JPH10194814A

JPH10194814A - 吹付材料及びそれを用いた吹付工法

Info

Publication number: JPH10194814A
Application number: JP9001409A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Araki; 昭俊荒木; Akira Kobayashi; 亮小林; Kenkichi Hirano; 健吉平野; Masahiro Iwasaki; 昌浩岩崎
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1997-01-08
Filing date: 1997-01-08
Publication date: 1998-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】初期強度及び長期強度が良好な吹付材料及び
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、カルシウムアルミネートや凝結促進剤を
主成分とする急結剤、及びポリオキシアルケニルエーテ
ル−無水マレイン酸共重合体のカルシウム塩を含有する
吹付材料。急結剤はセッコウを含有してもよく、吹付材
料は凝結遅延剤、粉塵低減剤、超微粉、及び繊維といっ
た混和材を含有してもよい。ポリオキシアルケニルエー
テルの中ではビニルエーテルやアリルエーテルが好まし
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、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。

【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％と大きく、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ていた。そのた
めに、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。又、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％前後低くなる等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ＮＡＴＭ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。

【０００３】しかしながら、吹付け厚さを大きくするこ
とは経済性や作業効率性の点で好ましくない。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
厚さを小さくし、施工時間を短縮し、掘削サイクルを多
くすることが特に重要なポイントとなった。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予め混
合したものを、吹付コンクリートと混合して吹付ける方
法が提案されている（特開昭５０−１６７１７号公報、
特開昭５０−１６７１８号公報、及び特開昭５０−２５
６２３号公報）。

【０００４】しかしながら、この方法では、セッコウと
カルシウムアルミネートを混合した急結剤を、セメント
１００重量部に対して１０重量部以上、より高い急結力
や初期強度を必要とする場合には２０重量部以上と多く
添加する必要があった。そのため、吹付け途中で作業を
中断して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たり
した場合はコンクリートが落下して危険になったりする
等の作業性、安全衛生、及び経済性の点で課題があっ
た。又、このような吹付工法では、吹付コンクリートに
流動性を与えるために、減水性、空気連行性、及び分散
性を有する高性能減水剤を吹付コンクリートを調製する
際に添加することが多い。高性能減水剤としては、ナフ
タレンスルホン酸塩系、メラミンスルホン酸塩系、及び
ポリカルボン酸系等が挙げられる。ナフタレンスルホン
酸塩系やメラミンスルホン酸塩系の高性能減水剤は粉末
として、セメント、急結剤等の粉状セメント混和剤、及
びフライアッシュ等の粉状セメント混和材に混合して吹
付材料に使用できる。又、ポリカルボン酸系の高性能減
水剤は、流動性が経時的に低下しにくいという効果を有
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ナフタ
レンスルホン酸塩系の高性能減水剤は、セルロース系の
粉塵低減剤やリバウンド防止剤と併用すると、減水性、
空気連行性、及び分散性がなくなってしまうという課題
があった。ナフタレンスルホン酸塩系とメラミンスルホ
ン酸塩系の高性能減水剤はともに強度低下を起こすおそ
れがあるという課題もあった。さらに、調製した吹付コ
ンクリートを練り置いた場合には、スランプの経時的変
化が大きく、吹付装置の機械的・電気的トラブル等によ
り吹付コンクリートを練り置く必要が生じたときにコン
クリートが硬くなってしまい、圧送性に悪影響を及ぼし
たり、急結剤と混合しにくくなったりして、品質的に不
均一な急結性吹付コンクリートとなり、トンネル表面か
らコンクリートが崩落する等の危険が生じるという課題
があった。ポリカルボン酸系の高性能減水剤は液状であ
るために、粉末のセメント、粉状セメント混和剤、及び
粉状セメント混和材とのプレミックス製品を作ることが
できなかった。そのために、吹付作業において、セメン
ト、粉状セメント混和剤、及び粉状セメント混和材と、
減水剤とを現場でわざわざ別々に計量・添加しなければ
ならず、作業性が著しく低下してしまうという課題があ
った。

【０００６】本発明者は、吹付け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により前記課題が解決
できる知見を得て本発明を完成するに至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、セメン
ト、セッコウ、及びポリオキシアルキレンアルケニルエ
ーテル−無水マレイン酸共重合体カルシウム塩を含有し
てなることを特徴とするセメント組成物であり、セメン
トとセッコウを主成分とするセメントモルタル、カルシ
ウムアルミネート及び／又は凝結促進剤を主成分とする
急結剤、及びポリオキシアルキレンアルケニルエーテル
−無水マレイン酸共重合体カルシウム塩を含有してなる
ことを特徴とする吹付材料であり、さらに、急結剤がセ
ッコウを含有してなることを特徴とする該吹付材料であ
り、さらに、凝結遅延剤、粉塵低減剤、超微粉、及び繊
維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。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明では、セメントモルタル、ドライセメント
モルタル、ペースト、及びコンクリートを総称してセメ
ントモルタルという。

【０００９】本発明で使用するセメントとしては、通常
市販されている普通、早強、中庸熱、及び超早強等の各
種ポルトランドセメント、これらのポルトランドセメン
トにフライアッシュや高炉スラグ等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、各種ポルトランドセメントや各種混合セメントを微
粉末化して使用することも可能である。

【００１０】本発明で使用するセッコウとは、セメント
モルタルを高強度化するためにセメントと混合するもの
であり、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種以上を使用でき
る。これらの中では、強度発現性の点から無水セッコウ
が好ましい。セッコウの粒度は、通常セメント等に使用
される程度が良く、例えば、ブレーン値で３０００cm²/
g 程度が好ましく、さらに３０００cm²/g を越える程度
に微粉末化することがより好ましい。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がなく、２５重量部を越えると初
期凝結が遅れ、地山に対する接着性が低下したり、長期
間にわたりセメントモルタルが膨張して破壊したりする
おそれがある。

【００１１】本発明は急結力が得られる点で、セメント
とセッコウを混合したセメントモルタルを使用すること
が好ましい。本発明で使用するセメントモルタルは、水
と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できる。

【００１２】さらに、本発明では長期強度向上の点で、
後述する急結剤側へセッコウを添加してもよい。急結剤
側へ添加するセッコウの使用量は、カルシウムアルミネ
ート１００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い。１０重量部
未満では効果がなく、２００重量部を越えると、急結性
が低下するおそれがある。

【００１３】セメントモルタル中のセッコウと急結剤中
のセッコウとを混合した場合の合計のセッコウの使用量
は、セメント１００重量部に対して、１〜２５重量部が
好ましい。１重量部未満では強度発現が期待できず、２
５重量部を越えるとセメントモルタルが膨張して破壊す
るおそれがある。

【００１４】本発明では急結力を付与するために、カル
シウムアルミネートや凝結促進剤を主成分とする急結剤
を使用する。

【００１５】本発明では、初期にセメントモルタルの凝
結を起こさせる点で、急結剤としてカルシウムアルミネ
ートを使用することが好ましい。カルシウムアルミネー
トとは、初期にセメントモルタルの凝結を起こさせる急
結成分をいい、その鉱物成分としては、ＣａＯをＣ、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ をＡとすると、Ｃ₃ Ａ、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。更に、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Ｃ ₁₁Ａ₇・ＣａＸ₂ （Ｘはフッ素等のハ
ロゲン）、ＳＯ₃成分を含むＣ₄ Ａ₃・ＳＯ₃、アルミ
ナセメント、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、結晶質や非晶質いずれもが使用で
きる。これらの中では、反応活性の点で、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で、ブレーン値で３０００
cm²/g 以上が好ましく、４０００cm²/g 以上がより好ま
しい。３０００cm²/g 未満だと急結性や初期強度発現性
が低下するおそれがある。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が起こらず、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。

【００１６】本発明で使用する凝結促進剤とは、セメン
トの凝結を促進させ、セメントモルタルに急結力を与え
るものをいう。凝結促進剤としては、アルミン酸ナトリ
ウム、アルミン酸カリウム、及びアルミン酸リチウム等
のアルカリ金属アルミン酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸カ
リウム、及び炭酸リチウム等のアルカリ金属炭酸塩、水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び水酸化リチウム
等のアルカリ金属水酸化物、硫酸ナトリウム、硫酸カリ
ウム、硫酸アルミニウム、及び明礬等の硫酸塩、消石
灰、並びに、アミン化合物等が挙げられ、これらの１種
又は２種以上の併用も可能である。これらの中では、急
結力の点で、アルカリ金属アルミン酸塩及び／又はアル
カリ金属炭酸塩の使用が好ましい。凝結促進剤の使用量
は、カルシウムアルミネートを併用しない場合には、セ
メント１００重量部に対して、０．１〜１０重量部が好
ましく、０．５〜５重量部がより好ましい。０．１重量
部未満ではセメントモルタルの凝結が促進せず、１０重
量部を越えると長期強度発現性に悪影響を及ぼすおそれ
がある。

【００１７】これらの急結剤は、初期凝結性や強度発現
性の向上の点で、カルシウムアルミネートと凝結促進剤
を併用することが好ましく、カルシウムアルミネート
と、アルカリ金属アルミン酸塩及び／又はアルカリ金属
炭酸塩とを併用することがより好ましい。カルシウムア
ルミネートと凝結促進剤を併用した急結剤を使用する場
合には、凝結促進剤の使用量は、カルシウムアルミネー
ト１００重量部に対して、１〜５００重量部が好まし
く、５〜１００重量部がより好ましい。１重量部未満で
はセメントモルタルの凝結が促進せず、５００重量部を
越えると長期強度発現を阻害するおそれがある。

【００１８】急結剤の使用量は、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。

【００１９】本発明で使用するポリオキシアルキレンア
ルケニルエーテル−無水マレイン酸共重合体カルシウム
塩（以下本共重合体カルシウム塩という）とは、下記化
学式（１）Ｒ₁Ｏ（ＡＯ）_nＲ₂ （１）（但し、式中のＡは炭素数２〜４のアルキレン基であ
り、Ｒ₁は炭素数２〜５のアルケニル基、Ｒ₂は水素、
又は炭素数１〜４のアルキル基であり、ｎは１〜６０の
整数である）で示されるポリオキシアルキレンアルケニ
ルエーテルと、無水マレイン酸とを共重合した共重合体
を、カルシウム塩により無水マレイン酸基をカルシウム
塩にしたものである。本共重合体カルシウム塩はセメン
トの分散性に優れ、セメントモルタルの流動性改善、ス
ランプロスの低減、及び練り混ぜ水量の低減の目的で使
用される。又、カルシウム塩ばかりでなく、マグネシウ
ム塩等の塩も使用できるが、経済性の点からカルシウム
塩が好ましい。

【００２０】本共重合体カルシウム塩の重量平均分子量
が３０００〜１０００００が好ましい。３０００未満だ
と分散性が低下し、１０００００を越えてもさらなる効
果は期待できず、コスト高となるおそれがある。重量平
均分子量は、例えば既知のポリエチレングリコールを標
準物質とし、水系ＧＰＣにより測定したものを用いた。
化学式（１）において、Ａで示されるアルキレン基の中
では、得られる粉末の共重合体の水溶性の点から、炭素
数２のエチレン基が好ましい。Ｒ₁で示されるアルケニ
ル基の中では、無水マレイン酸との共重合性の点から、
炭素数２のビニルエーテル基や炭素数３のアリルエーテ
ル基が好ましく、スランプロスが小さい点から、炭素数
２のビニルエーテル基がより好ましい。Ｒ₂で示される
水素又はアルキル基の中では、共重合体の製造の容易さ
と水溶性の点からメチル基が好ましい。ｎの数は分散性
の点から１〜６０が好ましい。

【００２１】化学式（１）で示されるポリオキシアルキ
レンアルケニルエーテルの製造法は例えば、特開平８−
４８８５２号公報や特開昭６４−４３５１３号公報に、
化学式（１）で示されるポリオキシアルキレンアルケニ
ルエーテルと無水マレイン酸を共重合する方法は例え
ば、特開昭６４−４３５１３号公報にそれぞれ記載され
ている。無水マレイン酸のかわりに無水シトラコン酸や
マレイミド類を使用してもよいが、分散性の点で無水マ
レイン酸が好ましい。ポリオキシアルキレンアルケニル
エーテルと無水マレイン酸の共重合比は共重合体が容易
に得られる点で１／２〜２／１が好ましく、１／１．２
〜１．２／１がより好ましい。本共重合体カルシウム塩
の製造方法としては通常、ポリオキシアルキレンアルケ
ニルエーテル−無水マレイン酸共重合体をカルシウム塩
と反応させることにより得られる。

【００２２】本共重合体カルシウム塩の使用量は、セメ
ント１００重量部に対して、０．０１〜５重量部が好ま
しく、０．０２〜０．５重量部がより好ましい。０．０
１重量部未満では、充分な分散性が得られず、５重量部
を越えると凝結遅延や材料分離を引き起こすおそれがあ
る。

【００２３】この本共重合体カルシウム塩は水溶液でも
構わないが、セメント、セッコウ、急結剤、セメント混
和材、及びセメント混和剤等の粉末と混合してプレミッ
クス製品として製造できる点で粉末であることが好まし
い。粉末の場合には、例えば、セメントと骨材を含有す
るセメントモルタルや、カルシウムアルミネートを主成
分とする急結剤に予め混合しておくことにより、粉塵低
減やリバウンド防止の効果を付与することが可能とな
る。粉末の場合、その平均粒径は特に限定されないが、
０．１〜５００μｍが好ましい。０．１μｍ未満だと微
粒子化するコストが高くなり、５００μｍを越えると本
共重合体カルシウム塩が速やかに溶解しなかったり、各
種粉末とドライブレンドした際に偏析したりして効果が
得られないおそれがある。本共重合体カルシウム塩を微
粉化する方法としては通常、粉霧乾燥、粉砕、及び溶媒
析出等が挙げられる。

【００２４】本発明では、さらに、凝結遅延剤、粉塵低
減剤、超微粉、及び繊維からなる群より選ばれた１種又
は２種以上の混和材を使用することが可能である。

【００２５】凝結遅延剤は、セメントモルタルの凝結時
間を遅延させるものをいい、有機酸、アルカリ金属炭酸
塩、アルコール類、リン酸塩、及びホウ酸塩等が挙げら
れる。

【００２６】有機酸としては、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塩等が挙げら
れる。有機酸の使用量は、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重量部を越えると硬化が遅延しすぎて硬化不良となる
おそれがある。

【００２７】アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸ナトリ
ウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、及び炭酸水素
カリウム等が挙げられる。アルカリ金属炭酸塩の使用量
は、セメント１００重量部に対して、０．１〜１０重量
部が好ましく、０．５〜５重量部がより好ましい。０．
１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。

【００２８】アルコール類としては、エタノール、メタ
ノール、エチレングリコール、及びグリセリン等の水酸
基を一個以上有する低分子水溶性アルコール類や、ポリ
エチレングリコールやポリプロピレングリコール等のポ
リアルキレングリコール類やトリエタノールアミン等の
アミノアルコール類にプロピレンオキサイドやエチレン
オキサイドを付加重合させた付加物である高分子水溶性
ポリオール類等が挙げられる。アルコール類の使用量
は、セメント１００重量部に対して、０．１〜５重量部
が好ましく、０．５〜３重量部がより好ましい。０．１
重量部未満では効果がなく、５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。

【００２９】リン酸塩としては、リン酸一ナトリウム、
リン酸二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ヘキサメタ
リン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、及びト
リメタリン酸ナトリウム等が挙げられる。又、ナトリウ
ムの代わりにカリウムを使用してもよい。これらの中で
は、遅延性が大きい点で、トリポリリン酸ナトリウムが
好ましい。リン酸塩の使用量は、セメント１００重量部
に対して、０．１〜５重量部が好ましく、０．２〜２重
量部がより好ましい。０．１重量部未満では効果がな
く、５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。

【００３０】ホウ酸塩としては、ホウ酸ナトリウムやホ
ウ酸カリウム等が挙げられる。ホウ酸塩の使用量は、セ
メント１００重量部に対して、０．１〜１０重量部が好
ましく、０．５〜５重量部がより好ましい。０．１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。

【００３１】これらの中では、凝結遅延後の初期強度が
向上する点で、有機酸とアルカリ金属炭酸塩を併用する
ことが好ましい。この場合のアルカリ金属炭酸塩の使用
量は、有機酸１００重量部に対して、１０〜１０００重
量部が好ましく、５０〜７００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
ると遅延性が低下するおそれがある。有機酸とアルカリ
金属炭酸塩の混合物の使用量は、セメント１００重量部
に対して、０．１〜１０重量部が好ましく、０．５〜５
重量部がより好ましい。０．１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。

【００３２】本発明で使用する粉塵低減剤とは、粉塵量
やリバウンド率を少なくするものをいい、メチルセルロ
ース、エチルセルロース、及びメチルエチルセルロース
等のセルロース類、ポリビニルアルコール、ポリアクリ
ル酸、ポリ酢酸ビニル、並びに、ポリエチレン−ポリ酢
酸ビニル共重合体等が挙げられる。これらの中では、効
果が大きい点で、メチルセルロースが好ましい。粉塵低
減剤の使用量は、セメント１００重量部に対して、０．
００１〜１．０重量部が好ましく、０．０１〜０．５重
量部がより好ましい。０．００１重量部未満では効果が
なく、１．０重量部を越えると粘性が大きくなり、圧送
性が低下するおそれがある。

【００３３】本発明で使用する超微粉とは平均粒径１０
μｍ以下のものをいい、セメント量や粉塵量の低減と、
セメントモルタルの圧送性の向上を可能とする。超微粉
としては、微粉スラグ、微粉フライアッシュ、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る。
これらの中では、効果が大きい点で、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。

【００３４】本発明で使用する繊維は、無機質や有機質
いずれも使用でき、セメントモルタルの耐衝撃性や弾性
を向上させるものである。繊維の長さは、圧送性や混合
性の点で、５０ｍｍ以下が好ましく、３０ｍｍ以下がよ
り好ましい。５０ｍｍを越えると圧送中にセメントモル
タルが閉塞するおそれがある。無機質の繊維としては、
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、有機質の繊維とし
ては、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、及び木片等があげられる。これらの中では、経済性
の点でビニロン繊維や金属繊維が好ましい。繊維の使用
量は、セメント１００重量部に対して、０．５〜１０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、１０重量部を越えるとセメ
ントモルタルの流動性が低下するおそれがある。

【００３５】本発明での水の使用量は、セメント１００
重量部に対して、３５〜６０重量部以下が好ましく、４
０〜５５重量部がより好ましい。３５重量部未満だとミ
キサーで混練りできず、６０重量部を越えると強度発現
性が悪くなるおそれがある。

【００３６】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。粗骨材としては最大
寸法２０mm以下のものが好ましく、ポンプ圧送性を考慮
すると最大寸法５〜１５mmのものがより好ましい。細骨
材は最大寸法５mm以下のものであり、細骨材としては、
川砂、山砂、石灰砂、及び珪砂等が挙げられる。

【００３７】又、本発明の趣旨を損なわない範囲で、高
性能減水剤や消泡剤を併用してもよい。

【００３８】強度発現性を向上させる高性能減水剤とし
ては、ナフタレンスルホン酸塩系のホルマリン縮合物、
メラミンスルホン酸塩系のホルマリン縮合物、及びリグ
ニンスルホン酸塩系のホルマリン縮合物等が挙げられ
る。

【００３９】又、連行空気量を調整させるために、消泡
剤を使用してもよい。消泡剤としては、低級アルコール
類、高級アルコール類、油脂類、脂肪酸類、脂肪酸エス
テル類、リン酸エステル類、金属石鹸類、鉱物油類、シ
リコーン類、及びポリエーテル類の高分子等が挙げられ
る。これらの中では効果が大きい点で高分子が好まし
い。高分子としては、ポリオキシエチレンポリプロピレ
ン付加物等のポリオキシアルキレン類、ポリオキシアル
キレン類の末端基の一部をアルキル基でエーテル化した
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル類、ポリオキシ
アルキレン類の末端基の一部をアリール基やアルキルア
リール基でエーテル化したポリオキシアルキレン（アル
キル）アリールエーテル類、ポリオキシアルキレン類の
末端基の一部を脂肪酸エステル化したポリオキシアルキ
レン脂肪酸エステル類、ポリオキシアルキレン類の末端
基の一部を硫酸エステル化したポリオキシアルキレン
（アルキル）アリールエーテル硫酸エステル塩類、及び
ポリオキシアルキレン類の末端基の一部をアミノ化した
ポリオキシアルキレンアルキルアミン類等のポリオキシ
アルキレン類等が挙げられる。消泡剤の使用方法として
は、本共重合体カルシウム塩を製造する途中で予め添加
する方法、消泡剤をホワイトカーボンやシリカ等の無機
粉体に含浸させて粉状消泡剤とする方法、及び本共重合
体カルシウム塩や各種粉体材料とともにプレミックスす
る方法等が挙げられる。消泡剤の使用量は、本共重合体
カルシウム塩１００重量部に対して、０．０１〜１０重
量部が好ましく、０．０５〜５重量部がより好ましい。
０．０１重量部未満だと消泡効果がなく、１０重量部を
越えても消泡効果の向上は期待できず、連行空気量が却
って多くなるおそれがある。

【００４０】急結剤を使用する場合のセッコウの混合方
法は、急結剤と混合する前に、セメントとセッコウを混
合していれば、特に制限されるものではない。混合方法
としては、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、セメントモルタル混練時にセッコ
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％程度なので、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挙げられる。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、セメントを含有するドライセメントモルタルと水を
混合したものや、セメントと水を含有するセメントモル
タルとして吹付作業を行うことができ、必要に応じて、
これらにカルシウムアルミネートや凝結促進剤を含有す
る急結剤を流動中合流混合してもよい。

【００４１】吹付工法としては、乾式吹付法や湿式吹付
法が挙げられる。乾式吹付法としては、セメント、セッ
コウ、及び骨材を混合したドライセメントモルタルを調
製する一方で、必要に応じて急結剤もベルトコンベアで
搬入混合し、空気圧送し、途中で水を供給し吹付ける方
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、骨材、及び水を混合したセメントモルタルを調
製し、空気圧送し、例えば、途中に設けたＹ字管の一方
から必要に応じて急結剤を空気圧送し、セメントモルタ
ルと合流混合させて吹付ける方法等が挙げられる。

【００４２】通常、本共重合体カルシウム塩と粉塵低減
剤はセメントモルタル側に添加する。凝結遅延剤、超微
粉、及び繊維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、片側のみに添加しても良く、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を混合した急結性
のセメントモルタルが吹付けられれば問題はない。

【００４３】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。なお、本発明で使用す
るセメント組成物の用途としては、地盤注入材、吹付材
料、ロックボルト用定着材、導水路等の底板、及び舗装
セメントモルタル等が挙げられるが、これらの中では、
効果は大きい点で吹付材料が好ましい。セメント組成物
を地盤注入材として使用する方法には、地盤注入材を水
と混合して懸濁してミルク状となったスラリーを地盤中
へ注入する方法があるが、この場合には本共重合体カル
シウム塩は地盤注入材の粒子同士の凝集を抑えるという
効果を有する。

【００４４】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。

【００４５】（実施例１）各材料の単位量をセメント４
００kg/m³ 、細骨材１０５５kg/m³、粗骨材７１３kg/m
³、及び水２００kg/m³とし、セメント１００重量部に
対して、セッコウ１０重量部と表１に示す量の本共重合
体カルシウム塩を混合してセメント組成物とした。この
セメント組成物のスランプと圧縮強度を測定した。結果
を表１に示す。

【００４６】（使用材料）セメント：市販の普通ポルトランドセメント、ブレーン
値３１００cm²/g 、比重３．１６細骨材：新潟県姫川産川砂、表乾状態、最大寸法５mm以
下、比重２．６１粗骨材：新潟県姫川産川砂利、表乾状態、最大寸法１５
mm以下、比重２．６５水：水道水セッコウ：市販の無水セッコウ粉砕品、ブレーン値５４
００cm²/g 本共重合体カルシウム塩：メトキシポリエチレングリ
コールビニルエーテルと無水マレイン酸をモル比１：１
で共重合した共重合体のカルシウム塩、粉末状、重量平
均分子量３万、Ｒ₁はＣＨ₂＝ＣＨ−、Ａは−ＣＨ₂Ｃ
Ｈ₂−、Ｒ₂は−ＣＨ₃、ｎは４５、粒径５００μｍ以
下本共重合体カルシウム塩：メトキシポリエチレングリ
コールアリルエーテルと無水マレイン酸をモル比１：１
で共重合した共重合体のカルシウム塩、粉末状、重量平
均分子量３万、Ｒ₁はＣＨ₂＝ＣＨＣＨ₂−、Ａは−Ｃ
Ｈ₂ＣＨ₂−、Ｒ ₂は−ＣＨ₃、ｎは１０、粒径５００
μｍ以下高性能減水剤Ａ：市販のナフタレンスルホン酸塩系のも
の、粉末。高性能減水剤Ｂ：市販のメラミンスルホン酸塩系のも
の、粉末。

【００４７】（測定方法）スランプ：ＪＩＳＡ１１０１に準じて測定。圧縮強度：縦４ｃｍ×横４ｃｍ×長さ１６ｃｍの型枠に
コンクリートを流し込んで成形し、硬化後脱型し２０℃
で、所定材齢になるまで水中養生し、２０ｔ耐圧試験機
で測定した。重量平均分子量：水系ＧＰＣにより測定した。重量平均
分子量は既知のポリエチレングリコールを標準物質とし
た。

【００４８】

【表１】

【００４９】（実施例２）各材料の単位量をセメント４
００kg/m³ 、細骨材１０５５kg/m³、粗骨材７１３kg/m
³、及び水２００kg/m³とし、セメント１００重量部、
セッコウ１０重量部、及び本共重合体カルシウム塩
０．３重量部を混合して吹付コンクリートとし、これを
コンクリート圧送機「アリバ−２８０」を用いて圧送し
た。途中に設けたＹ字管の一方より、セメント１００重
量部に対して表２に示す量のカルシウムアルミネートか
らなる急結剤を急結剤添加機「デンカナトムクリート」
で圧送し、合流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/hの吹付速度
で型枠に吹付け、圧縮強度を測定した。使用材料につい
ては、実施例１と同様のものを使用した。結果を表２に
示す。

【００５０】（使用材料）カルシウムアルミネート：主成分Ｃ₁₂Ａ₇ 、ブレーン値
６１００cm²/g 、比重２．９０

【００５１】（測定方法）圧縮強度：調製した急結性吹付コンクリートを、幅２５
cm×長さ２５cmのプルアウト型枠と縦５０cm×横５０cm
×長さ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。

【００５２】

【表２】

【００５３】（実施例３）セメント１００重量部に対し
て、表３に示す量の凝結促進剤からなる急結剤を使用し
て急結性吹付コンクリートとしたこと以外は、実施例２
と同様に行った。結果を表３に示す。

【００５４】（使用材料）凝結促進剤Ａ：市販のアルミン酸ナトリウム凝結促進剤Ｂ：市販の炭酸ナトリウム凝結促進剤Ｃ：市販の明礬

【００５５】

【表３】

【００５６】（実施例４）セメント１００重量部、セッ
コウ１０重量部、及び表４に示す量の本共重合体カルシ
ウム塩を混合して吹付コンクリートとし、カルシウム
アルミネートからなる急結剤を、セメント１００重量部
に対して、１０重量部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２と同様に行った。結果を表
４に示す。この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２．５ｍの模擬トンネ
ルに吹付けし、粉塵量とリバウンド率を測定した。結果
を表４に示す。

【００５７】（測定方法）粉塵量：吹付け開始後、１０分毎に吹付場所より３ｍの
定位置で粉塵量を測定し、その平均値を示した。リバウンド率：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。

【００５８】

【表４】

【００５９】（実施例５）セメント１００重量部、本共
重合体カルシウム塩０．３重量部、表５に示す量のセ
ッコウを混合して吹付コンクリートとし、カルシウムア
ルミネートからなる急結剤を、セメント１００重量部に
対して、１０重量部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２と同様に行った。結果を表５
に示す。

【００６０】

【表５】

【００６１】（実施例６）カルシウムアルミネート１０
０重量部と表６に示す量の凝結促進剤Ａ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２
と同様に行った。結果を表５に示す。

【００６２】

【表６】

【００６３】（実施例７）カルシウムアルミネート１０
０重量部と凝結促進剤Ａ１０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７に示す量を使用
したこと以外は、実施例２と同様に行った。結果を表７
に示す。

【００６４】

【表７】

【００６５】（実施例８）カルシウムアルミネート１０
０重量部と表８に示す量のセッコウを混合した急結剤
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２と同
様に行った。結果を表８に示す。

【００６６】

【表８】

【００６７】（実施例９）粗骨材と細骨材を使用し、セ
メント１００重量部、セッコウ１０重量部、及び本共重
合体カルシウム塩０．３重量部を混合してドライコン
クリートを調製し、ベルトコンベアで吹付機に搬入し
た。一方、カルシウムアルミネート１００重量部と凝結
促進剤Ａ１０重量部を混合した急結剤を、セメント１０
０重量部に対して１０重量部を、ベルトコンベア上でド
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、乾式吹付施工を実施し、圧縮強度を実施例２
の方法に従って測定した。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。その時
の材齢１時間の圧縮強度は４．９N/mm²、２８日の圧縮
強度は５８．３N/mm²であった。

【００６８】又、この時の粉塵量を本共重合体カルシウ
ム塩を添加しない場合と比較したところ、本共重合体カ
ルシウム塩を添加しない場合では、２８．３mg/m³であ
るのに対し、本共重合体カルシウム塩を添加した場合で
は、１７．１mg/m³であり、明らかに本共重合体カルシ
ウム塩を添加した方が粉塵発生量が少なかった。

【００６９】（実施例１０）セメント１００重量部、セ
ッコウ１０重量部、本共重合体カルシウム塩０．３重
量部、及び表９に示す量の凝結遅延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
と凝結促進剤Ａ１０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重量部使用したこと以外
は、実施例２と同様に行った。結果を表９に示す。

【００７０】（使用材料）凝結遅延剤α：市販のクエン酸凝結遅延剤β：市販の炭酸カリウム凝結遅延剤γ：市販のクエン酸３と炭酸カリウム７の混
合物（重量比）凝結遅延剤δ：市販のエチレングリコール凝結遅延剤ε：市販のトリポリリン酸ナトリウム凝結遅延剤ζ：市販のホウ酸ナトリウム

【００７１】

【表９】

【００７２】（実施例１１）セメント１００重量部、セ
ッコウ１０重量部、本共重合体カルシウム塩０．３重
量部、及び表１０に示す量の粉塵低減剤を添加して吹付
コンクリートとし、カルシウムアルミネート１００重量
部と凝結促進剤Ａ１０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重量部使用したこと以外
は、実施例２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１０に示す。

【００７３】（使用材料）粉塵低減剤：市販のメチルセルロース

【００７４】

【表１０】

【００７５】（実施例１２）粉塵低減剤をセメント１０
０重量部に対して０．５重量部使用したこと以外は、実
施例１１と同様な吹付コンクリートを調製した。そのと
きのスランプの経時変化を測定した。結果を表１１に示
す。尚、比較のためにナフタレンスルホン酸塩系及びメ
ラミンスルホン酸塩系を使用したときの結果も示す。

【００７６】

【表１１】

【００７７】（実施例１３）セメント１００重量部、セ
ッコウ１０重量部、本共重合体カルシウム塩０．３重
量部、及び超微粉を表１２に示す量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
凝結促進剤Ａ１０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重量部添加して急結性吹付コ
ンクリートとしたこと以外は、実施例２と同様に実施
し、リバウンド率を測定した。結果を表１２に示す。

【００７８】（使用材料）超微粉ａ：市販のシリカヒューム、平均粒径１０μｍ以
下超微粉ｂ：市販の高炉スラグの粉砕品、平均粒径１０μ
ｍ以下

【００７９】

【表１２】

【００８０】（実施例１４）セメント１００重量部、セ
ッコウ１０重量部、本共重合体カルシウム塩０．３重
量部、及び繊維を表１３に示す量を添加して吹付コンク
リートとし、カルシウムアルミネート１００重量部と凝
結促進剤Ａ１０重量部を混合した急結剤を、セメント１
００重量部に対して１０重量部添加して急結性吹付コン
クリートとしたこと以外は、実施例２と同様に実施し、
耐衝撃性を測定した。結果を表１３に示す。

【００８１】（使用材料）繊維ｉ：市販のビニロン繊維、繊維長３０ｍｍ繊維ii：市販のスチールファイバー、繊維長３０ｍｍ

【００８２】（測定方法）耐衝撃性：材齢３時間後の吹付コンクリートを幅２０cm
×長さ２０cm×厚さ２．５cmに切り取ったものを、平ら
にならした標準砂の上に置き、重さ１００ｇの球体を５
０cmの高さから落下させた。落下回数が５回以内で破壊
したものを×とし、破壊せずにひびが入ったものを○、
破壊せずにひびが入らないものを◎とした。

【００８３】

【表１３】

【００８４】（実施例１５）セメントの単位量を表１４
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１４に示す量とし、セメント１００重量部、セッ
コウ１０重量部、本共重合体カルシウム塩０．３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重量部と凝結促進剤Ａ１０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２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１４に
併記する。

【００８５】

【表１４】

【００８６】

【発明の効果】本発明の吹付材料を使用することによ
り、初期や長期の強度発現性を大幅に改善することがで
きる。そのため、吹付厚さを従来より小さくでき、施工
コストの削減や施工スピードの短縮化を実現することが
できる。又、吹付機のトラブル等でセメントモルタルを
練り置く必要が生じても、経時的なスランプダウンがな
く、品質の良好な急結性のセメントモルタルが得られ
る。特に、本共重合体カルシウム塩は粉末とすることが
できるため、粉末状のセメント、粉末状のセメント混和
剤、及び粉末状のセメント混和材に混合できる。さら
に、セルロース系粉塵低減剤と併用しても減水効果や分
散効果が維持でき、強度発現性の阻害も抑えることがで
きる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０４Ｂ 24:26） 103:14 103:30 (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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント、セッコウ、及びポリオキシア
ルキレンアルケニルエーテル−無水マレイン酸共重合体
カルシウム塩を含有してなることを特徴とするセメント
組成物。
【請求項２】セメントとセッコウを主成分とするセメ
ントモルタル、カルシウムアルミネート及び／又は凝結
促進剤を主成分とする急結剤、及びポリオキシアルキレ
ンアルケニルエーテル−無水マレイン酸共重合体カルシ
ウム塩を含有してなることを特徴とする吹付材料。
【請求項３】さらに、急結剤がセッコウを含有してな
ることを特徴とする請求項２記載の吹付材料。
【請求項４】さらに、凝結遅延剤、粉塵低減剤、超微
粉、及び繊維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２又は
３記載の吹付材料。
【請求項５】請求項２〜４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。