JPS6126538A - セメント急結剤 - 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】 イ、技術分野 本発明はセメント急結剤に関し、特にトンネルや構造物
の油水筒所に対する補修、吹付け、橋拾下の吹付は補修
等に際し、セメントに添加され、モルタルあるいはコン
クリートの初期付着性および初期硬化性を高めるセメン
ト急結剤に関する。

口、従来技術 一般にモルタルやコンクリートは初期硬化が早く発現す
ることが求められ、特に傾斜面や垂直面へモルタル、コ
ンクリートを吹付ける場合その初期付着性および初期硬
化性の大きいことが求められる。

例えばトンネルの天井部、橋拾下等の垂直面にモルタル
又はコンクリートを吹付ける場合、吹付当初３０秒以内
にモルタルないしコンクリート自体が天井面に付着する
と共に骨材が脱落しない程度の付着力を有し、吹付３０
秒経過後からは徐々に硬化が進み吹付は層の自重を支え
るに充分な強度を発揮することが必要である。

このため従来各種のセメント急結剤が添加使用される。

上記目的に用いられる従来のセメント急結剤は＋１１水
ガラスを主体とするもの、（２）アルミン酸塩を主体と
するもの、（３）■焼切バン石を主体とするものがそれ
ぞれ知られている。

ハ発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来のセメント急結剤には夫々次の
欠点がある。

（１）水ガラス主体のもの 硬化後の強度が向上せず、長期安定性が不光分、かつ…
値も高く、Ｎａ公害を生ずる虞れがある。

（２）アルミン酸塩を主体とするもの アルミン酸ソーダと炭酸ソーダとからなるものは添加量
の変動により凝結時間、初期強・　度が急変するっ又、
吸湿性が大きく、ｐＨ値も高く、また長期安定性が悪い
。例えばアルミナセメントのようなアルミン酸カルシウ
ムと硫酸ソーダと消石灰からなるものはｗ期硬化性能が
十分でなく、かつ長期安定性も悪い。

アルミン酸アルカリ塩と炭酸アルカリからなるものは添
加量の変動によシ凝結時閘、初期強度が急変する４、又
、短期強度が不充分である。

（３）■焼切バン石を主体とするものは、鍜焼りＪバン
石と共に石コウが併用されてお９、初期付着性が低くか
つ初期硬化性も小さい。

とくに地下水等の湧水箇所のトンネル天井部における吹
付け、緩んだ地山における吹付け、止水、緊急吹付けの
場合には１．５〜３分の凝結開始では不充分であシ、秒
オーダーでの凝結開始が必要である。上記従来の急結剤
はいずれもかかる条件に適するものが無い。

二、問題点を解決するための手段 本発明はモルタルやコンクリートの初期硬化性を高める
セメント急結剤であって、特に耐久性にすぐれ、かつ秒
オーダーで凝結し、かつ経済的なセメント急結剤を提供
することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の構成は、燗焼明バン石５０
重量−以上、アルミン酸塩１〜３０重量％、炭酸塩５〜
３０重量％からなることを特徴とし、また、■焼切バン
石５０重量係以上、アルミン酸塩５〜３０重量％、炭酸
塩５〜３０重量％、石灰０．１〜２５重量％からなるこ
とを特徴とする、 上記■焼切バン石とはアルミニウム明バン石または鉄明
バン石を３５０〜７５０℃、好ましくは５００〜７　（
）　０　℃に焼成し、活件化させたものを適度に粉砕し
たものである。尚３５０℃以下に焼成したものは凝結時
間が長く、かつ硬化強度も小さい。

爛焼明バン石は５０重骨−以上配合される。

■焼切バン石の配合管が５０重量係以下の場合に杖セメ
ントに添加した場合の初期強度が小さく、好ましくない
。

アルミン酸塩としてはアルミン酸ソーダ、アルミン酸カ
リを用いる。アルミン酸塩の配合量は１〜３０重量％と
するのがよい。１．ｆｆｔｆｔ下ではアルミン酸塩を配
合する効果が小さく、他方、アルミン酸塩の配合量が３
０重量％を超え、これに伴い鍜焼明バン石の配合量が５
０重量％より少なくなるとむしろ秒単位の初期凝結性が
低下する。

次に炭酸塩としては炭酸ソーダ、炭酸カリを用いる。炭
酸塩の配合量は５〜３０重量％とするのがよい。炭酸塩
の配合量が５重量係より少ないと初期強度の発現が曾、
く、他方炭酸塩を３０重量％を超えて配合しても上記範
囲内の量に比べてその効果は大差ない。また他方、爛焼
明バン石５０重量％以上、アルミン酸塩５〜３０重量％
、炭酸塩５〜３０重量％、石灰０．１〜２５重量％のも
のは、上記組成のものよりもその特性を一層向上させる
ことができる。

ここで、石灰としては生石灰または消石灰を用いる。

以下、各成分の配合量についての実験例を示す。尚チは
重量％を示す。

実験例１ ■焼切バン石（Ｋｔｏ　ｓ％）、市販アルミン酸ソーダ
（Ｎａ２Ｏ２２％　、　Ａｕｔｏｓ　　４３．８４６　
、　Ｎａ２ＣＯ３１２，５％）、炭酸ソーダ（Ｎａ＝Ｃ
０，９８，９％）、をそれぞれ第１表の割合（重量％）
Ｋ配合してなる組成物を５９とセメント１００ｇとを口
径５　ｃｒｏφ高さ１０ｃｍのカップに入れ良く攪拌し
た後、５０ｇの水を加え、１５秒間攪拌した後、直ちに
セメント混合物を平らにならし、ＪＩＳＲ５１０１に従
いピッカー針の貫入抵抗値を哨定した。この結果を第１
図（Ａ）〜（Ｃ）に委す。尚、貫入度４０画は貫入抵抗
零であり、貫入度３９ｍｍは凝結開始、貫入度Ｏｍｍは
凝結終了を示す。

第１図（Ａ）　（Ｂ）から明らかなように■焼切バン石
、アルミン酸ソーダ、炭酸ソーダを所定量有するもの（
試料１ａ〜ｌｄ、ｌｆ〜ｌｉ）は３０〜７０秒で凝結を
開始し、１２０秒付近で凝結終了するが■焼切バン石が
４５チのもの（試料Ａ　ｉ　ｅ　）は凝結時間が大幅に
遅い。又、■焼切バン石の配合量が５５％のもの（試料
Ａｉｄ）は上記１３〜ｌｃに比べ凝結終了時間が遅くな
る傾向を示すことがら爛焼明バン石の配合量は５０％以
上とするのがよい。次に第１図（Ｃ）から明らかなるよ
うにアルミン酸ソーダが全く配合されていないもの（試
料Ａ　１　ｎ　）は１８０秒経過しても凝結を開始せず
、大幅に凝結時間が遅い。一方、アルミン酸ソーダが適
量含有されているもの（試料Ａｌｊ〜１　ｍ　）は凝結
時間が短かいことが判る。更に第１図から明らかなよう
にアルミン酸ソーダの配合量が３０係のもの（試料Ａ　
ｌ　ｅ　）はこれに伴い爆焼明ノくン石の配合量が少な
くなると大幅に凝結時間が遅くなるので、アルミン酸ソ
ーダの配合ｉ［１〜３０％が好適である。

第　　１　　表 試料ＡＭ焼明バン石　アルミン酸ソーダ　炭酸ソーダｌ
　ａ　　　　６０　　　　　　３０　　　　　　１０−
ｂ　　　　６０　　　　　　２５　　　　　　１５−ｃ
　　　　６０　　　　　　２０　　　　　　２０−ｄ　
　　　５５．　　　　２５　　　　　　２０−ｅ　　　
　４５　　　　　　３５　　　　　　２０−ｆ　　　　
　７０　　　　　　　２５　　　　　　　　５−ｇ　　
　　７０　　　　　　２０　　　　　　１０−ｈ　　　
　　７０　　　　　　　１５　　　　　　　１５−ｉ　
　　　　７０　　　　　　１０　　　　　　２０−ｊ　
　　　　７５　　　　　　２０　　　　　　　５−ｋ　
　　　７５　　　　　　１５　　　　　　１０−召　　
　７５　　　　　　１０　　　　　　１５−ｍ　　　　
７５　　　　　　　５　　　　　　２０−　ｎ　　　　
７５　　　　　　　１）　　　　　　　２５以上の実験
結果から明らかなように、好適な各成分組成（重量％）
は次表に示す範囲であることが判る。

第　　２　　表 最適　６０〜６５　　　３０〜２０　　　　ｌＯ〜１５
良好　　６０〜７０　　　２５−１５　　　　１５〜１
０なお、■焼切バン石、アルミル酸ソーダ、炭酸ソーダ
の外に更に消石灰を添加した四成分の配合のものにつき
、上記実験例１と同様な試験をしたところ、 ■■焼明バン石５０重量％以上、アルミン酸ソーダ５〜
３０重量係、炭酸ソーダ５〜３０重量％、消石灰０．１
〜２５重量％の組成のものが良好であり、 ■■焼明バン石５０〜６０重量％、アルミン酸ソーダ１
５〜２５重量％、炭酸ソーダ５〜１５重量％、消石灰５
〜１５重量％のものが最適であることがわかった。

実験例２ セメン）１００Ｍ量部に対し、本発明の急結剤を３．４
，５．６重量部添加し実験例１と同様の方法にてビッカ
針凝結試験を行った。この結果を第３表に示す。尚セメ
ント急結剤の組成は■焼明バン石６０重量％、アルミン
酸ソーダ２５重量％、炭酸ソーダ１０重量％、消石灰５
重量％である。

第　　３　　表 第３表に示されるようにセメントに対する本発明の急結
剤は４〜６重量％添加するのが最も好適であるが実用上
は４〜８重量％添加することができる。

実験例３ 第４表にボす急結剤をセメントに添加したモルタルにつ
いて、径１７４０インチ２の針を深さ１インチまで貫入
したときのプロフタ貫入抵抗値を求めた。この結果を第
６表に示す。

モルタルの組成は、化メン）１００享量部、豊浦標準砂
２００重量部、水６０重量部、急結剤５重量部でおる。

尚表中の数値は重量係を示す。

第　　４　　表 試料Ａ　■簡明バン石　アルミ４．ソーダ灰酸ツーダ消
石灰４　ａ　　　　　６０　　　　　　２５　　　　　
１０　　　５−ｂ　　　　　７０　　　　　　１５１０
　　　５−　ｃ　　　　　７０　　　　　　１０　　　
　　１５　　　５−　ｄ　　　　　７０　　　　　　　
５　　　　２０　　　５−ｅ　　　　　７０２５　　　
　　　１１’５４ａ　　　　３０　　２００　　７００
　１１００　１７００　２＋１０−ｂ　　　　（１５０
２００４（ＨＪ　　ＩＮ）０　１８３０−ｃ　　　　（
１８０３００７０（ｌ　　ｔ５０ｏ　　２１２０−ｄ　
　　　　　　（＋　　　　　３０　　　　１２０　　　
　３００　　１２）；０　　２０００−ｅ　　　　ｆ、
）　　　　ＯＯ（１８０３８０−ｆ　　　　０　　　０
　　　０　　２３０　　７００１０（１０実敗例４ セメント１００ｎ量部、汲浦標準砂１００重電部、水５
５重量部、急結剤５重量部、マイティ１５０　０．０５
重量部のモルタルについて、ＪＩＳＲ５２０１に従いそ
の圧縮強度を調べた。この結果を第７表に示す。尚、急
結剤の組成（重量ｑｂ）は第６表に示す通りである。

第　　６　　表 試料／Ｆｘ　　’ＡＨ焼明バン石　消石灰炭酸ソーダア
ルミΔ訣ソータ。

４ａ　　　　６０　　　　　５　　１０　　　　２５４
ｂ　　　　　−１０６０３０ 第７表 上記結果に示されるように本発明に係る急結剤はアルミ
ン醒ソーダと炭酸ソーダとを主体とする従来の急結剤に
比べ短期強度、長期強度共に優れている。

本発明の詳細 な説明した本発明の急結剤は注水攪拌後、およそ５〜ｌ
Ｏ秒より凝結硬化が始まり、しかも１〜２分後の初期強
度の発現が顕著である。

更に長期強度の発現も良好であシ、湧水、地１」１崩落
等が生じる厳しい施工条件の箇所にも吹付剤、止水剤と
し又好適に使用できる。才だ強度も大きいことから緊急
用補修材、橋拾下の補修材としても用いることができる
。

へ実施例 以下本発明の実施例を示す。

実施例１．（コンクリートの吹付け） １ｍ’中、セメント３５０ｋｇ、細砂（ＦＭ２．６０）
１１３０ｋｇ、粗骨羽（最大粒径１５ｍ＋ｎ）７５０ｋ
ｇのコンクリート材料をコンクリートミキサーで十分に
混合した後、このドライコンクリートにコンクリート中
のセメントに対して矢表に示す組成の本発明の急結剤５
重量％（１７，５ｋｇ／ｍ’）を添加し、吹付は機にて
良く混合し７た後、圧送空気と共に吹付はホースを通過
させ、ホース先端でこの圧送コンクリートに水を混合し
、トンネルのアーチ天井部および壁面に吹付けた。

急結剤組成　■簡明バン石６０重量部、消石灰５重量部
、炭酸ソーダ１２重量部。

アルミン酸ソーダ２３重量部 尚混合した水の割合はセメントに対し５重量％である、
この結果、湧水があり、緩んだ地山の箇所に対しては平
均２０ｃｍの吹付は厚さが得られ、又、他山の窪んだ箇
所に対しては連続して５０ｃｍの吹付は厚さが得られ、
いずれの場合もはねかえ９率は１５〜３０％であった。

一方、従来のアルミン酸ンーダ急結剤（アルミン酸ソー
ダ３０重量％、炭酸ソーダ６０重量係、消石灰ｌＯ重量
％）を添加したコンクリートについて同様の方法で吹付
けを行ったところ湧水箇所に対しては釣５〜ｌ０ｃｍま
では付着するがｔｏｃｍを超えると剥離し、又地山の窪
みに対しては２０ｃｍｔでは付着するが連続して吹付け
ると剥離し、それ以上の厚さは得られなかった。尚はね
かえり率は５０〜６０％であった。

また、吹付は面に釘をセットして３時間後に引き抜き強
さ、および２８日後の抜取りコアの圧縮試験を実施した
ところ次の通りであった。

３　間抜引抜き強さ　　圧縮強さ く　ｋｇ／ｄ　）　　　　　（ｋｇ／ｃｒｉＩ）本発明
急結剤　　　　　５１　　　　　　３１０実施例２．橋
拾下の吹付、；弘４槽よ４４１嬶をドライミックスし、
圧送空気と共に吹伺ホースを通過させ、ホース先端でと
の圧送コンクリートにアルミン酸ソーダ４．３８　ｋｇ
および炭酸ソーダ１．７５ｋｇｔ−溶かした水溶液をコ
ンクリート中のセメント１００に対して５０の割合で混
合しながら橋治下のあらかじめ劣化した部分をはったコ
ンクリート凹部および橋拾下全体を５　ｃｍの厚さにコ
ンクリートを吹付け、橋拾の補強工事の目的を果した。

一方、ドライコンクリートのみにアルミン酸ソーダ４．
３８ｋｇおよび炭酸ソーダ１．７５−を浴かした水溶液
を上記と同様の方法で吹付けたが、コンクリートは半分
以上落下し、しかも目的の厚さに均一に吹付けることが
出来なかった。

実施例３．止水 トンネル工事の際、軟弱な地山を掘削する必要が生じた
。ます地山を注入工法で固めた後、トンネル掘削するこ
とになり、注入孔を穿孔したところ大量の水が吹き出し
た。徒；梵゛注入ロッドを注入孔にさし込んだ後注入ロ
ッドの周囲から流れる水を止めるため、まずウエースを
周囲につめ込み水を仮止めし、その後ただちに本発明材
料（■焼切バン石６０、アルミン酸ソーダ２５、ソーダ
灰１５）の混合粉末７重量部と早強ポルトランドセメン
ト１００重量部の混合粉末を詰め込んだところ水は止ま
り、しかも５−１０分後には注入作業を開始してもロッ
ドの周囲から注入材が流れることがなくなった。このよ
うな止水方法を繰シ返すことによシ、目的の注入を果す
ことができ、トンネル掘削が続行出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ）は本発明の実施例１の結
果を示すグラフである。 特許出願人　　小野田セメント株式会社代理人　弁理士
　　光石士部（他１名）凝結時間 凝結時間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）■焼明バン石５０重量％以上、アルミン酸塩１〜
   ３０重量％、炭酸塩５〜３０重量％からなることを特徴
   とするセメント急結剤
2. （２）■焼明バン石５０重量％以上、アルミン酸塩５〜
   ３０重量％、炭酸塩５〜３０重量％、石灰０．１〜２５
   重量％からなることを特徴とするセメント急結剤