(57)【要約】【課題】  吹付け直後の急結性を維持して厚付けを可能とするとともに、その後の硬化促進を抑え、表面の均し等の作業時間を確保可能とする液状急結剤を提供すること。【解決手段】  ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3のモル比が１．５以上、かつブレーン比表面積が４０００ｃｍ2／ｇ以上のカルシウムアルミネート１００重量部と、少なくとも２０℃で液体である液状油３０〜１００重量部とを含有するモルタル又はコンクリート用液状急結剤、並びにベースモルタル又はベースコンクリート及び上記液状急結剤を含有するモルタル又はコンクリート組成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3のモル比が１．５以上、かつブレーン比表面積が４０００ｃｍ2／ｇ以上のカルシウムアルミネート１００重量部と、少なくとも２０℃で液体である液状油３０〜１００重量部とを含有するモルタル又はコンクリート用液状急結剤。
【請求項２】
ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3のモル比が１．５〜３．０である請求項１記載のモルタル又はコンクリート用液状急結剤。
【請求項３】
液体油が不飽和高級脂肪酸を７０重量％以上含むものである請求項１又は２記載のモルタル又はコンクリート用液状急結剤。
【請求項４】
ベースモルタル又はベースコンクリート及び請求項１〜３のいずれか１項記載の液状急結剤を含有するモルタル又はコンクリート組成物。
【請求項５】
吹付け施工用である請求項４記載のモルタル又はコンクリート組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベースモルタル又はベースコンクリートと混合して、吹付け施工時の粉塵発生や吹付け時から３０秒以降の硬化促進を抑制するモルタル又はコンクリート用液状急結剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
吹付けモルタル又は吹付けコンクリートの施工においては、吹付け施工後にコテ等による表面の均し作業を必要とする場合がある。この際に、吹付けコンクリートの急結性が高いと、早く固まり過ぎて、均し作業に必要な時間を確保できない。均し作業の時間確保のためには、急結性の抑制（低下）が必要である。しかし、急結性を低下させると、一度に吹付けることのできるコンクリートやモルタルの吹付け厚さが薄くなる。特にトンネル等の天井部分では、急結性を落として吹付けを行うと、吹付けの厚さが増すに従い自重による落下が問題となり、材料ロスが非常に大きくなるといった欠点があった。
【０００３】
従来、吹付けモルタル又は吹付けコンクリートのカルシウムアルミネート系急結剤としては、粉体のものがよく知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、粉体のカルシウムアルミネート系粉体急結剤は、吹付け直後（〜３０秒以内）の急結性は高いものの、吹付け施工時の粉塵発生や吹付け時から３０秒以降の硬化促進を抑制することは不可能であった。
【０００４】
上記の問題点を解決するために、水にカルシウムアルミネート系急結剤を懸濁させたスラリー状急結剤が知られている（例えば、特許文献２参照）。スラリー状急結剤を用いると、吹付け直後の急結性を維持したまま、吹付け施工時の粉塵発生を抑制することはできるが、吹付け時から３０秒以降の硬化促進を抑制することはできなかった。
【０００５】
そこで、カルシウムアルミネート等の急結成分に脂肪酸類を極少量（急結成分に対し５％以下）添加し、吹付けコンクリートを施工した際の跳ね返り（リバウンド）を低減するセメント急結剤が提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２０００−２３３９５５号公報
【特許文献２】特開２０００−３０２５０４号公報
【特許文献３】特開２００２−５３３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記急結剤を使用しても、吹付けコンクリートとして必要な急結性を維持し、かつ吹付け時から３０秒以降の硬化促進を抑え、表面の均し等の作業時間を確保することは難しい。一方、５％以上の脂肪酸類を含有する急結剤では、急結成分の粘性が高くなり、急結剤供給が非常に困難になるとともに、カルシウムアルミネートが増粒して強固な結合体を形成し、吹付け施工において圧縮空気を用いて圧送しても分散せず、良好な急結性が得られない。
従って、本発明は、吹付け直後の急結性を維持して厚付けを可能とするとともに、吹付け時から３０秒以降の硬化促進を抑え、表面の均し等の作業時間を確保可能とする液状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】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意研究した結果、特定のカルシウムアルミネートを特定の液状油とを特定量組合わせて配合することにより、液状油で表面が被覆されたカルシウムアルミネートを含有する液状急結剤が、吹付け直後の急結性を維持して厚付けを可能にし、その後の硬化促進を抑え、表面の均し等の作業時間を確保できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3のモル比が１．５以上、かつブレーン比表面積が４０００ｃｍ2／ｇ以上のカルシウムアルミネート１００重量部と、少なくとも２０℃で液体である液状油３０〜１００重量部とを含有するモルタル又はコンクリート用液状急結剤を提供するものである。
【０００８】
また本発明は、ベースモルタル又はベースコンクリート及び上記の液状急結剤を含有するモルタル又はコンクリート組成物を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の急結剤は、液状であるため飛散して粉塵発生源となることがなく、吹付け直後の急結性が高く厚付けが可能であり、かつその後の硬化促進が一時的に抑制され、表面均し等の作業時間を確保することができる。従って、本発明の液状急結剤は吹付け施工用に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の液状急結剤に使用するカルシウムアルミネートは、モルタル又はコンクリートに急結性を付与する。「カルシウムアルミネート」とは、少なくともＣａＯとＡｌ2Ｏ3を主要成分とする化合物、固溶体、ガラス質性物質又はこれらの混合物の総称である。本発明で使用するカルシウムアルミネートは、吹付け直後（〜３０秒以内）の急結性付与の点から、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3のモル比が１．５以上であり、かつブレーン比表面積が４０００ｃｍ2／ｇ以上である。ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3のモル比は１．５〜３．０であることが好ましい。ブレーン比表面積は４０００〜５５００ｃｍ2／ｇであることが好ましい。このようなカルシウムアルミネートとしては、例えばＣ12Ａ7（１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3）、Ｃ3Ａ（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3）、Ｃ11Ａ7・ＣａＦ2（１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2）、ＮＣ8Ａ3（Ｎａ2Ｏ・８ＣａＯ・３Ａｌ2Ｏ3）などを挙げることができる。全体のＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3のモル比が１．５以上であれば、アーウィン（３ＣａＯ・３Ａｌ2Ｏ3・ＣａＳＯ4）やＣＡ（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3）やＣＡ2（ＣａＯ・２Ａｌ2Ｏ3）も一部分として使用できる。カルシウムアルミネートの焼成には、電気炉、キルン等の公知の装置を用いることができる。また、粉砕には通常の粉砕機を用いることができる。
【００１１】
本発明の液状急結剤に使用する液状油は、吹付け施工時の通常の温度、すなわち少なくとも２０℃で液体であればよい。寒冷地や冬期で使用することを考慮すると、１０℃程度の低温でも液体であるものが好ましい。また、当該液状油は、トンネル等の閉鎖空間での使用及び土木工事での使用の点から、揮発性を有さず、引火温度が比較的高いものが好ましい。このような液状油としては、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、油脂、鉱物油等が挙げられる。このうち、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、アラキドン酸等の不飽和高級脂肪酸；これら不飽和高級脂肪酸のエステル；構成脂肪酸として不飽和高級脂肪酸を含む油脂；液状パラフィン等の鉱物油などが好ましい。沸点や引火点が高い点から、不飽和高級脂肪酸又は構成脂肪酸として不飽和高級脂肪酸を含む油脂がより好ましい。尚、飽和高級脂肪酸であるステアリン酸は融点が高く、液状急結剤中にステアリン酸を多く含むと常温で液体とならないことがあるため好ましくない。
【００１２】
構成脂肪酸として不飽和高級脂肪酸を含む油脂としては、構成脂肪酸として不飽和高級脂肪酸を７０重量％以上含む油脂が好ましく、具体的には菜種油、大豆油等の植物油が挙げられる。これらの植物油の粘性は特に吹付け施工用として好適である。
【００１３】
液状油中の水の含有率は１％以下が好ましく、水を全く含有しないことがより好ましい。水を含有すると、水がカルシウムアルミネートと反応し、急結性を低下させたり、液状急結剤自体を硬化させたりすることがあるため好ましくない。
【００１４】
液状油と上記カルシウムアルミネートを予め混合しておくことにより、吹付け施工時のカルシウムアルミネートの飛散を防ぎ、粉塵発生を抑制することができる。また、カルシウムアルミネート粒子表面に液状油の皮膜を形成し、カルシウムアルミネートと水との接触を制御し、吹付け時から３０秒以降のカルシウムアルミネートの水和を一時的に抑制し、表面均し等の作業時間確保を可能とする。尚、水和の抑制は一時的なものであり、その後の短〜長期の強度発現には大きな影響を及ぼすことはない。
【００１５】
通常の施工においてベースモルタルやベースコンクリートに液状油を直接配合することは好ましくない。カルシウムアルミネート粒子表面に液状油の皮膜が形成されないため、適度な水和抑制効果が得られない。また、液状油がブリーディング水とともに表面に分離・浮遊し、打ち継ぎ時等に欠陥となり、打ち継ぎ部分の付着強度を低下させることがあるからである。しかし、急結剤を用いた吹付け施工においては、吹付け直後に硬化が開始するため液状油が分離することなく、均一な硬化体を得ることができる。また、吹付け施工では圧縮空気を使用して液状急結剤を吹き飛ばすため、硬化体中に液状油が大きな塊となって残留せず、細かく分散して存在するため、大きな欠陥となることはない。
【００１６】
液状油の配合量は、カルシウムアルミネート１００重量部に対し、３０〜１００重量部であり、４０〜９０重量部が好ましく、特に５０〜８０重量部が好ましい。３０重量部未満であると、液状急結剤を液体用ポンプで圧送することが困難となるとともに、急結剤自身の粘性が上がり、吹付け施工時のベースコンクリートやベースモルタル中への分散が不十分となり、所望の急結性を得ることができない。また、１００重量部を超えると、固液分離が生じ、施工時に供給される液状急結剤自体の組成にバラツキが生じることがあるので好ましくない。
【００１７】
本発明の液状急結剤には、モルタルやコンクリートの硬化性を阻害しない範囲で、更にセメントやコンクリートに通常使用される各種添加剤を配合してもよい。このような添加剤としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の硫酸塩、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の炭酸塩、分散剤、消泡剤、ＡＥ剤、増粘剤、シリカフューム、石灰石微粉末、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、珪石粉等が挙げられる。
【００１８】
本発明の液状急結剤の製造には、通常使用できる任意のミキサを使用できる。例えば、パン型ミキサ、二軸強制練りミキサ等の他に、各種ハンドミキサ等が挙げられる。
【００１９】
本発明のモルタル又はコンクリート組成物中の上記液状急結剤の含有量は、ベースモルタル又はベースコンクリート１００重量部に対し、２〜１５重量部が好ましい。
【００２０】
ベースモルタル又はベースコンクリートとしては、特に制限されず任意のものを使用できる。また、耐火被覆材、防水材等一般のモルタル又はコンクリートとは異なるものであっても、その中にポルトランドセメントや混合セメントを含むものであれば、本発明の液状急結剤用のベースモルタル又はベースコンクリートとして使用できる。
【００２１】
ポルトランドセメントとしては、普通、早強、超早強、中庸熱、低熱、耐硫酸塩等のいずれも使用できる。混合セメントとしては、高炉セメント、フライアッシュセメント等が使用できる。また、ポルトランドセメントや混合セメントの一部を石灰石粉末又はシリカヒュームで置換したセメント、ポルトランドセメントや混合セメントに石膏を添加したセメント等も使用できる。ポルトランドセメント及び混合セメントから選ばれる２種以上を組み合わせて使用してもよい。速硬性の点から、ポルトランドセメントが好ましく、より好ましくは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント又は白色ポルトランドセメント、特に早強ポルトランドセメント又は白色ポルトランドセメントが好ましい。
【００２２】
ベースモルタル又はベースコンクリートには、減水剤を配合することができる。減水剤としては、例えば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（高性能ＡＥ減水剤も含む）が挙げられる。これらは、液状又は粉末状のいずれでもよい。
【００２３】
更に、ベースモルタル又はベースコンクリートには、増粘剤、ＡＥ剤、消泡剤等の通常のモルタル又はコンクリートで使用する混和剤を配合できる。但し、メチルセルロース系の増粘剤は、カルシウムアルミネートの急結性を阻害するため好ましくない。
【００２４】
細骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂又はこれらの混合物が挙げられ、粗骨材としては、川砂利、海砂利、砕石又はこれらの混合物が挙げられる。
【００２５】
ベースモルタル又はベースコンクリートの製造方法は、特に限定されるものではなく、生コン工場や工事現場に設置した慣用のミキサで各材料を混合すればよい。
【００２６】
吹付けコンクリートの施工方法としては、従来の湿式工法を任意に使用することができる。粉塵発生の点で乾式工法は好ましくない。吹付け装置及び急結剤添加装置も、液体急結剤用として公知の装置を任意に使用することができる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２８】
［使用材料］
１．ベースセメントペースト又はベースモルタル
（１）セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
（２）高性能減水剤；マイティ１００（花王社製）
（３）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
（４）水；水道水
【００２９】
２．急結剤
（１）カルシウムアルミネート
Ａ１；Ｃ12Ａ7（電気炉にて１６００℃で焼成後、徐冷して製造した。ガラス含有率０％。ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3モル比１．７。ブレーン比表面積５１００ｃｍ2／ｇ）
Ａ２；ＣＡガラス（電気炉にて１６００℃で焼成後、急冷して製造した。ガラス含有率１００％。ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3モル比２．１。ブレーン比表面積４５００ｃｍ2／ｇ）
Ａ３；Ｃ12Ａ7−ＣＡ（電気炉にて１６００℃で焼成後、徐冷して製造した。ガラス含有率０％。ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3モル比１．３。ブレーン比表面積４９００ｃｍ2／ｇ）
Ａ４；Ｃ12Ａ7（電気炉にて１６００℃で焼成後、徐冷して製造した。ガラス含有率０％。ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3モル比１．７。ブレーン比表面積３５００ｃｍ2／ｇ）
（２）急結剤添加用の液体；
Ｂ１；なし
Ｂ２；水道水
Ｂ３；エチレングリコール（水の含有率０．０％）
Ｂ４；ジエチレングリコール（水の含有率０．０％）
Ｂ５；菜種油（不飽和高級脂肪酸含有率８３％、水の含有率０．０％）
Ｂ６；大豆油（不飽和高級脂肪酸含有率８７％、水の含有率０．０％）
Ｂ７；大豆油とパーム油の混合品（不飽和高級脂肪酸含有率７２％、水の含有率０．０％）
Ｂ８；オレイン酸（水の含有率０．０％）
Ｂ９；リノール酸（水の含有率０．０％）
（３）他の添加剤；炭酸リチウム
【００３０】
［急結剤の製造］
前記液体Ｂ１〜Ｂ１０より選ばれた１種類５ｋｇをペール缶（容量１８リットル）に入れ、ハンドミキサで撹拌しながら、カルシウムアルミネートと他の添加剤所定量を３０秒間かけて投入し、更に５分間撹拌して試料とした。
【００３１】
［極初期の急結性とその後の硬化促進度の評価］
前記セメント５００ｇ、高性能減水剤２ｇ及び水１８０ｇを５００ｃｃのポリエチレン容器に入れ、ハンドミキサで１分間混合した後、３０分間静置した。これを１分間ハンドミキサで再撹拌した後に、前記急結剤を投入し、ハンドミキサで５秒間撹拌して試料とした。
極初期の急結性は、２０℃恒温室内での試験において、急結剤投入時より３０秒後のペーストのプロクター貫入抵抗値より評価した。プロクターの針は０．１２５ｉｎｃｈ2の断面積のものを用い、土木学会コンクリート標準示方書「吹付けコンクリート用急結剤品質規格（案）」附属書「貫入抵抗によるモルタルの凝結時間測定方法」に示された手法に準じて、プロクター貫入抵抗値を測定した。また、同方法により、急結剤投入後６分経過時点のペーストのプロクター貫入抵抗値を測定し、増加率（［６分後の測定値−３０秒後の測定値］／３０秒後の測定値）により、その後の硬化促進度を評価した。結果を表１に示す。
【００３２】
［粉塵量の評価］
急結剤各１ｋｇを１ｍの高さより落下させ、目視で粉塵量を評価した。粉塵が少量でも認められるものは×、粉塵発生が全く認められないものを○とした。結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2006151760.tif 000002
【００３４】
表１より明らかなように、本発明の液状急結剤を用いた場合には粉塵発生が認められず、極初期の急結性（３０秒値）を維持したまま、その後の硬化促進を抑制できることが判明した。
一方、液状油の配合量がカルシウムアルミネート１００重量部に対し、３０重量部未満であると、極初期の急結性を維持したまま、その後の硬化促進を抑制することができなかった（比較例８）。
【００３５】
［吹付け施工］
パン型ミキサ（大平洋機工社製、容量５５リットル）にセメント８９８ｋｇ／ｍ3、砂８９８ｋｇ／ｍ3、高性能減水剤３．６ｋｇ／ｍ3及び水３２３ｋｇ／ｍ3の配合割合で合計が４０リットルとなるように各材料を投入し、３分間混練してベースモルタル試料とした。
表１の実施例１の液状急結剤を添加し、シートで閉鎖し無風状態とした模擬トンネル内で、Ｌ型擁壁の地面に垂直な壁面に向かって吹付けを行った。尚、１回の吹付け量は４０リットル、ベースモルタルの吹付け速度は８リットル／ｍｉｎ、液状急結剤の供給速度は０．４リットル／ｍｉｎとした。ベースモルタルの圧送用としては岡三機工社製ニューロータリーポンプを、急結剤供給用としては太平洋テクノ社製スラボンを用い、ベースモルタル試料と実施例１の液状急結剤との合流方法はＹ字管方式とした。
【００３６】
本発明の液状急結剤を用いた場合には、粉塵発生は目視では全く認められず、一度に５０ｍｍ以上の厚付け及びその後の表面仕上げが可能であることが確認できた。