JP2004155654A - Spraying material, and spraying method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、道路、鉄道、及び導水路等のトンネルにおいて、露出した地山面へ吹付ける吹付材料及びそれを用いた吹付工法に関する。 The present invention relates to a spraying material sprayed on an exposed ground surface in a tunnel such as a road, a railway, and a headrace, and a spraying method using the same.
従来、トンネル掘削等露出した地山の崩落を防止するために、急結剤をコンクリートに混合した急結性吹付コンクリートを使用する方法が行われている(特許文献1参照)。この工法は、通常、掘削工事現場に設置したプラントで、セメント、骨材、及び水を混合して吹付コンクリートを調製し、アジテータ車で運搬し、コンクリートポンプで圧送し、途中に設けた合流管で、他方から圧送した急結剤と混合し、急結性吹付コンクリートとして地山面に所定の厚みになるまで吹付ける工法である。 BACKGROUND ART Conventionally, in order to prevent collapse of an exposed ground such as tunnel excavation, a method of using quick-setting sprayed concrete in which a quick-setting agent is mixed with concrete has been used (see Patent Document 1). In this method, a plant installed at the excavation work site usually mixes cement, aggregate, and water to prepare shotcrete, transports it with an agitator truck, pumps it with a concrete pump, and installs a converging pipe This is a method of mixing with a quick-setting agent pumped from the other side and spraying it as a quick-setting sprayable concrete to a predetermined thickness on the ground surface.
この際に使用する急結剤としては、カルシウムアルミネート、アルカリアルミン酸塩、及びアルカリ炭酸塩等が知られている(特許文献2〜5参照)。 Calcium aluminate, alkali aluminate, alkali carbonate and the like are known as quick setting agents used at this time (see Patent Documents 2 to 5).
しかしながら、この急結性吹付コンクリートに使用する急結剤は粉体であるために、セメントモルタルと急結剤が空気圧送して混合した場合に、よく混合されずに粉体の状態で空気中に飛散し、粉塵の発生量が多くなり作業環境が好ましくなくなるおそれがあるという課題があった。 However, since the quick setting agent used in the quick setting spray concrete is a powder, when the cement mortar and the quick setting agent are mixed by air pressure, they are not mixed well and are not mixed well in the air. There is a problem that the amount of dust generated increases and the working environment may become unfavorable.
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、ある特定の吹付材料を使用して吹付けを行うことにより、粉塵の発生量を低減するという上記課題を解決できる知見を得て本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the inventor of the present invention has obtained knowledge that can solve the above-described problem of reducing the amount of generated dust by performing spraying using a specific spraying material, thereby completing the present invention. Reached.
即ち、本発明は、早強ポルトランドセメント及び/又は超早強セメント100部とセッコウ1〜25部を主成分とするセメントモルタルと、アルカリを水に溶解させた水溶液、硫酸塩、アルカリ塩を水に溶解させた水溶液、及びシリカコロイド水溶液からなる群のうちの1種以上からなる液体急結剤とを含有してなることを特徴とする吹付材料であり、セッコウが10〜25部であることを特徴とする該吹付材料であり、液体急結剤がアルカリアルミン酸塩を水に溶解させた水溶液であることを特徴とする該吹付材料であり、液体急結剤が硫酸アルミニウムを水に溶解させた水溶液であることを特徴とする該吹付材料であり、さらに、凝結遅延剤、減水剤、増粘剤、超微粉、及び繊維状物質から選ばれる一種又は二種以上の混和材を含有してなることを特徴とする該吹付材料である。そして、早強ポルトランドセメント及び/又は超早強セメント100部とセッコウ1〜25部を主成分とするセメントモルタルと、アルカリを水に溶解させた水溶液、硫酸塩、アルカリ塩を水に溶解させた水溶液、及びシリカコロイド水溶液からなる群のうちの1種以上からなる液体急結剤を別々に圧送し、次いで混合して吹付けることを特徴とする吹付工法である。 That is, the present invention relates to a cement mortar mainly composed of 100 parts of early-strength Portland cement and / or ultra-high-strength cement and 1 to 25 parts of gypsum, an aqueous solution in which an alkali is dissolved in water, a sulfate, and an alkali salt. A spraying material characterized by containing an aqueous solution dissolved in water and a liquid quick-setting agent consisting of one or more of the group consisting of an aqueous silica colloid solution, and 10 to 25 parts of gypsum The spraying material is characterized in that the liquid quick-setting agent is an aqueous solution obtained by dissolving an alkali aluminate in water, and the liquid quick-setting agent dissolves aluminum sulfate in water. The spraying material is characterized in that it is an aqueous solution, further comprising one or more admixtures selected from a setting retarder, a water reducing agent, a thickener, an ultrafine powder, and a fibrous substance. hand It is a 該吹 with material characterized Rukoto. Then, 100 parts of the early-strength Portland cement and / or ultra-high-strength cement and 1 to 25 parts of gypsum cement mortar, and an aqueous solution in which an alkali was dissolved in water, a sulfate, and an alkali salt were dissolved in water. A spraying method characterized by separately pumping a liquid quick-setting agent consisting of one or more of an aqueous solution and an aqueous solution of silica colloid, then mixing and spraying.
本発明の吹付材料を使用することにより、粉体急結剤と使用した場合よりも、粉塵発生が少ない優れた急結性吹付セメントモルタルとすることができる。そして、セメントとセッコウを主成分とするセメントモルタルを使用することにより、初期や長期の強度発現性を向上できる。従って、作業環境が良く、強度発現性に優れた吹付材料と吹付施工ができる。 By using the spray material of the present invention, it is possible to obtain an excellent quick-setting spray cement mortar which generates less dust than when using a powder quick-setting agent. By using a cement mortar mainly composed of cement and gypsum, the initial and long-term strength development can be improved. Accordingly, a spray material having a good working environment and excellent strength development can be formed.
以下、本発明を詳細に説明する。なお、本発明では、セメントペースト、セメントモルタル、ドライセメントモルタル、コンクリート、及びドライコンクリートを総称してセメントモルタルという。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present invention, cement paste, cement mortar, dry cement mortar, concrete, and dry concrete are collectively referred to as cement mortar.
本発明で使用するセメントとしては、通常市販されている早強ポルトランドセメント及び超早強ポルトランドセメント等が挙げられ、これらを微粉末化して使用してもよい。 Examples of the cement used in the present invention include a commercially available early-strength Portland cement and an ultra-high-strength Portland cement, and these may be used after being pulverized.
本発明で使用するセッコウはセメントモルタルを高強度化するためにセメントモルタル側へ混合するものであり、セッコウとしては、無水セッコウ、半水セッコウ、及び二水セッコウ等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用してもよい。これらの中では強度発現性の点から無水セッコウが好ましい。セッコウの粒度は通常セメント等に使用される程度が良く、例えばブレーン値で3000cm2/g程度が好ましく、さらに3000cm2/gを越えるように微粉末化することが好ましい。
セッコウの使用量は、セメント100重量部に対して、1〜25重量部が好ましく、5〜20重量部がより好ましい。1重量部未満では長期強度発現性を促進させることが難しく、25重量部を越えると初期凝結が遅れ、地山に対する付着性が小さくなるおそれがある。
Gypsum used in the present invention is to be mixed into the cement mortar side to increase the strength of the cement mortar, as gypsum, anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, and dihydrate gypsum, etc., one or more of these Two or more kinds may be used in combination. Of these, anhydrous gypsum is preferred from the viewpoint of strength development. The particle size of the gypsum is generally good for use in cement and the like, and for example, is preferably about 3000 cm 2 / g in terms of Blaine value, and more preferably finely powdered to exceed 3000 cm 2 / g.
The amount of gypsum used is preferably 1 to 25 parts by weight, more preferably 5 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 1 part by weight, it is difficult to promote the long-term strength development, and if it exceeds 25 parts by weight, the initial setting is delayed, and the adhesion to the ground may be reduced.
本発明で使用する液体急結剤としては、アルカリ水酸化物といったアルカリを水に溶解させた水溶液、硫酸塩、並びに、アルカリアルミン酸塩、アルカリ炭酸塩、及びアルカリケイ酸塩といったアルカリ塩を水に溶解させた水溶液、並びに、シリカのコロイド水溶液からなる群のうちの1種以上からなる液体急結剤が挙げられる。カルシウムアルミネートは水と反応して直ちに凝結するために水溶液として使用できない。液体急結剤を使用することにより、粉塵の発生がなくなり、作業環境が好ましくなるという効果がある。 Examples of the liquid quick setting agent used in the present invention include an aqueous solution in which an alkali such as an alkali hydroxide is dissolved in water, a sulfate, and an alkali salt such as an alkali aluminate, an alkali carbonate, and an alkali silicate. And a liquid quick-setting admixture consisting of one or more of the group consisting of an aqueous colloid solution of silica and an aqueous colloidal solution of silica. Calcium aluminate cannot be used as an aqueous solution because it reacts with water and immediately sets. The use of the liquid quick-setting admixture has the effect of eliminating the generation of dust and making the working environment favorable.
アルカリ水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、及び消石灰等が挙げられる。これらの中では、経済性や水への溶解性の点で水酸化ナトリウムが好ましい。 Examples of the alkali hydroxide include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, and slaked lime. Among them, sodium hydroxide is preferred in view of economy and solubility in water.
アルカリ水酸化物の使用量は、セメント100重量部に対して、固形分換算で0.3〜10重量部が好ましく、0.5〜5重量部がより好ましい。0.3重量部未満では効果がなく、10重量部を越えると長期強度発現性を阻害するおそれがある。 The amount of the alkali hydroxide used is preferably from 0.3 to 10 parts by weight, more preferably from 0.5 to 5 parts by weight, in terms of solid content, based on 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 0.3 part by weight, the effect is not obtained. If the amount exceeds 10 parts by weight, the long-term strength development may be impaired.
硫酸塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム、硫酸マグネシウム、及び硫酸アルミニウム等のセッコウを除いたものが挙げられる。これらの中では、水への溶解性や初期凝結力が大きい点で硫酸アルミニウムが好ましい。 Examples of the sulfate include those excluding gypsum such as sodium sulfate, potassium sulfate, lithium sulfate, magnesium sulfate, and aluminum sulfate. Among these, aluminum sulfate is preferred because of its high solubility in water and high initial setting power.
硫酸塩の使用量は、セメント100重量部に対して、固形分換算で0.3〜10重量部が好ましく、0.5〜7重量部がより好ましい。0.3重量部未満では効果がなく、10重量部を越えると長期強度発現性を阻害するおそれがある。 The amount of the sulfate used is preferably 0.3 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 7 parts by weight, in terms of solid content, based on 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 0.3 part by weight, the effect is not obtained. If the amount exceeds 10 parts by weight, the long-term strength development may be impaired.
アルカリアルミン酸塩としては、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る。又、アルカリ金属水酸化物と水酸化アルミニウムを水溶液中等で加熱混合し、溶解させたものを使用してもよい。これらの中では、溶解性の点でアルミン酸カリウムが好ましい。 Examples of the alkali aluminate include sodium aluminate, potassium aluminate, and lithium aluminate. Alternatively, an alkali metal hydroxide and aluminum hydroxide which are heated and mixed in an aqueous solution or the like and dissolved may be used. Among these, potassium aluminate is preferred from the viewpoint of solubility.
アルカリアルミン酸塩の使用量は、セメント100重量部に対して、固形分換算で0.3〜10重量部が好ましく、0.5〜5重量部がより好ましい。0.3重量部未満では効果がなく、10重量部を越えると長期強度発現性を阻害するおそれがある。 The amount of the alkali aluminate to be used is preferably 0.3 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight, in terms of solid content, based on 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 0.3 part by weight, the effect is not obtained. If the amount exceeds 10 parts by weight, the long-term strength development may be impaired.
アルカリ炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、及び炭酸リチウム等が挙げられる。又、アルカリ炭酸水素塩を使用してもよい。これらの中では、経済性や溶解性が大きい点で炭酸ナトリウムや炭酸カリウムが好ましい。 Examples of the alkali carbonate include sodium carbonate, potassium carbonate, and lithium carbonate. Further, an alkali hydrogen carbonate may be used. Among them, sodium carbonate and potassium carbonate are preferable in terms of economy and solubility.
アルカリ炭酸塩の使用量は、セメント100重量部に対して、固形分換算で0.3〜10重量部が好ましく、0.5〜7重量部がより好ましい。0.3重量部未満では効果がなく、10重量部を越えると長期強度発現性を阻害するおそれがある。 The amount of the alkali carbonate to be used is preferably 0.3 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 7 parts by weight, in terms of solid content, based on 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 0.3 part by weight, the effect is not obtained. If the amount exceeds 10 parts by weight, the long-term strength development may be impaired.
アルカリケイ酸塩(以下ケイ酸アルカリという)としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、及びケイ酸リチウム等が挙げられる。ケイ酸アルカリは、セメント成分中のカルシウムイオンやマグネシウムイオンと凝固反応することにより、初期に硬化が促進される。 Examples of the alkali silicate (hereinafter, referred to as alkali silicate) include sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate, and the like. Alkali silicate undergoes a solidification reaction with calcium ions and magnesium ions in the cement component, whereby the curing is promoted at an early stage.
一般的には、JISで規定されている1号、2号、及び3号水ガラスが挙げられ、そのまま使用してもよく、場合によっては水で薄めて使用してもよい。また、粉末状のケイ酸アルカリを任意の割合に水に溶解させたケイ酸アルカリを使用してもよく、その濃度は特に限定されるものではないが10〜60重量%の範囲であれば使用できる。入手のし易さや価格の点から一般に市販されている水ガラスが好ましい。 Generally, No. 1, No. 2 and No. 3 water glasses specified by JIS are mentioned, and they may be used as they are, or may be diluted with water and used in some cases. Further, an alkali silicate obtained by dissolving powdered alkali silicate in water at an arbitrary ratio may be used, and the concentration thereof is not particularly limited, but may be used as long as it is within a range of 10 to 60% by weight. it can. From the viewpoint of availability and price, generally commercially available water glass is preferable.
ケイ酸アルカリの使用量は、セメント100重量部に対して、固形分換算で5〜30重量部が好ましく、10〜20重量部がより好ましい。5重量部未満では初期に充分な凝結力を付与することが困難であり、30重量部を越えると長期強度発現性を阻害するおそれがある。 The amount of the alkali silicate used is preferably 5 to 30 parts by weight, more preferably 10 to 20 parts by weight, in terms of solid content, based on 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 5 parts by weight, it is difficult to impart sufficient coagulation force at the beginning, and if it exceeds 30 parts by weight, there is a possibility that long-term strength development may be impaired.
これらのアルカリやアルカリ塩の中では、初期凝結性の点で、アルカリアルミン酸塩やアルカリ炭酸塩が好ましい。又、アルカリアルミン酸塩とアルカリ炭酸塩を併用してもよい。 Among these alkalis and alkali salts, alkali aluminates and alkali carbonates are preferable from the viewpoint of initial coagulation. Further, an alkali aluminate and an alkali carbonate may be used in combination.
これらのアルカリやアルカリ塩は水に溶解させた水溶液として使用する。又、場合によってはスラリーとして使用してもよく、又、水溶液とスラリーを併用すしてもよい。 These alkalis and alkali salts are used as an aqueous solution dissolved in water. In some cases, the slurry may be used, or the aqueous solution and the slurry may be used in combination.
本発明で使用するシリカのコロイド水溶液とは、酸化ケイ素の粒子や水和物をコロイド状態で分散させた水溶液であり、セメント成分中のカルシウムイオンやマグネシウムイオンと凝固反応することにより、初期の硬化が促進される。又、酸化ケイ素の代わりに酸化アルミニウムを使用してもよい。酸化ケイ素の粒度は、コロイド粒子の分散性の点から40nm以下が好ましい。 The colloidal aqueous solution of silica used in the present invention is an aqueous solution in which particles or hydrates of silicon oxide are dispersed in a colloidal state. Is promoted. Further, aluminum oxide may be used instead of silicon oxide. The particle size of silicon oxide is preferably 40 nm or less from the viewpoint of dispersibility of colloid particles.
シリカのコロイド溶液(以下コロイダルシリカという)としては、コロイド粒径が10〜20nm、酸化ケイ素が30〜31重量%、酸化ナトリウムが0.6重量%以下のものが好ましく、一般的に、市販されているものをそのまま使用してもよく、水といかなる割合にも混合するので薄めて使用してもよい。 As a colloidal solution of silica (hereinafter referred to as colloidal silica), those having a colloid particle size of 10 to 20 nm, 30 to 31% by weight of silicon oxide, and 0.6% by weight or less of sodium oxide are preferable, and are generally commercially available. May be used as it is, or may be mixed with water at any ratio and used diluted.
コロイダルシリカの使用量は、含有する酸化ケイ素又は酸化アルミニウムの固形分換算で、セメント100重量部に対して、5〜30重量部が好ましく、10〜20重量部がより好ましい。5重量部未満では初期に充分な凝結力を付与することが困難であり、30重量部を越えると長期強度発現を阻害するおそれがある。 The amount of colloidal silica to be used is preferably 5 to 30 parts by weight, more preferably 10 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of cement in terms of solid content of silicon oxide or aluminum oxide contained. If the amount is less than 5 parts by weight, it is difficult to impart a sufficient coagulation force at the beginning, and if it exceeds 30 parts by weight, the long-term strength may be impaired.
これらの液体急結剤の中では、初期凝結や初期強度発現性の点で、アルカリアルミン酸塩が好ましい。 Among these liquid quick-setting agents, alkali aluminates are preferred in terms of initial setting and initial strength.
これらの水溶液の溶液濃度は、各物質により水に対する溶解度が異なるため、特に限定されるものではないが、できるだけ高い濃度の水溶液が好ましい。濃度が低いと、水溶液中の水の割合がそれだけ大きく、効果を得るために水溶液を多く使用する必要があり、その分、水の使用量も増加し、強度発現性を阻害するおそれがある。そのため、固形分濃度としては、30〜60重量%が好ましく、40〜55重量%がより好ましい。30重量%未満だと効果はなく、60重量%を越えると溶解性が低下してスラリー状となるために、液体急結剤を貯蔵する間に沈殿物が生じ、使用する際に攪拌しなければならないおそれがある。 The solution concentration of these aqueous solutions is not particularly limited because the solubility in water differs depending on each substance, but an aqueous solution having a concentration as high as possible is preferable. If the concentration is low, the proportion of water in the aqueous solution is so large that it is necessary to use a large amount of the aqueous solution in order to obtain the effect, and accordingly, the amount of water used also increases, and there is a possibility that the strength expression may be impaired. Therefore, the solid content concentration is preferably 30 to 60% by weight, and more preferably 40 to 55% by weight. If the amount is less than 30% by weight, there is no effect. If the amount exceeds 60% by weight, the solubility is reduced and a slurry is formed. May have to be done.
本発明ではセメントモルタルの凝結硬化前の特性や凝結硬化後の強度特性等を改善するために、凝結遅延剤、減水剤、増粘剤、超微粉、及び繊維状物質からなる群より選ばれる一種又は二種以上の混和材を使用することが好ましい。 In the present invention, in order to improve the properties before setting and hardening of the cement mortar and the strength properties after setting and hardening, a type selected from the group consisting of a setting retarder, a water reducing agent, a thickener, an ultrafine powder, and a fibrous substance. Alternatively, it is preferable to use two or more admixtures.
凝結遅延剤とは、セメントの凝結を遅延するものをいう。凝結遅延剤としては、有機酸やリン酸塩等が挙げられる。 A setting retarder is one that delays the setting of cement. Examples of the setting retarder include organic acids and phosphates.
有機酸としては、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、リンゴ酸、及びこれらのナトリウム塩やカリウム塩等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用してもよい。これらの中では強度発現性を阻害しにくい点でクエン酸が好ましい。 Examples of the organic acid include citric acid, tartaric acid, gluconic acid, malic acid, and sodium and potassium salts thereof, and one or more of these may be used in combination. Among these, citric acid is preferred because it hardly inhibits the strength expression.
有機酸の使用量は、セメント100重量部に対して、0.01〜3重量部が好ましく、0.05〜1重量部がより好ましい。0.01重量部未満では効果がなく、3重量部を越えると硬化が遅延しすぎて硬化不良となるおそれがある。 The amount of the organic acid to be used is preferably 0.01 to 3 parts by weight, more preferably 0.05 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 0.01 part by weight, the effect is not obtained. If the amount is more than 3 parts by weight, the curing is excessively delayed, which may result in poor curing.
リン酸塩としては、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、及びテトラポリリン酸ナトリウム等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用してもよい。又、ナトリウム塩の代わりにカリウム塩を使用してもよい。これらの中では強度発現性を阻害しにくい点でトリポリリン酸ナトリウムが好ましい。 Examples of the phosphate include monosodium phosphate, disodium phosphate, trisodium phosphate, sodium tripolyphosphate, sodium hexametaphosphate, sodium pyrophosphate, and sodium tetrapolyphosphate, and one or more of these. May be used in combination. Further, a potassium salt may be used instead of the sodium salt. Among these, sodium tripolyphosphate is preferable because it hardly inhibits the strength expression.
リン酸塩の使用量は、セメント100重量部に対して、0.01〜3重量部が好ましく、0.05〜1重量部がより好ましい。0.01重量部未満では効果がなく、3重量部を越えると硬化が遅延しすぎて硬化不良となるおそれがある。 The amount of the phosphate used is preferably 0.01 to 3 parts by weight, more preferably 0.05 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the cement. If the amount is less than 0.01 part by weight, the effect is not obtained. If the amount is more than 3 parts by weight, the curing is excessively delayed, which may result in poor curing.
凝結遅延後の初期強度を向上するために、有機酸とアルカリ炭酸塩を併用してもよい。この場合の有機酸とアルカリ炭酸塩の混合割合は、アルカリ炭酸塩100重量部に対して、有機酸10〜300重量部が好ましく、20〜200重量部がより好ましい。10重量部未満では効果がなく、300重量部を越えると硬化が遅延しすぎて硬化不良となるおそれがある。 In order to improve the initial strength after setting delay, an organic acid and an alkali carbonate may be used in combination. In this case, the mixing ratio of the organic acid and the alkali carbonate is preferably 10 to 300 parts by weight, more preferably 20 to 200 parts by weight, based on 100 parts by weight of the alkali carbonate. If the amount is less than 10 parts by weight, there is no effect, and if it exceeds 300 parts by weight, curing is excessively delayed, and there is a possibility that curing may be defective.
有機酸とアルカリ炭酸塩の混合物の使用量は、セメント100重量部に対して、0.01〜3重量部が好ましく、0.05〜1重量部がより好ましい。0.01重量部未満では効果がなく、3重量部を越えると硬化が遅延しすぎて硬化不良となるおそれがある。 The amount of the mixture of the organic acid and the alkali carbonate is preferably 0.01 to 3 parts by weight, more preferably 0.05 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the cement. If the amount is less than 0.01 part by weight, the effect is not obtained. If the amount is more than 3 parts by weight, the curing is excessively delayed, which may result in poor curing.
凝結遅延剤の中では、遅延後の初期強度が良好な点で、有機酸とアルカリ炭酸塩を併用したものが好ましい。 Among the setting retarders, a combination of an organic acid and an alkali carbonate is preferable in that the initial strength after retardation is good.
減水剤はセメントモルタルの流動性を改善するために使用するもので、液状や粉状のものいずれも使用できる。減水剤としては、ポリオール誘導体、リグニンスルホン酸塩やその誘導体、及び高性能減水剤等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用してもよい。これらの中では、高強度発現性の点で、高性能減水剤が好ましい。 The water reducing agent is used to improve the fluidity of the cement mortar, and any of a liquid or a powder can be used. Examples of the water reducing agent include polyol derivatives, lignin sulfonates and derivatives thereof, and high-performance water reducing agents, and one or more of these may be used in combination. Among these, a high-performance water reducing agent is preferred in terms of high strength development.
高性能減水剤により、吹付け厚さを小さくでき、吹付け量を効率よく大きくでき、急結力を向上し、急結剤の使用量、粉塵の発生量、及びリバウンド率が極めて少なくできる。 By using a high-performance water reducing agent, the spray thickness can be reduced, the spray amount can be efficiently increased, the quick-setting force can be improved, and the amount of the quick-setting agent, the amount of dust generated, and the rebound rate can be extremely reduced.
高性能減水剤としては、アルキルアリルスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、及びポリカルボン酸系高分子化合物等が挙げられ、液状や粉状のものいずれも使用でき、これらの一種又は二種以上を併用してもよい。これらの中では、流動性を大きく改良できる点で、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物やポリカルボン酸系高分子化合物が好ましい。 Examples of the high-performance water reducing agent include a formalin condensate of an alkyl allyl sulfonate, a formalin condensate of a naphthalene sulfonate, a formalin condensate of a melamine sulfonate, and a polycarboxylic acid polymer compound. Any of powdery materials can be used, and one or more of these may be used in combination. Among these, a formalin condensate of a naphthalene sulfonate and a polycarboxylic acid-based polymer compound are preferable in that the fluidity can be greatly improved.
高性能減水剤の使用量は、固形分としてセメント100重量部に対して、0.05〜3重量部が好ましく、0.1〜2重量部がより好ましい。0.05重量部未満では効果がなく、3重量部を越えるとセメントモルタルの流動性は大きくなるが、セメントモルタルに粘性を生じ、セメントモルタルが圧送管やミキサーの回転羽根に付着し、施工性や強度が低下するおそれがある。 The use amount of the high-performance water reducing agent is preferably 0.05 to 3 parts by weight, more preferably 0.1 to 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of cement as solids. Less than 0.05 parts by weight has no effect, and more than 3 parts by weight increases the fluidity of the cement mortar, but causes the cement mortar to become viscous, and the cement mortar adheres to the pumping pipes and the rotating blades of the mixer. And strength may be reduced.
増粘剤は、セメントモルタルに粘性を付与し、セメントモルタルの材料分離を抑制し、吹付直後のダレを防止し、リバウンドを小さくし、粉塵発生を抑制するものである。増粘剤としては、メチルセルロース、エチルセルロース、メチルエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、及びヒドロキシエチルエチルセルロース等のセルロース類、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、β−1,3グルカン、プルラン、グアガム、及びウェランガム等の多糖類、酢酸ビニル、エチレン、塩化ビニル、メタクリル酸、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、及び不飽和カルボン酸等のビニル重合体やこれらの共重合体、並びに、酢酸ビニル重合体やその共重合体をケン化しポリビニルアルコール骨格に変性したもの等のエマルジョン類等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用してもよい。これらの中では、初期凝結を阻害しにくい点で、セルロース類が好ましい。 The thickener imparts viscosity to the cement mortar, suppresses material separation of the cement mortar, prevents dripping immediately after spraying, reduces rebound, and suppresses dust generation. Examples of the thickener include celluloses such as methylcellulose, ethylcellulose, methylethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, and hydroxyethylethylcellulose, alginic acid, sodium alginate, β-1,3 glucan, pullulan , Guar gum, and polysaccharides such as welan gum, vinyl polymers such as vinyl acetate, ethylene, vinyl chloride, methacrylic acid, acrylic acid, sodium acrylate, and unsaturated carboxylic acids, and copolymers thereof, and vinyl acetate polymer. Emulsions, such as those obtained by saponifying a copolymer or a copolymer thereof and modifying the copolymer to a polyvinyl alcohol skeleton, and the like, and one or more of these may be used in combination. Among these, celluloses are preferable because they hardly inhibit initial setting.
増粘剤の使用量は、セメント100重量部に対して、0.001〜0.5重量部が好ましく、0.005〜0.3重量部がより好ましい。0.001重量部未満ではセメントモルタルの粘性が小さく吹付けたときにダレが生じたり、リバウンド率が大きくなったりし、0.5重量部を越えるとセメントモルタルの粘性が大きくなり、セメントモルタルの圧送性に支障を生じたり、強度発現性を阻害するおそれがある。 The amount of the thickener used is preferably 0.001 to 0.5 part by weight, more preferably 0.005 to 0.3 part by weight, based on 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 0.001 part by weight, the viscosity of the cement mortar is small, and dripping occurs when sprayed, or the rebound rate increases. If the amount exceeds 0.5 part by weight, the viscosity of the cement mortar increases, and the viscosity of the cement mortar increases. There is a possibility that the pumpability may be impaired or the strength expression may be impaired.
超微粉とは平均粒径10μm以下のものをいい、セメント量、粉塵量、及びリバウンド率を少なくし、セメントモルタルの圧送性を向上する効果がある。超微粉としては、微粉スラグ、微粉フライアッシュ、ベントナイト、メタカオリオン、及びシリカフューム等が挙げられ、これらの中では、強度発現性の点でシリカフュームが好ましい。 The ultrafine powder refers to a powder having an average particle size of 10 μm or less, and has an effect of reducing the amount of cement, the amount of dust, and the rebound rate, and improving the pumpability of cement mortar. Examples of the ultrafine powder include fine powder slag, fine powder fly ash, bentonite, metakaorion, and silica fume. Among these, silica fume is preferable in terms of strength development.
超微粉の使用量は、セメント100重量部に対して、1〜50重量部が好ましく、2〜30重量部がより好ましい。1重量部未満では効果がなく、50重量部を越えると凝結や硬化が遅延するおそれがある。 The use amount of the ultrafine powder is preferably 1 to 50 parts by weight, more preferably 2 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 1 part by weight, there is no effect, and if it exceeds 50 parts by weight, the setting and the curing may be delayed.
繊維状物質はセメントモルタルの耐衝撃性や弾性を向上させるものであり、無機質や有機質いずれも使用できる。 The fibrous substance improves the impact resistance and elasticity of the cement mortar, and any of inorganic and organic substances can be used.
無機質の繊維状物質としては、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、石綿、セラミック繊維、及び金属繊維等が挙げられ、有機質の繊維状物質としては、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、及び木片等が挙げられる。これらの中では経済性の点で、金属繊維やビニロン繊維が好ましい。 Examples of the inorganic fibrous substance include glass fiber, carbon fiber, rock wool, asbestos, ceramic fiber, and metal fiber, and examples of the organic fibrous substance include vinylon fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, and polyacryl fiber. , Cellulose fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyamide fibers, pulp, hemp, wood wool, wood chips and the like. Among these, metal fibers and vinylon fibers are preferable in terms of economy.
繊維状物質の長さは圧送性や混合性等の点で、50mm以下が好ましく、30mm以下がより好ましい。50mmを越えると圧送中にセメントモルタルが閉塞するおそれがある。 The length of the fibrous substance is preferably 50 mm or less, and more preferably 30 mm or less, from the viewpoint of pumpability, mixing property, and the like. If it exceeds 50 mm, the cement mortar may be blocked during the pumping.
繊維状物質の使用量は、セメント100重量部に対して、0.5〜10重量部が好ましく、1〜5重量部がより好ましい。0.5重量部未満では効果がなく、10重量部を越えると圧送性が低下したり、効果がなくなったりするおそれがある。 The amount of the fibrous substance used is preferably 0.5 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the cement. If the amount is less than 0.5 part by weight, there is no effect, and if it exceeds 10 parts by weight, there is a possibility that the pumpability is reduced or the effect is lost.
水の使用量は、セメント100重量部に対して、35〜60重量部が好ましく、40〜55重量部がより好ましい。なお、ここでいう水の使用量には、セメントモルタル中と液体急結剤中の両方に含有する水を含む。35重量部未満だと得られるセメントモルタルの流動性が小さくなり、ポンプ圧送性に支障をきたすおそれがあり、60重量部を越えると強度発現性が低下するおそれがある。 The amount of water used is preferably 35 to 60 parts by weight, more preferably 40 to 55 parts by weight, based on 100 parts by weight of cement. The amount of water used here includes the water contained in both the cement mortar and the liquid quick-setting admixture. If the amount is less than 35 parts by weight, the fluidity of the obtained cement mortar becomes small, and there is a possibility that the pumping performance may be impaired. If the amount exceeds 60 parts by weight, the strength development may be reduced.
本発明で使用する骨材は、吸水率が低くて、骨材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。 細骨材としては、川砂、山砂、石灰砂、及び硅砂等が挙げられる。粗骨材としては、川砂利、山砂利、及び石灰砂利等が挙げられる。粗骨材の最大寸法は特に制限はないが、リバウンド率が小さくなる点で、15mm以下が好ましい。15mmを越えるとリバウンド率が大きくなるおそれがある。 The aggregate used in the present invention preferably has a low water absorption and a high aggregate strength, but is not particularly limited. Examples of the fine aggregate include river sand, mountain sand, lime sand, and silica sand. The coarse aggregate includes river gravel, mountain gravel, lime gravel, and the like. The maximum size of the coarse aggregate is not particularly limited, but is preferably 15 mm or less from the viewpoint of reducing the rebound rate. If it exceeds 15 mm, the rebound rate may increase.
本発明のセメントモルタル側へのセッコウの混合方法は特に限定されるものではないが、あらかじめ、セメントに特定量のセッコウを混合しておく方法や、セメントモルタルを混練りするときにセッコウを添加する方法等が挙げられる。さらに、JISで規定されているセメント中の三酸化硫黄(SO3 )の含有率は3.0〜4.5重量%程度以下であるので、セメント製造工場でセメント製造時にこのJISの規定値を越える量のセッコウを混合してもよい。 The method of mixing gypsum on the cement mortar side of the present invention is not particularly limited, but in advance, a method of mixing a specific amount of gypsum into cement, or adding gypsum when kneading cement mortar Method and the like. Further, the content of sulfur trioxide (SO 3 ) in cement specified by JIS is about 3.0 to 4.5% by weight or less. Excess amounts of gypsum may be mixed.
本発明の吹付工法においては、従来使用の吹付設備等が使用できる。 本発明の吹付工法では、要求される物性、経済性、及び施工性等からセメントモルタルとして吹付けを行うことができる。吹付工法としては、セメントモルタルと液体急結剤を別々に圧送し、次いで両者を合流混合した急結性吹付セメントモルタルを吹付けることが好ましく、乾式吹付法や湿式吹付法が使用できる。 In the spraying method of the present invention, conventionally used spraying equipment and the like can be used. In the spraying method of the present invention, spraying can be performed as cement mortar in view of required physical properties, economy and workability. As the spraying method, it is preferable to separately feed a cement mortar and a liquid quick-setting agent, and then spray a quick-setting spraying mortar obtained by mixing and mixing the two. A dry spraying method and a wet spraying method can be used.
乾式吹付法としては、セメント、セッコウ、及び骨材を混合、空気圧送し、途中で、例えば、Y字管の一方から液体急結剤や水を添加して、湿潤状態で吹付ける方法等が挙げられる。 As a dry spraying method, a method in which cement, gypsum, and aggregate are mixed and pneumatically fed, and in the middle, for example, a liquid quick-setting agent or water is added from one of the Y-tubes and sprayed in a wet state. No.
湿式吹付法としては、セメント、セッコウ、骨材、及び水を混合して混合、空気圧送し、途中で、例えば、Y字管の一方から液体急結剤を添加して吹付ける方法等が挙げられる。 Examples of the wet spraying method include a method in which cement, gypsum, aggregate, and water are mixed and mixed, and air-pneumatically fed, and, for example, a method in which a liquid quick-setting agent is added from one of the Y-shaped pipes and sprayed on the way. Can be
混和材はセメントモルタル側と液体急結剤側のどちら側にも混合でき、片側のみに使用しても良く、両側に併用してもよいが、強度向上、リバウンド防止、及び凝結コントロールの点で、セメントモルタル側に添加することが好ましい。最終的にこれらの材料を混合した急結性吹付セメントモルタルが吹付けられれば問題はない。 The admixture can be mixed on either the cement mortar side or the liquid quick setting agent side, and may be used on one side only or on both sides, but in terms of strength improvement, rebound prevention, and setting control Is preferably added to the cement mortar side. There is no problem if a quick-setting spray mortar containing these materials is finally sprayed.
本発明の吹付工法においては、従来使用の吹付設備等が使用できる。通常、吹付圧力は2〜5kg/cm2 、吹付速度は4〜20m3 /hである。 In the spraying method of the present invention, conventionally used spraying equipment and the like can be used. Usually, the spray pressure is 2 to 5 kg / cm 2 and the spray speed is 4 to 20 m 3 / h.
表1に示すセメント450kg/m3 、細骨材1014kg/m3 、粗骨材686kg/m3 、及び水203kg/m3 とし、セッコウをセメント100重量部に対して10重量部混合して吹付コンクリートとし、コンクリート圧送機「アリバ−280」で圧送した。 Table 1 shows the cement 450 kg / m 3, fine aggregates 1014kg / m 3, coarse aggregate 686kg / m 3, and a water 203kg / m 3, were mixed 10 parts by weight per 100 parts by weight of cement plaster spray It was made into concrete, and was pumped by a concrete pumping machine “Ariba-280”.
この吹付コンクリートに液体急結剤を、セメント100重量部に対して固形分換算で表1に示す量になるように、途中に設けたY字管から急結剤圧送機「デンカナトムクリ−ト」により合流混合して急結性吹付コンクリートとした。この急結性吹付コンクリートの吹付施工を実施し、圧縮強度を測定した。結果を表1に示す。 A liquid quick-setting admixture is supplied to this sprayed concrete from a Y-tube provided on the way so that the amount of liquid quick-setting admixture becomes the amount shown in Table 1 in terms of solid content with respect to 100 parts by weight of cement. To obtain a quick-setting sprayed concrete. The quick-setting shotcrete was sprayed and the compressive strength was measured. Table 1 shows the results.
(使用材料)
セメントa:市販の普通ポルトランドセメント、比重3.16
セメントb:市販の早強ポルトランドセメント、比重3.14
細骨材:新潟県青海町産石灰砂、表面水率6.5%、比重2.62
粗骨材:新潟県青海町産石灰砂利、表乾状態、比重2.66
セッコウI:無水セッコウ粉砕品、ブレーン値3800cm2 /g
液体急結剤A:K2 O/Al2 O3 =1.5(モル比)で調整したアルミン酸カリウム50重量%溶液
液体急結剤B:硫酸アルミニウム40重量%溶液
液体急結剤C:水酸化ナトリウム45重量%溶液
液体急結剤D:炭酸カリウム45重量%溶液
液体急結剤E:水ガラス3号、SiO2 30重量%、Na2 O10重量%溶液
液体急結剤F:液体急結剤AとDの重量比でA:D=4:1の溶液
液体急結剤G:液体急結剤AとCの重量比でA:C=1:1の溶液
液体急結剤H:液体急結剤CとDの重量比でC:D=4:1の溶液
液体急結剤I:コロイダルシリカ、平均粒径15nm、SiO2 30重量%、Na2 O0.2重量%溶液
(Material used)
Cement a: Commercial ordinary Portland cement, specific gravity 3.16
Cement b: commercially available early-strength Portland cement, specific gravity 3.14
Fine aggregate: Lime sand from Aomi Town, Niigata Prefecture, surface water content 6.5%, specific gravity 2.62
Coarse aggregate: Lime gravel from Aomi Town, Niigata Prefecture, surface dry condition, specific gravity 2.66
Gypsum I: Anhydrous gypsum ground product, Blaine value 3800 cm 2 / g
Liquid quick-setting agent A: 50% by weight potassium aluminate solution adjusted with K 2 O / Al 2 O 3 = 1.5 (molar ratio) Liquid quick-setting agent B: 40% by weight aluminum sulfate solution Liquid quick-setting agent C: sodium hydroxide 45% by weight solution liquid quick-setting admixture D: potassium carbonate 45 wt% solution liquid quick-setting admixture E: water glass No. 3, SiO 2 30 wt%, Na 2 O10 wt% solution liquid quick-setting admixture F: liquid quick Solution liquid quick setting agent A: D = 4: 1 by weight ratio of binders A and D G: Solution liquid quick setting agent H: A: C = 1: 1 by weight ratio of liquid quick setting agents A and C: A solution of C: D = 4: 1 by weight ratio of liquid quick-setting agents C and D. Liquid quick-setting agent I: Colloidal silica, average particle size 15 nm, SiO 2 30 wt%, Na 2 O 0.2 wt%
(測定方法)
圧縮強度:調整した急結性吹付コンクリートを吹付けした。材齢1時間は幅25cm×長さ25cmのプルアウト型枠供試体を使用し、プルアウト型枠表面からピンを急結性吹付コンクリートで被覆し、型枠の裏側よりピンを引き抜き、その時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)の式から圧縮強度を算出した。材齢1日以降は幅50cm×長さ50cm×厚さ20cmの型枠から採取した直径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。
(Measuring method)
Compressive strength: The adjusted quick setting sprayed concrete was sprayed. For one hour of age, use a pull-out mold specimen of 25 cm width x 25 cm length, cover the pin with quick-setting spray concrete from the surface of the pull-out mold, pull out the pin from the back side of the form, and pull out strength at that time Was calculated, and the compressive strength was calculated from the formula: (compressive strength) = (pull-out strength) × 4 / (sample contact area). After 1 day of material age, a specimen of 5 cm in diameter and 10 cm in length collected from a mold having a width of 50 cm x a length of 50 cm x a thickness of 20 cm was measured with a 20-ton pressure machine to determine the compressive strength.
液体急結剤は固形分換算でセメント100重量部に対する重量部、hは時間、dは日、−は強度不足のためコア採取不能。
The liquid quick-setting admixture cannot be cored because of the solid content, 100 parts by weight of cement, h is time, d is days, and-is insufficient strength.
(比較例1)
セメントb100重量部に対してセッコウ10重量部を混合して吹付コンクリートとし、セメント100重量部に対してカルシウムアルミネートからなる粉体急結剤を5重量部混合して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例1と同様に行って粉塵量を測定し、実験No.1−6と比較した。その結果、実験No.1−6の粉塵量は0.9mg/m3 であるのに対し、比較例1の粉塵量は20.5mg/m3 であった。
(Comparative Example 1)
10 parts by weight of gypsum is mixed with 100 parts by weight of cement b to give a shotcrete, and 5 parts by weight of a powder quick-setting agent composed of calcium aluminate is mixed with 100 parts by weight of cement to give a quick-setting sprayable concrete. Except for this, the amount of dust was measured in the same manner as in Example 1, and the amount of dust was measured. 1-6. As a result, Experiment No. The dust amount of 1-6 was 0.9 mg / m 3 , whereas the dust amount of Comparative Example 1 was 20.5 mg / m 3 .
(使用材料)
カルシウムアルミネート:C12A7 、非晶質、ブレーン値6200cm2 /g
(Material used)
Calcium aluminate: C 12 A 7 , amorphous, Blaine value 6200 cm 2 / g
(測定方法)
粉塵量:急結性吹付コンクリートを4m3/hの吹付速度で30分間、鉄板でアーチ状に製作した高さ3.5m、幅2.5mの模擬トンネルに吹付けた。10分毎に吹付場所より3mの定位置で測定し、得られた測定値の平均値を示した。
(Measuring method)
Dust amount: Quick-setting sprayed concrete was sprayed at a spraying speed of 4 m 3 / h for 30 minutes into a simulated tunnel 3.5 m high and 2.5 m wide made of an iron plate in an arch shape. Every 10 minutes, measurements were taken at a fixed position 3 m from the spray location, and the average of the measured values obtained was shown.
(比較例2)
セメントa100重量部に対してセッコウ10重量部を混合して吹付コンクリートとし、セメント100重量部に対してアルミン酸カリウムからなる粉体急結剤を5重量部混合して急結性吹付コンクリートとしたこと以外は実施例1と同様に行って粉塵量を測定し、実験No.1−6と比較した。その結果、実験No.1−6の粉塵量は0.9mg/m3 であるのに対し、比較例2の粉塵量は21.7mg/m3 であった。
(Comparative Example 2)
10 parts by weight of gypsum was mixed with 100 parts by weight of cement a to give a shotcrete, and 5 parts by weight of a powder quick-setting agent composed of potassium aluminate was mixed with 100 parts by weight of cement to obtain a quick-setting sprayable concrete. Except for this, the amount of dust was measured in the same manner as in Example 1, and the amount of dust was measured. 1-6. As a result, Experiment No. While the dust amount of 1-6 was 0.9 mg / m 3 , the dust amount of Comparative Example 2 was 21.7 mg / m 3 .
本発明の吹付材料を使用することにより、粉体急結剤と使用した場合よりも、粉塵発生が少ない優れた急結性吹付セメントモルタルとすることができる。そして、セメントとセッコウを主成分とするセメントモルタルを使用することにより、初期や長期の強度発現性を向上できる。従って、作業環境が良く、強度発現性に優れた吹付材料と吹付施工ができるため、道路、鉄道、及び導水路等のトンネルにおいて、露出した地山面へ吹付ける吹付材料及びそれを用いた吹付工法に適する。
By using the spray material of the present invention, it is possible to obtain an excellent quick-setting spray cement mortar which generates less dust than when using a powder quick-setting agent. By using a cement mortar mainly composed of cement and gypsum, the initial and long-term strength development can be improved. Therefore, since a spraying material having a good working environment and excellent strength development can be sprayed, the spraying material to be sprayed onto the exposed ground surface and the spraying using the same in tunnels such as roads, railways, and headraces. Suitable for the construction method.
Claims (6)
A cement mortar mainly composed of 100 parts of early-strength Portland cement and / or ultra-high-strength cement and 1 to 25 parts of gypsum, an aqueous solution in which an alkali is dissolved in water, an aqueous solution in which a sulfate and an alkali salt are dissolved in water, And a liquid quick-setting admixture of at least one of the group consisting of an aqueous solution of silica colloid and a mixture thereof, followed by mixing and spraying.
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