JPH02271945A

JPH02271945A - セメント混和材

Info

Publication number: JPH02271945A
Application number: JP1089697A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Tanaka; 秀弘田中; Minoru Shirasawa; 白沢　実; Koji Nakagawa; 中川　晃次; Toshio Kawauchi; 敏夫川内
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1990-11-06
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JP2824273B2

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、特定の粒度を持つ３ＣａＯ，３Ａ１ｚＯ１，
ＣａＦｚを主成分とするセメント混和材であり、該セメ
ント混和材を用いたロックボルト定着工法に関する。

〈従来の技術とその課題〉従来、３Ｃａ０，３Ａ１１０ｓ、ＣａＦｇを主成分とす
るカルシウムフロロアルミネートと無機硫酸塩、特に、
硫酸カルシウムからなるセメント混和材は知られている
（特開昭４８−７９８２７号公報、特開昭４８−８９２
２２号公報等）。

しかしながら、これらは、大きな膨張性を有すると共に
、乾燥収縮が大きくなったり、急硬化して急激に温度上
昇し、温度ひび割れが生じやすいなどの課題があった。

一方、ロックボルト定着工法としては、従来、セメント
と骨材に水を混合して練り上げたモルタルを定着材とし
て、ロックボルト定着用の孔にモルタルポンプ等により
注入し、その後、ロックボルトを挿入する方法や、カプ
セルタイプのセメント系モルタル又は有機系の定着材を
使用する方法、さらには、ロックボルト自体を機械的に
拡張させる方法等が用いられていた。

これらのうち、モルタルを定着材として使用する方法が
一般的ではあるが、湧水等があった場合や他山の変形が
大きい場合などは、短時間で所定の強度を出す定着材が
必要となっている。

短時間で所定の強度を出す定着材としては、有機系の定
着材が使用されているが、この有機系の定着材は、価格
が高いこと、長期の耐久性などの課題があり、セメント
をヘースとした、耐久性があり、かつ、短時間強度の高
い材料が切望されてりる。これに対し、急硬セメントミ
ルクを用いる方法が提案されているが、作業性や定着性
に劣るという課題があった。

また、従来から、セメントを水和させると水和熱が発生
し、大量打設を行うとその熱が蓄熱され、温度ひび割れ
が発生することが知られている。

この改善方法として、フライアッシュや高炉水砕スラグ
を含有する水硬性セメント、非晶質カルシウムアルミネ
ート、セラコラとからなる低発熱低乾燥収縮性セメント
組成物が提案されている（特開昭５７−１６０９４７号
公報）。

しかしながら、この方法では、水和熱抑制効果が少ない
、大量打設ができないなどの課題があった。また、フラ
イアッシュや高炉水砕スラグを含有する水硬性セメント
は汎用性がない上に強度低下があり、実用的でないなど
の課題があった。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、種々検討した結
果、特定の粒度を持った３Ｃａ０．３Ａｌ□０３．Ｃａ
Ｆ２と無機硫酸塩を使用することによって、乾燥収縮や
水和熱抑制の面で効果があり、強度発現も向上する知見
を得て本発明を完成するに至った。

〈課題を解決するための手段〉即゛ち、本発明は、粒径１μｍ以下が１〜１５重量％で
、８８μ層以下、４４μＩ残分が１０重四％以下の３Ｃ
ａＯ，３Ａ１□０３．ＣａＦｚと無機硫酸塩からなるセ
メント混和材であり、無機硫酸塩が、粒径１μｍ以下が
２〜１５重量％で、８８μｍ以下、４４μｍ残分が２０
重量％以下であるセメント混和材であり、該セメント混
和材からなるセメント水和熱抑制材であり、さらに、該
セメント混和材を用いたロックボルト定着工法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明における３Ｃａ０．３Ａ１２０ａ、ＣａＦｚとは
、ＣａＯをＣ，ＡＩｚＯ：＋をＡとすると、Ｃ３八３Ｃ
ａＦｚ（以下Ｆアラインという）と示されるものである
。

Ｆアラインは、石灰質原料、アルミナ質原料及びハロゲ
ン原料を、生成物がＣ３Ａ、ＣａＦｚになるように配合
し、キルンで焼成したり、電気炉で溶融して製造でき、
工業的に含まれる不純物には特に制約を受けない。また
、電気炉で溶融した溶融体を圧縮空気等で吹き飛ばすな
ど、急冷することにより得られる非晶質のＣ３Ａ３Ｃａ
Ｆｚの使用は、強度発現や乾燥収縮の面から好ましい。

Ｆアラインは、粉砕して粉末として用いるものであり、
その粒度は粒径１μ翔以下が１〜１５重量％で、８８μ
ｍ以下、４４μｍ残分が１０重自％以下である。粒径１
μｍ以下が１５重量％を越えると凝結が早くなり好まし
くない、また、４４μｍ残分が１０重量％を越えると膨
張性が大きくなり好ましくない。

このうち、粒径１μｍ以下が５〜８重量％が好ましい。

また、本発明における無機硫酸塩（以下硫酸塩という）
とは、ナトリウム、カリウム及びカルシウム等の硫酸塩
で、例えば、三水・半水・無水のなどがあり、そのうち
一種又は二種以上が使用できる。特に、■型の無水セラ
コラ（以下無水セラコラという）のように、不溶性又は
難溶性の硫酸塩の使用が好ましい。

硫酸塩の粒度は粒径１μｍ以下が２〜１５重量％で、８
８μｍ以下、４４μ餉残分が２０重量％以下が好ましい
。粒径１ＩＪＩＩＩ以下が２重量％未満では、強度発現
が悪くなる傾向にあり、４４μｌ残分が２０重量％を越
え１．でも、強度発現が悪くなる傾向にある。

無水セラコラとは、Ｘ線回折バクーンで■型−ＣａＳＯ
ｎの形態を示すものであり、工業的に含まれる不純物に
は制約されない。

硫酸塩の使用量は、Ｆアラ４フ１００重量部に対して無
水５０〜３００重量部、好ましくは１００〜２００重量
部である。無水が５０重量部未満では強度発現が低い傾
向となり好ましくなく、２００重量部を越えると膨張性
状が現れる傾向となり好ましくない。

本発明におけるセメントとは、普通・早強・超早強・中
庸熱等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等のシリカ分を混合した各種
混合セメント及び白色セメント等である。水硬性の高い
セメントはど、水和発熱が大きく、早期に高い強度が得
られる。

本発明のセメント混和材又は水和熱抑制材の使用量はセ
メントとセメント混和材又は水和熱抑制材の合計１００
重量部に対し、１０〜４０重量部が好ましく、１５〜３
０ｆｆｉ量部が、セメントの強度発現の面からより好ま
しい。

以上の材料の他、作業性の面から凝結遅延剤や骨材の併
用は好ましい。

凝結遅延剤（以下遅延剤という）としては、例えば、ク
エン酸・リンゴ酸・酒石酸・グルコン酸などのオキシカ
ルボン酸又はその塩などの有機酸や、例えば、ＫｚＣＯ
ｓ　・ＮａＨＣＯ３・ＫＨＣＯ３・ＮａＨＣＯ３などの
アルカリ金属の無機炭酸塩・亜硝酸塩等の無機塩の一種
又は二種以上が使用可能である。

遅延剤の使用量は、必要に応じて用いれば良く、特に限
定されるものではないが、通常セメント１００重量部に
対し、０．０５〜２重量部程度が好ましい。

本発明のセメント混和材を用いたモルタルやコンクリー
トは、水和発熱が小さく、大量打設が可能であると共に
、乾燥収縮が少なく、ロックボルトの定着や、トンネル
の巻き立て、セメント製品及びマスコンクリート等、幅
広い用途がある。

本発明のセメント混和材を用いたロックボルトの定着方
法は特に限定されるものではない。穿孔した孔に、本発
明のセメント混和材を用いたペーストやモルタルの定着
材を注入した後、ロックボルトを挿入して定着する方法
や、穿孔した孔にロックボルトを挿入してからモルタル
定着材を注入する方法などがある。

また、モルタルをカプセル状にしておき、それを孔に挿
入してロックボルトを挿入回転して定着する方法も可能
である。

〈実施例〉以下、実施例により、本発明を、さらに詳細に説明する
。

実施例１゜生石灰３０．５重量部、ボーキサイト５５．５重量部及
び蛍石１４．０重量部を電気抵抗炉で完全溶融した後、
圧縮空気で吹き飛ばし急冷し非晶質のＦアライン（以下
Ａ−Ｆアウインという）を得、所定の粒度に粉砕した。

Ｘ線回折パターンによると、結晶質が８％であった。ま
た、このＡ−Ｆアラインの化学分析結果を第１表に示す
。

セメント砂比（Ｃ／Ｓ）・１／１でＷ／Ｃ・３４χとし
、Ａアラインと無水セラコラの割合を１：２とし、それ
をセメント７５重量部に対し、２５重量部添加した。

また、セメント１００重量部に対し、遅延剤として炭酸
ナトリウム０．７重量部とグルコン酸ナトリウム０．１
重量部を添加して、モルタルを作製し、１日後２０°Ｃ
の水中養生をし、モルタルの硬化時間（以下１（、Ｔ、
という）と所定材令の圧縮強度を測定した。結果を第２
表に示す。

く使用材料〉セメント：アンデスセメント共同事業社製、普通ポルト
ランドセメント砂　　　：姫用産天然砂無水セラコラ；新秋田化成■製、■型態水セラコラ、プ
レーン値（１０シｔイー０．５０）６，４００ｃＪ／ｇ
炭酸ナトリウム：和光純薬社製、１級試薬グルコン酸ナ
トリウム：　〃実施例２゜実施例１、で製造したＦアラインと無水セラコラを第３
表に示す配合でセメントに混合し、Ｃ／Ｓ・１／２、Ｗ
／Ｃ・４３χ、遅延剤として、セメント１００重量部に
対して、炭酸カリウム０．７５重量部、酒石酸０．２５
重量部を添加してモルタルを作製した。

作製したモルタルを直径１５ｃｍ、高さ３０ｃｍ、厚さ
５ｃｍの円柱発砲スチロールに詰め、密封した後モルタ
ル中心部の温度を測定した。比較のため、Ｆアラインの
代わりに、Ｃ＋ｚｈや−のモル比になるような割合で原
料を配合し、急冷した非晶質のＣ，□Ａ７やＣＡを用い
て同様に実験を行った。結果を第３表に併記する。

なお、温度差とは、モルタルの練り上がり温度と最高温
度との差である。

く使用材料）炭酸カリウム：和光純薬社製、１級試薬酒石酸　　　・実施例３゜実施例２．の実験Ｎｏ、２−５の配合のモルタルを、岩
盤に穿孔した直径５ｍ、長さ３１１の孔にモルタルポン
プで充填し、直径２．５ｃｍ、長さ３．２＋＋＋のロッ
クポルｌ−（ＳＯ−３０）を挿入、ロックボルト定着を
行った。

その後２４時間でボルト引抜きを行った所、１５を以上
の耐力があり、充分なロックボルト定着が確認できた。

比較のため、本発明のセメント混和材を使用しない普通
セメントモルタルについて同様に行った結果、３ｔの荷
重でロックボルトは引抜かれた。

〈発明の効果〉本発明のセメント混和材を用いることにより、次の効果
を奏することができる。

（１）凝結時間が長く、作業性が良い。

（２）充分な強度発現が得られる。

（３）水和発熱量が少ないため、温度応力が小さく、大
量打設しても耐久性を損なうことがない。

（４）水和熱抑制材としてポルトランド系のセメントが
使用できるので安価である。

（５）強度発現が良好であるので、工期の短縮が可能で
ある。

（６）短時間強度が高いため、早期にロックボルト定着
が可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粒径１μｍ以下が１〜１５重量％で、８８μｍ以
下、４４μｍ残分が１０重量％以下の３ＣａＯ、３Ａｌ
＿２Ｏ＿３、ＣａＦ＿２と無機硫酸塩とを主成分とする
セメント混和材。
（２）請求項１記載の３ＣａＯ、３Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ｃ
ａＦ＿２と、粒径１μｍ以下が２〜１５重量％で、８８
μｍ以下、４４μｍ残分が２０重量％以下である無機硫
酸塩とを主成分とするセメント混和材。
（３）請求項（１）記載のセメント混和材からなるセメ
ント水和熱抑制材。
（４）請求項（１）記載のセメント混和材を使用するこ
とを特徴とするロックボルト定着工法。