JPH09169557A

JPH09169557A - 吹付材料及びそれを用いた吹付工法

Info

Publication number: JPH09169557A
Application number: JP8270748A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Araki; 昭俊荒木; Kazuyuki Mizushima; 一行水島; Masahiro Iwasaki; 昌浩岩崎; Akira Watanabe; 晃渡辺; Kenkichi Hirano; 健吉平野; Isao Terajima; 寺島　　勲
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1995-10-17
Filing date: 1996-10-14
Publication date: 1997-06-30
Anticipated expiration: 2016-10-14
Also published as: JP3412794B2

Abstract

(57)【要約】【課題】初期強度及び長期強度が良好で、かつ、長期
保存性に優れ、リバウンド率が低い吹付材料及び吹付工
法の提供。【解決手段】セメントとセッコウを主成分とするセメ
ントモルタルと、カルシウムアルミネートを主成分とす
る急結剤とを混合した吹付材料で、セメントモルタルと
は、ペースト、モルタル、コンクリートを総称する。急
結剤には更にアルミン酸アルカリ塩やアルカリ炭酸塩を
添加してもよく、又、吹付材料には高性能減水剤、凝結
遅延剤、凝結促進剤、超微粉等の混和材を添加してもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、道路、鉄
道、及び導水路等のトンネルにおいて露出した地山面へ
吹付ける吹付材料及びそれを用いた吹付工法に関する。
なお、本発明のセメントモルタルとは、ペースト、モル
タル、及びコンクリートを総称するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネル掘削等露出した地山の崩
落を防止するために急結剤をコンクリートに配合した急
結性コンクリートの吹付工法が行われている（特公昭52
−4149号公報）。この工法は、通常、掘削工事現場に設
置した、セメント、骨材、及び水の計量混合プラントで
吹付コンクリートを作り、それをアジテータ車で運搬
し、コンクリートポンプで圧送し、途中に設けた合流管
で、他方から圧送した急結剤と混合し、急結性吹付コン
クリートとして地山面に所定の厚みになるまで吹付ける
工法である。この工法では、地山に付着せずに落下する
量と吹付ける量との割合であるリバウンド( 跳ね返り)
率が15〜30重量％と多く、又、粉塵も多く作業環境が悪
いために塵肺等の影響が心配され、リバウンド率や粉塵
のより少ない工法が求められていたが、現状では未だ充
分満足できる吹付材料や吹付工法がなく、その改良が強
く望まれていた。

【０００３】従来より使用されてきた、カルシウムアル
ミネートやアルミン酸アルカリ塩等を主成分とする急結
剤を含有したコンクリートは、急結剤を含有していない
コンクリートと比較して初期強度の立ち上がりは良好で
あるが、長期強度は急結剤を含有していないコンクリー
トよりも30〜50％前後低くなるなど強度発現性が悪くな
る傾向があった。それでもその初期強度は、従来のＮＡ
ＴＭ工法において地山の崩落を防止するのに殆どの場合
において充分な強度であり、かなり不安定な地山におい
ては、吹付け厚さを大きくとること等で対処されてき
た。しかしながら、吹付け厚さを厚くすることは経済性
や作業効率性にあまり好ましくはない。特に、大断面ト
ンネルの掘削においては、経済性や作業効率性を考慮す
れば、吹付コンクリートの強度を向上し、吹付け厚みを
薄くし、施工時間や掘削サイクルの短縮化が特に重要な
ポイントとなる。又、急結剤としてカルシウムアルミネ
ートを用い、短時間強度を増加させる場合等には、急結
剤の量を多くするが、セメント100 重量部に対して、急
結剤を10重量部以上混合すると、急結剤のコンクリート
との混合性が悪くなり、その結果粉塵の発生が多くなっ
たり、急結剤の使用量が多いために吹付け中に急結剤を
補充する必要が生じたりして作業性が極めて悪くなると
いう課題があった。

【０００４】さらに、吹付け後、高強度を得られ、急結
剤を含有していないコンクリートと比較して強度低下を
少なくする手段として、セッコウとカルシウムアルミネ
ートをあらかじめ配合する方法が提案された( 特開昭50
−16717 号公報、特開昭50−16718 号公報、特開昭50−
25623 号公報) 。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カルシ
ウムアルミネートとセッコウを配合した急結剤を使用す
る場合は、セメントに対して、10重量％以上添加する必
要があり、より高い急結力や高い初期強度を必要とする
場合は20重量％以上添加する必要があった。現在、急結
剤を使用する場合、長いトンネルを多くの材料と共に急
結剤を運搬すると同時に急結剤添加装置に人力で解体投
入する方法で使用され、又、粉塵を少なくするために利
用される湿式吹付工法では、急結剤を空気圧送して、別
に圧送されたコンクリートと連続混合され使用されてい
る。従来の急結剤の使用量は、セメント100 重量部に対
して、多くても10数重量％以下、通常は、５〜10重量％
程度であり、一度の吹付けで数m³〜数10m³のコンクリー
トが使用される場合でも、汎用の急結剤添加装置の容量
が150kg 程度であることから、あらかじめ急結剤添加装
置に急結剤を満杯にしておくと一度の吹付けで追加添加
する必要はなかった。しかしながら、高強度で強度低下
の少ないカルシウムアルミネートとセッコウを配合した
急結剤を使用する場合、セメントに対して10〜20重量％
程度の添加量が必要となり、特に吹付け量の多い大断面
トンネルでは急結剤の１回の使用量は極めて多くなるこ
とから、急結剤添加装置中の急結剤が空になることが多
く、その都度吹付作業を中断して急結剤を追加する必要
性が生じたり、作業中に急結剤がなくなった場合はコン
クリートが落下して危険となるなどの大きな障害が発生
するという課題があった。

【０００６】このように、掘削後崩れ防止のためになる
べく早く吹付ける必要があるトンネル現場で急結剤を多
量に添加するのは、安全性や作業能率上、極めて大きな
課題があり、現場で添加する吹付け用の急結剤はなるべ
く少なくしたいと言う要望が極めて強く、切実な要求で
あった。又、急結剤の添加量が多いと、使用時コンクリ
ートとの混合性が悪くなり、その結果部分的に強度がば
らついたり、落下の原因ともなり、さらには粉塵が多く
発生する課題が生じやすく、この点でも吹付施工時に混
入する急結剤量は少なくしないと高強度の吹付施工は実
用上不可能であった。

【０００７】さらに、カルシウムアルミネートとセッコ
ウとを配合した急結剤は、セッコウとあらかじめ混合さ
れたカルシウムアルミネートの表面が、水分、空気中の
湿分、及びセッコウ中の遊離SO₃分等と反応すると思わ
れ、その結果、カルシウムアルミネートとセッコウの混
合後の日数を経ると共に吹付施工時等の始発や終結の硬
化時間が長くなり、著しい場合は、混合後数日で硬化時
間が混合当初の数倍にまで長くなる等の課題があった。
吹付材料の硬化時間が長くなると、例えば、トンネル天
場部の吹付コンクリートが落下したり、湧水がある場合
には付着しなかったり、リバウンド率が多くなったりし
て、安全で安定した高強度吹付施工は不可能である。こ
のように、高強度吹付け時に大型で大容量の吹付けは事
実上不可能であり、又、急結剤添加装置の設備投資も極
めて大きかった。

【０００８】本発明者は、吹付コンクリートに高強度を
付与する際の課題を種々検討した結果、ある特定の吹付
材料を使用し吹付けを行うことで前記課題が解決できる
知見を得て本発明を完成するに至った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、セメン
トとセッコウとを主成分とするセメントモルタルと、カ
ルシウムアルミネートを主成分とする急結剤とを含有し
てなることを特徴とする吹付材料であり、急結剤が、カ
ルシウムアルミネートと、アルミン酸アルカリ塩及び／
又はアルカリ炭酸塩とを主成分とすることを特徴とする
該吹付材料であり、さらに、減水剤、凝結遅延剤、凝結
促進剤、及び超微粉からなる群より選ばれた１種又は２
種以上の混和材を含有してなることを特徴とする該吹付
材料であり、該吹付材料を使用してなることを特徴とす
る吹付工法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１１】本発明で使用するセメントとしては、普
通、早強、中庸熱、及び超早強等の各種ポルトランドセ
メント、これらポルトランドセメントに高炉スラグやフ
ライアッシュを混合した各種混合セメント、並びに、市
販の微粒子セメント等が挙げられる。

【００１２】本発明で使用するセッコウとは、吹付コン
クリートの高強度化を目的にセメントに混合するもので
ある。セッコウとしては、無水セッコウ、半水セッコ
ウ、及び二水セッコウ等が挙げられ、これらの１種又は
２種以上が使用可能である。これらの中では、強度発現
性の点から無水セッコウの使用が好ましい。セッコウの
粒度は、通常セメント等に使用される程度、例えば、ブ
レーン値で3,000cm²/g程度で良く、さらに微粉末とすれ
ばより好ましい。セッコウの使用量は、セメント100 重
量部に対して、１〜25重量部が好ましく、５〜20重量部
がより好ましい。１重量部未満では長期強度発現性を促
進させることが難しく、25重量部を越えると初期凝結が
遅れ、地山に対する付着性が低下し、長期に膨張してコ
ンクリートが破壊するおそれがある。

【００１３】本発明で使用する急結剤は、カルシウムア
ルミネートを主成分とするものである。本発明で使用す
るカルシウムアルミネートとは、CaO 原料やAl₂O₃原料
等を混合したものを、キルンで焼成したり、電気炉で溶
融したりする等の熱処理をして得られるものをいい、初
期にコンクリートの凝結を起こさせる急結成分である。
カルシウムアルミネートの鉱物成分としては、CaO をC
、Al₂O₃をA とすると、C₃A 、C₁₂A₇、CA、及びCA₂
等で示されるカルシウムアルミネート熱処理物を粉砕し
たもの等が挙げられる。さらに、その他の鉱物成分とし
て、SiO₂を含有するアルミノケイ酸カルシウム、C₁₂A₇
の１つのCaO をCaF₂等のハロゲン化物で置き換えたC₁₁A
₇・ CaX₂（X はフッ素等のハロゲン）、SO₃成分を含む
C₄A₃・ SO₃、並びに、ナトリウム、カリウム、及びリチ
ウム等のアルカリ金属が一部固溶したカルシウムアルミ
ネート等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用
可能である。これらの中では、反応活性の点で、Ｃ₁₂Ａ
₇ 組成に対応する熱処理物を急冷した非晶質カルシウム
アルミネートが好ましい。カルシウムアルミネートの粒
度は急結性や初期強度発現性の点から、ブレーン値で3,
000cm²/g以上が好ましく、4,000cm²/g以上がより好まし
い。カルシウムアルミネートの使用量は、セメント100
重量部に対して、１〜20重量部が好ましく、５〜15重量
部がより好ましい。１重量部未満では初期凝結を起こす
ことが難しく、20重量部を越えると長期強度発現性を阻
害するおそれがある。

【００１４】本発明では、急結剤として、カルシウムア
ルミネートに、アルミン酸アルカリ塩及び／又はアルカ
リ炭酸塩を使用することが可能である。

【００１５】本発明で使用するアルミン酸アルカリ塩と
は、初期凝結を促すものである。アルミン酸アルカリ塩
としては、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウ
ム、及びアルミン酸カリウム等が挙げられ、これらの１
種又は２種以上が使用可能である。アルミン酸アルカリ
塩の使用量は、カルシウムアルミネート100 重量部に対
して、１〜50重量部が好ましく、２〜25重量部がより好
ましい。１重量部未満では効果がなく、50重量部を越え
ると長期強度発現性を阻害するおそれがある。

【００１６】本発明で使用するアルカリ炭酸塩は、初期
強度を向上させるものである。アルカリ炭酸塩として
は、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、及び重炭酸ナトリ
ウム等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用可
能である。アルカリ炭酸塩はアルミン酸アルカリ塩と併
用するとより急結力が向上する。アルカリ炭酸塩の使用
量は、カルシウムアルミネート100 重量部に対して、0.
5 〜200 重量部が好ましく、１〜50重量部がより好まし
い。0.5 重量部未満では効果がなく、200 重量部を越え
ると長期強度が低下するおそれがある。

【００１７】急結剤の使用量は特に制限されるものでは
ないが、セメント100 重量部に対して、１〜20重量部が
好ましく、５〜15重量部がより好ましい。１重量部未満
では初期凝結を起こすことが難しく、20重量部を越える
と長期強度発現性を阻害するおそれがある。

【００１８】本発明のセメントモルタルは、少なくとも
セメントとセッコウとを混合したもので、水を混合しな
い乾燥状態のドライセメントモルタル、水と混合したセ
メントモルタルいずれも使用可能である。本発明では、
セメントモルタルに、さらに、減水剤、凝結遅延剤、凝
結促進剤、及び超微粉からなる群より選ばれた１種又は
２種以上の混和材を併用することが可能である。

【００１９】減水剤はセメントモルタルの流動性を改善
するために使用するもので、液状のもの、粉状のものい
ずれも使用可能である。減水剤としては、ポリオール誘
導体、リグニンスルホン酸塩やその誘導体、及び高性能
減水剤等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用
可能である。これらの中では、高強度発現性を付与する
点から高性能減水剤を使用することが好ましい。高性能
減水剤を使用することにより、吹付け厚さを減少化で
き、急結力も向上し、急結剤添加量や粉塵の発生量も低
減でき、リバウンド率が極めて少なくなり、吹付け量を
効率よく大きくできる。

【００２０】高性能減水剤としては、アルキルアリルス
ルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、及びメラミンス
ルホン酸塩のホルマリン縮合物、並びに、ポリカルボン
酸系高分子化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種
以上が使用可能であり、液状又は粉末状どちらでも使用
可能である。これらの中では、吹付け量を効率よく向上
できる点で、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合
物、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、及びこ
れらの併用が好ましい。高性能減水剤の使用量は、固形
分としてセメント100 重量部に対して、0.05〜３重量部
が好ましく、0.1 〜２重量部がより好ましい。0.05重量
部未満では効果がなく、３重量部を越えるとセメントモ
ルタルの強度発現性を阻害するおそれがある。

【００２１】さらに、セメントモルタルの凝結時間を調
節する点から、有機酸類やアルカリ炭酸塩などの凝結遅
延剤、並びに、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸
化物、消石灰、及び明ばん等の硫酸塩等の凝結促進剤を
併用することも可能である。

【００２２】有機酸類としては、グルコン酸、酒石酸、
クエン酸、リンゴ酸、及び乳酸又はこれらのナトリウム
塩やカリウム塩等が挙げられ、これらの１種又は２種以
上が使用可能である。有機酸類の使用量は、セメント10
0 重量部に対して、0.01〜３重量部が好ましく、0.05〜
２重量部がより好ましい。0.01重量部未満では効果がな
く、３重量部を越えると硬化が遅延されすぎ、硬化不良
となるおそれがある。アルカリ炭酸塩としては、炭酸ナ
トリウム、炭酸カリウム、及び重炭酸ナトリウム等が挙
げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。
アルカリ炭酸塩の使用量は、セメント100 重量部に対し
て、0.01〜10重量部が好ましく、0.1 〜５重量部がより
好ましい。0.01重量部未満では効果がなく、10重量部を
越えると硬化が遅延されすぎ、硬化不良となるおそれが
ある。

【００２３】凝結遅延性を大きくする点で、有機酸とア
ルカリ炭酸塩を併用した凝結遅延剤を使用することが好
ましい。この場合のアルカリ炭酸塩の使用量は、有機酸
100重量部に対して、10〜1000重量部が好ましく、50〜7
00 重量部がより好ましい。10重量部未満では効果がな
く、1000重量部を越えると硬化が遅延しすぎて硬化不良
となるおそれがある。有機酸とアルカリ炭酸塩を併用し
た凝結遅延剤の使用量は、セメント100 重量部に対し
て、0.01〜10重量部が好ましく、0.1 〜５重量部がより
好ましい。0.01重量部未満では効果がなく、10重量部を
越えると硬化が遅延しすぎて硬化不良となるおそれがあ
る。

【００２４】凝結促進剤とは、初期凝結を促進するもの
をいう。凝結促進剤としては、水酸化ナトリウム等のア
ルカリ金属水酸化物、消石灰、及び明ばん等の硫酸塩が
挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能であ
る。凝結促進剤の使用量は、セメント100 重量部に対し
て、0.01〜10重量部が好ましく、0.1 〜５重量部がより
好ましい。0.01重量部未満では効果がなく、10重量部を
越えると長期強度発現性が向上しないおそれがある。

【００２５】本発明で使用する超微粉とは平均粒径が10
μｍ以下のもので、セメント量の低減、粉塵の低減、コ
ンクリート圧送性の向上を可能とするものである。超微
粉としては、微粉スラグ、フライアッシュ、ベントナイ
ト、カオリン、及びシリカフューム等が挙げられ、これ
らの１種又は２種以上が使用可能である。これらの中で
は、強度発現性の点でシリカフュームが好ましい。超微
粉の使用量は、セメント100 重量部に対して、１〜100
重量部が好ましく、２〜30重量部がより好ましい。１重
量部未満では効果がなく、100 重量部を越えると凝結や
硬化が遅れるおそれがある。

【００２６】水の使用量は、セメント100 重量部に対し
て、35〜60重量部が好ましく、40〜50重量部がより好ま
しい。35重量部未満だと十分に混合できず、60重量部を
越えると強度が出にくく、急結剤の使用量が多くなるお
それがある。

【００２７】本発明で使用される粗骨材や細骨材等の骨
材は吸水率が低くて、骨材強度が高いものが好ましいが
特に制限されるものではない。粗骨材として、最大寸法
20mm以下のものが好ましく、ポンプ圧送性を考慮すると
最大直径５〜15mmのものがより好ましい。細骨材として
は最大寸法５mm以下のものが好ましく、川砂、山砂、石
灰砂、及び珪砂等が挙げられる。

【００２８】本発明において、各材料の混合方法は、急
結剤と混合する前に、セメントとセッコウを混合してあ
れば、特に制限されるものではない。あらかじめ、セメ
ントに特定量のセッコウを混合しておく方法や、コンク
リートを混練するときにセッコウを添加する方法等が挙
げられる。さらに、ＪＩＳで規定されているセメント中
の三酸化硫黄(SO₃) の含有率は3.0 〜4.5 重量％程度以
下であるので、セメント製造工場でセッコウをセメント
製造時にこのＪＩＳの規定値を越える量のセッコウを混
合する方法も可能である。

【００２９】本発明の吹付工法では、要求される物性、
経済性、及び施工性等から、セメントを含有するドライ
セメントモルタル、セメントと水を含有するセメントモ
ルタル、又はこれらのペーストやコンクリートとして吹
付作業を行うことができ、乾式吹付法や湿式吹付法いず
れもが使用できる。乾式吹付法としては、セメント、セ
ッコウ、必要に応じて骨材、及び急結剤を混合し、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等が挙げられる。湿式吹付
法としては、セメント、セッコウ、必要に応じて骨材、
及び水を混合して混練し、空気圧送し、途中で、例え
ば、Ｙ字管の一方から急結剤を添加して吹付ける方法等
が挙げられる。湿式吹付工法の場合には、水はセメント
モルタル側へ添加される。

【００３０】減水剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、及び超
微粉はセメントモルタル側や急結剤側のどちら側にも混
合でき、一方側のみに使用しても良く、両側に併用して
もよいが、強度向上、リバウンド防止、及び凝結コント
ロールの点で、セメントモルタル側に添加することが好
ましい。最終的にこれらの材料が混合された急結性吹付
コンクリートが吹付けられれば問題はない。

【００３１】本発明の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２〜５kg/c
m²、吹付速度は４〜20m³/hである。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アリバー社商品名「アリバ
ー280 」等が、急結剤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。

【００３２】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。

【００３３】実施例１セメント400kg/m³、細骨材1,055kg/m³、粗骨材713kg/
m³、水200kg/m³、及び表１に示す量のセッコウを混合し
て吹付コンクリートとした。この吹付コンクリートを吹
付機「アリバ−280 」を使用して圧送し、途中で設けた
Ｙ字管の一方より、急結剤添加機「デンカナトムクリー
ト」により、セメント100 重量部に対して、表１に示す
量のカルシウムアルミネートからなる急結剤を混合し
て、急結性吹付コンクリートを調製した。この急結性吹
付コンクリートを４m³/hr の条件で型枠に吹付け、各材
齢の圧縮強度を測定した。結果を表１に併記する。

【００３４】＜使用材料＞セメント：電気化学工業社製普通ポルトランドセメン
ト、比重3.16 セッコウ：市販の無水セッコウ、ブレーン値5,400cm²/g 細骨材：砂、新潟県姫川産川砂、表面水率５％、比重2.
61 粗骨材：砕石、最大寸法15mm、表乾状態、比重2.65 水：水道水、20℃ カルシウムアルミネート：C₁₂A₇組成に対応する熱処理
物を急冷した非晶質カルシウムアルミネート、ブレーン
値5,900cm²/g、比重2.90

【００３５】＜測定方法＞圧縮強度：調製した吹付コンクリートを、幅25cm×長さ
25cmのプルアウト型枠と幅50cm×長さ50cm×厚さ20cmの
型枠に吹付けした。材齢３時間以下はプルアウト型枠の
供試体を使用して測定した。プルアウト型枠表面からピ
ンを急結性吹付コンクリートで被覆し、型枠の裏側より
ピンを引き抜き、その時の引き抜き強度を求め、（圧縮
強度）＝（引き抜き強度）×４／（供試体表面積）の式
から圧縮強度を算出した。材齢１日以降は幅50cm×長さ
50cm×厚さ20cmの型枠から採取した直径５cm×長さ10cm
の供試体を20トン耐圧機で測定し、圧縮強度を求めた。

【００３６】

【表１】

【００３７】実施例２セメント100 重量部とセッコウ15重量部を混合して吹付
コンクリートとし、カルシウムアルミネート100 重量部
に対して、表２に示す量のアルミン酸アルカリ塩やアル
カリ炭酸塩を混合した急結剤を、セメント100 重量部に
対して10重量部混合して急結性コンクリートとしたこと
以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に併記す
る。

【００３８】＜使用材料＞アルミン酸アルカリ塩：市販アルミン酸ナトリウムアルカリ炭酸塩：市販炭酸ナトリウム

【００３９】

【表２】

【００４０】表から明らかなように、添加量に比例して
初期の強度が高くなり良好な強度発現性を示すことが確
認された。又、凝結も添加量に比例して早くなった。ア
ルミン酸アルカリ塩とアルカリ炭酸塩とを併用したもの
は急結時間が短かく、コンクリートが流出しないため湧
水箇所等にも有効であった。比較のため、カルシウムア
ルミネート100 重量部、セッコウ100 重量部、アルミン
酸ナトリウム10重量部を混合した急結剤を、セメント40
0kg/m³、細骨材1,055kg/m³、粗骨材713kg/m³、及び水20
0kg/m³からなるコンクリートに空気圧送式急結剤添加装
置にて添加し吹付施工した。その結果、実験No.2-6と同
様な強度発現性を得るためには、実験No.2-6の２倍の20
重量部以上が必要であった。又、作業面では粉塵が多
く、吹付けを中断して急結剤添加装置に急結剤を補充す
ることが必要で、かつ吹付け中ホースの閉塞が多く作業
にならなかった。

【００４１】実施例３セメント100 重量部とセッコウ10重量部を混合して吹付
コンクリートとし、カルシウムアルミネート100 重量部
とアルミン酸アルカリ塩10重量部を混合した急結剤を、
セメント100 重量部に対して表３に示す量を使用して急
結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例１と同様
に行った。結果を表３に併記する。

【００４２】

【表３】

【００４３】実施例４セッコウをセメント100 重量部に対して15重量部混合し
たこと以外は実施例１と同様にドライコンクリートを混
合し、ベルトコンベアでを吹付機に搬入した。急結剤
は、カルシウムアルミネート100 重量部とアルミン酸ア
ルカリ塩10重量部を混合したものを、ベルトコンベア上
で、ドライコンクリート中のセメント100 重量部に対し
て、10重量部になるように調整しドライコンクリートに
添加した。急結剤を添加したドライコンクリートを吹付
機から空気圧送し、Ｙ字管により水をセメント100 重量
部に対して50重量部となるように加え、乾式吹付施工を
行った。その結果、配管の閉塞等のトラブルもなく吹付
施工を実施することができ、その時の吹付材料の圧縮強
度を測定すると材齢１時間で4.1N/mm²、28日で58.5N/mm
²であった。

【００４４】比較のため、セッコウを混合していないド
ライコンクートに、急結剤としてカルシウムアルミネー
ト100 重量部、無水セッコウ100 重量部、及びアルミン
酸アルカリ塩10重量部を混合したものを、セメント100
重量部に対して、20重量部添加したこと以外は同様に乾
式吹付施工を実施した。その結果、粉塵が多く発生し、
吹付け開始後しばらくして圧送配管中で材料の閉塞が発
生し、充分に施工することができなかった。

【００４５】実施例５セメント100 重量部、セッコウ10重量部、及び表４に示
す量の高性能減水剤αを混合して吹付コンクリートと
し、カルシウムアルミネート100 重量部とアルミン酸ア
ルカリ塩10重量部を混合した急結剤を、セメント100 重
量部に対して10重量部混合して急結性吹付コンクリート
としたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表４
に併記する。

【００４６】＜使用材料＞減水剤α ：市販高性能減水剤、主成分ナフタレンスル
ホン酸ナトリウム

【００４７】

【表４】

【００４８】実施例６セメント100 重量部に対して、セッコウ10重量部と表５
に示す量の凝結遅延剤と凝結促進剤を混合して吹付コン
クリートとし、カルシウムアルミネート100 重量部とア
ルミン酸アルカリ塩10重量部を混合した急結剤を、セメ
ント100 重量部に対して７重量部混合したこと以外は実
施例１と同様に行った。結果を表５に併記する。

【００４９】＜使用材料＞凝結遅延剤Ａ：有機酸類、クエン酸、試薬凝結遅延剤Ｂ：炭酸アルカリ塩、炭酸ナトリウム、試薬凝結遅延剤Ｃ：炭酸アルカリ塩、重炭酸ナトリウム、試
薬凝結促進剤：消石灰、市販品

【００５０】

【表５】

【００５１】実施例７セメント100 重量部、セッコウ10重量部、減水剤Ｂ１重
量部、及び表６に示す量の超微粉を混合して吹付コンク
リートとし、カルシウムアルミネート100 重量部とアル
ミン酸アルカリ塩10重量部を混合した急結剤を、セメン
ト100 重量部に対して10重量部を混合して急結性吹付コ
ンクリートとしたこと以外は実施例１と同様に吹付施工
を行った。結果を表６に併記する。

【００５２】＜使用材料＞減水剤Ｂ：市販高性能減水剤、主成分ポリカルボン酸ナ
トリウム塩超微粉ａ：高炉スラグ粉砕分級品、平均粒径10μｍ以下超微粉ｂ：シリカヒューム、平均粒径10μｍ以下超微粉ｃ：メタカオリン、平均粒径10μｍ以下

【００５３】＜測定方法＞リバウンド率：急結性吹付コンクリートを４m³/hの吹付
速度で30分間、高さ3.5ｍ、幅2.5 ｍの模擬トンネルに
吹付けた。吹付け終了後、付着せずに落下した吹付コン
クリートの量を測定し、（リバウンド率）＝（吹付けの
際に模擬トンネルに付着せずに落下した吹付コンクリー
トの重量）／（吹付けに使用した吹付コンクリートの重
量）×100(%)の式から算出した。

【００５４】

【表６】

【００５５】表から明らかなように、超微粉の使用によ
りリバウンド率が低減されることが確認された。

【００５６】実施例８セメント100 重量部、セッコウ10重量部、超微粉ｂ10重
量部、凝結遅延剤Ａ１重量部、凝結遅延剤Ｂ２重量部、
及び凝結促進剤0.5 重量部を混合したこと以外は実施例
７と同様に行った。その結果、粉塵が極めて少なくリバ
ウンド率も3.6 ％と小さい吹付コンクリートが得られ
た。この急結性吹付コンクリートを吹付けたところ、材
齢１時間強度が3.0N/mm²、材齢28日強度が59.5N/mm²と
なり、初期や長期共、極めて高強度の高性能の吹付コン
クリートが得られた。

【００５７】実施例９セメント100 重量部、セッコウ10重量部、減水剤Ｂ１重
量部、超微粉ｄ10重量部、及び表７に示す量の凝結遅延
剤と凝結促進剤を混合して吹付コンクリートとし、吹付
速度を2.5m³/hrで吹付けたこと以外は実施例８と同様に
行った。結果を表７に併記する。

【００５８】

【表７】

【００５９】表から明らかなように、減水剤、超微粉、
凝結遅延剤、及び凝結促進剤を併用すると、粉塵が少な
く、かつ、リバウンドも小さい。更に初期と長期の強度
発現性に優れた吹付けが実施できる。

【００６０】実施例１０セメントの単位量を表８に示す量とし、水の使用量をセ
メント100 重量部に対して表８に示す量とし、セメント
100 重量部とセッコウ10重量部を混合して吹付コンクリ
ートとし、カルシウムアルミネート100 重量部とアルミ
ン酸アルカリ塩10重量部を混合した急結剤を、セメント
１００重量部に対して１０重量部を使用して急結性吹付
コンクリートとしたこと以外は、実施例１と同様に行っ
た。吹付コンクリートについては、混練り直後のスラン
プを測定した。結果を表８に併記する。＜測定方法＞スランプ：JIS A 1101に準じて測定。

【００６１】

【表８】

【００６２】実施例１１ブレーン値5,000cm²/gのセッコウと、カルシウムアルミ
ネートを別々の袋に入れて、気温20℃、湿度60％で保存
しておき、使用時にセッコウをセメントと混合して、セ
メント／細骨材比＝１／３で水の使用量がセメント100
重量部に対して60重量部であるモルタルとし、それにカ
ルシウムアルミネートを混合した急結性モルタルを調製
した。これとは別に、ブレーン値5,000cm²/gのセッコウ
とカルシウムアルミネートを混合した混合物を保存し、
使用時にセメント／細骨材比＝１／３で水の使用量がセ
メント100 重量部に対して60重量部であるモルタルと
し、混合物とこのモルタルを混合した急結性モルタルを
調製した。これらの急結性モルタルの保存性を比較する
ためモルタルの凝結試験を実施した。カルシウムアルミ
ネートとセッコウの合計の使用量は、いずれもセメント
100 重量部に対して15重量部である。結果を表９に示
す。

【００６３】＜測定方法＞凝結試験：プロクター抵抗試験（ASTM C 403）に準
じ、20℃で測定

【００６４】

【表９】

【００６５】表から明らかなように、セッコウとカルシ
ウムアルミネートの混合方法により、その保存性は大き
く異なり、セッコウが多いほど、即ち、高強度が得やす
いほど、保存すると始発が大きく伸び、トラブルの原因
となる恐れが強かった。

【００６６】比較例セッコウとカルシウムアルミネートをあらかじめ混合
し、混合日がそれぞれ異なった５つのロットでモルタル
の凝結試験を実施したこと以外は実施例１１と同様に行
った。結果を表１０に示す。セッコウとカルシウムアル
ミネートをあらかじめ混合しておいた場合は、混合日に
よって数日でセッコウとカルシウムアルミネートとの混
合物の始発時間と終結時間が極めて長くなる場合もあ
り、安定した物性が得られず、このため混合物は製品と
して使用できなかった。

【００６７】

【表１０】

【００６８】

【発明の効果】本発明の吹付材料を使用することで、従
来から使用されてきたカルシウムアルミネート系又はカ
ルシウムアルミネートとアルミン酸アルカリ塩系の吹付
材料より、初期や長期の強度発現性が良好となる。その
ため、従来よりも吹付け厚さを薄くすることができ、吹
付時間の短縮化が可能であり、吹付け量も低減できるの
で経済的である等の効果がある。又、現場で添加する急
結剤の量も約半減できる、現場での急結剤添加量を少な
くできるので吹付け作業を中断する必要がなく、吹付け
時の粉塵発生量も少なくできる。さらに、あらかじめセ
ッコウとカルシウムアルミネートとを配合した急結剤を
使用した場合と比較すると、保存性が大きく異なり、本
発明品でないと実用は不能であった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０４Ｂ 22:14） 103:12 (72)発明者渡辺晃新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地電気化学工業株式会社青海工場内 (72)発明者平野健吉新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地電気化学工業株式会社青海工場内 (72)発明者寺島勲新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地電気化学工業株式会社青海工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメントとセッコウとを主成分とするセ
メントモルタルと、カルシウムアルミネートを主成分と
する急結剤とを含有してなることを特徴とする吹付材
料。
【請求項２】急結剤が、カルシウムアルミネートと、
アルミン酸アルカリ塩及び／又はアルカリ炭酸塩とを主
成分とすることを特徴とする請求項１記載の吹付材料。
【請求項３】さらに、減水剤、凝結遅延剤、凝結促進
剤、及び超微粉からなる群より選ばれた１種又は２種以
上の混和材を含有してなることを特徴とする請求項１又
は２記載の吹付材料。
【請求項４】請求項１〜３のうちの１項記載の吹付材
料を使用してなることを特徴とする吹付工法。