吹付け方法及び粉体急結材
【課題】 粉塵低減効果が向上した急結性コンクリートの吹付け方法の提供。
【解決手段】 予め水を混練してなるコンクリートをホースで、粉体急結材と合流させる
合流管まで空気輸送し、合流管の手前で該コンクリートにさらに水を添加して、該コンク
リートに粉体急結材を枝管から合流管へ供給して急結性コンクリートとし、ノズルより吹
付けることを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法。コンクリートに添加する水量
が粉体急結材１００質量部に対して２０〜２００質量部であり、ノズルまで空気輸送する圧縮空気の総量が、大気圧換算値で５〜３０ｍ3／分であることが好ましい。
【解決手段】 予め水を混練してなるコンクリートをホースで、粉体急結材と合流させる
合流管まで空気輸送し、合流管の手前で該コンクリートにさらに水を添加して、該コンク
リートに粉体急結材を枝管から合流管へ供給して急結性コンクリートとし、ノズルより吹
付けることを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法。コンクリートに添加する水量
が粉体急結材１００質量部に対して２０〜２００質量部であり、ノズルまで空気輸送する圧縮空気の総量が、大気圧換算値で５〜３０ｍ3／分であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、急結性コンクリートの吹付け方法及びそれに用いる粉体急結材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル掘削工事における地山の補強や、掘削面の安定化のためにコンクリートの吹付け方法が行われており、例えば、ピストンポンプなどにより送られるコンクリートを輸送する輸送管内に、コンプレッサーから送られる圧縮空気を供給し、コンクリートを空気輸送するとともに、急結材を供給してコンクリートと急結材を混合した後、ノズルよりコンクリートを吹付ける方法が一般的に行われている。
【０００３】
そして、コンクリートを、例えば、ピストンポンプにより輸送管を介し、合流管まで輸送し、該合流管の枝管に、コンプレッサーから送られる圧縮空気を供給し、該コンクリートを輸送管を介し合流管へ空気輸送するとともに、該合流管の枝管に急結材供給設備より空気輸送される粉体急結材を供給してコンクリートと急結材を混合した後、輸送管内を輸送しノズルよりコンクリートを吹付け面に吹付ける方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、吹付け機からノズルにドライミックスコンクリートを圧送する、材料ホースの途中に連結された材料圧送管の外周部に、環状の急結材圧力調整タンクを取り付け、該急結材圧力調整タンクの直前部に、エア圧力調整タンクを取り付け、これら各タンクの前側面外方部から複数本の急結材添加管とエア圧送管を各々分岐せしめると共に、それらの管の先端部を上記材料圧送管に対して傾斜状態で接続し、該急結材添加管内に噴霧ノズルを設け、上記急結材圧力調整タンクとエア圧力調整タンクに各々急結材ホースとエアホースを接続した吹付けコンクリートにおける液状混和剤の添加装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、これらの吹付け方法は、合流管まで空気輸送されたコンクリートに枝管から粉体急結材を供給する方法であり、より粉塵低減効果の向上が望まれていた。
【０００６】
さらに、管内を圧送するコンクリートと急結材に、水を供給して、粉体急結材とコンクリートを混合する吹付けコンクリートの施工方法が提案されている（特許文献３参照）。
【０００７】
しかし、この吹付方法は、充分な粉塵低減効果が得られず、より粉塵低減効果の向上が望まれていた。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２９７６００号公報
【特許文献２】特公平０６−００４９８１号公報
【特許文献３】特開２００４−０９２２１１号公報
【０００９】
吹付けコンクリートの吹付け直前、または吹付け中に、けい酸ゾル、凝結促進剤を添加する吹付けコンクリートの吹付け方法が記載されている（特許文献４参照）。
【００１０】
【特許文献４】特開平５−１０５４９８号公報
【００１１】
しかし、この吹付け方法は、凝結促進剤が電解質であり、けい酸ゾルと凝結促進剤の量の制御が難しいという課題があった。本願発明は、吹付け直前に水を添加するだけで、粉塵低減効果が向上するという効果を見いだしたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、粉塵低減効果の向上である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、予め水を混練してなるコンクリートを輸送し、該コンクリートに下記（１）〜（３）を含有してなる粉体急結材を供給して急結性コンクリートとし、ノズルより吹付けることを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法において、粉体急結材を供給する手前で該コンクリートにさらに水を添加することを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法であり、
（１）カルシウムアルミネート類１００質量部
（２）石膏２０〜１５０質量部
（３）アルカリ金属アルミン酸塩１０〜５０質量部
粉体急結材が（４）アルカリ金属炭酸塩を含有してなることを特徴とする該急結性コンクリートの吹付け方法であり、粉体急結材が（５）芳香族スルホン酸類を含有してなることを特徴とする該急結性コンクリートの吹付け方法であり、コンクリートが（６）ポリエチレンオキサイドを含有してなることを特徴とする該急結性コンクリートの吹付け方法であり、予め水を混練してなるコンクリートに添加する水量が粉体急結材１００質量部に対して２０〜２００質量部であることを特徴とする該急結性コンクリートの吹付け方法であり、ノズルまで空気輸送する圧縮空気の総量が、大気圧換算値で５〜３０ｍ3／分であることを特徴とする該急結性コンクリートの吹付け方法である。
予め水を混練してなるコンクリートを輸送し、該コンクリートに粉体急結材を供給して急結性コンクリートとし、ノズルより吹付けることを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法において、粉体急結材を供給する手前で該コンクリートにさらに水を添加することを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法に用いる、下記（１）〜（３）を含有してなる粉体急結材であり、
（１）カルシウムアルミネート類１００質量部
（２）石膏２０〜１５０質量部
（３）アルカリ金属アルミン酸塩１０〜５０質量部
粉体急結材が（４）アルカリ金属炭酸塩を含有してなる該粉体急結材であり、粉体急結材が（５）芳香族スルホン酸類を含有してなる該粉体急結材であり、コンクリートが（６）ポリエチレンオキサイドを含有してなることを特徴とする該粉体急結材である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明法によれば、粉塵低減効果が向上するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、予め水を混練したコンクリートを、輸送管や合流管を介して粉体急結材と混合し、吹付ける吹付け方法であり、該方法で使用する吹付け装置である。
【００１６】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
【００１７】
図１は、本発明法で用いるコンクリートの吹付装置の一構成例を示したものである。
【００１８】
本発明で、コンクリート１は、例えば、市販のミキサーにより水と練り混ぜた後、ピストンポンプに供給し、途中で空気を挿入し、輸送管２内を空気輸送し、合流管３まで輸送する。
【００１９】
本発明で使用するコンクリートは、通常のコンクリートが使用可能であり特に限定されるものではない。また、鋼繊維を含有したコンクリートも使用可能である。
【００２０】
予め水を混練したコンクリート中のセメント量は特に限定されるものではないが、通常、セメント単位量で３００〜５００ｋｇ／ｍ3が好ましく、３５０〜４５０ｋｇ／ｍ3でがより好ましい。予め水を混練したコンクリート中の水／セメント比は４５〜６５質量％が好ましく、５０〜６０質量％がより好ましい。
【００２１】
合流管３の手前で、空気輸送したコンクリート１にさらに水４を添加する。例えば、合流管の手前で輸送管２の一方または外周からコンクリート１にさらに水４を添加する。コンクリート１に水４を添加する合流管を設け、水４を合流管を介して添加してもよい。
【００２２】
合流管３までコンクリート１を輸送する空気の供給量は特に限定されるものではないが、通常、２〜２５ｍ3／分が好ましい。２ｍ3／分未満ではコンクリート１の圧送性が悪く、施工性が悪くなる場合があり、２５ｍ3／分を超えると圧縮空気による発塵が増え、粉塵量が増加する場合がある。
【００２３】
本発明のコンクリート１の吹付け方法においては、合流管３手前で添加する水４の圧力は、特に限定するものではないが通常０．５〜２ＭＰａが好ましい。
【００２４】
水４の添加量は、コンクリートに添加する粉体急結材１００質量部に対して２０〜１５０質量部が好ましく、４０〜６０質量部がより好ましい。水の添加量が少ないと水を併用する効果がない場合があり、水の添加量が多いと水が多すぎて仕上げ面が不良となり、急結性や強度が低下する場合がある。
【００２５】
水４を添加する位置は合流管３の手前で、粉体急結材５が添加される合流管３より３０ｃｍ以内が好ましく、２０ｃｍ以内がより好ましい。３０ｃｍを超えると粉体急結材５と水４との混合が不十分となり粉塵量が増加する場合がある。水４の添加する位置が合流管３の先であると粉塵量が増加し、粉体急結材３とコンクリート１との混合性が悪くなり急結性が低下する場合がある。
【００２６】
コンクリート１と水４の混合物は、合流管３で粉体急結材５と合流する。粉体急結材５は、合流管３の枝管３ａから合流管３へ合流する。合流管３手前で水４を添加したコンクリート１と、粉体急結材５とを合流混合して急結性コンクリートとする。
【００２７】
粉体急結材５は、急結材供給装置（図示せず）により、急結材輸送配管を介し合流管の枝管まで圧送される。急結材輸送配管としては、例えば、口径が３／４Ｂ又は１Ｂのホースを用いることが可能である。
【００２８】
粉体急結材５としては、下記成分を含有することが好ましい。
（１）カルシウムアルミネート類１００質量部
（２）石膏２０〜１５０質量部
（３）アルカリ金属アルミン酸塩１０〜５０質量部
【００２９】
本発明のカルシウムアルミネート類とは、カルシア原料とアルミナ原料を混合して、キルンでの焼成或いは電気炉での溶融等の熱処理をして得られるＣａＯとＡｌ2Ｏ3とを主成分とする水和活性を有する物質の総称である。ＣａＯをＣ、Ａｌ2Ｏ3をＡと略記すると、Ｃ3Ａ、Ｃ12Ａ7、Ｃ11Ａ7・ＣａＦ2、Ｃ11Ａ7・ＣａＣｌ2、Ｃ2Ａ・ＳｉＯ2、ＣＡ、及びＣ2Ａ等が挙げられ、さらにＣａＯやＡｌ2Ｏ3の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物、あるいは、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3とを主成分とするものに、これらが少量固溶した化合物も含まれる。
【００３０】
カルシウムアルミネート類の形態としては、結晶質、非晶質いずれであっても使用可能である。これらの中では、反応活性の面で、非晶質のカルシウムアルミネート類が好ましく、Ｃ12Ａ7組成に対応する熱処理物を急冷した非晶質のカルシウムアルミネートがより好ましい。
【００３１】
カルシウムアルミネート類の粒度は、急結性や初期強度発現性の面で、ブレーン比表面積（以下、ブレーン値という）３，０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、５，０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。ブレーン値が小さいと、急結性コンクリートの急結性や初期強度発現性が低下する場合がある。
【００３２】
本発明の石膏としては、例えば、無水石膏、半水石膏、及び二水石膏が使用可能である。これらの中では、凝結性や強度発現性の面で無水石膏の使用が好ましい。
【００３３】
石膏の粒度は、通常、セメント等に使用される程度でよいが、急結性コンクリートの急結性や初期強度発現性の面で、ブレーン３，０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましい。ブレーン値が小さいと、急結性コンクリートの凝結性や強度発現性が低下する場合がある。
【００３４】
石膏の使用量は、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して、２０〜１５０質量部が好ましく、２５〜１００質量部がより好ましい。石膏の使用量が少ないと、急結性コンクリートの凝結性が低下し、長期強度発現性を促進しにくい場合があり、石膏の使用量が多いと、初期凝結が遅れ、初期強度発現性が低下する場合がある。
【００３５】
本発明のアルカリ金属アルミン酸塩（以下、アルミン酸塩という）とは、水酸化アルミニウムとアルカリ金属水酸化物を混合溶解し、乾燥し、粉末状として得られるものである。
【００３６】
アルミン酸塩としては、例えば、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、及びアルミン酸リチウム等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を使用することが可能である。これらの中では、急結性コンクリートの凝結性や初期強度発現性の面で、アルミン酸ナトリウムの使用が好ましい。
【００３７】
アルミン酸塩の使用量は、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して、１０〜５０質量部が好ましく、１５〜４５質量部がより好ましい。アルミン酸塩の使用量が少ないと、初期凝結が遅れ、初期強度発現性が低下する場合があり、アルミン酸塩の使用量が多いと、急結性コンクリートの長期強度発現性が低下する場合がある。
【００３８】
粉体急結材５としては、さらに、（４）アルカリ金属炭酸塩を含有することが好ましい。
【００３９】
本発明のアルカリ金属炭酸塩（以下、炭酸アルカリという）とは、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸水素カリウム等が挙げられる。これらの中では、初期凝結促進の面で、炭酸ナトリウムが好ましい。
【００４０】
炭酸アルカリの使用量は、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して、１５〜４５質量部が好ましく、２０〜４０質量部がより好ましい。炭酸アルカリの使用量が少ないと、初期凝結が遅れ、初期強度発現性が低下する場合があり、炭酸アルカリの使用量が多いと、急結性コンクリートの長期強度発現性が低下する場合がある。
【００４１】
粉体急結材５としては、さらに、（５）芳香族スルホン酸及び／又はビスフェノール縮合物を含有することが好ましい。
【００４２】
本発明の芳香族スルホン酸及び／又はビスフェノール縮合物（以下、芳香族スルホン酸類という）とは、コンクリートの流動性を改善し、吹付け時の急結性コンクリートの付着性を向上し、リバウンド率や粉塵量を低減するものであり、液体や粉体いずれの使用も可能である。さらにコンクリート中の（６）ポリエチレンオキサイドと反応して増粘すると、吹付け時の急結性コンクリートの付着性を向上し、リバウンド率や粉塵量を低減する効果がより大きくなるものである。芳香族スルホン酸類としては、ナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、ビスフェノールＡスルホン酸、フェノールスルホン酸、トリフェノールスルホン酸、４−フェノキシベンゼン４‘−スルホン酸、メチルジエニルエーテルスルホン酸、及びアントラセンスルホン酸の芳香族スルホン酸、並びにこれらの芳香族スルホン酸のホルムアルデヒド縮合物が挙げられる。これらの中では、コンクリートの流動性を改善し、吹付け時の急結性コンクリートの付着性を向上し、リバウンド率や粉塵量を低減する効果が大きい点で、芳香族スルホン酸のホルムアルデヒド縮合物が好ましく、ナフタレンホルマリン縮合物、及びビスフェノールＡスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物からなる群のうちの１種類以上がより好ましい。
【００４３】
芳香族スルホン酸類の重量平均分子量は、５０００〜２５０００が好ましく、９０００〜１６０００がより好ましく、１５０００〜２２０００がより好ましい。
【００４４】
芳香族スルホン酸類の使用量は、粉体急結材１００質量部に対して、０．０５〜５質量部が好ましく、０．１〜３質量部がより好ましい。芳香族スルホン酸類の使用量が少ないとコンクリートの流動性を改善しない、吹付け時の急結性コンクリートの付着性が小さい、リバウンド率や粉塵量を低減しない場合があり、芳香族スルホン酸類の使用量が多いと５質量部を越えるとリバウンド率が大きい、粉塵量が多い、強度発現性を阻害する場合がある。
【００４５】
さらに本発明では、リバウンド率や粉塵低減の点で、コンクリート側に（６）ポリアルキレンオキサイドを使用することが好ましい。
【００４６】
本発明で使用するポリアルキレンオキサイド（以下、ＰＡＯという）は、コンクリートに粘性を与え、吹付け直後の吹付け面からのコンクリートのダレを防止し、リバウンド率や粉塵量を低減するものである。ポリアルキレンオキサイドとしては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、及びポリプチレンオキサイド等が挙げられる。これらの中では、コンクリートに粘性を与え、吹付け時のリバウンド率や粉塵量を低減する効果が大きい点で、ポリエチレンオキサイドが好ましい。
【００４７】
ＰＡＯの重量平均分子量は、１００万〜５００万が好ましい。ＰＡＯの重量平均分子量が小さいとコンクリートの粘性が小さく、吹付け直後の吹付け面からのコンクリートのダレを防止できないおそれがあり、ＰＡＯの重量平均分子量が多いと強度発現性を阻害し、急結材とコンクリートを混合した急結性コンクリートの圧送性が低下するおそれがある。
【００４８】
ＰＡＯの使用量は、セメント１００質量部に対して、０．００１〜０．２質量部が好ましく、０．００５〜０．１質量部がより好ましい。ＰＡＯの重量平均分子量が少ないと０．００１質量部未満だと急結性コンクリートの粘性が小さい、粉塵量が多い、リバウンド率が大きい場合があり、ＰＡＯの重量平均分子量が多いと０．２質量部を越えるとコンクリートの粘性が大きい、粉塵量が多い、急結剤とコンクリートを混合した急結性コンクリートの圧送性が低下する場合がある。
【００４９】
粉体急結材５の使用量はコンクリート中のセメント１００質量部に対し、３〜１５質量部が好ましく、５〜１０質量部がより好ましい。粉体急結材の使用量が少ないと効果が得られない場合があり、粉体急結材の使用量が多くても、その添加効果が得られない場合がある。
【００５０】
粉体急結材５が添加された急結性コンクリートは、輸送管７内を圧縮空気の膨張とその流れにより急結材と混合されながら圧送され、ノズル６より排出され、吹付け面である地山等へ吹付けられる。
【００５１】
本発明においては、ノズル６までコンクリートを空気輸送する圧縮空気の総量は、大気圧換算値で５〜３０ｍ3／分が好ましく、１０〜２０ｍ3／分がより好ましい。５ｍ3／分未満では空気量が不足し、吹付け面に対するコンクリートの圧密が不足し、強度が得にくい場合があり、また、コンクリートの圧送性が悪くなり、配管内でコンクリートが閉塞したりする場合がある。３０ｍ3／分を超えると圧送空気量が過剰なため、リバウンドや粉塵が多くなる場合がある。
【００５２】
合流管３まで空気輸送する輸送管２、合流管３からノズル６までの輸送管７の材質は特に限定されるものではないが、通常、ゴム又は鉄が使用される。また、合流管３の材質は特に限定されるものではないが、通常、鉄が使用される。
【００５３】
本発明においては、輸送管２として、内径が５５〜１０５ｍｍが好ましい。輸送管２や輸送管７の内径がこの範囲外であると、圧縮空気の総量を適正な範囲に調整することが困難となる場合がある。
【００５４】
例えば、輸送管２と輸送管７の内径が５５ｍｍ未満では、コンクリート１の輸送抵抗が大き過ぎて、特に流動性の低いコンクリートを用いると輸送管２内で閉塞する場合があり、比較的柔らかい、流動性の高いコンクリートしか用いることができなくなる場合がある。内径が１０５ｍｍを超えると、輸送管２中や輸送管７中の空気の体積率が大きくなり、急結材のロスが大きくなると共に、多量の圧縮空気が必要となり、コンプレッサーを大型化する必要を生じ、装置コストがアップする。
【００５５】
本発明においては、輸送管２の長さは２０ｍ以下が好ましい。輸送管７の長さは６ｍ以下が好ましく、３ｍ以下がより好ましい。輸送管２や輸送管７の長さがこの範囲外であると、圧縮空気の総量を適正な範囲に調整することが困難となる場合がある。
【００５６】
例えば、輸送管２の長さが２０ｍを超えると、コンクリートの輸送抵抗が大きくなり、特に流動性の低いコンクリートを用いると輸送管内で閉塞する場合があり、比較的柔らかい流動性の高いコンクリートしか用いることができなくなる場合がある。輸送管７の長さが６ｍを超えると、コンクリートの輸送抵抗が大きくなると共に、ノズル６からコンクリートが排出されるまでの時間が長くなることによりコンクリートの硬化が進み、ノズル６内でコンクリートが閉塞しやすくなる場合がある。
【００５７】
なお、合流管３とノズル６を直結することも可能である。
【００５８】
本発明に使用するピストンポンプは、市販ものが使用でき、代表的な例としてはコンクリートの吐出能力が最大で２５ｍ3／ｈ程度で、ピストンの速度によりコンクリートの吐出量を調整できるものが好ましい。
【００５９】
ノズル６は、一般にその口径が出口部に進むに従い絞られるテーパ管が使用され、そのテーパ角は０．５度程度あれば良い。また、ノズル６の出口部の口径は５０ｍｍ程度のものが好適である。
【００６０】
本発明によれば、粉塵低減効果、リバウンド率低減効果、輸送性、仕上げ面が向上し、また、急結材とコンクリートの混合性が向上し、初期強度、長期強度が増進するという効果を奏する。添加する水の量を調整することにより、吹付け時の閉塞によるトラブルを低減するといった効果を奏する。
【実施例】
【００６１】
以下、実験例により本発明を詳細に説明する。
【００６２】
実験例１
図１に示すコンクリートの吹付け装置を組んだ。
なお、合流管３（鉄製）まで空気輸送する輸送管２（ゴム製）の内径は６５ｍｍとし、輸送管２の長さは１０ｍとし、合流管３からノズル６までの輸送管７（ゴム製）の長さは３ｍとした。
ノズル６は、入口径６５ｍｍから出口径５０ｍｍに絞ったものを使用した。
吹付けに使用したコンクリート１は、各材料の単位量をセメント４００ｋｇ／ｍ3 、水２２０ｋｇ／ｍ3、及び細骨材率６０％とし、ＰＡＯを、セメント１００質量部に対して、０．０２質量部使用した。
このコンクリート１のスランプ値は１４ｃｍであった。
粉体急結材（カルシウムアルミネート類１００質量部、石膏３５質量部、アルカリ金属アルミン酸塩３０質量部、表１に示す量の炭酸アルカリ、芳香族スルホン酸類２．０質量部）は、コンクリート中のセメント１００質量部に対して、７質量部使用した。合流管３の手前２０ｃｍで添加する水４は、水圧１ＭＰａで表１に示す量の水量を使用した。圧縮空気の総量は、表１に示す量とした。コンクリートの吹付けを行い、粉塵量、リバウンド率、及び圧縮強度を測定し、施工性と急結性の評価を行った。結果を表１に併記する。
なお、比較のため、合流管３の先２０ｃｍで水を添加した比較例、粉体急結材１００質量部に対する５０質量部の水をコンクリート１に予め添加した比較例、コンクリート１の水２２０ｋｇ／ｍ3を水４として予め添加した比較例も同様に行った。結果を表１に併記する。
【００６３】
＜使用材料＞
セメント：普通ポルトランドセメント、ブレーン比表面積値３，２００ｃｍ2／ｇ、比重３．１５
細骨材：新潟県姫川産川砂、表面水率５．０％、比重２．６２
粗骨材：新潟県姫川産川砂利、表乾状態、比重２．６５、最大寸法１３ｍｍ
カルシウムアルミネート類：Ｃ12Ａ7組成に対応するもの、非晶質、ブレーン値６，５００ｃｍ2／ｇ
石膏：市販無水石膏粉砕品、ブレーン値５，９００ｃｍ2／ｇ
アルカリ金属アルミン酸塩：アルミン酸ナトリウム、市販品、強熱減量２．１％、９０％粒子径０．２ｍｍ
炭酸アルカリ：炭酸ナトリウム、市販品
芳香族スルホン酸類：ビスフェノールＡスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物（主成分ビスフェノールスルホン酸ポリマー）市販品、日本製紙（株）「ビスパーズＰ２１５」、重量平均分子量２００００
ＰＡＯ：ポリエチレンオキサイド、重量平均分子量２００万、市販品
【００６４】
＜評価方法＞
粉塵量：吹付け１０分後に吹付け場所より３ｍの定位置で測定。
リバウンド率：調製した急結性コンクリートを１０ｍ3／ｈの吹付け速度で１ｍ3吹付けし、吹付け終了後、付着せずに床面に敷いたビニールシートに落下した急結性コンクリートの量を測定し、リバウンド率＝（吹付けの際に付着せずに落下した急結性コンクリートの質量）／（吹付けに使用した急結性コンクリートの総質量）×１００（％）の式から算出。
輸送性：急結性コンクリートの輸送状況を観察した。合流管や輸送管が詰まらない場合を○、合流管や輸送管が詰まり気味であるが急結性コンクリートが断続的に排出される場合を△、合流管や輸送管が詰まって吹付けができない場合を×とした。
仕上げ面：急結性コンクリートの仕上げ面を観察した。急結性コンクリートの厚さが均一で平滑な場合を○、急結性コンクリートの仕上げ面が凸凹であるが目立たない場合を△とし、急結性コンクリートの仕上げ面の凸凹が目立つ場合を×とした。
圧縮強度：材齢１時間と１日の圧縮強度は、幅２５ｃｍ×長さ２５ｃｍのプルアウト型枠に設置したピンを、プルアウト型枠表面から急結性コンクリートで被覆し、型枠の裏面よりピンを引き抜き、そのときの引き抜き強度を求め、圧縮強度＝（引き抜き強度）×４／（供試体接触面積）の式から算出、また、材齢７日と２８日の圧縮強度は、幅５０ｃｍ×長さ５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの型枠に急結性コンクリートを吹付け、採取した直径５ｃｍ×長さ１０ｃｍの供試体を２０トン耐圧機で測定。
【００６５】
【表１】
【００６６】
表１によれば、本発明により、粉塵低減効果、リバウンド率低減効果、輸送性、仕上げ
面が向上し、また、初期強度、長期強度が増進するという効果を奏する。例えば、水４を合流管３の手前の位置ではなく、合流管３の先の位置で添加した場合（実験Ｎｏ．１−１３）、本発明の効果を奏しなかった。
【００６７】
実験例２
粉体急結材（カルシウムアルミネート類１００質量部、表２に示す量の石膏、アルカリ金属アルミン酸塩３０質量部、炭酸アルカリ３０質量部）１００質量部、水量５０質量部、圧縮空気の総量１２ｍ3／分としたこと以外は、実験例１と同様にコンクリートの吹付けを行い、凝結時間、圧縮強度を測定した。結果を表２に併記する。
【００６８】
＜評価方法＞
凝結時間：土木学会基準「吹付けコンクリート用急結剤品質規格（ＪＳＣＥＤ−１０２）」に準じて測定した。
【００６９】
【表２】
【００７０】
表２によれば、本発明の石膏を適量使用することにより、凝結性、初期強度、長期強度が増進するという効果を奏する。
【００７１】
実験例３
粉体急結材（カルシウムアルミネート類１００質量部、石膏３５質量部、アルカリ金属アルミン酸塩３０質量部、炭酸アルカリ３０質量部、表３に示す量の芳香族スルホン酸類）１００質量部、水量５０質量部、圧縮空気の総量１２ｍ3／分とし、コンクリート側に表３に示す量のＰＡＯを使用したこと以外は、実験例１と同様にコンクリートの吹付けを行い、粉塵量、リバウンド率、及び圧縮強度を測定し、施工性と急結性の評価を行った。結果を表３に併記する。
【００７２】
【表３】
【００７３】
表３によれば、本発明の芳香族スルホン酸類やＰＡＯを使用することにより、粉塵低減効果、リバウンド率低減効果、輸送性、仕上げ面が向上し、また、初期強度、長期強度が増進するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る急結性コンクリートの吹付け装置の一構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ コンクリート
２ 輸送管
３ 合流管
３ａ 枝管
４ 水
５ 粉体急結材
６ ノズル
７ 輸送管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、急結性コンクリートの吹付け方法及びそれに用いる粉体急結材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル掘削工事における地山の補強や、掘削面の安定化のためにコンクリートの吹付け方法が行われており、例えば、ピストンポンプなどにより送られるコンクリートを輸送する輸送管内に、コンプレッサーから送られる圧縮空気を供給し、コンクリートを空気輸送するとともに、急結材を供給してコンクリートと急結材を混合した後、ノズルよりコンクリートを吹付ける方法が一般的に行われている。
【０００３】
そして、コンクリートを、例えば、ピストンポンプにより輸送管を介し、合流管まで輸送し、該合流管の枝管に、コンプレッサーから送られる圧縮空気を供給し、該コンクリートを輸送管を介し合流管へ空気輸送するとともに、該合流管の枝管に急結材供給設備より空気輸送される粉体急結材を供給してコンクリートと急結材を混合した後、輸送管内を輸送しノズルよりコンクリートを吹付け面に吹付ける方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、吹付け機からノズルにドライミックスコンクリートを圧送する、材料ホースの途中に連結された材料圧送管の外周部に、環状の急結材圧力調整タンクを取り付け、該急結材圧力調整タンクの直前部に、エア圧力調整タンクを取り付け、これら各タンクの前側面外方部から複数本の急結材添加管とエア圧送管を各々分岐せしめると共に、それらの管の先端部を上記材料圧送管に対して傾斜状態で接続し、該急結材添加管内に噴霧ノズルを設け、上記急結材圧力調整タンクとエア圧力調整タンクに各々急結材ホースとエアホースを接続した吹付けコンクリートにおける液状混和剤の添加装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、これらの吹付け方法は、合流管まで空気輸送されたコンクリートに枝管から粉体急結材を供給する方法であり、より粉塵低減効果の向上が望まれていた。
【０００６】
さらに、管内を圧送するコンクリートと急結材に、水を供給して、粉体急結材とコンクリートを混合する吹付けコンクリートの施工方法が提案されている（特許文献３参照）。
【０００７】
しかし、この吹付方法は、充分な粉塵低減効果が得られず、より粉塵低減効果の向上が望まれていた。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２９７６００号公報
【特許文献２】特公平０６−００４９８１号公報
【特許文献３】特開２００４−０９２２１１号公報
【０００９】
吹付けコンクリートの吹付け直前、または吹付け中に、けい酸ゾル、凝結促進剤を添加する吹付けコンクリートの吹付け方法が記載されている（特許文献４参照）。
【００１０】
【特許文献４】特開平５−１０５４９８号公報
【００１１】
しかし、この吹付け方法は、凝結促進剤が電解質であり、けい酸ゾルと凝結促進剤の量の制御が難しいという課題があった。本願発明は、吹付け直前に水を添加するだけで、粉塵低減効果が向上するという効果を見いだしたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、粉塵低減効果の向上である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、予め水を混練してなるコンクリートを輸送し、該コンクリートに下記（１）〜（３）を含有してなる粉体急結材を供給して急結性コンクリートとし、ノズルより吹付けることを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法において、粉体急結材を供給する手前で該コンクリートにさらに水を添加することを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法であり、
（１）カルシウムアルミネート類１００質量部
（２）石膏２０〜１５０質量部
（３）アルカリ金属アルミン酸塩１０〜５０質量部
粉体急結材が（４）アルカリ金属炭酸塩を含有してなることを特徴とする該急結性コンクリートの吹付け方法であり、粉体急結材が（５）芳香族スルホン酸類を含有してなることを特徴とする該急結性コンクリートの吹付け方法であり、コンクリートが（６）ポリエチレンオキサイドを含有してなることを特徴とする該急結性コンクリートの吹付け方法であり、予め水を混練してなるコンクリートに添加する水量が粉体急結材１００質量部に対して２０〜２００質量部であることを特徴とする該急結性コンクリートの吹付け方法であり、ノズルまで空気輸送する圧縮空気の総量が、大気圧換算値で５〜３０ｍ3／分であることを特徴とする該急結性コンクリートの吹付け方法である。
予め水を混練してなるコンクリートを輸送し、該コンクリートに粉体急結材を供給して急結性コンクリートとし、ノズルより吹付けることを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法において、粉体急結材を供給する手前で該コンクリートにさらに水を添加することを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法に用いる、下記（１）〜（３）を含有してなる粉体急結材であり、
（１）カルシウムアルミネート類１００質量部
（２）石膏２０〜１５０質量部
（３）アルカリ金属アルミン酸塩１０〜５０質量部
粉体急結材が（４）アルカリ金属炭酸塩を含有してなる該粉体急結材であり、粉体急結材が（５）芳香族スルホン酸類を含有してなる該粉体急結材であり、コンクリートが（６）ポリエチレンオキサイドを含有してなることを特徴とする該粉体急結材である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明法によれば、粉塵低減効果が向上するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、予め水を混練したコンクリートを、輸送管や合流管を介して粉体急結材と混合し、吹付ける吹付け方法であり、該方法で使用する吹付け装置である。
【００１６】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
【００１７】
図１は、本発明法で用いるコンクリートの吹付装置の一構成例を示したものである。
【００１８】
本発明で、コンクリート１は、例えば、市販のミキサーにより水と練り混ぜた後、ピストンポンプに供給し、途中で空気を挿入し、輸送管２内を空気輸送し、合流管３まで輸送する。
【００１９】
本発明で使用するコンクリートは、通常のコンクリートが使用可能であり特に限定されるものではない。また、鋼繊維を含有したコンクリートも使用可能である。
【００２０】
予め水を混練したコンクリート中のセメント量は特に限定されるものではないが、通常、セメント単位量で３００〜５００ｋｇ／ｍ3が好ましく、３５０〜４５０ｋｇ／ｍ3でがより好ましい。予め水を混練したコンクリート中の水／セメント比は４５〜６５質量％が好ましく、５０〜６０質量％がより好ましい。
【００２１】
合流管３の手前で、空気輸送したコンクリート１にさらに水４を添加する。例えば、合流管の手前で輸送管２の一方または外周からコンクリート１にさらに水４を添加する。コンクリート１に水４を添加する合流管を設け、水４を合流管を介して添加してもよい。
【００２２】
合流管３までコンクリート１を輸送する空気の供給量は特に限定されるものではないが、通常、２〜２５ｍ3／分が好ましい。２ｍ3／分未満ではコンクリート１の圧送性が悪く、施工性が悪くなる場合があり、２５ｍ3／分を超えると圧縮空気による発塵が増え、粉塵量が増加する場合がある。
【００２３】
本発明のコンクリート１の吹付け方法においては、合流管３手前で添加する水４の圧力は、特に限定するものではないが通常０．５〜２ＭＰａが好ましい。
【００２４】
水４の添加量は、コンクリートに添加する粉体急結材１００質量部に対して２０〜１５０質量部が好ましく、４０〜６０質量部がより好ましい。水の添加量が少ないと水を併用する効果がない場合があり、水の添加量が多いと水が多すぎて仕上げ面が不良となり、急結性や強度が低下する場合がある。
【００２５】
水４を添加する位置は合流管３の手前で、粉体急結材５が添加される合流管３より３０ｃｍ以内が好ましく、２０ｃｍ以内がより好ましい。３０ｃｍを超えると粉体急結材５と水４との混合が不十分となり粉塵量が増加する場合がある。水４の添加する位置が合流管３の先であると粉塵量が増加し、粉体急結材３とコンクリート１との混合性が悪くなり急結性が低下する場合がある。
【００２６】
コンクリート１と水４の混合物は、合流管３で粉体急結材５と合流する。粉体急結材５は、合流管３の枝管３ａから合流管３へ合流する。合流管３手前で水４を添加したコンクリート１と、粉体急結材５とを合流混合して急結性コンクリートとする。
【００２７】
粉体急結材５は、急結材供給装置（図示せず）により、急結材輸送配管を介し合流管の枝管まで圧送される。急結材輸送配管としては、例えば、口径が３／４Ｂ又は１Ｂのホースを用いることが可能である。
【００２８】
粉体急結材５としては、下記成分を含有することが好ましい。
（１）カルシウムアルミネート類１００質量部
（２）石膏２０〜１５０質量部
（３）アルカリ金属アルミン酸塩１０〜５０質量部
【００２９】
本発明のカルシウムアルミネート類とは、カルシア原料とアルミナ原料を混合して、キルンでの焼成或いは電気炉での溶融等の熱処理をして得られるＣａＯとＡｌ2Ｏ3とを主成分とする水和活性を有する物質の総称である。ＣａＯをＣ、Ａｌ2Ｏ3をＡと略記すると、Ｃ3Ａ、Ｃ12Ａ7、Ｃ11Ａ7・ＣａＦ2、Ｃ11Ａ7・ＣａＣｌ2、Ｃ2Ａ・ＳｉＯ2、ＣＡ、及びＣ2Ａ等が挙げられ、さらにＣａＯやＡｌ2Ｏ3の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物、あるいは、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3とを主成分とするものに、これらが少量固溶した化合物も含まれる。
【００３０】
カルシウムアルミネート類の形態としては、結晶質、非晶質いずれであっても使用可能である。これらの中では、反応活性の面で、非晶質のカルシウムアルミネート類が好ましく、Ｃ12Ａ7組成に対応する熱処理物を急冷した非晶質のカルシウムアルミネートがより好ましい。
【００３１】
カルシウムアルミネート類の粒度は、急結性や初期強度発現性の面で、ブレーン比表面積（以下、ブレーン値という）３，０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、５，０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。ブレーン値が小さいと、急結性コンクリートの急結性や初期強度発現性が低下する場合がある。
【００３２】
本発明の石膏としては、例えば、無水石膏、半水石膏、及び二水石膏が使用可能である。これらの中では、凝結性や強度発現性の面で無水石膏の使用が好ましい。
【００３３】
石膏の粒度は、通常、セメント等に使用される程度でよいが、急結性コンクリートの急結性や初期強度発現性の面で、ブレーン３，０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましい。ブレーン値が小さいと、急結性コンクリートの凝結性や強度発現性が低下する場合がある。
【００３４】
石膏の使用量は、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して、２０〜１５０質量部が好ましく、２５〜１００質量部がより好ましい。石膏の使用量が少ないと、急結性コンクリートの凝結性が低下し、長期強度発現性を促進しにくい場合があり、石膏の使用量が多いと、初期凝結が遅れ、初期強度発現性が低下する場合がある。
【００３５】
本発明のアルカリ金属アルミン酸塩（以下、アルミン酸塩という）とは、水酸化アルミニウムとアルカリ金属水酸化物を混合溶解し、乾燥し、粉末状として得られるものである。
【００３６】
アルミン酸塩としては、例えば、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、及びアルミン酸リチウム等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を使用することが可能である。これらの中では、急結性コンクリートの凝結性や初期強度発現性の面で、アルミン酸ナトリウムの使用が好ましい。
【００３７】
アルミン酸塩の使用量は、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して、１０〜５０質量部が好ましく、１５〜４５質量部がより好ましい。アルミン酸塩の使用量が少ないと、初期凝結が遅れ、初期強度発現性が低下する場合があり、アルミン酸塩の使用量が多いと、急結性コンクリートの長期強度発現性が低下する場合がある。
【００３８】
粉体急結材５としては、さらに、（４）アルカリ金属炭酸塩を含有することが好ましい。
【００３９】
本発明のアルカリ金属炭酸塩（以下、炭酸アルカリという）とは、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸水素カリウム等が挙げられる。これらの中では、初期凝結促進の面で、炭酸ナトリウムが好ましい。
【００４０】
炭酸アルカリの使用量は、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して、１５〜４５質量部が好ましく、２０〜４０質量部がより好ましい。炭酸アルカリの使用量が少ないと、初期凝結が遅れ、初期強度発現性が低下する場合があり、炭酸アルカリの使用量が多いと、急結性コンクリートの長期強度発現性が低下する場合がある。
【００４１】
粉体急結材５としては、さらに、（５）芳香族スルホン酸及び／又はビスフェノール縮合物を含有することが好ましい。
【００４２】
本発明の芳香族スルホン酸及び／又はビスフェノール縮合物（以下、芳香族スルホン酸類という）とは、コンクリートの流動性を改善し、吹付け時の急結性コンクリートの付着性を向上し、リバウンド率や粉塵量を低減するものであり、液体や粉体いずれの使用も可能である。さらにコンクリート中の（６）ポリエチレンオキサイドと反応して増粘すると、吹付け時の急結性コンクリートの付着性を向上し、リバウンド率や粉塵量を低減する効果がより大きくなるものである。芳香族スルホン酸類としては、ナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、ビスフェノールＡスルホン酸、フェノールスルホン酸、トリフェノールスルホン酸、４−フェノキシベンゼン４‘−スルホン酸、メチルジエニルエーテルスルホン酸、及びアントラセンスルホン酸の芳香族スルホン酸、並びにこれらの芳香族スルホン酸のホルムアルデヒド縮合物が挙げられる。これらの中では、コンクリートの流動性を改善し、吹付け時の急結性コンクリートの付着性を向上し、リバウンド率や粉塵量を低減する効果が大きい点で、芳香族スルホン酸のホルムアルデヒド縮合物が好ましく、ナフタレンホルマリン縮合物、及びビスフェノールＡスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物からなる群のうちの１種類以上がより好ましい。
【００４３】
芳香族スルホン酸類の重量平均分子量は、５０００〜２５０００が好ましく、９０００〜１６０００がより好ましく、１５０００〜２２０００がより好ましい。
【００４４】
芳香族スルホン酸類の使用量は、粉体急結材１００質量部に対して、０．０５〜５質量部が好ましく、０．１〜３質量部がより好ましい。芳香族スルホン酸類の使用量が少ないとコンクリートの流動性を改善しない、吹付け時の急結性コンクリートの付着性が小さい、リバウンド率や粉塵量を低減しない場合があり、芳香族スルホン酸類の使用量が多いと５質量部を越えるとリバウンド率が大きい、粉塵量が多い、強度発現性を阻害する場合がある。
【００４５】
さらに本発明では、リバウンド率や粉塵低減の点で、コンクリート側に（６）ポリアルキレンオキサイドを使用することが好ましい。
【００４６】
本発明で使用するポリアルキレンオキサイド（以下、ＰＡＯという）は、コンクリートに粘性を与え、吹付け直後の吹付け面からのコンクリートのダレを防止し、リバウンド率や粉塵量を低減するものである。ポリアルキレンオキサイドとしては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、及びポリプチレンオキサイド等が挙げられる。これらの中では、コンクリートに粘性を与え、吹付け時のリバウンド率や粉塵量を低減する効果が大きい点で、ポリエチレンオキサイドが好ましい。
【００４７】
ＰＡＯの重量平均分子量は、１００万〜５００万が好ましい。ＰＡＯの重量平均分子量が小さいとコンクリートの粘性が小さく、吹付け直後の吹付け面からのコンクリートのダレを防止できないおそれがあり、ＰＡＯの重量平均分子量が多いと強度発現性を阻害し、急結材とコンクリートを混合した急結性コンクリートの圧送性が低下するおそれがある。
【００４８】
ＰＡＯの使用量は、セメント１００質量部に対して、０．００１〜０．２質量部が好ましく、０．００５〜０．１質量部がより好ましい。ＰＡＯの重量平均分子量が少ないと０．００１質量部未満だと急結性コンクリートの粘性が小さい、粉塵量が多い、リバウンド率が大きい場合があり、ＰＡＯの重量平均分子量が多いと０．２質量部を越えるとコンクリートの粘性が大きい、粉塵量が多い、急結剤とコンクリートを混合した急結性コンクリートの圧送性が低下する場合がある。
【００４９】
粉体急結材５の使用量はコンクリート中のセメント１００質量部に対し、３〜１５質量部が好ましく、５〜１０質量部がより好ましい。粉体急結材の使用量が少ないと効果が得られない場合があり、粉体急結材の使用量が多くても、その添加効果が得られない場合がある。
【００５０】
粉体急結材５が添加された急結性コンクリートは、輸送管７内を圧縮空気の膨張とその流れにより急結材と混合されながら圧送され、ノズル６より排出され、吹付け面である地山等へ吹付けられる。
【００５１】
本発明においては、ノズル６までコンクリートを空気輸送する圧縮空気の総量は、大気圧換算値で５〜３０ｍ3／分が好ましく、１０〜２０ｍ3／分がより好ましい。５ｍ3／分未満では空気量が不足し、吹付け面に対するコンクリートの圧密が不足し、強度が得にくい場合があり、また、コンクリートの圧送性が悪くなり、配管内でコンクリートが閉塞したりする場合がある。３０ｍ3／分を超えると圧送空気量が過剰なため、リバウンドや粉塵が多くなる場合がある。
【００５２】
合流管３まで空気輸送する輸送管２、合流管３からノズル６までの輸送管７の材質は特に限定されるものではないが、通常、ゴム又は鉄が使用される。また、合流管３の材質は特に限定されるものではないが、通常、鉄が使用される。
【００５３】
本発明においては、輸送管２として、内径が５５〜１０５ｍｍが好ましい。輸送管２や輸送管７の内径がこの範囲外であると、圧縮空気の総量を適正な範囲に調整することが困難となる場合がある。
【００５４】
例えば、輸送管２と輸送管７の内径が５５ｍｍ未満では、コンクリート１の輸送抵抗が大き過ぎて、特に流動性の低いコンクリートを用いると輸送管２内で閉塞する場合があり、比較的柔らかい、流動性の高いコンクリートしか用いることができなくなる場合がある。内径が１０５ｍｍを超えると、輸送管２中や輸送管７中の空気の体積率が大きくなり、急結材のロスが大きくなると共に、多量の圧縮空気が必要となり、コンプレッサーを大型化する必要を生じ、装置コストがアップする。
【００５５】
本発明においては、輸送管２の長さは２０ｍ以下が好ましい。輸送管７の長さは６ｍ以下が好ましく、３ｍ以下がより好ましい。輸送管２や輸送管７の長さがこの範囲外であると、圧縮空気の総量を適正な範囲に調整することが困難となる場合がある。
【００５６】
例えば、輸送管２の長さが２０ｍを超えると、コンクリートの輸送抵抗が大きくなり、特に流動性の低いコンクリートを用いると輸送管内で閉塞する場合があり、比較的柔らかい流動性の高いコンクリートしか用いることができなくなる場合がある。輸送管７の長さが６ｍを超えると、コンクリートの輸送抵抗が大きくなると共に、ノズル６からコンクリートが排出されるまでの時間が長くなることによりコンクリートの硬化が進み、ノズル６内でコンクリートが閉塞しやすくなる場合がある。
【００５７】
なお、合流管３とノズル６を直結することも可能である。
【００５８】
本発明に使用するピストンポンプは、市販ものが使用でき、代表的な例としてはコンクリートの吐出能力が最大で２５ｍ3／ｈ程度で、ピストンの速度によりコンクリートの吐出量を調整できるものが好ましい。
【００５９】
ノズル６は、一般にその口径が出口部に進むに従い絞られるテーパ管が使用され、そのテーパ角は０．５度程度あれば良い。また、ノズル６の出口部の口径は５０ｍｍ程度のものが好適である。
【００６０】
本発明によれば、粉塵低減効果、リバウンド率低減効果、輸送性、仕上げ面が向上し、また、急結材とコンクリートの混合性が向上し、初期強度、長期強度が増進するという効果を奏する。添加する水の量を調整することにより、吹付け時の閉塞によるトラブルを低減するといった効果を奏する。
【実施例】
【００６１】
以下、実験例により本発明を詳細に説明する。
【００６２】
実験例１
図１に示すコンクリートの吹付け装置を組んだ。
なお、合流管３（鉄製）まで空気輸送する輸送管２（ゴム製）の内径は６５ｍｍとし、輸送管２の長さは１０ｍとし、合流管３からノズル６までの輸送管７（ゴム製）の長さは３ｍとした。
ノズル６は、入口径６５ｍｍから出口径５０ｍｍに絞ったものを使用した。
吹付けに使用したコンクリート１は、各材料の単位量をセメント４００ｋｇ／ｍ3 、水２２０ｋｇ／ｍ3、及び細骨材率６０％とし、ＰＡＯを、セメント１００質量部に対して、０．０２質量部使用した。
このコンクリート１のスランプ値は１４ｃｍであった。
粉体急結材（カルシウムアルミネート類１００質量部、石膏３５質量部、アルカリ金属アルミン酸塩３０質量部、表１に示す量の炭酸アルカリ、芳香族スルホン酸類２．０質量部）は、コンクリート中のセメント１００質量部に対して、７質量部使用した。合流管３の手前２０ｃｍで添加する水４は、水圧１ＭＰａで表１に示す量の水量を使用した。圧縮空気の総量は、表１に示す量とした。コンクリートの吹付けを行い、粉塵量、リバウンド率、及び圧縮強度を測定し、施工性と急結性の評価を行った。結果を表１に併記する。
なお、比較のため、合流管３の先２０ｃｍで水を添加した比較例、粉体急結材１００質量部に対する５０質量部の水をコンクリート１に予め添加した比較例、コンクリート１の水２２０ｋｇ／ｍ3を水４として予め添加した比較例も同様に行った。結果を表１に併記する。
【００６３】
＜使用材料＞
セメント：普通ポルトランドセメント、ブレーン比表面積値３，２００ｃｍ2／ｇ、比重３．１５
細骨材：新潟県姫川産川砂、表面水率５．０％、比重２．６２
粗骨材：新潟県姫川産川砂利、表乾状態、比重２．６５、最大寸法１３ｍｍ
カルシウムアルミネート類：Ｃ12Ａ7組成に対応するもの、非晶質、ブレーン値６，５００ｃｍ2／ｇ
石膏：市販無水石膏粉砕品、ブレーン値５，９００ｃｍ2／ｇ
アルカリ金属アルミン酸塩：アルミン酸ナトリウム、市販品、強熱減量２．１％、９０％粒子径０．２ｍｍ
炭酸アルカリ：炭酸ナトリウム、市販品
芳香族スルホン酸類：ビスフェノールＡスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物（主成分ビスフェノールスルホン酸ポリマー）市販品、日本製紙（株）「ビスパーズＰ２１５」、重量平均分子量２００００
ＰＡＯ：ポリエチレンオキサイド、重量平均分子量２００万、市販品
【００６４】
＜評価方法＞
粉塵量：吹付け１０分後に吹付け場所より３ｍの定位置で測定。
リバウンド率：調製した急結性コンクリートを１０ｍ3／ｈの吹付け速度で１ｍ3吹付けし、吹付け終了後、付着せずに床面に敷いたビニールシートに落下した急結性コンクリートの量を測定し、リバウンド率＝（吹付けの際に付着せずに落下した急結性コンクリートの質量）／（吹付けに使用した急結性コンクリートの総質量）×１００（％）の式から算出。
輸送性：急結性コンクリートの輸送状況を観察した。合流管や輸送管が詰まらない場合を○、合流管や輸送管が詰まり気味であるが急結性コンクリートが断続的に排出される場合を△、合流管や輸送管が詰まって吹付けができない場合を×とした。
仕上げ面：急結性コンクリートの仕上げ面を観察した。急結性コンクリートの厚さが均一で平滑な場合を○、急結性コンクリートの仕上げ面が凸凹であるが目立たない場合を△とし、急結性コンクリートの仕上げ面の凸凹が目立つ場合を×とした。
圧縮強度：材齢１時間と１日の圧縮強度は、幅２５ｃｍ×長さ２５ｃｍのプルアウト型枠に設置したピンを、プルアウト型枠表面から急結性コンクリートで被覆し、型枠の裏面よりピンを引き抜き、そのときの引き抜き強度を求め、圧縮強度＝（引き抜き強度）×４／（供試体接触面積）の式から算出、また、材齢７日と２８日の圧縮強度は、幅５０ｃｍ×長さ５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの型枠に急結性コンクリートを吹付け、採取した直径５ｃｍ×長さ１０ｃｍの供試体を２０トン耐圧機で測定。
【００６５】
【表１】
【００６６】
表１によれば、本発明により、粉塵低減効果、リバウンド率低減効果、輸送性、仕上げ
面が向上し、また、初期強度、長期強度が増進するという効果を奏する。例えば、水４を合流管３の手前の位置ではなく、合流管３の先の位置で添加した場合（実験Ｎｏ．１−１３）、本発明の効果を奏しなかった。
【００６７】
実験例２
粉体急結材（カルシウムアルミネート類１００質量部、表２に示す量の石膏、アルカリ金属アルミン酸塩３０質量部、炭酸アルカリ３０質量部）１００質量部、水量５０質量部、圧縮空気の総量１２ｍ3／分としたこと以外は、実験例１と同様にコンクリートの吹付けを行い、凝結時間、圧縮強度を測定した。結果を表２に併記する。
【００６８】
＜評価方法＞
凝結時間：土木学会基準「吹付けコンクリート用急結剤品質規格（ＪＳＣＥＤ−１０２）」に準じて測定した。
【００６９】
【表２】
【００７０】
表２によれば、本発明の石膏を適量使用することにより、凝結性、初期強度、長期強度が増進するという効果を奏する。
【００７１】
実験例３
粉体急結材（カルシウムアルミネート類１００質量部、石膏３５質量部、アルカリ金属アルミン酸塩３０質量部、炭酸アルカリ３０質量部、表３に示す量の芳香族スルホン酸類）１００質量部、水量５０質量部、圧縮空気の総量１２ｍ3／分とし、コンクリート側に表３に示す量のＰＡＯを使用したこと以外は、実験例１と同様にコンクリートの吹付けを行い、粉塵量、リバウンド率、及び圧縮強度を測定し、施工性と急結性の評価を行った。結果を表３に併記する。
【００７２】
【表３】
【００７３】
表３によれば、本発明の芳香族スルホン酸類やＰＡＯを使用することにより、粉塵低減効果、リバウンド率低減効果、輸送性、仕上げ面が向上し、また、初期強度、長期強度が増進するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る急結性コンクリートの吹付け装置の一構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ コンクリート
２ 輸送管
３ 合流管
３ａ 枝管
４ 水
５ 粉体急結材
６ ノズル
７ 輸送管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め水を混練してなるコンクリートを輸送し、該コンクリートに下記（１）〜（３）を含有してなる粉体急結材を供給して急結性コンクリートとし、ノズルより吹付けることを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法において、粉体急結材を供給する手前で該コンクリートにさらに水を添加することを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法。
（１）カルシウムアルミネート類１００質量部
（２）石膏２０〜１５０質量部
（３）アルカリ金属アルミン酸塩１０〜５０質量部
【請求項２】
粉体急結材が（４）アルカリ金属炭酸塩を含有してなることを特徴とする請求項１に記載の急結性コンクリートの吹付け方法。
【請求項３】
粉体急結材が（５）芳香族スルホン酸類を含有してなることを特徴とする請求項１又は請求項２のうちの一項に記載の急結性コンクリートの吹付け方法。
【請求項４】
コンクリートが（６）ポリエチレンオキサイドを含有してなることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちの一項に記載の急結性コンクリートの吹付け方法。
【請求項５】
予め水を混練してなるコンクリートに添加する水量が粉体急結材１００質量部に対して２０〜２００質量部であることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちの一項に記載の急結性コンクリートの吹付け方法。
【請求項６】
ノズルまで空気輸送する圧縮空気の総量が、大気圧換算値で５〜３０ｍ3／分であることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちの一項に記載の急結性コンクリートの吹付け方法。
【請求項７】
予め水を混練してなるコンクリートを輸送し、該コンクリートに粉体急結材を供給して急結性コンクリートとし、ノズルより吹付けることを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法において、粉体急結材を供給する手前で該コンクリートにさらに水を添加することを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法に用いる、下記（１）〜（３）を含有してなる粉体急結材。
（１）カルシウムアルミネート類１００質量部
（２）石膏２０〜１５０質量部
（３）アルカリ金属アルミン酸塩１０〜５０質量部
【請求項８】
粉体急結材が（４）アルカリ金属炭酸塩を含有してなる請求項７の粉体急結材。
【請求項９】
粉体急結材が（５）芳香族スルホン酸類を含有してなる請求項７又は請求項８のうちの一項に記載の粉体急結材。
【請求項１０】
コンクリートが（６）ポリエチレンオキサイドを含有してなることを特徴とする請求項７〜請求項９のうちの一項に記載の粉体急結材。
【請求項１】
予め水を混練してなるコンクリートを輸送し、該コンクリートに下記（１）〜（３）を含有してなる粉体急結材を供給して急結性コンクリートとし、ノズルより吹付けることを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法において、粉体急結材を供給する手前で該コンクリートにさらに水を添加することを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法。
（１）カルシウムアルミネート類１００質量部
（２）石膏２０〜１５０質量部
（３）アルカリ金属アルミン酸塩１０〜５０質量部
【請求項２】
粉体急結材が（４）アルカリ金属炭酸塩を含有してなることを特徴とする請求項１に記載の急結性コンクリートの吹付け方法。
【請求項３】
粉体急結材が（５）芳香族スルホン酸類を含有してなることを特徴とする請求項１又は請求項２のうちの一項に記載の急結性コンクリートの吹付け方法。
【請求項４】
コンクリートが（６）ポリエチレンオキサイドを含有してなることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちの一項に記載の急結性コンクリートの吹付け方法。
【請求項５】
予め水を混練してなるコンクリートに添加する水量が粉体急結材１００質量部に対して２０〜２００質量部であることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちの一項に記載の急結性コンクリートの吹付け方法。
【請求項６】
ノズルまで空気輸送する圧縮空気の総量が、大気圧換算値で５〜３０ｍ3／分であることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちの一項に記載の急結性コンクリートの吹付け方法。
【請求項７】
予め水を混練してなるコンクリートを輸送し、該コンクリートに粉体急結材を供給して急結性コンクリートとし、ノズルより吹付けることを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法において、粉体急結材を供給する手前で該コンクリートにさらに水を添加することを特徴とする急結性コンクリートの吹付け方法に用いる、下記（１）〜（３）を含有してなる粉体急結材。
（１）カルシウムアルミネート類１００質量部
（２）石膏２０〜１５０質量部
（３）アルカリ金属アルミン酸塩１０〜５０質量部
【請求項８】
粉体急結材が（４）アルカリ金属炭酸塩を含有してなる請求項７の粉体急結材。
【請求項９】
粉体急結材が（５）芳香族スルホン酸類を含有してなる請求項７又は請求項８のうちの一項に記載の粉体急結材。
【請求項１０】
コンクリートが（６）ポリエチレンオキサイドを含有してなることを特徴とする請求項７〜請求項９のうちの一項に記載の粉体急結材。
【図１】
【公開番号】特開２００７−２４７３８７（Ｐ２００７−２４７３８７Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９８２８（Ｐ２００７−２９８２８）
【出願日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
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