(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性材料、骨材、空気連行剤、及び水粉体比が１０〜２５％の水を含有してなり、かつ、空気量が１０％以上であるセメントコンクリートと、急結剤とを含有してなる吹付材料。
【請求項２】
水硬性材料、骨材、空気連行剤、及び水粉体比が１０〜２５％の水を含有してなり、かつ、空気量が１０％以上であるセメントコンクリートを圧送し、圧送途中で急結剤を合流混合して急結性セメントコンクリートを調製し、吹付けることを特徴とする吹付工法。
【請求項３】
さらに、微粉を含有してなることを特徴とする請求項２記載の吹付工法。
【請求項４】
さらに、粘性調整剤を含有してなることを特徴とする請求項２又は３記載の吹付工法。
【請求項５】
さらに、繊維を含有してなることを特徴とする請求項２〜４のうちの１項記載の吹付工法。
【請求項６】
微粉の粒度がブレーン値で３０００ｃｍ2／ｇ以上であることを特徴とする請求項３記載の吹付工法。
【請求項７】
急結剤がカルシウムアルミネート類であることを特徴とする請求項２〜６のうちの１項記載の吹付工法。
【請求項８】
さらに、急結剤がセッコウを含有してなることを特徴とする請求項７記載の吹付工法。
【請求項９】
さらに、急結剤が水を含有してなる急結剤スラリーであることを特徴とする請求項２〜８のうちの１項記載の吹付工法。
【請求項１０】
さらに、急結剤中に凝結促進剤を含有してなることを特徴とする請求項２〜９のうちの１項記載の吹付工法。
【請求項１１】
さらに、急結剤中に凝結遅延剤を含有してなることを特徴とする請求項２〜１０のうちの１項記載の吹付工法。
【請求項１２】
セメントコンクリートの空気量が１５〜２５％であることを特徴とする請求項２〜１１のうちの１項記載の吹付工法。
【請求項１３】
水硬性材料が、セメントとカルシウムアルミネート類を含有してなることを特徴とする請求項２〜１２のうちの１項記載の吹付工法。
【請求項１４】
水硬性材料が、セッコウを含有してなることを特徴とする請求項２〜１３のうちの１項記載の吹付工法。
【請求項１５】
空気連行剤がアニオン系界面活性剤であることを特徴とする請求項２〜１４のうちの１項記載の吹付工法。
【請求項１６】
空気連行剤の使用量が、水硬性材料１００質量部に対して、０．００５〜０．３質量部であることを特徴とする請求項２〜１５のうちの１項記載の吹付工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路、鉄道、及び導水路等のトンネル掘削工事において露出した地山面や地山が露出した法面が崩落するのを防止し、かつ、コンクリート構造物等を補修するために使用する吹付材料に関する。尚、本発明では、モルタル及びコンクリートを総称してセメントコンクリートといい、水を含有しないセメントコンクリートをドライセメントコンクリート、水を含有するセメントコンクリートをウエットセメントコンクリートという。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路や鉄道のトンネル掘削等においては、露出した地山面の崩落を防止するために、急結剤とコンクリートを混合した急結性コンクリートを吹付材料として用いる吹付工法が実施されている。この工法としては、通常、工事現場に設置したコンクリート製造設備で、セメント、骨材、及び水を練混ぜてコンクリートを調製し、アジテータ車で吹付現場まで運搬し、吹付機でコンクリートを空気搬送し、その途中に設けた混合管の一方より空気搬送された急結剤を合流混合し、急結性吹付コンクリートとして吹付けるＮＡＴＭ工法が挙げられる。
【０００３】
又、ＴＢＭ工法による掘削後の後吹きでは、予め水硬性材料と骨材を混合したドライモルタルを連続練混ぜ方式のミキサーポンプにより連続的に水と混合してウエットモルタルを調製、圧送し、液体急結剤と合流混合し、急結性吹付モルタルとして吹付ける工法が実施されている。
【０００４】
法面における吹付では、フリーフレーム工法にて吹付けたモルタルのダレを防止するために、水ガラスを主成分とした液体急結剤をコンクリートと合流混合し、急結性吹付コンクリートとして吹付ける工法が実施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、コンクリートの早期劣化が問題となっており、急結性吹付コンクリートに対して凍結融解抵抗性といった耐久性の向上が要求されている。しかしながら、氷点下を下回る寒冷地でのトンネル坑口部にあるコンクリート構造物、外気に暴露されたコンクリート構造物や外気に暴露された法面に吹付けられた急結性吹付コンクリートは、凍結融解抵抗性が劣るという課題もあった。
【０００６】
凍結融解抵抗性向上のために水セメント比を小さくすると、ポンプ圧送性が悪くなるという課題があった。
【０００７】
本発明者はこれらの課題を解決するために種々検討した結果、特定の吹付材料を用いることにより課題を解決できる知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、水硬性材料、骨材、空気連行剤、及び水粉体比が１０〜２５％の水を含有してなり、かつ、空気量が１０％以上であるセメントコンクリートと、急結剤とを含有してなる吹付材料であり、水硬性材料、骨材、空気連行剤、及び水粉体比が１０〜２５％の水を含有してなり、かつ、空気量が１０％以上であるセメントコンクリートを圧送し、圧送途中で急結剤を合流混合して急結性セメントコンクリートを調製し、吹付けることを特徴とする吹付工法であり、さらに、微粉を含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、さらに、粘性調整剤を含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、さらに、繊維を含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、微粉の粒度がブレーン値で３０００ｃｍ２／ｇ以上であることを特徴とする該吹付工法であり、急結剤がカルシウムアルミネート類であることを特徴とする該吹付工法であり、さらに、急結剤がセッコウを含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、さらに、急結剤が水を含有してなる急結剤スラリーであることを特徴とする該吹付工法であり、さらに、急結剤中に凝結促進剤を含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、さらに、急結剤中に凝結遅延剤を含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、セメントコンクリートの空気量が１５〜２５％であることを特徴とする該吹付工法であり、水硬性材料が、セメントとカルシウムアルミネート類を含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、水硬性材料が、セッコウを含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、空気連行剤がアニオン系界面活性剤であることを特徴とする該吹付工法であり、空気連行剤の使用量が、水硬性材料１００質量部に対して、０．００５〜０．３質量部であることを特徴とする該吹付工法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明は、水硬性材料、骨材、空気連行剤、及び水を練混ぜてセメントコンクリートを調製し、このセメントコンクリートに、急結剤を合流混合することにより急結性セメントコンクリートを調製し、この急結性セメントコンクリートを吹付材料として吹き付けるものである。特に空気連行剤を使用して空気量を多くすることにより、セメントコンクリートの単位容積質量が小さくなるので、水／粉体比が小さい場合でもポンプ圧送性が良くなり、凍結融解抵抗性が向上するという効果を有するものである。ここで、粉体とは、水硬性材料、及び必要に応じて使用する微粉と粘性調整剤の合計をいう。又、吹付時の衝撃により急結性セメントコンクリートから余分な空気が抜けるので、大幅な強度発現性の低下といった悪影響も少ない。さらに、本発明の吹付材料は、粉塵やリバウンドが少なくなる。
【００１１】
本発明で使用する水硬性材料としては、セメント類等が挙げられる。水硬性材料には、さらに、少量であればカルシウムアルミネート類を併用してもよく、さらに、少量であればセッコウを併用してもよい。
【００１２】
セメント類としては、普通、早強、中庸熱、超早強、及び低熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントにフライアッシュや高炉スラグ等を混合した各種混合セメント、並びに、微粒子セメント等が挙げられる。
【００１３】
カルシウムアルミネート類の使用量は、初期凝結を促進しやすく、セメントコンクリートの流動性を阻害しない点で、セメント類１００質量部に対して、０．５〜８質量部が好ましく、２〜７質量部がより好ましい。
【００１４】
セッコウの使用量は、初期及び長期強度発現性の向上に寄与しやすく、初期凝結性状を阻害しない点で、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して、２０〜３００質量部が好ましく、５０〜２００質量部がより好ましい。
【００１５】
本発明で使用する骨材としては、川砂、山砂、海砂、及び石灰砂等が挙げられる。骨材は吹付現場で水硬性材料や水と練混ぜて使用してもよく、又、乾燥処理を行った骨材を水硬性材料と混合してプレミックスタイプのドライセメントコンクリートとし、このドライセメントコンクリートを現場に輸送してもよい。
【００１６】
骨材の粒径は、圧送性等の点で、２．５mm以下が好ましく、１．５mm以下がより好ましい。２．５mmを越えると圧送性が低下し、吹付けた時のリバウンド率が大きくなるおそれがある。
【００１７】
骨材の使用量は、水硬性材料１００質量部に対して、１５０〜３００質量部が好ましく、１８０〜２７０質量部がより好ましい。１５０質量部未満だと乾燥収縮抵抗性が低下するおそれがあり、３００質量部を越えると吹付けた時のリバウンド率が大きくなるおそれがある。
【００１８】
本発明で使用する空気連行剤とは、水硬性材料、骨材、及び水を練混ぜて得られるウエットセメントコンクリート中に空気を導入するセメント混和剤をいう。空気連行剤としては、通常市販されているAE剤や減水性能も有するAE減水剤が使用できる。空気連行剤としては、カルボン酸化合物系、石鹸系、及び硫酸エステル系等のアニオン系界面活性剤、エーテル系やエステルエーテル系等の非イオン系界面活性剤、ベタイン系やイミダリゾンベタイン系等の両性界面活性剤、並びにカチオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中では、一般的に入手しやすい点で、アニオン系界面活性剤が好ましい。
【００１９】
空気連行剤の使用量は、水硬性材料１００質量部に対して、０．００１〜０．３質量部が好ましく、０．００５〜０．２質量部がより好ましい。０．００１質量部未満だと空気量が小さくなり、セメントコンクリートの単位容積質量が大きくなり、圧送抵抗が大きくなるのでポンプ圧送性が悪くなり、凍結融解抵抗性が向上しないおそれがあり、０．３質量部を越えると強度発現性が低下するおそれがある。
【００２０】
本発明で使用するセメントコンクリートの空気量は、７％以上であり、１０〜２５％が好ましく、１５〜２０％がより好ましい。７％未満だとセメントコンクリートの単位容積質量が大きくなり、ポンプ圧送性が悪くなり、急結性セメントコンクリートの凍結融解抵抗性が向上しないおそれがあり、２５％を越えると強度発現性が低下するおそれがある。
【００２１】
さらに、本発明では、圧送性と吹付時の付着特性を向上するために、微粉を使用することが好ましい。
【００２２】
微粉の粒度は、圧送性と吹付時の付着特性の向上の点で、ブレーン値で３０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、７０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。
【００２３】
微粉としては、層状アルミノケイ酸塩類を主成分とするバイデライト、ベントナイト、メタカオリン、カオリナイト、ハロイサイト、モンモリロナイト、パイロフィライト、バーミキュライト、雲母、緑泥石、サポナイト、セピオライト、及び酸性白土等の粘土鉱物、微粉スラグ、微粉フライアッシュ、シリカフューム、及び石灰石粉末等が挙げられる。これらの中では、圧送性、流動性、及び吹付時の付着特性の点で、シリカフューム、石灰石粉末、及び粘土鉱物からなる群から選ばれる１種又は２種以上が好ましく、シリカフュームがより好ましい。
【００２４】
微粉の使用量は、水硬性材料１００質量部に対して、０．５〜５質量部が好ましく、１〜３質量部がより好ましい。０．５質量部未満だと吹付時の付着特性が向上しないおそれがあり、５質量部を越えると流動性が低下するおそれがある。
【００２５】
さらに、本発明では、セメントコンクリートに粘性を付与し、吹付時の付着特性を向上するために、粘性調整剤を使用することが好ましい。
【００２６】
本発明で使用する粘性調整剤としては、親水性を有する高分子化合物が挙げられる。親水性高分子化合物としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルエチルセルロース、及びエチルセルロース等のセルロース類、アミロース、寒天、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、プルラン、及びグアガム等の多糖類、これらを骨格とする各種誘導体、ポリビニルアルコール、並びに、ポリエチレンオキサイド等が挙げられる。これらの中では、付着特性に優れ、強度発現性を阻害しにくい点で、セルロース類が好ましく、メチルセルロースがより好ましい。
【００２７】
粘性調整剤の使用量は、水硬性材料と必要に応じて使用する微粉の合計１００質量部に対して、０．０２〜０．３質量部が好ましく、０．０８〜０．２質量部がより好ましい。０．０２質量部未満だと粘性を付与しにくいおそれがあり、０．３質量部を越えると流動性が低下しすぎて圧送性に支障をきたすおそれがある。
【００２８】
さらに、本発明では、吹付により硬化した急結性セメントコンクリートの曲げ特性を向上し、剥離等でモルタルが落下するのを防止するために、繊維を使用することが好ましい。繊維は主にセメントコンクリート側に予め添加するが、急結剤側に予め添加してもよい。
【００２９】
繊維としては、鋼繊維、ガラス繊維、及び高分子繊維等が挙げられる。これらの中では、水硬性材料との分散性が良く、曲げ特性を向上する点で、高分子繊維が好ましい。高分子繊維としては、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、及びアラミド繊維などが挙げられる。これらの中では、曲げじん性の点で、ビニロン繊維が好ましい。
【００３０】
繊維の繊維長は２〜１５mmが好ましく、４〜１０mmがより好ましい。２mm未満だと曲げ特性が向上しないおそれがあり、１５mmを越えるとセメントコンクリートの圧送性に支障をきたすおそれがある。
【００３１】
繊維の使用量は、水硬性材料、骨材、及び必要に応じて使用する粘性調整剤と微粉の合計１００質量部に対して、０．０５〜１質量部が好ましく、０．１〜０．８質量部がより好ましい。０．０５質量部未満だと曲げ特性を向上しないおそれがあり、１質量部を越えるとセメントコンクリートの流動性が低下し、圧送性に支障をきたすおそれがある。
【００３２】
本発明で使用する急結剤は、初期凝結を促進するために使用するものであり、セメントコンクリートと混合できるものであれば特に制限はない。急結剤としては、アルミン酸ナトリウムやアルミン酸カリウム等のアルカリ金属アルミン酸塩、及びケイ酸ナトリウム等のアルカリ金属ケイ酸塩等の無機塩系、カルシウムアルミネート類等のセメント鉱物系、並びに硫酸アルミニウム等が挙げられる。これらの中では、セメントコンクリートの凝結硬化が早い等の凝結性状が優れ、強度発現性が良好な点で、セメント鉱物系急結剤の使用が好ましく、カルシウムアルミネート類がより好ましい。
【００３３】
急結剤として使用するカルシウムアルミネート類としては、前述のものが挙げられる。
【００３４】
本発明で使用するカルシウムアルミネート類とは、カルシアを含む原料と、アルミナを含む原料等とを混合して、キルンでの焼成や、電気炉での溶融等の熱処理をして得られる、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3 とを主たる成分とし、水和活性を有する物質の総称であり、ＣａＯ及び／又はＡｌ2Ｏ3の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した物質、あるいは、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3とを主成分とするものに、これらが少量固溶した物質である。鉱物形態としては、結晶質、非晶質いずれであってもよい。
【００３５】
カルシウムアルミネート類の中では、反応活性に優れる点で、Ｃ12Ａ7（ＣはＣａＯの略、ＡはＡｌ2Ｏ3の略）が好ましく、非晶質のＣ12Ａ7がより好ましい。
【００３６】
さらに、本発明では、長期強度発現性をより向上するために、急結剤としてカルシウムアルミネート類とセッコウを併用することが好ましい。この場合、セッコウとしては、前述のものが挙げられる。
【００３７】
本発明で使用するセッコウは、初期及び長期強度発現性をより向上するために使用する。セッコウとしては、半水セッコウ、二水セッコウ、及び無水セッコウが挙げられ、これら一種又は二種以上を使用できる。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。
【００３８】
セッコウの使用量は、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して、２０〜３００質量部が好ましく、５０〜２００質量部がより好ましい。２０質量部未満だと初期及び長期強度発現性の向上に寄与しないおそれがあり、３００質量部を越えると初期凝結性状を阻害するおそれがある。
【００３９】
急結剤としてカルシウムアルミネート類とセッコウの混合物を使用する場合、セッコウの使用量は、急結剤中のカルシウムアルミネート類１００質量部に対して、２０〜３００質量部が好ましく、５０〜２００質量部がより好ましい。２０質量部未満だと強度発現性向上への寄与が小さいおそれがあり、３００質量部を越えると初期凝結性状を阻害するおそれがある。
【００４０】
さらに、本発明では、より初期凝結を向上するために、急結剤中に凝結促進剤を使用してもよい。
【００４１】
凝結促進剤としては、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミン酸カリウム等のアルカリ金属アルミン酸塩、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、及びケイ酸カリウム等のアルカリ金属ケイ酸塩、消石灰、硫酸アルミニウム、並びにギ酸カルシウム等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を使用できる。これらの中では、初期凝結を向上する効果が大きい点で、アルカリ金属アルミン酸塩が好ましい。
【００４２】
凝結促進剤の使用量は、急結剤１００質量部（急結剤としてカルシウムアルミネート類とセッコウの混合物を使用する場合はカルシウムアルミネート類１００質量部）に対して、２〜４０質量部が好ましく、５〜２０質量部がより好ましい。２質量部未満だと初期凝結や強度発現性が向上しないおそれがあり、４０質量部を越えると長期強度発現性を阻害するおそれがある。
【００４３】
さらに、本発明では後述する急結剤スラリーを使用した場合、急結剤と水が混合したときに固化物となって配管内に付着するのを防ぐために適度な可使時間を確保する目的で、急結剤スラリー中に凝結遅延剤を使用してもよい。
【００４４】
本発明で使用する凝結遅延剤としては、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、及びグルコン酸等のオキシカルボン酸、オキシカルボン酸のナトリウム塩又はカリウム塩といったアルカリ金属塩、蔗糖、ブドウ糖、及び果糖等の糖類、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウム、及びトリポリリン酸カリウム等のアルカリ金属リン酸塩等が挙げられる。これらの中では、適度な可使時間を確保でき、初期凝結や強度発現性を阻害しない点で、オキシカルボン酸及び／又はオキシカルボン酸アルカリ金属塩が好ましく、クエン酸がより好ましい。
【００４５】
凝結遅延剤の使用量は、急結剤１００質量部（急結剤としてカルシウムアルミネート類とセッコウの混合物を使用する場合はカルシウムアルミネート類１００質量部）に対して、０．０５〜２質量部が好ましく、０．１〜１．５質量部がより好ましい。０．０５質量部未満だと配管内やノズル内に固化物が付着するのを防ぎにくいおそれがあり、２質量部を越えると初期凝結を阻害するおそれがある。
【００４６】
本発明では、急結剤中の成分を均一に分散できる点で、急結剤と水（以下スラリー水という）を混合した急結剤スラリーを使用することが好ましい。
【００４７】
本発明で使用する急結剤スラリー中の水の使用量は、急結剤１００質量部に対して、３０〜１００質量部が好ましく、４０〜７０質量部がより好ましい。３０質量部未満だと急結剤スラリーの粘性が増加してセメントコンクリートとの混合性が低下し、強度等の品質にバラツキが生じるおそれがあり、１００質量部を越えると初期凝結や強度発現性が低下するおそれがある。
【００４８】
急結剤スラリーの使用量は、水硬性材料１００質量部に対して固形分換算で、５〜２０質量部が好ましく、８〜１７質量部がより好ましい。５質量部未満だと初期凝結を促しにくく、ダレやリバウンドが多くなるおそれがあり、２０質量部を越えると初期凝結が速すぎて圧送管やノズルが閉塞するおそれがある。
【００４９】
さらに、本発明では、減水剤を併用してもよい。
【００５０】
本発明のセメントコンクリートの水粉体比（Ｗ／Ｐ）は１０〜２５％が好ましく、１４〜２３％がより好ましい。１０％未満だとセメントコンクリートの粘性が大きく吹付作業性や圧送性が低下するおそれがあり、２５％を越えると強度発現性や初期凝結に悪影響を与えるおそれがある。なお、ここでいう水には急結剤中のスラリー水を考慮しない。
【００５１】
本発明の吹付材料の調製方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
【００５２】
急結剤が粉体である場合、その調製方法としては、例えば、急結剤に通常使用している急結剤添加機を用いて粉体急結剤を空気輸送し、Ｙ字管を介して空気輸送されたセメントコンクリートと合流混合し、急結性セメントコンクリートとして吹き付ける方法が挙げられる。
【００５３】
又、急結剤がスラリーである場合、その調製方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、急結剤に通常使用している急結剤添加機を用いて粉体急結剤を空気輸送し、内側の壁面に幾つかの孔又は溝を設けた二重管の内側を通じて、二重管の外側からその孔又は溝を介して水と必要に応じて空気を輸送し、急結剤スラリーを調製する。調製された急結剤スラリーは空気と共にミスト状になり、セメントコンクリートと合流混合し、急結性セメントコンクリートとして吹付ける方法が挙げられる。
【００５４】
【実施例】
以下、実験例に基づき詳細に説明する。
【００５５】
実験例１
表１に示す水硬性材料１００質量部と骨材２００質量部を混合し、ドライセメントモルタルを調製した。このドライセメントモルタルに、水硬性材料１００質量部に対して表１に示す質量部の空気連行剤、２質量部の微粉、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維、並びに水粉体比２０％の水を混合し、ウエットセメントモルタルを調製した。得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき空気量と単位容積質量を測定した。結果を表１に示す。
なお、実験例２以降において、このウエットセメントモルタルに、カルシウムアルミネート類１００質量部とセッコウ１００質量部からなる粉末状急結剤１００質量部、スラリー水６０質量部、及び、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して１０質量部の凝結促進剤と１．０質量部の凝結遅延剤からなる急結剤スラリーを、水硬性材料１００質量部に対して固形分換算で１５質量部加え、１０秒間練混ぜ、急結性セメントモルタルを調製するようにした。
【００５６】
（使用材料）
水硬性材料ａ：早強ポルトランドセメント（比重３．１４、市販品）１００質量部、カルシウムアルミネート類２質量部、及びセッコウ２質量部からなる混合物水硬性材料ｂ：普通ポルトランドセメント、比重３．１６、市販品
水硬性材料ｃ：早強ポルトランドセメント（比重３．１４、市販品）１００質量部とカルシウムアルミネート類２質量部からなる混合物
カルシウムアルミネート類：主成分Ｃ12Ａ7、非晶質、ブレーン比表面積５９００ｃｍ2／ｇ
セッコウ：無水セッコウ、市販品
骨材：新潟県青海町産石灰砂、粒径１．５mm以下、比重２．６７
繊維：ビニロンファイバー、繊維長６mm、市販品
粘性調整剤：メチルセルロース、市販品
微粉：シリカフューム、比表面積７０００ｃｍ2／ｇ以上、市販品
凝結促進剤：無水アルミン酸ナトリウム、市販品
凝結遅延剤：クエン酸、市販品
空気連行剤：変性アルキルカルボン酸化合物系陰イオン活性剤、市販品
【００５７】
（測定方法）
空気量：急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき、モルタル用エアメータを用い、ＪＩＳ  Ａ  １１２８に準じて測定した。
単位容積質量：急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき、空気量の測定で使用したモルタルの質量を測定し、得られたモルタルの質量を予め測定しておいたモルタル用エアメータの容積で除することにより算出した。
【００５８】
【表１】
0004739546.tif 000002
【００５９】
実験例２
ドライセメントモルタルに、水硬性材料ａ１００質量部に対して０．０５質量部の空気連行剤、２質量部の微粉、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して表２に示す質量部の繊維、並びに水粉体比２０％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、カルシウムアルミネート類１００質量部とセッコウ１００質量部からなる粉末状急結剤１００質量部、スラリー水６０質量部、及び、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して１０質量部の凝結促進剤と１．０質量部の凝結遅延剤からなる急結剤スラリーを、水硬性材料１００質量部に対して固形分換算で１５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき空気量を測定し、得られた急結性セメントモルタルにつき曲げじん性係数を測定し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。
【００６０】
（測定方法）
曲げじん性係数：急結性セメントモルタルにつき、ＪＳＣＥ−Ｇ  ５５２に準じて測定した。測定材齢は２８日。
【００６１】
【表２】
0004739546.tif 000003
【００６２】
実験例３
ドライセメントモルタルに、水硬性材料ａ１００質量部に対して０．０５質量部の空気連行剤、表３に示す質量部の微粉、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維、並びに水粉体比２０％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき空気量とモルタルフローを測定し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。
【００６３】
（測定方法）
モルタルフロー：急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき、ＪＩＳＡ  ５２０１に準じて測定した。
【００６４】
【表３】
0004739546.tif 000004
【００６５】
実験例４
ドライセメントモルタルに、水硬性材料ａ１００質量部に対して０．０５質量部の空気連行剤、２質量部の微粉、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維、並びに水粉体比２０％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、カルシウムアルミネート類１００質量部とセッコウ１００質量部からなる粉末状急結剤１００質量部、スラリー水６０質量部、及び、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して１０質量部の凝結促進剤と１．０質量部の質量部の凝結遅延剤からなる急結剤スラリーを水硬性材料１００質量部に対して固形分換算で表４に示す質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき空気量を測定し、得られた急結性セメントモルタルにつき凝結性状と角柱圧縮強度を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に示す。
【００６６】
（測定方法）
凝結性状：２０℃の条件下にて、液状急結剤を混合し、１０秒間練混ぜて調製した急結性セメントモルタルにつき、素早く型枠に充填してからプロクター貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ2に達する迄の時間を始発とし、２８．０Ｎ／ｍｍ2に達する迄の時間を終結とした。
角柱圧縮強度：予め全ての材料温度を５℃に冷却した後に調製して得られた急結性セメントモルタルを素早く４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に振動させながら詰め、所定材齢まで２０℃で養生した。尚、養生は温度２０℃、湿度６０％の気中養生を行い、圧縮強度の測定はＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準じた。
【００６７】
【表４】
0004739546.tif 000005
【００６８】
実験例５
カルシウムアルミネート類１００質量部とセッコウ１００質量部からなる粉末状急結剤１００質量部、スラリー水６０質量部、及び、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して１０質量部の凝結促進剤と表５に示す質量部の凝結遅延剤からなる急結剤スラリーを調製し、得られた急結性スラリーにつきゲル化時間を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表５に示す。
【００６９】
（測定方法）
ゲル化時間：粉末急結剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、及び水を加え、素早く混合してから容器を傾けても流動しなくなる迄の時間を測定し、ゲル化時間とした。
【００７０】
【表５】
0004739546.tif 000006
【００７１】
実験例６
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して表６に示す粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維からなるドライセメントモルタルを調製した。このドライセメントモルタルを連続練混ぜ圧送方式のドイツＰＥＴ社製Ｇ４ポンプに投入した。次いで、水硬性材料ａ１００質量部に対して０．０５質量部の空気連行剤を混入した水を、水粉体比で２０％になるようにドライセメントモルタルと混合し、連続的に練り混ぜてウエットセメントモルタルを調製し、内径２５．４ｍｍの配管１０ｍを介して圧送した。このときの吐出能力は２．１ｍ3／ｈｒであった。
一方、カルシウムアルミネート類１００質量部とセッコウ１００質量部からなる粉末状急結剤１００質量部、スラリー水６０質量部、及び、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して１０質量部の凝結促進剤と１．０質量部の凝結遅延剤からなる急結剤スラリーを水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分換算で１５質量部、ノズル手前でウエットセメントモルタルと合流混合して急結性セメントモルタルを調製し、ノズルから吹付けた。得られた急結性セメントモルタルにつき付着特性を測定した。結果を表６に示す。
【００７２】
（測定方法）
付着特性：ノズルを固定して高さ４ｍ×幅４ｍ×長さ５ｍの模擬トンネルの側壁に１５秒間急結性セメントモルタルを吹付け、吹付面たる側壁から付着した急結性セメントモルタルの頂点までの距離を測定し、付着特性とした。
【００７３】
【表６】
0004739546.tif 000007
【００７４】
実験例７
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維からなるドライセメントモルタルを調製し、水硬性材料ａ１００質量部に対して０．０５質量部の空気連行剤を混入した水を水粉体比で２０％になるように混合してウエットセメントモルタルを調製し、カルシウムアルミネート類１００質量部とセッコウ１００質量部からなる粉末状急結剤１００質量部、スラリー水６０質量部、及び、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して１０質量部の凝結促進剤と１．０質量部の凝結遅延剤からなる急結剤スラリーを水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分換算で表７に示す質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結性セメントモルタルにつきダレ、リバウンド率、及び粉塵発生量を測定したこと以外は、実験例６と同様に行った。結果を表７に示す。
【００７５】
（測定方法）
ダレ：急結性セメントモルタルを２.１ｍ3／ｈの圧送速度で２分間、鉄板でアーチ状に製作した高さ３．５ｍ×幅２．５ｍの模擬トンネルに吹付けている状態を観察した。ダレが生じなかったものを○とし、ダレが少し生じたものを△とし、ダレが多く生じたものを×とした。
リバウンド率：急結性セメントモルタルを２.１ｍ3／ｈの圧送速度で２分間、鉄板でアーチ状に製作した高さ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セメントモルタルの質量）／（模擬トンネルに吹付けた急結性セメントモルタルの質量）×１００（％）で算出した。
粉塵発生量：急結性セメントモルタルを２.１ｍ3／ｈの圧送速度で４分間、鉄板でアーチ状に製作した高さ３．５ｍ×幅２．５ｍの模擬トンネル側面に、ノズル先端から吹付けた。ノズル先端から３ｍ手前の定位置で、１分毎に粉塵発生量をデジタル粉塵計で測定した。粉塵発生量は得られた測定値の平均値で示した。
【００７６】
【表７】
0004739546.tif 000008
【００７７】
実験例８
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維からなるドライセメントモルタルを調製し、水硬性材料ａ１００質量部に対して０．０５質量部の空気連行剤を混入した水を水粉体比で２０％になるように混合してウエットセメントモルタルを調製し、カルシウムアルミネート類１００質量部とセッコウ１００質量部からなる粉末状急結剤１００質量部、スラリー水６０質量部、及び、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して１０質量部の凝結促進剤と表８に示す質量部の凝結遅延剤からなる急結剤スラリーを水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分換算で１５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結性セメントモルタルにつきノズルの閉塞状況を測定したこと以外は、実験例６と同様に行った。結果を表８に示す。
【００７８】
（測定方法）
ノズルの閉塞状況：急結性セメントモルタルをノズルから４分間吹付けた後、ノズル内部を観察し、内部断面の３０％以上が閉塞した場合を×、内部断面の１０〜３０％が閉塞した場合を△、内部断面の１０％未満が閉塞した場合を○とした。
【００７９】
【表８】
0004739546.tif 000009
【００８０】
実験例９
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維からなるドライセメントモルタルを調製し、水硬性材料１００質量部に対して表９に示す質量部の空気連行剤を混入した水を水粉体比で２０％になるようにドライセメントモルタルと混合してウエットセメントモルタルを調製し、カルシウムアルミネート類１００質量部とセッコウ１００質量部からなる粉末状急結剤１００質量部、スラリー水６０質量部、及び、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して１０質量部の凝結促進剤と１．０質量部の凝結遅延剤からなる急結剤スラリーを水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分換算で１５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき圧送抵抗を評価するため吐出時の圧力を測定し、得られた急結性セメントモルタルにつき凍結融解抵抗性と円柱圧縮強度を測定したこと以外は、実験例６と同様に行った。結果を表９に示す。
【００８１】
（測定方法）
圧力：Ｇ４ポンプ出口に圧力計を設けて、急結剤を含有しないウエットセメントモルタルを内径２５．４ｍｍの配管１０ｍを介して圧送した時の、圧送中の圧力を測定した。
凍結融解抵抗性：得られた急結性セメントモルタルを縦５０ｃｍ×横５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの箱型枠に吹付けた後、縦４０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ１０ｃｍの角柱に切断して取り出し、供試体とした。この供試体を用い、凍結融解試験をＪＳＣＥ−Ｇ  ５０１に準じて測定した。相対動弾性係数を１５サイクル毎に測定し、相対動弾性係数が６０％以下を示したサイクル数を凍結融解抵抗性とした。
円柱圧縮強度：得られた急結性セメントモルタルを縦５０ｃｍ×横５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの箱型枠に吹付けた後、直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの円柱に成形して取り出し、供試体とした。この供試体を用い、圧縮強度試験ををＪＩＳ  Ａ  １１０８に準じて測定した。
【００８２】
【表９】
0004739546.tif 000010
【００８３】
実験例１０
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維からなるドライセメントモルタルを調製し、水硬性材料ａ１００質量部に対して０．０５質量部の空気連行剤を混入した水を水粉体比で２０％になるように混合してウエットセメントモルタルを調製し、カルシウムアルミネート類１００質量部とセッコウ１００質量部からなる粉末状急結剤１００質量部、スラリー水６０質量部、及び、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して１０質量部の凝結促進剤と１．０質量部の凝結遅延剤からなる急結剤スラリーを水硬性材料ａ１００質量部に対して固形分換算で１５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結性セメントモルタルにつき乾燥収縮抵抗性を測定したこと以外は、実験例６と同様に行った。結果を表１０に示す。
【００８４】
（測定方法）
乾燥収縮抵抗性：得られた急結性セメントモルタルを縦４ｃｍ×横４ｃｍ×厚さ１６ｃｍの三連型枠に吹付け、脱型したものを供試体とした。この供試体を用いて長さ変化試験を行った。供試体を、温度２０℃、湿度６０％の条件下で気中養生し、ＪＩＳ  Ａ  １１２９、ダイヤルゲージ方法に準じて、所定材齢における長さ変化を測定し、乾燥収縮抵抗性とした。
【００８５】
【表１０】
0004739546.tif 000011
【００８６】
【発明の効果】
本発明の吹付材料を用いると、空気が多く混入するので単位容積質量が小さくなり、ポンプ圧送性に優れたセメントコンクリートを調製できる。さらに、急結剤スラリーを使用すると、強度発現性に優れた吹付材料を得ることができる。さらに、セメントコンクリートと急結剤を混合した急結性セメントコンクリートは適度なサイズと量を有する空気が混入されているので耐凍結融解抵抗性にも優れる。又、本発明の吹付材料は粉塵やリバウンドが少ないという効果も有するものである。