(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
早強ポルトランドセメントと、細骨材と、粗骨材と、減水剤と、水とのみからなるベースコンクリートに、急結剤を配合してなる湿式吹付けコンクリートであって、
前記ベースコンクリートの単位水量が182〜209kg/m3で、水／セメント比が33〜38重量％であり、かつスランプフローが450〜750mmであることを特徴とする湿式吹付けコンクリート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル、地下構造物等の施工に用いられる湿式吹付けコンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
掘削されたトンネルや地下空間の建設工事では、露出面にコンクリートを吹付けてライニングし、該露出面の崩落を防止する方法が広く実施されている。
コンクリート吹付け工法としては、乾式工法と湿式工法が知られているが、湿式工法は、乾式工法に比べて、粉塵の発生が少ないという利点を有するため、吹付け工法の主流となっている。
【０００３】
一般に湿式工法では、普通ポルトランドセメントを使用したベースコンクリートを輸送パイプやホースを通して圧送し、先端の吹付けノズルから吹き出し、掘削された露出面にコンクリートを吹き付けてライニングしている。また、ベースコンクリートだけでは、急結性が得られないので、急結剤を圧送途中（吹付けノズル近辺）で添加混合している。
なお、急結剤としては、例えば、カルシウムアルミネート系鉱物を主体とした粉体急結剤や、アルミン酸塩やアルミニウム塩や炭酸アルカリの単独又は混合物の水溶液を主成分とした液体急結剤が知られている。また、これらの急結剤の配合量は、粉体急結剤では対セメント比で5〜7重量％程度、液体急結剤では対セメント比で10〜15重量％程度である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、トンネルや地下空間等の建設工事が大規模化してきており、例えば、片側３車線の大断面トンネル等の工事が行われている。このような大断面トンネル等の工事においては、吹付けコンクリート層の厚さを薄くして工期の短縮や材料費の低減を図るために、40N/mm2以上の圧縮強度を発現する湿式吹付けコンクリートが求められている。また、該湿式吹付けコンクリートには、吹付けた際のコンクリートのダレを抑え、付着性を高めるために、充分な急結性を有すること（急結剤の配合後2分における貫入抵抗値（「JIS A 6204（コンクリート用化学混和剤） 付属書１ コンクリートの凝結時間試験方法」に準じた方法で測定する）が4N/mm2以上）が求められている。
【０００５】
しかしながら、普通ポルトランドセメントを使用したベースコンクリートを用いた場合、
1)40N/mm2以上の圧縮強度を発現し、かつ、急結剤の配合後2分で4N/mm2以上の貫入抵抗値を発現させようとすると、該ベースコンクリートの水／セメント比を30重量％以下にする必要があり、ポンプ圧送性が悪く、単位時間あたりの吹付け量が少なくなるという問題があった。
2)一方で、ベースコンクリートに高いポンプ圧送性を保持させようとすると、急結剤の配合後2分で4N/mm2以上の貫入抵抗値を発現させることが困難になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、その目的は、
・時間当たりの吹付け量が多く、
・急結剤の配合後2分で4N/mm2以上の貫入抵抗値を発現し、かつ、
・40N/mm2以上の圧縮強度を発現する
ことができる湿式吹付けコンクリートを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、早強ポルトランドセメントを使用した、特定の水／セメント比のベースコンクリートに、急結剤を配合することによって、上記課題が解決されることを見いだし、本発明を完成させたものである。
【０００８】
即ち、本発明は、早強ポルトランドセメントと、細骨材と、粗骨材と、減水剤と、水とのみからなるベースコンクリートに、急結剤を配合してなる湿式吹付けコンクリートであって、前記ベースコンクリートの単位水量が182〜209kg/m3で、水／セメント比が33〜38重量％であり、かつスランプフローが450〜750mmであることを特徴とする湿式吹付けコンクリート（請求項１）である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明の湿式吹付けコンクリートは、早強ポルトランドセメントを使用し、水／セメント比が33〜38重量％であり、かつスランプが15cm以上のベースコンクリートに、急結剤を配合してなるものである。
本発明の湿式吹付けコンクリートでは、ベースコンクリートのポンプ圧送性が良好であり、時間当たりの吹付け量を多くすることができる。また、急結剤の配合後2分で4N/mm2以上の貫入抵抗値を発現する。さらには、材令28日で40N/mm2以上の圧縮強度を発現することができる。
【００１０】
本発明において、ベースコンクリートの水／セメント比が33重量％未満では、ベースコンクリートのポンプ圧送性が低下し、吹付けが困難になるので好ましくない。ベースコンクリートの水／セメント比が38重量％を超えると、急結剤の配合後2分で4N/mm2以上の貫入抵抗値を発現することが困難になり、吹付けた際のコンクリートのダレが多くなる。また、40N/mm2以上の圧縮強度を発現することも困難であり好ましくない。
ベースコンクリートのスランプが15cm未満では、ベースコンクリートのポンプ圧送性が低下し、吹付けが困難になるので好ましくない。
【００１１】
ベースコンクリート用の材料について説明する。
セメントは、早強ポルトランドセメントを使用する。
細骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂又はこれらの混合物を使用することができる。
粗骨材としては、川砂利、海砂利、砕石又はこれらの混合物を使用することができる。
減水剤としては、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減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤が挙げられる。なお、減水剤は液状又は粉末状どちらでも使用可能である。
水は、水道水等を使用することができる。
【００１２】
本発明においては、ベースコンクリートのポンプ圧送性を高め、時間当たりの吹付け量をより増大させるために、また、湿式吹付けコンクリートの品質安定性を向上するために、ベースコンクリートのスランプフローは450〜750mmであることが好ましい。
スランプフローが450〜750mmであるベースコンクリートの配合は、特に限定するものではないが、ポンプ圧送性や急結性等を考慮して、単位セメント量は500〜700kg/m3、単位水量は160〜220kg/m3、水／セメント比は28〜40重量％、減水剤／セメント比は0.5〜3.0重量％、粗骨材量は0.20〜0.26m3/m3、細骨材率は55〜70容量％、増粘剤を使用する場合はその添加量は2〜8kg/m3とすることが、好ましいものである。増粘剤としては、アクリル系の増粘剤やセルロース系の増粘剤を使用することができる。
【００１３】
本発明で使用する急結剤は、特に限定するものではなく、例えば、カルシウムアルミネート系鉱物を主体とした粉体急結剤や、アルミン酸塩やアルミニウム塩や炭酸アルカリの単独又は混合物の水溶液を主成分とした液体急結剤を使用することができる。
急結剤の添加量としては、急結性およびコストを考慮して、粉体急結剤の場合はセメントに対して4.0〜7.0重量％が、液体急結剤の場合はセメントに対して5.0〜15.0重量％が好ましい。
【００１４】
本発明の湿式吹付けコンクリートの施工方法については、通常行われている湿式工法を適用することができる。吹付け装置も、従来より用いられている装置を適用することができる。
【００１５】
【試験例】
以下、試験例により本発明を説明する。
１． 使用材料
以下に示す材料を使用した。
0004650966.tif 000002
【００１６】
ベースコンクリートの配合を表１に示す。ベースコンクリートの混練は、２軸強制練りミキサ（0.1ｍ3）を用いて、90秒間混練した。
【００１７】
【表１】
0004650966.tif 000003
【００１８】
上記ベースコンクリート及び吹付けコンクリートに対して以下の１）〜４）の特性を測定した。
１）スランプ／又はスランプフロー
試験例１〜５及び試験例８のベースコンクリートを「JIS A 1101（コンクリートのスランプ試験方法）」に準じてスランプコーンを引き上げた後、拡がったコンクリートの最大直径の長さとその直角方向の長さを測定して、平均値を算出し、スランプフローを求めた。
試験例６〜７及び試験例９のベースコンクリートを「JIS A 1101（コンクリートのスランプ試験方法）」に準じてスランプを測定した。
２）単位時間当たりのコンクリート吹付け量
各ベースコンクリートに表１に示す量の急結剤を添加して吹付けコンクリートを調製し、該吹付けコンクリートを内側にラスボートを張り付けた幅2.5×奥行き3.0×高さ3.0ｍのボックスカルバートに吹付けた。
１回の吹付け量は0.15m3とした。吹付け装置としては、MEYCO Equipment（株）製の「MEYCO Suprema」を使用した。また、急結剤の供給装置としては、日本プライブリコ（株）製の「Ｑガン」を使用した。
吹付け開始から吹付け終了までの時間を測定し、単位時間当たりのコンクリート吹付け量を算出した。
３）貫入抵抗値
各ベースコンクリートから、ウエットスクリーニングによりモルタル分を採取し、該モルタルに急結剤を添加し、ホバートミキサで15秒混練し、急結剤添加2分後の貫入抵抗値を「JIS A 6204（コンクリート用化学混和剤） 付属書１ コンクリートの凝結時間試験方法」に準じて測定した。
４）圧縮強度、品質安定性
各ベースコンクリートに表１に示す量の急結剤を添加して吹付けコンクリートを調製し、該吹付けコンクリートを30×40×20cmの木箱にコンクリートを吹付け（吹付け装置と急結剤の供給装置は、２）と同じ装置を使用）、φ５×10cmの供試体を採取し、20℃で気中養生（材令28日）後、「JIS A 1108（コンクリートの圧縮強度試験方法）」に準じて圧縮強度を測定した。なお、圧縮強度は、3本の供試体の平均値とした。
また、品質の安定性は、上記供試体３本の強度から算出した変動係数で評価した。
それらの結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】
0004650966.tif 000004
【００２０】
表２から明らかなように、早強ポルトランドセメントを使用し、水／セメント比が33〜38重量％であり、かつスランプが15cm以上のベースコンクリートに、急結剤を配合してなる本発明の湿式吹付けコンクリート（試験例２〜４及び試験例６）では、時間当たりのコンクリート吹付け量が多く、急結性に優れ、材令28日で40N/mm2以上の圧縮強度を発現した。さらに、ベースコンクリートのスランプフローが585〜610mmである試験例２〜４では、時間当たりのコンクリート吹付け量をより多くすることができ、品質の安定性にも優れるものであった。
一方、ベースコンクリートの水／セメント比が本発明の規定より小さい試験例１やベースコンクリートのスランプが本発明の規定より小さい試験例７では、ベースコンクリートのポンプ圧送ができなかった。
また、ベースコンクリートの水／セメント比が本発明の規定より大きい試験例５では、急結剤添加2分後の貫入抵抗値が小さかった。
さらに、普通ポルトランドセメントを使用した試験例８〜９では、急結剤添加2分後の貫入抵抗値が小さかった。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明の湿式吹付けコンクリートは、時間当たりの吹付け量を多くすることができる。また、急結剤の配合後2分で4N/mm2以上の貫入抵抗値を発現し、急結性に優れるものである。さらに、材令28日で40N/mm2以上の圧縮強度を発現するものである。
従って、本発明の湿式吹付けコンクリートを使用することにより、例えば、片側３車線の大断面トンネル等の工事において、吹付けコンクリート層の厚さを薄くして工期の短縮や材料費の低減を図ることができる。
【００２２】
また、本発明において、ベースコンクリートのスランプフローを450〜750mmにすることにより、ポンプ圧送性が良好となり、時間当たりの吹付け量をより増大することができ、より一層の工期の短縮を図ることができる。さらに、品質も安定する。