JPH038748A - コンクリートの急速凝結硬化方法 - 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、トンネルあるいは地下空洞等の構築にあたり
、掘削面の覆工を行う際に用いる圧着工法、押し付は工
法、吹き込み工法、流し込み工法によるコンクリート製
造をはじめ、型枠の即Ｒ脱型によるコンクリート製造、
あるいは打設直後の使用に供するコンクリート製造にお
いて極めて有用なコンクリートの急速凝結硬化方法に関
する。

（背景技術） トンネルまたは地下空洞等の構築にあたり、その掘削面
を覆工するコンクリートの施工方法として、従来セメン
ト急結剤を添加して施工する吹付は工法が用いられてい
る。

この吹付は工法は乾式吹付は方法と湿式吹付は方法とに
大別される。

乾式吹付は方法とは、水を用いずに空練りしたコンクリ
ートを、輸送ホース内に送り、空気流搬送し、ノズルの
吐出口付近で水を加え、ノズルの吐出口から吹き出して
施工する方法である。

また、湿式吹付は方法とはフレッシュコンクリートを、
輸送ホース内に送り、空気流搬送し、ノズルの吐出口か
ら吹き出して施工する方法である。

この場合、輸送ホースの途中までポンプ輸送し、その後
を空気流搬送による場合もある。これらの方法において
は、セメント急結剤の添加が、乾式吹付は方法の場合は
、コンクリートの空練り時に、またはノズルの吐出口付
近で行われるが、湿式吹付は方法の場合には、ノズルの
吐出口付近で行われる。

これらの吹付は工法では、圧搾空気を用いてコンクリー
トを掘削面に勢いよく吹き付けるために粉塵の発生が多
く、作業環境の悪化の問題があり、また、コンクリート
材料の跳ね返りによる材料ロスの点にも問題があった。

これら吹付は工法の問題点を解決するため、吹付は工法
に代わる新工法として圧着工法、押し付は工法、吹き込
み工法、あるいは流し込み工法と称される種々の工法が
開発されてきている。

これらの工法は、フレッシュコンクリートを地山と停動
式型枠との間に低圧力で流し込み、コンクリート硬化後
に移動式型枠を移動し、この繰り返しにより一次覆工を
形成するもので、これらの工法に使用するコンクリート
は流動性を有し、かつ急結性であることが要求されてい
る。

すなわち、フレッシュコンクリートを低圧力で地山と型
枠の間に流し込むため、コンクリートを流し込んでいる
工程ではコンクリートが隅々まで充填される程度の高い
流動性が保持されなければならず、また、一方、流し込
み終了後、可急的速やか１；脱枠して次の打設場所に型
枠を移動し、新たにフレッシュコンクリートを流し込む
という作業を繰り返すために、作業効率を上げる目的で
そのコンクリートは、急速に硬化することが必要とされ
る。

吹付は工法において、従来がら使用されているセメント
急結剤を使用すると、コンクリートが掘削面に吹き付け
られた直後からコンクリートを急速に凝結硬化させてし
まうので、このようなセメント急結剤をセメント、モル
タルあるいはコンクリートに添加して、セメント系スラ
リー混合物を調製して施工する場合に、施工における凝
結硬化時間をコントロールする目的で、セメント急結剤
に凝結遅延剤を併用する方法が知られている（例えば特
開詔５７−２７９５３参照）。

しかし、このような方法を前述の圧着工法等に応用した
場合においては、セメント急結剤を添加した直後におい
てコンクリートの流動性が急速に損なわれ、また流動性
を保持するために併用する凝結遅延剤の使用量を増すと
凝結硬化が遅れ、その結果、所定時間内にコンクリート
を凝結硬化させることが困難となることになる。

したがって、単にセメント急結剤と凝結遅延剤を組合せ
使用するという方法では、コンクリートに所望の時間内
において流動性を保持させておき、その後急速に凝結硬
化に至らしめるということは困難なことであった。

（発明の目的） 本発明はこのような状況に鑑み、セメント急結性組成物
を添加した後、コンクリートの流動性を数分間保持した
後、次いで、急速に凝結硬化が進行して強度を発現する
に至るコンクリートの急速凝結硬化方法を提供すること
を目的とするものである。

（発明の開示） 本発明者らは、　トンネルまたは地下空洞等の構築にあ
たり、工事の際、掘削面に、予め練り混ぜたコンクリー
トにセメント急結剤を添加して施工するコンクリートの
覆工工法において、従来の吹付は工法に代わる圧着工法
、押し付は工法、あるいは流し込み工法と称される新工
法において、セメント老、粘性組成物を添加した後数分
間は、練り混ぜられたコンクリートが、型枠内に充填可
能な程度の流動性を保持しており、その後１５分程度で
型枠を外すことができる程度に急結するコンクリートの
急速凝結硬化方法に関して鋭意研究を行った結果、本発
明方法によりその目的が達成し得ることを見い出した。

すなわち、本発明は、 （１）　　ｆｉり混ぜられたコンク１ノートが、打ｉＱ
　ｆｉの所要時間内において流動性を維持し、その後急
速に凝結硬化するに至るコンクリートの急速凝結硬化方
法であって、アルカリ性下で徐々にセメント分散性を発
現する物質をセメント分散剤とともに、可及的に均質に
分布配合せしめた練り混ぜられたコンクリートに対し、
その打設直前に、 （ａ）　１ｍ類、オキシカルボン酸塩、リグニンスルホ
ン酸塩、セルロース類、リン酸塩、フッ化物、酸化亜鉛
、酸化鉛からなる群から選択された凝結遅延剤の少なく
とも１種と （ｂ）セメント急結剤 とを添加混合し、打設することによりコンクリートの急
速凝結硬化方法が提供される。

以下に本発明の詳細な説明するが、本発明のコンクリー
トの急速凝結硬化方法は、例えばトンネル等の構築にあ
たり掘削面の覆工を行う際の吹き付は工法に代わる圧着
工法、押し付は工法、吹き込み工法、流し込み工法等に
、また、あるいは、型枠の即時脱型が要求されるような
コンクリート工事に１．あるいは、打設後部時に使用に
供するコンクリート工事等に利用することが出来る極め
て有効な方法である。

本発明方法において、使用する前記のアルカリ性下で徐
々にセメント分散性を発現する物Ｍ（以下、徐放性セメ
ント分散性物質という）とは、ｐＨ１２，５程度のアル
カリ性下で徐々に加水分解され、生成した加水分解生成
物がセメント分散性を有するという物質であって、例え
ば、スチレンと無水マレイン酸の共重合体、または水に
不溶性のそれらの金属コンプレックス、あるいは、炭素
原子数２〜８のオレフィンとエチレン性不飽和ジカルボ
ン酸無水物との共重合体、または水に不溶性のそれらの
金属コンプレックスをあげることができ　る。

前記のセメント急結剤としては、例えば、アルカリ金属
またはアルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ金属または
アルカリ土類金属のアルミン酸塩、焼成ミョウバンおよ
びカルシウムアルミネートからなる群から選ばれた少な
くとも一種の成分を含有し、かつ、その急結剤の５重量
％水溶液がｐＨ１３以上のアルカリ性を示すセメント急
結剤をあげることができる。

本発明方法の特長は、セメント分散剤と徐放性セメント
分散性物質とを含有したフレッシュコンクリートに対し
、その打設直前に、セメント急結剤と凝結遅延剤を併用
添加することにある。

本発明者らは急結性に大きな影響を与えることなく、し
かも急結剤を？ａ加した後のコンクリートに高い流動性
を数分間程度保持せしめるため、従来この種のコンクリ
ートの急結には使われていなかった前記の徐放性セメン
ト分散性物質に着目し、かつセメント急結剤と凝結遅延
剤を併用することによって、所期の目的を達成し得る方
法として本発明方法を提供することに成功した。

この点につき、さらに説明すると、フレッシュコンクリ
ートのｐＨは通常１２．５程度であり、前記の徐放性セ
メント分散性物質は、この程度のアルカリ性環境下で徐
々に加水分解が進行する。

一方、セメント急結剤は高アルカリ性であるため、これ
を添加した場合のフレッシュコンクリートのｐＨは添加
しない場合に比較し、さらに高くなる。

このため、セメント急結剤の添加により、−時期に急激
に高くなったｐＨ環境下において、前記の徐放性セメン
ト分散性物質の加水分解速度が格段に早められ、セメン
ト分散性を有する加水分解生成物が短時間に生成する。

そして、その加水分解生成物のセメント分散性により、
セメント急結剤を添加することによって失われる流動性
の低下が補われて、コンクリートの流動性を所定時間保
持することができることとなる。

なお、前記の徐放性セメント分散性物質の添加方法とし
ては、それを単独で添加してもよく、また、コンクリー
トに所定のコンシスチンシーを与えておく目的で使用す
る他のセメント分散剤、例えば、ナフタレンスルホン酸
ホルマリン縮合物塩、メラミンスルホン酸ホルマリン縮
合物塩、ポリカルボン酸塩、リグニンスルホン酸塩、オ
キシカルボン酸塩、グルコサヅカライド等のセメント分
散剤と予め混合したものを調製して同時添加してもよい
。

前記の徐放性セメント分数性物質の添加時期は、セメン
ト急結剤の添加以前であればセメント分教剤添加の前で
も後でもよく、あるいは凝結遅延剤添加の前でも後でも
よい。

あるいはまた、これらは、予め混合したものをｉｔ！Ｉ
ｌｌて同時添加してもよいが、好ましくはセメント分散
剤と混合調製してコンクリートの練り混ぜ時に同時添加
するのがよい。

本発明の方法における一Ｕａとして、セメント急結剤と
凝結遅延剤を併用する際に、セメント急結剤をセメント
に対して１〜１０重量％、凝結遅延剤を０．００１〜５
．０重量％の範囲で使用する場合があげられるが、この
場合、セメント急結剤添加後のコンクリートに一定時間
の良好な流動性が得られ、かつ適当な時間後の凝結硬化
が見られる。

凝結遅延剤のセメントに対する使用量が　０．００１重
量％以下の場合ｌこは、たとえ前記の徐放性セメント分
散性物質を添加して練り混ぜられたコンクリートであっ
ても、このセメント急結剤及び凝結遅延剤を併用添加し
た後に所定の流動性を保持することは極めて困難であり
、所定の流動性を保持するために徐放性セメント分散性
物質の使用量を大幅に増大させることが必要となり、経
済性に欠けることになる。

また、凝結遅延剤のセメントに対する使用量が５．０重
量％以上の場合には、　コンクリートの流動性は確保で
きるものの、凝結硬化が著しく遅延され、セメント急結
剤及び凝結遅延剤を併用添加してから１５分以内にコン
クリートを凝結硬化せしめることは困難である。

本発明方法により、徐放性セメント分数性物質とセメン
ト分散剤を併用して練り混ぜられたコンクリートに、セ
メント急結剤と凝結遅延剤を併用添加することによって
、初めてコンクリートの流動性を所定時間低下させるこ
となく、しかも、所定時間後に急速にコンクリートを凝
結硬化せしめることが可能になる。

本発明方法において使用するセメント急結剤と凝結遅延
剤とは、本発明の目的を達成し得る使用量範囲で用いら
れ、徐放性セメント分散性物質およびセメント分散剤が
配合されているフレッシュコンクリートに対し、打設直
前に添加されると、フレッシュコンクリートのｐＨが急
速に高くなることによって徐放性セメント分数性物質の
加水分解が促進され、セメント分散性を有する加水分解
生成物が急速に、しかも多量に生成するため、フレッシ
ュコンクリートの流動性が保持されながら、一方凝結遅
延剤の作用によってセメント急結剤の凝結硬化作用が抑
制されて、１５分程度以内に凝結硬化せしめることがで
きる。

また、構造体コンクリートとしても十分な強度を有して
いることが判った。

本発明方法においては、打設後に流動性を維持すべき所
望時間をはじめ、工事の対象、その他種々の要素に応じ
て、セメント分散剤、徐放性セメント分散性物質、凝結
遅延剤、セメント急結剤の種類およびその組合せの選択
が行われ、また、それぞれの使用量、配合量が決定され
ることはいうまでもない。

以下に実施例を掲げ、本発明をさらに具体的に説明する
。

なお、本発明の方法は、コンクリートに限らずセメント
ペーストならびにモルタルにおいても同様に適用し得る
ものである。

４、実施例 （１）コンクリートの材料 イ）セメント 小野田、三菱、住友社製普通ポルトランドセメントを等
量混合して使用。

Ｕ）粗骨材 青梅産硬質砂岩砕石を使用（比重＝２．６４、吸水率＝
０．６７％、ＦＭ＝６．３５、ＭＳ＝　１５ｍｍ） ハ）細骨材 大井用水系産陸砂と千葉産量山砂を混合して使用。　（
比重＝　２．６５、吸水率＝１．３４　％、　　ＦＭ＝
２．８９） 二）セメント分散剤 ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物カルシウム塩系
セメント分散剤 商品名：　レオビルド１０００（マック社製）ネ）徐放
性セメント分散性物質 炭素数２〜８のオレフィンとエチレン性不飽和ジカルボ
ン酸無水物の共重合体。

商品名：　イソパン６００（クラレ側製）へ）セメント
急結剤 無機アルミン酸化合物系 商品名：　アルミン酸カリウム（住友精錬■製）ト）凝
結遅延剤 グルコン酸ナトリウム 試薬特級（和光純薬■製） （２）コンクリートの配合 コンクリートの配合は第−表に示したとおりである。

（３）試　験 第−表に示す配合で棟９混ぜたコンクリートのスランプ
を測定し、３０分間静寛した後、全量をミキサーに戻し
セメント急結剤と凝結遅延剤を併用添加して再度２０秒
間練ｒ）混ぜた。

このコンクリートのスランプおよび凝結の始発時間の測
定を行った。なお、凝結時間の測定はＪＩＳ　　Ａ６２
０４に従って行った。

（４）試験結果 試験結果を第二者に示す。

第二者 試験結果 第二表の試験結果から次のことが判る。

■　試験ＮｃＬ１〜随３は徐放性セメント分散性物質を
含まない場合の試験結果であるが、練り混ぜ直後のスラ
ンプを２０±１　ａｍに調整したコンクリートの場合、
何れもセメント急結剤と凝結遅延剤を併用添加した後の
スランプ値が１５ｃ＋ａを下回っており、十分な流動性
を確保することはできない。

■　試験販３は、セメント急結剤は試験Ｎｏ、　２と同
量で凝結遅延剤の量を増やした（セメント急結剤：　セ
メントに対して３．６８重量％、凝結遅延剤：　セメン
トに対して０．０８％）結果であるが、セメント急結剤
と凝結遅延剤を併用添加した後の流動性は確保できるも
のの、凝結の始発に到るまでに６０分以上を要してしま
い、セメント急結剤及び凝結遅延剤を添加した後１５分
程度でコンクリートを凝結硬化させることはできない。

■　試験＋４ｏ、４に示した如くセメント分散剤と徐放
性セメント分散性物質を併用して練り混ぜられたコンク
リートに凝結遅延剤を加えずセメント急結剤のみを添加
した場合にも、セメント急結剤添加後の流動性を確保す
ることはできない。

■　試験ｋ　５〜随８はセメント分散剤と徐放性セメン
ト分散性物質を併用して練り混ぜられたコンクリートに
セメント急結剤と凝結遅延剤の使用量を変えて併用添加
して試験を行った結果である。

試験に５．　６．　７．　８はセメント急結剤のセメン
トに対する使用量を３．６８重量％とし、凝結遅延剤の
セメントに対する使用量をそれぞれ０．００４．０．０
０８，０．０２゜０．０４重量％として試験した例であ
るが、セメント急結剤及び凝結遅延剤を添加した後のコ
ンクリートは流動性を保っており、凝結の始発時間は凝
結遅延剤のセメントに対する使用量が、０，０４重量％
の場合では２２分要しているが、０．００４から０．０
２重量％の範囲内では、コンクリートの流動性を保持し
つつ、短時間で凝結硬化にいたらしめている。

また、構造体コンクリートとしても十分な強度を有して
いる。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）練り混ぜられたコンクリートが、打設後の所要時
   間内において流動性を維持し、その後急速に凝結硬化す
   るに至るコンクリートの急速凝結硬化方法であって、ア
   ルカリ性下で徐々にセメント分散性を発現する物質をセ
   メント分散剤とともに、可及的に均質に分布配合せしめ
   た練り混ぜられたコンクリートに対し、その打設直前に
   、 （ａ）糖類、オキシカルボン酸塩、リグニンスルホン酸
   塩、セルロース類、リン酸塩、フッ化物、酸化亜鉛、酸
   化鉛からなる群から選択された凝結遅延剤の少なくとも
   １種と （ｂ）セメント急結剤 とを添加混合し、打設することを特徴とす るコンクリートの急速凝結硬化方法。
2. （２）前記の（ａ）凝結遅延剤と（ｂ）セメント急結剤
   との添加混合を、両者を予め混合しておき、その混合物
   を練り混ぜられたコンクリートに添加して行う請求項（
   １）に記載の方法。
3. （３）前記の（ａ）凝結遅延剤を（ｂ）セメント急結剤
   とは、別個に、（ｂ）セメント急結剤の混合の時点より
   前に、予め練り混ぜられたコンクリート中に配合してお
   く請求項（１）に記載の方法。
4. （４）トンネルの構築にあたり、掘削面に覆工を行う方
   法としての請求項（１）〜（３）の各項に記載のコンク
   リートの急速凝結硬化方法。
5. （５）前記のアルカリ性下で徐々にセメント分散性を発
   現する物質が、スチレンと無水マレイン酸の共重合体、
   または水に不溶性のその金属コンプレックス、または炭
   素原子数２〜８のオレフィンとエチレン性不飽和ジカル
   ボン酸無水物の共重合体、または水に不溶性のその金属
   コンプレックスである請求項（１）〜（４）各項に記載
   の方法。
6. （６）前記のセメント急結剤が、アルカリ金属またはア
   ルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ金属またはアルカリ
   土類金属のアルミン酸塩、焼成ミョウバン、カルシウム
   アルミネートから選ばれた少なくとも一種の成分を含有
   し、かつ、その急結剤の５重量％水溶液が、ｐＨ１３以
   上のアルカリ性を示すセメント急結剤である請求項（１
   ）〜（５）各項に記載の方法。
7. （７）前記のセメント急結剤純分の使用量が、セメント
   に対して１〜１０重量％の範囲である請求項（１）〜（
   ６）各項に記載の方法。
8. （８）前記の凝結遅延剤純分の使用量が、セメントに対
   して０．００１〜５．０重量％の範囲である請求項（１
   ）〜（７）各項に記載の方法。
9. （９）前記の凝結遅延剤がグルコン酸ナトリウムであり
   、この使用量がセメントに対して０．００１〜１．０重
   量％の範囲である請求項（１）〜（８）各項に記載の方
   法。
10. （１０）請求項（１）に記載の方法に使用するためのア
    ルカリ性下で徐々にセメント分散性を発現する物質とセ
    メント分散剤との混合組成物。
11. （１１）請求項（１）に記載の方法に使用するための凝
    結遅延剤とセメント急結剤との混合組成物。