JP2942749B2 - 高流動型湿式吹付けコンクリート - Google Patents

高流動型湿式吹付けコンクリート

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JP2942749B2 JP10033579A JP3357998A JP2942749B2 JP 2942749 B2 JP2942749 B2 JP 2942749B2 JP 10033579 A JP10033579 A JP 10033579A JP 3357998 A JP3357998 A JP 3357998A JP 2942749 B2 JP2942749 B2 JP 2942749B2
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    • C04B2111/00155Sprayable, i.e. concrete-like, materials able to be shaped by spraying instead of by casting, e.g. gunite
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルや地下構
造物などの施工に用いられる湿式吹付けコンクリートに
関し、特に高流動でポンプ圧送が容易であり、単位時間
あたりの吹付け量が大きく、かつ高強度を発現する高流
動型湿式吹付けコンクリートに関する。
【0002】
【従来の技術】掘削されたトンネルや地下空間の建設工
事では、露出面にコンクリートを吹付けてライニング
し、該露出面の崩落を防止する方法が広く実施されてい
る。
【0003】コンクリート吹付け工法としては、乾式工
法と湿式工法が知られているが、湿式工法は、乾式工法
に比べて、粉塵の発生が少ないという利点を有する他
に、コンクリートの品質管理がしやすく、安定した強度
が得られるため、吹付け工法の主流となっている。
【0004】従来の吹付けコンクリートの圧縮強度は、
材令28日で20〜30N/mm2程度である。そのため従来は、
吹付けコンクリートの施工後、その内側にさらにコンク
リートを打設し、二次覆工が施されていた。すなわち、
吹付けコンクリートそれ自体は、一次的な仮設構造物と
して施工されてきた。
【0005】ところで、最近では、工期の短縮や工費の
削減を目的として、吹付けコンクリートの施工後の二次
覆工をなくす、又は、プレキャストコンクリート板によ
る簡易な二次覆工で建設することが行われている。この
ような方法で施工を行うには、従来に比べて吹付けコン
クリートに高い支保効果が必要となるため、高い強度が
必要となる。
【0006】そのため、最近、急結性は損わずに、材令
28日で50N/mm2以上の圧縮強度を発現するような高強度
吹付けコンクリートが開発されている。このような高強
度吹付けコンクリートを使用することにより、従来の吹
付けコンクリートより、吹付け厚さを薄くすることがで
きるので、吹付け時間を短縮することが可能である。そ
して、全体の吹付け量も低減できるので経済的にも有利
である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このようなコンクリートは、高強度を得るために粉体量
が多く、しかもスランプが23cm以下(スランプフローで
450mm以下)のベースコンクリートに急結材を添加する
ものであるため、粘性が高くてポンプ圧送性が低く、単
位時間当たりに吹付けることのできるコンクリートの量
は少ないものであった。そのため、吹付け面積が大きい
ような場合(例えば、全線6車線のような大断面のトン
ネル工事等)においては、コンクリートの吹付けにまだ
かなりの時間を要する。また、ポンプ圧送性が低いた
め、脈動が生じ、急結材を含む湿式吹付けコンクリート
の品質安定性が悪かった。
【0008】そこで、本発明は、急結性は損わず、材令
28日で50N/mm2以上の圧縮強度を発現し、ポンプ圧送性
もよく、かつ単位時間当たりの吹付け量を大きくするこ
とのできる品質の安定した高流動型湿式吹付けコンクリ
ートを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決すべく鋭意研究した結果、特定の水硬性粉体を
用い、かつコンクリートの配合を特定して、スランプフ
ローを500〜700mmと従来より高くした高流動型ベースコ
ンクリートに急結材を添加することにより、上記課題を
解決することができるとの知見を得て、本発明を完成し
た。
【0010】即ち、本発明は、ブレーン比表面積が3500
cm2/g以上の高炉スラグと普通ポルトランドセメントと
の重量比が2:8〜6:4である高炉スラグ−普通ポルトラン
ドセメント混合物に無水石膏を1〜5%配合してなる水硬
性粉体を用い、該水硬性粉体量が500〜700kg/m3、水/
水硬性粉体比が28〜35%、粗骨材量が0.2〜0.24m3/m3
細骨材率が55〜65%、高性能減水剤/水硬性粉体比が0.
5〜2.5%であるコンクリートに、急結材を配合してなる
ことを特徴とする高流動型湿式吹付けコンクリートであ
る。
【0011】さらに、本発明は、高炉スラグ−普通ポル
トランドセメントの混合物が高炉セメントB種である請
求項1記載の高流動型湿式吹付けコンクリートである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明についてさらに詳し
く説明する。まず、本発明の高流動型湿式吹付けコンク
リートの構成成分について説明する。 (1)水硬性粉体 水硬性粉体としては、ブレーン比表面積が3500cm2/g以
上の高炉スラグと普通ポルトランドセメントとの重量比
が2:8〜6:4である高炉スラグ−普通ポルトランドセメン
ト混合物に無水石膏を1〜5%配合した水硬性粉体を用い
る。普通ポルトランドセメントと併用する高炉スラグの
ブレーン比表面積が3500cm2/g未満では、急結性が悪
く、圧縮強度も高くならないので好ましくない。なお、
ブレーン比表面積が10000cm2/gを越える細かさのもの
は、製造に要する労力が大きく実用的ではないため、高
炉スラグのブレーン比表面積は10000cm2/g以下とするの
が好ましい。高炉スラグ−普通ポルトランドセメント混
合物中の高炉スラグの重量比が2割未満では、ベースコ
ンクリートの流動性が改善されないためポンプ圧送性が
改善されず単位時間当たりの吹付け量が小さくなるう
え、材令28日の圧縮強度も高くならないので好ましくな
い。一方、高炉スラグの重量比が6割を越えると、急結
性が悪いうえ、圧縮強度も高くならないので好ましくな
い。水硬性粉体に配合した無水石膏が1%未満では、ベ
ースコンクリートの流動性が改善されないためポンプ圧
送性が改善されず単位時間当たりの吹付け量が小さくな
るので好ましくない。一方、無水石膏が5%を越える
と、急結性が悪いうえ、圧縮強度も高くならないので好
ましくない。
【0013】普通ポルトランドセメントは、市販されて
いるものを使用することができる。高炉スラグも所定の
ブレーン比表面積を有するものであれば、市販されてい
るものを使用しても良いし、高炉スラグを粉砕したもの
を使用しても良い。所定の重量比を有する普通ポルトラ
ンドセメントと高炉スラグの混合物で市販されているも
のとしては高炉セメントB種が挙げられる。
【0014】無水石膏は、市販されている無水石膏を使
用することができる。無水石膏のブレーン比表面積につ
いては、特に限定するものではないが、3000cm2/g以上
が好ましく、この比表面積以上であれば実用上問題なく
使用することができる。
【0015】水硬性粉体の混合方法については、特に限
定するものではなく、例えば、予め高炉スラグ、普通ポ
ルトランドセメント(又は高炉セメントB種)及び無水
石膏を所定の割合で混合しておき、これをコンクリート
の製造時に使用しても良いし、コンクリートの製造時に
それぞれを計量してミキサーに投入しても良い。なお、
高炉スラグと普通ポルトランドセメントの混合物とし
て、市販されている高炉セメントB種を使用すること
は、水硬性粉体の調製の際又はコンクリートの製造の
際、計量の手間を低減することが出来ること、およびコ
ストの点から好ましいものである。
【0016】(2)高性能減水剤 高性能減水剤としては、アルキルアリルスルホン酸系、
ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、ポリ
カルボン酸系等の高性能減水剤が挙げられ、液状又は粉
末状どちらでも使用可能である。
【0017】(3)細骨材 細骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂およびこれら
の混合物が挙げられる。
【0018】(4)粗骨材 粗骨材としては、川砂利、海砂利、砕石およびこれらの
混合物が挙げられる。
【0019】(5)急結材 急結材は、特に限定するものではなく、市販の急結材を
使用することができ、例えば、カルシウムアルミネート
に、アルミン酸アルカリ塩および/又はアルカリ炭酸塩
を組み合わせた急結材等が挙げられる。
【0020】次に、本発明の高流動型湿式吹付けコンク
リートの好ましい配合について説明する。 (1)水硬性粉体量 水硬性粉体量は500〜700kg/m3とするのが好ましい。水
硬性粉体量が500kg/m3未満では、ベースコンクリートの
流動性が改善されないためポンプ圧送性が改善されず単
位時間当たりの吹付け量が小さくなるうえ、圧縮強度も
高くならないので好ましくない。一方、水硬性粉体量が
700kg/m3を越えると、コンクリートの粘性が高くなるた
めポンプ圧送性が低下し単位時間当たりの吹付け量が小
さくなるので好ましくない。
【0021】(2)水/水硬性粉体比 水/水硬性粉体比は28〜35%とするのが好ましい。水/
水硬性粉体比が28%未満では、ベースコンクリートの流
動性が改善されないためポンプ圧送性が改善されず単位
時間当たりの吹付け量が小さくなるので好ましくない。
一方、水/水硬性粉体比が35%を超えると、急結性が悪
いうえ、圧縮強度も高くならないので好ましくない。
【0022】(3)高性能減水剤量 高性能減水剤は、水硬性粉体に対して0.5〜2.5%添加す
ることが好ましい。高性能減水剤の添加量が水硬性粉体
に対して0.5%未満では、水/水硬性粉体比が大きくな
り、急結性が悪いうえ、圧縮強度も高くならないので好
ましくない。一方、高性能減水剤の添加量が水硬性粉体
に対して2.5%を超えると、粘性が増加したり、材料分
離、すなわち粗骨材とモルタル部分の分離が生じやすく
なるためポンプ圧送性が低下し単位時間当たりの吹付け
量が小さくなるので好ましくない。
【0023】(4)粗骨材量 粗骨材量は0.2〜0.24m3/m3とするのが好ましい。粗骨材
量が0.2m3/m3未満では、細骨材の量が多くなりベースコ
ンクリートの流動性が改善されないためポンプ圧送性が
改善されず単位時間当たりの吹付け量が小さくなるので
好ましくない。一方、粗骨材量が0.24m3/m3を超える
と、ベースコンクリートの流動性が改善されないためポ
ンプ圧送性が改善されず単位時間当たりの吹付け量が小
さくなる、また、リバウンド量も大きくなるので好まし
くない。
【0024】(5)細骨材率 細骨材率は55〜65%とするのが好ましい。細骨材率が前
記範囲外では、粗骨材量を0.2〜0.24m3/m3とするのが困
難となり、ベースコンクリートの流動性が改善されない
ためポンプ圧送性が改善されず単位時間当たりの吹付け
量が小さくなる、また、リバウンド量も大きくなるので
好ましくない。
【0025】(6)急結材 急結材の添加量は、急結性、長期強度発現性およびコス
トを考慮して、水硬性粉体に対して4〜7%程度添加す
るのが好ましい。
【0026】本発明の高流動型湿式吹付けコンクリート
の施工方法については、通常行われている湿式工法が任
意に適用することができる。吹付け装置も、従来より用
いられている装置を適用することができる。
【0027】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。
【0028】1. 使用材料 以下に記す材料を使用した。 セメント ;高炉セメントB種(日本セメント(株)製) 普通ポルトランドセメント(日本セメント(株)製) 混和材 ;高炉スラグA;商品名;「ファインセラメント20A」(第一セ メント(株)製、ブレーン比表面積6000cm2/g) ;高炉スラグB;高炉スラグ粉砕物(ブレーン比表面積3100cm2/ g) ;無水石膏;第一セメント(株)製(ブレーン比表面積4000cm2/ g) 高性能減水剤 ;商品名;「NT-1000」((株)エヌエムビー製) 急結材 ;商品名;「アサノスーパーナトム」(日本セメント(株)製) 細骨材 ;北九州市小倉南区産砕砂(比重:2.69):長崎県壱岐郡郷ノ浦 沖合海砂(比重:2.59)=3:7(重量比)混合品 粗骨材 ;北九州市門司区鹿喰産砕石(比重:2.80) 水 ;水道水
【0029】(実施例、比較例)表1に示す配合にした
がい、急結材以外の材料を2軸強制練りミキサー(0.1
3)に投入し、90秒間混練した。
【0030】上記コンクリートに表1に示す量の急結材
を添加し、内側にラスボートを張り付けた幅2.5×奥行
き3.0×高さ3.0mのボックスカルバートにコンクリート
を吹付けた。なお、1回の吹付け量は0.15m3とした。吹
付け装置として、富士物産(株)アリバ260を、急結材
の供給装置として日本プライブリコ(株)製Qガンを用
いた。
【0031】
【表1】
【0032】前記混練直後のコンクリート及び吹付けコ
ンクリートに対して以下の1)〜5)の特性を測定し
た。 1)スランプフロー;混練直後のコンクリートを「JI
S A 1101(コンクリートのスランプ試験方
法)」に準じてスランプコーンを引き上げた後、拡がっ
たコンクリートの最大直径の長さとその直角方向の長さ
を測定して、その平均値を算出した。 2)単位時間当たりのコンクリート吹付け量;吹付け開
始から吹付け終了までの時間を測定し、単位時間当たり
のコンクリート吹付け量を算出した。 3)急結性;吹付け直後のコンクリートの状態を指触に
より調べ、握り潰せない場合を○、握り潰せる場合を×
とした。 4)リバウンド率;吹付け終了後、付着せずに落下した
コンクリートの量を測定し、次式によりリバウンド率を
算出した。 5)圧縮強度(N/mm2:材令28日);30×40×20cmの木
箱にコンクリートを吹付け、φ5×10cmの供試体を採取
し、20℃で湿空気中養生後、「JIS A 1108
(コンクリートの圧縮強度試験方法)」に準じて圧縮強
度を測定した。 それらの結果を表2に示した。
【0033】
【表2】
【0034】
【発明の効果】本発明の高流動型湿式吹付けコンクリー
トは、ポンプ圧送性が良くなることにより品質が安定し
たものとなり、急結性は損わず、材令28日で50N/mm2
上の圧縮強度を発現するうえ、従来の高強度吹付けコン
クリートに比べて単位時間当たりの吹付け量を大きくす
ることのできるので、より一層の工期の短縮や工費の削
減が可能となり、実用的価値が極めて高いものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C04B 103:12 103:32 111:20 (56)参考文献 特開 平8−295550(JP,A) 特開 平9−183646(JP,A) 特開 平10−101390(JP,A) 特開 平9−294640(JP,A) 特開 平9−284818(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 28/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブレーン比表面積が3500cm2/g以上の高
    炉スラグと普通ポルトランドセメントとの重量比が2:8
    〜6:4である高炉スラグ−普通ポルトランドセメント混
    合物に無水石膏を1〜5%配合してなる水硬性粉体を用
    い、該水硬性粉体量が500〜700kg/m3、水/水硬性粉体
    比が28〜35%、粗骨材量が0.2〜0.24m3/m3、細骨材率が
    55〜65%、高性能減水剤/水硬性粉体比が0.5〜2.5%で
    あるコンクリートに、急結材を配合してなることを特徴
    とする高流動型湿式吹付けコンクリート。
  2. 【請求項2】 高炉スラグ−普通ポルトランドセメント
    混合物が高炉セメントB種である請求項1記載の高流動
    型湿式吹付けコンクリート。
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