吹付け材料及び吹付け方法
【課題】硬化後に、美観を損なうことがない吹付け材料の提供。
【解決手段】セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け材料。骨材、水、有機酸類、水酸化カルシウム、繊維を含有しても良い。Ｂ剤は、硫酸アルミニウム含有液でも良い。セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材、ロジン誘導体を含有してなるドライモルタルと水を混合するウェットモルタルＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有するＢ剤とを、個別に圧送し、吹付け直前にＡ剤とＢ剤を混合して吹付ける吹付け方法。この吹付け工法からなる変色防止方法や耐久性向上方法。
【解決手段】セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け材料。骨材、水、有機酸類、水酸化カルシウム、繊維を含有しても良い。Ｂ剤は、硫酸アルミニウム含有液でも良い。セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材、ロジン誘導体を含有してなるドライモルタルと水を混合するウェットモルタルＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有するＢ剤とを、個別に圧送し、吹付け直前にＡ剤とＢ剤を混合して吹付ける吹付け方法。この吹付け工法からなる変色防止方法や耐久性向上方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吹付け材料及び吹付け方法に関する。本発明は、例えば、土木分野における道路、鉄道、導水路トンネル、開水路、法面を建設する時に使用する保護モルタルや、既設コンクリート構造物等の補修モルタルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、直径が２〜５ｍの小断面トンネル、法面、開水路等を建設する時、急結性吹付けモルタルが使用されている。断面の小さい導水路トンネル等では、トンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）で掘削される場合が多く、掘削後の岩盤の安定化を図るために、急結性吹付けモルタルが用いられている。例えば、バッチ練りのモルタルと、カルシウムアルミネートを含有する急硬剤スラリーとを併用して、作業時間の短縮と作業環境を改善した吹き付け工法（特許文献１）や、ＴＢＭで掘削できる小断面トンネルにおいて、セメント、最大粒径２．５ｍｍの骨材、消石灰含有物質及びアルカリ金属アルミン酸塩を含有する吹付け材料を使用して、施工性を高めた吹付け工法（特許文献２）が提案されている。
【０００３】
ロジン誘導体とポリアルキレンオキサイドを組み合わせてリバウンドを低減する技術（特許文献３）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１２２０４０号公報
【特許文献２】特開平９−２２７１９８号公報
【特許文献３】特開２００１−２４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、急硬剤スラリーを使用する吹き付け工法は、急硬剤スラリーに遅延剤を併用するため、凝結速度が小さい。凝結速度が小さい場合、リバウンドが増加し、厚付けがしにくい場合がある。急硬剤スラリーを使用する吹き付け工法は、低温環境下で凝結速度が小さい可能性がある。
【０００６】
セメント、最大粒径２．５ｍｍ以下の骨材、消石灰含有物質、及びアルカリ金属アルミン酸塩を含有する吹付け材料は、アルカリ金属アルミン酸塩を使用しているため、作業員への薬傷対策を十分配慮する必要があった。そのために、作業員は吹付け時には保護具を着用しなければならず、作業性が劣ってしまうという課題があった。
【０００７】
カルシウムアルミネートを含有する急結モルタルを用いた場合、置かれた環境条件（湿度が高い水路等）によっては、不純物（鉄分）の影響で硬化体の表面が赤く変色する可能性がある。
【０００８】
従来の急結性吹付け材料は、上記以外に、施工性を重視するために水セメント比が比較的大きくなりがちであり、長期的な耐久性の点で信頼しにくいという課題もあった。
ロジン誘導体とポリアルキレンオキサイドを組み合わせた吹付け材料は、急結剤に硫酸アルミニウムを使用することにより、吹付け面の美観や耐久性を向上することについて、記載がない。
【０００９】
本発明者は、前記課題を解消すべく種々検討を重ねた結果、特定の吹付け材料の使用により、前記課題を解消する知見を得て本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
即ち、本発明は、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け材料であり、Ａ剤が骨材と水を含有してなり、Ｂ剤が水を含有してなる該吹付け材料であり、更に、有機酸類を含有してなる該吹付け材料であり、更に、水酸化カルシウムを含有してなる該吹付け材料であり、更に、繊維を含有してなる該吹付け材料であり、該変色防止用吹付け材料であり、該耐久性向上用吹付け材料であり、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け方法であり、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材を含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け方法であり、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材、水を含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け方法であり、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材、ロジン誘導体を含有してなるドライモルタルと水を混合してなるウェットモルタルＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤とを、個別に圧送し、吹付け直前にＡ剤とＢ剤を混合して吹付ける吹付け方法であり、更に、有機酸類を含有してなる該請吹付け方法であり、更に、水酸化カルシウムを含有してなる該吹付け方法であり、更に、繊維を含有してなる該吹付け方法であり、有機酸類と水酸化カルシウムと繊維のうちの１種以上がドライモルタルに含有してなる該吹付け方法であり、更に、Ｂ剤が水を含有してなる該吹付け方法であり、骨材の最大粒径が２．５ｍｍ以下である該吹付け方法であり、該吹付け工法からなる変色防止方法であり、該吹付け工法からなる耐久性向上方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、硬化後に、表面の変色が小さいので美観を損なうことがない。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。特記しない限り、部や％は、質量部や質量％をいう。
【００１３】
本発明で使用する吹付け材料は、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有するＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有するＢ剤とを含有する。
本発明で使用するＡ剤は、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有する。
【００１４】
本発明で使用するセメントとしては、普通・早強・超早強等の各種ポルトランドセメントや、これらの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シリカを混合した各種混合セメント、エコセメント、３ＣａＯ・ＳｉＯ２や１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２を主成分とする変性ポルトランドセメント等が挙げられる。
【００１５】
本発明で使用するカルシウムアルミネートは、初期にセメントコンクリートの凝結を起こさせる急結成分である。
【００１６】
カルシウムアルミネートとは、カルシアを含む原料と、アルミナを含む原料とを混合して、キルンでの焼成や、電気炉での溶融等の熱処理をして得られる、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを主たる成分とし、水和活性を有する物質の総称であり、ＣａＯ及び／又は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合物、アルカリ土類金属ハロゲン化合物、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、或いはＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを主たる成分とするものに、これらが少量固溶した物質である。カルシウムアルミネートの鉱物形態は、結晶質、非晶質いずれであってもよい。
【００１７】
これらの中では、反応活性とポンプ圧送性の点で、非晶質のカルシウムアルミネートが好ましく、Ｃ１２Ａ７組成に酸化ケイ素を一部固溶した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。
【００１８】
カルシウムアルミネートの粒度は、ブレーン値で、５，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましい。５，０００ｃｍ２／ｇ未満だと急結性や初期強度発現性が低下する場合がある。
【００１９】
カルシウムアルミネートの使用量は、作業性、初期強度発現性及び耐久性の点で、セメント１００部対して、２〜１０部が好ましく、３〜７部がより好ましい。２部未満だと凝結性や強度発現性が低下する場合があり、１０部を超えるとモルタルの可使時間を確保しにくく、耐久性が得られない場合がある。
【００２０】
本発明で使用する硫酸カルシウムは、急結性と硬化体の強度発現性を向上させる目的で使用する。硫酸カルシウムとしては、無水石膏、半水石膏、及び二水石膏等が挙げられ、これらのうち一種又は二種以上の使用が可能である。
【００２１】
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型無水石膏等が使用可能である。
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産副生無水石膏が含まれる。
【００２２】
硫酸カルシウムの粒度は、強度発現性の点で、ブレーン値で、２，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、３，０００ｃｍ２／ｇ以上がより好ましい。
【００２３】
硫酸カルシウムの使用量は、セメント１００部に対して２〜１０部が好ましく、３〜７部がより好ましい。この範囲外では、優れた急結性が得られない場合がある。
【００２４】
本発明で使用するロジン誘導体は、セメントと混合することにより、エフロレッセンスの防止、カルシウムイオンの溶脱制御に効果を示すものである。従って、本発明は、ロジン誘導体により、水の浸漬した時にカルシウムイオンの溶脱抵抗性が大きくなるため、乾燥の影響を受けた時に劣化因子に対する遮蔽抵抗性が向上する。
【００２５】
ロジン誘導体は松に多量に含まれる成分である。ロジン誘導体としては、ピマール酸、パラストリン酸、イソピマル酸、アビエン酸、デヒドロアビエチン酸、ネオアビエチン酸等の樹脂酸等が挙げられる。
【００２６】
ロジン誘導体の使用量は、セメント１００部に対して、０．１〜１０部が好ましく、０．３〜５部がより好ましい。０．１部未満だと改善効果が小さい場合があり、１０部を超えると強度発現性が低下する場合がある。
【００２７】
本発明は、骨材を使用しても良い。
【００２８】
本発明で使用する骨材は、天然砂、珪砂、および石灰砂のいずれも使用できる。骨材の最大粒径は２．５ｍｍ以下が好ましく、１．５ｍｍ以下が好ましい。最大粒径が２．５ｍｍを超えると吹付け施工の際に跳ね返りが多くなり、ポンプ圧送性が悪化する場合がある。
【００２９】
骨材の使用量は、作業性、初期強度発現性及び耐久性の点で、セメント１００部に対して、５０〜３００部が好ましく、１００〜２００部がより好ましい。５０部未満だと耐久性が低い場合があり、３００部を超えると跳ね返りが多くなる場合がある。
【００３０】
本発明は、有機酸類を使用しても良い。
【００３１】
本発明で使用する有機酸類としては、クエン酸、グルコン酸、酒石酸、リンゴ酸、これらのナトリウム、カリウム、リチウム塩等が挙げられ、その一種又は二種以上を使用できる。これらの中では、遅延性や強度発現性が大きい点で、クエン酸、グルコン酸及び酒石酸のうちの１種以上が好ましい。
【００３２】
有機酸類の粒度は、一般に市販されている製品の粒度のものを使用できる。
有機酸類の使用量は、セメント１００部に対して、０．１〜２．０部が好ましく、０．３〜１．０部がより好ましい。０．１部未満だと可使時間を確保できず、凝結性や強度発現性が得られない場合、特に低温や高温での施工時に凝結性の低下が顕著となる場合があり、２．０部を超えると強度発現性が小さくなり、ゲル化する時間が長くなり、吹付け時のダレや剥離の原因となる場合がある。
【００３３】
本発明は、水酸化カルシウムを使用しても良い。
【００３４】
本発明で使用する水酸化カルシウムは、初期の凝結性状を改善する効果を付与する。
【００３５】
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。本発明の吹付け材料は水を使用するため、本発明は、水との反応により水酸化カルシウムを多量に生成させる生石灰を使用することも可能である。生石灰を水酸化カルシウムと併用することも可能である。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。
【００３６】
水酸化カルシウムの粒度は、ブレーン値で、３，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましい。３，０００ｃｍ２／ｇ未満だと凝結性の改善効果が小さい場合がある。
【００３７】
水酸化カルシウムの使用量は、セメント１００部に対して、１〜１０部が好ましく、２〜８部がより好ましい。１部未満だと初期の凝結性状の改善効果が期待できない場合があり、１０部を超えると長期強度発現性が損なわれる場合がある。
【００３８】
本発明は繊維を使用しても良い。
【００３９】
本発明で使用する繊維としては、セラミックスファイバーや耐アルカリガラスファイバー等の無機系繊維、カーボンファイバー、ポリエチレンファイバー、ビニロンファイバー、アラミドファイバー及びポリアクリルファイバー等の有機系繊維、並びに、スチールファイバー等が挙げられる。これらの中では、ドライモルタルを調製する際の混合性や施工性の点で、耐アルカリガラスファイバー、カーボンファイバー、ポリエチレンファイバー、ビニロンファイバー及びポリアクリルファイバーのうちの１種以上が好ましく、ビニロンファイバーがより好ましい。
【００４０】
繊維の長さは、３〜３０ｍｍが好ましく、４〜１２ｍｍがより好ましい。
【００４１】
繊維の使用量は、セメントと骨材の合計１００部に対して、０．１〜１．５部が好ましく、０．３〜１．０部がより好ましい。０．１部未満だと目的とする強度が得られない場合があり、１．５部を超えるとドライモルタル混合時の混合分散性が悪化したり、強度発現性が低下したりする場合がある。
【００４２】
本発明で使用するＢ剤は、硫酸アルミニウムを含有する。
【００４３】
本発明で使用する硫酸アルミニウムは、急結剤として使用することが好ましい。本発明で使用する硫酸アルミニウムは、ＪＩＳ Ａ １４２３やＪＩＳ Ａ １４５０に規定される、工業用、製紙用又は水道用の硫酸アルミニウム等が使用できる。本発明で使用する急結剤は、必要に応じてフッ素及びアルカリ金属元素を含有しても良い。
【００４４】
本発明で使用するＢ剤は、硫酸アルミニウムと水を含有する硫酸アルミニウム含有液として使用することが好ましい。硫酸アルミニウム含有液は、液体急結剤として使用しても良い。硫酸アルミニウム含有液中の固形分濃度は、１０〜５０％が好ましく、２０〜４０％がより好ましい。１０％未満だと急結性が得られない場合があり、５０％を超えると、液体急結剤の粘性が大きくなり、ポンプでの圧送性が悪くなる場合がある。
【００４５】
本発明の液体急結剤は、酸性が好ましく、ｐＨで１〜５がより好ましい。
【００４６】
Ｂ剤の使用量は、セメント１００部に対して、固形分換算で、１〜１５部が好ましく、３〜１０部がより好ましい。１部未満だと急結性が得られない場合があり、１５部を超えると長期強度発現性が低下する場合がある。
【００４７】
本発明では、必要に応じて、さらに減水剤、空気連行剤、ポリマーエマルジョン、増粘剤、収縮低減剤、防錆剤、防凍剤、粘土鉱物、フライアッシュ、シリカフューム、高炉スラグ等のセメント混和剤（材）を使用しても良い。
【００４８】
本発明は、ウェットモルタルＡ剤と硫酸アルミニウムＢ剤を混合し、急結性吹付けモルタルを調製することが好ましい。
【００４９】
本発明で使用する急結性吹付けモルタルの吹付け方法としては、以下の方法等が挙げられる。急結性吹付けモルタルの吹付け方法としては、急結性吹付けモルタルを、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有するＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤に分け、Ａ剤とＢ剤を個別に圧送し、吹付け直前にＡ剤とＢ剤を混合して急結性吹付けモルタルを調製し、この急結性吹付けモルタルを吹付ける方法が挙げられる。ロジン誘導体、骨材、有機酸類、水酸化カルシウム、繊維は、Ａ剤中に混合することが好ましい。
【００５０】
Ａ剤とＢ剤に分けた場合、吹付け方法としては、以下の方法等が挙げられる。セメント、骨材、カルシウムアルミネート、ロジン誘導体、必要に応じて混合する有機酸類、必要に応じて混合する水酸化カルシウム、必要に応じて混合する繊維を乾燥状態でドライ混合してドライモルタルを調製する。ドライモルタルと水を混練りしてウェットモルタルＡ剤を調製する。硫酸アルミニウムの含有液を調製して液体急結剤Ｂ剤とする。Ａ剤とＢ剤を個別に圧送し、吹付け直前にＡ剤とＢ剤を混合して急結性吹付けモルタルを調製し、この急結性吹付けモルタルを吹付ける。
【００５１】
本発明においては、吹付け現場で、各材料を混合する必要がなく、水を混合するだけでウェットモルタルを調製できる点で、ドライモルタルを使用することが好ましい。
【００５２】
ドライモルタルの調製に使用する混合ミキサとしては、Ｖ型ブレンダーやナウターミキサ等が挙げられる。これらの中では、繊維の分散性の点で、ナウターミキサが好ましい。
ウェットモルタルを調製するミキサとしては、バッチ式のパン型ミキサ、ホバートミキサ、二軸ミキサ等が挙げられる。ウェットモルタルを調製するシステムとしては、連続的に混練りして圧送するシステム等が挙げられる。これらの中では、施工性の点で、連続的に混練りし圧送するシステムを用いることが好ましい。
【００５３】
ウェットモルタル中の水の量は、ポンプで圧送が可能な流動性が得られるように、例えば、フロー値として１８０〜２６０ｍｍになるように水を加えることが好ましい。
【００５４】
ウェットモルタル中の水の量は、水／セメント比で４０〜８０％が好ましく、５０〜７０％がより好ましい。
【００５５】
Ａ剤を圧送するポンプとしては、ピストン式ポンプ、スネーク式ポンプ等が挙げられる。これらの中では、作業性の点で、スネーク式ポンプが好ましい。
【００５６】
ウェットモルタルの圧送方法としては、作業性の点で、ドライトモルタルを混合機の先端の羽根で圧入された水と混練りしてウェットモルタルを調製し、混合機に連結しているスネーク式のポンプで連続的にウェットモルタルを圧送する連続混練り圧送装置により、ウェットモルタルを混練り圧送する方法が、好ましい。ウェットモルタルは、０．５〜５ｍ３／ｈｒの能力で連続混練り圧送することが好ましい。
【００５７】
Ｂ剤を圧送するポンプとしては、ピストン式ポンプ、プランジャー式ポンプ、スクイズ式ポンプ、スネーク式ポンプ等が挙げられる。
【００５８】
混練り圧送されたウェットモルタルであるＡ剤と、硫酸アルミニウム含有液であるＢ剤とを混合する方法としては、以下の方法が挙げられる。例えば、ＮＡＴＭ（ニュー・オーストリアン・工法）等で使用されるように、Ｂ剤をエアで搬送し、Ｙ字管を用いてＢ剤をＡ剤に混合し、吹付ける方法が挙げられる。リング周囲に数か所の孔を有するインレットピースを使用し、インレットピースにポンプ圧送したＢ剤をエアで圧入し、Ａ剤と混合し、吹付ける方法が挙げられる。Ｂ剤を搬送するエアは、０．１〜１Ｍｐａが好ましい。これらの中では、混合性の点で、インレットピースを使用する混合方法が好ましい。
【００５９】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００６０】
セメント１００部、骨材１５０部、カルシウムアルミネート５部、硫酸カルシウム５部、水酸化カルシウム４部、有機酸０．５部、表１に示すロジン誘導体、セメントと骨材の合計１００部に対して繊維０．８部をナウターミキサで混合してプレミックスのドライモルタルを２００ｋｇ製造した。
製造したドライモルタルをドイツのＰＦＴ社製Ｇ４連続練りミキサにポンプに投入し、フロー値２００ｍｍになるように水をＷ／Ｃ＝６０％の割合で混合してウェットモルタルとし、２．１ｍ３／ｈｒの能力で連続混練り圧送した。
表１に示す急結剤をプランジャー式ポンプで圧送し、ウェットモルタル中のセメント１００部に対して、固形分換算で８部になるように、ノズル手前に取り付けたインレットピースに、０．３５Ｍｐａのエアと共にインレットピースの中を通るウェットモルタルに圧入、混合して急結性吹付けモルタルとした。急結性吹付けモルタルを、側壁に厚さ２ｃｍになるように１ｍ２の広さに吹き付け、時間の経過とともに表面の変色の具合を測定した。急結性吹付けモルタルの圧縮強度を測定した。
比較のために、硫酸アルミニウム以外の急結剤を固形分換算で８部となるように加え、評価した。粉体急結剤の場合は、粉体急結剤添加装置（ナトムクリート）を用い、Ｙ字管でウェットモルタルに合流混合した。
結果を表１に示す。
【００６１】
〈使用材料〉
セメント：早強ポルトランドセメント、市販品
骨材 ：新潟県糸魚川産石灰砂乾燥品、最大粒径１．２ｍｍ
カルシウムアルミネート：Ｃ１２Ａ７組成に対応する熱処理物を急冷したカルシウムアルミネート、非晶質、ブレーン値６１００ｃｍ２／ｇ
硫酸カルシウム：無水セッコウ 市販品、ブレーン値５０００ｃｍ２／ｇ
水酸化カルシウム：市販品、ブレーン値５０００ｃｍ２／ｇ
有機酸：クエン酸 市販品
ロジン誘導体：市販品、中京油脂社製
繊維：ビニロンファイバー 繊維長６ｍｍ
急結剤Ａ：液体急結剤、硫酸アルミニウムを固形分濃度で３０％含有する硫酸アルミニウム含有液、ｐＨ＝４
急結剤Ｂ：カルシウムアルミネートを成分とする粉体急結剤、市販品
急結剤Ｃ：アルミン酸塩を主成分とする液体急結剤、市販品
急結剤Ｄ：カルシウムサルホアルミネートを主成分とする粉体急結剤、市販品
側壁 ：高さ５ｍ、幅５．５ｍの模擬トンネルの側壁
【００６２】
〈測定方法〉
着色の有無：面積１ｍ２、厚さ２ｃｍの型枠に急結性吹付けモルタルを吹付け、材齢毎に表面の色を観察した。着色の状態は色の三属性（ＪＩＳ Ｚ ８７２１）で色を定量的に表す「マンセル記号」を用いた。
圧縮強度：ドライモルタルを製造し、次いでセメント１００部に対して、水６０部を加え、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じてモルタルミキサーで混練りし、ウェットモルタルを調製した。このウェットモルタル中のセメント１００部に対して急結剤を、固形分換算で８部混合し、１０秒間混練りし、すばやく型枠に充填した。その後、２０℃で圧縮強度の測定を行った。圧縮強度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて、２０℃の環境下、所定の材齢で測定した（単位：Ｎ／ｍｍ２）。
最大粒径：ＪＩＳ Ａ １１０２に準じて骨材のふるい分けを行い、完全通過しない一番大きなふるい目の寸法を最大粒径とした。
【００６３】
【表１】
【００６４】
ロジン誘導体を使用した場合、硬化体の表面の変色が小さい。ロジン誘導体を適量使用した場合、強度発現性が向上する。硫酸アルミニウム以外の急結剤を使用した場合、硬化体の表面の変色が大きい。
【実施例２】
【００６５】
急結性吹付けモルタルを、４×４×１６ｃｍの型枠試験体に吹付けたこと以外は実施例１と同様に行い、カルシウム量と中性化深さを測定した。結果を表２に示す。
【００６６】
〈測定方法〉
カルシウム量（溶脱抵抗性）：採取した４×４×１６ｃｍの試験体を、７日間、２０℃で、気中養生した後、２リットル／分の流水中で３ヶ月間養生した。その後、試験体表面から３ｍｍの部分で試験体をカットし、表層部に含まれるカルシウム量をＥＰＭＡにより測定し、水中で養生する前の試験体のカルシウム量と比較した。
中性化深さ（中性化抵抗性）：溶脱抵抗性の試験において３カ月間水中で養生した試験体を、２０℃の気中で１日間乾燥した後、温度３０℃、湿度６０％、炭酸ガス濃度５％の中性化促進装置に試験体を２８日間貯蔵し、中性化深さをフェノールフタレイン法で測定した。
【００６７】
【表２】
【００６８】
ロジン誘導体と硫酸アルミニウムを使用した場合、カルシウムイオンの溶脱抵抗性、中性化に対する抵抗性が大きい。
【実施例３】
【００６９】
セメント１００部、表３に示す量の骨材、カルシウムアルミネート５部、硫酸カルシウム５部、水酸化カルシウム４部、有機酸０．５部、ロジン誘導体０．６部、セメントと骨材の合計１００部に対して繊維０．８部を混合してドライモルタルを製造し、次いでドライモルタルにＷ／Ｃ＝６０％の割合で水を混合してウェットモルタルを調製し、このウェットモルタル中のセメント１００部に対して、急結剤Ａを固形分換算で８部混合して急結性吹付けモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行い、リバウンド率、クラックの有無、圧縮強度、カルシウム量、中性化深さを測定した。結果を表３に示す。
【００７０】
〈測定方法〉
クラックの有無：面積１ｍ２、厚さ２ｃｍの型枠に急結性吹付けモルタルを吹付け、１ヶ月後にクラックの本数を測定した。
リバウンド率：急結性吹付けモルタルを１分間側壁に吹付けた時の、（跳ね返った量／吹付け量）×１００でリバウンド率を示した（単位：％）。
【００７１】
【表３】
【００７２】
骨材を使用した場合、クラックが少なく、カルシウムイオンの溶脱抵抗性が大きい。骨材を適量使用した場合、跳ね返りが少なく、強度発現性が向上し、中性化に対する抵抗性が大きい。
【実施例４】
【００７３】
セメント１００部、骨材１５０部、表４に示す量のカルシウムアルミネート、硫酸カルシウム５部、水酸化カルシウム４部、有機酸０．５部、ロジン誘導体０．６部、セメントと骨材の合計１００部に対して繊維０．８部を混合してドライモルタルを製造し、次いでドライモルタルにＷ／Ｃ＝６０％の割合で水を混合してウェットモルタルを調製し、このウェットモルタル中のセメント１００部に対して、急結剤Ａを固形分換算で８部混合して急結性吹付けモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行い、モルタル可使時間、始発時間、終結時間、圧縮強度、カルシウム量、中性化深さを測定した。結果を表４に示す。
【００７４】
〈測定方法〉
モルタル可使時間：ウェットモルタルを調製してからモルタルフロー値が１５０ｍｍ以下になるまでの時間を測定した（単位：分）。
モルタルフロー：ドライモルタルを製造し、次いでセメント１００部に対して、水６０部を加えて調製したウェットモルタルについて、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じてモルタルフローを測定した。
始発時間、終結時間：ドライモルタルを製造し、次いでセメント１００部に対して、水６０部を加え、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じてモルタルミキサーで混練りし、ウェットモルタルを調製した。このウェットモルタル中のセメント１００部に対して急結剤を固形分換算で８部混合して１０秒間混練りし、すばやく型枠に充填した。その後、２０℃で、ＪＩＳ Ａ １１４７に規定するプロクター貫入抵抗値を測定して始発時間、終結時間を測定した。
始発時間：急結剤を混合してからプロクター貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ２に達するまでの時間を測定した（単位：分）。
終結時間：急結剤を混合してからプロクター貫入抵抗値が２８Ｎ／ｍｍ２に達するまでの時間を測定した（単位：分）。
【００７５】
【表４】
【００７６】
カルシウムアルミネートを使用した場合、凝結性や強度発現性が向上し、カルシウムイオンの溶脱抵抗性が大きい。カルシウムアルミネートを適量使用した場合、モルタルの可使時間を確保でき、中性化に対する抵抗性が大きい。
【実施例５】
【００７７】
セメント１００部、骨材１５０部、カルシウムアルミネート５部、表５に示す量の硫酸カルシウム、水酸化カルシウム４部、有機酸０．５部、ロジン誘導体０．６部、セメントと骨材の合計１００部に対して繊維０．８部を混合してドライモルタルを製造し、次いでドライモルタルにＷ／Ｃ＝６０％の割合で水を混合してウェットモルタルを調製し、このウェットモルタル中のセメント１００部に対して、急結剤Ａを固形分換算で８部混合して急結性吹付けモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行い、始発時間、終結時間、圧縮強度、カルシウム量、中性化深さを測定した。結果を表５に示す。
【００７８】
【表５】
【００７９】
硫酸カルシウムを使用した場合、急結性や強度発現性が向上し、カルシウムイオンの溶脱抵抗性が大きく、中性化に対する抵抗性が大きい。
【実施例６】
【００８０】
セメント１００部、骨材１５０部、カルシウムアルミネート５部、硫酸カルシウム５部、表６に示す量の水酸化カルシウム、有機酸０．５部、ロジン誘導体０．６部、セメントと骨材の合計１００部に対して繊維０．８部を混合してドライモルタルを製造し、次いでドライモルタルにＷ／Ｃ＝６０％の割合で水を混合してウェットモルタルを調製し、このウェットモルタル中のセメント１００部に対して、急結剤Ａを固形分換算で８部混合して急結性吹付けモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行い、始発時間、終結時間、圧縮強度、カルシウム量、中性化深さを測定した。結果を表６に示す。
【００８１】
【表６】
【００８２】
水酸化カルシウムを使用した場合、凝結性や強度発現性が向上し、中性化に対する抵抗性が大きい。水酸化カルシウムを適量使用した場合、長期強度発現性が向上し、カルシウムイオンの溶脱抵抗性が大きい。
【実施例７】
【００８３】
セメント１００部、骨材１５０部、カルシウムアルミネート５部、硫酸カルシウム５部、水酸化カルシウム４部、表７に示す量の有機酸、ロジン誘導体０．６部、セメントと骨材の合計１００部に対して繊維０．８部を混合してドライモルタルを製造し、次いでドライモルタルにＷ／Ｃ＝６０％の割合で水を混合してウェットモルタルを調製し、このウェットモルタル中のセメント１００部に対して急結剤Ａを固形分換算で８部混合して急結性吹付けモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行い、モルタル可使時間、始発時間、終結時間、圧縮強度、カルシウム量、中性化深さを測定した。結果を表７に示す。
【００８４】
【表７】
【００８５】
有機酸を使用した場合、可使時間を確保でき、凝結性や強度発現性が向上し、カルシウムイオンの溶脱抵抗性が大きい。有機酸を適量使用した場合、中性化に対する抵抗性が大きい。
【実施例８】
【００８６】
セメント１００部、骨材１５０部、カルシウムアルミネート５部、硫酸カルシウム５部、水酸化カルシウム４部、有機酸０．５部、ロジン誘導体０．６部、セメントと骨材の合計１００部に対して表８に示す量の繊維を混合してドライモルタルを製造し、次いでドライモルタルにＷ／Ｃ＝６０％の割合で水を混合してウェットモルタルを調製し、このウェットモルタル中のセメント１００部に対して急結剤Ａを固形分換算で８部混合して急結性吹付けモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行い、曲げじん性、始発時間、終結時間、圧縮強度、カルシウム量、中性化深さを測定した。結果を表８に示す。
【００８７】
〈測定方法〉
曲げじん性：ドライモルタルを製造し、次いでセメント１００部に対して、水６０部を加え、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じてモルタルミキサーで混練りし、ウェットモルタルを調製した。このウェットモルタル中のセメント１００部に対して急結剤を、固形分換算で８部混合し、１０秒間混練りし、すばやく型枠に充填した。その後、２０℃で曲げじん性の測定を行った。曲げじん性は、ＪＳＣＥ−Ｇ ５５２−２０１０「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度及び曲げタフネス試験方法」に準じて測定した。
【００８８】
【表８】
【００８９】
繊維を使用した場合、曲げじん性、凝結性、強度発現性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、硬化後に、表面の変色が小さいので美観を損なうことがない。本発明は、表面が緻密化するので、カルシウムイオンの溶脱が小さく、水流に対する摩耗性に優れる。本発明は、乾燥を受けても、劣化因子に対する遮蔽性が優れる。本発明は、耐久性の高い構造物を構築できるため、産業状の利用可能性が大きい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吹付け材料及び吹付け方法に関する。本発明は、例えば、土木分野における道路、鉄道、導水路トンネル、開水路、法面を建設する時に使用する保護モルタルや、既設コンクリート構造物等の補修モルタルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、直径が２〜５ｍの小断面トンネル、法面、開水路等を建設する時、急結性吹付けモルタルが使用されている。断面の小さい導水路トンネル等では、トンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）で掘削される場合が多く、掘削後の岩盤の安定化を図るために、急結性吹付けモルタルが用いられている。例えば、バッチ練りのモルタルと、カルシウムアルミネートを含有する急硬剤スラリーとを併用して、作業時間の短縮と作業環境を改善した吹き付け工法（特許文献１）や、ＴＢＭで掘削できる小断面トンネルにおいて、セメント、最大粒径２．５ｍｍの骨材、消石灰含有物質及びアルカリ金属アルミン酸塩を含有する吹付け材料を使用して、施工性を高めた吹付け工法（特許文献２）が提案されている。
【０００３】
ロジン誘導体とポリアルキレンオキサイドを組み合わせてリバウンドを低減する技術（特許文献３）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１２２０４０号公報
【特許文献２】特開平９−２２７１９８号公報
【特許文献３】特開２００１−２４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、急硬剤スラリーを使用する吹き付け工法は、急硬剤スラリーに遅延剤を併用するため、凝結速度が小さい。凝結速度が小さい場合、リバウンドが増加し、厚付けがしにくい場合がある。急硬剤スラリーを使用する吹き付け工法は、低温環境下で凝結速度が小さい可能性がある。
【０００６】
セメント、最大粒径２．５ｍｍ以下の骨材、消石灰含有物質、及びアルカリ金属アルミン酸塩を含有する吹付け材料は、アルカリ金属アルミン酸塩を使用しているため、作業員への薬傷対策を十分配慮する必要があった。そのために、作業員は吹付け時には保護具を着用しなければならず、作業性が劣ってしまうという課題があった。
【０００７】
カルシウムアルミネートを含有する急結モルタルを用いた場合、置かれた環境条件（湿度が高い水路等）によっては、不純物（鉄分）の影響で硬化体の表面が赤く変色する可能性がある。
【０００８】
従来の急結性吹付け材料は、上記以外に、施工性を重視するために水セメント比が比較的大きくなりがちであり、長期的な耐久性の点で信頼しにくいという課題もあった。
ロジン誘導体とポリアルキレンオキサイドを組み合わせた吹付け材料は、急結剤に硫酸アルミニウムを使用することにより、吹付け面の美観や耐久性を向上することについて、記載がない。
【０００９】
本発明者は、前記課題を解消すべく種々検討を重ねた結果、特定の吹付け材料の使用により、前記課題を解消する知見を得て本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
即ち、本発明は、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け材料であり、Ａ剤が骨材と水を含有してなり、Ｂ剤が水を含有してなる該吹付け材料であり、更に、有機酸類を含有してなる該吹付け材料であり、更に、水酸化カルシウムを含有してなる該吹付け材料であり、更に、繊維を含有してなる該吹付け材料であり、該変色防止用吹付け材料であり、該耐久性向上用吹付け材料であり、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け方法であり、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材を含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け方法であり、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材、水を含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け方法であり、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材、ロジン誘導体を含有してなるドライモルタルと水を混合してなるウェットモルタルＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤とを、個別に圧送し、吹付け直前にＡ剤とＢ剤を混合して吹付ける吹付け方法であり、更に、有機酸類を含有してなる該請吹付け方法であり、更に、水酸化カルシウムを含有してなる該吹付け方法であり、更に、繊維を含有してなる該吹付け方法であり、有機酸類と水酸化カルシウムと繊維のうちの１種以上がドライモルタルに含有してなる該吹付け方法であり、更に、Ｂ剤が水を含有してなる該吹付け方法であり、骨材の最大粒径が２．５ｍｍ以下である該吹付け方法であり、該吹付け工法からなる変色防止方法であり、該吹付け工法からなる耐久性向上方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、硬化後に、表面の変色が小さいので美観を損なうことがない。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。特記しない限り、部や％は、質量部や質量％をいう。
【００１３】
本発明で使用する吹付け材料は、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有するＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有するＢ剤とを含有する。
本発明で使用するＡ剤は、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有する。
【００１４】
本発明で使用するセメントとしては、普通・早強・超早強等の各種ポルトランドセメントや、これらの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シリカを混合した各種混合セメント、エコセメント、３ＣａＯ・ＳｉＯ２や１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２を主成分とする変性ポルトランドセメント等が挙げられる。
【００１５】
本発明で使用するカルシウムアルミネートは、初期にセメントコンクリートの凝結を起こさせる急結成分である。
【００１６】
カルシウムアルミネートとは、カルシアを含む原料と、アルミナを含む原料とを混合して、キルンでの焼成や、電気炉での溶融等の熱処理をして得られる、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを主たる成分とし、水和活性を有する物質の総称であり、ＣａＯ及び／又は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合物、アルカリ土類金属ハロゲン化合物、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、或いはＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを主たる成分とするものに、これらが少量固溶した物質である。カルシウムアルミネートの鉱物形態は、結晶質、非晶質いずれであってもよい。
【００１７】
これらの中では、反応活性とポンプ圧送性の点で、非晶質のカルシウムアルミネートが好ましく、Ｃ１２Ａ７組成に酸化ケイ素を一部固溶した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。
【００１８】
カルシウムアルミネートの粒度は、ブレーン値で、５，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましい。５，０００ｃｍ２／ｇ未満だと急結性や初期強度発現性が低下する場合がある。
【００１９】
カルシウムアルミネートの使用量は、作業性、初期強度発現性及び耐久性の点で、セメント１００部対して、２〜１０部が好ましく、３〜７部がより好ましい。２部未満だと凝結性や強度発現性が低下する場合があり、１０部を超えるとモルタルの可使時間を確保しにくく、耐久性が得られない場合がある。
【００２０】
本発明で使用する硫酸カルシウムは、急結性と硬化体の強度発現性を向上させる目的で使用する。硫酸カルシウムとしては、無水石膏、半水石膏、及び二水石膏等が挙げられ、これらのうち一種又は二種以上の使用が可能である。
【００２１】
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型無水石膏等が使用可能である。
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産副生無水石膏が含まれる。
【００２２】
硫酸カルシウムの粒度は、強度発現性の点で、ブレーン値で、２，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、３，０００ｃｍ２／ｇ以上がより好ましい。
【００２３】
硫酸カルシウムの使用量は、セメント１００部に対して２〜１０部が好ましく、３〜７部がより好ましい。この範囲外では、優れた急結性が得られない場合がある。
【００２４】
本発明で使用するロジン誘導体は、セメントと混合することにより、エフロレッセンスの防止、カルシウムイオンの溶脱制御に効果を示すものである。従って、本発明は、ロジン誘導体により、水の浸漬した時にカルシウムイオンの溶脱抵抗性が大きくなるため、乾燥の影響を受けた時に劣化因子に対する遮蔽抵抗性が向上する。
【００２５】
ロジン誘導体は松に多量に含まれる成分である。ロジン誘導体としては、ピマール酸、パラストリン酸、イソピマル酸、アビエン酸、デヒドロアビエチン酸、ネオアビエチン酸等の樹脂酸等が挙げられる。
【００２６】
ロジン誘導体の使用量は、セメント１００部に対して、０．１〜１０部が好ましく、０．３〜５部がより好ましい。０．１部未満だと改善効果が小さい場合があり、１０部を超えると強度発現性が低下する場合がある。
【００２７】
本発明は、骨材を使用しても良い。
【００２８】
本発明で使用する骨材は、天然砂、珪砂、および石灰砂のいずれも使用できる。骨材の最大粒径は２．５ｍｍ以下が好ましく、１．５ｍｍ以下が好ましい。最大粒径が２．５ｍｍを超えると吹付け施工の際に跳ね返りが多くなり、ポンプ圧送性が悪化する場合がある。
【００２９】
骨材の使用量は、作業性、初期強度発現性及び耐久性の点で、セメント１００部に対して、５０〜３００部が好ましく、１００〜２００部がより好ましい。５０部未満だと耐久性が低い場合があり、３００部を超えると跳ね返りが多くなる場合がある。
【００３０】
本発明は、有機酸類を使用しても良い。
【００３１】
本発明で使用する有機酸類としては、クエン酸、グルコン酸、酒石酸、リンゴ酸、これらのナトリウム、カリウム、リチウム塩等が挙げられ、その一種又は二種以上を使用できる。これらの中では、遅延性や強度発現性が大きい点で、クエン酸、グルコン酸及び酒石酸のうちの１種以上が好ましい。
【００３２】
有機酸類の粒度は、一般に市販されている製品の粒度のものを使用できる。
有機酸類の使用量は、セメント１００部に対して、０．１〜２．０部が好ましく、０．３〜１．０部がより好ましい。０．１部未満だと可使時間を確保できず、凝結性や強度発現性が得られない場合、特に低温や高温での施工時に凝結性の低下が顕著となる場合があり、２．０部を超えると強度発現性が小さくなり、ゲル化する時間が長くなり、吹付け時のダレや剥離の原因となる場合がある。
【００３３】
本発明は、水酸化カルシウムを使用しても良い。
【００３４】
本発明で使用する水酸化カルシウムは、初期の凝結性状を改善する効果を付与する。
【００３５】
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。本発明の吹付け材料は水を使用するため、本発明は、水との反応により水酸化カルシウムを多量に生成させる生石灰を使用することも可能である。生石灰を水酸化カルシウムと併用することも可能である。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。
【００３６】
水酸化カルシウムの粒度は、ブレーン値で、３，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましい。３，０００ｃｍ２／ｇ未満だと凝結性の改善効果が小さい場合がある。
【００３７】
水酸化カルシウムの使用量は、セメント１００部に対して、１〜１０部が好ましく、２〜８部がより好ましい。１部未満だと初期の凝結性状の改善効果が期待できない場合があり、１０部を超えると長期強度発現性が損なわれる場合がある。
【００３８】
本発明は繊維を使用しても良い。
【００３９】
本発明で使用する繊維としては、セラミックスファイバーや耐アルカリガラスファイバー等の無機系繊維、カーボンファイバー、ポリエチレンファイバー、ビニロンファイバー、アラミドファイバー及びポリアクリルファイバー等の有機系繊維、並びに、スチールファイバー等が挙げられる。これらの中では、ドライモルタルを調製する際の混合性や施工性の点で、耐アルカリガラスファイバー、カーボンファイバー、ポリエチレンファイバー、ビニロンファイバー及びポリアクリルファイバーのうちの１種以上が好ましく、ビニロンファイバーがより好ましい。
【００４０】
繊維の長さは、３〜３０ｍｍが好ましく、４〜１２ｍｍがより好ましい。
【００４１】
繊維の使用量は、セメントと骨材の合計１００部に対して、０．１〜１．５部が好ましく、０．３〜１．０部がより好ましい。０．１部未満だと目的とする強度が得られない場合があり、１．５部を超えるとドライモルタル混合時の混合分散性が悪化したり、強度発現性が低下したりする場合がある。
【００４２】
本発明で使用するＢ剤は、硫酸アルミニウムを含有する。
【００４３】
本発明で使用する硫酸アルミニウムは、急結剤として使用することが好ましい。本発明で使用する硫酸アルミニウムは、ＪＩＳ Ａ １４２３やＪＩＳ Ａ １４５０に規定される、工業用、製紙用又は水道用の硫酸アルミニウム等が使用できる。本発明で使用する急結剤は、必要に応じてフッ素及びアルカリ金属元素を含有しても良い。
【００４４】
本発明で使用するＢ剤は、硫酸アルミニウムと水を含有する硫酸アルミニウム含有液として使用することが好ましい。硫酸アルミニウム含有液は、液体急結剤として使用しても良い。硫酸アルミニウム含有液中の固形分濃度は、１０〜５０％が好ましく、２０〜４０％がより好ましい。１０％未満だと急結性が得られない場合があり、５０％を超えると、液体急結剤の粘性が大きくなり、ポンプでの圧送性が悪くなる場合がある。
【００４５】
本発明の液体急結剤は、酸性が好ましく、ｐＨで１〜５がより好ましい。
【００４６】
Ｂ剤の使用量は、セメント１００部に対して、固形分換算で、１〜１５部が好ましく、３〜１０部がより好ましい。１部未満だと急結性が得られない場合があり、１５部を超えると長期強度発現性が低下する場合がある。
【００４７】
本発明では、必要に応じて、さらに減水剤、空気連行剤、ポリマーエマルジョン、増粘剤、収縮低減剤、防錆剤、防凍剤、粘土鉱物、フライアッシュ、シリカフューム、高炉スラグ等のセメント混和剤（材）を使用しても良い。
【００４８】
本発明は、ウェットモルタルＡ剤と硫酸アルミニウムＢ剤を混合し、急結性吹付けモルタルを調製することが好ましい。
【００４９】
本発明で使用する急結性吹付けモルタルの吹付け方法としては、以下の方法等が挙げられる。急結性吹付けモルタルの吹付け方法としては、急結性吹付けモルタルを、セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有するＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤に分け、Ａ剤とＢ剤を個別に圧送し、吹付け直前にＡ剤とＢ剤を混合して急結性吹付けモルタルを調製し、この急結性吹付けモルタルを吹付ける方法が挙げられる。ロジン誘導体、骨材、有機酸類、水酸化カルシウム、繊維は、Ａ剤中に混合することが好ましい。
【００５０】
Ａ剤とＢ剤に分けた場合、吹付け方法としては、以下の方法等が挙げられる。セメント、骨材、カルシウムアルミネート、ロジン誘導体、必要に応じて混合する有機酸類、必要に応じて混合する水酸化カルシウム、必要に応じて混合する繊維を乾燥状態でドライ混合してドライモルタルを調製する。ドライモルタルと水を混練りしてウェットモルタルＡ剤を調製する。硫酸アルミニウムの含有液を調製して液体急結剤Ｂ剤とする。Ａ剤とＢ剤を個別に圧送し、吹付け直前にＡ剤とＢ剤を混合して急結性吹付けモルタルを調製し、この急結性吹付けモルタルを吹付ける。
【００５１】
本発明においては、吹付け現場で、各材料を混合する必要がなく、水を混合するだけでウェットモルタルを調製できる点で、ドライモルタルを使用することが好ましい。
【００５２】
ドライモルタルの調製に使用する混合ミキサとしては、Ｖ型ブレンダーやナウターミキサ等が挙げられる。これらの中では、繊維の分散性の点で、ナウターミキサが好ましい。
ウェットモルタルを調製するミキサとしては、バッチ式のパン型ミキサ、ホバートミキサ、二軸ミキサ等が挙げられる。ウェットモルタルを調製するシステムとしては、連続的に混練りして圧送するシステム等が挙げられる。これらの中では、施工性の点で、連続的に混練りし圧送するシステムを用いることが好ましい。
【００５３】
ウェットモルタル中の水の量は、ポンプで圧送が可能な流動性が得られるように、例えば、フロー値として１８０〜２６０ｍｍになるように水を加えることが好ましい。
【００５４】
ウェットモルタル中の水の量は、水／セメント比で４０〜８０％が好ましく、５０〜７０％がより好ましい。
【００５５】
Ａ剤を圧送するポンプとしては、ピストン式ポンプ、スネーク式ポンプ等が挙げられる。これらの中では、作業性の点で、スネーク式ポンプが好ましい。
【００５６】
ウェットモルタルの圧送方法としては、作業性の点で、ドライトモルタルを混合機の先端の羽根で圧入された水と混練りしてウェットモルタルを調製し、混合機に連結しているスネーク式のポンプで連続的にウェットモルタルを圧送する連続混練り圧送装置により、ウェットモルタルを混練り圧送する方法が、好ましい。ウェットモルタルは、０．５〜５ｍ３／ｈｒの能力で連続混練り圧送することが好ましい。
【００５７】
Ｂ剤を圧送するポンプとしては、ピストン式ポンプ、プランジャー式ポンプ、スクイズ式ポンプ、スネーク式ポンプ等が挙げられる。
【００５８】
混練り圧送されたウェットモルタルであるＡ剤と、硫酸アルミニウム含有液であるＢ剤とを混合する方法としては、以下の方法が挙げられる。例えば、ＮＡＴＭ（ニュー・オーストリアン・工法）等で使用されるように、Ｂ剤をエアで搬送し、Ｙ字管を用いてＢ剤をＡ剤に混合し、吹付ける方法が挙げられる。リング周囲に数か所の孔を有するインレットピースを使用し、インレットピースにポンプ圧送したＢ剤をエアで圧入し、Ａ剤と混合し、吹付ける方法が挙げられる。Ｂ剤を搬送するエアは、０．１〜１Ｍｐａが好ましい。これらの中では、混合性の点で、インレットピースを使用する混合方法が好ましい。
【００５９】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００６０】
セメント１００部、骨材１５０部、カルシウムアルミネート５部、硫酸カルシウム５部、水酸化カルシウム４部、有機酸０．５部、表１に示すロジン誘導体、セメントと骨材の合計１００部に対して繊維０．８部をナウターミキサで混合してプレミックスのドライモルタルを２００ｋｇ製造した。
製造したドライモルタルをドイツのＰＦＴ社製Ｇ４連続練りミキサにポンプに投入し、フロー値２００ｍｍになるように水をＷ／Ｃ＝６０％の割合で混合してウェットモルタルとし、２．１ｍ３／ｈｒの能力で連続混練り圧送した。
表１に示す急結剤をプランジャー式ポンプで圧送し、ウェットモルタル中のセメント１００部に対して、固形分換算で８部になるように、ノズル手前に取り付けたインレットピースに、０．３５Ｍｐａのエアと共にインレットピースの中を通るウェットモルタルに圧入、混合して急結性吹付けモルタルとした。急結性吹付けモルタルを、側壁に厚さ２ｃｍになるように１ｍ２の広さに吹き付け、時間の経過とともに表面の変色の具合を測定した。急結性吹付けモルタルの圧縮強度を測定した。
比較のために、硫酸アルミニウム以外の急結剤を固形分換算で８部となるように加え、評価した。粉体急結剤の場合は、粉体急結剤添加装置（ナトムクリート）を用い、Ｙ字管でウェットモルタルに合流混合した。
結果を表１に示す。
【００６１】
〈使用材料〉
セメント：早強ポルトランドセメント、市販品
骨材 ：新潟県糸魚川産石灰砂乾燥品、最大粒径１．２ｍｍ
カルシウムアルミネート：Ｃ１２Ａ７組成に対応する熱処理物を急冷したカルシウムアルミネート、非晶質、ブレーン値６１００ｃｍ２／ｇ
硫酸カルシウム：無水セッコウ 市販品、ブレーン値５０００ｃｍ２／ｇ
水酸化カルシウム：市販品、ブレーン値５０００ｃｍ２／ｇ
有機酸：クエン酸 市販品
ロジン誘導体：市販品、中京油脂社製
繊維：ビニロンファイバー 繊維長６ｍｍ
急結剤Ａ：液体急結剤、硫酸アルミニウムを固形分濃度で３０％含有する硫酸アルミニウム含有液、ｐＨ＝４
急結剤Ｂ：カルシウムアルミネートを成分とする粉体急結剤、市販品
急結剤Ｃ：アルミン酸塩を主成分とする液体急結剤、市販品
急結剤Ｄ：カルシウムサルホアルミネートを主成分とする粉体急結剤、市販品
側壁 ：高さ５ｍ、幅５．５ｍの模擬トンネルの側壁
【００６２】
〈測定方法〉
着色の有無：面積１ｍ２、厚さ２ｃｍの型枠に急結性吹付けモルタルを吹付け、材齢毎に表面の色を観察した。着色の状態は色の三属性（ＪＩＳ Ｚ ８７２１）で色を定量的に表す「マンセル記号」を用いた。
圧縮強度：ドライモルタルを製造し、次いでセメント１００部に対して、水６０部を加え、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じてモルタルミキサーで混練りし、ウェットモルタルを調製した。このウェットモルタル中のセメント１００部に対して急結剤を、固形分換算で８部混合し、１０秒間混練りし、すばやく型枠に充填した。その後、２０℃で圧縮強度の測定を行った。圧縮強度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて、２０℃の環境下、所定の材齢で測定した（単位：Ｎ／ｍｍ２）。
最大粒径：ＪＩＳ Ａ １１０２に準じて骨材のふるい分けを行い、完全通過しない一番大きなふるい目の寸法を最大粒径とした。
【００６３】
【表１】
【００６４】
ロジン誘導体を使用した場合、硬化体の表面の変色が小さい。ロジン誘導体を適量使用した場合、強度発現性が向上する。硫酸アルミニウム以外の急結剤を使用した場合、硬化体の表面の変色が大きい。
【実施例２】
【００６５】
急結性吹付けモルタルを、４×４×１６ｃｍの型枠試験体に吹付けたこと以外は実施例１と同様に行い、カルシウム量と中性化深さを測定した。結果を表２に示す。
【００６６】
〈測定方法〉
カルシウム量（溶脱抵抗性）：採取した４×４×１６ｃｍの試験体を、７日間、２０℃で、気中養生した後、２リットル／分の流水中で３ヶ月間養生した。その後、試験体表面から３ｍｍの部分で試験体をカットし、表層部に含まれるカルシウム量をＥＰＭＡにより測定し、水中で養生する前の試験体のカルシウム量と比較した。
中性化深さ（中性化抵抗性）：溶脱抵抗性の試験において３カ月間水中で養生した試験体を、２０℃の気中で１日間乾燥した後、温度３０℃、湿度６０％、炭酸ガス濃度５％の中性化促進装置に試験体を２８日間貯蔵し、中性化深さをフェノールフタレイン法で測定した。
【００６７】
【表２】
【００６８】
ロジン誘導体と硫酸アルミニウムを使用した場合、カルシウムイオンの溶脱抵抗性、中性化に対する抵抗性が大きい。
【実施例３】
【００６９】
セメント１００部、表３に示す量の骨材、カルシウムアルミネート５部、硫酸カルシウム５部、水酸化カルシウム４部、有機酸０．５部、ロジン誘導体０．６部、セメントと骨材の合計１００部に対して繊維０．８部を混合してドライモルタルを製造し、次いでドライモルタルにＷ／Ｃ＝６０％の割合で水を混合してウェットモルタルを調製し、このウェットモルタル中のセメント１００部に対して、急結剤Ａを固形分換算で８部混合して急結性吹付けモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行い、リバウンド率、クラックの有無、圧縮強度、カルシウム量、中性化深さを測定した。結果を表３に示す。
【００７０】
〈測定方法〉
クラックの有無：面積１ｍ２、厚さ２ｃｍの型枠に急結性吹付けモルタルを吹付け、１ヶ月後にクラックの本数を測定した。
リバウンド率：急結性吹付けモルタルを１分間側壁に吹付けた時の、（跳ね返った量／吹付け量）×１００でリバウンド率を示した（単位：％）。
【００７１】
【表３】
【００７２】
骨材を使用した場合、クラックが少なく、カルシウムイオンの溶脱抵抗性が大きい。骨材を適量使用した場合、跳ね返りが少なく、強度発現性が向上し、中性化に対する抵抗性が大きい。
【実施例４】
【００７３】
セメント１００部、骨材１５０部、表４に示す量のカルシウムアルミネート、硫酸カルシウム５部、水酸化カルシウム４部、有機酸０．５部、ロジン誘導体０．６部、セメントと骨材の合計１００部に対して繊維０．８部を混合してドライモルタルを製造し、次いでドライモルタルにＷ／Ｃ＝６０％の割合で水を混合してウェットモルタルを調製し、このウェットモルタル中のセメント１００部に対して、急結剤Ａを固形分換算で８部混合して急結性吹付けモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行い、モルタル可使時間、始発時間、終結時間、圧縮強度、カルシウム量、中性化深さを測定した。結果を表４に示す。
【００７４】
〈測定方法〉
モルタル可使時間：ウェットモルタルを調製してからモルタルフロー値が１５０ｍｍ以下になるまでの時間を測定した（単位：分）。
モルタルフロー：ドライモルタルを製造し、次いでセメント１００部に対して、水６０部を加えて調製したウェットモルタルについて、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じてモルタルフローを測定した。
始発時間、終結時間：ドライモルタルを製造し、次いでセメント１００部に対して、水６０部を加え、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じてモルタルミキサーで混練りし、ウェットモルタルを調製した。このウェットモルタル中のセメント１００部に対して急結剤を固形分換算で８部混合して１０秒間混練りし、すばやく型枠に充填した。その後、２０℃で、ＪＩＳ Ａ １１４７に規定するプロクター貫入抵抗値を測定して始発時間、終結時間を測定した。
始発時間：急結剤を混合してからプロクター貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ２に達するまでの時間を測定した（単位：分）。
終結時間：急結剤を混合してからプロクター貫入抵抗値が２８Ｎ／ｍｍ２に達するまでの時間を測定した（単位：分）。
【００７５】
【表４】
【００７６】
カルシウムアルミネートを使用した場合、凝結性や強度発現性が向上し、カルシウムイオンの溶脱抵抗性が大きい。カルシウムアルミネートを適量使用した場合、モルタルの可使時間を確保でき、中性化に対する抵抗性が大きい。
【実施例５】
【００７７】
セメント１００部、骨材１５０部、カルシウムアルミネート５部、表５に示す量の硫酸カルシウム、水酸化カルシウム４部、有機酸０．５部、ロジン誘導体０．６部、セメントと骨材の合計１００部に対して繊維０．８部を混合してドライモルタルを製造し、次いでドライモルタルにＷ／Ｃ＝６０％の割合で水を混合してウェットモルタルを調製し、このウェットモルタル中のセメント１００部に対して、急結剤Ａを固形分換算で８部混合して急結性吹付けモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行い、始発時間、終結時間、圧縮強度、カルシウム量、中性化深さを測定した。結果を表５に示す。
【００７８】
【表５】
【００７９】
硫酸カルシウムを使用した場合、急結性や強度発現性が向上し、カルシウムイオンの溶脱抵抗性が大きく、中性化に対する抵抗性が大きい。
【実施例６】
【００８０】
セメント１００部、骨材１５０部、カルシウムアルミネート５部、硫酸カルシウム５部、表６に示す量の水酸化カルシウム、有機酸０．５部、ロジン誘導体０．６部、セメントと骨材の合計１００部に対して繊維０．８部を混合してドライモルタルを製造し、次いでドライモルタルにＷ／Ｃ＝６０％の割合で水を混合してウェットモルタルを調製し、このウェットモルタル中のセメント１００部に対して、急結剤Ａを固形分換算で８部混合して急結性吹付けモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行い、始発時間、終結時間、圧縮強度、カルシウム量、中性化深さを測定した。結果を表６に示す。
【００８１】
【表６】
【００８２】
水酸化カルシウムを使用した場合、凝結性や強度発現性が向上し、中性化に対する抵抗性が大きい。水酸化カルシウムを適量使用した場合、長期強度発現性が向上し、カルシウムイオンの溶脱抵抗性が大きい。
【実施例７】
【００８３】
セメント１００部、骨材１５０部、カルシウムアルミネート５部、硫酸カルシウム５部、水酸化カルシウム４部、表７に示す量の有機酸、ロジン誘導体０．６部、セメントと骨材の合計１００部に対して繊維０．８部を混合してドライモルタルを製造し、次いでドライモルタルにＷ／Ｃ＝６０％の割合で水を混合してウェットモルタルを調製し、このウェットモルタル中のセメント１００部に対して急結剤Ａを固形分換算で８部混合して急結性吹付けモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行い、モルタル可使時間、始発時間、終結時間、圧縮強度、カルシウム量、中性化深さを測定した。結果を表７に示す。
【００８４】
【表７】
【００８５】
有機酸を使用した場合、可使時間を確保でき、凝結性や強度発現性が向上し、カルシウムイオンの溶脱抵抗性が大きい。有機酸を適量使用した場合、中性化に対する抵抗性が大きい。
【実施例８】
【００８６】
セメント１００部、骨材１５０部、カルシウムアルミネート５部、硫酸カルシウム５部、水酸化カルシウム４部、有機酸０．５部、ロジン誘導体０．６部、セメントと骨材の合計１００部に対して表８に示す量の繊維を混合してドライモルタルを製造し、次いでドライモルタルにＷ／Ｃ＝６０％の割合で水を混合してウェットモルタルを調製し、このウェットモルタル中のセメント１００部に対して急結剤Ａを固形分換算で８部混合して急結性吹付けモルタルとしたこと以外は実施例１と同様に行い、曲げじん性、始発時間、終結時間、圧縮強度、カルシウム量、中性化深さを測定した。結果を表８に示す。
【００８７】
〈測定方法〉
曲げじん性：ドライモルタルを製造し、次いでセメント１００部に対して、水６０部を加え、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じてモルタルミキサーで混練りし、ウェットモルタルを調製した。このウェットモルタル中のセメント１００部に対して急結剤を、固形分換算で８部混合し、１０秒間混練りし、すばやく型枠に充填した。その後、２０℃で曲げじん性の測定を行った。曲げじん性は、ＪＳＣＥ−Ｇ ５５２−２０１０「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度及び曲げタフネス試験方法」に準じて測定した。
【００８８】
【表８】
【００８９】
繊維を使用した場合、曲げじん性、凝結性、強度発現性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、硬化後に、表面の変色が小さいので美観を損なうことがない。本発明は、表面が緻密化するので、カルシウムイオンの溶脱が小さく、水流に対する摩耗性に優れる。本発明は、乾燥を受けても、劣化因子に対する遮蔽性が優れる。本発明は、耐久性の高い構造物を構築できるため、産業状の利用可能性が大きい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け材料。
【請求項２】
Ａ剤が骨材と水を含有してなり、Ｂ剤が水を含有してなる請求項１記載の吹付け材料。
【請求項３】
更に、有機酸類を含有してなる請求項１又は２項記載の吹付け材料。
【請求項４】
更に、水酸化カルシウムを含有してなる請求項１〜３のうちの１項記載の吹付け材料。
【請求項５】
更に、繊維を含有してなる請求項１〜４のうちの１項記載の吹付け材料。
【請求項６】
請求項１〜５のうちの１項記載の変色防止用吹付け材料。
【請求項７】
請求項１〜５のうちの１項記載の耐久性向上用吹付け材料。
【請求項８】
セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け方法。
【請求項９】
セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材を含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け方法。
【請求項１０】
セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材、水を含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け方法。
【請求項１１】
セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材、ロジン誘導体を含有してなるドライモルタルと水を混合してなるウェットモルタルＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤とを、個別に圧送し、吹付け直前にＡ剤とＢ剤を混合して吹付ける吹付け方法。
【請求項１２】
更に、有機酸類を含有してなる請求項８〜１１のうちの１項記載の吹付け方法。
【請求項１３】
更に、水酸化カルシウムを含有してなる請求項８〜１２のうちの１項記載の吹付け方法。
【請求項１４】
更に、繊維を含有してなる請求項８〜１３のうちの１項記載の吹付け方法。
【請求項１５】
有機酸類と水酸化カルシウムと繊維のうちの１種以上がドライモルタルに含有してなる請求項１２〜１４のうちの１項記載の吹付け方法。
【請求項１６】
更に、Ｂ剤が水を含有してなる請求項８〜１５のうちの１項記載の吹付け方法。
【請求項１７】
骨材の最大粒径が２．５ｍｍ以下である請求項９〜１６のうちの１項記載の吹付け方法。
【請求項１８】
請求項８〜１７のうちの１項記載の吹付け工法からなる変色防止方法。
【請求項１９】
請求項８〜１７のうちの１項記載の吹付け工法からなる耐久性向上方法。
【請求項１】
セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け材料。
【請求項２】
Ａ剤が骨材と水を含有してなり、Ｂ剤が水を含有してなる請求項１記載の吹付け材料。
【請求項３】
更に、有機酸類を含有してなる請求項１又は２項記載の吹付け材料。
【請求項４】
更に、水酸化カルシウムを含有してなる請求項１〜３のうちの１項記載の吹付け材料。
【請求項５】
更に、繊維を含有してなる請求項１〜４のうちの１項記載の吹付け材料。
【請求項６】
請求項１〜５のうちの１項記載の変色防止用吹付け材料。
【請求項７】
請求項１〜５のうちの１項記載の耐久性向上用吹付け材料。
【請求項８】
セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウムを含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け方法。
【請求項９】
セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材を含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け方法。
【請求項１０】
セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材、水を含有してなるＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤と、ロジン誘導体とを混合してなる吹付け方法。
【請求項１１】
セメント、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、骨材、ロジン誘導体を含有してなるドライモルタルと水を混合してなるウェットモルタルＡ剤と、硫酸アルミニウムを含有してなるＢ剤とを、個別に圧送し、吹付け直前にＡ剤とＢ剤を混合して吹付ける吹付け方法。
【請求項１２】
更に、有機酸類を含有してなる請求項８〜１１のうちの１項記載の吹付け方法。
【請求項１３】
更に、水酸化カルシウムを含有してなる請求項８〜１２のうちの１項記載の吹付け方法。
【請求項１４】
更に、繊維を含有してなる請求項８〜１３のうちの１項記載の吹付け方法。
【請求項１５】
有機酸類と水酸化カルシウムと繊維のうちの１種以上がドライモルタルに含有してなる請求項１２〜１４のうちの１項記載の吹付け方法。
【請求項１６】
更に、Ｂ剤が水を含有してなる請求項８〜１５のうちの１項記載の吹付け方法。
【請求項１７】
骨材の最大粒径が２．５ｍｍ以下である請求項９〜１６のうちの１項記載の吹付け方法。
【請求項１８】
請求項８〜１７のうちの１項記載の吹付け工法からなる変色防止方法。
【請求項１９】
請求項８〜１７のうちの１項記載の吹付け工法からなる耐久性向上方法。
【公開番号】特開２０１２−２２４５１９（Ｐ２０１２−２２４５１９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４４３０（Ｐ２０１１−９４４３０）
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【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２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【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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