JP2022133746A - 2剤型急結剤、吹付け材料及び吹付け方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、粉体急結剤の特性としては、吹付けセメントコンクリートと混合した時の凝結促進作用が大きく、コンクリートが速やかに硬化するため、崩落の危険がある地山面を保護でき、また、湧水部への吹付けに大きな効果を示すことが挙げられる。
しかしながら、粉体急結剤の急結剤供給装置が大規模で、かつ、圧縮空気を調製し、圧送するコンプレッサーなどの装置が別に必要であり、さらに、粉体急結剤を空気圧送して吹付けセメントコンクリートと混合したときに粉体急結剤の一部が作業空間に粉じんとして飛散する場合があるといった課題があった。
そのため、低添加で充分な急結力を有し、粉塵量やリバウンドのより少ない工法が求められていた。
また、粉体急結剤を使用する急結性吹付けコンクリートは、初期強度は粉体急結剤によって向上するが、長期強度は粉体急結剤を添加しないベースコンクリートよりも20~40%低下する傾向があった。
しかしながら、吹付けセメントコンクリートと混合した時の凝結促進作用が粉体急結剤と比較して弱く、軟弱な地山や湧水部への吹付けに使用できない、厚吹きには適さないなどの課題があった。
特に、特許文献3には、高性能減水剤を使用すること、シリカフュームを使用することも記載されているが、両者を併用することについては記載がない。
しかしながら、近年、作業性を更に良くし、工期短縮の面で、急結性や強度発現性をより向上させ、さらにリバウンドを低減させることでより低コストな吹付け方法が求められるようになった。
しかしながら、特許文献5には、フライアッシュ及び/又はシリカフユームと高性能減水剤を含有するセメントコンクリートに、粉体急結剤と液体急結剤を混合した急結剤スラリーを併用することについては記載がない。
しかしながら、特許文献6においても、粉体急結剤と液体急結剤を混合した急結剤スラリーを併用することについては記載がない。
[2] 前記液体急結剤のpHが7以下である[1]に記載の2剤型急結剤。
[3] 前記粉体助剤中のR2O(Rはアルカリ金属)の含有量が1質量%未満である[1]又は[2]に記載の2剤型急結剤。
[4] 前記粉体助剤が硫酸カルシウムを含み、該硫酸カルシウムの含有量が10~50質量%である[1]~[3]のいずれかに記載の2剤型急結剤。
[5] 前記粉体助剤が硫酸アルミニウムを含み、該硫酸アルミニウムの含有量が20質量%以下である[1]~[4]のいずれかに記載の2剤型急結剤。
[6] [1]~[5]のいずれかに記載の2剤型急結剤とセメントコンクリートとを含む吹付材料。
[7] 前記セメントコンクリートにおけるセメント100質量部に対して、硫酸アルミニウムが0.5質量部以上であり、カルシウムアルミネートが0.5質量部以上であり、前記硫酸アルミニウムとカルシウムアルミネートの合計が、前記セメントコンクリートにおけるセメント100質量部に対して、15質量部以下である[6]に記載の吹付材料。
[8] 前記硫酸アルミニウムの含有量(X)と前記カルシウムアルミネートの含有量(Y)との質量比(Y/X)が、0.5~5である[6]又は[7]に記載の吹付材料。
[9] 硫酸アルミニウムを主成分として含有する液体急結剤と、カルシウムアルミネートを主成分として含有する粉体助剤と、セメントコンクリートとを混合して吹付け処理を施す吹付け方法。
本実施形態に係る2剤型急結剤は、硫酸アルミニウムを主成分として含有する液体急結剤と、カルシウムアルミネートを主成分として含有する粉体助剤との組み合わせからなる。すなわち、液体急結剤と粉体助剤とは、混合されて使用される前までは物理的に分離されてなる。
本実施形態に係る液体急結剤は、硫酸アルミニウムを主成分として含有する。硫酸アルミニウムを主成分として含有することで、液体急結剤がアルカリ性となりにくく、結果として、良好な急結性を維持しながら、取り扱い性と環境負荷低減性を向上させることができる。
ここで「硫酸アルミニウムを主成分として含有する」とは、液体急結剤の急結剤成分中、硫酸アルミニウムの含有量(質量基準)が最も多いことをいい、急結剤成分中50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましく、なかでも急結剤成分が硫酸アルミニウムのみであることが好ましい。
本実施形態に係る粉体助剤は、カルシウムアルミネートを主成分として含有する。
カルシウムアルミネートを主成分として含有することで、良好な急結性と強度発現性を高めることができる。
ここで「カルシウムアルミネートを主成分として含有する」とは、粉体助剤中の急結剤成分中、カルシウムアルミネートの含有量(質量基準)が最も多いことをいう。
なお、ブレーン比表面積とは、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に記載された比表面積試験に基づいて測定されたものである。
本実施形態に係る吹付材料は、本発明の2剤型急結剤とセメントコンクリートとを含む。
当該吹付け材料に用いるセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱などの各種ポルトランドセメントや、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ又はシリカを混合した各種混合セメント、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末などを混合したフィラーセメント、並びに、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント(エコセメント)を挙げることができる。
液体急結剤として市販品の硫酸アルミニウム水溶液(濃度27%)を使用した。
また、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、及び硫酸アルミニウムを表1に示す配合で混合して粉体助剤を調製した。
さらに、セメント800g、細骨材2000g、及び水400gを混合してモルタルを調製した。
このモルタルのセメント100質量部に対して、液体急結剤及び粉体助剤を表1に示す配合で混合して吹付材料を調製した。吹付材料を調製したときから凝結が開始される始発時間と、凝結が終了する終結時間を測定する凝結試験を行った。また、圧縮強度を測定した。結果を表1に示す。また、液体急結剤のpH及び粉体助剤中のR2O割合も表1に示す。
なお、pHはpHメーターを用いて測定した。R2O割合は原子吸光法で測定した。
「使用材料」
セメント:市販品、普通ポルトランドセメント、密度3.15g/cm3
細骨材:新潟県姫川水系川砂、密度2.61g/cm3
粗骨材:新潟県糸魚川6号砕石、最大寸法15mm、密度2.64
水:工業用水
カルシウムアルミネート:CaO/Al2O3モル比2.5となるように原料(CaCO3及びAl2O3)を粉砕混合し、電気炉で溶融し、急冷したもの、ガラス化率90%、ブレーン5500cm2/g
硫酸アルミニウム:市販品、8水塩、粒径10μm以下の粒子含有率:5%
硫酸カルシウム:市販品、無水、ブレーン値4,000cm2/g、密度2.9g/cm3
凝結試験:吹付材料を調製した直後、素早くプロクター試験専用型枠へ型詰めし、吹付材料を調製したときからの凝結の始発時間、終結時間を測定(JSCE-D102付属書3に準じて測定)した。
参考液体急結剤として、無機塩系液体急結剤を用いた。参考粉体助剤として、鉱物系粉体急結剤を用いた。これらを用いた実験例と同様な試験を行った。結果を表1に示す。
無機塩系液体急結剤:商品名「ナトミックL」(アルミン酸アルカリ溶液系)
鉱物系粉体急結剤:商品名「ナトミックZ」(カルシウムアルミネート鉱物系)
「実験例2-1~2-6」
硫酸アルミニウムと水を表2に示す配合で混合して液体急結剤を調製した。
また、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、及び硫酸アルミニウムを表2に示す配合で混合して粉体助剤を調製した。
実験例1に示したモルタルとコンクリートを用いた試験と同様に、凝結が開始される始発時間、凝結が終了する終結時間、圧縮強度、粉じん、跳ね返りを測定した。
Claims (9)
- 硫酸アルミニウムを主成分として含有する液体急結剤と、カルシウムアルミネートを主成分として含有する粉体助剤との組み合わせからなる2剤型急結剤。
- 前記液体急結剤のpHが7以下である請求項1に記載の2剤型急結剤。
- 前記粉体助剤中のR2O(Rはアルカリ金属)の含有量が1質量%未満である請求項1又は2に記載の2剤型急結剤。
- 前記粉体助剤が硫酸カルシウムを含み、該硫酸カルシウムの含有量が10~50質量%である請求項1~3のいずれか1項に記載の2剤型急結剤。
- 前記粉体助剤が硫酸アルミニウムを含み、該硫酸アルミニウムの含有量が20質量%以下である請求項1~4のいずれか1項に記載の2剤型急結剤。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の2剤型急結剤とセメントコンクリートとを含む吹付材料。
- 前記セメントコンクリートにおけるセメント100質量部に対して、硫酸アルミニウムが0.5質量部以上であり、カルシウムアルミネートが0.5質量部以上であり、
前記硫酸アルミニウムとカルシウムアルミネートの合計が、前記セメントコンクリートにおけるセメント100質量部に対して、15質量部以下である請求項6に記載の吹付材料。 - 前記硫酸アルミニウムの含有量(X)と前記カルシウムアルミネートの含有量(Y)との質量比(Y/X)が、0.5~5である請求項6又は7に記載の吹付材料。
- 硫酸アルミニウムを主成分として含有する液体急結剤と、カルシウムアルミネートを主成分として含有する粉体助剤と、セメントコンクリートとを混合して吹付け処理を施す吹付け方法。
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