(57)【要約】【課題】優れた凝集特性が得られ、強度比が大きい硬化体を形成できる凝結促進剤の提供。【解決手段】ポリシリカ鉄水溶液中にアルカリ金属を０．３〜１％含有するポリシリカ鉄水溶液。ポリシリカ鉄中のＳｉＯ２／Ｆｅモル比が０．２〜３．０であることが好ましい。更に、カルシウムアルミネート、セッコウ、オキシカルボン酸類、アルカリ金属硫酸塩といった混和材を含有してもよい。セメントと、該ポリシリカ鉄とを含有するセメント組成物。該セメント組成物を含有する吹付け材料。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリシリカ鉄水溶液中にアルカリ金属を０．３〜１％含有するポリシリカ鉄水溶液。
【請求項２】
ＳｉＯ２／Ｆｅモル比が０．２〜３．０である請求項１記載のポリシリカ鉄水溶液。
【請求項３】
ポリシリカ鉄水溶液がＦｅとしてセメント１００部に対して固形分換算で１〜１０部含有する請求項１〜２のうちの１項記載のポリシリカ鉄水溶液。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの１項記載のポリシリカ鉄水溶液を含有する凝結促進剤。
【請求項５】
セメントと、請求項１〜３のうちの１項記載のポリシリカ鉄水溶液とを含有するセメント組成物。
【請求項６】
更に、混和材を含有する請求項５記載のセメント組成物。
【請求項７】
混和材が、カルシウムアルミネートとセッコウを含有する請求項６記載のセメント組成物。
【請求項８】
更に、混和材が、オキシカルボン酸類及び／又はアルカリ金属硫酸塩を含有する請求項７記載のセメント組成物。
【請求項９】
ポリシリカ鉄水溶液を加えて得られる硬化体の材齢２８日の圧縮強度（Ｃｓ）とポリシリカ鉄水溶液を加えない硬化体の材齢２８日の圧縮強度（Ｃｂ）の比（Ｃｓ／Ｃｂ）が０．９５以上を示す請求項５〜８のうちの１項記載のセメント組成物。
【請求項１０】
請求項５〜８のうちの１項記載のセメント組成物を含有する急結性セメント組成物。
【請求項１１】
請求項５〜８のうちの１項記載のセメント組成物を含有する吹付け材料。
【請求項１２】
請求項１１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、主に、土木、建築分野で使用するセメント系材料に関するものである。特に、トンネル建設時に施工する吹付けコンクリートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリシリカ鉄（化学式：〔ＳｉＯ２〕ｎ・〔Ｆｅ２Ｏ３〕）は、近年、水処理用に開発された凝集剤である。従来の水処理用途で使用しているポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や硫酸アルミニウム等のアルミニウム系凝集剤は、水温が低下したり、水中の有機物、例えば、藻類が増加したりすると、凝集剤の添加量を増加させなければならない。しかし、アルミニウムは両性金属であるため、可溶性アルミニウムとなり、処理水中に残留するという課題があった。アルミニウム系凝集剤は低水温では凝集性が低下するため、その使用量が増大するという課題があった。
【０００３】
ポリシリカ鉄はこれらの課題を解決すべく開発された。ポリシリカ鉄は鉄源として塩化第二鉄や硫酸第二鉄、シリカ源としてアルカリ金属ケイ酸塩、ｐＨ調整剤として硫酸を用いて製造する（特許文献１，２参照）。
【０００４】
硫酸アルミニウムを含む急結剤は、モルタルやコンクリートを瞬時に凝集させる作用があるためトンネルの吹付けコンクリート（特許文献３、６参照）、コンクリート構造物の吹付け断面修復材（特許文献４、５、７参照）等に利用されている。しかし、硫酸アルミニウムは、モルタルやコンクリートを瞬時に凝集させる能力は高いが、その直後からの強度発現の伸びは小さく、厚く吹き付けすぎると吹付け直後にコンクリートが剥落する場合があった。硫酸アルミニウムは水溶性であるため、排水中へのアルミニウムイオンや硫酸イオンの溶出量が増加し、生態系への影響も懸念されているため、使用量に注意する必要があった。
【０００５】
ポリシリカ鉄を吹付け材料に応用した技術として、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比が０．２〜３．０のポリシリカ鉄を用いる文献が開示されている（特許文献８）。特許文献８は、最大のＦｅ濃度として４．３％のポリシリカ鉄を、セメントに対して最大１５％まで添加した実施例があり、セメントに対するＦｅの割合が最大で０．６５％であり、セメントに対するＦｅの割合としては１％未満の特性を示したものであり、アルカリ金属の含有量を特定していない。特許文献８はアルカリ金属を加えることにより、材齢２８日における強度増進効果を有することについて、記載がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３０７５２９号公報
【特許文献２】特開２００９−２２９２５号公報
【特許文献３】特開２００３−５５０２１号公報
【特許文献４】特開２００５−１０４８２６号公報
【特許文献５】特開２００６−３２７８６５号公報
【特許文献６】特開２００７−５５８３１号公報
【特許文献７】特開２００９−２５６１２１号公報
【特許文献８】特開２０１２−４６３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、例えば、優れた凝集特性が得られ、強度比が大きい硬化体を形成するポリシリカ鉄を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
則ち、本発明は、ポリシリカ鉄水溶液中にアルカリ金属を０．３〜１％含有するポリシリカ鉄水溶液であり、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比が０．２〜３．０である該ポリシリカ鉄水溶液であり、ポリシリカ鉄水溶液がＦｅとしてセメント１００部に対して固形分換算で１〜１０部含有する該ポリシリカ鉄水溶液であり、該ポリシリカ鉄水溶液を含有する凝結促進剤であり、セメントと、該ポリシリカ鉄水溶液とを含有するセメント組成物であり、更に、混和材を含有する該セメント組成物であり、混和材が、カルシウムアルミネートとセッコウを含有する該セメント組成物であり、更に、混和材が、オキシカルボン酸類及び／又はアルカリ金属硫酸塩を含有する該セメント組成物であり、ポリシリカ鉄水溶液を加えて得られる硬化体の材齢２８日の圧縮強度（Ｃｓ）とポリシリカ鉄水溶液を加えない硬化体の材齢２８日の圧縮強度（Ｃｂ）の比（Ｃｓ／Ｃｂ）が０．９５以上を示す該セメント組成物であり、該セメント組成物を含有する急結性セメント組成物であり、該セメント組成物を含有する吹付け材料であり、該吹付け材料を用いる吹付け工法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のポリシリカ鉄水溶液を使用することにより、例えば、優れた凝集特性が得られ、強度比が大きい硬化体を形成できる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。以下、ポリシリカ鉄水溶液をポリシリカ鉄と総称することもある。
【００１１】
本発明はポリシリカ鉄を含有する。本発明のポリシリカ鉄とは、例えば、ポリシリカ鉄単体からなる水溶液（製造過程で生成した未反応物を含む）をいう。本発明のポリシリカ鉄は、ポリシリカ鉄以外に添加剤を含む水溶液であってもよい。ポリシリカ鉄は、例えば、セメント組成物に加えると瞬時に凝集し急速に硬化促進作用を示すものである。
【００１２】
ポリシリカ鉄水溶液の製造方法としては、例えば、ケイ酸ソーダと硫酸を反応させた後に、塩化第二鉄を加えて反応させる方法等が挙げられる。固形分濃度としては鉄と酸化ケイ素の含有割合によって異なるが、例えば、４〜１２％に調製される。ケイ酸ソーダ以外に、ケイ酸リチウムやケイ酸カリウムと反応させたポリシリカ鉄も使用できる。
【００１３】
ポリシリカ鉄水溶液を製造する際、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比を調製したり、アルカリ金属の量を調製したりするために、添加剤を使用してもよい。添加剤としては、特に限定されるものではないが、セメントの凝結促進作用を助長したり、強度発現を促進したりする添加剤、水溶液の粘度を調製したり、安定性を向上したりする添加剤等が挙げられる。具体的には、セメントの凝結を促進するものや、強度発現性を促進するものであり、アルカリ金属の硫酸塩、硝酸塩、フッ化物や、カルボン酸やオキシカルボン酸のアルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類金属塩、アルカリ土類金属の硝酸塩、アミン類、コロイダルシリカ等が挙げられる。これらを２種以上併用して使用してもよい。
【００１４】
水溶液の粘度を調製し、安定性を向上させる添加剤としては、メチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロース等のセルロースエーテル類、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコール類、アクリルアミド類、アルギン酸塩類、カルボン酸やオキシカルボン酸等が挙げられる。これらを２種以上併用して使用してもよい。
【００１５】
本発明のポリシリカ鉄を含有する水溶液のｐＨは、本発明のポリシリカ鉄を、ポリシリカ鉄を１％含有する水溶液としたときに、凝結性の点で、１〜５であることが好ましく、２〜３であることがより好ましい。１未満では強度発現を阻害する場合があり、５を越えると溶液の安定性が低下する場合がある。
【００１６】
本発明のポリシリカ鉄を含有する水溶液の粘度は、特に限定するものではないが、１〜３０ｍＰａ・Ｓであればよい。あまり粘度が高すぎると安定性が低下する場合がある。
【００１７】
本発明のポリシリカ鉄を含有する水溶液のＳｉＯ２／Ｆｅモル比は、溶液の安定性や凝結特性の点で、０．２〜３．０が好ましく、０．２５〜２．０がより好ましい。０．２未満では初期の強度発現性が小さくなる場合があり、３．０を越えると凝集力が低下する場合がある。
【００１８】
本発明のポリシリカ鉄はアルカリ金属を含有する。アルカリ金属を含有するポリシリカ鉄水溶液は、例えば、ケイ酸ソーダと硫酸を反応させた後に、塩化第二鉄を加えて反応させることにより得られたポリシリカ鉄水溶液と、アルカリ金属とを、混合することにより得られる。本発明のポリシリカ鉄を含有する水溶液中にはアルカリ金属を０．３〜１．０％含有することが好ましく、０．３５〜０．６５％含有することがより好ましい。アルカリ金属の含有量はアルカリ金属元素に換算した値である。アルカリ金属は、セメントに加えた直後に凝結促進性を向上させる効果を示す。アルカリ金属としては、Ｌｉ、Ｎａ及びＫからなる群のうちの１種以上が好ましい。アルカリ金属が０．３％未満では、凝結促進の向上効果が認められない場合があり、１．０％を越えると長期強度発現性を阻害し、Ｃｓ／Ｃｂが小さくなる場合がある。
【００１９】
本発明のポリシリカ鉄の使用量は、Ｆｅとしてセメント１００部に対して固形分換算で１〜１０部が好ましく、２．５〜７．５部がより好ましい。１部未満では凝結速度が十分でない場合があり、１０部を越えると長期強度発現性が低下する場合がある。
【００２０】
本発明のセメントとは、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸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、又はシリカを混合した各種混合セメント、ブレーン比表面積で２０００ｃｍ２／ｇ以上の石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末等を混合したフィラーセメント、並びに、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント（エコセメント）等が挙げられる。これらのうちの１種又は２種以上が使用可能である。これらセメントに、例えば、アルミナセメント１号、アルミナセメント２号、フォンデュを１種又は２種以上併用してもよい。
【００２１】
本発明の急結性セメント組成物は、骨材を含まないペーストとして使用してもよく、骨材を含むモルタルやコンクリートとして使用してもよい。
【００２２】
本発明は、更に、混和材を混合しても良い。混和材としては、カルシウムアルミネートやセッコウ等が挙げられる。カルシウムアルミネートとセッコウを併用しても良い。
【００２３】
本発明のカルシウムアルミネートとは、ＣａＯ原料やＡｌ２Ｏ３原料を混合したものをキルンで焼成したり、電気炉等で溶融したりする等の熱処理をして得られるカルシウムアルミネート、又、その他の成分として、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が挙げられる。これらの中では、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。
【００２４】
カルシウムアルミネートの粒度はブレーン値で３０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では急結力が低下する場合がある。ブレーン値はＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に規定するブレーン空気透過装置を用いて測定する。
【００２５】
カルシウムアルミネートの使用量は、セメント１００部に対して１〜１５部が好ましく、２〜１０部がより好ましい。１部未満では初期強度増進効果が得られない場合があり、１５部を越えると長期強度発現性が低下する場合がある。
【００２６】
本発明のセッコウは、カルシウムアルミネートと併用することにより、初期強度及び長期強度を向上させることができる。セッコウとしては、無水セッコウ、半水セッコウ、二水セッコウ等が挙げられる。工場で副生するセッコウや天然に産出するセッコウを使用してもよい。これらの中では、強度発現性の点で、無水セッコウが好ましい。
【００２７】
セッコウの粒度はブレーン値で３０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では強度発現性の向上効果が得られない場合がある。
【００２８】
セッコウの使用量はセメント１００部に対して１〜１５部が好ましく、２〜１０部がより好ましい。
１部未満では初期強度増進効果が得られない場合があり、１５部を越えると膨張によりクラックが入る場合がある。
【００２９】
本発明は、混和材として、更にオキシカルボン酸類及び／又はアルカリ金属硫酸塩を含有しても良い。
【００３０】
本発明のオキシカルボン酸類は、例えば、カルシウムアルミネートが存在する系でセメント硬化体の数時間レベルの初期強度を向上するために使用する。
【００３１】
オキシカルボン酸類としては、クエン酸、リンゴ酸、グルコン酸、酒石酸、これらのナトリウム塩、カリウム塩等のオキシカルボン酸類が挙げられる。これらの１種又は２種以上の混合物、更にこれらと、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物及びケイ酸塩とを、組み合わせた混合物も挙げられる。
これらの中では、オキシカルボン酸類単独の使用が好ましい。
【００３２】
オキシカルボン酸類の使用量は、セメント１００部に対して０．０２〜３部が好ましく、０．１〜２部がより好ましい。０．０２部未満では流動性を調整することが難しい場合があり、３部を超えると初期強度発現性を阻害する場合がある。
【００３３】
本発明のアルカリ金属硫酸塩は、例えば、材齢３日までの強度発現性を改善するために使用する。
【００３４】
アルカリ金属硫酸塩としては、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等が挙げられる。これらの中では、強度発現性を改善する効果が大きい点で、硫酸ナトリウムが好ましい。
【００３５】
アルカリ金属硫酸塩の使用量は、セメント１００部に対して０．３〜５部が好ましく、０．５〜３部がより好ましい。０．３部未満では強度増進効果が得られない場合があり、５部を越えると初期強度発現性を阻害する場合がある。
【００３６】
混和材の混合順序は特に制限がない。混和材を、ポリシリカ鉄やセメントと予め混合しても良く、ポリシリカ鉄やセメントと別個に混合しても良い。
【００３７】
本発明のセメント組成物において、セメントの使用量は３００〜５００ｋｇ／ｍ３が好ましく、水セメント比は４０〜６５％が好ましい。
【００３８】
本発明の急結性セメント組成物は、得られる硬化体の材齢２８日の圧縮強度（Ｃｓ）とポリシリカ鉄を加えない硬化体の材齢２８日の圧縮強度（Ｃｂ）の比（Ｃｓ／Ｃｂ）が０．９５以上を示すことが好ましく、０．９８以上を示すことがより好ましい。
【００３９】
強度比が大きい理由としては、ポリシリカ鉄を加えたときに超微粒子のシリカが生成し、超微粒子のシリカが硬化体空隙に充てんすることにより、硬化体が緻密化し、強度発現の向上に寄与するものと考えられる。この作用は、ポリシリカ鉄の使用量が小さいときには見られない知見であると考えられる。
【００４０】
本発明の急結性セメント組成物は各種用途に使用できる。特に、優れた急結性を示すことから吹付け材料として使用できる。
【００４１】
本発明の急結性セメント組成物を用いる吹付け材料の吹付け工法としては、特に限定するものではないが、水を加えて練り混ぜたセメントモルタルやコンクリートをポンプ圧送し、ノズルの手前で本発明のポリシリカ鉄を合流させて吹き付ける湿式吹付け工法や、ドライな状態でセメントモルタルやコンクリートを圧縮空気で搬送し、ノズル手前で本発明のポリシリカ鉄を合流させて吹き付ける乾式吹付け工法が挙げられる。
【００４２】
本発明では、施工及び硬化体の性能に支障をきたさない範囲で、セメントに、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、セルロースエーテル類、ポリエチレンオキサイド類、多糖類等の増粘剤、消泡剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、セメントの遅延剤、セメントの促進剤、高分子凝集剤、短繊維、ベントナイト等の粘土鉱物やハイドロタルサイト等のアニオン交換体等の各種添加剤、ポリマーエマルジョン、γ型ケイ酸ニカルシウム、２アルミン酸カルシウム等を添加することが可能である。セメントに予め混和されたものとは別に、高炉スラグ、シリカフューム、フライアッシュ等の水和活性のある無機粉末を併用することが可能である。
【実施例】
【００４３】
「実験例１」
【００４４】
セメント１００部に対して、砂３００部、水６３部を加えてモルタルを練り混ぜた。練り混ぜたモルタル中のセメント１００部に対して、表１に示す量のＦｅ（Ｆｅとして固形分換算した量）となるように凝結促進剤を加え、１０秒間モルタルミキサーで練り混ぜた。その後、低減率（こわばり状態）、凝結速度、圧縮強度を測定した。結果を表１に示す。
【００４５】
（使用材料）
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品
砂：新潟県糸魚川市姫川水系砕砂、密度２．６２ｇ／ｃｍ３
凝結促進剤（１）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比０．２、Ｎａ含有量０．３１％、ｐＨ１．５、粘度１．９ｍＰａ・Ｓ
凝結促進剤（２）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比０．２５、Ｎａ含有量０．３４％、ｐＨ２．２、粘度１．６ｍＰａ・Ｓ
凝結促進剤（３）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比０．５、Ｎａ含有量０．３８％、ｐＨ２．４、粘度２．８ｍＰａ・Ｓ
凝結促進剤（４）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比１．０、Ｎａ含有量０．４２％、ｐＨ２．５、粘度４．３ｍＰａ・Ｓ
凝結促進剤（５）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比２．０、Ｎａ含有量０．６２％、ｐＨ３．３、粘度７．２ｍＰａ・Ｓ
凝結促進剤（６）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比３．０、Ｎａ含有量０．９８％、ｐＨ４．４、粘度８．２ｍＰａ・Ｓ
凝結促進剤（Ａ）：硫酸アルミニウム水溶液、ＡＬ２Ｏ３として８．１％含有、市販品
凝結促進剤（Ｂ）：カルシウムアルミネート系急結剤  市販品
凝結促進剤（Ｃ）：カルシウムサルホアルミネート系急結剤  市販品
【００４６】
（測定方法）
【００４７】
低減率（こわばり状態）：凝結促進剤を加える前の練り混ぜたモルタルのＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に規定されたフロー値に対して、凝結促進剤を加えた後のモルタルのフロー値の低減率で評価した。低減率が大きいほど凝集効果が大きい（こわばり状態が強い）と評価できる。
フロー低減率（％）＝（１−（凝結促進剤を加えた後のモルタルフロー）／（凝結促進剤を加える前のフロー））×１００
【００４８】
凝結速度：ＡＳＴＭ  Ｃ  ４０３に準拠したプロクター貫入抵抗試験で評価した。３．５Ｎ／ｍｍ２以上を示す時間を始発とし、２８Ｎ／ｍｍ２以上を示す時間を終結とした。
圧縮強度：ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準拠して測定した。測定材齢は、１時間、２８日。
Ｃｓ／Ｃｂ（圧縮強度比）：材齢２８日の圧縮強度を測定し、下記式で圧縮強度比を求めた。
圧縮強度比＝Ｃｓ（ポリシリカ鉄を添加したモルタル硬化体の圧縮強度）／Ｃｂ（ポリシリカ鉄を添加しないモルタル硬化体の圧縮強度）
【００４９】
【表１】
2015157723.tif 000002
【００５０】
表１から以下の傾向が見られる。本発明はポリシリカ鉄を使用することにより、優れた凝集特性が得られ、強度比が大きい硬化体を形成できる。特に、ポリシリカ鉄のＳｉＯ２／Ｆｅモル比が０．２〜３．０である場合、ポリシリカ鉄がＦｅとしてセメント１００部に対して固形分換算で１〜１０部含有する場合、本発明の効果が大きい。ポリシリカ鉄以外の凝結促進剤（Ａ）〜（Ｃ）を使用する場合、強度比が小さく、本発明の効果が得られない。
【００５１】
「実験例２」
セメント１００部に対して、Ｆｅが固形分換算で５部となるように、表２に示す凝結促進剤を加えたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００５２】
（使用材料）
凝結促進剤（７）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比１．０、Ｌｉ含有量０．４５％、ｐＨ３．１、粘度３．９ｍＰａ・Ｓ
凝結促進剤（８）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比１．０、Ｋ含有量０．４３％、ｐＨ３．２、粘度３．８ｍＰａ・Ｓ
凝結促進剤（９）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比１．０、Ｎａ含有量０．０２％、ｐＨ１．７、粘度５．１ｍＰａ・Ｓ
凝結促進剤（１０）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比１．０、Ｎａ含有量０．３０％、ｐＨ２．１、粘度４．７ｍＰａ・Ｓ
凝結促進剤（１１）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比１．０、Ｎａ含有量０．３５％、ｐＨ２．４、粘度４．５ｍＰａ・Ｓ
凝結促進剤（１２）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比１．０、Ｎａ含有量０．６５％、ｐＨ２．５、粘度４．２ｍＰａ・Ｓ
凝結促進剤（１３）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比１．０、Ｎａ含有量１．００％、ｐＨ３．６、粘度３．９ｍＰａ・Ｓ
凝結促進剤（１４）：ポリシリカ鉄水溶液、ＳｉＯ２／Ｆｅモル比１．０、Ｎａ含有量１．１％、ｐＨ３．７、粘度３．８ｍＰａ・Ｓ
【００５３】
【表２】
2015157723.tif 000003
【００５４】
表２から以下の傾向が見られる。本発明のポリシリカ鉄はアルカリ金属を０．３〜１．０％含有することにより、優れた凝集特性が得られ、強度比が大きい硬化体を形成できる。アルカリ金属が０．３％未満だと、凝集特性が得られず、強度比が小さく、本願発明の効果が得られない。アルカリ金属が１．０％を越えると、強度比が小さく、本願発明の効果が得られない。
【００５５】
「実験例３」
【００５６】
セメント１００部に対して、Ｆｅが固形分換算で２．５部となる凝結促進剤（２）、表３に示す量のカルシウムアルミネート、セッコウ、アルカリ金属硫酸塩、及びオキシカルボン酸類を加えたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に示す。
【００５７】
（使用材料）
カルシウムアルミネート：非晶質Ｃ１２Ａ７、ブレーン比表面積５８００ｃｍ２／ｇ
セッコウ：天然無水セッコウ、市販品、ブレーン比表面積５８００ｃｍ２／ｇ
アルカリ金属硫酸塩：無水硫酸ナトリウム、市販品
オキシカルボン酸類：クエン酸、市販品
【００５８】
【表３】
2015157723.tif 000004
【００５９】
表３から以下の傾向が見られる。本発明はカルシウムアルミネートやセッコウを含有することにより、強度を向上できる。本発明はオキシカルボン酸類やアルカリ金属硫酸塩を含有することにより、強度、特に初期強度を向上できる。
【００６０】
「実験例４」
【００６１】
各材料の単位量を、セメント３６０ｋｇ／ｍ３、細骨材１，０２１ｋｇ／ｍ３、粗骨材６９１ｋｇ／ｍ３、水２１６ｋｇ／ｍ３とし、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。液体ポンプで圧縮空気と共に、セメント１００部に対して、表４に示す量のＦｅ（Ｆｅとして固形分換算した量）となるように凝結促進剤を、ノズル先端から０．６ｍ後ろの位置でセメントコンクリートと合流混合した。混合して得られた急結性吹付けコンクリートをノズル先端から吹き付けた。この急結性吹付けコンクリートについて、粉塵濃度、コンクリート圧縮強度を測定した。結果を表４に示す。
【００６２】
（使用材料）
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１３ｍｍ
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
【００６３】
（測定方法）
【００６４】
粉塵濃度：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。
【００６５】
コンクリート圧縮強度：材齢１時間、１日の圧縮強度は、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２８日の圧縮強度は、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、１日後にコアドリルで採取した直径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。測定までの養生は２０℃水中養生とした。
【００６６】
【表４】
2015157723.tif 000005
【００６７】
表４から以下の傾向が見られる。本発明はポリシリカ鉄を使用することにより、初期強度や長期強度が大きく、強度比が大きい硬化体を形成できる。特に、ポリシリカ鉄がＦｅとしてセメント１００部に対して固形分換算で１〜１０部含有する場合、本発明の効果が大きい。
【００６８】
「実験例５」
セメント１００部に対して、表５に示す量のＦｅ（Ｆｅとして固形分換算した量）となるように凝結促進剤を混合し、セメント１００部に対して、カルシウムアルミネート１０部、セッコウ１０部、アルカリ金属硫酸塩１部、及びオキシカルボン酸類０．３部を加えたこと以外は実験例４と同様に吹き付けた。結果を表５に示す。
【００６９】
【表５】
2015157723.tif 000006
【００７０】
表５から以下の傾向が見られる。本発明はポリシリカ鉄を使用することにより、粉塵濃度が小さく、初期強度や長期強度が大きく、強度比が大きい硬化体を形成できる。本発明は混和材を含有することにより、強度、特に初期強度を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明のポリシリカ鉄を用いることにより、優れた凝結特性が得られ、厚付け性が良好な吹付け施工が可能となり、施工スピードの短縮化を図ることができる。本発明のポリシリカ鉄を用いることにより、低粉塵環境を実現でき、初期及び長期の強度発現性に優れ、従来では達成できなかった作業環境を配慮した高品質吹付け施工ができる。本発明のポリシリカ鉄はアルミニウムイオンや硫酸イオンを含まないので、アルミニウムイオンや硫酸イオンの溶出がなく、環境にやさしい吹付け施工も実現できる。以上のことから、コンクリート構造物の補修分野、のり面吹付け分野、トンネルの吹付け分野等、広範な利用が可能である。