JPH10101397A

JPH10101397A - 吹付材料及びそれを用いた吹付工法

Info

Publication number: JPH10101397A
Application number: JP8258887A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Araki; 昭俊荒木; Kenkichi Hirano; 健吉平野; Isao Terajima; 寺島　　勲; Masahiro Iwasaki; 昌浩岩崎; Akira Watanabe; 晃渡辺; Kazuyuki Mizushima; 一行水島
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-21
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JP3894598B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トンネルにおいて露出した地山面へ吹付け
る、初期凝結力を強くすることが可能であり、よりリバ
ウンド量や粉塵量を少なくすることができる吹付材料と
それを用いた吹付工法を提供すること。【解決手段】セメントを主成分とするセメントモルタ
ル、急結剤、並びに、シリカ、アルミナのコロイド溶
液、又はアルカリケイ酸塩水溶液を含有してなる吹付材
料、さらに、セッコウや、超微粉や、減水剤、凝結遅延
剤、及び粉塵低減剤からなる群より選ばれた一種又は二
種以上や、繊維状物質を配合してなる吹付材料、該吹付
材料を使用する吹付工法を構成とする。

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。
本発明において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】

【従来の技術とその課題】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
配合した急結性吹付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）。この吹付工法は、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。しかしながら、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、また、紛塵も多く作業環境が悪いために塵肺等の
影響が心配されるという課題があった。

【０００３】従来より使用されている急結剤としては、
カルシウムアルミネートからなる急結剤、カルシウムア
ルミネートを主体とし、アルカリアルミン酸塩やアルカ
リ炭酸塩を含有する急結剤、及びカルシウムアルミネー
トを含まずアルカリアルミン酸塩やアルカリ炭酸塩等を
成分とする急結剤等が提案されている（特開昭64− 513
51号公報、特公昭56− 27457号公報、特開昭61− 26538
号公報、特開昭63−210050号公報）。これら急結剤は、
セメントの凝結を促進させる働きがあり、吹付けにより
地山面に付着することが可能であるが、充分に強い凝結
力と地山面への付着力を得ることが困難であり、特に、
湧水箇所に吹付けを行った場合等は、急結性吹付コンク
リートの付着力が低下し剥落が生じやすいという課題
が、また、凝結力や付着力が悪いと、リバウンド率が多
くなるという課題があった。そのため、リバウンド率や
紛塵のより少ない工法が求められているが、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。

【０００４】また、従来より使用されている急結剤を含
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ＮＡＴ
Ｍ工法において地山の崩落を防止するのにほとんどの場
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なく、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必要とな
る。

【０００５】これまでに、吹付コンクリートの高強度化
を達成するための方法としては、セッコウとカルシウム
アルミネートをあらかじめ配合し、吹付コンクリートと
混合し吹付ける方法が提案されている（特開昭50− 167
17号公報、特開昭50− 16718号公報、特開昭50− 25623
号公報）。しかしながら、これらの方法では、急結剤を
セメント100 重量部に対して、10重量部以上添加する必
要があり、より高い初期強度を必要とする場合は20重量
部以上添加しなければならないという課題があった。そ
のため、吹付け途中で作業を中断し、急結剤を追加する
必要が生じたり、粉塵の発生量が増加したり、吹付け作
業中に急結剤がなくなっ場合はコンクリートが落下して
危険となる等の作業性、安全衛生の面や経済性の面で問
題が生じるという課題があった。

【０００６】本発明者は、上記課題を解決すべく種々検
討を行った結果、特定の吹付材料を使用することによっ
て、上記課題を解決できる知見を得て本発明を完成する
に至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、セメン
トを主成分とするセメントモルタル、急結剤、並びに、
シリカ若しくはアルミナのコロイド溶液又はアルカリケ
イ酸塩水溶液を含有してなる吹付材料であり、該急結剤
が、カルシウムアルミネート、又はカルシウムアルミネ
ートとアルミン酸アルカリ、炭酸アルカリ、硫酸アルカ
リ、及びアルカリ水酸化物からなる群より選ばれた一種
又は二種以上とを含有してなる吹付材料であり、さら
に、セッコウや、超微粉や、減水剤、凝結遅延剤、及び
粉塵低減剤からなる群より選ばれた一種又は二種以上
や、繊維状物質を配合してなる吹付材料であり、該吹付
材料を使用することを特徴とする吹付工法であり、セメ
ントとセッコウを主成分とするセメントモルタル、急結
剤、並びに、シリカのコロイド溶液、アルミナのコロイ
ド溶液、又はアルカリケイ酸塩水溶液をそれぞれ別々に
混合することを特徴とする吹付工法であり、さらに、細
骨材率が70％以上であることを特徴とする該吹付工法で
あり、最大骨材寸法が５mmより大きく、10mm以下の粗骨
材を使用することを特徴とする該吹付工法である。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明は、従来の急結剤添加による長期強
度の低下を改善し、プレーンコンクリートの強度を大き
く上回る高強度急結性吹付コンクリートを得るための、
また、より大きい凝結力や地山面への付着力を改善した
吹付材料及びその吹付工法に関するものである。

【００１０】本発明で使用するセメントとは、通常市販
されている普通、早強、及び超早強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フライア
ッシュや高炉スラグを混合した各種混合セメント等が挙
げられ、これらを微粉末化したセメントも使用すること
が可能である。

【００１１】本発明で使用する急結剤としては、カルシ
ウムアルミネート、又はカルシウムアルミネートとアル
ミン酸アルカリ、炭酸アルカリ、硫酸アルカリ、及びア
ルカリ水酸化物からなる群より選ばれた一種又は二種以
上とが使用することが可能である。アルミン酸アルカリ
や炭酸アルカリは、水溶液では強いアルカリ性を示し、
吹付けたとき湧水と混ざり、トンネル排水を強いアルカ
リ性にし環境悪化を招いたり、既設のコンクリート等を
劣化させる場合もあり、その場合は、アルミン酸アルカ
リや炭酸アルカリなどのアルカリを使用しないほうが好
ましい。本発明は、アルカリを使用しなくても充分な初
期凝結を得ることができる。

【００１２】本発明で使用するカルシウムアルミネート
（以下ＣＡという）とは、初期にコンクリートの凝結を
起こさせる急結成分であり、CaO 原料やAl₂O₃原料など
を使用して、キルンで焼成したり、電気炉で溶融したり
するなど熱処理して得られるものである。また、ＣＡの
鉱物成分としては、CaO をC 、Al₂O₃をA とすると、C₃
A 、C₁₂A ₇、CA、又はCA₂等と示されるＣＡ熱処理物を
粉砕したもの等が挙げられる。さらに、ＣＡとしては、
その他の鉱物成分としてSiO₂を含む冶金スラグ等のアル
ミノケイ酸カルシウム、C₁₂A₇の１つのCaO をハロゲン
化物、例えば、CaF₂で置き換えたC₁₁A₇・CaF₂、SO₃成
分を含むC₄A₃・SO₃、並びに、Na、K 、及びLiを固溶し
たＣＡ等も使用可能であり、その他アルミナセメントの
使用も可能である。これらのうち、C₁₂A₇組成に対応す
る熱処理物を急冷した非晶質ＣＡの使用が好ましい。Ｃ
Ａの粒度は、ブレーン値で3,000cm²/g以上が好ましく、
4,000cm²/g以上が急結性や初期強度発現性の面から好ま
しい。ＣＡ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い場
合があり、20重量部を越えると長期強度発現性を阻害す
る場合がある。

【００１３】本発明で使用するアルミン酸アルカリと
は、ＣＡと併用して初期凝結を促すものであり、具体的
には、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、これらのうちの一
種又は二種以上を併用することが可能である。アルミン
酸アルカリの使用量は、ＣＡ100 重量部に対して、0.5
〜50重量部が好ましく、１〜30重量部がより好ましい。
0.5 重量部未満では初期凝結を向上することが難しい場
合があり、50重量部を越えると長期強度発現性を阻害す
る場合がある。

【００１４】本発明で使用する炭酸アルカリは、ＣＡと
併用して初期の強度を向上させるものであり、アルミン
酸アルカリと併用することより急結力が向上する。炭酸
アルカリとしては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、及
び重炭酸ナトリウム等のアルカリ炭酸塩が使用可能であ
る。炭酸アルカリの使用量は、ＣＡ100 重量部に対し
て、0.5 〜200 重量部が好ましく、１〜100 重量部がよ
り好ましい。0.5 重量部未満では初期凝結の向上が難し
い場合があり、200 重量部を越えると長期強度が低下す
る場合がある。

【００１５】本発明で使用する硫酸アルカリとは、ナト
リウム、カリウム、又はアルミニウムの硫酸塩で、ＣＡ
と併用して初期凝結を促進させるものであり、具体的に
は、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アルミニウ
ム、及び硫酸アルミニウムカリウム（みょうばん）のよ
うな複塩が挙げられ、これらの併用も可能である。硫酸
アルカリの使用量は、ＣＡ100 重量部に対して、0.5 〜
50重量部が好ましく、１〜30重量部がより好ましい。0.
5 重量部未満ではセメントの凝結の促進が難しく、50重
量部を越えると長期強度発現性を阻害する傾向がある。

【００１６】本発明で使用するアルカリ水酸化物とは、
ＣＡと併用して初期凝結を促すものであり、具体的に
は、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウ
ム、及び消石灰等が挙げられ、これらの併用も可能であ
る。アルカリ水酸化物の使用量は、ＣＡ100 重量部に対
して、0.5 〜20重量部が好ましく、１〜15重量部がより
好ましい。0.5 重量部未満ではセメントの凝結を促進さ
せることが難しく、20重量部を越えると長期強度発現性
を阻害する傾向がある。

【００１７】急結剤の使用量は特に限定されるものでは
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い場合があり、20重量
部を越えると長期強度発現性を阻害する場合がある。

【００１８】本発明で使用するシリカのコロイド溶液又
はアルミナのコロイド溶液とは、酸化ケイ素又は酸化ア
ルミニウムの粒子や水和物をコロイド状態で分散させた
水溶液であり、セメント成分中のカルシウムイオンやマ
グネシウムイオンと凝固反応することにより、初期の硬
化が促進される。酸化ケイ素又は酸化アルミニウムの粒
度は、コロイド粒子の分散性の面から40ｎｍ以下が好ま
しい。シリカのコロイド溶液（以下コロイダルシリカと
いう）としては、コロイド粒径が10〜20ｎｍ、酸化ケイ
素が30〜31重量％、酸化ナトリウムが0.6 重量％以下の
ものが好ましく、一般的に、市販されているものをその
まま使用しても良く、水といかなる割合にも混合するの
で薄めて使用することも可能である。また、アルミナの
コロイド溶液（以下コロイダルアルミナという）として
は、コロイド粒径が10〜30ｎｍ、酸化アルミニウムが20
〜30重量％、酸化ナトリウムが0.6 重量％以下のものが
好ましく、一般的に、市販されているものをそのまま使
用しても良く、水といかなる割合にも混合するので薄め
て使用することも可能である。初期の凝結力が強いとい
う面からコロイダルシリカの使用が好ましい。コロイダ
ルシリカ又はコロイダルアルミナの使用量は、含有する
酸化ケイ素又は酸化アルミニウムの固形分換算で、セメ
ント100 重量部に対して、１〜20重量部が好ましく、３
〜10重量部がより好ましい。１重量部未満では初期に充
分な凝結力を付与することが困難であり、20重量部を越
えると長期強度発現を阻害する傾向がある。

【００１９】本発明で使用するアルカリケイ酸塩水溶液
（以下ケイ酸アルカリという）とは、ケイ酸ナトリウ
ム、ケイ酸カリウム、又はケイ酸リチウムを水に溶解さ
せたもので、セメント成分中のカルシウムイオンやマグ
ネシウムイオンと凝固反応することにより、初期に硬化
が促進される。一般的には、ＪＩＳで規定されている１
号、２号、及び３号水ガラスが挙げられ、そのまま使用
しても良く、場合によっては水で薄めて使用することも
可能である。また、粉末状のアルカリケイ酸塩を任意の
割合に水に溶解させたケイ酸アルカリの使用も可能であ
り、その濃度は特に限定されるものではないが10〜60重
量％の範囲であれば使用可能である。入手のし易さや価
格の面から一般に市販されている水ガラスの使用が好ま
しい。ケイ酸アルカリの使用量は、セメント100 重量部
に対して、固形分換算で１〜20重量部が好ましく、３〜
15重量部がより好ましい。１重量部未満では初期に充分
な凝結力を付与することが困難であり、20重量部を越え
ると長期強度発現を阻害する傾向がある。

【００２０】本発明で使用するセッコウとは、吹付けコ
ンクリートの高強度化のためにセメントモルタル側及び
／又は急結剤側に混合するもので、例えば、無水セッコ
ウ、半水セッコウ、及び二水セッコウが使用可能であ
り、強度発現性の面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、0.3 〜40重量部が好まし
く、５〜25重量部がより好ましい。0.3 重量部未満では
強度発現性を促進したり、付着力を向上することが難し
い場合があり、40重量部を越えると初期凝結が遅れ地山
に対する付着力が低下する場合があり、また、長期に膨
張してコンクリートが破壊する場合がある。また、急結
剤側に併用する場合は、ＣＡ100 重量部に対して、10〜
200 重量部が好ましく、50〜150 重量部がより好まし
く、急結剤側とセメントモルタル側の両方に併用する場
合は、使用するセッコウの合計がセメント100 重量部に
対して、0.3 〜40重量部の範囲に入るように調整して使
用することができる。

【００２１】本発明のセメントモルタルは、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。水の使用量
は、水・セメント比（Ｗ／Ｃ）35〜60重量％が好まし
く、40〜50重量％がより好ましい。35重量％未満ではミ
キサーで充分混練りすることが難しく、60重量％を越え
ると強度が出にくく急結剤の使用量が多くなる場合があ
る。

【００２２】本発明では、セメントモルタル側及び／又
は急結剤側に、超微粉及び／又は繊維状物質を併用する
ことが可能である。

【００２３】本発明で使用する超微粉とは平均粒径10μ
ｍ以下もので、セメント量の低減、粉塵の低減、コンク
リートの圧送性の向上を可能とするもので、具体的に
は、微粉スラグ、フライアッシュ、ベントナイト、カオ
リオン、及びシリカフューム等の超微粉が使用可能であ
る。また、本発明では場合により、平均粒径が10μｍを
越える微粉の使用も可能である。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場
合がある。

【００２４】本発明で使用する繊維状物質は、無機質、
有機質いずれも使用可能であり、吹付コンクリートの耐
衝撃性や弾性を向上させるものであり、具体的には、無
機質の場合、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、石
綿、セラミック繊維、及び金属繊維等が挙げられ、有機
質の場合は、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプ
ロピレン繊維、ポリアクリル繊維、セルロース繊維、ポ
リビニルアルコール繊維、ポリアミド繊維、パルプ、
麻、木毛、及び木片等が挙げられる。繊維状物質の長さ
は、50mm以下が通常使用され、圧送性や混合性などを考
慮すると30mm以下が好ましい。繊維状物質の使用量は、
セメント100 重量部に対して、0.5 〜７重量部が好まし
く、１〜５重量部がより好ましい。0.5 重量部未満では
効果がなく、７重量部を越えると吹付コンクリートの強
度発現性を阻害する可能性がある。

【００２５】さらに本発明では、セメントモルタル側
に、減水剤、凝結遅延剤、及び粉塵低減剤からなる群よ
り選ばれた一種又は二種以上の混和材を併用することが
可能である。

【００２６】本発明で使用する減水剤は、セメントモル
タルの流動性を改善する目的で使用するもので、液状の
もの、粉状のものいずれも使用可能であり、具体的に
は、ポリオール誘導体やリグニンスルホン酸塩又はその
誘導体などが挙げられ、高強度発現性を付与する面から
高性能減水剤を使用することが好ましく、吹付け厚さを
減少化でき、急結力も向上し、急結剤添加量の低減もは
かることができる。また、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向
上できる。ここで、高性能減水剤としては、アルキルア
リルスルホン酸塩のホルマリン縮合物、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、及びポリカルボン酸系高分子化合物
からなる群より選ばれた一種又は二種以上の使用が可能
であり、液状又は粉状どちらでも使用できる。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、0.05〜５重量部が好ましく、0.1 〜３重量部がよ
り好ましい。0.05重量部未満では効果がなく、５重量部
を越えるとセメントモルタルの粘性が強すぎ、施工性が
悪化する場合がある。

【００２７】さらに、セメントモルタルの凝結時間を調
節する面から、有機酸類や炭酸アルカリなどの凝結遅延
剤を併用することも可能である。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
その塩等が使用可能である。有機酸類の使用量は、セメ
ント100 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
不良となる場合がある。炭酸アルカリの使用量は、セメ
ント100 重量部に対して、0.01〜10重量部が好ましい。
凝結遅延剤として、有機酸類と炭酸アルカリを併用した
場合の凝結遅延剤の使用量は、セメント100 重量部に対
して、0.05〜５重量部が好ましい。

【００２８】本発明で使用する粉塵低減剤とは、急結性
吹付コンクリートに粘性を与え、コンクリートの圧送性
を改善したり、吹付けたときのコンクリートのだれを防
止したり、リバウンドを低減したり、粉塵発生を抑制す
る効果があり、具体的には、メチルセルロース、エチル
セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシ
プロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、及びヒドロ
キシエチルエチルセルロース等のセルロースエーテル
類、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、及びカゼイン
等の天然高分子化合物類、酢酸ビニル、エチレン、塩化
ビニル、メタクリル酸、アクリル酸、アクリル酸ナトリ
ウム、及び不飽和カルボン酸等のビニル重合体又はこれ
らの共重合体、並びに、酢酸ビニル重合体又はその共重
合体をケン化しポリビニルアルコール骨格に変性したも
の等のエマルジョン等が挙げられ、そのうち、メチルセ
ルロース等のセルロースエーテル類の使用が好ましい。
粉塵低減剤の使用量は、セメント100 重量部に対して、
0.01〜１重量部が好ましく、0.05〜0.5 重量部がより好
ましい。0.01重量部未満では効果がなく、１重量部を越
えると吹付コンクリートの強度発現性を阻害する傾向が
ある。

【００２９】本発明で使用する骨材は、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。細骨材としては、川砂、山砂、石灰砂、
及び珪砂等が使用可能であり、粗骨材としては、川砂
利、山砂利、及び石灰砂利等が使用可能である。本発明
における細骨材率は、リバウンド率や粉塵量の低減を図
るために70％以上が好ましい。70％未満だとリバウンド
率や粉塵量の低減効果が減少する傾向がある。また、粗
骨材の最大骨材寸法は、５mmより大きく、10mm以下であ
れば特に制限されるものではない。最大骨材寸法が10mm
を越えるとリバウンド率や粉塵量の低減効果が減少する
傾向がある。各骨材の粗粒率は、細骨材で 2.3〜3.1 程
度が好ましく、粗骨材で６〜８程度が好ましい。

【００３０】本発明のセメントモルタル側へのセッコウ
の混合方法は特に限定されるものではないが、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
方法等が可能である。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。

【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。本発明では、乾式吹付法や湿
式吹付法の両方の吹付工法が可能である。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
ペースト、モルタル、及びコンクリートとして吹付けを
行うことが可能である。本発明の吹付工法は特に限定さ
れるものではないが、乾式吹付工法の場合、例えば、セ
メント、セッコウ、細骨材、粗骨材、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
とコロイダルシリカの混合液を加え、湿潤状態で吹付け
る方法、また、セメント、細骨材、粗骨材、及び急結剤
を混合して空気圧送し、途中にＹ字管を二個設け、一方
より水、もう一方よりコロイダルシリカを加え、湿潤状
態で吹付ける方法なども可能である。また、湿式吹付工
法の場合、例えば、セメント、セッコウ、細骨材、粗骨
材、及び水を加えて混練し、空気圧送し、途中にＹ字管
を二個設け、一方から急結剤、もう一方からコロイダル
シリカ又はケイ酸アルカリを加え吹付ける方法等が挙げ
られる。

【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1,490kg/m³、粗骨材378kg/
m³、及び水160kg/m³を単位量とし、細骨材率80％、最大
骨材寸法10mmの粗骨材を混合して吹付コンクリートとし
た。急結剤としてＣＡを使用し、吹付コンクリート中の
セメント100 重量部に対して、表１に示す急結剤とコロ
イダルシリカを配合し、10秒間モルタルミキサーで混合
して急結性吹付コンクリートを調製した。この急結性吹
付コンクリートを型枠に詰め、プロクター貫入抵抗値を
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細骨材：新潟県姫川産砂、表乾状態、比重2.61 粗骨材：新潟県姫川産砂利、表乾状態、比重2.65 ＣＡ：主成分C₁₂A₇、ブレーン値5,900cm²/g コロイダルシリカ：平均粒径15ｎｍ、化学組成SiO₂30重量％、Na₂O 0.4重量％＜測定方法＞プロクター貫入抵抗値：練り混ぜて得られた急結性コン
クリートを５×20×20cmの型枠に素早く詰め、急結剤が
添加された時点から、45、60、及び90秒後のプロクター
貫入抵抗値を測定

【００３５】

【表１】

【００３６】実施例２吹付コンクリート中のセメント100 重量部に対して、表
２に示す急結剤とコロイダルアルミナを配合したこと以
外は実施例１と同様に行った。結果を表２に併記する。

【００３７】＜使用材料＞コロイダルアルミナ：平均粒径18ｎｍ、化学組成Al₂O₃
26重量％、Na₂O 0.3重量％

【００３８】

【表２】

【００３９】実施例３吹付コンクリート中のセメント100 重量部に対して、表
３に示す急結剤とケイ酸アルカリを配合したこと以外は
実施例１と同様に行った。結果を表３に併記する。

【００４０】＜使用材料＞ケイ酸アルカリ：水ガラス３号、市販品

【００４１】

【表３】

【００４２】実施例４ＣＡ100 重量部と表４に示すアルミン酸アルカリとから
なる急結剤を調製し、吹付コンクリート中のセメント10
0 重量部に対して、調製した急結剤を７重量部、コロイ
ダルシリカを５重量部配合したこと以外は実施例１と同
様に行い、プロクター貫入抵抗値を測定した。結果を表
４に併記する。

【００４３】＜使用材料＞アルミン酸アルカリ：アルミン酸ナトリウム、市販品

【００４４】

【表４】

【００４５】実施例５ＣＡ100 重量部と表５に示す炭酸アルカを配合して急結
剤を調製したこと以外は実施例４と同様に行った。結果
を表５に併記する。

【００４６】＜使用材料＞炭酸アルカリ：炭酸ナトリウム、市販品

【００４７】

【表５】

【００４８】実施例６ＣＡ100 重量部と表６に示す硫酸アルカリを配合して急
結剤を調製したこと以外は実施例４と同様に行った。結
果を表６に併記する。

【００４９】＜使用材料＞硫酸アルカリ：硫酸ナトリウム、市販品

【００５０】

【表６】

【００５１】実施例７ＣＡ100 重量部と表７に示すアルカリ水酸化物を配合し
て急結剤を調製したこと以外は実施例４と同様に行っ
た。結果を表７に併記する。

【００５２】＜使用材料＞アルカリ水酸化物：水酸化ナトリウム、市販品

【００５３】

【表７】

【００５４】実施例８ＣＡ100 重量部と、表８に示すアルミン酸アルカリ、炭
酸アルカリ、硫酸アルカリ、及びアルカリ水酸化物とを
配合して急結剤を調製したこと以外は実施例４と同様に
行った。結果を表８に併記する。

【００５５】

【表８】

【００５６】実施例９ＣＡ100 重量部、アルミン酸アルカリ10重量部、及び表
９に示すセッコウを配合して急結剤を調製したこと以外
は実施例４と同様に行った。結果を表９に併記する。

【００５７】＜使用材料＞セッコウ：無水セッコウ、ブレーン値5,400cm²/g

【００５８】

【表９】

【００５９】実施例１０ＣＡ100 重量部、アルミン酸アルカリ10重量部、及び炭
酸アルカリ20重量部からなる急結剤を調製し、セメント
100 重量部に対して、調製した急結剤を７重量部と、表
１０に示すコロイダルシリカを配合したこと以外は実施
例４と同様に行った。結果を表１０に示す。

【００６０】

【表１０】

【００６１】実施例１１セメント100 重量部に対して、表１１に示す量の急結剤
とコロイダルシリカ５重量部とを使用したこと以外は実
施例１０と同様に行った。結果を表１１に併記する。

【００６２】

【表１１】

【００６３】実施例１２セメント100 重量部、急結剤７重量部、コロイダルシリ
カ５重量部、及び表１２に示す減水剤を配合したこと以
外は実施例１０と同様に行った。結果を表１２に併記す
る。

【００６４】＜使用材料＞減水剤：高性能減水剤、主成分ナフタレンスルホン
酸ナトリウム、市販品

【００６５】

【表１２】

【００６６】実施例１３セメント100 重量部、急結剤７重量部、コロイダルシリ
カ５重量部、及び表１３に示す凝結遅延剤を配合したこ
と以外は実施例１０と同様に行った。結果を表１３に併
記する。

【００６７】＜使用材料＞凝結遅延剤：有機酸類、クエン酸、凝結遅延剤：炭酸アルカリ、重炭酸ナトリウム

【００６８】

【表１３】

【００６９】実施例１４セメント400kg/m³、細骨材1,490kg/m³、粗骨材378kg/
m³、及び水160kg/m³を単位量とし、細骨材率80％、最大
骨材寸法10mmの粗骨材を混合して吹付コンクリートを調
整した。また、ＣＡ100 重量部、アルミン酸ナトリウム
10重量部、及び炭酸アルカリ20重量部を配合して急結剤
を調製した。調製した吹付コンクリートをコンクリート
圧送機「アリバー280 」を用いて圧送し、途中にＹ字管
を二個設け、一方より、セメント100 重量部に対して、
コロイダルシリカ５重量部となるようにポンプで圧送
し、他の一方より調製した急結剤を、セメント100 重量
部に対して、７重量部となるように圧送、合流混合して
急結性吹付コンクリートとし、４m³/hの条件で吹付施工
を実施し、圧縮強度を測定した。結果を表１４に示す。

【００７０】＜測定方法＞圧縮強度：調整した急結性吹付コンクリートを幅25cm
×長さ25cmのプルアウト型枠と幅50×長さ50×厚さ20cm
の型枠に吹付けた。材齢３時間以下はプルアウト型枠供
試体を使用し、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、その引き抜き強度を求め、（圧縮強度）＝（引き抜
き強度）×４／（供試体接触面積）の式から圧縮強度を
算出した。材齢１日以降は幅50×長さ50×厚さ20cmの型
枠から採取した直径５×長さ10の供試体を20トン耐圧機
で測定

【００７１】

【表１４】

【００７２】実施例１５吹付コンクリートに表１５に示す繊維状物質を配合した
こと以外は実施例１４と同様に行い、耐衝撃性を測定し
た。結果を表１５に併記する。

【００７３】＜使用材料＞繊維状物質ａ：神戸製鋼社製スチールファイバー、繊維
長30mm 繊維状物質ｂ：クラレ社製ビニロン繊維、繊維長10mm

【００７４】＜測定方法＞耐衝撃性：材齢１時間後の吹付コンクリートを厚さ１
cm、縦20cm、横20cmに成形し、平らにならした標準砂の
上に置き、重さ100 ｇの球体を50cmの高さから落下し、
落下回数５回以内で破壊した場合を×、ひびが入ったも
のを△、ひびが入らないものを○とした。

【００７５】

【表１５】

【００７６】実施例１６吹付コンクリートに表１６に示す超微粉を混合したこと
以外は実施例１４と同様に行い、リバウンド率を測定し
た。結果を表１６に併記する。

【００７７】＜使用材料＞超微粉Ａ：市販微粉スラグ、ブレーン値6,500cm²/g 超微粉Ｂ：シリカフューム、市販品

【００７８】＜測定方法＞リバウンド率：（付着せず落下した吹付コンクリート重
量／全吹付量）×100

【００７９】

【表１６】

【００８０】実施例１７吹付コンクリートに表１７に示す粉塵低減剤を混合した
こと以外は実施例１４と同様に行い、粉塵量とリバウン
ド率を測定した。結果を表１７に併記する。

【００８１】＜使用材料＞粉塵低減剤：主成分メチルセルロース

【００８２】＜測定方法＞粉塵量：４m³/hの吹付速度で30分吹付けし、10分毎
に吹付場所より３ｍの定位置で測定した。

【００８３】

【表１７】

【００８４】実施例１８セメント400kg/m³、細骨材1,490kg/m³、及び粗骨材378k
g/m³を単位量とし、細骨材率80％、最大骨材寸法10mmの
粗骨材を混合してドライの吹付コンクリートを調製し
た。また、ＣＡ100 重量部、アルミン酸ナトリウム10重
量部、炭酸アルカリ20重量部を配合して急結剤を調製し
た。調製した吹付コンクリートをベルトコンベアで吹付
機に搬入し、ベルトコンベア上で、調製した急結剤を、
セメント100 重量部に対して７重量部、ドライコンクリ
ートに添加した。この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字管を二個設け、一方
より水をＷ／Ｃ＝40％となるように加え、他の一方より
セメント100 重量部に対して、コロイダルシリカ５重量
部となるように圧送し、合流混合させ乾式吹付施工を実
施した。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た。結果を表１８に示す。

【００８５】

【表１８】

【００８６】実施例１９セメント400kg/m³、細骨材1,490kg/m³、粗骨材378kg/
m³、水160kg/m³を単位量とし、細骨材率80％、最大骨材
寸法10mmの粗骨材と、セメント100 重量部に対して、セ
ッコウ10重量部を混合して吹付コンクリートを調製し
た。調製した吹付コンクリート中のセメント100 重量部
に対して、ＣＡからなる急結剤を10重量部、表１９に示
すコロイダルシリカを混合し、10秒間モルタルミキサー
で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型枠に詰め、プロクター貫入抵
抗値と圧縮強度を測定した。結果を表１９に併記する。

【００８７】

【表１９】

【００８８】実施例２０セメント100 重量部、急結剤10重量部、コロイダルシリ
カ５重量部、及び表２０に示すセッコウを混合したこと
以外は実施例１９と同様に行った。結果を表２０に併記
する。

【００８９】

【表２０】

【００９０】実施例２１セメント100 重量部、表２１に示す急結剤、コロイダル
シリカ５重量部、及びセッコウ10重量部を混合したこと
以外は実施例１９と同様に行った。結果を表２１に併記
する。

【００９１】

【表２１】

【００９２】実施例２２セメント100 重量部、コロイダルシリカ５重量部、急結
剤10重量部、及びセッコウ10重量部を混合し、セメント
の単位量を変更して、セメント100 重量部に対して、表
２２に示す水を混合したこと以外は実施例２０と同様に
行った。結果を表２２に併記する。

【００９３】

【表２２】

【００９４】実施例２３セメント100 重量部、コロイダルシリカ５重量部、急結
剤10重量部、セッコウ10重量部、及び表２３に示す減水
剤を混合したこと以外は実施例２０と同様に行った。結
果を表２３に併記する。

【００９５】

【表２３】

【００９６】実施例２４セメント100 重量部に対して、セッコウ10重量部を混合
した吹付コンクリートを調製し、セメント100 重量部に
対して、コロイダルシリカを５重量部、ＣＡからなる急
結剤を10重量部となるように圧送、合流混合したこと以
外は実施例１４と同様に行った。結果を表２４に示す。

【００９７】

【表２４】

【００９８】実施例２５吹付コンクリートに表２５に示す繊維状物質を配合した
こと以外は実施例２４と同様に行い、耐衝撃性を測定し
た。結果を表２５に併記する。

【００９９】

【表２５】

【０１００】実施例２６吹付コンクリートに表２６に示す超微粉を混合したこと
以外は実施例２４と同様に行い、リバウンド率を測定し
た。結果を表２６に併記する。

【０１０１】

【表２６】

【０１０２】実施例２７吹付コンクリートに表２７に示す粉塵低減剤を配合した
こと以外は実施例２６と同様に行い、粉塵量とリバウン
ド率を測定した。結果を表２７に併記する。

【０１０３】

【表２７】

【０１０４】実施例２８セメント100 重量部に対して、セッコウ10重量部とＣＡ
からなる急結剤10重量部を混合してドライの急結性吹付
コンクリートを調製し、セメント100 重量部に対して、
コロイダルシリカ５重量部添加したこと以外は実施例１
８と同様に行った。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た。結果を表２８
に併記する。

【０１０５】

【表２８】

【０１０６】実施例２９セメント400kg/m³、細骨材1,490kg/m³、粗骨材378kg/
m³、水160kg/m³を単位量とし、細骨材率80％、最大骨材
寸法10mmの粗骨材と、セメント100 重量部に対して、セ
ッコウ10重量部を混合して吹付コンクリートを調製し
た。調製した吹付コンクリートをコンクリート圧送機
「アリバー280 」を用いて10ｍ圧送し、急結剤を供給す
るＹ字管をコンクリート圧送機の吐出口から１ｍの位置
に接続し、急結性吹付コンクリート出口先端から１ｍの
位置にコロイダルシリカを供給するＹ字管を接続し、そ
れぞれ、セメント100 重量部に対して、コロイダルシリ
カは５重量部となるようにポンプで圧送し、ＣＡとから
なる急結剤は10重量部となるように圧送、合流混合して
急結性吹付コンクリートとし、４m³/hの条件で吹付施工
を実施し粉塵量を測定した。その結果、粉塵量は5.2mg/
m³で、吹付状況は良好であった。

【０１０７】実施例３０セメント100 重量部、ＣＡからなる急結剤10重量部、及
び表２９に示すケイ酸アルカリを混合したこと以外は実
施例１９と同様に行った。結果を表２９に併記する。

【０１０８】

【表２９】

【０１０９】実施例３１セメント100 重量部、表３０に示すセッコウ、ケイ酸ア
ルカリ５重量部、及び急結剤10重量部を混合したこと以
外は実施例３０と同様に行った。結果を表３０に併記す
る。

【０１１０】

【表３０】

【０１１１】実施例３２セメント100 重量部、セッコウ10重量部、ケイ酸アルカ
リ５重量部、及び表３１に示す急結剤を混合したこと以
外は実施例３０と同様に行った。結果を表３１に併記す
る。

【０１１２】

【表３１】

【０１１３】実施例３３セメント100 重量部、ケイ酸アルカリ５重量部、急結剤
10重量部、及びセッコウ10重量部を混合し、セメントの
単位量を変更して、セメント100 重量部に対して、表３
２に示す水を混合したこと以外は実施例３０と同様に行
った。結果を表３２に併記する。

【０１１４】

【表３２】

【０１１５】実施例３４セメント100 重量部、セッコウ10重量部、ケイ酸アルカ
リ５重量部、急結剤10重量部、及び表３３に示す減水剤
を混合したこと以外は実施例３０と同様に行った。結果
を表３３に併記する。

【０１１６】

【表３３】

【０１１７】実施例３５セメント100 重量部、セッコウ10重量部、ケイ酸アルカ
リ５重量部、急結剤10重量部、及び表３４に示す凝結遅
延剤を混合したこと以外は実施例３０と同様に行った。
結果を表３４に併記する。

【０１１８】＜使用材料＞凝結遅延剤：炭酸アルカリ、炭酸ナトリウム、

【０１１９】

【表３４】

【０１２０】実施例３６セメント100 重量部に対して、セッコウ10重量部を混合
した吹付コンクリートを調製し、セメント100 重量部に
対して、ケイ酸アルカリを５重量部、ＣＡからなる急結
剤を10重量部となるように圧送、合流混合したこと以外
は実施例１４と同様に行った。結果を表３５に示す。

【０１２１】

【表３５】

【０１２２】実施例３７吹付コンクリートに表３６に示す繊維状物質を配合した
こと以外は実施例３６と同様に行い、耐衝撃性を測定し
た。結果を表３６に併記する。

【０１２３】

【表３６】

【０１２４】実施例３８吹付コンクリートに表３７に示す超微粉を混合したこと
以外は実施例３６と同様に行い、リバウンド率を測定し
た。結果を表３７に併記する。

【０１２５】

【表３７】

【０１２６】実施例３９セメント100 重量部、セッコウ10重量部、ケイ酸アルカ
リ５重量部、急結剤10重量部、及び表３８に示す粉塵低
減剤を混合したこと以外は実施例３０と同様に行い、粉
塵量及びリバウンド率を測定した。結果を表３８に示
す。

【０１２７】

【表３８】

【０１２８】実施例４０セメント100 重量部に対して、セッコウ10重量部とＣＡ
からなる急結剤10重量部を混合してドライの急結性吹付
コンクリートを調製し、セメント100 重量部に対して、
ケイ酸アルカリ５重量部を添加したこと以外は実施例２
８と同様に行った。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た。結果を表３９
に併記する。

【０１２９】

【表３９】

【０１３０】実施例４１コロイダルシリカの代わりにケイ酸アルカリを使用した
こと以外は実施例２９と同様に行った。その結果、粉塵
量は5.0mg/m³、吹付け状況は良好であった。実施例４２吹付コンクリートの細骨材率を表４０に示すように配合
したこと以外は実施例２４と同様に行い、リバウンド率
を測定した。結果を表４０に併記する。

【０１３１】

【表４０】

【０１３２】実施例４３細骨材率を80％とし、表４１に示す最大寸法の粗骨材を
用いたこと以外は実施例４２と同様に行い、リバウンド
率を測定した。結果を表４１に併記する。

【０１３３】

【表４１】

【０１３４】

【発明の効果】本発明の吹付材料を使用することによ
り、初期凝結力を強くすることが可能であり、よりリバ
ウンド量や粉塵量を少なくすることができる。また、セ
ッコウを併用することで、従来の吹付材料よりも初期や
長期の強度発現性が良好となるので、吹付厚さが小さく
なり、吹付時間が短くなり、吹付量も少なくなるので経
済的である。そして、セメントモルタル側、又は、セメ
ントモルタル側と急結剤側の両方にセッコウを添加する
ことで、急結剤使用量をできるだけ少なくできるので急
結剤補給のために、吹付作業を中断する必要がない。さ
らに、コンクリートの劣化を促進したり、環境悪化を招
くアルカリ成分が無い吹付材料とすることができ、初期
凝結を促進するアルカリ成分を含有させる必要もないの
で、吹付けコンクリートにカルシウムアルミネートを混
合させる位置を吐出口よりかなり手前に設置することが
可能である。そのため、混合性が良好となり、粉塵量の
低減につながり、作業環境を良好にすることができる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０４Ｂ 22:08 22:14） 103:12 (72)発明者岩崎昌浩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)発明者水島一行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、急結剤、並びに、シリカのコ
ロイド溶液又はアルミナのコロイド溶液を含有してなる
吹付材料。
【請求項２】セメント、急結剤、並びに、アルカリケ
イ酸塩水溶液を含有してなる吹付材料。
【請求項３】急結剤が、カルシウムアルミネート、又
はカルシウムアルミネートと、アルミン酸アルカリ、炭
酸アルカリ、硫酸アルカリ、及びアルカリ水酸化物から
なる群より選ばれた一種又は二種以上とを含有すること
を特徴とする請求項１又は２記載の吹付材料。
【請求項４】セッコウを配合してなる請求項１〜３の
うちの１項記載の吹付材料。
【請求項５】超微粉を配合してなる請求項１〜４のう
ちの１項記載の吹付材料。
【請求項６】繊維状物質を配合してなる請求項１〜５
のうちの１項記載の吹付材料。
【請求項７】減水剤、凝結遅延剤、及び粉塵低減剤か
らなる群より選ばれた一種又は二種以上を配合してなる
請求項１〜６のうちの１項記載の吹付材料。
【請求項８】請求項１〜７のうちの１項記載の吹付材
料を使用することを特徴とする吹付工法。
【請求項９】セメントとセッコウを主成分とするセメ
ントモルタル、急結剤、並びに、シリカコロイド溶液、
アルミナコロイド溶液、及びアルカリケイ酸塩水溶液か
らなる群より選ばれたの溶液をそれぞれ別々に混合する
ことを特徴とする吹付工法。
【請求項１０】細骨材率が70％以上であることを特徴と
する請求項８又は９記載の吹付工法。
【請求項１１】最大骨材寸法が５mmより大きく10mm以下
の粗骨材を使用することを特徴とする請求項８〜１０の
うちの１項記載の吹付工法。