JPWO2005019131A1 - 吹付け材料及びそれを用いた吹付け工法 - Google Patents
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Abstract
Description
これらの吹付け工法で使用する急結剤としては、急結性能が優れることからカルシウムアルミネートに、アルカリ金属アルミン酸塩やアルカリ金属炭酸塩などを混合したものが使用されていた。
しかしながら、カルシウムアルミネートにアルカリ金属アルミン酸塩やアルカリ金属炭酸塩などを混合した急結剤よりも低pH値のもので、弱アルカリ性、好ましくは、中性又は弱酸性の急結剤が求められていた。
このための液体急結剤として、塩基性アルミニウム塩や有機カルボン酸を主成分とするもの(特表2001−509124号公報参照)、硫酸アルミニウムやアルカノールアミンを主成分(特開平10−087358号公報参照)とするもの、並びに、アルミニウムの塩基性水溶液、ケイ酸リチウム、及びアルミン酸リチウムを主成分(特開2001−130935号公報)とするものなどが提案されている。
しかしながら、これらの液体急結剤は、初期強度発現が得にくく、従来の粉体系急結剤と比較して、トンネル坑内で厚吹きしにくいという課題があった。
さらに、急結性を高めた酸性の液体急結剤として、硫酸アルミニウムにフッ素を含有したものが開発された(特開2002−080250号公報、特開2002−047048号公報、特開2004−035387号公報参照)。
しかしながら、実用化に際しては、更なる急結性の向上、湧水箇所での付着性の向上などが求められていた。また、近年では、人体への影響が従来の塩基性の急結剤と比較して少なく、初期強度発現性が優れる液体急結剤の開発が待たれていた。
かくして、本発明は下記の要旨からなるものである。
(1)アルミニウム源、イオウ源、及びフッ素源を含有する液体急結剤と、カルシウムアルミネート、カルシウムサルホアルミネート、カルシウムアルミノシリケート、アルカリ金属含有物質、水酸化カルシウム、及び水酸化アルミニウムからなる群より選ばれた一種又は二種以上の急結助剤と、セメントコンクリートと、を含有してなることを特徴とする吹付け材料。
(2)液体急結剤のアルミニウム源が、SO3換算のイオウ源100部に対して、Al2O3換算で25〜110部である上記(1)に記載の吹付け材料。
(3)液体急結剤のフッ素源が、SO3換算のイオウ源100部に対し、Fとして2〜50部である上記(1)又は(2)に記載の吹付け材料。
(4)液体急結剤が、さらに、アルカノールアミンを含有してなる上記(1〜3のうちの一項に記載の吹付け材料。
(5)アルカノールアミンが、SO3換算のイオウ源100部に対して、1〜30部である上記(4)に記載の吹付け材料。
(6)液体急結剤が、さらに、アルカリ金属源を含有してなる上記(1)〜(5)のうちの一項に記載の吹付け材料。
(7)アルカリ金属源が、SO3換算のイオウ源100部に対して、R2O換算(Rはアルカリ金属)で2〜50部である上記(6)に記載の吹付け材料。
(8)液体急結剤のpHが6以下である上記(1)〜(7)のうちの一項に記載の吹付け材料。
(9)液体急結剤の使用量がセメントコンクリート中のセメント100部に対して、5〜15部である上記(1)〜(8)のうちの一項に記載の吹付け材料。
(10)急結助剤が、セメントコンクリート中のセメント100部に対して、0.05〜25部である上記(1)〜(9)のうちの一項に記載の吹付け材料。
(11)急結助剤のブレーン比表面積値が2000cm2/g以上である上記(1)〜(10)のうちの一項に記載の吹付け材料。
(12)急結助剤のカルシウムサルホアルミネート中のCaOが30〜50部、Al2O3が40〜60部、及びSO3が5〜20部である上記(1)〜(11)のうちの一項に記載の吹付け材料。
(13)急結助剤のカルシウムアルミノシリケート中のCaOが20〜60部、Al2O3が2〜60部、及びSiO2が6〜50部である上記(1)〜(12)のうちの一項に記載の吹付け材料。
(14)さらに、硫酸カルシウムを含有する上記(1)〜(13)のうちの一項に記載の吹付け材料。
(15)硫酸カルシウムが、セメントコンクリート中のセメント100部に対して、1〜7部である上記(14)に記載の吹付け材料。
(16)更に、遅延剤を含有する上記(1)〜(15)のうちの一項に記載の吹付け材料。
(17)遅延剤が、セメントコンクリート中のセメント100部に対して、0.05〜5部である上記(16)に記載の吹付け材料。
(18)上記(1)〜(17)のうちの一項に記載の吹付け材料を用いる吹付け工法。
(19)圧送されてきたセメントコンクリートに対し、液体急結剤、急結助剤及び必要に応じて硫酸カルシウムを添加し、吹付ける上記(18)に記載の吹付け工法。
(20)急結助剤及び必要に応じて、硫酸カルシウムを予めセメントコンクリートに混和し、さらに圧送されてきたセメントコンクリートに対して液体急結剤を添加し、吹付ける上記(18)又は(19)に記載の吹付け工法。
本発明でいうセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、及びコンクリートを含むセメント材料の総称である。また、本発明における「部」や「%」は、特に規定しない限り質量基準である。
本発明の吹付け材料中の液体急結剤は、アルミニウム源、イオウ源、及びフッ素源を含み、さらに、好ましくは、アルカノールアミンやアルカリ金属源などを含有するものである。
本発明でのアルミニウム源(アルミニウム供給原料)は特に限定されるものではないが、非晶質もしくは結晶質の水酸化アルミニウム、アルミニウムの硫酸塩、アルミン酸塩、その他の無機アルミニウム化合物、有機アルミニウム化合物、並びに、アルミニウム錯体などの化合物が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。なかでも、本発明では、イオウ源ともなるアルミニウムの硫酸塩の使用が好ましい。
また、イオウ源(イオウ供給原料)は特に限定されるものではないが、硫黄や硫黄華のような元素状態の硫黄の他に、硫化物、硫酸又は硫酸塩、亜硫酸又は亜硫酸塩、チオ硫酸又はチオ硫酸塩、並びに、有機硫黄化合物などが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。これらのうち、水への溶解性が高く、製造コストが安く、かつ、急結性状が優れる面から硫酸又は硫酸塩が好ましい。特に、硫酸塩のうち明礬類で、かつ、アルミニウムとアルカリ金属元素を含有する化合物が好ましい。
また、フッ素源(フッ素供給原料は、溶剤又は水に、溶解又は分散するものであれば特に限定されるものではなく、有機フッ素化合物、フッ化塩、ケイフッ化塩、及びフッ化ホウ素塩などが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。なかでも、毒性や爆発性などの危険性がなく、製造コストが安く、かつ、急結性状が優れる面から、フッ化塩、ケイフッ化塩、又はホウフッ化塩が好ましい。
本発明の液体急結剤中に好ましくは含有されるアルカノールアミンは、構造式においてN−R−OH構造を有するものが好ましい。ここで、Rはアルキル基又はアリル基と呼ばれる原子団である。アルキレン基又はアリーレン基と呼ばれる原子団である。例えば、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基などの直鎖型のもの、イソプロピレン基などの枝分かれ構造を有するものなどが挙げられる。アリーレン基としては、フェニレン基やトリレン基などの芳香族環を有するものなどが挙げられる。また、Rは窒素原子と2箇所以上で結合していてもよく、Rの一部又は全部が環状構造であってもよい。さらに、Rは複数の水酸基と結合していてもよく、アルキレン基の一部に炭素や水素以外の元素、例えば、イオウ、フッ素、塩素、及び酸素などが含まれていてもよい。
このようなアルカノールアミンの例としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、N−(2−アミノエチル)エタノールアミン、三フッ化ホウ素トリエタノールアミン、又はこれらの誘導体などが挙げられる。本発明ではこれらのうちの一種又は二種以上を使用することができ、そのうち、ジエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、及びそれらの混合物が好ましく、特に、ジエタノールアミンとN,N−ジメチルエタノールアミンの混合物がより好ましい。
本発明の液体急結剤中に好ましくは含有される、アルカリ金属源(アルカリ金属供給原料)は特に限定されるものではないが、アルカリ金属元素、即ち、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、又はセシウムを含む水溶性の化合物であればよい。例えば、アルカリ金属元素の酸化物、過酸化物、塩化物、水酸化物、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、硫酸塩、チオ硫酸塩、過硫酸塩、硫化塩、炭酸塩、重炭酸塩、シュウ酸塩、ホウ酸塩、フッ化物、ケイ酸塩、ケイフッ化塩、明礬、金属アルコキシドなどが使用可能であり、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
本発明の液体急結剤を調製する場合、上記したアルミニウム源、イオウ源、及びフッ素源、好ましくはさらに、これらにアルカノールアミン、アルカリ金属源、又はオキシカルボン酸の原料を混合する方法は特に限定されるものではない。
液体急結剤中のアルミニウム源、イオウ源、及びフッ素源の含有量は特に限定されるものではないが、含有量が多いほど急結性状は向上する。かくして、SO3換算のイオウ源100部に対して、アルミニウム源をAl2O3換算で25〜110部、フッ素源を2〜50部含有することが好ましい。
また、アルカノールアミンを使用する場合、アルカノールアミンは、SO3換算のイオウ源100部に対して、1〜30部含有することが好ましい。
さらに、アルカリ金属源を使用する場合、SO3換算のイオウ源100部に対して、R2O換算(Rはアルカリ金属)で2〜50部含有することが好ましい。
液体急結剤中の各含有成分について、含有量の上限が設けられる理由は、液の粘性が高くなる、もしくは長期安定性が悪くなるなどの理由からであり、急結性状に悪影響を及ぼす理由からではない。
本発明の液体急結剤は、上記の成分以外のものも、本発明の効果を著しく低下させない範囲で含有させることが可能である。
また、本発明の液体急結剤中には、既知の水溶性の水和促進剤を含有することが可能である。水和促進剤としては、例えば、ギ酸又はその塩、酢酸又はその塩、乳酸又はその塩などの有機系の水和促進剤や、水ガラス、硝酸塩、亜硝酸塩、チオ硫酸塩、チオシアン酸塩などの無機系の水和促進剤を使用することが可能である。
液体急結剤中の固形分の濃度は、20〜60%であることが好ましく、25〜50%であることがより好ましい。20%未満では優れた急結性状が得られない場合があり、60%を超えるものでは、液の粘性が高く、ポンプでの圧送性が悪くなる場合がある。
本発明の液体急結剤は、酸性であることが好ましく、pHが好ましくは6以下、特に好ましくは1.5〜4が好適である。
本発明の液体急結剤の形態は液状であり、懸濁液も含むものであり、懸濁液中の懸濁粒子のサイズは特に限定されるものではないが、懸濁粒子の分散性から、5μm以下であることが好ましい。
本発明の液体急結剤の使用量は、セメントコンクリート中のセメント100部に対して、5〜15部が好ましく、7〜10部がより好ましい。液体急結剤の使用量が5部未満では、優れた急結性状が発揮されない場合があり、15部を超えると長期強度発現性が悪くなる場合がある。
本発明において、セメントコンクリート中のセメントの含有量は特に限定されるものではないが、強度発現性が優れることから350kg/m3以上の使用量が好ましい。また、セメントの種類としては、普通、早強、超早強、中庸熱、及び低熱など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高炉スラグ、フライアッシュ、又は、石灰石微粉末を混合した各種混合セメントなどのいずれも使用可能である。混合セメントにおける混合物とセメントの割合は特に限定されるものではなく、これら混和材をJISで規定する以上に混合したものも使用可能である。
本発明の吹付け材料には、上記液体急結剤と併用して、カルシウムアルミネート、カルシウムサルホアルミネート、カルシウムアルミノシリケート、アルカリ金属含有物質、水酸化カルシウム、及び水酸化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の急結助剤が含有される。これらの急結助剤を含有することで液体急結剤の急結性を最大限に引き出すことが可能となる。
また、これらの急結助剤を使用することで、ベースコンクリートの流動保持性が悪くなる場合があり、その場合には、さらに、遅延剤を併用することが好ましい。急結助剤や遅延剤はあらかじめベースとなる吹付け用コンクリートに含有させることが好ましい。
本発明で急結助剤の含有量は、特に限定されるものではないが、好ましくは、セメントコンクリート中のセメント100部に対して、0.05〜25部、特には0.1〜15部含有するのが好適である。また、急結助剤の粒度やその分布は特に限定されるものではないが、好ましくは、その粒度は、ブレーン比表面積値(以下、ブレーン値ともいう)が2000cm2/g以上、特には3000cm2/g以上であるのが好適である。
急結助剤として使用するカルシウムアルミネートは、液体急結剤と反応することにより初期強度発現性を高めることが可能となるもので、好ましくは、CaO原料やAl2O3原料などを混合したものをキルンでの焼成、電気炉での溶融などの熱処理をし、粉砕して得られるものである。すなわち、CaOをC、Al2O3をAと略記すると、例えばC3A、C12A7、C11A7・CaF2、C11A7・CaCl2、CA、及びCA2などであり、これらの1種、又は2種以上を併用することが可能である。さらに、これらにNa、K、Liなどのアルカリ金属が0.05〜5%固溶したものやミネライザーとしてSiO2を6%未満含有させたものも使用可能である。また、MgやMnを含有したものも使用可能である。
カルシウムアルミネートは、非晶質、結晶質、いずれのものの使用可能であり、これらが混在していてもよい。
カルシウムアルミネートの粒度やその分布は特に限定されるものではないが、ブレーン値で3,000cm2/g以上が初期強度発現性の観点から好ましく、5,000cm2/g以上がより好ましい。3,000cm2/g未満では優れた急結性が得られない場合がある。
カルシウムアルミネートの使用量は特に限定されるものではないが、セメント100部に対して、1〜10部が好ましく、2〜5部がより好ましい。1部未満では優れた急結性が得られない場合があり、10部を超えるとコンクリートの流動保持性が悪くなる場合がある。
本発明で使用するカルシウムサルホアルミネート(以下、CSAという)は、液体急結剤と反応することにより初期強度発現性を高めるものである。好ましくは、CaO原料、Al2O3原料、及びCaSO4原料などを混合したものをキルンで焼成するなどの熱処理をし、粉砕して得られるものであり、CaO−Al2O3−SO3系の鉱物である。
CSAの好ましい化学組成は、CaOが30〜50部、Al2O3が40〜60部、SO3が5〜20部であり、その他にMgO、SiO2、又はFe2O3などの成分を10部以下含有することが、また、さらに、アルカリ金属を固溶させることも可能である。優れた急結性と強度発現性を示すことからアウイン(3CaO・3Al2O3・CaSO4)を使用することが好ましい
CSAの粒度や分布は特に限定されるものではないが、ブレーン値で2,000cm2/g以上が初期強度発現性の面から好ましく、3,000cm2/g以上がより好ましい。2,000cm2/g未満では優れた急結性や強度発現性が得られない場合がある。
CSAの使用量は特に限定されるものではないが、セメント100部に対して、1〜20部が好ましい。2〜10部がより好ましい。1部未満では優れた急結性状が得られない場合があり、20部を超えるとセメントコンクリートの流動保持性が低下する場合がある。
本発明で使用するカルシウムアルミノシリケート(以下、CASという)は、液体急結剤と反応することにより初期強度発現性を高めるものである。好ましくは、CaO原料、Al2O3原料、及びSiO2原料などを混合したものをキルンでの焼成、電気炉での溶融などの熱処理をし、粉砕して得られるものである。CASの化学組成は、CaOが20〜60部、Al2O3が2〜60部、SiO2が6〜50部であり、その他に第一酸化鉄、第二酸化鉄、酸化マンガン、マグネシア、リン酸、アルカリ金属などの一種又は二種以上を30%未満含有することが可能である。
また、高炉や製鋼工場から副生する各種水砕、徐冷スラグも使用可能であるが、水砕スラグの方が好ましい。
CASの粒度や分布は特に限定されるものではないが、ブレーン値で2,000cm2/g以上が初期強度発現性の面から好ましく、3,000cm2/g以上がより好ましい。2,000cm2/g未満では優れた急結性や強度発現性が得られない場合がある。
CASの使用量は特に限定されるものではないが、セメント100部に対して、1〜25部が好ましい。3〜15部がより好ましい。1部未満では優れた急結性状が得られない場合があり、25部を超えるとセメントコンクリートの流動性が低下する場合がある。
本発明で急結助剤として、アルカリ金属含物質を使用することは、初期強度発現性を増進させることを目的としているが、別の理由としては、酸性の液体急結剤ではアルカリ金属を多量に溶解させることが液の長期安定性の面から困難なためである。
アルカリ金属含有物質(以下、アルカリ物質という)は特に限定されるものではないが、アルカリ金属元素、即ち、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、又はセシウムを含む水溶性の化合物であればよい。好ましくは、アルカリ金属元素の酸化物、過酸化物、塩化物、水酸化物、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、硫酸塩、チオ硫酸塩、過硫酸塩、硫化塩、炭酸塩、重炭酸塩、シュウ酸塩、ホウ酸塩、フッ化物、ケイ酸塩、ケイフッ化塩、明礬、焼明礬、又は金属アルコキシドなどが使用可能であり、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
アルカリ物質の使用量は特に限定されるものではないが、セメント100部に対して、R2O換算(R:アルカリ金属)で0.05〜3部が好ましい。0.05部未満では優れた急結性状が得られない場合があり、3部を超えるとコンクリートの流動保持性が低下する場合がある。
急結助剤として使用される水酸化カルシウムは、生石灰やカーバイドが水和した際に生じる消石灰を含むものであり、コンクリートが水を使用する性質上、結果として水酸化カルシウムを多量に生成させる生石灰などの使用、もしくはこれを水酸化カルシウムと併用することは可能である。水酸化カルシウムの結晶の形態は特に限定されるものではない。
急結助剤として使用される水酸化アルミニウムは、Al(OH)3やAlO(OH)・nH2Oなどの物質である。水酸化アルミニウムには、結晶質や非晶質のものがあり、いずれも使用可能であるが、非晶質の水酸化アルミニウムを使用することが好ましい。
水酸化カルシウムや水酸化アルミニウムの粉末度は特に限定されるものではないが、ブレーン値で4,000cm2/g以上が好ましく、8,000cm2/g以上がより好ましい。4,000cm2/g未満では吹付け時の地山への優れた付着性が得られない場合がある。
水酸化カルシウム及び/又は水酸化アルミニウムの使用量は特に限定されるものではないが、セメント100部に対して、0.5〜5部が好ましく、0.8〜3部がより好ましい。0.5部未満では吹付け時の地山への優れた付着性が得られない場合があり、5部を超えると長期強度発現性が損なわれる場合がある。
本発明の吹付け材料において、好ましくは遅延剤が含有される。かかる遅延剤は、セメントと混和することで水和を抑制するものの総称であり、コンクリートの流動性を保持するために使用するものである。大別して、有機物のものと無機物のものが使用可能である。
有機物の具体例としては、(1)リグニンスルホン酸、フミン酸、タンニン酸などの高分子有機酸又はその塩、(2)クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、アラボン酸、グルコヘプトン酸、グルコン酸などのオキシカルボン酸又はその塩、(3)2ケトカルボン酸や尿素などのケト酸又はその塩、(4)グルタミン酸などのアミノカルボン酸又はその塩、(5)ポリアルコール類、(6)グルコース、フラクトース、グルコノラクトン、ガラクトース、サッカロース、キシロース、キシリトール、アビトース、リポーズ、異性化糖などの単類糖類、二〜三糖のオリゴ糖などの糖類、(7)デキストリン、ヘミセルロース、イヌリン、アルギン酸、キシラン、デキストランなどの多糖類など、並びに、(8)ソルビトールなどの糖アルコール類などが挙げられる。
無機物の具体例としては、リン酸やフッ化水素酸などの無機酸、リン酸塩、酸化亜鉛、酸化鉛、ホウ酸、珪フッ化マグネシウムやケイフッ化ナトリウムなどの珪フッ化物、又は、氷晶石やカルシウムフロロアルミネートなどのフッ素含有鉱物などが使用可能であり、本発明では、これらのうちの一種又は二種以上を本発明の目的を阻害しない範囲で使用することが可能である。
遅延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部に対して、0.05〜5部が好ましい。0.05部未満ではコンクリートの充分な流動性保持性が得られない場合があり、5部を超えると充分な強度発現性が得られない場合がある。
さらに、本発明の吹付け材料においては、強度改善剤として、好ましくは、硫酸カルシウムが添加される。硫酸カルシウムは、無水石膏、半水石膏、又は二水石膏などが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上の使用が可能である。
硫酸カルシウムの結晶の形態は特に限定されるものではなく、α型半水石膏、β型半水石膏、I型無水石膏、II型無水石膏、及びIII型無水石膏などが使用可能である。
また、これら硫酸カルシウムには、天然で産出するものや、産業副産物として得られる排脱石膏や弗酸副生無水石膏などが含まれる。
硫酸カルシウムの粒度は、ブレーン値で、3,000cm2/g以上が強度発現性の面から好ましい。
硫酸カルシウムの使用量は特に限定されるものではないが、セメント100部に対して、1〜7部が好ましく、1.5〜5部がより好ましい。1部未満では優れた強度発現性が得られない場合があり、7部を超えると過剰に膨張して著しく強度が低下する場合がある。
本発明の吹付け材料には、前記の各材料や、砂や砂利などの骨材の他に、シリカ質粉末、減水剤、AE剤、増粘剤、及び繊維などの混和材又は混和剤を本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で含有することが可能である。
シリカ質粉末は、シリカフューム、フライアッシュなどの産業副産物や、フュームドシリカ、コロイダルシリカ、沈降性シリカなどのゲルタイプシリカなどが挙げられ、これらのシリカ原料群のうちの一種又は二種以上が使用可能である。
減水剤は、例えばリグニンスルホン酸系、ナフタレンスルホン酸系、ポリカルボン酸系などの公知の減水剤すべてのものが使用可能である。
AE剤は、コンクリートの凍害を防止するものである。
増粘剤は、骨材、セメントペースト、又はその他添加剤の材料分離抵抗性を向上させるものであり、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、セルロースエーテルなどのセルロース系、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリブチレンオキサイドなどのポリマーや、アクリル酸、メタクリル酸、エステルのコポリマーが主成分であるアクリル系ポリマーなどが使用可能である。
繊維は、セメントコンクリートの耐衝撃性や弾性の向上の面から使用するもので、無機質や有機質いずれも使用可能である。
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、金属繊維などが挙げられる。
また、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、木片などが挙げられ、これらのうち、経済性の面で、金属繊維やビニロン繊維が好ましい。
繊維の長さは圧送性や混合性などの点で、50mm以下が好ましく、5〜30mmがより好ましい。繊維のアスペクト比は特に限定されるものではない。
本発明の吹付け材料を法面やトンネルへの吹付ける工法としては、一般的に行われている乾式、湿式のいずれの吹付け工法も可能である。そのうち、粉塵の発生量が少ない面で湿式吹付け工法が好ましい。
本発明において、液体急結剤をセメントコンクリートに混合する場合、吹付け直前に混合することが好ましい。具体的には、圧送されてきたセメントコンクリートに液体急結剤、急結助剤、及び必要に応じてその他の添加剤を添加し、その急結性セメントコンクリートが吐出されるまでの時間を10秒以内にすることが好ましく、2秒以内がより好ましい。
本発明の液体急結剤は、好ましくは20℃以上、90℃以下の範囲で加熱してセメントコンクリートに混和させることでより急結性を向上させることが可能である。
本発明の吹付け用セメントコンクリートのスランプ値やフロー値は特に限定されず、公知の施工システムの組み合わせの範疇で問題なく施工可能ならばいずれの値のものでも使用可能である。
調製したモルタル中のセメント100部に対して、表1に示す液体急結剤10部を混合して型枠内に詰め込み、試験環境温度20℃で、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。
なお、比較のため、CAaを使用しない系でも同様に試験した。
<使用材料>
原料A :アルミニウム源(硫酸アルミニウム8水塩、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料B :アルミニウム源(水酸化アルミニウム、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料C :アルミニウム源(アルミン酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料D :イオウ源(硫酸、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料E :フッ素源(フッ化カルシウム、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料F :フッ素源(フッ化ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料G :フッ素源(フッ化アルミニウム、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料H :フッ素源(フッ化カリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料I :フッ素源(クリオライト、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料J :アルカノールアミン(ジエタノールアミン、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料K :アルカノールアミン(N,N−ジメチルエタノールアミン、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料L :アルカリ金属源(炭酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料M :アルカリ金属源(水酸化カリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料N :アルカリ金属源(水酸化ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品)
原料O :アルカリ金属源(アルミン酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品)
液体急結剤:各原料を表1に示す元素組成になるよう計算して混合し、得られた混合物50部と水50部をボールミルで混合し、80℃で3時間攪拌。
セメント :普通ポルトランドセメント、市販品、比重3.16
CAa :CA、CaO原料とAl2O3原料をモル比1:1で混合粉砕し、電気炉にて1,350℃で3時間焼成して得られたもの、ブレーン値6,000cm2/g
砂 :新潟県姫川産川砂、比重2.62
減水剤 :ポリカルボン酸系高性能減水剤(市販品)
水 :水道水
<測定方法>
プロクター貫入抵抗値:JSCE D−102−1999に準じて測定、材齢10分
<使用材料>
CAe以外のCAは、各原料を所定割合で混合粉砕したものを電気炉にて1,350℃で3時間焼成して得られたものを使用した。CAeは1,600℃で焼成して急冷して得られた非晶質のものである。ブレーン値はいずれも6,000cm2/gに調整した。
CAb :C12A7、ブレーン値6,000cm2/g
CAc :C11A7・CaCl2、ブレーン値6,000cm2/g
CAd :C3A、ブレーン値6,000cm2/g
CAe :C12A7ガラス、ブレーン値6,000cm2/g
アルカリ物質A:炭酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
アルカリ物質B:アルミン酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
アルカリ物質C:水酸化カリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
水酸化カルシウム:和光純薬工業社製、試薬1級品、ブレーン値13000cm2/g
水酸化アルミニウム:和光純薬工業社製、試薬1級品、ブレーン値18000cm2/g
遅延剤 :酒石酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
なお、比較のため、CSAを使用しない系でも同様に試験した。
<使用材料>
CSA :アウイン、CaO原料、Al2O3原料、及びCaSO4原料をモル比3:3:1で混合し、粉砕し、電気炉にて1,350℃にて3時間焼成して得られたもの。ブレーン値4,000cm2/g。
<使用材料>
アルカリ物質A:炭酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
アルカリ物質B:アルミン酸カリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
アルカリ物質C:水酸化カリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
水酸化カルシウム :和光純薬工業社製、試薬1級品、ブレーン値13000cm2/g
水酸化アルミニウム:和光純薬工業社製、試薬1級品、ブレーン値18000cm2/g
遅延剤 :クエン酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
<使用材料>
CASa:CaO45%、Al2O342%、SiO213%、ブレーン値5000cm2/g
CASb:CaO51%、Al2O331%、SiO218%、ブレーン値5000cm2/g
CASc:CaO41%、Al2O337%、SiO222%、ブレーン値5000cm2/g
水酸化カルシウム :和光純薬工業社製、試薬1級品、ブレーン値13000cm2/g
硫酸カルシウム:天然無水石膏、ブレーン4,300cm2/g
アルカリ物質:炭酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
遅延剤:グルコン酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
なお、比較のため、硫酸カルシウムを使用しない系でも同様に試験した。
<使用材料>
硫酸カルシウム:天然無水石膏、ブレーン値4300cm2/g
<測定方法>
圧縮強度 :JIS R 5201に準じ、材齢24時間で測定。
<使用材料>
カルシウムアルミネート:C12A7組成、非晶質、ブレーン値6000cm2/g
アルカリ物質:アルミン酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
遅延剤 :酒石酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
なお、比較のため、アルカリ物質を使用しない系でも同様に試験した。
<使用材料>
アルカリ物質D:アルミン酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
<使用材料>
アルカリ物質E:ケイ酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
遅延剤 :クエン酸、和光純薬工業製、試薬1級品
水酸化カルシウム :和光純薬工業製、試薬1級品、ブレーン値13000cm2/g
水酸化アルミニウム:和光純薬工業製、試薬1級品、ブレーン値18000cm2/g
硫酸カルシウム:無水硫酸カルシウム、和光純薬工業製、試薬1級品、ブレーン値7000cm2/g
なお、比較のため、水酸化カルシウムを使用しない系でも同様に試験した。
<使用材料>
水酸化カルシウム:和光純薬工業社製、試薬1級品、ブレーン値13000cm2/g
<使用材料>
水酸化カルシウム:和光純薬工業社製、試薬1級品、ブレーン値13000cm2/g
水酸化アルミニウム:和光純薬工業社製、試薬1級品、ブレーン値18000cm2/g
硫酸カルシウム:天然無水石膏、ブレーン値4300cm2/g
遅延剤 :グルコン酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬1級品
なお、本発明の明細書の開示として、本出願の優先権主張の基礎となる下記の日本特許出願全明細書の内容をここに引用し取り入れるものである。
(1)特願2003−295994号(2003.8.20に日本特許庁に出願)
(1)特願2003−295995号(2003.8.20に日本特許庁に出願)
(1)特願2003−296169号(2003.8.20に日本特許庁に出願)
(1)特願2003−296170号(2003.8.20に日本特許庁に出願)
(1)特願2003−296171号(2003.8.20に日本特許庁に出願)
Claims (20)
- アルミニウム源、イオウ源、及びフッ素源を含有する液体急結剤と、カルシウムアルミネート、カルシウムサルホアルミネート、カルシウムアルミノシリケート、アルカリ金属含有物質、水酸化カルシウム、及び水酸化アルミニウムからなる群より選ばれた一種又は二種以上の急結助剤と、セメントコンクリートと、を含有してなることを特徴とする吹付け材料。
- 液体急結剤のアルミニウム源が、SO3換算のイオウ源100部に対して、Al2O3換算で25〜110部である請求項1に記載の吹付け材料。
- 液体急結剤のフッ素源が、SO3換算のイオウ源100部に対して、Fとして2〜50部である請求項1又は2に記載の吹付け材料。
- 液体急結剤が、さらに、アルカノールアミンを含有してなる請求項1〜3のうちの一項に記載の吹付け材料。
- アルカノールアミンが、SO3換算のイオウ源100部に対して、1〜30部である請求項4に記載の吹付け材料。
- 液体急結剤が、さらに、アルカリ金属源を含有してなる請求項1〜5のうちの一項に記載の吹付け材料。
- アルカリ金属源が、SO3換算のイオウ源100部に対して、R2O換算(Rはアルカリ金属)で2〜50部である請求項6に記載の吹付け材料。
- 液体急結剤のpHが6以下である請求項1〜7のうちの一項に記載の吹付け材料。
- 液体急結剤の使用量がセメントコンクリート中のセメント100部に対して、5〜15部である請求項1〜8のうちの一項に記載の吹付け材料。
- 急結助剤が、セメントコンクリート中のセメント100部に対して、0.05〜25部である請求項1〜9のうちの一項に記載の吹付け材料。
- 急結助剤のブレーン比表面積値が2000cm2/g以上である請求項1〜10のうちの一項に記載の吹付け材料。
- 急結助剤のカルシウムサルホアルミネート中のCaOが30〜50部、Al2O3が40〜60部、及びSO3が5〜20部である請求項1〜11のうちの一項に記載の吹付け材料。
- 急結助剤のカルシウムアルミノシリケート中のCaOが20〜60部、Al2O3が2〜60部、及びSiO2が6〜50部である請求項1〜12のうちの一項に記載の吹付け材料。
- さらに、硫酸カルシウムを含有する請求項1〜13のうちの一項に記載の吹付け材料。
- 硫酸カルシウムが、セメントコンクリート中のセメント100部に対して、1〜7部である請求項14に記載の吹付け材料。
- 更に、遅延剤を含有する請求項1〜15のうちの一項に記載の吹付け材料。
- 遅延剤が、セメントコンクリート中のセメント100部に対して、0.05〜5部である請求項16に記載の吹付け材料。
- 請求項1〜17のうちの一項に記載の吹付け材料を用いる吹付け工法。
- 圧送されてきたセメントコンクリートに対し、液体急結剤、急結助剤及び必要に応じて硫酸カルシウムを添加して吹付ける請求項18に記載の吹付け工法。
- 急結助剤及び必要に応じて、硫酸カルシウムを予めセメントコンクリートに混和し、さらに圧送されてきたセメントコンクリートに対して液体急結剤を添加し、吹付ける請求項18又は19に記載の吹付け工法。
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