JPH01226756A - 吹付け用急結剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はモルタル及びコンクリートの吹付は用急結剤に
関する。

（従来の技術） 吹付は工法は圧縮空気によってモルタルやコンクリート
を施工面に高速度で吹付ける特殊な施工法である。この
うちモルタルは法面保護、被覆、補修などに、コンクリ
ートはトンネル覆工や法面の安定対策などに利用されて
いる。

現在、トンネルの掘削工法はシールド工法とＮＡＴ？Ｉ
　（二ニー・オーストリアン・タネリング・メリツト）
工法があるが経済的に安価なＮ４７Ｍ工法が主流になっ
ている。Ｎ４７Ｍ工法は掘り進んだ坑内の壁に、ロック
ボルトを打ち込み、コンクリートを吹き付けて地山を安
定させながら堀り進む方法である。この場合コンクリー
トを吹き付ける為コンクリートを急速に硬化させる吹付
用急結剤が必須である。

吹付方式では、セメント、骨材、水より成るスラリーと
急結剤を吹付ノズルの先端部分で混合してから吹付ける
湿式法、セメント・骨材・急結剤の粉状混合物と水を吹
付ノズルの先端部分で混合してから吹付ける乾式法があ
り、それぞれの目的に応じて使い分けられている。

現在市販されている急結剤は、水硝子系、アルミン酸塩
、アルカリ炭酸塩、アルミン酸塩とアルカリ炭酸塩の組
合せ、又、これらに仮焼明ばん石を組合せたもの、又、
カルシウムアルミネートを主成分とした物等が知られて
いる。しがし水硝子系、及びアルミン酸塩及びアルカリ
炭酸塩及び両者の組合せは、急結性がシャープでない為
、湧水個所の施工において問題が多かった。又、急結剤
のセメントに対する最適添加量の範囲が狭く実際の施工
現場での管理が難しい。

更に吹付法には先に述べたように乾式法と湿式法の２種
類あるがこの系で使用可能なのは乾式法が主であり、湿
式法においては非常に凝結時間が長（なり実用性がない
。

更に吹付後のモルタルやコンクリートの強度発現性が悪
く特に若材令時での強度が低く、又長期強度の伸びが低
いという欠点を有していた。アルミン酸塩はアルミン酸
ナトリウムが代表的な材料であるが通常使用されている
ものは吸湿性が高く、長期安定性が非常に悪いという欠
点もあった。

一方、カルシウムアルミネートを主成分とじた物は前者
に比較して急結性はシャープであり、強度発現は十分で
あるがモルタルやコンクリートに添加する量を多量に要
するという欠点があった。

又、上記以外に塩化カルシウムは急結剤として効果が大
きいが塩素イオンを多量に含有しているため鋼材等を発
錆させるという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は従来の吹付は用急結剤の有する前記の欠点を解
消し、下記の条件を満足する急結剤を提供することを目
的とする。

■　急結性がシャープである。

■　乾式法、湿式法の両方に施工が可能である。

■　低添加量で凝結時間が短い。

■　添加量に比例して凝結時間が短縮する。

■　初期強度が高く長期強度が順調に伸びる。

■　鋼材等の腐食の恐れがない。即ち塩化物を含有しな
い。

■　材料の取り扱いが容易であり材量が変質しない。

（課題を解決するための手段） 本発明者は上記条件を満足する急結剤を開発すべく鋭意
検討を重ね消石灰とアルミン酸ナトリウムと炭酸ナトリ
ウムと石膏及びアルミナセメントを特定の構成比で組み
合わせたものが急結剤として極めて優れていることを見
出し、本発明を完成した。

本発明になる吹付は用急結剤は消石灰１５〜２５重量％
、アルミン酸ナトリウム２０〜３０重量％、炭酸ナトリ
ウム８〜２５重量％、石膏２〜１５重量％及びアルミナ
セメント２５〜５０重量％からなる吹付は用急結剤であ
る。

本発明に使用する消石灰及び炭酸ナトリウムは工業的用
途に通常使用されるものでよい。

アルミン酸ナトリウムはＮａ、０とＡＩ、０．を主成分
として構成されており、水溶液と粉末の２種類がある、
通常は、ＡＩｔｏ、　／Ｎａ２Ｏのモル比が１未満のも
のが使用されている。しかし、粉末の場合Ｎａ、Ｏリッ
チのアルミン酸ナトリウムは、潮解性が高いため吸湿し
易く、長期安定性に欠ける。従って、本発明において使
用するアルミン酸ナトリウムは、Ａ　ｌ　ｔ０３　／　
Ｎａ２Ｏのモル比が１以上、好ましくは１〜５であるこ
とが望ましい。

モル比が１以上であると通常品に比較して潮解性が非常
に少なく取り扱いが容易であり、かつ長期保存性がすぐ
れている。

尚、モル比（Ａ　１．０３／ＮａｔＯ）が１〜５のアル
ミン酸ナトリウムの製造法は特公昭５８−４６４３０号
公報、特開昭５８−１４０３１７号公報、特開昭５８−
１４５６１９号公報、に記載されている。

尚、アルミン酸ナトリウムを２０〜３０重量％とじたの
は２０重量％未満であると凝結性能が悪く３０重重四を
こえると強度に悪影響を与えるからである。

石膏は無水石膏と半水石膏及び２水石膏と種々ありどの
種類でも良いが無水石膏がより好ましい。

尚、石膏を２〜１５重量％とじたのは、２重量％未満で
あると凝結性能と強度が悪く、１５重重四をこえると凝
結性能が悪くなるからである。

アルミナセメントはこの名称で市販されており、ＣａＯ
ＨＡ　ｌ　２Ｏ３を主要化合物とし、硬化速度が大きい
ので、緊急工事用等に使用される。市販されている代表
的なアルミナセメントの化学成分の一例を第１表に示す
。

第１表 化学成分（重量％） アルミナセメントを２５〜５０重量％としたのは２５重
量％未満だと目的とする凝結特性を得る事ができず、又
、５０重量％を越えると強度に悪影響を与えるからであ
る。

消石灰とアルミン酸ナトリウム及び炭酸ナトリウムは、
いずれも凝結促進の効果をもつ。

消石灰を、１５〜２５重量％とじたのは、この範囲が凝
結性能の点からみて、好ましいからである。また炭酸ナ
トリウムを８〜２５重景％としたのは、この範囲が凝結
性能から好ましいことと、２５重重量をこえると強度の
点で、好ましくないからである。

石膏は強度アップに効果があり、アルミナセメントは主
として強度アンプと凝結促進に効果がある。

これら５成分を特定の組成比で混合することにより、前
述の条件■〜■をバランスよ（すべて達成する急結剤が
得られる。アルミナセメントについては、通常、粉末度
（ブレーン値）　４０００〜６０００ｃｒｘｚ／ｇ程度
のものが市販されているが超微粉（粉末度６５００Ｃ１
１２／　ｇ以上）のものが、急結剤の反応性を高め、凝
結時間を一層短縮する意味から好ましい。

市販品から超微粉を作るには、振動ミル粉砕機、ボール
ミル粉砕機、シェアドミル型粉砕機等、通常使用される
粉砕機により乾燥式粉砕すればよい。

粉砕の程度は、粒子径を細かくする程、即ち粉末度を上
げる程急結性能が向上して好ましいが本発明の目的を達
成するには粉末度が６５００ｃｍ”　／　ｇ以上になれ
ば十分である。

（実施例及び比較例） 本発明の効果を明瞭にするため、実施例及び比較例につ
いて説明するが、本発明の技術的範囲は実施例に限定さ
れるものではない。

試験は乾式法として（１１凝結試験ならびに（２）強度
試験を行なった。

ｆｌ）凝結試験、及び（２）強度試験はモルタルミキサ
ーを使用し、細骨材（鹿島産Ｆ　Ｍ　２．７　）　１５
００ｇに１次水９０ｇを加えて１分間空線りして含水率
６重量％とした。

次にセメント　（日本セメント製）５００ｇと所定量の
急結剤をミキサーへ投入して３０秒間空練りしたのち、
２火水１６０ｇを投入して１５秒間混練し、直ちにこれ
を型枠につめ、ブロクター貫入抵抗試験（ＡＳＴＭ−Ｃ
−４０３）及び強度試験（ＪＩＳ　Ｒ５２０１）を行っ
た。

尚、試験は温度２０±３℃、湿度８０％以上の条件室で
行い、供試体は材令１日以陣、温度２０±３℃の水中養
生に供した。なおブロクター貫入抵抗試験（凝結試験）
はブロクター貫入値（ＰＳＩ）が５００ＰＳＩを始発時
間、４０００ＰＳＩを終結時間とした。

（１１凝結試験 本発明品（実施例）５成分の組成をかえた比較品及び市
販品（吹付は剤として市販されているもの）（比較例）
の急結剤添加量と凝結時間の関係を調べた。使用した材
料は、アルミン酸ナトリウムについては粒度１ｆｉ以下
であり、モル比１以上のもの（化学組成Ａｚ、ｏ＊７３
．７重量％、Ｎａ、０２５．０重量％でＡ　ｌ　ｚ（ｈ
　／　ＮａｚＱのモル比１．８）を使用した。消石灰と
炭酸ナトリウムは市販品で純度９９．５重量％以上の材
料を使用した。石膏は市販品であり、無水石膏を使用し
た。アルミナセメントは、通常の市販品及びこの市販品
を粉砕して粉末度６５００（Ｊｌ”　／　ｇ以上にした
超微粉と両方を使用した。

又、市販品Ａはカルシウムアルミネートのセメント鉱物
を主成分とした材料であり、市販品Ｂはアルミン酸カル
シウムを主成分とした急結材料である。

第２表に各組成の急結剤について急結剤の添加量と、始
発時間終結時間との関係を示す。

（以下余白） 患１〜患５及び先１′〜患５′に示す実施例の急結剤は
市販品Ａ、Ｈに比較して、急結剤の添加量が少量でも、
短い凝結時間を示すので経済的に有利である。

又、急結剤の急結作用はセメントに対しある特定の範囲
のみであり、この範囲外では著しく急結作用が低下する
場合がある９急結剤の添加量に比例して凝結時間が短縮
する材料が急結剤として好ましいことはいうまでもない
。

なお、アルミン酸ナトリウムについてはＡ　１．０３／
Ｎａ２Ｏのモル比１以下の市販品（モル比０．８５のも
の）についてもテストしたが凝結時間は実施例患１〜尚
５及びぬ１′〜ぬ５′と大差がなかった。

（２）　　強度試験 強度が高い程、良い急結剤であることはいうまでもない
。しかし、−船釣に急結剤を添加したモルタル又はコン
クリートは急結剤無添加のモルタル又はコンクリートに
比較して初期強度は良好であるが、長期強度は大幅に低
下する。

実施例（Ｎｌｌ’）と比較例（市販品Ｂ）を用いて、急
結剤の添加量の増減における圧縮強度の測定を材令３時
間、１日、７日、２８日時について実施した。この結果
を第３表に示す。

実施例と比較例とを比べて若材令時（３時間）長期材令
時（２８日）の強度は実施例のものが優れている。

尚、アルミン酸ナトリウムについてＡｌｔｏｓ／Ｎａ、
０のモル比が１以下のものについても測定したがモル比
１以上のものと強度に大差はなかった。

（以下余白） 更に湿式吹付は法を前提とした凝結試験を実施した。試
験はモルタルミキサーを使用し、細骨材（鹿島産Ｆ　Ｍ
　２．、？　）　１５００ｇとセメント（日本セメント
製）５００ｇ及び水２５０ｇを加えて５分間混練してか
ら３０分間放置した。

次に所定量の急結剤をミキサーへ投入して３０秒間混練
し直ちにこれを型枠につめ、ブロクター貫入抵抗試験（
ＡＳＴＭ−Ｃ−４０３）を行った。

尚、試験は温度２０±３℃、湿度８０％ＲＨ以上の条件
室で行ない、ブロクター貫入値（ＰＳＩ）が５００ＰＳ
Ｉを始発時間、４０００ＰＳＩを終結時間とした。又、
凝結時間の測定は急結剤を投入してからとした。この結
果を第４表に示す。

実施例は比較品に比して終結時間が短かく湿式法におい
ても良好であることがわかる。

（以下余白） アルミン酸ナトリウムにおいてＡ　ｌ　ｇｏｓ　／　Ｎ
ａ２Ｏのモル比１以上のものとく改良品）と通常の市販
品について、取り扱い性及び長期安定性についての比較
を実施した。モル比１以上のものとして化学組成がａｌ
、ｏ、７３．７重量％、Ｎａｚｏ　２５．０重量％であ
り、Ａ　ｌ　１０２　／　Ｎａ、Ｏのモル比力月６８の
ものを使用し、市販品として化学組成がＡｌｔｏｓ　５
３．０重量％、Ｎａ２Ｏ３８，０重量％であり、Ａ　Ｉ
　、０．／Ｎａ、０のモル比が０．８５のものを使用し
た。

市販品は潮解性が非常に高く、屋内に１日間放置すると
、空気中の水分を吸湿して、べたぺたとなり取り扱いが
困難であった。しかしモル比が１以上のものは潮解性が
殆んどなく取り扱いに問題はなかった。また、乳ばちや
各種粉砕機で粉砕したが、明らかに差異が見られ、モル
比１以上のものは粉砕性は良好であるが、市販品は粉砕
後べたべたとなった。

これらの結果よりモル比１以上のものは、モル比１未満
のものに比べ、取り扱いが容易であり、長期的に品質が
安定していると言える。

（発明の効果） 本発明による吹付は用急結剤は、急結性がシャープであ
り、低添加量で硬化時間が短かく、添加量に比例して凝
結時間が短縮するため、現場の施工管理が容易である。

これは乾式法、湿式法にも両方使用可能である又、実用
性に問題がない強度を発現する。さらに、アルミン酸ナ
トリウムとしてＡ　ｌ　２Ｏｓ／ＮａｔＯが１〜５のも
のを使用すれば、取り扱いが容易であり、かつ材料が変
質しにくいため長期安定性にすぐれている。

塩化物を含有していないため鉄部材等を腐食する危険が
ない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　消石灰１５〜２５重量％、アルミン酸ナトリウム２
   ０〜３０重量％、炭酸ナトリウム８〜２５重量％、石膏
   ２〜１５重量％及びアルミナセメント２５〜５０重量％
   からなる吹付け用急結剤。 ２　アルミン酸ナトリウムのＡｌ＿２Ｏ＿３／Ｎａ＿２
   Ｏのモル比が１〜５である事を特徴とする請求項１記載
   の吹付け用急結剤。 ３　アルミナセメントの粉末度（ブレーン値）が６５０
   ０ｃｍ＾２／ｇ以上の超微粉であることを特徴とする請
   求項１記載の吹付け用急結剤。