JPH11322397A - 急結性吹付材 - Google Patents

急結性吹付材

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JPH11322397A
JPH11322397A JP10151943A JP15194398A JPH11322397A JP H11322397 A JPH11322397 A JP H11322397A JP 10151943 A JP10151943 A JP 10151943A JP 15194398 A JP15194398 A JP 15194398A JP H11322397 A JPH11322397 A JP H11322397A
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JP
Japan
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quick
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weight
cement
fiber
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JP10151943A
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English (en)
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Toshiharu Hida
俊晴 桧田
Toshiyuki Saeki
俊之 佐伯
Takeyoshi Tonuma
毅好 渡沼
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Onoda Co Ltd
Original Assignee
Onoda Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/30Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
    • C04B2103/302Water reducers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00146Sprayable or pumpable mixtures
    • C04B2111/00155Sprayable, i.e. concrete-like, materials able to be shaped by spraying instead of by casting, e.g. gunite

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、常温ないし低温で急結性に優
れ、特にトンネルの掘削や導水路トンネル内の湧水箇所
でも、十分な付着性と止水性を示すとともに、安価な急
結性吹付材を提供することを目的とする。 【解決手段】 繊維含有セメントモルタルに、アルミン
酸アルカリ金属塩、又は硫酸アルミニウムを主成分とす
る急結剤を添加して製造する急結性吹付材に、II型無水
石膏を、セメント重量に対し、1.0〜5.5重量%含
有させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、常温ないし低温
で急結性に優れ、湧水箇所でも十分な付着性と止水性を
示すとともに、安価な急結性吹付材を提供することを目
的とする。特にトンネルの掘削や導水路トンネルの補修
等に使用される急結性吹付材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】トンネルの掘削は、近年シールド工法や
TBM(トンネルボーリングマシーン)工法を採用する
ことが多く、このときトンネルボーリングマシーンを使
用して掘削した直後には、地山の状態や経済性等を考
え、セグメントを使用する場合と吹付けコンクリート、
吹付けモルタルを使用する場合がある。本願発明は、前
記吹付けコンクリート、吹付けモルタルに使用する急結
性吹付材に関するものである。吹付けコンクリート、吹
付けモルタルに使用する急結剤には、アルミン酸カルシ
ウム塩、アルミン酸カルシウム(11CaO・7Al2
3 ・CaF2 ,12CaO・7Al23 )、アルミ
ン酸アルカリ金属、硫酸アルミニウム、ミョウバン等が
使用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記急結剤
を使用した吹付けコンクリートや吹付けモルタルは、湧
水の激しい場所では急結性が鈍いため、水に流された
り、付着が悪い等の欠点があった。そこで急結性を改善
する目的で、急結剤の使用量を増やしたり、単位水量を
減じたりする試みがなされたが、リバウンド量や粉塵の
発生が増し、作業環境を悪化させることが明らかになっ
た。そのため急結性に優れ、リバウンドと粉塵の発生が
少ない吹付けコンクリートや吹付けモルタルが、実際の
作業現場で切望されているのである。
【0004】本発明者等は、吹付けモルタルの配合につ
いて鋭意研究を重ねた結果、従来の繊維含有セメントモ
ルタルに、アルミン酸アルカリ金属塩、又は硫酸アルミ
ニウムを主成分とする急結剤を添加して製造する急結性
吹付材に、II型無水石膏を添加することによって、急結
性の大幅な向上を図ることができるという知見を得、こ
れに基づいて本発明を完成した。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願発明は、以上の欠点
を解決するためになされたもので、下記の請求項1〜請
求項3により構成されている。 請求項1:繊維含有セメントモルタルに、アルミン酸ア
ルカリ金属塩、又は硫酸アルミニウムを主成分とする急
結剤を添加して製造する急結性吹付材において、前記繊
維含有セメントモルタルに、II型無水石膏をセメント重
量に対し、1.0〜5.5重量%含有させることを特徴
とする急結性吹付材。 請求項2:II型無水石膏として、比表面積5000g/
cm2 以上、平均粒径10μm以下のII型無水石膏を使
用する請求項1に記載する急結性吹付材。 請求項3:繊維含有セメントモルタルに、ポリアルキル
スルホン酸又はナフタリンスルホン酸塩高縮合物からな
る減水剤を、セメント重量に対し、0.5〜2.0重量
%含有させる請求項1又は請求項2に記載する急結性吹
付材。
【0006】本発明で使用するセメントとしては、普通
ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中
庸熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメン
ト、シリカセメント、低熱セメント、高炉セメント、フ
ライアッシュセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント
等である。これらの中でも、普通ポルトランドセメント
及び早強ポルトランドセメントが特に好ましい。
【0007】本発明で使用するII型無水石膏としては、
比表面積5000g/cm2 以上、平均粒径10μm以
下のものが急結性を向上させるのに特に好ましい。添加
量は、セメント量に対し、1.0〜5.5重量%がよ
く、1.0重量%未満では、急結性を向上させるために
は効果がなく、5.5重量%を越えると、急結性が失わ
れ長期強度の伸びが鈍くなる。
【0008】本発明で使用する砂は、珪砂、川砂、海
砂、石灰砂等である。これらの使用量は、セメント10
0重量部に対し、80〜200重量部、好ましくは90
〜170重量部である。又、粒度は2.5mm以下で、
1.2〜0.3mmの粒度が中心となることが好まし
い。粒度分布に偏りが出たり、粒径の大きいものと小さ
いものに分かれた分布を示すような砂を使用すると、練
混ぜ性状、ポンプ圧送性、吹付け性状等に悪影響を及ぼ
す。
【0009】本発明で使用する繊維としては、ビニロン
繊維、アラミド繊維、炭素繊維、耐アルカリガラス繊
維、鉱物繊維、スチールファイバー等が好ましく、繊維
長は作業性から2〜25mm、好ましくは4〜15mm
である。使用量は、セメント100重量部に対し、0.
08〜0.25重量部である。繊維の種類、繊維の太
さ、単繊維、収束タイプのいずれかにより、かさ比重が
違うため、その最適添加率を容積で表すと、水を除くセ
メントモルタル全体の0.1〜3.5体積%が好まし
い。0.1体積%未満では、繊維の効果がなく、3.5
体積%を越えると練り混ぜ状態を悪化させ、強度と耐久
性を低下させる。
【0010】本発明で使用する減水剤としては、ポリア
ルキルアリルスルフォン酸もしくはナフタリンスルフォ
ン酸塩高縮合物が好ましい。例えば、IPC550P
(出光石油化学株式会社)、マイティ100(花王株式
会社)等である。使用量は、セメント100重量部に対
し、0.5〜2.0重量部である。0.5重量部未満で
は、減水効果が不十分であり、良好な圧送性と良好な練
り上がり性状が不十分であり、又2.0重量部を越える
と、その効果に比較して不経済である。上述の0.5〜
2.0重量部の範囲内では、フローコーン(JISR5
201)を用いた引き抜きフロー試験で190〜270
mmを60分保持できる。
【0011】本発明で使用する急結剤は、アルミン酸ア
ルカリ金属塩、又は硫酸アルミニウムを主成分とするも
のが使用される。なお、これらの他に、硫酸マグネシウ
ム、ミョウバン等を添加してもよい。これらは、品質管
理上及び施工管理上、粉体として混合するよりも液体で
混和する方が好ましい。
【0012】急結剤を液体で使用する場合の使用量は、
セメントモルタルに対し、1.5〜12.5重量%の範
囲がよい。1.5重量%未満では、急結性が十分に発揮
されず、所定の初期強度が得られない。又12.5重量
%を越えると、急結性が強過ぎ、吹付けモルタルとして
吹付けノズルから効率よく吐出させることが困難とな
り、施工性を悪化させる。又当然のことであるが、急結
剤の過剰添加は不経済である。
【0013】吹付けモルタルとして、急結剤を混和する
セメントモルタルは、下記の組成が好ましい。 *セメント 100重量部 *II型無水石膏 1.0〜 5.5重量部 *砂 80 〜200重量部 *水 28 〜 40重量部 *他に繊維、減水剤 若干量
【0014】次に、本発明の急結性吹付材の製造方法に
ついて説明する。まず、粉体混合装置に、セメント、II
型無水石膏、減水剤、繊維、砂の順でそれぞれ所定量を
投入し、攪拌混合して混合物Aを調整する。次いで所定
量の水を加えて、ポンプ圧送可能なフロー値190〜2
70mm(JISR5201のフロコーン使用:引き抜
きフロー試験)のモルタルスラリーを練り上げる。使用
するミキサは、室内実験や少量練りの場合には、バッチ
式ミキサでもよいが、連続的に施工する場合には連続ミ
キサを使用する方が効率的である。
【0015】次に急結剤は、粉体として混和してもよい
が、液体と混和する方が品質管理上容易である。モルタ
ルスラリーと液体急結剤は、別々にポンプで圧送する。
このようにすると、両者は吹付けノズル内で合流し、混
合され、1.0〜5.0kgf/cm2 の圧縮空気によ
り吹付けノズルから急結性吹付材として吹き付けられ
る。
【0016】
【発明の実施の形態】以下実施例並びに比較例を示し、
更に本発明を詳しく説明する。 (1)使用材料 (イ)セメント (a)普通ポルトランドセメント(秩父小野田株式会社
製) このセメントの性状は、比重3.16、比表面積339
0cm2 /gである。 (b)早強ポルトランドセメント(秩父小野田株式会社
製) このセメントの性状は、比重3.14、比表面積450
0cm2 /gである。 (ロ)II型無水石膏(セントラル硝子株式会社製) 比表面積12000cm2 /g、平均粒径2μm(数値
は、株式会社日本レーザー製HELOS−KFによる測
定値)。 (ハ)砂 (a)鹿島珪砂5号(高野商事株式会社) (b)鹿島珪砂6号(高野商事株式会社) 使用した砂は、(a)、(b)の混合砂として、FMは
1.72である。 (ニ)減水剤 ポリアルキルアリルスルフォン酸(出光石油化学株式会
社製、IPC550P) (ホ)繊維 ビニロン繊維(クラレ株式会社製:繊維長6mm) (ヘ)急結剤 (a)アルミン酸ナトリウム溶液(株式会社小野田製モ
ルショットL:Al23 とNa2 Oの等量混合物,比
重1.48,38重量%溶液) (b)硫酸アルミニウム溶液(関東化学株式会社製の1
級試薬を使用した26重量%溶液)
【0017】実験に使用した急結性吹付材の配合例を表
1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】急結性吹付材の調整方法及び、プロクター
貫入抵抗値、圧縮強度、湧水箇所での付着性の測定方法
は下記の通りである。 (1)急結性吹付材の調製方法 配合は、表1の配合表に示した急結性吹付材の配合例に
よった。すなわち、所定量の水に表1に記載したセメン
トモルタル1kgを投入し、回転数1000rpmのハ
ンドミキサで20秒間攪拌した後、液体急結剤を所定量
加えて10秒間攪拌した。その後、直ちに急結性吹付材
の凝結硬化時間を測定した。 (2)プロクター貫入抵抗値を測定 測定は、ASTM C 403−92「プロクター貫入
抵抗法」に準じて、練り上がり後、30秒,1,2,
3,5,10分でプロクター貫入抵抗値を測定した。 (3)圧縮強度試験用試験体の作製方法 圧縮強度試験用試験体は、実際の吹付け装置を用いて作
製した。このときの吹付けノズルからの吐出圧は4kg
f/cm2 とした。 (4)圧縮強度測定方法 1及び3時間(後の)強度は、日本道路公団規格 JH
S 702−1992「吹付けコンクリートの初期強度
試験」に準じて行った。又、材齢1,7,28日は、木
製容器に吹き込んだ後、Φ5×10cmのコア供試体を
切り出し、JIS A 1108「コンクリートの圧縮
強度試験方法」に準じて行った。 (5)湧水箇所への付着性確認試験方法 湧水箇所への付着性を確認するために、2L/m2
分、及び4L/m2 ・分の流量で水を流した壁に、表1
の実施例1〜15、及び比較例16〜27の吹付材を1
6L/分 吹付けて、付着状況と急結性を目視で確認し
た。
【0021】プロクター貫入抵抗値を測定した結果を表
2に、圧縮強度の測定結果を表3に、湧水箇所への付着
性試験結果を表4に示す。
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】
【表4】
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明の急結性吹付材に
よれば、次のような優れた効果を得ることができる。 (1)急結性に優れた急結性吹付材が得られるので、湧
水箇所でも容易に施工が可能となる。 (2)通常の施工装置を使用して施工できるので、初
期、長期の強度を、経済的に向上させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C04B 22:14 16:06 24:22) 103:12 103:30 111:20

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繊維含有セメントモルタルに、アルミン
    酸アルカリ金属塩、又は硫酸アルミニウムを主成分とす
    る急結剤を添加して製造する急結性吹付材において、前
    記繊維含有セメントモルタルに、II型無水石膏をセメン
    ト重量に対し、1.0〜5.5重量%含有させることを
    特徴とする急結性吹付材。
  2. 【請求項2】 II型無水石膏として、比表面積5000
    g/cm2 以上、平均粒径10μm以下のII型無水石膏
    を使用する請求項1に記載する急結性吹付材。
  3. 【請求項3】 繊維含有セメントモルタルに、ポリアル
    キルスルホン酸又はナフタリンスルホン酸塩高縮合物か
    らなる減水剤を、セメント重量に対し、0.5〜2.0
    重量%含有させる請求項1又は請求項2に記載する急結
    性吹付材。
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