JPS61117148A - 吹付用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は道路、鉄道、水路、下水道、管渠等のトンネル
築造工事や山岳、丘陵、一般地盤の掘削工事における掘
削壁面、特に湧水、流水などによる遊離水が多量に存在
する掘削壁面に、安定な覆工壁を形成せしめるに効果的
な組成物に関するものであり、土木建築分野において有
効に利用されるものである。

〔従来の技術〕

従来、掘削壁面へ覆工壁を形成せしめるには骨材を配合
したセメントに、急結剤と水を混合して吹付ける工法が
一般的に行なわれており、急結剤としては、アルミン酸
カルシウム、アルミン酸アルカリ、炭酸アルカリ等を主
要成分としたものが汎用されている。吹付方法としては
、特公昭５８−２７９９２、特開昭５７−２０９３６６
、特開昭５８−１４３０９８号等の公報に記載しである
様にセメント、骨材、水より成るスラリーと急結剤水溶
液を吹付ノズルの先端部分で混合してから吹付ける湿式
法、セメント、骨材、急結剤の粉状混合物と水を吹付ノ
ズルの先端部分で混合してから吹付ける乾式法があり、
それぞれ目的に応じて使い分けられている。

しかしながら従来の吹付工法では湧水、流水の殆んどな
い掘削壁面には有効であるが、壁面に遊離水が豊富にあ
る場合に覆工壁を形成させることが極めて困難であると
いつ欠点を有している。

それは従来の薬剤を用い従来の工法で吹付けた場合にお
いてセメントの硬化時間が１分前後と長いことおよび壁
面に対する接着性が不十分なことに起因している。

従って、従来の薬剤を用いる方法において、湧水、流水
の激しい壁面に覆工壁を設けるためには、水を何らかの
方法で一時的に遮断して施工しなければならず、その様
にして施工したとしても、従来の薬剤は濡れた壁面に対
する接着力が不十分であるため、剥落し易く材料の歩留
りが小さいという問題を生じる。

この様な状況であるため、この分野の業界において、水
の豊富な壁面に適用し得る吹付用組成物が非常に強く切
望されている６ 一方、アクリル酸塩またはメタクリル酸塩がセメントに
混合して、セメントスラリーの凝結時間の短縮に有効な
こと、すなわちセメントの急結剤として有効なことは特
公昭３９−４８６７．４１−１２６１９号等の公報で明
らかにされていたが、セメント吹付工法用の急結剤とし
て実際に用いられた例はなく、特に特定の使用方法にお
いてこの工法に適した組成物になり得るということは全
（知られていなかった。

〔発明が解決しようとする問題〕

本発明者らは、上記従来技術の有する欠点を改良し、乾
燥した壁面は勿論のこと、特に水の豊富な壁面に、何ら
前処理せずに吹付は工法によって硬化時間が３０秒以下
で、壁面への接着性のよい覆工壁を設けることが出来る
組成物を提供せんとするものである。

発明の構成 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、セメントを主材とし、３０秒以下、通常１０
秒以下で硬化し、且つ岩盤や地盤に接着性のよい組成物
であって、水の豊富な壁面であっても、吹付けにより強
固な覆工壁を形成させることを可能とする組成物に関す
るものであって、か−る目的に叶う組成物として、本発
明者らは種々検討の結果、次のものを見出して本発明を
完成した。

すなわち、本発明は下記Ａ剤及びＢ剤の二剤からなり、
Ａ剤またはＢ剤のいずれかに酸化剤を含有してなる掘削
壁面への吹付用組成物に関するものである。

Ａ剤：セメント Ｂ剤ニアクリル酸塩またはメタクリル酸塩の水溶液 Ｏセメント 本発明に用いられるセメントとしては、ポルトランドセ
メント、アルミナセメント、高炉セメント、白色セメン
ト等あらゆる種類のセメントがあげられるが、入手の容
易性等から一般的なポルトランドセメントが好ましく用
いられる。

セメントには増量あるいは硬化物の強度のために骨材が
添加されることが多いが、骨材の有無に関わらず、セメ
ントは水と混練されてセメントスラリーとして用いるこ
と、セメント粉末のまま用いることのいずれの形態でも
使用可能であるが、セメントの硬化時間、硬化物の強度
、岩盤に対する接着強度の面から粉末のまま用いるのが
本発明にとり好ましい。

０アクリル酸塩またはメタクリル酸の水溶液アクリル酸
塩またはメタクリル酸塩は酸化剤により重合してポリア
クリル酸塩またはポリメタクリル酸塩を形成するもので
あり、塩としてはアルカル金属塩フルカリ土金属塩、ア
ルミニウム塩等であるが、本発明にとり、マグネシウム
塩またはカルシウム塩が好ましい。

アクリル酸塩またはメタクリル酸塩は組成物中の濃度と
しては、セメントや骨材等の不溶解分を除いた溶液中の
１０〜５０重量係であることが好ましく、特に好ましく
は１５〜４５チである。

この濃度が１０チより少なくなると接着力が十分発揮で
きない恐れがあり、また硬化後の初期強度も弱（なるた
め目的を達成することが困難になる。なお５０チより多
くなると粘度が太き（なり、またアクリル酸塩またはメ
タクリル酸塩の結晶が析出して使用しにくくなるので好
ましくない。

０敵化剤 酸化剤は上記アクリル酸塩またはメタクリル酸塩の重合
触媒となるもので、本発明組成物を硬化させるために必
要不可欠のものである。

本発明で用いられる酸化剤とは、過酸化水素もしくは過
酸化水素を生成する水溶性の化合物であり、過酸化水素
を生成する化合物としては、過炭酸ソーダ、過炭酸ソー
ダ、過酸化ナトリウム、過酸化カルシウム、過酸化バリ
ウム等や、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫
酸ナトリウム等の過硫酸塩である。ただし、過硫酸アン
モニウムはアンモニアを副生ずるので換気の悪い場所で
の使用は避けた方が好ましい。

酸化剤は単独で上記アクリル酸塩またはメタクリル酸塩
を重合させることが可能であるが、硬化時間をより短縮
したい場合、環境温度により硬化時間が長引く場合等に
は還元剤と併用することが望ましい。

また酸化剤はアクリル酸塩またはメタクリル酸塩の水溶
液Ｉこ添加しておくのが好ましいが、セメントの方に添
加して使用することも可能である。

酸化剤に還元剤を併用する際は、アクリル酸塩またはメ
タクリル酸塩の水溶液に酸化剤をセメントの方に還元剤
を添加するのがよいが、逆にして使用することも可能で
ある。

なおセメントの方に酸化剤もしくは還元剤を添加すると
きは、セメントとよく混合させておくことが必要であり
、特にセメントを粉末状態で使用する際は、充分に空練
りしておく必要がある。

０還元剤 還元剤としては水溶性であるものが好ましく、ジェタノ
ールアミン、トリエタノールアミン、ヒドラジン、ヒド
ロキシルアミン、ンメチルアミノプロピオニトリル、ジ
メチルアミノエタノール、ジメチルアミノエタノール、
ピペラジン、モルホリン等のアミン類やその塩、第」鉄
１種以上を用いる。酸化剤と還元剤の組合せ及びそれら
の使用量は、硬化時間ならびに接着力、硬化物の強度に
影響するので目的地盤及び環境温度等の条件によって選
択する。

Ｏ骨材 増量あるいは硬化物の強度アップのため砂、小砂利、小
砕石、フライアッシュ、高炉滓等の一般的なセメント用
骨材をセメントと併用することができ、併用する際の量
はセメントに対し５倍以下の量とする。

０組成物の配合割合 粉末状もしくはスラリー状の二剤からなるものであるが
、両者の好ましい配合割合はセメントを粉末のまま使用
する場合（以下乾式１法という）とセメントをスラリー
として使用する場合で異なる。

セメントを粉末のまま使用する場合、それは本発明にと
り好ましい方法であるが、組成物の流動性が問題になる
ことはないので粉末に対する溶液の比率は小さくてよく
、体積比で０．０５〜７が好ましく、より好ましくは０
．１〜５である。

０．０５より小さいと、セメントや骨材表面を濡らすこ
とができず、強固な固結体にならず、空隙が多くて止水
性に乏しく、また岩盤や地盤に対する接着力も弱くなる
恐れがある。また一方７を超えると、止水性、接着性は
問題ないが、ポリ（メタ）アクリル酸塩ゲルの性質が顕
著に表われ、弾力性に富むが強固な覆工壁を得ることが
むづかしくなる恐れがある。

セメントをスラリー状で用いる場合（以下湿式１法トい
う）では、セメントおよび骨材、必要に応じて還元剤等
の混合物に水を加えて流動性のあるスラリーとし、（メ
タ）アクリル酸塩類等の水溶液を吹付はノズルの先端近
くで合流混合させて吹付けるのであるから、乾式１法よ
り固体部分に対する液体部分の比率の下限は大きく、体
積比で１〜７、好ましくは１〜５である。

１より小さいとスラリーと溶液の混合が不十分述のよう
に寧固な覆工壁が得られない。

組成物の硬化時間が好ましくは３０秒以下、より好まし
くは１０秒以下であることが通常の施工では求められる
ので、酸化剤と還元剤の種類と童を調節して求められる
硬化時間の組成物とする。硬化時間はその調節により約
１秒まで自由に設定できる。

なお、硬化時間を左右する要因としては、環境温度、（
メタ）アクリル酸塩の種類と濃度等がある。

Ｏ施工方法 前述のように、乾式又は湿式の工法が適応され、施工機
械としては、ＮＡＴＭ　（ＮｅＷ　Ａｕ５ｔｒｉａｎ’
ｌ’ｕｎｎｅ　ｌ　ｉｎｇ　Ｍｅ　ｔｈｏｄ　）工法と
呼ばれるトンネル築造工法において用いられる乾式吹付
工法、湿式吹付工法用の機械が利用できる。

施工壁面の状況によってロックボルトの設置、補強鉄筋
や金網の設置等の補助工法を併用する吹付厚は工事目的
によって異なるが２〜５ｏｎを超える場合は重ね吹付け
することが望ましい。

作用 アクリル酸塩またはメタクリル酸塩と酸化剤が瞬間的に
セメントを硬化させる理由は不明であるが、流水や湧水
の多い掘削壁面に本発明の組成物が吹付けられると、ア
クリル酸塩またはメタクリル酸塩は酸化剤により重合し
てポリアクリル酸塩またはポリメタクリル酸塩となると
同時にセメントを硬化させ、さらに流水や湧水が多量に
壁面上に存在するにも関わらず、壁面に密着性よく付着
し覆工壁を作成し、流水や湧水の噴出を防止するという
作用を有する。

〔実施例〕

実施例１ アクリル酸マグネシウム３４チ、過硫酸ナトリウム３チ
を含む水溶液１０／（１２’ｊ’）に対し、ポルトラン
ドセメント１７ｋ）エリソルビン酸ナトリウム０．０２
　ｋｙ、水８１より成るセメントスラリーの割合で、湿
式１法により流水のあるモルタル壁に吹付けて覆工壁を
得た。この時の組成物の硬化時間は約１．２秒（２４℃
）、硬化物の圧縮強さは、硬化１時間後で１５　Ｑｆ　
／ａｌΦであり、モルタル壁土で硬化した組成物はモル
タル壁に強固に体積比は３，３である。但しセメントの
比重は６．１゜実施例２ アクリル酸マグネシウム２５俤、アクリル酸カルシウム
９チ過硫酸ナトリウム３チを含む水溶液１ｏｌ（１２ｋ
ｙ）に対し、ポルトランドセメント１７ｋｆ／、、川砂
１７ｋｊＬ、エリソルビン酸ナトリウム０．０２ｋＰ、
水１１１より成るセメントスラリーの割合で実施例１と
同様の条件で吹付けた。この時の組成物の硬化時間は約
１．３秒（２５℃）、硬化物の圧縮強さは硬化１時間後
で１ｏｗｙｒ／ｃｒｌであり、モルタル壁土で硬化した
組成物はモルタル壁に強固に付着し容易には剥離しなか
った。

なお、この組成物の固体部分に対する溶液部分の体積比
は１．８である。

但し砂の比重は２．６゜ 実施例３ アクリル酸マグネシウム２５係、過硫酸ナトリウム３チ
を含む水溶液３５１Ｃ４０ｋＰ＞に対し、ポルトランド
セメント６７ｋＰ、川砂６７ｋｌ、１〜５ｕの砕石１３
０ｋｐ、エリソルビン酸ナトリウム０、０７　ｋｙの混
合物の割合で、流水のある掘削岩盤へ乾式１法により吹
付けて覆工壁を得た。この時の組成物の硬化時間は１秒
以下（２０℃）　、硬化物の圧縮強さは硬化１時間後で
７２　ｋｙｆ　１ｃｒｌ’であり、岩壁上で硬化した組
成物は岩盤に強固に付着し容易をとは剥離しなかった。

なお、この組成物の固体部分に対する溶液部分の体積比
は０．３である。

実施例４ アクリル酸マグネシウム２０％、過硫酸アンモニウム６
係を含む水溶液５４１（４０ｋｌ）に対し、ポルトラン
ドセメント１００ｋｐ、フライアッシー２２辱の混合物
の割合で湿った掘削岩盤へ乾式１さは硬化１時間後で６
４ｋｆｆ／ｃｒｒ？−であり、岩盤上で硬化した組成物
は岩盤に強固に付着し容易には剥離しなかった。

なお、この組成物の固体部分に対する溶液部分の体積比
は０．８である。但しフライアッシュの比重は２．６゜ 比較例１ セメント１０ｋ）、川砂３０ｋｆ、市販粉末状急結剤０
．５　ｋｌの混合物に対し、水７．１　ｋｔの割合で、
乾式１法により流水のあるモルタル壁へ吹付けた。

この組成物は硬化開始時間が１．５〜２分のため流水に
より流されて覆工壁ができなかった。

発明の効果 本発明になる組成物は非常に硬化時間が短いので、吹付
施工により流水のある掘削壁面上に水をおしのけて固着
し、その上接着力が強いので剥落することがなく、しか
も、硬化後の強度も大きいので掌固な穆工壁を築造する
ことができる。従って流水、湧水のある掘削壁面へ覆工
壁を築造するに当り、流水の処置が不要であり、著るし
いコスト低減が可能となる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記Ａ剤及びＢ剤の二剤からなり、Ａ剤またはＢ剤
   のいずれかに酸化剤を含有してなる掘削壁面への吹付用
   組成物。 Ａ剤：セメント Ｂ剤：アクリル酸塩またはメタクリル酸塩の水溶液