JPH09301756A - 急結材、吹付材、及びそれを使用した吹付工法 - Google Patents
急結材、吹付材、及びそれを使用した吹付工法Info
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Abstract
ける、作業環境や周囲の環境への悪影響がない、セメン
トコンクリートの付着性や急結性を高める急結材、吹付
材を提供すること。 【解決手段】 アルミノケイ酸カルシウムガラスと硫酸
アルミニウムとを有効成分とする急結材であり、セメン
トと該急結材とを有効成分とする吹付材であり、該吹付
材を使用してなる吹付コンクリートを構成とする。
Description
及びそれを使用した吹付工法、特に、トンネルや立坑な
どの天井や壁部分に吹付けるセメントコンクリートの付
着性や急結性を高める急結材、吹付材、及びそれを使用
したセメントコンクリートの吹付工法に関する。なお、
本発明でいうセメントコンクリートとは、セメントペー
スト、モルタル、及びコンクリートを総称するものであ
る。
時、掘削面にコンクリートを吹付けライニングし、掘削
面の落盤や湧水による崩壊を防ぐ方法が一般に実施され
ている。そして、通常、このようなコンクリートには、
急結性を付与するために、急結材を添加している。
い、さらに二次覆工する工法が取られることが多かった
が、一次吹付けだけで完了するシングルシェル方式が広
く採用される傾向にある。セメントコンクリートの吹付
方法は、大別すると、乾式と湿式の二工法に別れる。乾
式吹付工法とは、空練りしたセメント、骨材、及び急結
材の混合物を圧搾空気で輸送し、その途中で水を添加混
合して、ノズルから施工面に吹付ける工法であり、湿式
吹付工法とは、水で混練したコンクリートを輸送し、そ
の途中で急結材を添加混合し、ノズルより吹付ける工法
である。
ルシウムアルミネートとアルカリ金属の炭酸塩やアルミ
ン酸塩からなる組成物、仮焼明ばん石、石灰、及びアル
カリ金属炭酸塩からなる組成物、並びに、アルカリ金属
の炭酸塩とアルミン酸塩からなる組成物等が提案されて
いる(特公昭56− 27457号公報や特開昭60−260452号公
報など)。これらの急結材は、通常、急激な凝結を得る
ために水酸化物、炭酸塩、ケイ酸塩、及びアルミン酸塩
等の形でナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属成分
を含むものである。これらのアルカリ金属成分は強アル
カリ性であるため、セメントコンクリートの中に含まれ
ると使用する骨材によってはアルカリ骨材反応を引き起
こす場合があり、コンクリート構造物に悪影響を与える
ことが以前から指摘されている。また、これら強アルカ
リ性の物質は、水に溶解し、作業者の肌に直接触れると
強い薬傷を起こす性質があり、掘削現場の作業環境を著
しく悪化させ、さらに土壌水に溶解して周辺の環境汚染
を招く等の課題があった。
属成分の少ない、あるいは、ほとんど含まない吹付け用
の急結材として、アルミン酸カルシウム、スルホアルミ
ン酸カルシウム、及び塩基性アルミニウム塩等からなる
凝結促進剤が提案されている(特開平 8− 48553号公
報)。しかし、これらの急結材は急結性が充分でなく、
吹付けたセメントコンクリートの跳ね返り、即ち、リバ
ウンドが多く、材料の損失が多く、粉塵も発生しやすい
という課題があった。
意検討した結果、特定の急結材を使用することにより、
作業環境や周辺の環境を悪化することなく優れた付着特
性と急結性とを発現する吹付けコンクリートが得られる
という知見を得て本発明を完成するに至った。
ノケイ酸カルシウムガラスと硫酸アルミニウムとを有効
成分とする急結材であり、セメントと該急結材とを有効
成分とする吹付材であり、該吹付材を含有してなる吹付
コンクリートであり、該吹付材を使用することを特徴と
するセメントコンクリートの吹付工法である。
ムガラス(以下CASガラスという)は急結性付与のた
めに必要であり、通常、CaO 原料、Al2O3 原料、及びSi
O2原料を使用し、電気炉等により、例えば、1,200〜1,7
00℃程度の高温で生成した溶融物を急冷してガラス化し
たものである。CaO 原料としては、生石灰、消石灰、石
灰石、及び炭酸カルシウム等が、Al2O 3 原料としては、
アルミナ、ボーキサイト、ダイアスボア、長石、及び粘
土等が、並びに、SiO2原料としては、ケイ砂、白土、ケ
イ藻土、及び酸化ケイ素等が使用可能であるが、アルカ
リ金属成分の少ない炭酸カルシウム、アルミナ、及び酸
化ケイ素等の使用が好ましい。CASガラスの組成は、
CaO が40〜50重量%、Al2O3 が40〜50重量%、及びSiO2
が10〜20重量%であることが好ましい。CaO やAl2O3 が
この範囲外では良好な急結性が得られない場合があり、
SiO2が10重量%未満では長期的な強度の伸びがなく、ま
た、20重量%を越えると初期強度が低い場合がある。本
発明でいうガラスとは、通常ガラス分野で言われる「ガ
ラス転移点を示すもの」であり、全てがガラスである必
要はなく、その程度を示すガラス化率が60%以上であれ
ば良い。ガラス化率の測定方法としては、試料を1,000
℃で2時間加熱後、5℃/分の冷却速度で徐冷し、粉末
X線回折法により結晶鉱物のメインピークの面積Soを求
め、このSoと試料中の結晶のメインピーク面積Sから、
ガラス化率=(1−S/So)×100 の式を使用してガラ
ス化率を求める方法が可能である。本発明のCASガラ
スの粒度は特に限定されるものでないが、ブレーン値で
3,000 〜9,000cm2/g程度が好ましい。
性向上のために必要なもので、一般に市販されている硫
酸アルミニウムが使用可能であり、通常含まれる不純物
には影響されない。また、硫酸アルミニウムには無水塩
や結晶水を含むものがあるが、いずれもそのまま使用可
能であり、結晶水の多少により限定を受けるものではな
い。硫酸アルミニウムの粒度は特に限定されるものでは
ないが、ブレーン値で3,000 〜9,000cm2/g程度が好まし
い。硫酸アルミニウムの使用量は、CASガラス100 重
量部に対して、20〜50重量部が好ましく、30〜40重量部
がより好ましい。硫酸アルミニウムの使用量がこの範囲
外では良好な急結性が得られない場合がある。
ルミニウムとを有効成分とするもので、含有するアルカ
リ金属成分はナトリウムやカリウムなどであり、その総
量は酸化ナトリウム(Na2O)換算で0.05重量%以下が好ま
しい。急結材の粒度は、使用する目的や使用方法に依存
するため、特に限定されるものではないが、通常、ブレ
ーン値で3,000 〜9,000cm2/gが好ましい。3,000cm2未満
では急結性が悪化する場合があり、9,000cm2/gを越えて
もさらなる効果は期待できない。急結材の使用量は、セ
メントと急結材からなる吹付材100 重量部中、3〜15重
量部が好ましく、4〜10重量部がより好ましい。3重量
部未満では吹付材の急結性が充分でなく、15重量部を越
えて使用してもさらなる効果は得られない。
限定されるものではなく、通常使用されている普通、早
強、超早強、及び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又はフラ
イアッシュ等を混合した各種混合セメント、さらに、ポ
ルトランドセメントに膨張材を混合した膨張セメント、
アルミナセメント、白色セメント、及びコロイドセメン
ト等の特殊セメント等が挙げられる。
の添加剤を併用することが可能である。例えば、凝結調
整剤、ケイ砂、天然砂、及び砂利等の骨材、ガラス繊
維、カーボン繊維、及び鋼繊維等の繊維質物質、高分子
ポリマーエマルジョン(ラテックス)、着色剤(顔
料)、AE剤、減水剤、AE減水剤、流動化剤、防錆
剤、メチルセルロースなどの水中不分離性混和剤、増粘
剤、保水剤、塩化カルシウムやケイ酸ナトリウムなどの
防水剤、発泡剤、起泡剤、水酸化カルシウムなどのカル
シウム含有化合物、並びに、防凍剤等の中の一種又は二
種以上を、本発明の目的を阻害しない範囲で併用するこ
とが可能である。
例えば、傾胴ミキサー、オムニミキサー、V型ミキサ
ー、ヘンシェルミキサー、及びナウターミキサー等の既
存の混合、撹拌装置の使用が可能でる。また、混合はそ
れぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ
一部もしくは全部を混合しておいても差し支えない。さ
らに、養生方法も特に限定されるものではなく、一般に
行われている養生方法が適用可能である。
吹付工法、湿式吹付工法いずれの工法も利用可能であ
る。
なお、実施例中の%はいずれも重量基準である。
℃の電気炉で溶融した溶融物を高圧空気法で急冷し、さ
らに粉砕して、ブレーン値5,000 ±200cm2/gの表1に示
すCASガラスを調製した。調製したCASガラス100
重量部と硫酸アルミニウムα35重量部とを混合して急結
材とし、この急結材中のアルカリ金属成分の分析を実施
したところ、アルカリ金属成分の総量であるNa2O eq.は
0.05%以下であった。セメントAと急結材からなる吹付
材100 重量部中、この急結材7重量部をセメントと混合
して吹付材を製造した。製造した吹付材700g、細骨材2,
100gを配合して、小型卓上モルタルミキサーを使用し、
低速で30秒間空練りし、その後、水350gを添加して高速
で10秒間混練してセメントモルタルとし、その凝結特性
をプロクター貫入抵抗値で評価した。結果を表2に示
す。なお、比較のため、本発明の急結材の代わりに、市
販の急結材を使用して同様に行った。結果を表2に併記
する。
4 % 市販の急結材:主成分カルシウムアルミネート、Na2O e
q. 15.8 % セメントA:普通ポルトランドセメント、ブレーン値3,
300cm2/g、Na2O eq. 0.48 % 細骨材 :新潟県姫川産川砂、比重2.62 水 :水道水
のアルカリ金属成分もNa2Oに換算して積算し、Na2O eq.
として示す プロクター貫入抵抗:20℃の恒温室内で、混練後、直ち
に型枠に二層に分け、モルタルを突き棒で突きながら素
早く詰め、注水後から所定の時間ごとに、ASTMC 403-65
T に準じて針頭面積1/40in2 の針を使用して実施
例1と同様に急結材を調製した。調製した急結材中のNa
2O eq.は0.04%であった。この急結材を使用したこと以
外は実施例1と同様に行った。結果を表3に示す。な
お、比較のため硫酸アルミニウムの代わりにセッコウを
使用して同様に試験をした。結果を表3に併記する。
0.04 % セッコウ:II型無水セッコウ、ブレーン値5,900cm2/g
用して実施例1と同様に急結材を調製した。調製した急
結材中のNa2O eq.は0.04%であった。この急結材を使用
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。
例1と同様に急結材を調製した。調製した急結材中のNa
2O eq.は0.04%であった。この急結材と表5に示すセメ
ントとを使用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。
3,100cm2/g、Na2O eq. 0.46 % セメントC:早強ポルトランドセメント、ブレーン値4,
400cm2/g、Na2O eq. 0.43 %
例1と同様に急結材を調製した。調製した急結材中のNa
2O eq.は0.04%であった。この急結材を、吹付材100 重
量部中、表6に示す重量部使用したこと以外は実施例1
と同様に行った。結果を表6に併記する。
である急結材を7重量部とし、各材料の単位量を、セメ
ントA360kg/m3、細骨材1,130kg/m3、粗骨材756kg/m3、
及び水162kg/m3とし、最大骨材寸法10mm、細骨材率60%
のコンクリート配合で製造したコンクリートを、乾式吹
付機と湿式吹付機とを用いて、高さ3.5m、幅3mの模
擬トンネルで吹付け、トンネル内に落下したコンクリー
トの跳ね返り量をリバウンド率として測定した。結果を
表7に併記する。
たときに付着しないで落下したコンクリートの跳ね返り
量との比
とんどないため作業環境や周囲の環境への悪影響がな
く、しかも優れた急結特性を有する。
Claims (4)
- 【請求項1】 アルミノケイ酸カルシウムガラスと硫酸
アルミニウムとを有効成分とする急結材。 - 【請求項2】 セメントと、請求項1記載の急結材とを
有効成分とする吹付材。 - 【請求項3】 請求項2記載の吹付材を含有してなる吹
付コンクリート。 - 【請求項4】 請求項2記載の吹付材を使用することを
特徴とするセメントコンクリートの吹付工法。
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