(57)【要約】  急結剤添加冶具内でのスラリー状になった急結剤の固結を抑制するのに有効となる吹付け用急結剤、及び吹付け工法の提供。  アルカリ土類金属炭酸塩、水溶性酸性物質、カルシウムアルミネート、アルカリ金属硫酸塩、及び水を含有してなるスラリー急結剤、並びに、該スラリー急結剤とセメントコンクリートを含有してなる急結性セメントコンクリート。前記スラリー急結剤は、さらに、硫酸カルシウム、水酸化カルシウム及び/又は水酸化アルミニウム、遅延剤等を含有してもよい。また、アルカリ土類金属炭酸塩、水溶性酸性物質、カルシウムアルミネート及びアルカリ金属含有物質を含有してなる粉体急結剤と水とを混合してスラリー急結剤とし、このスラリー急結剤をセメントコンクリートとを混合して急結性セメントコンクリートとして、この急結性セメントコンクリートを吹付けることを特徴とする吹付け工法。  さらに、液体急結剤と、アルカリ土類金属炭酸塩等の発泡剤とカルシウムアルミネートを含有する粉体混和材とを混合してなる吹付け用急結剤であり、粉体混和材中に、硫酸カルシウムやアルカリ金属含有物質を含有し、液体急結剤がアルカリ金属元素やフッ素元素を含有する化合物を含む吹付け用急結剤。また、前記のような液体急結剤と前記のような粉体混和材とを合流、混合し、スラリー状にした吹付け用急結剤。
2008056716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ土類金属炭酸塩、水溶性酸性物質、カルシウムアルミネート、及びアルカリ金属硫酸塩を含有してなる粉体急結剤と、水とを含有してなることを特徴とするスラリー急結剤。
【請求項２】
さらに、硫酸カルシウムを含有してなる請求項１に記載のスラリー急結剤。
【請求項３】
さらに、水酸化カルシウム及び/又は水酸化アルミニウムを含有してなる請求項１又は請求項２に記載のスラリー急結剤。
【請求項４】
さらに、遅延剤を含有してなる請求項１〜３のいずれか一項に記載のスラリー急結剤。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のスラリー急結剤と、セメントコンクリートとを含有してなる急結性セメントコンクリート。
【請求項６】
アルカリ土類金属炭酸塩、水溶性酸性物質、カルシウムアルミネート、及びアルカリ金属硫酸塩を含有してなる粉体急結剤と水とを混合してスラリー急結剤とし、該スラリー急結剤をセメントコンクリートと混合して急結性セメントコンクリートとし、この急結性セメントコンクリートを吹付けることを特徴とする吹付け工法。
【請求項７】
アルカリ土類金属炭酸塩、水溶性酸性物質、カルシウムアルミネート、及びアルカリ金属硫酸塩を含有し、粉体急結剤供給ライン中を輸送してなる粉体急結剤と、水供給ライン中を輸送してなる水とを、スラリー化ノズルで合流、混合してスラリー急結剤とし、このスラリー急結剤をスラリー急結剤導入部でシャワリング管に導入し、スラリー急結剤添加孔を介してセメントコンクリートと混合して急結性セメントコンクリートとし、この急結性セメントコンクリートを吹付けることを特徴とする吹付け工法。
【請求項８】
シャワリング管が、外管と内管からなる二重構造を有し、かつ、内管にスラリー急結剤添加孔を有する請求項７に記載の吹付け工法。
【請求項９】
粉体急結剤が、硫酸カルシウムを含有してなる請求項６〜８のいずれか一項に記載の吹付け工法。
【請求項１０】
粉体急結剤が、水酸化カルシウム及び/又は水酸化アルミニウムを含有してなる請求項６〜９のいずれか一項に記載の吹付け工法。
【請求項１１】
粉体急結剤が、遅延剤を含有してなる請求項６〜１０のいずれか一項に記載の吹付け工法。
【請求項１２】
液体急結剤と、発泡剤とカルシウムアルミネートを含有する粉体混和材とを混合してなる吹付け用急結剤。
【請求項１３】
発泡剤がアルカリ土類金属炭酸塩である請求項１２に記載の吹付け用急結剤。
【請求項１４】
さらに、粉体混和材中に、硫酸カルシウムを含有する請求項１２又は請求項１３に記載の吹付け用急結剤。
【請求項１５】
さらに、粉体混和材中に、アルカリ金属硫酸塩を含有する請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の吹付け用急結剤。
【請求項１６】
液体急結剤が、さらに、アルカリ金属元素を有する化合物を含有する請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の吹付け用急結剤。
【請求項１７】
液体急結剤中にフッ素元素を有する化合物を含有する請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の吹付け用急結剤。
【請求項１８】
粉体混和材100部中、アルカリ土類金属炭酸塩を2〜30部、カルシウムアルミネートを30〜70部、アルカリ金属硫酸塩を2〜50部、硫酸カルシウムを5〜40部含有する請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の吹付け用急結剤。
【請求項１９】
液体急結剤と粉体混和材との使用比率が、質量比で95:5〜30:70である請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の吹付け用急結剤。
【請求項２０】
液体急結剤と粉体混和材とを混合し、スラリー状にしてなる請求項１２〜１９のいずれか一項に記載の吹付け用急結剤。
【請求項２１】
液体急結剤と粉体混和材を混合してから1分後のpＨが３〜９である請求項１２〜２０のいずれか一項に記載の吹付け用急結剤。
【請求項２２】
セメント、骨材、及び請求項１２〜２１のいずれか一項に記載の吹付け用急結剤を含有してなる吹付け材料。
【請求項２３】
液体急結剤と粉体混和材とを含有してなる吹付け用急結剤の使用量がセメント100部に対して、5〜25部であることを特徴とする請求項２２に記載の吹付け材料。
【請求項２４】
請求項２２又は請求項２３に記載の吹付け材料を用いる吹付け工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、法面、立坑、地下空間、又は、道路、鉄道、導水路等のトンネルにおいて、露出した壁面に使用する吹付け用急結剤、吹付け材料、及びそれを用いた吹付け工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネルの掘削作業等において露出した地山の崩落を防止するために、粉体の急結剤をコンクリートに混合した急結性コンクリートを吹き付ける工法が用いられている(特許文献１、特許文献２参照)。
これらの吹付け工法で使用する急結剤としては、急結性能が優れることからカルシウムアルミネートに、アルカリ金属アルミン酸塩又はアルカリ金属炭酸塩等を混合したものが使用されていた。
しかしながら、カルシウムアルミネートにアルカリ金属アルミン酸塩やアルカリ金属炭酸塩等を混合した急結剤よりも低ｐH値のもので、弱アルカリ性、好ましくは、中性又は弱酸性の急結剤が求められていた。【０００３】
また、急結剤をコンクリートに添加する冶具としては一般にY字管が使用されている。この場合、混合性を高めるために、一旦、圧縮エアを用いてコンクリートをほぐし急結剤を添加するといった手法が用いられている。その結果、吹付け時に使用する圧縮エア量が増大し、発生する粉じん量が増加する場合があった。そのため、吹付け時には粉じん対策を採る必要があった。
これらの問題を解決するため液体急結剤として、塩基性アルミニウム塩や有機カルボン酸を主成分とするもの（特許文献３参照）、硫酸アルミニウムやアルカノールアミンを主成分とするもの(特許文献４参照)、並びに、アルミニウムの塩基性水溶液と、ケイ酸リチウム、及びアルミン酸リチウムを主成分とするもの（特許文献５参照）等が用いられている。【０００４】
しかしながら、この液体急結剤は、初期強度発現が得にくく、従来の粉体系急結剤と比較して、トンネル坑内で厚吹きした場合には剥落する危険性があった。
これらの問題を解決するためにカルシウムアルミネートと硫酸アルミニウムを含有した急結剤に水を混合してスラリー状にし、コンクリートに添加する技術が開発された（特許文献６、特許文献７、特許文献８参照）。【０００５】
この技術は、硫酸アルミニウムとカルシウムアルミネートを併用することでアルカリ薬傷を低減している。さらに、粉体の急結剤と水を混合してスラリー化することで、低粉じん性を得る技術である。また、これらの特許文献には、AE剤や発泡剤についての記述があるが、これらはコンクリートに予め添加して粉じん量を低減する物質として挙げられており、急結剤中に発泡剤を使用することについては言及されていない。
これらのスラリー急結剤をコンクリートに添加する冶具としては、Y字管やコンクリート配管内にシャワー状に急結剤を添加するシャワリング管等が使用されている。
Y字管の場合、混合性を高めるために、一旦、圧縮エアを用いてコンクリートをほぐし、急結剤を添加するといった手法が用いられており、その結果、吹付け時に使用する圧縮エア量が増大し、発生する粉じん量が増加する場合があった。【０００６】
一方、シャワリング管を使用した場合、スラリー急結剤とコンクリートとの混合性が良好なことから、ほぐしエアを必要とせず、低粉じん吹付けが可能となるが、一方で、構造が複雑なために内部でのスラリーの固結頻度は、Y字管よりも多く、実用化できない状況であった。
このため、シャワリング管を使用した吹付けでは、液体急結剤が主流となっているが、液体急結剤の成分は、セメントの水和反応を促進する成分のみで、自ら硬化して急結性を付与する自硬性を持たないために、カルシウムアルミネートを含有したスラリー急結剤と比較して急結性が劣るといった問題があった。
従来よりもさらに急結性を高めた液体急結剤として、硫酸アルミニウムにフッ素元素を含有したものが開発された（特許文献９、特許文献１０、特許文献１１参照）。【０００７】
しかしながら、実用化に際しては更なる急結性の向上、湧水箇所での付着性の向上等が求められていた。
また、液体急結剤と粉体急結剤を組み合わせた技術も公開された（特許文献１２、特許文献１３参照）。しかしながら、吹付け時に液体急結剤と粉体急結剤を混合してスラリー状にした場合、先に記述したスラリー急結剤と同様にスラリーが固結する場合があった。そのため、急結剤添加冶具の部分でスラリーが固結せず、添加冶具の交換サイクルが長いことが求められていた。【０００８】
また、硫酸アルミニウムとカルシウムアルミネート類と減水剤と水とを含有する液状急結剤を、無機粉末を含有するセメントコンクリートに添加する技術（特許文献１４参照）や、炭酸カルシウムを含有するセメントを使用したコンクリートに液体急結剤を添加する技術（特許文献１５参照）や、セメント組成物中に炭酸カルシウムを含有し、液体急結剤を併用する技術（特許文献１６、特許文献１７、特許文献１８参照）等が公開されている。しかし、これらは多量に含まれるセメント成分のアルカリにより、炭酸カルシウムが酸性雰囲気にならず、スラリー急結剤が発泡して固結を防止するような技術ではなく、シャワリング管を使用して低粉じん性を得るような技術でもなかった。【０００９】
また、セメント組成物中にあらかじめ急結剤を含有する物では、コンクリートの流動保持性が得られないことから、吹付け直前で骨材とセメント組成物と液体急結剤を混合しなければならず、均一な組成の吹付けコンクリートが得られない等の問題があった。さらに、酸性物質と発泡剤を併用した急結剤におけるアルカリ金属硫酸塩の有効性について言及したものではない。【００１０】
近年では、人体への影響が従来の塩基性の急結剤と比較して少ない、初期強度発現性が優れる、急結剤添加冶具の部分で固結しにくい、といった急結剤の開発が待たれていた。
【特許文献１】特公昭６０−００４１４９号公報
【特許文献２】特開平０９−０１９９１０号公報
【特許文献３】特表２００１−５０９１２４
【特許文献４】特開平１０−０８７３５８号公報
【特許文献５】特開２００１−１３０９３５号公報
【特許文献６】特開２０００−３０２５０５公報
【特許文献７】特開２０００−３０２５０６公報
【特許文献８】特開２００１−３０２３２３公報
【特許文献９】特開２００２−０８０２５０号公報
【特許文献１０】特開２００２−０４７０４８号公報
【特許文献１１】特開２００４−０３５３８７号公報
【特許文献１２】特開２００２−２２０２７０号公報
【特許文献１３】国際公開第２００５／０１９１３１号パンフレット
【特許文献１４】特開２００１−２７０７６８公報
【特許文献１５】特開２００３−３２１２６３
【特許文献１６】特開平１１−７９８１８号公報
【特許文献１７】特開２００１−２７０７６８号公報
【特許文献１８】特開２００７−１１９２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者は、以上の状況に鑑み、人体への影響が従来の塩基性の急結剤と比較して少ない、初期強度発現性が優れ、急結剤添加冶具の部分で固結しにくい、急結剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は以下の要旨を有するものである。
（１）アルカリ土類金属炭酸塩、水溶性酸性物質、カルシウムアルミネート、及びアルカリ金属硫酸塩を含有してなる粉体急結剤と、水とを含有してなることを特徴とするスラリー急結剤。
（２）さらに、硫酸カルシウムを含有してなる上記（１）に記載のスラリー急結剤。
（３）さらに、水酸化カルシウム及び/又は水酸化アルミニウムを含有してなる上記（１）又は上記（２）に記載のスラリー急結剤。
（４）さらに、遅延剤を含有してなる上記（１）〜（３）のいずれかに記載のスラリー急結剤。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載のスラリー急結剤と、セメントコンクリートとを含有してなる急結性セメントコンクリート。【００１３】
（６）アルカリ土類金属炭酸塩、水溶性酸性物質、カルシウムアルミネート、及びアルカリ金属硫酸塩を含有してなる粉体急結剤と水とを混合してスラリー急結剤とし、該スラリー急結剤をセメントコンクリートと混合して急結性セメントコンクリートとし、この急結性セメントコンクリートを吹付けることを特徴とする吹付け工法。
（７）アルカリ土類金属炭酸塩、水溶性酸性物質、カルシウムアルミネート、及びアルカリ金属硫酸塩を含有し、粉体急結剤供給ライン中を輸送してなる粉体急結剤と、水供給ライン中を輸送してなる水とを、スラリー化ノズルで合流、混合してスラリー急結剤とし、このスラリー急結剤をスラリー急結剤導入部でシャワリング管に導入し、スラリー急結剤添加孔を介してセメントコンクリートと混合して急結性セメントコンクリートとし、この急結性セメントコンクリートを吹付けることを特徴とする吹付け工法。
（８）シャワリング管が、外管と内管からなる二重構造を有し、かつ、内管にスラリー急結剤添加孔を有する上記（７）に記載の吹付け工法。
（９）粉体急結剤が、硫酸カルシウムを含有してなる上記（６）〜（８）のいずれかに記載の吹付け工法。
（１０）粉体急結剤が、水酸化カルシウム及び/又は水酸化アルミニウムを含有してなる上記（６）〜（９）のいずれかに記載の吹付け工法。【００１４】
（１１）粉体急結剤が、遅延剤を含有してなる上記（６）〜（１０）のいずれかに記載の吹付け工法。
（１２）液体急結剤と、発泡剤とカルシウムアルミネートを含有する粉体混和材とを混合してなる吹付け用急結剤。
（１３）発泡剤がアルカリ土類金属炭酸塩である上記（１２）に記載の吹付け用急結剤。
（１４）さらに、粉体混和材中に、硫酸カルシウムを含有する上記（１２）又は上記（１３）に記載の吹付け用急結剤。
（１５）さらに、粉体混和材中に、アルカリ金属硫酸塩を含有する上記（１２）〜（１４）のいずれかに記載の吹付け用急結剤。【００１５】
（１６）液体急結剤が、さらに、アルカリ金属元素を有する化合物を含有する上記（１２）〜（１５）のいずれかに記載の吹付け用急結剤。
（１７）液体急結剤中にフッ素元素を有する化合物を含有する上記（１２）〜（１６）のいずれかに記載の吹付け用急結剤。
（１８）粉体混和材100部中、アルカリ土類金属炭酸塩を2〜30部、カルシウムアルミネートを30〜70部、アルカリ金属硫酸塩を2〜50部、硫酸カルシウムを5〜40部含有する上記（１２）〜（１７）のいずれかに記載の吹付け用急結剤。
（１９）液体急結剤と粉体混和材との使用比率が、質量比で95:5〜30:70である上記（１２）〜（１８）のいずれかに記載の吹付け用急結剤。
（２０）液体急結剤と粉体混和材とを混合し、スラリー状にしてなる上記（１２）〜（１９）のいずれかに記載の吹付け用急結剤。
（２１）液体急結剤と粉体混和材を混合してから1分後のpＨが３〜９である上記（１２）〜（２０）のいずれかに記載の吹付け用急結剤。
（２２）セメント、骨材、及び上記（１２）〜（２１）のいずれかに記載の吹付け用急結剤を含有してなる吹付け材料。
（２３）液体急結剤と粉体混和材とを含有してなる吹付け用急結剤の使用量がセメント100部に対して、5〜25部であることを特徴とする上記（２２）に記載の吹付け材料。
（２４）上記（２２）又は（２３）に記載の吹付け材料を用いる吹付け工法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の吹付け用急結剤、吹付け材料及びそれを用いた吹付け工法を採用することによって、急結剤添加冶具内での急結剤の固結を抑制でき、セメントコンクリートに高い急結性と耐久性を付与する効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】スラリー化ノズル・シャワリング管外観図である。
【図２】スラリー化ノズル・シャワリング管の内部構造を示す断面図である。
【図３】シャワリング管の内部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  水もしくは液体急結剤供給ライン
２  粉体急結剤もしくは粉体混和材供給ライン
３  スラリー化ノズル
４  スラリー急結剤導入部
５  シャワリング管
６  スラリー急結剤添加孔
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明において、パーセント（％）及ぶ部は、特に断りのない限り、質量基準で表したものである。
本発明でいうセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、及びコンクリートの総称をいう。また、本発明における部や％は、特に規定しない限り質量基準である。
本発明のスラリー急結剤は、アルカリ土類金属炭酸塩、水溶性酸性物質、カルシウムアルミネート、及びアルカリ金属硫酸塩を含有する粉体急結剤と水とを含有する。さらには、アルカリ土類金属炭酸塩、水溶性酸性物質、カルシウムアルミネート、アルカリ金属硫酸塩、硫酸カルシウム、水酸化カルシウム及び/又は水酸化アルミニウム、アルカリ金属炭酸塩、アルミン酸塩、及び遅延剤を含有するのが好ましい。【００２０】
また、本発明の粉体混和材は、発泡剤とカルシウムアルミネートを含有する。さらには、アルカリ土類金属炭酸塩、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム及びアルカリ金属硫酸塩を含有するのが好ましい。粉体急結剤は、液体急結剤と併用することにより、急結剤添加冶具でのスラリー固結防止効果が得られるものである。【００２１】
本発明で使用するアルカリ土類金属炭酸塩は、急結剤添加冶具でのスラリー固結を解消する目的で使用される。アルカリ土類金属炭酸塩としては、例えば、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウム等が好適である。アルカリ土類金属炭酸塩を水溶性酸性物質と併用することで、水と混合してスラリー急結剤を調製した際に、炭酸ガスが発生し、スラリー中で発泡し、冶具内でのスラリー固化物の付着を防止するものである。【００２２】
アルカリ土類金属炭酸塩は、スラリーを速やかに中性領域に調整し、吹付け硬化体の耐中性化を向上させる効果も有する。アルカリ土類金属炭酸塩は、スラリー急結剤に含まれることでこれらの効果を発現するものであり、予めセメントコンクリートに混合されている同物質とは効果を異にするものである。
アルカリ土類金属炭酸塩の粒度やその分布は特に限定されるものではないが、ブレーン比表面積値(以下、ブレーン値という)で500〜10,000cm2/gがスラリーの固結防止効果の観点から好ましく、1,000〜5,000cm2/gがより好ましい。ブレーン値が500cm2/g未満では粉体急結剤中に均一に分散されず、所定の効果が得られない場合がある。
アルカリ土類金属炭酸塩は、粉体急結剤100部中、2〜30部が好ましく、5〜20部がより好ましく、7〜15部が最も好ましい。使用量が2部未満では優れたスラリーの固結防止効果が得られない場合があり、30部を超えると優れた急結性状が得られない場合がある。【００２３】
また、アルカリ土類金属炭酸塩は、粉体混和材100部中、2〜50部が好ましく、5〜30部がより好ましく、8〜30部が最も好ましい。使用量が2部未満では優れたスラリーの固結防止効果が得られない場合があり、50部を超えると優れた急結性状が得られない場合がある。【００２４】
本発明で使用する水溶性酸性物質は、水に溶解して酸性を示す物質の総称である。水に速やかに溶解し、粉体急結剤と水とからなるスラリー急結剤のｐHを酸性領域とし、アルカリ土類金属炭酸塩と反応して炭酸ガスを発泡させる物質であればいずれの物質も使用可能である。このスラリー急結剤は、セメントコンクリートと混合後は、アルカリ雰囲気となるために発泡反応は停止し、硬化体を発泡ガスによって膨張・破壊に至らしめることはない。水溶性酸性物質としては、例えば、硫酸塩、明礬、硝酸塩、塩化物、リン酸塩、ヒドロキシル酸塩等が挙げられ、この中でも初期強度発現性が良好なことから、硫酸塩としては、硫酸アルミニウムが好ましく、ヒドロキシル酸塩としては、シュウ酸が好ましい。これらの中では、硫酸アルミニウムが最も好ましい。
硫酸アルミニウムは無水や含水のいずれも使用可能であり、上記の水溶性酸性物質の一種又はニ種以上が使用可能である。【００２５】
水溶性酸性物質の粒度やその分布は、水と混合した際の溶解度が早く、速やかにアルカリ土類金属炭酸塩と反応して発泡することから、ブレーン値で500cm2/g以上が好ましく、1000cm2/g以上がより好ましい。
水溶性酸性物質の使用量は、粉体急結剤100部中3〜50部が好ましく、5〜40部がより好ましい。この範囲外では、優れた固結防止性能が得られない場合がある。
本発明で使用するカルシウムアルミネートは、水と接して硬化する物質であり、セメントコンクリートと混合して初期強度発現性を高めることが可能となる。CaO原料やAl2O3原料等を混合したものを、キルンでの焼成、電気炉での溶融等といった熱処理をし、粉砕して得られるものである。CaOをC、Al2O3をAと略記すると、混合物としては、例えばC3A、C12A7、C11A7・CaF2、C11A7・CaCl2、CA、及びCA2等であり、これらの一種又は二種以上を併用することが可能である(ここで、CaF2は、フッ化カルシウムであり、CaCl2は塩化カルシウムである。)。
さらに、これらにNa、K、及びLi等のアルカリ金属がR2O換算(Rはアルカリ金属元素)で、0.05〜10%固溶したもの（例えば、8CaO・Na2O・3Al2O3等）やSiO2を30%未満含有させたカルシウムアルミノシリケートも使用可能である。【００２６】
また、本発明で使用するカルシウムアルミネートは、その他に第一酸化鉄、第二酸化鉄、酸化マンガン、マグネシア、リン酸、アルカリ等の一種又は二種以上を30%未満含有することが可能である。
カルシウムアルミネートは、非晶質、結晶質のいずれも使用可能であり、これらが混在することもできるが、急結性状が優れることから非晶質のものを80%以上含有することが好ましく、90%以上含有することがより好ましい。
カルシウムアルミネート中のCaO/Al2O3モル比は特に限定されないが、1.5〜3.0が好ましく、1.7〜2.3の範囲がより好ましい。この範囲外では、すぐれた急結性状が得られない場合がある。
カルシウムアルミネートの粒度やその分布は特に限定されるものではないが、ブレーン値で3,000cm2/g以上が初期強度発現性の観点から好ましく、5,000cm2/g以上がより好ましい。ブレーン値が3,000cm2/g未満では優れた急結性が得られない場合がある。
カルシウムアルミネートは、粉体急結剤100部中、20〜70部が好ましく、35〜60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。また、カルシウムアルミネートは、粉体混和材100部中、30〜70部が好ましく、40〜60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。【００２７】
本発明で使用するアルカリ金属硫酸塩は、急結性や強度発現性を向上させる目的で使用するものであり、酸性物質と発泡剤を併用する組成での使用に好適な物質であり、従来の急結剤に使用されてきた水に溶解させてアルカリ性を示すアルカリ金属含有物質とは効果を異にするものである。アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属元素が挙げられる。
アルカリ金属硫酸塩の粒度やその分布は、ブレーン値で500cm2/g以上が初期強度発現性の観点から好ましく、1,000cm2/g以上がより好ましい。ブレーン値が500cm2/g未満では優れた急結性が得られない場合がある。【００２８】
アルカリ金属硫酸塩は、粉体急結剤100部中、2〜30部が好ましく、5〜20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。また、アルカリ金属硫酸塩は、粉体混和材100部中、２〜50部が好ましく、5〜30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。【００２９】
本発明の液体急結剤は、含有する元素として、アルミニウムとイオウの他、必要に応じてフッ素及びアルカリ金属などの元素の一種又は二種以上を含有するものである。
本発明のアルミニウム元素の供給原料は特に限定されないが、非晶質若しくは結晶質の水酸化アルミニウム、アルミニウムの硫酸塩、アルミン酸塩、その他の無機アルミニウム化合物、有機アルミニウム化合物、アルミニウム錯体等の化合物が挙げられる。これらのうちの一種又は二種以上を使用することが可能である。本発明では、イオウ元素の供給原料ともなるアルミニウムの硫酸塩の使用が好ましい。【００３０】
本発明のイオウ元素の供給原料は特に限定されるものではない。硫黄や硫黄華のような元素状態の硫黄、硫化物、硫酸又は硫酸塩、亜硫酸又は亜硫酸塩、チオ硫酸又はチオ硫酸塩、有機硫黄化合物等が挙げられる。これらのうちの一種又は二種以上を使用することが可能である。特に、水への溶解性が高く、製造コストが安く、かつ、急結性状が優れる面から硫酸又は硫酸塩が好ましい。硫酸塩のうち明礬類で、かつ、アルミニウム元素とアルカリ金属元素を含有する化合物がより好ましい。【００３１】
本発明のフッ素元素の供給原料は、溶剤又は水に、溶解若しくは分散するものであれば特に限定されるものではない。例えば、フッ化水素酸、有機フッ素化合物、フッ化塩、ケイフッ化塩、フッ化ホウ素塩等が挙げられる。これらのうち、一種又は二種以上を使用することが可能である。特に、毒性や爆発性等の危険性がなく、製造コストが安く、かつ、急結性状が優れる面から、フッ化水素酸、フッ化塩、ケイフッ化塩、ホウフッ化塩等が好ましい。【００３２】
本発明のアルカリ金属元素の供給原料は特に限定されるものではない。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属元素を含む水溶性の化合物等が挙げられる。これらのうち、一種又は二種以上を使用することが可能である。前記化合物としては、アルカリ金属元素の酸化物、過酸化物、塩化物、水酸化物、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、硫酸塩、チオ硫酸塩、過硫酸塩、硫化塩、炭酸塩、重炭酸塩、シュウ酸塩、ホウ酸塩、フッ化物、ケイ酸塩、ケイフッ化塩、明礬、金属アルコキシド等が使用可能である。これらのうちの一種又は二種以上を使用することが可能である。【００３３】
また、液体急結剤の性能を向上させるためにアルカノールアミンの使用が可能である。さらに、液体急結剤の性能を長期的に安定化させるためにオキシカルボン酸類の有機酸が使用可能である。
アルミニウム元素の供給原料、イオウ元素の供給原料、フッ素元素の供給原料及びアルカリ金属元素の供給原料、アルカノールアミン原料、及びオキシカルボン酸類原料を混合する方法は、特には限定されない。【００３４】
液体急結剤中のアルミニウム元素、イオウ元素、フッ素元素、アルカリ金属元素、アルカノールアミン及びオキシカルボン酸類の含有量は特に限定されるものではない。SO3換算のイオウ元素100部に対して、アルミニウム元素をAl2O3換算で25〜110部、フッ素元素を２〜50部、アルカリ金属元素をR2O換算（Rはアルカリ金属元素）で２〜50部含有することが好ましく、アルミニウム元素をAl2O3換算で30〜70部、フッ素元素を5〜30部、アルカリ金属元素をR2O換算で5〜30部含有することがより好ましい。含有割合の上限が設けられる理由は、液の粘性が高くなる、若しくは長期安定性が悪くなる等の理由からである。【００３５】
液体急結剤にアルカリ金属元素を含有する原料を使用する場合、液体急結剤100部中のアルカリ金属元素の含有量は、R2O換算（Ｒはアルカリ金属元素）で1%を超えることが好ましく、2%以上がより好ましい。アルカリ金属元素の含有量の上限は、5％以下である。
本発明の液体急結剤は、多種の材料を複合して使用する性質上、本発明の液体急結剤中に含有する元素や成分以外のものも、本発明の効果を著しく低下させない範囲で使用することも可能である。【００３６】
また、本発明の液体急結剤と併用して既知の水溶性の水和促進剤を使用することも可能である。
液体急結剤中の固形分の濃度は、20〜60％であることが好ましく、25〜50％であることがより好ましい。20％未満では優れた急結性状が得られない場合があり、60％を超えるものでは、液の粘性が高く、ポンプでの圧送性が悪くなる場合がある。
本発明の液体急結剤は、酸性であることが好ましく、ｐＨが１〜５が好ましく、２〜４がより好ましい。【００３７】
本発明の液体急結剤の形態は液状であり、懸濁液のものも含む。懸濁液中の懸濁粒子のサイズは特に限定されるものではないが、懸濁粒子の分散性から、５μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下がより好ましい。
粉体急結剤や粉体混和材には、前記液体急結剤に使用の材料の他、硫酸カルシウム、水酸化カルシウム及び/又は水酸化アルミニウム、アルカリ金属炭酸塩、アルミン酸塩、及び遅延剤等が使用可能である。【００３８】
本発明で使用する硫酸カルシウムは、硬化体の強度発現性を向上させる目的で使用するものである。硫酸カルシウムとしては、無水石膏、半水石膏、二水石膏等が挙げられる。これらのうちの一種又は二種以上を使用することが可能である。
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、III型無水石膏等が使用可能である。【００３９】
また、上記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酸副生無水石膏等が含まれる。硫酸カルシウムの粒度は、ブレーン値で、2,000cm2/g以上が好ましく、3,000cm2/g以上が強度発現性の観点からより好ましい。硫酸カルシウムは、粉体急結剤100部中、4〜50部が好ましく、8〜30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。また、硫酸カルシウムは、粉体混和材100部中、5〜40部が好ましく、10〜30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。
急結性や吹付け時の地山への付着性を向上させるために、水酸化カルシウム及び/又は水酸化アルミニウムを含有してもよい。【００４０】
水酸化カルシウムとしては、生石灰やカーバイドが水和した際に生じる消石灰も含まれる。その理由は、セメントコンクリートは水を使用するため、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等を使用すること、若しくはこれを水酸化カルシウムと併用することが可能であることによる。
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。
水酸化アルミニウムは、化学式としては、Al(OH)3やAlO(OH)・ｎH2O等の物質である。水酸化アルミニウムには、結晶質や非晶質のものがあり、いずれも使用可能であるが、非晶質の水酸化アルミニウムを使用することが好ましい。【００４１】
水酸化カルシウムや水酸化アルミニウムの粉末は特に限定されるものではないが、ブレーン値で4,000cm2/g以上が好ましく、8,000cm2/g以上がより好ましい。ブレーン値が4,000cm2/g未満では吹付け時の地山への優れた付着性が得られない場合がある。
水酸化カルシウム及び／又は水酸化アルミニウムは、粉体急結剤100部中、2〜30部が好ましく、3〜20部がより好ましい。使用量が2部未満では急結性や吹付け時の地山への付着性が得られない場合があり、30部を超えると急結性や長期強度発現性が損なわれる場合がある。また、水酸化カルシウム及び／又は水酸化アルミニウムは、粉体混和材100部中、2〜30部が好ましく、3〜20部がより好ましい。使用量が2部未満では吹付け時の地山への優れた付着性が得られない場合があり、30部を超えると長期強度発現性が損なわれる場合がある。【００４２】
本発明では、粉体急結剤もしくは粉体混和材中に、アルカリ金属炭酸塩やアルミン酸塩等のアルカリ物質を含有してもよい。
遅延剤としては、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、及びグルコン酸等のオキシカルボン酸、若しくは、これらのオキシカルボン酸のナトリウムやカリウム等のアルカリ金属塩等が挙げられる。これらは、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、オキシカルボン酸及び／又はオキシカルボン酸のアルカリ金属塩が好ましく、クエン酸及び／又はクエン酸のアルカリ金属塩がより好ましい。
遅延剤の使用量は、粉体急結剤もしくは粉体混和材100部に対して、0.05〜5部が好ましく、0.1〜2部より好ましい。この範囲外では、急結性や吹付け時の地山への付着性能が得られない場合がある。【００４３】
本発明のスラリー急結剤の使用方法について以下、記述する。
水と粉体急結剤をセメントコンクリート添加直前に混合し、スラリー急結剤とすることが、セメントコンクリートとの混合性を向上する観点から、好ましい。
本発明では、凝結時間を調整するために、遅延剤を含有してもよい。スラリー急結剤において混合するスラリー水の量が少ない場合、例えば、スラリー水と粉体急結剤の使用割合が、水と粉体急結剤の質量比が30:70〜40:60である場合、遅延剤を含有すると、急結性が向上する。水と粉体急結剤の使用割合は、質量比40:60〜60:40が好ましく、45:55〜55:45がより好ましい。この範囲外では、優れた急結性や強度発現性が得られない場合がある。【００４４】
水と粉体急結剤を含有するスラリー急結剤の使用量は、セメントコンクリート100部に対して、固形分換算で、4〜20部が好ましく、6〜12部がより好ましい。使用量が4部未満では優れた急結性が得られない場合があり、20部を超えても急結性が頭打ちになり、使用量が多くなり、経済的に好ましくない。
次に、本発明の吹付け用急結剤の使用方法について記述する。【００４５】
本発明の吹付け用急結剤は、本発明の液体急結剤と、発泡剤とカルシウムアルミネートを含有する粉体混和材とを混合したものである。
本発明の液体急結剤と粉体混和材の使用割合は特に限定されないが、質量比で95:5〜30:70が好ましく、90:10〜50:50がより好ましい。この範囲外では、優れた急結性や強度発現性が得られない場合がある。本発明でいう液体急結剤の使用量とは液体としての使用量をいう。【００４６】
本発明では、液体急結剤と粉体混和材をセメントコンクリートに添加する直前に混合し、スラリー化することが、セメントコンクリートとの混合性を向上する観点から好ましい。
例えば、液体急結剤を単独でセメントコンクリートに添加使用した場合には、硬化体の耐中性化を低下させる場合がある。本発明のように液体急結剤と粉体混和材とを一旦混合してスラリー化した吹付け用急結剤を使用した吹付け硬化体は、中性化に対する抵抗性が液体急結剤のみを使用した場合よりも耐中性化が向上する。【００４７】
これは、粉体混和材中に含まれる発泡剤、例えば、炭酸塩により、スラリーのｐHが速やかに中性領域に調整されるためであると考えられる。中性化に対する抵抗性の向上の点で、液体急結剤と粉体混和材を混合し、混合してから1分後のpＨを３〜９にすることが好ましく、４〜６にすることがより好ましい。
したがって、発泡剤を含有する粉体混和材と液体急結剤とを混合させて使用することは、急結剤添加冶具内でのスラリー固結防止に有効であるのみならず、吹付け硬化体の耐久性の向上にも有効である。【００４８】
本発明の液体急結剤と粉体混和材を含有する吹付け用急結剤の使用量は特に限定されるものではないが、セメント100部に対して、5〜25部が好ましく、8〜15部がより好ましい。5部未満では優れた急結性が得られない場合があり、25部を超えても急結性が頭打ちになり、使用量が多くなり、経済的に好ましくない。【００４９】
吹付け用急結剤の添加冶具としては、急結剤がセメントコンクリートに添加された場合に、吹付け性状が著しく低下しなければ、いかなる冶具も使用可能である。例えば、Y字管やインレットピース（以下、シャワリング管ともいう。）等が使用可能であるが、セメントコンクリートとの混合性が良好であり、少ない圧縮エア量で吹付けが可能になることから、シャワリング管を使用することが好ましい。特に、水若しくは液体急結剤と、粉体急結剤若しくは粉体混和材とをシャワリング管に導入する前に混合せしめ、スラリー状にする冶具（スラリー化ノズル）を使用することが好ましい。【００５０】
本発明で使用するスラリー化ノズル・シャワリング管としては、例えば、図１〜３に示すものが使用可能である。水もしくは液体急結剤供給ライン１と粉体急結剤もしくは粉体混和材供給ライン２がスラリー化ノズル３で合流され、供給原料が混合され、スラリー状になる。さらに、スラリー状の急結剤はスラリー急結剤導入部４でシャワリング管５に導入され、スラリー急結剤添加孔６を介してセメントコンクリートに添加される。【００５１】
吹付けに使用する圧縮エアは、水もしくは液体急結剤供給ライン１や粉体急結剤もしくは粉体混和材供給ライン２から供給される。吹付けに使用する圧縮エアの量は、2m3/min〜10m3/minが好ましく、3m3/min〜7m3/minがより好ましい。【００５２】
本発明で使用するシャワリング管５は、例えば、外管と内管からなる二重構造を有する。セメントコンクリートが圧送される内管の径は、通常、1.0〜3.5インチ程度、好ましく2.5〜3.2インチのものであり、該内管に２つ以上のスラリー急結剤添加孔６を有するものである。【００５３】
内管に有するスラリー急結剤添加孔６の数は2〜15個が好ましく、4〜10個がより好ましい。スラリー急結剤添加孔６が１個ではセメントコンクリートとスラリー急結剤の均一な混合が得られない、優れた付着性や粉じん低減性が得られない場合があり、16個以上ではスラリー急結剤添加孔６が閉塞する場合がある。【００５４】
また、シャワリング管５の長さは特に限定されるものではないが、通常、５〜50cm程度、好ましく20〜40mのものが使用され、その他、寸法等は特に限定されるものではない。
シャワリング管５の材質は特に限定されるものではないが、金属製、樹脂製、又はプラスチック製のものが使用可能であり、これらを複合したものも使用可能である。【００５５】
本発明で使用するスラリー急結剤添加孔６の形状は特に限定されるものではない。また、セメントコンクリートの流れに対して、垂直若しくはセメントコンクリート出口方向に角度をつけて開けることが好ましい。
スラリー急結剤添加孔６の総面積は特に限定されるものではないが、２〜30cm2が好ましく、４〜20cm2がより好ましい。２cm2未満ではスラリー急結剤添加孔６が閉塞する場合があり、30cm2を超えるとセメントコンクリートとスラリー急結剤の均一な混合が得られず、優れた付着性や粉じん低減性が得られない場合がある。【００５６】
本発明のスラリー用の水もしくは液体急結剤は、20℃以上、90℃以下の範囲、好ましくは10℃以上、50℃以下、より好ましくは15℃以上、45℃以下で加熱して粉体急結剤や粉体混和材に混合させることによってより急結性を向上させることが可能である。
本発明のスラリー急結剤をセメントコンクリートに混合する際、スラリー急結剤を吹付け直前に混合することが好ましい。具体的には、圧送されてきたセメントコンクリートにスラリー急結剤を添加して急結性セメントコンクリートとするものである。その急結性セメントコンクリートが吐出されるまでの時間を5秒以内にすることが好ましく、２秒以内にすることがより好ましい。【００５７】
本発明で使用するセメントは特に限定されるものではない。例えば、早強、超早強、中庸熱、又は低熱等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、及び石灰石微粉末を混合した各種混合セメント等のいずれも使用可能である。混合セメントにおける混合物とセメントの割合は特に限定されるものではない。JISで規定する値以上の混合物を混合したものも使用可能である。【００５８】
セメントの使用量は特に限定されるものではないが強度発現性に優れることから350kg/m3以上が好ましく、400kg/m3以上がより好ましい。
セメントコンクリートのＷ／Ｃ（水／セメントの比）の百分率は、４０〜７０％が好ましく、４５〜６０％がより好ましい。【００５９】
本発明では、前記各材料や、砂あるいは砂利等の骨材の他に、減水剤、繊維等を併用することが可能である。
減水剤は、例えば、リグニンスルホン酸系、ナフタレンスルホン酸系、ポリカルボン酸系等の公知の減水剤すべてのものが使用可能である。減水剤の使用量は、セメント量に対して、0.2〜2.0％が好ましく、0.5〜1.5％がより好ましい。
本発明の法面やトンネルへの吹付け工法としては、一般的に行われている乾式、湿式のいずれの吹付け工法も可能である。中でも、粉塵の発生量が少ないということで湿式吹付け工法が好ましい。
【実施例】
【００６０】
以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、これらに限定して解釈されるものではない。
なお、実施例は、特に断りの無い限り、全て室温(20℃)にて実施されたものである。【００６１】
（実施例１）
表１に示す量のアルカリ土類金属炭酸塩、水溶性酸性物質、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、アルカリ金属硫酸塩、及び水酸化カルシウムを含有してなる粉体急結剤とスラリー用の水を質量比50：50で合流、混合させた。粉体急結剤は1インチ（2.54cm）の圧送ホースを用いて4m3/minのエア量とともに5kg/minの圧送量で搬送した。他方、スラリー用の水は5kg/minでポンプ圧送し、両者をスラリー化ノズル（図１及び図２に記載のもの）で合流、混合せしめ、スラリー状態にしてシャワリング管（図１〜図３記載のもので、孔サイズ直径8mm×6個、内径3インチ（7.62cm）×長さ30cm、材質：鋼材）に導入した。所定時間、この状態を維持し、シャワリング管を分解して内部の状況を確認した。また、比較のため、アルカリ土類金属炭酸塩を使用しないケースを比較例として試験した。結果を表１に示した。【００６２】
＜使用材料の物性＞
アルカリ土類金属炭酸塩：炭酸カルシウム、天然鉱石粉砕品、ブレーン値3000 cm2/g。
水溶性酸性物質（Ａ）：硫酸アルミニウム8水塩、ブレーン値1000cm2/g、市販品。
水溶性酸性物質（Ｂ）：シュウ酸２水和物、ブレーン値500cm2/g、市販品。
カルシウムアルミネート：非晶質、CaO  50%−Al2O345%−SiO2  5%、CaO/Al2O3モル比2.0、ガラス化率98%、ブレーン値6000cm2/g。
硫酸カルシウム：天然無水石膏、ブレーン値4000cm2/g、市販品。
アルカリ金属硫酸塩：硫酸ナトリウム、ブレーン値2000cm2/g、市販品。
水酸化カルシウム：ブレーン値12000cm2/g、市販品。
水：水道水。【００６３】
＜測定方法＞
ブレーン値：JIS R 5201に準じて測定した。
ガラス化率：XRD（Ｘ−線回折法）にて測定した。
＜スラリー状態の評価方法＞
表１に示す所定時間後にシャワリング管を分解し、スラリー状態を内部観察により行った。評価は以下の通りである。
・まったく固化物の固着が認められない：◎
・一部固着が認められるが、スラリー急結剤添加孔6個すべてが貫通しており、閉塞が認められない：○
・6個の孔の内、閉塞が2個以内である：△
・6個の孔の内、閉塞が3個以上である：×【００６４】
【表１】
2008056716.tif 000003
表１から、発泡剤を使用すると、スラリーの固結防止効果が得られることが判った。【００６５】
（実施例２）
セメント／砂の比が1/3、Ｗ／Ｃ（水／セメント比）が50％の配合比のセメントに減水剤をC（セメント量）×1.0%使用してモルタルを調製した。このモルタル中のセメント100部に対して、スラリー急結剤（表２に示す粉体急結剤とスラリー水を質量比50:50で混合したもの）を固形分換算で10部配合して型枠内に詰め込み、試験環境温度20℃でプロクター貫入抵抗値を測定した。なお、比較として、市販の液体急結剤を固形分換算で10部使用して同様に試験した（実験No.2-1）。結果を表２に示した。
＜使用材料＞
セメント  ：普通ポルトランドセメント、市販品、比重3.16。
砂        ：新潟県姫川産川砂、比重2.62。
減水剤    ：ポリカルボン酸系高性能減水剤、市販品。
液体急結剤：水溶性アルミニウム塩、ｐH2.6、市販品。
水        ：水道水。
＜測定方法＞
プロクター貫入抵抗値：JSCE D-102-1999に準じて測定（材齢5分、15分で測定）した。【００６６】
【表２】
2008056716.tif 000004
表２から、粉体急結剤中に、アルカリ土類金属炭酸塩、水溶性酸性物質、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、アルカリ金属硫酸塩、及び水酸化カルシウム等を適量使用することにより、優れた急結性が得られることが判った。【００６７】
（実施例３）
スラリー水と実施例２の実験No.2-6の粉体急結剤の混合割合をそれぞれ表３に示す割合でスラリー化し、セメント100部に対して、スラリー急結剤を固形分換算で10部添加したこと以外は、実施例２と同様に試験した。なお、実験No.3-2では、実験No.3-1と同様のスラリー水/粉体急結剤の質量比で、さらに粉体急結剤100部に対して遅延剤を0.6部使用した。結果を表３に示した。
＜使用材料＞
遅延剤：クエン酸ナトリウム、市販品。【００６８】
【表３】
2008056716.tif 000005
表３から、スラリー水と粉体急結剤との使用比率を質量比で適量にすることにより、優れた急結性が得られることが判った。実験No.3-1では、混合するスラリー水の量が少なく、十分にスラリー化されずに急結性が低くなっているが、遅延剤を併用した実験No.3-2では急結性が向上することが判った。【００６９】
（実施例４）
スラリー水と実施例２の実験No.2-6の粉体急結剤を質量比50：50で混合し、スラリー急結剤をセメント100部に対して固形分換算で表４に示す量を使用して評価したこと以外は、実施例２と同様に試験した。なお、実験No.4-2では、実験No.4-1と同様のスラリー水/粉体急結剤の質量比で、さらに粉体急結剤100部に対して遅延剤を0.6部使用した。結果を表４に示す。
＜測定方法＞
圧縮強度：１時間強度は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１−２００２に準じて測定した。また、２８日強度は、２０℃で水中養生してＪＩＳ  Ｒ  ５２０１−２００２に準じて測定した。【００７０】
【表４】
2008056716.tif 000006
【００７１】
表４から、急結剤を添加することにより、優れた急結性が得られることが判った。実験No.3-1では、混合するスラリー水の量が少なく、十分にスラリー化されずに急結性や長期強度発現性が低くなっているが、遅延剤を併用した実験No.3-2では急結性や長期強度発現性が向上することが判った。
上記実施例により以下のことが判った。本発明の酸性雰囲気で発泡するアルカリ土類金属炭酸塩と水溶性酸性物質とカルシウムアルミネートとアルカリ物質を含有する粉体急結剤をスラリー化して使用することで、シャワリング管内での固結が防止でき、従来の急結剤よりも高い急結性が得られた。【００７２】
（実施例５）
カルシウムアルミネート50部、アルカリ金属硫酸塩20部、硫酸カルシウム20部、アルカリ土類金属炭酸塩10部を含有してなる粉体混和材と表１に示す液体急結剤とを質量比２：１で合流、混合させた。粉体混和剤は1インチの圧送ホースを用いて4m3/minのエア量とともに3kg/minの圧送量で搬送し、他方、液体急結剤は6kg/minでポンプ圧送し、両者をスラリー化ノズル（図１〜図２に記載のもの）で合流、混合せしめた。次いで、スラリー状態にしてシャワリング管（図１〜図３記載のもので、孔サイズ直径8mm×6個、内径3インチ×長さ30cm、材質：鋼材）に導入した。所定時間、この状態を維持し、シャワリング管を分解して内部の状況を確認した。また、比較のため、アルカリ土類金属炭酸塩を使用しないケースと水酸化カルシウムを使用したケースを比較例として試験した。結果を表５に示す。
＜使用材料＞
カルシウムアルミネート：非晶質の１２CaO・７Al2O3組成物、ブレーン値6000cm2/g。
アルカリ金属硫酸塩：硫酸ナトリウム、ブレーン値1000cm2/g以上、市販品。
硫酸カルシウム：天然無水石膏、ブレーン値4000cm2/g、市販品。
アルカリ土類金属炭酸塩：炭酸カルシウム、ブレーン値3000cm2/g、市販品。
水酸化カルシウム：ブレーン値12000cm2/g、市販品。
液体急結剤（Ｅ１）：Al2O3:8.0%、SO3：18.8%、Na2O：0%、ｐH2.3、硫酸アルミニウム溶液、固形分濃度：26.8％、市販品。SO3換算のイオウ100部に対して、アルミニウムをAl2O3換算で42.6部含有する。
液体急結剤（Ｅ２）：Al2O3：8.0%、SO3：18.8%、Na2O：3.0%、ｐH2.9、硫酸アルミニウム溶液、粉末硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウムを所定量混合し、８０℃で溶解させたもの。固形分濃度：26.8％、SO3換算のイオウ元素100部に対して、アルミニウム元素をAl2O3換算で42.6部、アルカリ金属元素をR2O（Ｒはアルカリ金属元素）換算で16部含有する。【００７３】
液体急結剤（Ｅ３）：Al2O3：8.0%、SO3：18.8%、Na2O：3.0%、F：3.0%、ｐH2.7、硫酸アルミニウム溶液、粉末硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、フッ化水素酸を所定量混合し、８０℃で溶解させたもの。固形分濃度：26.8％、SO3換算のイオウ元素100部に対して、アルミニウム元素をAl2O3換算で42.6部、フッ素を16部、アルカリ金属元素をR2O換算（Ｒはアルカリ金属元素）で16部含有する。【００７４】
＜測定方法＞
ｐＨ：ｐHメーター（堀場製作所社製）を使用して測定した。
ブレーン値：JIS  R  5201に準じて測定した。
＜スラリー状態の評価方法＞
表１に示す所定時間後にシャワリング管を分解し、スラリー状態を内部観察により行った。評価は以下の通りである。
・まったく固化物の固着が認められない：◎
・一部固着が認められるが、スラリー急結剤添加孔6個すべてが貫通しており、閉塞が認められない：○
・6個の孔の内、閉塞が2個以内である：△
・6個の孔の内、閉塞が3個以上である：×【００７５】
【表５】
2008056716.tif 000007
表５から、アルカリ土類金属炭酸塩を使用すると、スラリーの固結防止効果が得られることが判る。【００７６】
（実施例６）
セメント／砂の比が1/3、Ｗ／Ｃ（水／セメント比）が50％の配合比のセメントに減水剤をC（セメント量）×1.0%使用してモルタルを調製した。このモルタルのセメント100部に対して、スラリー化した吹付け用急結剤（表６に示す粉体混和材と液体急結剤を質量比2:1で混合したもの）を12部配合して型枠内に詰め込み、試験環境温度20℃で、プロクター貫入抵抗値を測定した。結果を表６に示す。
＜使用材料＞
セメント  ：普通ポルトランドセメント、市販品、比重3.16。
砂        ：新潟県姫川産川砂、比重2.62。
減水剤    ：ポリカルボン酸系高性能減水剤、市販品。
水        ：水道水。
＜測定方法＞
プロクター貫入抵抗値：JSCE D-102-1999に準じて測定（材齢5分、15分で測定）した。【００７７】
【表６】
2008056716.tif 000008
表６から、粉体混和材中に、アルカリ土類金属炭酸塩、カルシウムアルミネート、アルカリ金属硫酸塩、及び硫酸カルシウムを適量使用することにより、優れた急結性が得られることが判る。【００７８】
（実施例７）
液体急結剤（Ｅ３）と実施例５の実験No.5-3の粉体混和材を用いて、それぞれ表７に示す割合でスラリー化した吹付け用急結剤を使用して評価したこと以外は、実施例６と同様に試験した。
結果を表７に示す。【００７９】
【表７】
2008056716.tif 000009
表７から、液体急結剤と粉体混和材との使用比率を質量比で適量にすることにより、優れた急結性が得られることが判る。【００８０】
（実施例８）
液体急結剤（Ｅ３）と実施例５の実験No.5-3の粉体混和材を用いて、それぞれ表８に示す割合で混合してスラリー化し、混合から1分後のｐHをリトマス試験紙により測定した。結果を表８に示す。
＜評価方法＞
pＨ：液体急結剤と粉体混和材を混合し、1分間撹拌後のｐHを東洋濾紙社製のリトマス試験紙を用いて測定した。【００８１】
【表８】
2008056716.tif 000010
表８から、液体急結剤と粉体混和材との使用比率を質量比で適量にすることにより、液体急結剤と粉体混和材を混合してから1分後のpＨが３〜９の範囲内になることが判る。【００８２】
（実施例９）
液体急結剤（Ｅ３）と実施例５の実験No.5-3の粉体混和材を質量比２：１で混合し、スラリー化した吹付け用急結剤をセメント100部に対して表９に示す量を使用して評価したこと以外は、実施例６と同様に試験した。結果を表９に示す。【００８３】
【表９】
2008056716.tif 000011
表９から、急結剤を添加することにより、優れた急結性が得られることが判る。【００８４】
（実施例１０）
セメント／砂の比が1/3、Ｗ／Ｃ（水／セメント比）が50％の配合比のセメントに減水剤をC×1.0%使用してモルタルを調製した。モルタル中のセメント100部に対して、液体急結剤（Ｅ３）と実施例５の実験No.5-3の粉体混和材を質量比２：１で混合してスラリー化した。次いで、スラリー化した吹付け用急結剤を12部配合して型枠内に詰め込み、試験環境温度20℃で1日養生後、脱型し、硬化体を得た。得られた硬化体を20℃水中で28日間養生した後、7日間、20℃-60%RH環境下で乾燥させ、その後、促進中性化試験を行った。なお、比較のため、液体急結剤のみを使用した硬化体についても評価した。結果を表１０に示す。
＜測定方法＞
促進中性化試験：温度30℃、湿度60%、CO2濃度5%環境下で促進中性化試験をした。所定材齢で試験に供する硬化体（4×4×16cm）を切断し、切断面にフェノールフタレインを散布して中性化深さを確認した。【００８５】
【表１０】
2008056716.tif 000012
表１０から、液体急結剤と粉体混和材とを混合し、スラリー化した吹付け用急結剤を使用することにより、中性化に対する抵抗性が向上することが判る。
上記実施例により以下のことが判る。【００８６】
すなわち、液体急結剤と粉体混和材とを混合した本発明の吹付け用急結剤を使用することで、従来の急結剤よりも高い急結性と低粉じん性が得られる。本発明のスラリー化した吹付け用急結剤中の液体急結剤はセメントの水和反応を促進し、粉体混和材はそのものが硬化する特性を有する。両者を混合して使用することで、従来の急結剤よりも、効率の良い急結性の付与が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、以下の点で優れ、吹付け急結剤として地下空間、あるいはトンネルなどで利用可能である。
（１）急結剤添加冶具内でスラリー状になった急結剤の固結を抑制する。
（２）液体急結剤と粉体混和材とを混合して使用することで、従来の急結剤よりも高い急結性が得られる。
（３）液体急結剤のみを使用した場合と比較して、耐中性化が向上する。
なお、２００６年１１月９日に出願された日本特許出願２００６−３０４５９７号、及び２００７年７月１９日に出願された日本特許出願２００７−１８８７５９号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
【図１】
2008056716.tif 000013
【図２】
2008056716.tif 000014
【図３】
2008056716.tif 000015
【国際調査報告】
2008056716.tif 000016
2008056716.tif 000017
2008056716.tif 000018
2008056716.tif 000019
2008056716.tif 000020
2008056716.tif 000021
2008056716.tif 000022