JP5603016B2 - セメント急結剤及びセメント組成物 - Google Patents
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Description
使用されている急結剤としては、カルシウムアルミネート、アルカリ金属アルミン酸塩及びアルカリ金属炭酸塩等の混合物や、カルシウムアルミネートと3CaO・SiO2との混合物等が知られている(特許文献2〜5参照)。
急結剤の添加方法は、通常、空気輸送による粉体混合のため、粉塵発生量が多くなる方法であった。そのため、吹付け時には保護眼鏡や防塵マスクなどを着用して作業する必要があり、粉塵量のより少ない工法が求められていた。
ヘクトライトの使用量は、カルシウムアルミネート100部に対して2〜150部が好ましく、5〜100部がより好ましい。2部未満では急結力が小さく、150部を超えると効果が頭打ちとなる。
本発明で使用するカルシウムアルミネートには、ナトリウム、カリウム及びリチウム等のアルカリ金属塩が一部固溶したカルシウムアルミネート、SiO2を含有するカルシウムアルミネート、SO3を含有するカルシウムアルミネート等を含む。
これらカルシウムアルミネートの中で、反応活性の点で非晶質のカルシウムアルミネートが好ましい。
セッコウの使用量は、カルシウムアルミネート100部に対して5〜70部の範囲が好ましい。
アルカリ金属炭酸塩の使用量は、カルシウムアルミネート100部に対して5〜50部が好ましく、10〜20部がより好ましい。5部未満では初期強度の向上は少なく、50部を超えると凝結性状の点で好ましくない場合がある。
アルミン酸塩のアルカリ金属とアルミの酸化物換算でのモル比(R2O/Al2O3)は、0.8〜2.0の範囲が好ましい。0.8未満ではこわばり力が小さくなり、2.0を超えるとその効果が頭打ちとなる。アルカリ金属のアルミン酸塩の強熱減量は20%以下が好ましい。20%を超えるとこわばり力が低下する場合がある。
アルカリ金属アルミン酸塩の使用量は、カルシウムアルミネート100部に対して0.5〜20部が好ましく、2〜15部がより好ましい。0.5部未満では、こわばりを付与できない場合があり、20部を超えるとこわばりが強すぎる場合がある。
アルカリ金属ケイ酸塩の使用量は、カルシウムアルミネート100部に対して1〜30部が好ましく、2〜20部がより好ましい。1部未満では、初期強度の向上は少なく、30部を超えると長期強度発現の点で好ましくない場合がある。
表1、2、3に示す各種のカルシウムアルミネート(CA)100部と、ヘクトライトを表1に示すように混合しセメント急結剤を調製した。別途、JISモルタルを用意し、1分間モルタルミキサーで練り混ぜた。その後、練り混ぜたモルタル中のセメント100部に対してセメント急結剤を3部となるように加え、高速で10秒間練り混ぜ、プロクター貫入抵抗試験、圧縮強度測定用試験体の作製と測定、乾燥収縮試験を実施した。
また、比較例として市販の急結剤を同量使用した場合についても試験を行った。結果を表1、2、3に示す。
ヘクトライトa:市販品、Li2O含有量1.2%
ヘクトライトb:市販品、Li2O含有量0.7%
ヘクトライトc:市販品、Li2O含有量2.5%
ヘクトライトd:市販品、Li2O含有量0.5%
ヘクトライトe:市販品、Li2O含有量3.1%
カルシウムアルミネートA:CaO:38%、Al2O3:62%となるように電気炉で焼成したもの、ブレーン値5600cm2/g
カルシウムアルミネートB:CaO:48%、Al2O3:52%となるように電気炉で焼成したもの、ブレーン値5800cm2/g
カルシウムアルミネートC:CaO:55%、Al2O3:45%となるように電気炉で焼成したもの、ブレーン値5700cm2/g
カルシウムアルミネートD:CaO:60%、Al2O3:40%となるように電気炉で焼成したもの、ブレーン値5600cm2/g
カルシウムアルミネートE:アルミナセメント1号、CaO:36%、Al2O3:55%、ブレーン値5000cm2/g
セメント:市販普通ポルトランドセメント
砂:標準砂
水:水道水
急結剤A:アルミン酸塩系液体急結剤、主成分:アルカリ金属アルミン酸塩、市販品
急結剤B:水溶性アルミニウム塩系急結剤(アルカリフリータイプ)、主成分:アルミニウムの硫酸塩、市販品
急結剤C:カルシウムアルミネート系急結剤、主成分:カルシウムアルミネート−アルカリ金属アルミン酸塩、市販品
急結剤D:カルシウムサルホアルミネート系急結剤、主成分:カルシウムアルミネート−セッコウ−アルカリ金属アルミン酸塩、市販品
プロクター貫入抵抗試験:セメント急結剤を混合し10秒間練り混ぜたモルタルを素早く厚さ5cm縦20cm×横15cmの型枠に詰め、表面を均してプロクター貫入抵抗試験機で始発時間と終結時間を確認した。貫入抵抗値の測定時間は練混ぜから45秒を初期値とし120秒まで15秒間隔で測定し、それ以降は60秒間隔で測定した。得られた時間と貫入抵抗値の関係より、抵抗値が3.5N/mm2に達した時間を始発、抵抗値が28N/mm2に達した時間を終結とした。試験方法はJSCE D 102に準拠した。
圧縮強度:セメント急結剤を混合し10秒間練り混ぜたモルタルをテーブルバイブレーターに載せた4×4×16cmの三連型枠に素早く詰め、表面を均して作製した。測定はJIS R 5201に準拠した。
乾燥収縮試験:圧縮強度用試験体の作製と同様にテーブルバイブレーターに載せた専用型枠に詰めて測定した。材齢1日後脱型し基長を行い、温度20℃、湿度60%の室内で28日間養生後、収縮量を測定した。測定はJIS R 1129−3(ダイヤルゲージ法)に準拠した。
実験No.1-37のセメント急結剤のカルシウムアルミネート100部に対してさらにセッコウを表4に示すように加えセメント急結剤としたこと以外は実施例1と同様に行った。結果を表4に示す。
セッコウ:試薬1級、無水セッコウ、市販品
実験No.1-37のセメント急結剤のカルシウムアルミネート100部に対してさらに炭酸塩、アルミン酸塩、ケイ酸塩、セッコウを表5に示すように加えセメント急結剤としたこと以外は実施例1と同様に行った。結果を表5に示す。
炭酸塩:試薬1級 炭酸ナトリウム、市販品
アルミン酸塩:アルミン酸ナトリウム、モル比1.3、強熱減量11%、市販品
ケイ酸塩:試薬1級品、ケイ酸ナトリウム、市販品
実験No.2-3のセメント急結剤をセメント100部に対して表6に示すように添加したこと以外は実施例1と同様に行った。結果を表6に示す。
各材料の単位量、セメント400kg/m3、細骨材1,058kg/m3、粗骨材710kg/m3、水200kg/m3、及び高性能減水剤4kg/m3として吹付けコンクリートを調製し、この吹付けコンクリートを吹付け圧力0.4MPa、吹付け速度10m3/hの条件下で、コンクリート圧送機「MKW−25SMT」によりポンプ圧送した。セメント急結剤を合流するY字管から3m後方の位置で圧縮空気を導入してコンクリート空気搬送した。一方、実験No.1-18、2-2、3-23のセメント急結剤をセメントに対して表6に示すように、圧送圧力0.5MPaの条件下で、急結剤添加装置「ナトムクリート」を用いて空気圧送し、途中に設けたY字管で合流混合して吹き付けた。この急結性吹付けコンクリートについてコンクリート圧縮強度、リバウンド率、及び粉塵量を測定した。結果を表7に示す。
なお、比較のために、セメント急結剤として同量の市販されている急結剤での試験を行った。
高性能減水剤:ポリカルボン酸系、市販品
粗骨材:新潟県糸魚川市姫川産川砂利、表乾状態、比重2.66、最大寸法10mm
細骨材:新潟県糸魚川市姫川産川砂利、表乾状態、比重2.62
セメント:普通ポルトランドセメント、市販品
コンクリート圧縮強度:材齢3時間、24時間の圧縮強度は、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吹付け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日以降の圧縮強度は、幅50cm×長さ50cm×厚さ20cmの型枠に急結性吹付け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トン耐圧機で測定し、圧縮強度を求めた。
リバウンド率:急結性吹付けコンクリートを10m3/hの圧送速度で10分間、鉄板でアーチ状に作成した高さ3.5m、幅2.5mの模擬トンネルに吹付けた。その後、(リバウンド率)=(模擬トンネルに付着せずに落下した急結性吹付けコンクリートの量)/(模擬トンネルに吹付けた急結性吹付けコンクリートの量)×100(%)で算出した。
粉塵量:急結性吹付けコンクリートを10m3/hの圧送速度で10分間、模擬トンネルに吹付けた。吹付け場所より5mの定位置で粉塵量を粉塵計(柴田化学株式会社、測定範囲0.01〜100mg/m3、P−5L型)により測定した。
Claims (4)
- リチウム含有ヘクトライトと、CaO38〜60質量%、Al2O340〜62質量%の化学組成を有するカルシウムアルミネートとを含有してなり、前記ヘクトライトが前記カルシウムアルミネート100質量部に対して25〜150質量部である、吹付けモルタルや吹付けコンクリート用のセメント急結剤。
- セッコウを含有することを特徴とする請求項1記載のセメント急結剤。
- アルカリ金属の炭酸塩、アルミン酸塩、ケイ酸塩から選ばれる1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1又は2記載のセメント急結剤。
- セメントと請求項1〜3のいずれか1項に記載のセメント急結剤とを含有するセメント組成物。
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