JP7443150B2 - Quick setting agent and spraying material - Google Patents
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Description
本発明は、急結剤及び吹付材料に関し、特に土木・建築分野で使用される急結剤及び吹付材料に関する。 The present invention relates to quick-setting agents and sprayed materials, and particularly to quick-setting agents and sprayed materials used in the civil engineering and construction fields.
従来、セメントを急結させる技術としては、例えば、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とを主体とする粉状又は懸濁液状のセメント急硬材と、コンクリートとを、個別に圧送してから合流混合させて３０秒～数十分で硬化させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ミョウバンはセメントの硬化促進材として知られており、吹付け用急結剤の一部として使用されている（例えば、特許文献２参照）。 Conventionally, techniques for rapidly setting cement include, for example, pumping together a cement rapid hardening material in the form of a powder or suspension mainly composed of calcium aluminate and inorganic sulfate and concrete, and then mixing them together. A technique has been proposed in which the film is cured in 30 seconds to several tens of minutes (for example, see Patent Document 1). Furthermore, alum is known as a hardening accelerator for cement, and is used as part of a quick setting agent for spraying (for example, see Patent Document 2).
そして現在市販されている急結剤は、水ガラス、アルカリ金属アルミン酸塩、アルカリ金属アルミン酸塩とアルカリ金属炭酸塩の組み合わせ、アルカリ金属アルミン酸塩やアルカリ金属アルミン酸塩とアルカリ金属炭酸塩の組み合わせに仮焼明ばん石を組み合わせたもの、及びカルシウムアルミネートを主成分としたもの等が知られている。 The quick setting agents currently on the market include water glass, alkali metal aluminates, combinations of alkali metal aluminates and alkali metal carbonates, alkali metal aluminates, alkali metal aluminates and alkali metal carbonates. A combination of calcined alumite and a combination of calcium aluminate as a main component are known.
しかしながら、水ガラス、アルカリ金属アルミン酸塩、アルカリ金属アルカリ炭酸塩、及びアルカリ金属アルミン酸塩やアルカリ金属アルミン酸塩とアルカリ金属炭酸塩の組み合わせに仮焼明ばん石を組み合わせたものは、急結性が小さい。また、初期強度の向上も期待できない。 However, water glass, alkali metal aluminates, alkali metal alkali carbonates, and combinations of alkali metal aluminates, alkali metal aluminates, and alkali metal carbonates with calcined alumite do not set rapidly. gender is small. Further, no improvement in initial strength can be expected.
以上から、本発明は、良好な凝結性と高い初期強度を示す急結剤を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an quick-setting agent that exhibits good setting properties and high initial strength.
本発明者らは、上記課題を解決すべく種々検討を行った結果、下記本発明により当該課題を解決できることを見出して本発明を完成するに至った。すなわち本発明は下記のとおりである。 The present inventors have conducted various studies to solve the above problems, and as a result, they have found that the problems can be solved by the present invention described below, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows.
［１］ セッコウと、カルシウムアルミネートと、水酸化カルシウムと、硫酸アルミニウム及び／又はミョウバンとを含む急結剤。
［２］ セッコウを含む急結剤構成材料Ａと、カルシウムアルミネートと、水酸化カルシウムと、硫酸アルミニウム及び／又はミョウバンとを含み、セッコウを含まない急結剤構成材料Ｂとからなる急結剤。
［３］ 前記セッコウの含有量（Ｘ）と、前記カルシウムアルミネート、前記水酸化カルシウム、前記硫酸アルミニウム、及び前記ミョウバンの合計の含有量（Ｙ）との質量比（Ｘ／Ｙ）が０．５～１．５である［１］又は［２］に記載の急結剤。
［４］ 前記硫酸アルミニウムにおける粒径１０μｍ以下の硫酸アルミニウムの割合が１～４０質量％である［１］～［３］のいずれかに記載の急結剤。
［５］ 前記カルシウムアルミネート１００質量部に対して、前記水酸化カルシウムを０．１以上１０質量部未満含む［１］～［４］のいずれかに記載の急結剤。
［６］ セメントと、［１］～［５］のいずれかに記載の急結剤とを含む吹付材料。
［７］ 前記セメント１００質量部に対して、前記セメント中のセッコウ以外のセッコウを５～２５質量部含む［６］に記載の吹付材料。
［８］ 前記セメント中のセッコウ以外のセッコウが無水セッコウである［７］に記載の吹付材料。
[1] A rapid setting agent containing gypsum, calcium aluminate, calcium hydroxide, aluminum sulfate and/or alum.
[2] Quick-setting agent consisting of quick-setting agent constituent material A containing gypsum, and quick-setting agent constituent material B containing calcium aluminate, calcium hydroxide, aluminum sulfate and/or alum, and not containing gypsum. .
[3] The mass ratio (X/Y) of the content (X) of the gypsum to the total content (Y) of the calcium aluminate, calcium hydroxide, aluminum sulfate, and alum is 0. The rapid setting agent according to [1] or [2], which has a molecular weight of 5 to 1.5.
[4] The quick-setting agent according to any one of [1] to [3], wherein the proportion of aluminum sulfate having a particle size of 10 μm or less in the aluminum sulfate is 1 to 40% by mass.
[5] The rapid setting agent according to any one of [1] to [4], which contains 0.1 or more and less than 10 parts by mass of the calcium hydroxide based on 100 parts by mass of the calcium aluminate.
[6] A spraying material containing cement and the quick-setting agent according to any one of [1] to [5].
[7] The spraying material according to [6], which contains 5 to 25 parts by mass of gypsum other than the gypsum in the cement, based on 100 parts by mass of the cement.
[8] The spraying material according to [7], wherein the gypsum other than gypsum in the cement is anhydrous gypsum.
ここで、本発明における急結剤とは、セメントペースト、セメントモルタル、セメントコンクリートに対して急結性能を付与させることができるものとして定義する。急結としては、上記ペースト、モルタル、コンクリートにおいて、急結剤を加えた直後より著しく凝結や流動性消失が起こるものとする。 Here, the quick setting agent in the present invention is defined as one that can impart quick setting performance to cement paste, cement mortar, and cement concrete. Rapid setting means that in the above paste, mortar, or concrete, significant setting or loss of fluidity occurs immediately after the quick setting agent is added.
本発明によれば、良好な凝結性と高い初期強度を示す急結剤を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an quick-setting agent that exhibits good setting properties and high initial strength.
以下、本発明の実施形態（本実施形態）について詳細に説明する。なお、本発明で使用する部や％は特に規定のない限り質量基準である。 Hereinafter, an embodiment (this embodiment) of the present invention will be described in detail. Note that parts and percentages used in the present invention are based on mass unless otherwise specified.
［１．急結剤］
本実施形態に係る急結剤は、セッコウと、カルシウムアルミネートと、水酸化カルシウムと、硫酸アルミニウム及び／又はミョウバンとを含む。当該急結剤は、上記各成分を含む１剤型でもよいが、取り扱い性の観点から、セッコウを含む急結剤構成材料Ａと、カルシウムアルミネートと、水酸化カルシウムと、硫酸アルミニウム及び／又はミョウバンとを含み、セッコウを含まない急結剤構成材料Ｂとからなる、２剤型の急結剤であることが好ましい。
なお、本発明の急結剤におけるセッコウとは、すでに配合されているセメント中のセッコウではなく、当該急結剤中のセッコウをいう。
以下、本実施形態に係る急結剤の各材料等について説明する。
[1. Rapid setting agent]
The quick setting agent according to this embodiment includes gypsum, calcium aluminate, calcium hydroxide, aluminum sulfate and/or alum. The quick setting agent may be in a single dosage form containing each of the above components, but from the viewpoint of ease of handling, the quick setting agent constituent material A containing gypsum, calcium aluminate, calcium hydroxide, aluminum sulfate and/or Preferably, it is a two-part quick-setting agent comprising alum and quick-setting agent constituent material B that does not contain gypsum.
Note that the gypsum in the quick-setting agent of the present invention refers to the gypsum in the quick-setting agent, not the gypsum in the cement that has already been mixed.
Each material of the quick setting agent according to this embodiment will be explained below.
（セッコウ）
本実施形態に係るセッコウとしては、無水、半水、二水のいずれのセッコウも使用できる。これらの中では、良好な強度発現性の観点から無水石膏が好ましい。
(Gypsum)
As the gypsum according to this embodiment, any of anhydrous, semi-hydrous, and dihydric gypsum can be used. Among these, anhydrite is preferred from the viewpoint of good strength development.
セッコウの粒度は、初期強度発現性の観点から、ブレーン比表面積で２０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、３０００～６０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。なお、本明細書におけるブレーン比表面積値は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）に準拠して求めることができる。 The particle size of the gypsum is preferably 2000 cm 2 /g or more in Blaine specific surface area, more preferably 3000 to 6000 cm 2 /g from the viewpoint of initial strength development. Note that the Blaine specific surface area value in this specification can be determined in accordance with JIS R 5201 (Physical Test Method for Cement).
（カルシウムアルミネート）
カルシウムアルミネート（以下、ＣＡ類という）とは、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３を主成分とし、水和活性を有する化合物の総称であり、ＣａＯ及び／又はＡｌ２Ｏ３の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物、あるいは、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３を主成分とするものにこれらが少量固溶した物質であり、ＣＡ類は結晶質、非晶質のいずれであってもよい。
(calcium aluminate)
Calcium aluminate (hereinafter referred to as CAs) is a general term for compounds containing CaO and Al 2 O 3 as main components and having hydration activity. Compounds substituted with oxides, alkaline earth metal oxides, silicon oxides, titanium oxides, iron oxides, alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkali metal sulfates, and alkaline earth metal sulfates, or , CaO and Al 2 O 3 as main components, in which a small amount of these are dissolved in solid solution, and CAs may be either crystalline or amorphous.
結晶質の具体例としては、ＣａＯをＣ、Ａｌ２Ｏ３をＡ、Ｒ２Ｏ（例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ）をＲとすると、Ｃ３Ａやこれにアルカリ金属が固溶したＣ１４ＲＡ５、ＣＡやＣ１２Ａ７やＣ１１Ａ７・ＣａＦ２、Ｃ４Ａ・Ｆｅ２Ｏ３、及びＣ３Ａ３・ＣａＳＯ４等が挙げられるが、急結性が良好であることから、非晶質のカルシウムアルミネートが好ましい。 As a specific example of a crystalline substance, if CaO is C, Al 2 O 3 is A, R 2 O (for example, Na 2 O, K 2 O, Li 2 O) is R, C 3 A or an alkali metal Examples include C 14 RA 5 , CA, C 12 A 7 , C 11 A 7 .CaF 2 , C 4 A .Fe 2 O 3 , and C 3 A 3 .CaSO 4, etc.; Amorphous calcium aluminate is preferred because it has good properties.
なお、本実施形態で用いるカルシウムアルミネートは、工業原料から微量のアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属が混入し、このアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含むＣＡ類が一部生成する可能性があるが、これらのわずかなアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の存在によって何ら制限を受けるものではない。 Note that the calcium aluminate used in this embodiment may be contaminated with trace amounts of alkali metals and/or alkaline earth metals from industrial raw materials, and some CAs containing the alkali metals and/or alkaline earth metals may be generated. However, the existence of these small amounts of alkali metals and/or alkaline earth metals does not impose any limitations.
カルシウムアルミネートのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比は特に限定はされないが、極初期の強度発現性を考慮すると、当該モル比は２．０～３．０が好ましく、２．２～２．８がより好ましい。モル比が２．０以上であると、極初期の凝結性状を良好にすることができ、３．０以下であると、良好な長期強度発現性が得られやすくなる。 The CaO/Al 2 O 3 molar ratio of calcium aluminate is not particularly limited, but considering the very early strength development, the molar ratio is preferably 2.0 to 3.0, and 2.2 to 2.8. is more preferable. When the molar ratio is 2.0 or more, the very initial setting properties can be improved, and when it is 3.0 or less, good long-term strength development can be easily obtained.
カルシウムアルミネートのブレーン比表面積（以下、単に「ブレーン」ということがある）は、４０００～８０００ｃｍ２／ｇであることが好ましく、５０００～７０００ｃｍ２／ｇであることがより好ましい。４０００～８０００ｃｍ２／ｇであることで、初期強度発現性が得られやすく、吹き付け時のモルタル及び／又はコンクリートの取扱い性を良好にすることができる。 The Blaine specific surface area (hereinafter sometimes simply referred to as "Brane") of calcium aluminate is preferably 4000 to 8000 cm 2 /g, more preferably 5000 to 7000 cm 2 /g. When it is 4000 to 8000 cm 2 /g, it is easy to obtain initial strength development, and it is possible to improve the handling of mortar and/or concrete during spraying.
（水酸化カルシウム）
水酸化カルシウムは、極初期の流動性低下や長期強度発現性を担保するものとして有効な材料である。水酸化カルシウムとしては特に限定されないが、生石灰が水和した際に生じる消石灰や、カーバイドが水和した際に生じるカーバイド滓も含まれる。また、市販されている水酸化カルシウムも使用可能であり、上記いずれかの併用も可能である。
(Calcium hydroxide)
Calcium hydroxide is an effective material for ensuring very early fluidity reduction and long-term strength development. Calcium hydroxide is not particularly limited, but includes slaked lime produced when quicklime is hydrated, and carbide slag produced when carbide is hydrated. Moreover, commercially available calcium hydroxide can also be used, and any of the above can also be used in combination.
水酸化カルシウムのブレーン比表面積は、５０００～１５０００ｃｍ２／ｇであることが好ましく、７０００～１３０００ｃｍ２／ｇであることがより好ましい。５０００～１５０００ｃｍ２／ｇであることで、急結性状や長期強度発現性を担保することができ、良好な初期強度発現性を得られやすくすることができる。 The Blaine specific surface area of calcium hydroxide is preferably 5,000 to 15,000 cm 2 /g, more preferably 7,000 to 13,000 cm 2 /g. By being 5,000 to 15,000 cm 2 /g, rapid setting properties and long-term strength development can be ensured, and good initial strength development can be easily obtained.
（硫酸アルミニウム）
硫酸アルミニウムとは、セメントモルタルやセメントコンクリートに対して、主に凝結速度を増進する効果を付与する。
(aluminum sulfate)
Aluminum sulfate mainly has the effect of increasing the setting speed of cement mortar and cement concrete.
硫酸アルミニウムとしては、特に限定されるものではなく、市販されているものが使用でき、当該硫酸アルミニウムは、０～１８水塩であることが好ましい。 The aluminum sulfate is not particularly limited, and commercially available products can be used, and the aluminum sulfate is preferably a 0-18 hydrate salt.
特に、硫酸アルミニウムは無水塩になると、溶解速度が小さくなるので、凝結特性を向上させる効果が小さくなる。そのため、有水塩（水和数１８以下の有水塩）を使用することが好ましく、貯蔵安定性を考慮すると、８水塩を含むことがより好ましい。 In particular, when aluminum sulfate becomes an anhydrous salt, its dissolution rate decreases, and its effect on improving coagulation properties decreases. Therefore, it is preferable to use a hydrated salt (a hydrated salt with a hydration number of 18 or less), and in consideration of storage stability, it is more preferable to include an octahydrate.
硫酸アルミニウムにおける粒径１０μｍ以下の硫酸アルミニウムの割合が１～４０質量％であることが好ましく、５～２０質量％であることがより好ましい。粒径１０μｍ以下の硫酸アルミニウムが１～４０質量％であるであると、凝結特性、強度発現性の向上が期待できる。なお、上記の粒径は例えば、篩によって調整することができる。 The proportion of aluminum sulfate having a particle size of 10 μm or less in aluminum sulfate is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 5 to 20% by mass. When the aluminum sulfate with a particle size of 10 μm or less is 1 to 40% by mass, improvement in coagulation properties and strength development can be expected. Note that the above particle size can be adjusted using a sieve, for example.
（ミョウバン）
ミョウバンは、セメントモルタルやセメントコンクリートの配合した直後からの流動性消失を促進することや、１日程度の強度発現性を促進するために有効である。ミョウバンとしては特に限定されないが、例えば、カリミョウバン、クロムミョウバン、鉄ミョウバン、アンモニウムミョウバン、ナトリウムミョウバン、天然ミョウバン等いずれのミョウバンも使用、併用が可能である。特にセメントモルタルやセメントコンクリート流動性を消失するものとして、カリミョウバン、ナトリウムミョウバン、アンモニウムミョウバンからなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
(alum)
Alum is effective in promoting loss of fluidity immediately after mixing cement mortar or cement concrete, and in promoting strength development for about a day. The alum is not particularly limited, but any alum such as potassium alum, chromium alum, iron alum, ammonium alum, sodium alum, and natural alum can be used or used in combination. In particular, it is preferable to contain at least one selected from the group consisting of potassium alum, sodium alum, and ammonium alum as a substance that eliminates the fluidity of cement mortar and cement concrete.
ミョウバンにおける粒径１０μｍ以下の割合が１～４０質量％であることが好ましく、５～２０質量％であることがより好ましい。粒径１０μｍ以下のミョウバンが１～４０質量％であると、急結性状や長期強度発現性を担保することができ、良好な初期強度発現性を得られやすくすることができる。なお、上記の粒径は例えば、篩によって調整することができる。 The proportion of particles having a particle size of 10 μm or less in alum is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 5 to 20% by mass. When the content of alum with a particle size of 10 μm or less is 1 to 40% by mass, rapid setting properties and long-term strength development can be ensured, and good initial strength development can be easily obtained. Note that the above particle size can be adjusted using a sieve, for example.
既述のとおり、本実施形態に係る急結剤としては、セッコウと、カルシウムアルミネートと、水酸化カルシウムと、硫酸アルミニウム及び／又はミョウバンとを含む１剤型急結剤と、セッコウを含む急結剤構成材料Ａと、カルシウムアルミネートと、水酸化カルシウムと、硫酸アルミニウム及び／又はミョウバンとを含み、セッコウを含まない急結剤構成材料Ｂとからなる２剤型急結剤の態様が挙げられる。 As described above, the quick setting agent according to the present embodiment includes a one-pack quick setting agent containing gypsum, calcium aluminate, calcium hydroxide, aluminum sulfate and/or alum, and a quick setting agent containing gypsum. An embodiment of a two-component quick-setting agent consisting of binder constituent material A, quick-setting constituent material B containing calcium aluminate, calcium hydroxide, aluminum sulfate and/or alum, and containing no gypsum is mentioned. It will be done.
１剤型急結剤の場合、当該急結剤１００部に対して、セッコウは３３～６０部が好ましく、４５～５５部がより好ましい。上記範囲であることで、初期凝結と長期強度を良好にすることができる。 In the case of a one-pack type quick-setting agent, the amount of gypsum is preferably 33 to 60 parts, more preferably 45 to 55 parts, per 100 parts of the quick-setting agent. By being within the above range, initial setting and long-term strength can be improved.
カルシウムアルミネートは、当該急結剤１００部に対して、２５～７５部が好ましく、３５～６５部がより好ましい。上記範囲であることで、初期凝結と長期強度を良好にすることができる。 Calcium aluminate is preferably 25 to 75 parts, more preferably 35 to 65 parts, based on 100 parts of the quick setting agent. By being within the above range, initial setting and long-term strength can be improved.
水酸化カルシウムは、当該急結剤１００部に対して、０．２～７部が好ましく、１～３部がより好ましい。上記範囲であることで、初期強度と長期強度を良好にすることができる。 Calcium hydroxide is preferably used in an amount of 0.2 to 7 parts, more preferably 1 to 3 parts, per 100 parts of the quick setting agent. By being within the above range, initial strength and long-term strength can be improved.
硫酸アルミニウム又はミョウバンの含有量（これらを併用する場合はこれらの合計量）は、急結剤１００部に対して、１～２０部が好ましく、２～１０部がより好ましい。上記範囲であることで、それぞれの有する特性が発揮されやすくなる。 The content of aluminum sulfate or alum (or their total amount when they are used together) is preferably 1 to 20 parts, more preferably 2 to 10 parts, based on 100 parts of the quick setting agent. By being within the above range, each characteristic can be easily exhibited.
また、２剤型急結剤の場合、急結剤構成材料Ａ中のセッコウは、急結剤構成材料Ａの１００部に対して、８０部以上が好ましく、９０部以上がより好ましい。８０部以上であることで、初期凝結と長期強度を良好にすることができる。 Further, in the case of a two-component quick-setting agent, the amount of gypsum in the quick-setting agent constituent material A is preferably 80 parts or more, more preferably 90 parts or more, per 100 parts of the quick-setting agent constituent material A. When the content is 80 parts or more, initial setting and long-term strength can be improved.
急結剤構成材料Ｂ中のカルシウムアルミネートは、当該急結剤構成材料Ｂの１００部に対して、６０～９５部が好ましい。上記範囲であることで、初期凝結と長期強度を良好にすることができる。 The calcium aluminate in the quick-setting agent constituent material B is preferably 60 to 95 parts based on 100 parts of the quick-setting agent constituent material B. By being within the above range, initial setting and long-term strength can be improved.
急結剤構成材料Ｂ中の水酸化カルシウムは、当該急結剤構成材料Ｂの１００部に対して、０．１～１０部が好ましい。上記範囲であることで、初期強度と長期強度を良好にすることができる。 Calcium hydroxide in the quick-setting agent constituent material B is preferably 0.1 to 10 parts per 100 parts of the quick-setting agent constituent material B. By being within the above range, initial strength and long-term strength can be improved.
急結剤構成材料Ｂ中の硫酸アルミニウム又はミョウバンの含有量（これらを併用する場合はこれらの合計量）は、当該急結剤構成材料Ｂの１００部に対して、５～２０部が好ましい。上記範囲であることで、それぞれの有する特性が発揮されやすくなる。 The content of aluminum sulfate or alum in the quick-setting agent constituent material B (total amount of these when used together) is preferably 5 to 20 parts per 100 parts of the quick-setting agent constituent material B. By being within the above range, each characteristic can be easily exhibited.
ここで、本実施形態に係る急結剤においては、セッコウの含有量（Ｘ）と、カルシウムアルミネート、水酸化カルシウム、硫酸アルミニウム、及びミョウバンの合計の含有量（Ｙ）との質量比（Ｘ／Ｙ）は０．５～１．５であることが好ましく、０．６５～１．２５であることがより好ましい。質量比（Ｘ／Ｙ）が０．５～１．５であることで、初期凝結と強度発現性が向上することができる。 Here, in the quick-setting agent according to the present embodiment, the mass ratio (X) of the content of gypsum (X) and the total content (Y) of calcium aluminate, calcium hydroxide, aluminum sulfate, and alum is /Y) is preferably 0.5 to 1.5, more preferably 0.65 to 1.25. When the mass ratio (X/Y) is 0.5 to 1.5, initial setting and strength development can be improved.
また特に、本実施形態に係る急結剤においては、カルシウムアルミネート１００質量部に対して、水酸化カルシウムを０．１以上１０質量部未満含むことが好ましい。水酸化カルシウムを０．１以上１０質量部未満含むことで、初期強度と長期強度を良好にすることができる。 Particularly, in the quick-setting agent according to the present embodiment, it is preferable that calcium hydroxide is contained in an amount of 0.1 or more and less than 10 parts by mass based on 100 parts by mass of calcium aluminate. By containing 0.1 or more and less than 10 parts by mass of calcium hydroxide, initial strength and long-term strength can be improved.
以上のような本実施形態に係る急結剤は、カルシウムアルミネート、水酸化カルシウム、炭酸アルカリ、硫酸アルミニウム及びミョウバン類以外に、本発明の効果を阻害しない範囲で種々の添加剤を含有させることができるが、取り扱い性の観点から、アルミン酸ソーダは含有しないことが好ましい。 In addition to calcium aluminate, calcium hydroxide, alkali carbonate, aluminum sulfate, and alum, the quick setting agent according to the present embodiment as described above may contain various additives within a range that does not impede the effects of the present invention. However, from the viewpoint of ease of handling, it is preferable not to contain sodium aluminate.
本実施形態に係る急結剤としては、吹付材料、ロックボルト用定着材、導水路等の底板、及び舗装コンクリート等が挙げられるが、これらの中では吹付材料がより好ましい。 Examples of the quick-setting agent according to the present embodiment include sprayed materials, fixing materials for rock bolts, bottom plates of water conduits, and paving concrete, among which sprayed materials are more preferred.
［２．吹付材料］
本実施形態に係る吹付材料は、セメントと、本発明の急結剤を含む。
当該セメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱など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、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末など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）を挙げることができる。
[2. Spraying material]
The spraying material according to this embodiment includes cement and the quick setting agent of the present invention.
Such cements include various types of Portland cement such as normal, early strength, super early strength, low heat, and medium heat, various mixed cements in which these Portland cements are mixed with blast furnace slag, fly ash, or silica, limestone powder, and blast furnace cement. Examples include filler cement mixed with cold slag fine powder and the like, as well as environmentally friendly cement (ecocement) manufactured using urban garbage incineration ash and sewage sludge incineration ash as raw materials.
急結剤の使用量は、吹付けモルタル又は吹付けコンクリート中のセメント１００部に対し、５～２０部が好ましく、７～１５部がより好ましい。粉体急結剤の使用量が５～２０部であると、本発明の粉末状急結剤の効果を充分に発揮させることができる。また、水／セメント比は６５％以下が好ましい。 The amount of the quick setting agent used is preferably 5 to 20 parts, more preferably 7 to 15 parts, per 100 parts of cement in the shotcrete or shotcrete. When the amount of the powder quick-setting agent used is 5 to 20 parts, the effect of the powder quick-setting agent of the present invention can be fully exhibited. Further, the water/cement ratio is preferably 65% or less.
セメント１００質量部に対して、当該セメント中のセッコウ以外のセッコウを５～２５部含むことが好ましく、７～１５部含むことがより好ましい。５～２５部含むことで、初期凝結と強度発現性を良好にすることができる。
この場合、セッコウ以外のセッコウ（具体的には、急結剤に用いるセッコウ）は、強度発現性の観点から、無水セッコウであることが好ましい。
It preferably contains 5 to 25 parts of gypsum other than the gypsum in the cement, and more preferably 7 to 15 parts, per 100 parts by mass of cement. By containing 5 to 25 parts, initial setting and strength development can be improved.
In this case, the gypsum other than gypsum (specifically, the gypsum used as an quick-setting agent) is preferably anhydrous gypsum from the viewpoint of strength development.
本実施形態に係る急結剤とセメント、モルタル、又はコンクリートとの混合方法は、当該急結剤が１剤型の場合はこれらに一度に混合、若しくは何回かに分けて逐次混合する方法が挙げられる。また、２剤型の場合は、急結剤構成材料Ｂを混合する前に、急結剤構成材料Ａとセメントコンクリートとを混合していれば、特に制限されるものではない。 The method of mixing the quick-setting agent and cement, mortar, or concrete according to this embodiment is to mix the quick-setting agent with cement, mortar, or concrete all at once, or to mix them sequentially in several batches. Can be mentioned. Moreover, in the case of a two-component type, there is no particular restriction as long as the quick-setting agent constituent material A and cement concrete are mixed before the quick-setting agent constituent material B is mixed.
本発明の吹付工法では、乾式吹付法や湿式吹付法いずれも使用できる。乾式吹付工法としては、セメント、急結剤構成材料Ａ、必要に応じて骨材、及び急結剤構成材料Ｂを混合し、空気圧送し、途中で、例えばＹ字管の一方から水を添加して、湿潤状態で吹付ける方法や、セメントと、必要に応じて骨材とを混合して空気圧送し、途中で急結剤構成材料Ａ、急結剤構成材料Ｂ、及び水の順に吹付材料を添加し、湿潤状態で吹付ける方法等が挙げられる。湿式吹付工法の場合は、セメント、急結剤構成材料Ａ、必要に応じて骨材、及び水を添加して混練し、空気圧送し、途中で、例えばＹ字管の一方から急結剤構成材料Ｂを添加して吹付ける方法等が挙げられる。
吹付工法においては、従来使用の吹付設備等が使用できる。通常、吹付圧力は３～６ｋｇ／ｃｍ２、吹付速度は４～２５ｍ３／ｈである。
In the spraying method of the present invention, either a dry spraying method or a wet spraying method can be used. In the dry spraying method, cement, quick-setting agent constituent material A, aggregate if necessary, and quick-setting agent constituent material B are mixed and conveyed by air pressure, and water is added, for example, from one side of the Y-shaped pipe along the way. Then, the cement and, if necessary, the aggregate are mixed and sent by air, and the quick-setting agent component A, the quick-setting agent component B, and water are sprayed in this order during the middle of the process. Examples include a method of adding a material and spraying it in a wet state. In the case of the wet spraying method, cement, quick-setting agent constituent material A, aggregate if necessary, and water are added and kneaded, and the mixture is conveyed by air pressure. Examples include a method in which material B is added and sprayed.
In the spraying method, conventional spraying equipment can be used. Usually, the spraying pressure is 3 to 6 kg/cm 2 and the spraying speed is 4 to 25 m 3 /h.
吹付設備は吹付が十分に行われれば、特に限定されるものではなく、例えば、コンクリートの圧送には商品名「アリバー２８５」等が、急結材の圧送には急結剤圧送装置「ナトムクリート」等が使用できる。 The spraying equipment is not particularly limited as long as the spraying is carried out sufficiently. For example, the product name "Alibar 285" is used for pumping concrete, and the quick-setting agent pumping device "Natomcrete" is used for pumping quick-setting materials. ” etc. can be used.
以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the contents will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
「実験例１」
下記表１に示す配合で、セメント、細骨材、水、及び減水剤を混合しモルタルを作製し、さらに急結剤構成材料Ａを添加して、モルタル組成物Ａを作製した。
３４０２部のモルタル組成物Ａに対し、表２に示した組成の各急結剤構成材料Ｂ－１～Ｂ－４を８４部加えて急結モルタル（急結材料）を調製し、下記凝結試験を行った。また、下記圧縮強度を測定した。温度は２０℃とした。結果を表３に示す。
"Experiment example 1"
Mortar was prepared by mixing cement, fine aggregate, water, and a water reducing agent according to the formulation shown in Table 1 below, and mortar composition A was prepared by adding quick-setting agent constituent material A.
A rapid setting mortar (rapid setting material) was prepared by adding 84 parts of each quick setting agent constituent material B-1 to B-4 of the composition shown in Table 2 to 3402 parts of mortar composition A, and the following setting test was carried out. I did it. In addition, the following compressive strength was measured. The temperature was 20°C. The results are shown in Table 3.
「モルタル組成物Ａの作製における使用材料」
セメント：市販品、普通ポルトランドセメント、密度３．１５ｇ／ｃｍ３
細骨材：新潟県姫川水系川砂、密度２．６１ｇ／ｃｍ３
水：工業用水
急結剤構成材料Ａ：無水石こう、ブレーン値５０００ｃｍ２／ｇ
減水剤：高性能減水剤ＦＴＮ３０（ＧＣＰケミカルズ社製）
急結剤構成材料Ｂ－１～Ｂ－４：下記表２に示す配合となるように、カルシウムアルミネートと、水酸化カルシウムと、炭酸アルカリと、硫酸アルミニウム及びミョウバン類を混合して急結剤構成材料Ｂ－１～Ｂ－４を調製した。
"Materials used in the production of mortar composition A"
Cement: Commercial product, ordinary Portland cement, density 3.15g/cm 3
Fine aggregate: Niigata prefecture Himekawa river sand, density 2.61g/cm 3
Water: Industrial water Rapid setting agent Constituent material A: Anhydrous gypsum, Blaine value 5000cm 2 /g
Water reducing agent: High performance water reducing agent FTN30 (manufactured by GCP Chemicals)
Quick-setting agent constituent materials B-1 to B-4: Quick-setting agent is prepared by mixing calcium aluminate, calcium hydroxide, alkali carbonate, aluminum sulfate, and alum in the composition shown in Table 2 below. Constituent materials B-1 to B-4 were prepared.
「急結剤構成材料Ｂ-１～Ｂ－４の作製における使用材料」
カルシウムアルミネート（ＣＡ）：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比２．５となるように原料（ＣａＣＯ３及びＡｌ２Ｏ３）を粉砕混合し、電気炉で溶融し、急冷したもの、ガラス化率９０％、ブレーン５５００ｃｍ２／ｇ
水酸化カルシウム：ＪＩＳ Ｒ ９００１に規定された消石灰２号に相当する市販品
硫酸アルミニウム：硫酸アルミニウムＡ、市販品、８水塩、粒径１０μｍ以下の粒子含有率：５％
ミョウバン：カリウムミョウバン１２水和物、市販品
"Materials used in the production of quick setting agent constituent materials B-1 to B-4"
Calcium aluminate (CA): Raw materials (CaCO 3 and Al 2 O 3 ) are pulverized and mixed so that the CaO/Al 2 O 3 molar ratio is 2.5, melted in an electric furnace, and rapidly cooled. Vitrification rate 90%, Blaine 5500cm 2 /g
Calcium hydroxide: Commercial product equivalent to slaked lime No. 2 specified in JIS R 9001 Aluminum sulfate: Aluminum sulfate A, commercial product, octahydrate, particle content with particle size of 10 μm or less: 5%
Alum: Potassium alum dodecahydrate, commercially available product
「試験方法」
凝結試験：凝結試験では、プロクター貫入抵抗により凝結性状を評価した。プロクター貫入抵抗（凝結性状）は、ＡＳＴＭＣ ４０３「貫入抵抗によるコンクリートの凝結時間試験方法」に準拠し、急結モルタル（急結材料）作製後から、０．７５分後、１分後、３分後、５分後、１０分後の凝結性状を評価した。なお、貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ２になると凝結が始まっている（始発）とされ、２８．０Ｎ／ｍｍ２になると凝結が終了した（終結）とされる。
"Test method"
Setting test: In the setting test, the setting property was evaluated by proctor penetration resistance. Proctor penetration resistance (setting properties) is based on ASTMC 403 "Method for testing concrete setting time using penetration resistance", and is measured at 0.75 minutes, 1 minute, and 3 minutes after the preparation of quick-set mortar (rapid-setting material). After that, the coagulation properties were evaluated after 5 minutes and 10 minutes. When the penetration resistance value reaches 3.5 N/mm 2 , it is considered that condensation has started (initiation), and when it reaches 28.0 N/mm 2 , it is considered that condensation has finished (terminated).
圧縮強度：ＪＳＣＥ Ｄ－１０２－１９９９に準じて、圧縮強度を測定した。材齢は１０分、３時間、１日、２８日とした。 Compressive strength: Compressive strength was measured according to JSCE D-102-1999. The age of the material was 10 minutes, 3 hours, 1 day, and 28 days.
「実験例２」
試験１－２において、急結剤構成材料Ａと急結剤構成材料Ｂ－２の含有量の比（急結剤構成材料Ａ／急結剤構成材料Ｂ－２）を下記表４のように急結剤構成材料Ｂ－２の含有量を変化させた以外は実験例１と同様にして急結モルタル（急結材料）を調製し、各試験を行った。結果についても下記表４に示す。
"Experiment example 2"
In Test 1-2, the content ratio of quick-setting agent constituent material A and quick-setting agent constituent material B-2 (accelerating constituent material A/fast-setting agent constituent material B-2) was determined as shown in Table 4 below. Quick-setting mortar (quick-setting material) was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the content of quick-setting agent constituent material B-2 was changed, and each test was conducted. The results are also shown in Table 4 below.
「実験例３」
試験１－２の急結剤構成材料Ｂ－２における硫酸アルミニウムＡで、その粒径１０μｍ以下の粒子の割合を表５となるように調整したものをそれぞれ使用した以外は実験例１と同様にして急結モルタル（急結材料）を調製し、各試験を行った。結果についても下記表５に示す。
"Experiment Example 3"
The procedure was the same as in Experimental Example 1, except that aluminum sulfate A in the quick setting agent constituent material B-2 of Test 1-2 was used, with the proportion of particles with a particle size of 10 μm or less adjusted as shown in Table 5. A quick-setting mortar (quick-setting material) was prepared and each test was conducted. The results are also shown in Table 5 below.
「実験例４」
試験１－２の急結剤構成材料Ｂ－２における、カルシウムアルミネート１００部に対する水酸化カルシウムの量を表６となるように調整したものをそれぞれ使用した以外は実験例１と同様にして急結モルタル（急結材料）を調製し、各試験を行った。結果についても下記表６に示す。
"Experiment example 4"
Rapid setting was carried out in the same manner as in Experiment 1, except that the rapid setting agent constituent material B-2 of Test 1-2 was used with the amount of calcium hydroxide adjusted as shown in Table 6 relative to 100 parts of calcium aluminate. Setting mortar (rapid setting material) was prepared and various tests were conducted. The results are also shown in Table 6 below.
「実験例５」
試験１－２において、モルタル組成物Ａのセメント１００に対する急結剤構成材料Ａの量を表７となるように、急結剤構成材料Ａの量を調整したものをそれぞれ使用した以外は実験例１と同様にして急結モルタル（急結材料）を調製し、各試験を行った。結果についても下記表７に示す。
"Experiment Example 5"
Experimental examples except that in Test 1-2, the amount of quick-setting agent constituent material A was adjusted so that the amount of quick-setting constituent material A per 100 cement of mortar composition A was adjusted as shown in Table 7. Quick-setting mortar (quick-setting material) was prepared in the same manner as in 1, and each test was conducted. The results are also shown in Table 7 below.
本発明は、特に土木分野、建築分野等で用いられる吹付材料に好適に使用できる。 The present invention can be particularly suitably used for sprayed materials used in the civil engineering field, architectural field, etc.
Claims (7)
前記セッコウの含有量（Ｘ）と、前記カルシウムアルミネート、前記水酸化カルシウム、前記硫酸アルミニウム、及び前記ミョウバンの合計の含有量（Ｙ）との質量比（Ｘ／Ｙ）が０．５～１．５である急結剤。 Contains gypsum, calcium aluminate, calcium hydroxide, aluminum sulfate and/or alum,
The mass ratio (X/Y) of the content (X) of the gypsum and the total content (Y) of the calcium aluminate, the calcium hydroxide, the aluminum sulfate, and the alum is 0.5 to 1. .5 quick setting agent.
前記セッコウの含有量（Ｘ）と、前記カルシウムアルミネート、前記水酸化カルシウム、前記硫酸アルミニウム、及び前記ミョウバンの合計の含有量（Ｙ）との質量比（Ｘ／Ｙ）が０．５～１．５である急結剤。 Consisting of quick setting agent constituent material A containing gypsum, quick setting agent constituent material B containing calcium aluminate, calcium hydroxide, aluminum sulfate and/or alum, and not containing gypsum,
The mass ratio (X/Y) of the content (X) of the gypsum and the total content (Y) of the calcium aluminate, the calcium hydroxide, the aluminum sulfate, and the alum is 0.5 to 1. .5 quick setting agent.
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