity | strength expression.

前記セメント組成物は、セメント、無水石膏及び水以外の成分も、本発明の効果を阻害しない限り、含有することができる。このような成分として、例えば、各種減水剤類、増粘剤、ポゾラン反応性物質、細骨材などのモルタルやコンクリートに使用できる混和剤・材を挙げることができるが、記載例に限定されるものではない。   The cement composition may contain components other than cement, anhydrous gypsum and water as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of such components include various water reducing agents, thickeners, pozzolanic reactive materials, admixtures and materials that can be used for concrete such as fine aggregates, but are limited to the description examples. It is not a thing.

また、本発明の高強度吹付コンクリートの前記水性組成物に配合する粉体混和剤は、特定のカルシウムアルミネートのクリンカ粉砕物、アルミン酸ナトリウム及び無水石膏を含有する。前記粉体混和剤に含有する特定のカルシウムアルミネートのクリンカ粉砕物は、CaOとAl23を主要化学成分として含む物質であり、ガラス化が進んだ構造の水和活性物質であり、通常はCaO源となる原料とAl23源となる原料を配合した原料配合物を溶融するまで焼成し、これを急冷させた焼成塊(クリンカ)として得られるものである。本発明では、ガラス化率90%以上のカルシウムアルミネートのクリンカを使用することで高い急結性付与に寄与する。ガラス化率90%未満のものでは反応活性が低く、吹付施工に適した急結性を付与できないことがあるので好ましくない。また、前記カルシウムアルミネートは化学成分としてCaOとAl23をモル比(CaO/Al23)で1.8〜2.5の割合で含有するものとする。含有モル比(CaO/Al23)が1.8未満では付着性が低下するため好ましくなく、2.5を超えると瞬結性が強まり、吹付対象面に到達する前に固結が起こるため好ましくない。 Moreover, the powder admixture mix | blended with the said aqueous composition of the high strength shotcrete of this invention contains the clinker ground material of specific calcium aluminate, sodium aluminate, and anhydrous gypsum. The clinker pulverized product of specific calcium aluminate contained in the powder admixture is a substance containing CaO and Al 2 O 3 as main chemical components, and is a hydration active substance having a structure with advanced vitrification. Is obtained as a baked lump (clinker) obtained by firing a raw material mixture containing a raw material to be a CaO source and a raw material to be an Al 2 O 3 source until the mixture is melted and rapidly cooling it. In the present invention, the use of a calcium aluminate clinker having a vitrification rate of 90% or more contributes to the provision of high quick setting. If the vitrification rate is less than 90%, the reaction activity is low, and it may not be possible to impart quick setting suitable for spray construction, which is not preferable. The calcium aluminate contains CaO and Al 2 O 3 as chemical components in a molar ratio (CaO / Al 2 O 3 ) of 1.8 to 2.5. If the content molar ratio (CaO / Al 2 O 3 ) is less than 1.8, it is not preferable because the adhesiveness is lowered, and if it exceeds 2.5, the quick setting is strengthened and solidification occurs before reaching the spray target surface. Therefore, it is not preferable.

また、前記カルシウムアルミネートのクリンカは、少なくとも珪素、マグネシウム及びチタンを所定量含有するものである。具体的には、それぞれ酸化物換算で、SiO2;4〜6質量%、MgO;0.75〜0.95質量%及びTiO2;0.8〜1.3質量%含有するものとする。珪素の含有量が、酸化物(SiO2)換算で4〜6質量%の範囲から外れたものでは、瞬結化が強まったり付着性低下が起こる可能性が高くなることがあるので好ましくない。また、マグネシウムの含有量が、酸化物(MgO)換算で0.75〜0.95質量%の範囲から外れたものでは、付着性が低下する虞があるので好ましくない。また、チタンの含有量が、酸化物(TiO2)換算で0.8〜1.3質量%の範囲から外れたものでは、急結性や初期強度発現性が低下する虞があるので好ましくない。また、これら以外の他の成分のクリンカ粉末中への含有は、本発明の効果を阻害しない限り、許容される。また、カルシウムアルミネートのクリンカ粉砕物は、カルシウムアルミネートのクリンカを、例えば全鋼性のボールミルやディスクミル等の破砕機で粉砕し、また市販の分級機や篩なども適宜使用して粉末化したものである。その粉末度は特に制限されないが、好ましくはブレーン比表面積で凡そ2500〜9000cm2/gとする。2500cm2/g未満では反応活性が弱くなって高い急結性が得難くなることがあるため適当ではなく、また9000cm2/gを超えると粉砕等に関る製造コストが高騰するので適当ではない。 The calcium aluminate clinker contains at least a predetermined amount of silicon, magnesium and titanium. Specifically, SiO 2 ; 4 to 6% by mass, MgO; 0.75 to 0.95% by mass, and TiO 2 ; 0.8 to 1.3% by mass in terms of oxides, respectively. When the silicon content is out of the range of 4 to 6% by mass in terms of oxide (SiO 2 ), there is a possibility that the instantaneous setting may increase or the adhesion may be lowered. In addition, it is not preferable that the magnesium content is out of the range of 0.75 to 0.95% by mass in terms of oxide (MgO) because adhesion may be lowered. Moreover, it is not preferable that the content of titanium is out of the range of 0.8 to 1.3% by mass in terms of oxide (TiO 2 ), since there is a risk that rapid setting properties and initial strength development may be reduced. . Further, inclusion of other components other than these in the clinker powder is allowed as long as the effects of the present invention are not inhibited. The calcium aluminate clinker pulverized product is pulverized by pulverizing the calcium aluminate clinker with a crusher such as an all-steel ball mill or disk mill, and using a commercially available classifier or sieve as appropriate. It is a thing. The fineness is not particularly limited, but is preferably about 2500 to 9000 cm 2 / g in terms of specific surface area of branes. If it is less than 2500 cm 2 / g, the reaction activity becomes weak and it may be difficult to obtain high quick setting properties, and if it exceeds 9000 cm 2 / g, it is not appropriate because the production cost related to grinding increases. .

また、前記粉体混和剤に含有するアルミン酸ナトリウムは接水直後からモルタルやコンクリートの凝結を急速に促進する作用を具備し、高い初期強度発現性を得るのに寄与する。使用するアルミン酸ナトリウムは粉体状のものであれば特に制限されない。また、前記粉体混和剤中のアルミン酸ナトリウムの含有量も限定されない。好ましくは、前記カルシウムアルミネートのクリンカの粉砕物の含有量100質量部に対し、アルミン酸ナトリウムを2.4〜12.3質量部含有したものとする。アルカリ金属のアルミン酸塩としては、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム及びアルミン酸リチウムの群から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。アルカリ金属のアルミン酸塩を含有させることで、接水直後からモルタルやコンクリートの凝結を急速に促進することに貢献する。   The sodium aluminate contained in the powder admixture has an action of rapidly accelerating the setting of mortar and concrete immediately after water contact, and contributes to obtaining high initial strength development. The sodium aluminate used is not particularly limited as long as it is in a powder form. Further, the content of sodium aluminate in the powder admixture is not limited. Preferably, 2.4 to 12.3 parts by mass of sodium aluminate is contained with respect to 100 parts by mass of the pulverized product of the calcium aluminate clinker. Examples of the alkali metal aluminate include one or more selected from the group consisting of sodium aluminate, potassium aluminate and lithium aluminate. By containing an alkali metal aluminate, it contributes to rapidly promoting the setting of mortar and concrete immediately after water contact.

また、前記粉体混和剤に含有する無水石膏は、強度発現性を向上することに寄与し、吹付物の硬化を促進する。無水石膏は何れのものでも使用できる。また、前記粉体混和剤の無水石膏の含有量は限定されるものではないが、好適な含有量としては、前記カルシウムアルミネートのクリンカの粉砕物含有量100質量部に対し、1.2〜24.7質量部である。   The anhydrous gypsum contained in the powder admixture contributes to improving the strength development and promotes the curing of the spray. Any anhydrous gypsum can be used. In addition, the content of anhydrous gypsum of the powder admixture is not limited, but as a preferable content, for the pulverized material content of 100 parts by mass of the calcium aluminate clinker, 1.2 ~ 24.7 parts by mass.

また、前記粉体混和剤には、前記の特定のカルシウムアルミネートのクリンカ粉砕物、アルミン酸ナトリウム及び無水石膏以外の成分の含有も本発明の効果を阻害するものでない限り、含有することができる。このような成分の好適例として、炭酸ナトリウムを挙げることができる。炭酸ナトリウムを含有することによって凝結が促進され、初期の強度発現性も向上し易くなる。炭酸ナトリウムの前記粉体混和剤中の含有量は制限されるものではないが、前記カルシウムアルミネートのクリンカの粉砕物含有量100質量部に対し、例えば1〜10質量部とする。また、炭酸ナトリウム以外のアルカリ金属炭酸塩なども好適に使用できる。   In addition, the powder admixture may contain components other than the clinker pulverized product of the specific calcium aluminate, sodium aluminate, and anhydrous gypsum as long as the effect of the present invention is not inhibited. . A preferred example of such a component is sodium carbonate. Containing sodium carbonate promotes condensation and facilitates improvement of initial strength development. The content of sodium carbonate in the powder admixture is not limited, but is, for example, 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pulverized material content of the calcium aluminate clinker. Moreover, alkali metal carbonates other than sodium carbonate can also be used suitably.

本発明の高強度吹付コンクリートは、このような粉体混和剤を、前記セメント組成物に、前記セメント組成物中のセメント含有量100質量部に対する添加量が、5〜15質量部となるように添加してなるものである。   The high-strength shotcrete of the present invention is such that such a powder admixture is added to the cement composition in an amount of 5 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement content in the cement composition. It is added.

また、本発明の高強度吹付コンクリートを製造する方法は限定されない。推奨される一例を示すと、例えば、前記カルシウムアルミネートのクリンカの粉砕物、アルミン酸ナトリウム及び無水石膏等を、例えばヘンシェルミキサ等の混合装置に所望量投入して乾式混合し、粉体混和剤を作製する。別に、前記所定の配合になるようセメント、無水石膏及び水等を、例えば2軸強制コンクリートミキサ等の混合装置で混練し、セメント組成物(ベースコンクリート)を作製する、このセメント組成物を吹付装置に例えばポンプ圧送し、該吹付装置で前記作製された粉体混和剤をセメント組成物に添加混合することで高強度吹付コンクリートを製造することができる。   Moreover, the method of manufacturing the high strength shotcrete of the present invention is not limited. A recommended example is, for example, the above-mentioned calcium aluminate clinker pulverized product, sodium aluminate and anhydrous gypsum, etc., are put into a mixing device such as a Henschel mixer and dry mixed, and a powder admixture Is made. Separately, cement, anhydrous gypsum, water, and the like are kneaded with a mixing device such as a biaxial forced concrete mixer to produce a cement composition (base concrete) so that the predetermined composition is obtained. For example, a high-strength shotcrete can be manufactured by pumping and mixing the powder admixture produced in the spraying device with the cement composition.

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は記載した実施例に限定されるものではない。 尚、以下の実施例は、特記無い限り、20℃(±2℃)の温度環境で行った。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the described examples. The following examples were performed in a temperature environment of 20 ° C. (± 2 ° C.) unless otherwise specified.

[カルシウムアルミネートクリンカの作製]
何れも市販粉末試薬のCaCO3とAl23、市販特急試薬のSiO2、MgCO3、TiO2を用い、CaO及びAl23の含有モル比(CaO/Al23)の値並びに珪素、マグネシウム及びチタンを酸化物換算の含有質量が表1に表すクリンカが得られるように批評量配合し、ヘンシェル型混合機を使用して原料調合物を作製した。この原料調合物を電気炉を用いて約1600℃(±50℃)で60分間焼成し、焼成時間経過後は直ちに炉外に取出した。取出した焼成塊(クリンカ)表面に冷却用の窒素ガスを流速約30ml/秒で吹付て急冷し、クリンカの冷却物を得た。尚、クリンカのガラス化率調整のため、一部のクリンカについては冷却用の窒素ガスの吹付は行わないかガス流速を落として吹付けた。次いで、このクリンカを全鋼製のボールミルで粉砕し、分級装置にかけてブレーン比表面積約5000cm2/gのカルシウムアルミネートのクリンカ粉末を得た。また、このカルシウムアルミネートのガラス化率を、粉末エックス線回折装置を用い、質量がM1のカルシウムアルミネートクリンカに含まれる各鉱物の質量を内部標準法等で定量し、定量できた含有鉱物相の総和質量;M2を算出し、残部が純ガラス相と見なし、次式でガラス化率を算出した。
ガラス化率(%)=(1−M2/M1)×100
[Preparation of calcium aluminate clinker]
Both use CaCO 3 and Al 2 O 3 as commercially available powder reagents, SiO 2 , MgCO 3 , and TiO 2 as commercially available express reagents, and the content molar ratio of CaO and Al 2 O 3 (CaO / Al 2 O 3 ) A critical amount of silicon, magnesium, and titanium was blended so that the clinker represented by the oxide-containing content shown in Table 1 was obtained, and a raw material formulation was prepared using a Henschel mixer. This raw material mixture was baked at about 1600 ° C. (± 50 ° C.) for 60 minutes using an electric furnace, and was immediately taken out of the furnace after the lapse of the baking time. Nitrogen for cooling was blown onto the surface of the baked lump (clinker) taken out at a flow rate of about 30 ml / second to quench it, and a clinker cooled product was obtained. In order to adjust the vitrification rate of the clinker, some clinker was sprayed with no cooling nitrogen gas sprayed or with a reduced gas flow rate. Next, the clinker was pulverized with a ball mill made of all steel, and applied to a classifier to obtain a calcium aluminate clinker powder having a brain specific surface area of about 5000 cm 2 / g. In addition, the vitrification rate of this calcium aluminate is determined by using an X-ray powder diffractometer and the mass of each mineral contained in the calcium aluminate clinker having a mass of M1 is quantified by an internal standard method or the like. Total mass; M2 was calculated, the remainder was regarded as a pure glass phase, and the vitrification rate was calculated by the following formula.
Vitrification rate (%) = (1-M2 / M1) × 100

Figure 0006465432
Figure 0006465432

[粉体混和剤の作製]
前記作製のカルシウムアルミネートのクリンカ粉末、アルミン酸ナトリウム(市販粉末試薬)、II型無水石膏(市販品)および炭酸ナトリウム(市販粉末試薬)から選定される材料を表2の配合となるようヘンシェルミキサに一括投入し、約2分間混合して粉体混和剤を作製した。
[Preparation of powder admixture]
Henschel mixer so that the materials selected from the clinker powder of calcium aluminate, sodium aluminate (commercial powder reagent), type II anhydrous gypsum (commercial product) and sodium carbonate (commercial powder reagent) prepared in the above manner have the composition shown in Table 2. And mixed for about 2 minutes to prepare a powder admixture.

Figure 0006465432
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[急結性の評価]
普通ポルトランドセメント(市販品)1000g及び水500gを底付円筒容器に入れ、ハンドミキサで1分間混合した後、屋内に30分静置した。この静置後、ハンドミキサで1分間再混合し、前記作製の粉体混和剤を70g添加し、さらに5秒間攪拌してセメントペーストを作製した。粉体混和剤添加30秒経過後、60秒経過後、120秒及び5分経過後のセメントペーストに対し、プロクター貫入抵抗値を測定することで急結性の評価を行った。プロクター貫入抵抗値の測定方法は、土木学会コンクリート標準指方書「吹付コンクリート用急結剤品質規格」付属書「貫入抵抗によるモルタルの瞬結時間測定方法」に準拠し、断面積0.125cm2のプロクター針を使用して行った。この測定結果を表3に表す。
[Evaluation of quick setting]
1000 g of ordinary Portland cement (commercial product) and 500 g of water were placed in a bottomed cylindrical container, mixed for 1 minute with a hand mixer, and then allowed to stand indoors for 30 minutes. After this standing, the mixture was remixed for 1 minute with a hand mixer, 70 g of the powder admixture prepared above was added, and further stirred for 5 seconds to prepare a cement paste. The quick setting property was evaluated by measuring the Procter penetration resistance value of the cement paste after 30 seconds, 60 seconds, 120 seconds and 5 minutes after addition of the powder admixture. Proctor penetration resistance value is measured in accordance with the Japan Society of Civil Engineers Concrete Standard Specification "Quality Standards for Sprayed Concrete" Annex "Method for Measuring Instantaneous Mortation Time of Mortar Using Penetration Resistance", with a cross-sectional area of 0.125 cm 2 This was done using a Procter needle. The measurement results are shown in Table 3.

Figure 0006465432
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[ベースコンクリート(セメント組成物)の作製]
普通ポルトランドセメント(市販品)、II型無水石膏(市販品)、細骨材及び水を、表4で表す配合となるようコンクリートミキサに投入し、1分間混練してセメント組成物(ベースコンクリート)を作製した。ここでは細骨材に掛川市産山砂(F.M.=2.73)を使用した。
[Preparation of base concrete (cement composition)]
Ordinary Portland cement (commercial product), type II anhydrous gypsum (commercial product), fine aggregate and water are put into a concrete mixer so as to have the composition shown in Table 4, and mixed for 1 minute to obtain a cement composition (base concrete). Was made. Here, mountain sand produced in Kakegawa City (FM = 2.73) was used as the fine aggregate.

Figure 0006465432
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[吹付コンクリートの作製]
混練されたベースコンクリートを、市販のコンクリート用吹付装置にポンプ圧送し、該吹付装置内で送流中のベースコンクリートに前記の粉体混和剤を連続的に添加した。前記吹付装置では粉体混和剤は添加時にベースコンクリートと実質的な混合がなされ、吹付コンクリートが形成される。粉体混和剤の添加量は、ベースコンクリート作製に使用した普通ポルトランドセメント100質量部に対し、表5に表す量にした。
[Production of shotcrete]
The kneaded base concrete was pumped to a commercially available concrete spraying device, and the powder admixture was continuously added to the base concrete being fed in the spraying device. In the spraying device, the powder admixture is substantially mixed with the base concrete when added to form sprayed concrete. The addition amount of the powder admixture was set to the amount shown in Table 5 with respect to 100 parts by mass of ordinary Portland cement used for producing the base concrete.

Figure 0006465432
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[吹付コンクリートの吹付特性等の評価]
この吹付コンクリートを、前記コンクリート用吹付装置の噴射用ノズルから約100cm離れた地点に垂直に設置した3m四方のコンクリート製平滑壁面に向かって、前記コンクリート吹付装置の噴射用ノズルから160ml/分の流量で吹付けた。吹付性の評価として、何れも目視観察で、前記壁面からの吹付コンクリートの跳ね返り(リバウンド)を調べ、跳ね返りが見られなかったものをリバウンド「無」と判断し、跳ね返りが見られたものをリバウンド「有」と判断した。また、壁面に吹付けたコンクリートに垂れが見られたり剥落が起こったりすることなく、付着し続けたものを付着性が「良好」と判断し、それ以外の状態になったものは全て付着性が「不良」と判断した。また、このような吹付けを3分間連続して行った直後に、吹付装置のノズル孔に固結物による閉塞が部分的にでも見られたものを閉塞発生「有」と判断し、このような閉塞が見られなかったものを閉塞発生「無」と判断した。以上の結果を表6に表す。
[Evaluation of spraying properties of sprayed concrete]
A flow rate of 160 ml / min from the spray nozzle of the concrete spraying device toward the 3 m square concrete smooth wall surface installed vertically at a point about 100 cm away from the spray nozzle of the concrete spraying device. I sprayed it. As the evaluation of sprayability, in all cases, the rebound of the sprayed concrete from the wall surface was examined by visual observation. Judged “Yes”. Also, the concrete that was sprayed on the wall surface was judged to be “good” for adhesion that did not sag or flake off, and all other conditions were adherent. Judged as “bad”. Further, immediately after such spraying is continuously performed for 3 minutes, it is determined that the nozzle hole of the spraying device is partially clogged by the solidified matter, and the occurrence of the blockage is “present”. No occlusion was found, and it was judged that there was no occlusion. The above results are shown in Table 6.

Figure 0006465432
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[吹付コンクリートの長期強度発現性の評価]
前記でコンクリート製平滑壁面に吹き付けられた吹付コンクリートの吹付時から28日経過した時点の吹付物に対し、コアドリルを使用して直径5×長さ約10cm円筒形のコアを刳り抜いた。次いで、JIS A1107 「コンクリートからのコアの採取方法および圧縮強度試験方法」で規定する方法でこのコアの一軸圧縮強度を測定し、材齢28日の吹付コンクリートの一軸圧縮強度とした。この結果を表6に表す。
[Evaluation of long-term strength development of shotcrete]
A core having a diameter of 5 × length of about 10 cm was punched out by using a core drill on the sprayed material after 28 days from the spraying of the sprayed concrete sprayed onto the concrete smooth wall. Next, the uniaxial compressive strength of this core was measured by the method specified in JIS A1107 “Method for collecting core from concrete and test method for compressive strength” to obtain the uniaxial compressive strength of sprayed concrete of 28 days of age. The results are shown in Table 6.

[吹付コンクリートの初期強度発現性の評価]
また、前記ベースコンクリートに前記作製の粉体混和剤をベースコンクリート中の普通ボルトランドセメント含有量100質量部に対し、前記表6に表す量を添加し、更に10秒間混練して混練物を作製した。混練物は作製後直ちに、内寸40×40×160mmの成形用型枠に充填し、これを屋内で所定時間静置し、静置後に脱型して材齢3時間及び1日の供試体を得た。この供試体の一軸圧縮強度をアムスラー式圧縮強度試験機で測定した。この結果も表6に表す。
[Evaluation of initial strength development of shotcrete]
Further, the powder admixture prepared above is added to the base concrete in an amount shown in Table 6 with respect to 100 parts by mass of ordinary bolt land cement content in the base concrete, and further kneaded for 10 seconds to prepare a kneaded product. did. Immediately after preparation, the kneaded material is filled into a molding mold having an inner size of 40 × 40 × 160 mm, left standing indoors for a predetermined time, and then left to stand for demolding, and a specimen having a material age of 3 hours and 1 day. Got. The uniaxial compressive strength of this specimen was measured with an Amsler type compressive strength tester. This result is also shown in Table 6.

表3の結果から、本発明の吹付コンクリートは、粉体混和剤の添加から少なくとも30秒経過時まではプロクター貫入抵抗値が低く、概ね60秒経過時から急速に増大することから、急結性は具備するものの、瞬結性は抑制されることがわかる。また、表5の結果から、本発明品は強力な付着性を有し、リバウンド等の吹付ロスも殆ど起こらないことがわかり、付着語も中長期に渡って強度の増加傾向が見られることがわかる。さらに、表6の結果から、本発明品に関る材齢半日及び材齢1日の一軸圧縮強度が、従来技術の範疇の比較品と比べて、格段に高いものであることがわかる。   From the results of Table 3, the shotcrete of the present invention has a low Proctor penetration resistance value until at least 30 seconds after the addition of the powder admixture, and increases rapidly after about 60 seconds. However, it can be seen that the instantaneous setting is suppressed. In addition, from the results of Table 5, it can be seen that the product of the present invention has a strong adhesion, hardly causes a spray loss such as rebound, and the adhesion word also shows a tendency of increasing strength over the medium to long term. Recognize. Furthermore, it can be seen from the results in Table 6 that the uniaxial compressive strength of the present invention product is much higher than that of the comparative product in the category of the prior art.

Claims (3)

セメント100質量部及び無水石膏5〜12質量部を含有するセメント組成物に、ガラス化率90%以上でCaOとAlの含有モル比(CaO/Al)が1.8〜2.5のカルシウムアルミネートのクリンカであって、珪素、マグネシウム及びチタンを酸化物換算で、SiO;4〜6質量%、MgO;0.75〜0.95質量%及びTiO;0.8〜1.3質量%含有するクリンカの粉砕物100質量部、アルミン酸ナトリウム2.4〜12.3質量部及び無水石膏1.2〜24.7質量部を含有する粉体混和剤を、前記セメント組成物中のセメント含有量100質量部に対する添加量が5〜15質量部となるよう添加してなる高強度吹付コンクリート。 A cement composition containing 100 parts by weight of cement and 5-12 parts by weight of anhydrous gypsum, molar ratio of CaO and Al 2 O 3 in the glass content of at least 90% (CaO / Al 2 O 3) is 1.8 Clinker of 2.5 calcium aluminate, silicon, magnesium and titanium in terms of oxides, SiO 2 ; 4 to 6% by mass, MgO; 0.75 to 0.95% by mass and TiO 2 ; A powder admixture containing 100 parts by mass of clinker pulverized product containing 8 to 1.3% by mass , 2.4 to 12.3 parts by mass of sodium aluminate and 1.2 to 24.7 parts by mass of anhydrous gypsum, high strength Shotcrete amount added to cement content 100 parts by weight of the cement composition is formed by added pressure so as to be 5 to 15 parts by weight. 粉体混和剤が、さらに、アルカリ金属の炭酸塩を含有する請求項1記載の高強度吹付コンクリート。 Powder admixture further, high strength spray concrete according to claim 1 Symbol placement containing alkali metal carbonate. セメント組成物がセメント含有量100質量部に対し水40〜55質量部を含有することを特徴とする請求項1又は2記載の高強度吹付コンクリート。 The high-strength shotcrete according to claim 1 or 2, wherein the cement composition contains 40 to 55 parts by mass of water with respect to 100 parts by mass of cement.
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