JPH02175646A - 湿式吹付け用急結剤 - 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ＮＡＴＭ　
（二ニー・オーストリアン・タネリンク・メソッド）工
法かあるが経済的に安価なＮＡ丁Ｍ工法か主流になって
いる。ＮＡＴＭ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
させなから掘り進む方法である。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は
用急結剤か必須である。

吹付は方式ては、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て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か
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。しかし水硝子系、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、急結性かシャープでない為
、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
現場での管理か難しい。

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
類あるかこの系で使用可能なのは乾式法か主であり、湿
式法においては非常に凝結時間が長くなり実用性がない
。

次に吹付後のモルタルやコンクリートの強度発現性か悪
く特に若材令時ての強度か低く、又長期強度の伸びか低
いという欠点を有していた。アルミン酸塩はアルミン酸
ナトリウムか代表的な材料であるか通常使用されている
ものは吸湿性か高く長期安定性か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てあり、強度発現は十分で
あるかモルタルやコンクリートに添加する量を多量に要
するという欠点かあった。

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かあった。

乾式法、湿式法と２つの工法のうち、品質管理かし易く
、施工時の粉塵濃度か低い湿式法か現在メインになって
いるか、これまて湿式性専用急結剤は開発されておらず
乾式用急結剤を湿式用に代替して使用しているのが現状
である。そして、現在使用されている急結剤は、これを
使用した吹付はコンクリートの耐久性があまりよくなく
、特に凍結融解によってクラックを生しるケースが多く
あるのか実状である。

〔発明か解決しようとする課題〕

本発明は従来の湿式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。

■急結性かシャープである。

■低添加量て凝結時間か短い。

■添加量に比例して凝結時間か短縮する。

■初期強度か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
。

■材料の取り扱いか容易てあり材料か変質しない。

■耐久性が高く、特に凍結融解に強い。

〔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
研究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て組み
合わせたものか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。

本発明になる湿式吹付は用急結剤は消石灰７〜２０重量
％、アルミン酸ナトリウム１０〜２０重量％、炭酸ナト
リウム２０〜３０重量％、石膏５〜１５重量％及びアル
ミナセメント２５〜４５重量％からなる湿式吹付は用急
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Ｎａ２ＯとＡＪＩ　２０：Ｉを
主成分として構成されており、水溶液と粉末の２種類か
ある。通常は、Ａｎ　ｔｏ＋　／　Ｎａ２Ｏのモル比が
１未満のものか使用されている。しかし、粉末の場合Ｎ
ａ２Ｏ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Ａｎ　２０：
ｌ　／　Ｎａ２Ｏのモル比が１以上、好ましくは１〜５
である。

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、かつ長期保存性かすぐ
れている。

尚、モル比（Ａｎ　２０３　／　Ｎａ２０）が１〜５の
アルミン酸ナトリウムの製造法は特公昭５８−４６４３
０号公報、特開昭５８−１４０３１７号公報、特開昭５
８−１４５６１９号公報に記載されている。

尚、アルミン酸ナトリウムを１０〜２０重量％としたの
は１０重量％未満であると凝結性能か悪く２０重量％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
種類でも良いか無水石膏かより好ましい 尚、石膏を５〜１５重量％としたのは、　５重量％未満
であると凝集性能と強度が悪く、１５重量％をこえると
凝結性能か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
・ＡＪ１２０３を主要化合物とし、硬化速度か大きいの
て、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２５〜４５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てきず、又
、４５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、　７〜２０重量％としたのは、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２０〜３０重量％としたのは、こ
の範囲か凝結性能から好ましいことと、３０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
として強度アッ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■〜Ｏをバランスよくすべて達成する
急結剤か得られる。アルミナセメントについては、通常
、粉末度（フレーン値）４０００〜６０００ｃ　ｒｎ’
　／　ｇ程度のものが市販されているか超微粉（粉末度
６５００ｃ　ｒｎ’　／　ｇ以上）のものか、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、ジェットミル型粉砕機等、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か
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６５００ｃ　ｒｎ’　／　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。

試験は湿式法として（１）凝結試験ならびに（２）凍結
融解安定性試験及び圧縮強度試験を行なった。

Ｕル旦亙ヌ１ 本発明品（実施例）５成分の組成をかえた比較量及び市
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１■以下て
あり、モル比１以上のもの（化学組成Ａ文、０３７３．
７重量％、Ｎａ２０２５．０重量％てＡ！１２０３　／
　Ｎａ２Ｏ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　ｃ　ｍ’　／　ｇ以上にした超
微粉と両方を使用した。

又、市販品はカルシウムアルミネートのセメント鉱物を
主成分とした急結材料である。

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ＦＭ　２．
７　）　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３
０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°Ｃ１湿度８０％ＲＨ以上の条
件室で行ない、ブロクター貫入値（ＰＳＩ）が５００Ｐ
ＳＩ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２表に示す。

実施例は比較品に比して始発・終結時間か短かく湿式法
において良好であることかわかる。

又、アルミン酸ナトリウムについてＡｕ２０３／Ｎａ２
Ｏ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か凝結時間は、実施例Ｎｏ、　１〜
Ｎｏ、　３及びＮｏ、　１　’　〜Ｎｏ、３　’と大差
かなかった。

（以下余白） ２び 吹付はコンクリートの耐久性の１っである凍結融解安定
性試験及び圧縮強度試験を行なった。

第２表に示すコンクリートを混練し、実機吹付はテスト
を実施した。

第　　３　　表 コンクリート配合（ｋｇ／　ｃ　ｍ’　）Ｇ　： Ｓ　： Ｗ　： Ｗ／Ｃ： Ｓ／Ａ　： ＳＬ　： 普通ポルトランドセメント （日本セメント製） 粗骨材　Ｇ　ｎ＋ａｘ　＝　１０ｍａ＋細骨材 水 水セメント比 細骨材率 スランプ 尚、実験使用した機械は、以下の通っである。

コンクリートプラント・・・・・・丸太ＭＣＰ−２００
Ｐ吹付は機・・・・・・　・・・・・・・・・・・・・
・・リードガンＬＯＨＥ型急結剤添加装置・・・・・・
・・・・・・・・・マイクロクリート又、コンクリート
供給量は５〜６ｒｎ’／Ｈｒであり、吐出圧力は２．０
ｋｇ／　ｃ　ｒｎ’である。

上記示方配合のコンクリートを圧送し、急結剤供給装置
よりセメントに対し８．０％になるように、本発明品（
Ｎｏ、３）又は市販品を供給して吹付は実験を行なった
。

吹付は対象物は、コアリング用木箱（９００Ｘ９００ｘ
　　３０ｈｍ）である。

吹付けたコンクリートをコア抜き装置により供試体（１
００φｘ　２００）を抜き、２８日間の水中養生に供し
てから、凍結融解安定性試験を実施した。

試験はＪＩＳ　Ａ６２０４に準じて行ない、凍結融解を
３００サイクルまて行ない相対動弾性係数、質量減少率
を測定した。

その結果を第４表に示す。

第４表　凍結融解安定性試験 第５表　圧縮強度試験 （ｋｇｆ／ｃｍ’） 第４表にその結果を示すが、本発明品は市販品に比して
、凍結融解に対して抵抗性か大きい。

又、吹付けたコンクリートを、コア抜き装置により供試
体（１００φｘ　　２００）を抜き、７日間と２８日間
の水中養生に供してから圧縮強度試験を行なった（　Ｊ
ＩＳ　　Ａ１１０８に準拠）。

その結果を第５表に示す。

第５表にみられるように、本発明品の強度は従来の市販
品に比べ、遜色がないことかわかる。

アルミン酸ナトリウムにおいてＡｎ　２０３　／　Ｎａ
２Ｏ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かＡＪｌ
ｊ２０３７３．７重量％、Ｎａ２Ｏ２５，０重量％であ
り、　Ａ立２０３　／　Ｎａ２Ｏのモル比が１．８のも
のを使用し、市販品として化学組成かＡＪ１２０３５３
．０重量％、Ｎａ２Ｏ３８，０重量％てあり、　Ａｎ　
２０３／　Ｎａ２Ｏのモル比が０．８５のものを使用し
た。

市販品は潮解性か非常に高く、屋内に１日間放置すると
、空気中の水分を吸湿して、べたべたとなり取り扱いか
困難てあった。しかしモル比が１以上のものは潮解性か
殆んどなく取り扱いに問題はなかった。また、乳はちや
各種粉砕機て粉砕したか、明らかに差異か見られ、モル
比１以上のものは粉砕性は良好であるか、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、長期的に品質か
安定していると言える。

〔発明の効果〕

本発明による湿式吹付は用急結剤は、急結性がシャープ
てあり、低添加量で硬化時間が短かく、添加量に比例し
て凝結時間か短縮するため、現場の施工管理か容易であ
り、凍結融解に対して抵抗性か高い。

又、実用性に問題か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１２０３　／Ｎａ２Ｏか１〜５
のものを使用すれば、取り扱いか容易てあり、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か
ない。

アルミナセメントは、超微粉のものを使用することか凝
結時間短縮の観点から、さらに好ましい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　消石灰７〜２０重量％、アルミン酸ナトリウム１０
   〜２０重量％、炭酸ナトリウム２０〜３０重量％、石膏
   ５〜１５重量％及びアルミナセメント２５〜４５重量％
   からなる湿式吹付け用急結剤。 ２　アルミナ酸ナトリウムのＡｌ＿２Ｏ＿３／　Ｎａ＿
   ２Ｏのモル比が１〜５である事を特徴とする請求項１記
   載の湿式吹付け用急結剤。 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記載の湿式吹付け用急結剤。