(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素を含有してなり、アルミニウムがＡｌ２Ｏ３換算で７〜１２質量部、イオウがＳＯ３換算で１６〜２２質量部、ナトリウムがＮａ２Ｏ換算で０．４〜６質量部、及びフッ素が０．５〜７質量部であることを特徴とする液体急結剤。
【請求項２】
固形分濃度が２０〜５０質量％であることを特徴とする請求項１に記載の液体急結剤。
【請求項３】
さらに、有機酸類を含有してなる請求項１又は２に記載の液体急結剤。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の液体急結剤と、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５】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の液体急結剤と、気泡モルタルとを含有してなる急結性気泡モルタル。
【請求項６】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の液体急結剤と、セメントコンクリートとをそれぞれ別々に送給して、送給管先端部で合流混合することを特徴とする急結性セメントコンクリートの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の液体急結剤と、気泡モルタルとをそれぞれ別々に送給して、送給管先端部で合流混合して施工することを特徴とする急結性気泡モルタルの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築分野で使用される液体急結剤、それを用いた急結性セメントコンクリート、及びその製造方法に関する。
本発明でセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称するものである。
なお、本発明でいう部や％は特に規定のない限り質量基準で示す。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来、吹付けセメントコンクリートのリバンド低減方法、地下やトンネル背面の空隙充填やひび割れなどの逸流を防止する方法、並びに、水が存在する場所での材料分離を防止する方法として、セメントコンクリートの流動性を極力低下することが有効であり、その方法として、ケイ酸塩、アルミン酸塩、及び塩化物等を併用することが知られている。
しかしながら、これらの多くは高アルカリ性であり、人体や動植物に対して好ましくないという課題があった。
【０００３】
一方、非アルカリ性硬化促進剤として、アルミニウム塩を用いた材料が提案されている（特開平０９−０１２３５０号公報、特開平０９−１６５２４６号公報）。
しかしながら、このような材料では、急結性が弱くその材料の使用量を多くせざるを得なかったり、強度発現が遅かったりして充分な施工ができない場合があるという課題があった。
【０００４】
本発明者は、前記課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、特定の液体急結剤を用いることにより、前記課題が解決できるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明を概説すれば、本発明は、アルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素を含有してなり、アルミニウムがＡｌ２Ｏ３換算で７〜１２部、イオウがＳＯ３換算で１６〜２２部、ナトリウムがＮａ２Ｏ換算で０．４〜６部、及びフッ素が０．５〜７部である液体急結剤であり、固形分濃度が２０〜５０％である該液体急結剤であり、さらに、有機酸類を含有してなる該液体急結剤であり、該液体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であり、該液体急結剤と、セメントコンクリートとをそれぞれ別々に送給して、送給管先端部で合流混合する急結性セメントコンクリートの製造方法であり、また、該液体急結剤と、気泡モルタルとを含有してなる急結性気泡モルタルであり、該液体急結剤と、気泡モルタルとをそれぞれ別々に送給して、送給管先端部で合流混合する急結性気泡モルタルの施工方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００７】
本発明の液体急結剤は、アルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素を含有するもので、急結性や強度発現性の面から水溶液として用いられる。
液体急結剤の製造方法としては特に限定されるものではなく、硫酸アルミニウム、各種ミョウバン、水酸化アルミニウム、水酸化ナトリウム、硫酸、天然又は合成の氷晶石、フッ化ナトリウム、及びフッ化アルミニウムなどを用いて合成することが可能である。特に、硫酸アルミニウムや各種ミョウバンと、天然又は合成の氷晶石とを用いることが容易に製造できる面からすることが可能である。
液体急結剤中のアルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素の含有量は特に限定されるものではなく、輸送や急結性の面からできるだけ多い方が好ましい。具体的には、アルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素の含有割合は、アルミニウムがＡｌ２Ｏ３換算で７〜１２部、イオウがＳＯ３換算で１６〜２２部、ナトリウムがＮａ２Ｏ換算で０．４〜６部、及びフッ素が０．５〜７部であることが好ましく、アルミニウムがＡｌ２Ｏ３換算で８〜１０部、イオウがＳＯ３換算で１７〜２０部、ナトリウムがＮａ２Ｏ換算で１〜４部、及びフッ素が１〜５部であることがより好ましい。
また、その固形分濃度は２０〜５０％であることが好ましく、２５〜４０％であることがより好ましい。
アルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素の含有量が少なくなると急結性や強度発現性が劣る場合があり、含有量が多くなると液状になり難く、急結効果が悪くなる場合がある。
また、アルミニウム、イオウ、ナトリウム、及びフッ素の溶解方法は特に限定されるものではなく、通常の方法でよいが、溶解のしやすさから溶解温度を高くすることが好ましく、通常は８０℃以上が好ましい。
【０００８】
本発明では、さらに、有機酸類を含有させた液体急結剤を使用することにより、少ない使用量の液体急結剤でセメントコンクリートの急結性を得ることが可能である。
有機酸類としては、クエン酸、酒石酸、及びグルコン酸等のオキシカルボン酸又はそのアルカリ塩が挙げられる。
有機酸類の使用量は特に限定されるものではないが、液体急結剤１００部中、通常、０．１〜１．０部が好ましい。０．１部未満では添加効果が得られない場合があり、１．０部を超えると急結性が損なわれる場合がある。
【０００９】
本発明の液体急結剤は、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て用いる。
液体急結剤の使用量は、セメントコンクリート中のセメント１００部に対して、５〜２０部が好ましく、７〜１５部がより好ましい。５部未満ではこの急結効果が少ない場合があり、２０部を越えると初期強度発現性が悪くなる場合がある。
【００１０】
ここでセメントは特に限定されるものではなく、通常のセメントが使用可能である。具体的には、普通、早強、及び超早強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、シリカ、高炉スラグ、又はフライアッシュを混合した各種混合セメントなどの使用が可能である。
【００１１】
また、本発明では、セメントや液体急結剤の他に、骨材、ベントナイト、石粉、及び各種セメント混和材やセメント混和剤を使用することが可能である。
特に、地下やトンネル背面等で水が存在する場所やひび割れなどへの逸流を防止する場所へ施工する場合、ベントナイトや石粉等の微粉末質や水中不分離混和剤の併用が水中不分離抵抗性向上の面で有効である。
その他、本発明の液体急結剤は急結性気泡モルタルの製造にも有効である。
通常、急結性気泡モルタルの場合、急結剤の急結作用が必要以上に速い、例えば、瞬時と速いので、急結剤を添加混合している間に、気泡モルタル中の気泡が壊れてしまい、比重や強度等の所定の物性が得にくいものであった。
本願発明の急結剤は数秒から数十秒の凝結時間があるため、気泡を壊すことなく急結性のエアモルタルを製造することができ、施工も充分に可能であり、凝結後の急結性状に優れている。
このことにより、従来、エアモルタルの欠点とされていた、ひび割れなどへの逸流や水が存在する場所に打設したときの材料分離を防止することができる。
【００１２】
本発明のセメントコンクリートとしては、水と混練したものでも、水と混練していないものでも使用可能である。
【００１３】
セメントコンクリートに使用する水は特に限定されるものではないが、通常、清水が用いられる。
水の使用量も特に限定されるものではないが、通常は、セメント１００部に対して、４０〜１５０部が好ましい。４０部未満では流動性が悪くなる場合があり、１５０部を越えると強度発現が遅れる場合がある。
【００１４】
本発明では、水と混練したセメントコンクリートと液体急結剤とを混合すると、混合後、数秒で流動性がなくなるため、圧送距離を長く必要とする場合や施工性を考えた場合、液体急結剤と、水と混練したセメントコンクリートとをそれぞれ別々に送給して、送給管先端部で合流混合しながら施工することが好ましい。
【００１５】
合流混合の方法としては、Ｙ字管等の混合管を使用する方法、二重管を使用する方法、並びに、液体急結剤をシャワー状に合流混合させるインレットピースを使用する方法等がある。
また、合流混合後の管中にスパイラル状のミキサをセットしてさらに混合する方法も可能である。
液体急結剤とセメントコンクリートとの混合が充分であれば、付着性や可塑性がでて施工性が良くなり、混合が不充分だと、部分的に流動する場合があり、完全に施工することが困難になる場合がある。
【００１６】
地下やトンネル背面の空隙に充填する場合は単に流し込む方法で充分であるが、水が存在する場所やひび割れなどへの逸流を防止する箇所に吹付け施工する場合等は、圧搾空気で吹き飛ばして施工することも有効である。圧搾空気の導入箇所は特に限定されるものではないが、混合管に導入することが好ましい。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実験例に基づいてさらに説明する。
【００１８】
実験例１
セメント１００部と水８０部とをミキサで混練してセメントミルクを製造した。
一方、硫酸アルミニウムと氷晶石を表１に示す割合になるように配合して液体急結剤を製造した。
製造したセメントミルクと液体急結剤とを別々に混合管に送給し、無駆動ラインミキサで、セメント１００部に対して、液体急結剤が１０部になるように混合しながら連続的に急結性モルタルを調製した。
調製した急結性モルタルを水中に流し込み、そのフロー値の測定と材料分離の有無を確認した。結果を表１に併記する。
なお、比較のため、液体急結剤を使用しないで同様の実験を行った。結果を表１に併記する。
【００１９】
＜使用材料＞
セメント  ：普通ポルトランドセメント、市販品
水        ：水道水
硫酸アルミニウム：硫酸バンド粉末、試薬
氷晶石    ：試薬
【００２０】
＜測定方法＞
フロー値  ：内径８０ｍｍ、高さ８０ｍｍのフローコーンに急結性モルタルを入れコーンを引き抜いた後の広がりを２分後に測定
材料分離  ：水中で流し込んだときの懸濁具合
【００２１】
【表１】
0003600155.tif 000002
【００２２】
実験例２
Ａｌ２Ｏ３換算９．４部、ＳＯ３換算１９．４部、Ｎａ２Ｏ換算２．２部、及びフッ素２．７部となるように硫酸アルミニウムと氷晶石を配合して液体急結剤とし、セメント１００部に対して、表２に示すように合流混合したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００２３】
【表２】
0003600155.tif 000003
【００２４】
実験例３
Ａｌ２Ｏ３換算９．４部、ＳＯ３換算１９．４部、Ｎａ２Ｏ換算２．２部、及びフッ素２．７部となるように硫酸アルミニウムと氷晶石を配合し、表３に示す有機酸類を含有せしめて液体急結剤としたこと以外は実験例２と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００２５】
＜使用材料＞
有機酸類Ａ：グルコン酸ナトリウム、市販品
有機酸類Ｂ：酒石酸、市販品
有機酸類Ｃ：クエン酸ナトリウム、市販品
【００２６】
【表３】
0003600155.tif 000004
【００２７】
【発明の効果】
本発明の液体急結剤を用いることにより、流れ難いセメントコンクリートが製造可能であり、吹付けコンクリートの跳ね返りが少なくなったり、水が存在する場所でも材料分離することなく施工でき、ひび割れなどの空隙のある場所へも充分施工することが可能である。
また、本発明の液体急結剤とセメントコンクリートをそれぞれ別々に送給して、ノズル先端で合流混合することによって、急結性セメントコンクリートを効率良く製造することができ、速やかに施工することが可能となる。