吹き付け用セメントコンクリート材料及びそれを用いる吹き付け方法
【課題】短時間に高い剛性と高い強度を発揮する吹付け用コンクリート材料を提供する。
【解決手段】セメントに、セメント中の石膏以外の石膏、シリカフューム、クエン酸、炭酸カリウム及び減水剤を加えて混練したコンクリートに、カルシウムアルミネートと、アルカリ金属アルミン酸塩と、水酸化カルシウムとからなる急結剤を、前記セメント１００質量部に対して５〜２０質量部添加混合した吹き付け用コンクリート材料とする。
【解決手段】セメントに、セメント中の石膏以外の石膏、シリカフューム、クエン酸、炭酸カリウム及び減水剤を加えて混練したコンクリートに、カルシウムアルミネートと、アルカリ金属アルミン酸塩と、水酸化カルシウムとからなる急結剤を、前記セメント１００質量部に対して５〜２０質量部添加混合した吹き付け用コンクリート材料とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短時間に高い変形係数と高い強度発現を得ることができる吹き付け用セメントコンクリート材料と、それを吹き付ける方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル掘削等において、露出した地山の崩落を防止するために、特公昭６０−４１４９号公報（特許文献１）にあるように、急結剤をコンクリートに添加した急結性のセメントコンクリート材料を用いた吹き付け工法が行われている。
【０００３】
従来、一般的に使用されてきたカルシウムアルミネートやアルミン酸アルカリ塩等を主成分とする急結剤を含有した吹き付け用セメントコンクリート材料は、急結剤を添加していないセメントコンクリートに比較して初期強度の立ち上がりが良好であり、従来のＮＡＴＭ工法における地山の崩落を防止するのに殆どの場合は充分な強度であり、かなり不安定な地山でも、吹き付け厚さの増加等で対処されている。
【０００４】
また、特に掘削断面の大きい大断面トンネルの掘削においては、吹き付け厚みを大きくすると、経済性や作業効率の不利益が大きくなることから、特開昭５０−１６７１７号公報（特許文献２）に示されるように、石膏とカルシウムアルミネートをあらかじめ配合することで、吹き付け後の強度を高める方法が実施されている。
【０００５】
【特許文献１】特公昭６０−４１４９号公報
【特許文献２】特開昭５０−１６７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、トンネル掘削技術の進歩により、掘削速度を速くした高速掘進工法が用いられるようになってきた。従来の掘削速度であれば、地山のからの圧力が最大となる時期は１日後程度であったが、高速掘進工法を用いた場合、地山のからの大きな圧力が掘削後３時間〜１２時間で加わる。
【０００７】
しかしながら、従来の吹き付け用セメントコンクリート材料の強度発現速度では、上記のような高速掘進法を用いた場合に、地山から大きな圧力が発生する時間までに十分な剛性を発揮できないという問題がある。このため、より短時間で剛性の高い吹き付け用セメントコンクリート材料が望まれている。
【０００８】
すなわち、本発明が解決しようとする課題は、短時間に高い剛性と高い強度を発揮する吹き付け用セメントコンクリート材料と、作業性の良いその吹き付け方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の材料で特定の配合のセメントコンクリートに、特定の成分で特定の配合の急結剤を特定量添加することで、短時間に高い強度発現性が得られる吹き付け用セメントコンクリート材料となることを確認すると共に、この吹き付け用セメントコンクリート材料を特定の練上り性状で吹き付けることで作業性良く吹き付けることができることを見出して本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明は、セメントと、このセメント１００質量部に対して、８〜１５質量部の、セメント中の石膏以外の石膏、１〜１０質量部のシリカフューム、０．１〜３質量部の有機酸及び０．１〜３質量部のアルカリ金属炭酸塩とを含むセメントコンクリートに、
カルシウムアルミネートと、このカルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜５０質量部のアルカリ金属アルミン酸塩及び１〜２０質量部の水酸化カルシウムとからなる急結剤が、
前記セメント１００質量部に対して５〜２０質量部添加混合されていることを特徴とする吹き付け用セメントコンクリート材料を提供するものである。
【００１１】
上記本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料は、セメントコンクリートが、セメント１００質量部に対して０．１〜１０質量部の減水剤を含むこと、
セメントコンクリートのセメント単位量が５００〜７００ｋｇ／ｍ3であること、
吹き付け後３時間の圧縮強度が１５Ｎ／ｍｍ2以上であること、
をその好ましい態様として含むものである。
【００１２】
また、本発明は、セメントと、このセメント１００質量部に対して、８〜１５質量部の、セメント中の石膏以外の石膏、１〜１０質量部のシリカフューム、０．１〜３質量部の有機酸及び０．１〜３質量部のアルカリ金属炭酸塩とを含むセメントコンクリートを、空気量が５〜１５容積％、スランプが２０ｃｍ以上の状態に練り上げ、
カルシウムアルミネートと、このカルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜５０質量部のアルカリ金属アルミン酸塩及び１〜２０質量部の水酸化カルシウムとからなる急結剤を、
前記練り上げ状態のセメントコンクリートに、前記セメント１００質量部に対して５〜２０質量部添加混合して吹き付けることを特徴とする吹き付け方法を提供するものでもある。
【００１３】
上記本発明の吹き付け方法は、前記練り上げ状態のセメントコンクリートを圧送し、圧送途中のセメントコンクリートに急結剤を添加し、２ｍ以下の混合区間で混合して吹き付けることをその好ましい態様として含むものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料によれば、吹き付け後３時間から１２時間という短時間に、変形係数が３時間で１５ＧＰａ以上、圧縮強度が１５Ｎ/ｍｍ2以上という高い剛性と高い強度を得ることが可能である。
【００１５】
また、本発明の吹き付け方法によれば、作業性の良い吹き付け作業が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
まず、本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料について説明する。尚、本明細書において、セメントコンクリートとは、セメントと水を主成分とする混合物、セメントと水と細骨材を主成分とする混合物（モルタル）及びセメントと水と細骨材と粗骨材を主成分とする混合物（コンクリート）のいずれをも含むものである。また、セメントコンクリートに急結剤を添加したものをセメントコンクリート材料、モルタルに急結剤を添加したものをモルタル材料、コンクリートに急結剤を添加したものをコンクリート材料という。
【００１８】
本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料は、セメントコンクリートに急結剤を添加したもので、セメントコンクリートは、セメント、セメント中の石膏以外の石膏、シリカフューム、有機酸及びアルカリ金属炭酸塩を含むものである。
【００１９】
本発明で使用するセメントとしては、普通、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高炉スラグやフライアッシュを混合した各種混合セメントが使用できる。これらの中では、強度発現性の面から、普通又は早強ポルトランドセメントが好ましい。
【００２０】
本発明で使用する石膏は、吹き付け硬化後のセメントコンクリート硬化物の高強度化を目的に、セメントに当初から含まれている石膏とは別に添加混合される。石膏としては、例えば無水石膏、半水石膏、２水石膏等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。これらの中では、強度発現性の点から無水石膏の使用が好ましい。石膏の粒度は、通常セメントに使用される程度、例えば、ブレーン値で３，０００ｃｍ2／ｇ程度でよいが、更に微粉末とすることが好ましい。石膏の使用量は、セメント１００質量部に対して、８〜１５質量部が好ましく、１０〜１２質量部がより好ましい。８質量部未満では強度発現性を高めることが難しく、１５質量部を超えると長期的に膨張してセメントコンクリート硬化物が破壊されやすくなる。
【００２１】
本発明で使用するシリカフュームは、強度発現性を高める目的で使用する。シリカフュームは、金属シリコンやフェロシリコンをアーク式電気炉で製造する際に発生する排ガス中のダストを集塵する際に得られる超微粒子である。シリカフュームの使用量は、セメント１００質量部に対して、１〜１０質量部が好ましく、３〜７質量部がより好ましい。１質量部未満では効果がなく、１０質量部を超えるとセメントコンクリートの流動性が低下しやすくなる。
【００２２】
本発明で使用する有機酸は、強度発現性を高めること、及び急結剤とセメントコンクリートとの混合性を向上させる目的で使用する。有機酸としては、例えばグルコン酸、酒石酸、クエン酸等の他、これらのナトリウム塩やカリウム塩等が挙げられ、１種又は２種以上が使用可能である。有機酸の使用量は、セメント１００質量部に対して、０．１〜３質量部が好ましく、０．５〜１．５質量部がより好ましい。０．１質量部未満では効果がなく、３質量部を超えて使用すると、凝結が遅延し、吹き付け用セメントコンクリート材料の付着性が悪化しやすくなる。
【００２３】
本発明で使用するアルカリ金属炭酸塩は、初期の強度を向上させるものである。アルカリ炭酸塩としては、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。アルカリ金属炭酸塩の使用量は、セメント１００質量部に対して、０．１〜３質量部が好ましく、０．２〜１質量部がより好ましい。０．１質量部未満では効果がなく、３質量部を超えて使用すると、セメントコンクリートのスランプ保持性が低下し、施工性が悪化しやすくなる。
【００２４】
本発明におけるセメントコンクリートには、上記の材料の他、減水剤や、その他の混和材を加えることができる。
【００２５】
減水剤は、セメントコンクリートの流動性を改善するために使用するものであり、液状、粉状のいずれも使用できる。減水剤の種類としては、アルキルアリルスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ポリカルボンサン系高分子化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。減水剤の使用量は、固形分として、セメント１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましく、１〜７質量部がより好ましい。０．１質量部未満では効果がなく、１０重量部を超えると強度発現性を阻害しやすくなる。
【００２６】
本発明におけるセメントコンクリートは、上記各材料に骨材及び水を加え、混練することで得ることができる。
【００２７】
本発明で使用するセメントコンクリートのセメント量は、５００〜７００ｋｇ／ｍ3であることが好ましく、５５０〜６５０ｋｇ／ｍ3がより好ましい。５００ｋｇ／ｍ3未満では、作業性が低下する恐れがあり、７００ｋｇ／ｍ3を超えると不経済となる。
【００２８】
水の使用量は、セメントと石膏（外添される石膏）とシリカフュームと有機酸とアルカリ金属炭酸塩の合計１００質量部に対して、２０〜６０質量部が好ましく、２５〜５０質量部がより好ましい。２０質量部未満では、セメント、石膏、シリカフューム、急結剤等の材料が増加し、経済的でなく、またポンプ圧送性等の施工性が低下しやすくなり、６０質量部を超えると強度発現性が低下し、所期の効果が得にくくなる。
【００２９】
セメントコンクリートに使用される細骨材や粗骨材等の骨材は、吸水率が低く、骨材自体の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。細骨材は、最大寸法５ｍｍ以下のものが好ましく、例えば川砂、山砂、及び石灰砂等が挙げられる。粗骨材としては、最大寸法１５ｍｍ以下のものが好ましい。
【００３０】
本発明で使用する急結剤は、カルシウムアルミネートを主成分とするものである。使用するカルシウムアルミネートとは、ＣａＯ原料やＡｌ2Ｏ3原料等を混合したものをキルンで焼成したり、電気炉で溶融したりする等の熱処理をして得られるものをいい、初期にコンクリートの凝結を起こさせる急結成分である。カルシウムアルミネートの鉱物成分としては、ＣａＯをＣ、Ａｌ2Ｏ3をＡとすると、Ｃ3Ａ、Ｃ12Ａ7、ＣＡ、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、その他の成分として、ＳｉＯ2を含有するアルミノ珪酸カルシウム、Ｃ12Ａ7の１つのＣａＯをＣａＦ2等のハロゲン化物で置き換えたＣ11Ａ7・ＣａＸ2（Ｘはフッ素等のハロゲン）、ＳＯ3成分を含むＣ4Ａ3・ＳＯ3、並びにナトリウム、カリウム、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、これらの１種又は２種以上が使用可能である。
【００３１】
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、急結性や強度発現性の点から、ブレーン値で３０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、４０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。
【００３２】
本発明では、急結剤として、カルシウムアルミネートに、アルカリ金属アルミン酸塩、水酸化カルシウムを添加したものを使用する。
【００３３】
本発明で使用するアルカリ金属アルミン酸塩とは、初期凝結を促すものである。アルカリ金属アルミン酸塩としては、例えばアルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム等が上げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。アルカリ金属アルミン酸塩の使用量は、カルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜５０質量部が好ましく、２〜２５質量部がより好ましい。１質量部未満では効果がなく、５０質量部を超えると凝結性の低下や長期強度発現性を阻害しやすくなる。
【００３４】
本発明で使用する水酸化カルシウムは、急結性能を補助するものである。水酸化カルシウムとしては、市販の消石灰や、カルシウムカーバイトからアセチレンを発生させる際に副生するカーバイト滓などが挙げられる。水酸化カルシウムの使用量は、カルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜２０質量部が好ましく、２〜１０質量部がより好ましい。１質量部未満では効果がなく、２０質量部を超えると長期強度発現性を阻害しやすくなる。
【００３５】
前記セメントコンクリートへの急結剤の添加量は、特に制限されるものではないが、セメントコンクリートに含まれるセメント１００質量部に対して、５〜２０質量部が好ましく、１０〜１５質量部がより好ましい。５質量部未満では、初期凝結を起すことは困難であり、２０質量部を越える配管の閉塞が発生したり、粉塵が多く発生する等、施工性が低下しやすくなる。
【００３６】
次に、本発明の吹き付け方法について説明する。
【００３７】
本発明の吹き付け方法は、前記セメントコンクリートを特定の練り上げ状態としてから前記急結剤を添加混合し、これによって先に説明した本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料とし、この本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料を吹き付ける方法である。
【００３８】
本発明の吹き付け方法で急結剤を添加混合するセメントコンクリートは、５〜１５容積％の空気量となるように練り上げられているものである。空気量の調整は、ポンプ圧送性の向上と、急結剤との混合性向上の目的に行われるものである。空気量の調整には、市販の空気量調整剤が適用できる。空気量が５容積％未満では効果がなく、１５容積％を超えて混入させると強度が低下する恐れがある。
【００３９】
本発明の吹き付け方法で急結剤を添加混合するセメントコンクリートは、スランプが２０ｃｍ以上に調整されているものである。このスランプの調整は、施工性、付着性等の向上を目的に行われるものである。スランプが２０ｃｍ未満では、ポンプの圧送性の低下や、吹き付け時に材料が跳ね返るリバウンド量が増大しやすく、また急結剤との混合性不良による強度発現性の低下等の問題が発生しやすくなる。
【００４０】
本発明において、セメントコンクリートの各材料の混合方法は、急結剤と混合する前に、セメントと、石膏と、シリカフュームと、有機酸と、アルカリ金属炭酸塩と、必要に応じて加えられる減水剤及びその他の混和材とを、水及び骨材と混合できる方法であれば特に制限はない。あらかじめセメントに規定量の石膏、シリカフューム、有機酸、アルカリ金属炭酸塩、並びに必要に応じて加えられる減水剤及びその他の混和材を混合しておく方法や、コンクリートを水及び骨材と混練りするときに別途これらを添加する方法等が挙げられる。
【００４１】
本発明におけるセメントコンクリートの混練り方法は、特に限定されるものではなく、所定の配合で所定の練上り性状が得られる方法で良い。
【００４２】
本発明の吹き付け方法は、一般に適用されている湿式吹き付け工法等により実施することができる。一例を説明すると、まず、セメント、石膏、シリカフューム、有機酸、アルカリ金属炭酸塩、減水剤、骨材、水をミキサーで混練りし、練り上がったセメントコンクリートをコンクリート圧送機で輸送配管内を圧送する。セメントコンクリート圧送の途中の吹き付けノズル手前において、例えばＹ字管等の混合管を介して急結剤を添加混合し、混合後直ちに地山に吹き付ける方法である。
【００４３】
本発明の吹き付け方法において、急結剤とセメントコンクリートとの混合区間の距離は、圧送速度や配管径にもよるが、２ｍ以内とすることが好ましい。混合区間とは、セメントコンクリートへの急結剤の添加位置から、両者が混合されて得られる本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料の噴出位置までの区間である。混合区間の距離が２ｍを超えると、急結剤とセメントコンクリートとの反応により配管の閉塞を生じやすくなる。
【００４４】
本発明の吹き付け方法で使用する吹き付け設備は、吹き付けが十分に行われ、急結剤とセメントコンクリートとの混合区間が２ｍ以内であれば、その他は特に限定されるものではなく、従来から用いられる吹き付け装置、その他の設備をそのまま利用できる。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明する。
【００４６】
実施例１及び比較例１
セメント／細骨材質量比＝１／２、水／セメント質量比＝３／１０の配合で混練りしたモルタルに、下記に示す減水剤、石膏、シリカフューム、有機酸、アルカリ金属炭酸塩を表１に示される配合比で混合したモルタル及びこのモルタルに急結剤を添加したモルタル材料について、以下に示す各測定を行った。減水剤の使用量は、セメント１００質量部に対して３質量部とした。また、急結剤の使用量は、セメント１００質量部に対して１２質量部とした。
【００４７】
測定結果を表１に示す。
【００４８】
［使用材料］
（１）セメント
早強ポルトランドセメント（ブレーン値３２００ｃｍ2／ｇ、比重３．１６）
（２）細骨材
新潟県糸魚川産姫川水系砂（表乾密度＝２．６２）
（３）急結剤
カルシウムアルミネート：アルカリ金属アルミン酸塩：水酸化カルシウム（質量比）＝１００：６：３の混合品
（４）減水剤
市販品（商品名「ＦＴＮ３０」、ポリエチレングリコール系高分子化合物を主体とした液状減水剤）
（５）石膏
市販品（無水石膏）
（６）シリカフューム
市販品
（７）有機酸
市販品（クエン酸）
（８）アルカリ金属炭酸塩（表においては「炭酸アルカリ」と記す）
市販品（炭酸カリウム）
【００４９】
尚、急結剤におけるカルシウムアルミネートは、Ｃ12Ａ7組成に対応する熱処理物を急冷した非晶質で、ブレーン値＝５，９００ｃｍ2／ｇのものを、またアルカリ金属アルミン酸塩と水酸化カルシウムとしては市販品を使用した。
【００５０】
［評価方法］
（Ａ）フロー値
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠し、モルタルの混練り直後と混練り後３０分経過後のフロー値を測定した。
【００５１】
（Ｂ）凝結時間
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠し、モルタルに急結剤を添加混合したモルタル材料の凝結時間を測定した。
【００５２】
（Ｃ）圧縮強度
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠し、モルタルに急結剤を添加混合したモルタル材料の圧縮強度を、モルタルに急結剤を添加混合してから３時間後と２８日後にそれぞれ測定した。
【００５３】
尚、上記評価試験は全て２０℃条件で実施した。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１の結果から、本発明による実施例では、流動性の発現及び保持性に優れ、急結性に優れ、且つ、良好な強度発現性が得られることが確認された。比較例として実施した実験Ｎｏ．１−６では材齢２８日時点でひび割れが発生して強度が低下し、実験Ｎｏ．１−１２では流動性の発現が悪く、実験Ｎｏ．１−２２では流動性の保持が悪く、いずれも実用困難と判断された。
【００５６】
実施例２及び比較例２
実施例１の実験Ｎｏ．１−３と同様なモルタルを用い、急結剤の配合及びモルタルへの添加量を変えて凝結時間と圧縮強度の測定を実施例１及び比較例１と同様に行った。また、減水剤の使用量も実施例１と同様にセメント１００質量部に対して３質量部とした。
【００５７】
測定結果を表２に示す。
【００５８】
【表２】
【００５９】
表２の結果から、本発明による急結剤を用いることで、急結性に優れ、且つ、良好な強度発現性が得られることが確認される。比較例として実施した実験Ｎｏ．２−１５については、３時間の強度は良好な値であったが、２８日強度が低く、長期耐久性に劣ると考える。
【００６０】
実施例３及び比較例３
水／セメント質量比＝３０％、細骨材／骨材（細骨材＋粗骨材）容積比＝６／１０の配合で、セメント単位量を４５０ｋｇ／ｍ3から７００ｋｇ／ｍ3まで変えてコンクリートを練り混ぜた。尚、セメント１００質量部に対して、石膏を１２質量部、シリカフュームを５質量部、有機酸を０．７５質量部、アルカリ金属炭酸塩を０．２５質量部加えて練り上げた。使用した材料は、粗骨材として新潟県糸魚川産６号砕石（最大寸法＝１５ｍｍ、表乾密度＝２．６４）を用いた他は実施例１及び比較例１と同様とした。
【００６１】
得られたコンクリートを、コンクリートポンプ「シンテックＭＫＷ−２５ＳＭＴ」を使用して圧送し、圧送配管途中で設けたＹ字管の一方より、急結剤添加装置（電気化学工業社製「デンカナトムクリートＰＡＣ２５０Ｖ」）で空気搬送した急結剤を添加し、Ｙ字管から２ｍの配管を通して吹き付け、以下に示す各測定を行った。
【００６２】
尚、コンクリートの圧送速度は、１０ｍ3／ｈとした。また、急結剤は、カルシウムアルミネート：アルカリ金属アルミン酸塩：水酸化カルシウム＝１００：６：３（質量比）の混合品を用い、使用量はコンクリートのセメント１００質量部に対して１２質量部とした。
【００６３】
［測定方法］
（ａ）配管内の閉塞の有無
吹き付け中、コンクリートポンプからノズル先端までのコンクリート圧送経路内での閉塞の有無を確認した。
【００６４】
（ｂ）リバウンド率
吹き付け用コンクリート材料を１ｍ3吹き付けし、吹き付け終了後、付着せずに床面に敷いたビニールシートに落下した吹き付け用コンクリート材料の量を測定し、リバウンド率＝（吹き付けの際に付着せずに落下した吹き付け用コンクリート材料の質量）／（吹き付けに使用した吹き付け用コンクリート材料の総質量）×１００（％）の式から算出した。
【００６５】
（ｃ）圧縮強度
幅５０ｃｍ×長さ５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの型枠に吹き付け用コンクリート材料を吹き付け、得られた吹き付け用コンクリート材料の塊からコア採取した直径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。
【００６６】
【表３】
【００６７】
表３の結果から明らかなように、本発明によるセメント量、空気量及びスランプに調整することで、施工性に優れ、短時間から高い強度発現性のある吹き付け用コンクリート材料が得られた。
【００６８】
実験例４及び参考例１
急結剤添加後の混合区間の長さを変化させた以外は、実施例３の実験Ｎｏ．３−２と同様な材料、配合のコンクリートと急結剤を、Ｙ字管から先の急結剤混合区間長を変えた他は実施例３及び比較例３と同様にして混合し、約１０分間の吹き付けを行い、配管の閉塞状況を確認した。測定結果を表４に示す。
【００６９】
【表４】
【００７０】
表４から明らかな様に、コンクリートと急結剤の混合区間を２ｍ以内にすることで、閉塞のない施工性に優れた吹き付けが可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短時間に高い変形係数と高い強度発現を得ることができる吹き付け用セメントコンクリート材料と、それを吹き付ける方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル掘削等において、露出した地山の崩落を防止するために、特公昭６０−４１４９号公報（特許文献１）にあるように、急結剤をコンクリートに添加した急結性のセメントコンクリート材料を用いた吹き付け工法が行われている。
【０００３】
従来、一般的に使用されてきたカルシウムアルミネートやアルミン酸アルカリ塩等を主成分とする急結剤を含有した吹き付け用セメントコンクリート材料は、急結剤を添加していないセメントコンクリートに比較して初期強度の立ち上がりが良好であり、従来のＮＡＴＭ工法における地山の崩落を防止するのに殆どの場合は充分な強度であり、かなり不安定な地山でも、吹き付け厚さの増加等で対処されている。
【０００４】
また、特に掘削断面の大きい大断面トンネルの掘削においては、吹き付け厚みを大きくすると、経済性や作業効率の不利益が大きくなることから、特開昭５０−１６７１７号公報（特許文献２）に示されるように、石膏とカルシウムアルミネートをあらかじめ配合することで、吹き付け後の強度を高める方法が実施されている。
【０００５】
【特許文献１】特公昭６０−４１４９号公報
【特許文献２】特開昭５０−１６７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、トンネル掘削技術の進歩により、掘削速度を速くした高速掘進工法が用いられるようになってきた。従来の掘削速度であれば、地山のからの圧力が最大となる時期は１日後程度であったが、高速掘進工法を用いた場合、地山のからの大きな圧力が掘削後３時間〜１２時間で加わる。
【０００７】
しかしながら、従来の吹き付け用セメントコンクリート材料の強度発現速度では、上記のような高速掘進法を用いた場合に、地山から大きな圧力が発生する時間までに十分な剛性を発揮できないという問題がある。このため、より短時間で剛性の高い吹き付け用セメントコンクリート材料が望まれている。
【０００８】
すなわち、本発明が解決しようとする課題は、短時間に高い剛性と高い強度を発揮する吹き付け用セメントコンクリート材料と、作業性の良いその吹き付け方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の材料で特定の配合のセメントコンクリートに、特定の成分で特定の配合の急結剤を特定量添加することで、短時間に高い強度発現性が得られる吹き付け用セメントコンクリート材料となることを確認すると共に、この吹き付け用セメントコンクリート材料を特定の練上り性状で吹き付けることで作業性良く吹き付けることができることを見出して本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明は、セメントと、このセメント１００質量部に対して、８〜１５質量部の、セメント中の石膏以外の石膏、１〜１０質量部のシリカフューム、０．１〜３質量部の有機酸及び０．１〜３質量部のアルカリ金属炭酸塩とを含むセメントコンクリートに、
カルシウムアルミネートと、このカルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜５０質量部のアルカリ金属アルミン酸塩及び１〜２０質量部の水酸化カルシウムとからなる急結剤が、
前記セメント１００質量部に対して５〜２０質量部添加混合されていることを特徴とする吹き付け用セメントコンクリート材料を提供するものである。
【００１１】
上記本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料は、セメントコンクリートが、セメント１００質量部に対して０．１〜１０質量部の減水剤を含むこと、
セメントコンクリートのセメント単位量が５００〜７００ｋｇ／ｍ3であること、
吹き付け後３時間の圧縮強度が１５Ｎ／ｍｍ2以上であること、
をその好ましい態様として含むものである。
【００１２】
また、本発明は、セメントと、このセメント１００質量部に対して、８〜１５質量部の、セメント中の石膏以外の石膏、１〜１０質量部のシリカフューム、０．１〜３質量部の有機酸及び０．１〜３質量部のアルカリ金属炭酸塩とを含むセメントコンクリートを、空気量が５〜１５容積％、スランプが２０ｃｍ以上の状態に練り上げ、
カルシウムアルミネートと、このカルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜５０質量部のアルカリ金属アルミン酸塩及び１〜２０質量部の水酸化カルシウムとからなる急結剤を、
前記練り上げ状態のセメントコンクリートに、前記セメント１００質量部に対して５〜２０質量部添加混合して吹き付けることを特徴とする吹き付け方法を提供するものでもある。
【００１３】
上記本発明の吹き付け方法は、前記練り上げ状態のセメントコンクリートを圧送し、圧送途中のセメントコンクリートに急結剤を添加し、２ｍ以下の混合区間で混合して吹き付けることをその好ましい態様として含むものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料によれば、吹き付け後３時間から１２時間という短時間に、変形係数が３時間で１５ＧＰａ以上、圧縮強度が１５Ｎ/ｍｍ2以上という高い剛性と高い強度を得ることが可能である。
【００１５】
また、本発明の吹き付け方法によれば、作業性の良い吹き付け作業が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
まず、本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料について説明する。尚、本明細書において、セメントコンクリートとは、セメントと水を主成分とする混合物、セメントと水と細骨材を主成分とする混合物（モルタル）及びセメントと水と細骨材と粗骨材を主成分とする混合物（コンクリート）のいずれをも含むものである。また、セメントコンクリートに急結剤を添加したものをセメントコンクリート材料、モルタルに急結剤を添加したものをモルタル材料、コンクリートに急結剤を添加したものをコンクリート材料という。
【００１８】
本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料は、セメントコンクリートに急結剤を添加したもので、セメントコンクリートは、セメント、セメント中の石膏以外の石膏、シリカフューム、有機酸及びアルカリ金属炭酸塩を含むものである。
【００１９】
本発明で使用するセメントとしては、普通、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高炉スラグやフライアッシュを混合した各種混合セメントが使用できる。これらの中では、強度発現性の面から、普通又は早強ポルトランドセメントが好ましい。
【００２０】
本発明で使用する石膏は、吹き付け硬化後のセメントコンクリート硬化物の高強度化を目的に、セメントに当初から含まれている石膏とは別に添加混合される。石膏としては、例えば無水石膏、半水石膏、２水石膏等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。これらの中では、強度発現性の点から無水石膏の使用が好ましい。石膏の粒度は、通常セメントに使用される程度、例えば、ブレーン値で３，０００ｃｍ2／ｇ程度でよいが、更に微粉末とすることが好ましい。石膏の使用量は、セメント１００質量部に対して、８〜１５質量部が好ましく、１０〜１２質量部がより好ましい。８質量部未満では強度発現性を高めることが難しく、１５質量部を超えると長期的に膨張してセメントコンクリート硬化物が破壊されやすくなる。
【００２１】
本発明で使用するシリカフュームは、強度発現性を高める目的で使用する。シリカフュームは、金属シリコンやフェロシリコンをアーク式電気炉で製造する際に発生する排ガス中のダストを集塵する際に得られる超微粒子である。シリカフュームの使用量は、セメント１００質量部に対して、１〜１０質量部が好ましく、３〜７質量部がより好ましい。１質量部未満では効果がなく、１０質量部を超えるとセメントコンクリートの流動性が低下しやすくなる。
【００２２】
本発明で使用する有機酸は、強度発現性を高めること、及び急結剤とセメントコンクリートとの混合性を向上させる目的で使用する。有機酸としては、例えばグルコン酸、酒石酸、クエン酸等の他、これらのナトリウム塩やカリウム塩等が挙げられ、１種又は２種以上が使用可能である。有機酸の使用量は、セメント１００質量部に対して、０．１〜３質量部が好ましく、０．５〜１．５質量部がより好ましい。０．１質量部未満では効果がなく、３質量部を超えて使用すると、凝結が遅延し、吹き付け用セメントコンクリート材料の付着性が悪化しやすくなる。
【００２３】
本発明で使用するアルカリ金属炭酸塩は、初期の強度を向上させるものである。アルカリ炭酸塩としては、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。アルカリ金属炭酸塩の使用量は、セメント１００質量部に対して、０．１〜３質量部が好ましく、０．２〜１質量部がより好ましい。０．１質量部未満では効果がなく、３質量部を超えて使用すると、セメントコンクリートのスランプ保持性が低下し、施工性が悪化しやすくなる。
【００２４】
本発明におけるセメントコンクリートには、上記の材料の他、減水剤や、その他の混和材を加えることができる。
【００２５】
減水剤は、セメントコンクリートの流動性を改善するために使用するものであり、液状、粉状のいずれも使用できる。減水剤の種類としては、アルキルアリルスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ポリカルボンサン系高分子化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。減水剤の使用量は、固形分として、セメント１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましく、１〜７質量部がより好ましい。０．１質量部未満では効果がなく、１０重量部を超えると強度発現性を阻害しやすくなる。
【００２６】
本発明におけるセメントコンクリートは、上記各材料に骨材及び水を加え、混練することで得ることができる。
【００２７】
本発明で使用するセメントコンクリートのセメント量は、５００〜７００ｋｇ／ｍ3であることが好ましく、５５０〜６５０ｋｇ／ｍ3がより好ましい。５００ｋｇ／ｍ3未満では、作業性が低下する恐れがあり、７００ｋｇ／ｍ3を超えると不経済となる。
【００２８】
水の使用量は、セメントと石膏（外添される石膏）とシリカフュームと有機酸とアルカリ金属炭酸塩の合計１００質量部に対して、２０〜６０質量部が好ましく、２５〜５０質量部がより好ましい。２０質量部未満では、セメント、石膏、シリカフューム、急結剤等の材料が増加し、経済的でなく、またポンプ圧送性等の施工性が低下しやすくなり、６０質量部を超えると強度発現性が低下し、所期の効果が得にくくなる。
【００２９】
セメントコンクリートに使用される細骨材や粗骨材等の骨材は、吸水率が低く、骨材自体の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。細骨材は、最大寸法５ｍｍ以下のものが好ましく、例えば川砂、山砂、及び石灰砂等が挙げられる。粗骨材としては、最大寸法１５ｍｍ以下のものが好ましい。
【００３０】
本発明で使用する急結剤は、カルシウムアルミネートを主成分とするものである。使用するカルシウムアルミネートとは、ＣａＯ原料やＡｌ2Ｏ3原料等を混合したものをキルンで焼成したり、電気炉で溶融したりする等の熱処理をして得られるものをいい、初期にコンクリートの凝結を起こさせる急結成分である。カルシウムアルミネートの鉱物成分としては、ＣａＯをＣ、Ａｌ2Ｏ3をＡとすると、Ｃ3Ａ、Ｃ12Ａ7、ＣＡ、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、その他の成分として、ＳｉＯ2を含有するアルミノ珪酸カルシウム、Ｃ12Ａ7の１つのＣａＯをＣａＦ2等のハロゲン化物で置き換えたＣ11Ａ7・ＣａＸ2（Ｘはフッ素等のハロゲン）、ＳＯ3成分を含むＣ4Ａ3・ＳＯ3、並びにナトリウム、カリウム、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、これらの１種又は２種以上が使用可能である。
【００３１】
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、急結性や強度発現性の点から、ブレーン値で３０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、４０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。
【００３２】
本発明では、急結剤として、カルシウムアルミネートに、アルカリ金属アルミン酸塩、水酸化カルシウムを添加したものを使用する。
【００３３】
本発明で使用するアルカリ金属アルミン酸塩とは、初期凝結を促すものである。アルカリ金属アルミン酸塩としては、例えばアルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム等が上げられ、これらの１種又は２種以上が使用可能である。アルカリ金属アルミン酸塩の使用量は、カルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜５０質量部が好ましく、２〜２５質量部がより好ましい。１質量部未満では効果がなく、５０質量部を超えると凝結性の低下や長期強度発現性を阻害しやすくなる。
【００３４】
本発明で使用する水酸化カルシウムは、急結性能を補助するものである。水酸化カルシウムとしては、市販の消石灰や、カルシウムカーバイトからアセチレンを発生させる際に副生するカーバイト滓などが挙げられる。水酸化カルシウムの使用量は、カルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜２０質量部が好ましく、２〜１０質量部がより好ましい。１質量部未満では効果がなく、２０質量部を超えると長期強度発現性を阻害しやすくなる。
【００３５】
前記セメントコンクリートへの急結剤の添加量は、特に制限されるものではないが、セメントコンクリートに含まれるセメント１００質量部に対して、５〜２０質量部が好ましく、１０〜１５質量部がより好ましい。５質量部未満では、初期凝結を起すことは困難であり、２０質量部を越える配管の閉塞が発生したり、粉塵が多く発生する等、施工性が低下しやすくなる。
【００３６】
次に、本発明の吹き付け方法について説明する。
【００３７】
本発明の吹き付け方法は、前記セメントコンクリートを特定の練り上げ状態としてから前記急結剤を添加混合し、これによって先に説明した本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料とし、この本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料を吹き付ける方法である。
【００３８】
本発明の吹き付け方法で急結剤を添加混合するセメントコンクリートは、５〜１５容積％の空気量となるように練り上げられているものである。空気量の調整は、ポンプ圧送性の向上と、急結剤との混合性向上の目的に行われるものである。空気量の調整には、市販の空気量調整剤が適用できる。空気量が５容積％未満では効果がなく、１５容積％を超えて混入させると強度が低下する恐れがある。
【００３９】
本発明の吹き付け方法で急結剤を添加混合するセメントコンクリートは、スランプが２０ｃｍ以上に調整されているものである。このスランプの調整は、施工性、付着性等の向上を目的に行われるものである。スランプが２０ｃｍ未満では、ポンプの圧送性の低下や、吹き付け時に材料が跳ね返るリバウンド量が増大しやすく、また急結剤との混合性不良による強度発現性の低下等の問題が発生しやすくなる。
【００４０】
本発明において、セメントコンクリートの各材料の混合方法は、急結剤と混合する前に、セメントと、石膏と、シリカフュームと、有機酸と、アルカリ金属炭酸塩と、必要に応じて加えられる減水剤及びその他の混和材とを、水及び骨材と混合できる方法であれば特に制限はない。あらかじめセメントに規定量の石膏、シリカフューム、有機酸、アルカリ金属炭酸塩、並びに必要に応じて加えられる減水剤及びその他の混和材を混合しておく方法や、コンクリートを水及び骨材と混練りするときに別途これらを添加する方法等が挙げられる。
【００４１】
本発明におけるセメントコンクリートの混練り方法は、特に限定されるものではなく、所定の配合で所定の練上り性状が得られる方法で良い。
【００４２】
本発明の吹き付け方法は、一般に適用されている湿式吹き付け工法等により実施することができる。一例を説明すると、まず、セメント、石膏、シリカフューム、有機酸、アルカリ金属炭酸塩、減水剤、骨材、水をミキサーで混練りし、練り上がったセメントコンクリートをコンクリート圧送機で輸送配管内を圧送する。セメントコンクリート圧送の途中の吹き付けノズル手前において、例えばＹ字管等の混合管を介して急結剤を添加混合し、混合後直ちに地山に吹き付ける方法である。
【００４３】
本発明の吹き付け方法において、急結剤とセメントコンクリートとの混合区間の距離は、圧送速度や配管径にもよるが、２ｍ以内とすることが好ましい。混合区間とは、セメントコンクリートへの急結剤の添加位置から、両者が混合されて得られる本発明の吹き付け用セメントコンクリート材料の噴出位置までの区間である。混合区間の距離が２ｍを超えると、急結剤とセメントコンクリートとの反応により配管の閉塞を生じやすくなる。
【００４４】
本発明の吹き付け方法で使用する吹き付け設備は、吹き付けが十分に行われ、急結剤とセメントコンクリートとの混合区間が２ｍ以内であれば、その他は特に限定されるものではなく、従来から用いられる吹き付け装置、その他の設備をそのまま利用できる。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明する。
【００４６】
実施例１及び比較例１
セメント／細骨材質量比＝１／２、水／セメント質量比＝３／１０の配合で混練りしたモルタルに、下記に示す減水剤、石膏、シリカフューム、有機酸、アルカリ金属炭酸塩を表１に示される配合比で混合したモルタル及びこのモルタルに急結剤を添加したモルタル材料について、以下に示す各測定を行った。減水剤の使用量は、セメント１００質量部に対して３質量部とした。また、急結剤の使用量は、セメント１００質量部に対して１２質量部とした。
【００４７】
測定結果を表１に示す。
【００４８】
［使用材料］
（１）セメント
早強ポルトランドセメント（ブレーン値３２００ｃｍ2／ｇ、比重３．１６）
（２）細骨材
新潟県糸魚川産姫川水系砂（表乾密度＝２．６２）
（３）急結剤
カルシウムアルミネート：アルカリ金属アルミン酸塩：水酸化カルシウム（質量比）＝１００：６：３の混合品
（４）減水剤
市販品（商品名「ＦＴＮ３０」、ポリエチレングリコール系高分子化合物を主体とした液状減水剤）
（５）石膏
市販品（無水石膏）
（６）シリカフューム
市販品
（７）有機酸
市販品（クエン酸）
（８）アルカリ金属炭酸塩（表においては「炭酸アルカリ」と記す）
市販品（炭酸カリウム）
【００４９】
尚、急結剤におけるカルシウムアルミネートは、Ｃ12Ａ7組成に対応する熱処理物を急冷した非晶質で、ブレーン値＝５，９００ｃｍ2／ｇのものを、またアルカリ金属アルミン酸塩と水酸化カルシウムとしては市販品を使用した。
【００５０】
［評価方法］
（Ａ）フロー値
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠し、モルタルの混練り直後と混練り後３０分経過後のフロー値を測定した。
【００５１】
（Ｂ）凝結時間
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠し、モルタルに急結剤を添加混合したモルタル材料の凝結時間を測定した。
【００５２】
（Ｃ）圧縮強度
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠し、モルタルに急結剤を添加混合したモルタル材料の圧縮強度を、モルタルに急結剤を添加混合してから３時間後と２８日後にそれぞれ測定した。
【００５３】
尚、上記評価試験は全て２０℃条件で実施した。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１の結果から、本発明による実施例では、流動性の発現及び保持性に優れ、急結性に優れ、且つ、良好な強度発現性が得られることが確認された。比較例として実施した実験Ｎｏ．１−６では材齢２８日時点でひび割れが発生して強度が低下し、実験Ｎｏ．１−１２では流動性の発現が悪く、実験Ｎｏ．１−２２では流動性の保持が悪く、いずれも実用困難と判断された。
【００５６】
実施例２及び比較例２
実施例１の実験Ｎｏ．１−３と同様なモルタルを用い、急結剤の配合及びモルタルへの添加量を変えて凝結時間と圧縮強度の測定を実施例１及び比較例１と同様に行った。また、減水剤の使用量も実施例１と同様にセメント１００質量部に対して３質量部とした。
【００５７】
測定結果を表２に示す。
【００５８】
【表２】
【００５９】
表２の結果から、本発明による急結剤を用いることで、急結性に優れ、且つ、良好な強度発現性が得られることが確認される。比較例として実施した実験Ｎｏ．２−１５については、３時間の強度は良好な値であったが、２８日強度が低く、長期耐久性に劣ると考える。
【００６０】
実施例３及び比較例３
水／セメント質量比＝３０％、細骨材／骨材（細骨材＋粗骨材）容積比＝６／１０の配合で、セメント単位量を４５０ｋｇ／ｍ3から７００ｋｇ／ｍ3まで変えてコンクリートを練り混ぜた。尚、セメント１００質量部に対して、石膏を１２質量部、シリカフュームを５質量部、有機酸を０．７５質量部、アルカリ金属炭酸塩を０．２５質量部加えて練り上げた。使用した材料は、粗骨材として新潟県糸魚川産６号砕石（最大寸法＝１５ｍｍ、表乾密度＝２．６４）を用いた他は実施例１及び比較例１と同様とした。
【００６１】
得られたコンクリートを、コンクリートポンプ「シンテックＭＫＷ−２５ＳＭＴ」を使用して圧送し、圧送配管途中で設けたＹ字管の一方より、急結剤添加装置（電気化学工業社製「デンカナトムクリートＰＡＣ２５０Ｖ」）で空気搬送した急結剤を添加し、Ｙ字管から２ｍの配管を通して吹き付け、以下に示す各測定を行った。
【００６２】
尚、コンクリートの圧送速度は、１０ｍ3／ｈとした。また、急結剤は、カルシウムアルミネート：アルカリ金属アルミン酸塩：水酸化カルシウム＝１００：６：３（質量比）の混合品を用い、使用量はコンクリートのセメント１００質量部に対して１２質量部とした。
【００６３】
［測定方法］
（ａ）配管内の閉塞の有無
吹き付け中、コンクリートポンプからノズル先端までのコンクリート圧送経路内での閉塞の有無を確認した。
【００６４】
（ｂ）リバウンド率
吹き付け用コンクリート材料を１ｍ3吹き付けし、吹き付け終了後、付着せずに床面に敷いたビニールシートに落下した吹き付け用コンクリート材料の量を測定し、リバウンド率＝（吹き付けの際に付着せずに落下した吹き付け用コンクリート材料の質量）／（吹き付けに使用した吹き付け用コンクリート材料の総質量）×１００（％）の式から算出した。
【００６５】
（ｃ）圧縮強度
幅５０ｃｍ×長さ５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの型枠に吹き付け用コンクリート材料を吹き付け、得られた吹き付け用コンクリート材料の塊からコア採取した直径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。
【００６６】
【表３】
【００６７】
表３の結果から明らかなように、本発明によるセメント量、空気量及びスランプに調整することで、施工性に優れ、短時間から高い強度発現性のある吹き付け用コンクリート材料が得られた。
【００６８】
実験例４及び参考例１
急結剤添加後の混合区間の長さを変化させた以外は、実施例３の実験Ｎｏ．３−２と同様な材料、配合のコンクリートと急結剤を、Ｙ字管から先の急結剤混合区間長を変えた他は実施例３及び比較例３と同様にして混合し、約１０分間の吹き付けを行い、配管の閉塞状況を確認した。測定結果を表４に示す。
【００６９】
【表４】
【００７０】
表４から明らかな様に、コンクリートと急結剤の混合区間を２ｍ以内にすることで、閉塞のない施工性に優れた吹き付けが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、このセメント１００質量部に対して、８〜１５質量部の、セメント中の石膏以外の石膏、１〜１０質量部のシリカフューム、０．１〜３質量部の有機酸及び０．１〜３質量部のアルカリ金属炭酸塩とを含むセメントコンクリートに、
カルシウムアルミネートと、このカルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜５０質量部のアルカリ金属アルミン酸塩及び１〜２０質量部の水酸化カルシウムとからなる急結剤が、
前記セメント１００質量部に対して５〜２０質量部添加混合されていることを特徴とする吹き付け用セメントコンクリート材料。
【請求項２】
セメントコンクリートが、セメント１００質量部に対して０．１〜１０質量部の減水剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の吹き付け用セメントコンクリート材料。
【請求項３】
セメントコンクリートのセメント単位量が５００〜７００ｋｇ／ｍ3であることを特徴とする請求項１又は２に記載の吹き付け用セメントコンクリート材料。
【請求項４】
吹付け後３時間の圧縮強度が１５Ｎ／ｍｍ2以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の吹き付け用セメントコンクリート材料。
【請求項５】
セメントと、このセメント１００質量部に対して、８〜１５質量部の、セメント中の石膏以外の石膏、１〜１０質量部のシリカフューム、０．１〜３質量部の有機酸及び０．１〜３質量部のアルカリ金属炭酸塩とを含むセメントコンクリートを、空気量が５〜１５容積％、スランプが２０ｃｍ以上の状態に練り上げ、
カルシウムアルミネートと、このカルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜５０質量部のアルカリ金属アルミン酸塩及び１〜２０質量部の水酸化カルシウムとからなる急結剤を、
前記練り上げ状態のセメントコンクリートに、前記セメント１００質量部に対して５〜２０質量部添加混合して吹き付けることを特徴とする吹き付け方法。
【請求項６】
前記練り上げ状態のセメントコンクリートを圧送し、圧送途中のセメントコンクリートに急結剤を添加し、２ｍ以下の混合区間で混合して吹き付けることを特徴とする請求項５に記載の吹き付け方法。
【請求項１】
セメントと、このセメント１００質量部に対して、８〜１５質量部の、セメント中の石膏以外の石膏、１〜１０質量部のシリカフューム、０．１〜３質量部の有機酸及び０．１〜３質量部のアルカリ金属炭酸塩とを含むセメントコンクリートに、
カルシウムアルミネートと、このカルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜５０質量部のアルカリ金属アルミン酸塩及び１〜２０質量部の水酸化カルシウムとからなる急結剤が、
前記セメント１００質量部に対して５〜２０質量部添加混合されていることを特徴とする吹き付け用セメントコンクリート材料。
【請求項２】
セメントコンクリートが、セメント１００質量部に対して０．１〜１０質量部の減水剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の吹き付け用セメントコンクリート材料。
【請求項３】
セメントコンクリートのセメント単位量が５００〜７００ｋｇ／ｍ3であることを特徴とする請求項１又は２に記載の吹き付け用セメントコンクリート材料。
【請求項４】
吹付け後３時間の圧縮強度が１５Ｎ／ｍｍ2以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の吹き付け用セメントコンクリート材料。
【請求項５】
セメントと、このセメント１００質量部に対して、８〜１５質量部の、セメント中の石膏以外の石膏、１〜１０質量部のシリカフューム、０．１〜３質量部の有機酸及び０．１〜３質量部のアルカリ金属炭酸塩とを含むセメントコンクリートを、空気量が５〜１５容積％、スランプが２０ｃｍ以上の状態に練り上げ、
カルシウムアルミネートと、このカルシウムアルミネート１００質量部に対して、１〜５０質量部のアルカリ金属アルミン酸塩及び１〜２０質量部の水酸化カルシウムとからなる急結剤を、
前記練り上げ状態のセメントコンクリートに、前記セメント１００質量部に対して５〜２０質量部添加混合して吹き付けることを特徴とする吹き付け方法。
【請求項６】
前記練り上げ状態のセメントコンクリートを圧送し、圧送途中のセメントコンクリートに急結剤を添加し、２ｍ以下の混合区間で混合して吹き付けることを特徴とする請求項５に記載の吹き付け方法。
【公開番号】特開２００８−１３７８１７（Ｐ２００８−１３７８１７Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２２７８２（Ｐ２００６−３２２７８２）
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（３０３０５９０７１）独立行政法人鉄道建設・運輸施設整備支援機構 (64)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（３０３０５９０７１）独立行政法人鉄道建設・運輸施設整備支援機構 (64)
【Ｆターム（参考）】
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