(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、石炭灰、細骨材、粗骨材、水を含有してなる湿式吹付コンクリートであって、
石炭灰が、セメント１重量部に対して１〜２重量部配合されると共に、湿式吹付用コンクリートを構成するセメント、石炭灰、細骨材、粗骨材の配合量が決まった時点で、スランプ値が２０ｃｍ〜２５ｃｍとなるように水の配合量が調整され、かつこの湿式吹付用コンクリートに対してセメントと石炭灰の総和１００重量部に対して３〜１０重量部を占めるカルシウムアルミネート系急結剤が添加されることを特徴とする湿式吹付コンクリート。
【請求項２】
減水剤を配合してなる請求項１記載の湿式吹付コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は湿式吹付用コンクリートに関し、特に掘削したトンネル内のトンネル壁面（地肌面）に吹き付けて、このトンネル壁面を覆工するための湿式吹付用コンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から掘削したトンネル内のトンネル壁面を覆工するために、トンネル掘削現場又は吹付けコンクリート製造工場等で、セメント、骨材、水をそれぞれ所定量づつ配合して所望の湿式吹付用コンクリートをつくり、この湿式吹付用コンクリートを上記のトンネル壁面に吹き付けて覆工を行っている。
【０００３】
この覆工によって吹き付けた湿式吹付用コンクリートは、地山の亀裂を埋めると共に、大気中への暴露による地山の風化を防ぐために全体を被覆している。このことによって掘削壁面（トンネル壁面）より地山側にアーチが構成され（仮想アーチとよんでいる。）、このアーチによって外力に対しての支保を行っている。
【０００４】
すなわち、上記のように湿式吹付用コンクリートをトンネル壁面に吹き付けることにより、上記のアーチが構成されて外力に対し支保を行うことができればよく、吹付けコンクリート自体の強度は原理的に必要ない。そのためには、トンネル壁面全体を隙間なく綺麗に湿式吹付用コンクリートで被覆する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
今まではトンネル壁面への被覆をセメント、骨材、水とからなる湿式吹付用コンクリートで行っていたため、トンネル壁面への付着性能を追求すれば、結果的に吹付けコンクリート自体の強度が得られ、この強度が湿式吹付用コンクリートの覆工における基準となっていた。
【０００６】
しかし、必ずしもこの強度の評価は前記したように必要なく、今まで使用されている湿式吹付用コンクリートを構成するセメントの量を減らし、他の代替材（石炭灰）を所定の配合で大量に配合して製造した湿式吹付用コンクリートでも、所定の付着性能が得られ、かつ覆工に支障のない強度も得られることが本願発明者の実験等で判った。
【０００７】
また、コスト面でみると、セメント、粗骨材は高価な材料であるのに対し、石炭灰は安価であることから、石炭灰を加えるとコンクリートは安価になる。
【０００８】
勿論、従来から使用されていた湿式吹付用コンクリートの中には、石炭灰を少量加えたものもあったが、リバウンド（はね返り）が多く、満足できるコンクリート配合となっていないのが現状であった。また、石炭灰を少量加えた湿式吹付用コンクリートでは、コスト面でも効果がうすかった。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであって、その目的とするところは、大量の石炭灰を所定の配合比で吹付けコンクリートに加えることによって、ある一定の性能（リバウンド量、強度等）を維持しつつ、安価に製造することができ、かつ産業廃棄物として処分されていた大量の石炭灰を有効利用できて環境破壊の防止にも役立てることができる湿式吹付用コンクリートを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を有効に達成するために、次のような構成にしてある。すなわち、請求項１記載の本発明の湿式吹付用コンクリートは、セメント、石炭灰、骨材、水を含有してなる湿式吹付用コンクリートであって、石炭灰をセメント１重量部に対して１〜２重量部配合した構成にしてある。
【００１１】
請求項２記載の本発明の湿式吹付用コンクリートは、請求項１記載の湿式吹付用コンクリートにおいて、上記水を、スランプ値が２０ｃｍ以上となるように配合した構成にしてある。
【００１２】
請求項３記載の本発明の湿式吹付用コンクリートは、請求項１又は２記載の湿式吹付用コンクリートにおいて、減水剤を配合してなる構成にしてある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。
先ず本発明の湿式吹付用コンクリートの発明の要旨について説明すると、本発明の湿式吹付用コンクリートは石炭灰を大量に混ぜたものであるが、湿式吹付けコンクリートに石炭灰を大量に混ぜると粘性が高くなり、このコンクリートをポンプで圧送できなくなる。そこで、水を多く加える。その量は、スランプ値で２０ｃｍ以上となるように加える。すると、ポンプ圧送できると共に、石炭灰無配合の基準配合と比べても、リバウンド量すなわち壁面への付着性能は同じであると共に初期強度も許容範囲を維持することができる。
【００１４】
以下、本発明を詳述すると、本発明に係るの一例の湿式吹付用コンクリートは、セメント、細骨材、粗骨材、及び必要に応じてセメント混和材等からなるものである。また、必要に応じて粗骨材を除いておいてもよい。本発明で使用するセメントとしては、特に限定されるものではなく、普通、早強、及び超早強等の各種ポルトランドセメントが使用可能である。セメントの使用量は特に限定されないが、石炭灰の使用量に応じて標準配合量から減じておく。
【００１５】
本発明で使用する細骨材とは、最大粒径が５ｍｍ以下であり、通常、川砂、砕砂、海砂、及び山砂等の砂が使用されており、その粒度分布の範囲は土木学会コンクリート標準示方書によって規定されている。細骨材の使用量は特に限定されるものではないが、石炭灰の使用量に応じて標準配合量から減じておく。
【００１６】
本発明で使用する粗骨材とは、最大粒径５ｍｍ以上の石であり、吹付けコンクリートにおいては、５〜１５ｍｍのものが好ましく、５〜１３ｍｍがより好ましい。粗骨材の使用量は特に限定されるものではないが、通常、コンクリート１ｍ3 中、６００〜７００Ｋｇ／ｍ3 程度である。
【００１７】
また、湿式吹付用コンクリートは、吹付け機など各種の装置を通過するために、また、骨材のリバウンドによる危険性や吹付けコンクリートの付着性の面から、骨材の最大寸法が制限され、特に、粗骨材の最大寸法は、例えば１５ｍｍ以下のものが使用されている。
【００１８】
次に本発明に使用する水の量は、本発明に係る湿式吹付用コンクリートを構成するセメント、石炭灰、細骨材、粗骨材の配合量が決まった時点でスランプ量が２０ｃｍ以上となるように調整される。スランプ値は好ましくは２０〜２５ｃｍが望ましい。より望ましくは２０〜２３ｃｍである。２０ｃｍ以下ではもち状になりポンプ圧送性がよくなく、２５ｃｍを越えると粗骨材の材料分離や吹付時のだれ等が発生する場合がある。
【００１９】
本発明に係る湿式吹付用コンクリートでは、さらに、上記のスランプ値を維持するための水の量の大量の使用による水・セメント比の大幅上昇を低減するために、また、初期又は長期の強度発現性を付与する面から減水剤を使用することが好ましい。減水剤としては、一般市販のいずれのセメント減水剤の使用も可能であるが、初期の疑結性状改善や初期又は長期の強度発現性を付与する面からＡＥ減水剤の使用が好ましい。ＡＥ減水剤としては、ポリカルボン酸やナフタレンスルホン酸などが使用可能である。
【００２０】
また、本発明で使用する急結材は、水和活性が強く、例えばトンネルの吹付け材に関しては、例えば、約１０秒前後のように、瞬時に急結させ、湧水のあるトンネルにおける吹付け作業性を改善することなどを可能にするものである。
【００２１】
具体的には、カルシウムアルミネート系、焼成明バン系、及びアルミン酸ナトリウム系等があるが、吹付け直後の付着性、耐湧水性、及び吹付け用コンクリートの耐久性等の面で焼成明バン系やカルシウムアルミネート系急結材の使用が好ましい。
【００２２】
急結材の使用量は、急結材の種類によって変化し、一義的には決定できないが、カルシウムアルミネート系急結材を使用する場合は、セメント＋石炭灰１００重量部に対して、３〜１０重量部が好ましい。
【００２３】
３重量部未満では吹付けコンクリートが付着不良となるばかりか、吹付け直後の吹付けコンクリートの剥落などが発生する場合があり、１０重量部を越えて使用しても使用効果の向上はみられず、十分に地山との付着がとれずにはね返り減少を起こしてしまう。いわゆるリバウンド量が増加する場合がある。
【００２４】
また、本発明に係る湿式吹付用コンクリートに石炭灰を配合する理由は、セメントに対する粘着性（粘性）を持たせることにより、モルタルのペーストが粗骨材に対し、接着材、クッション材として働き、食い込んだ粗骨材が落ちないようにし、リバウンドを低減するためである。
【００２５】
石炭灰は、分級されたもの、分級されていない原粉のもの、或いはＪＩＳ規格のフライアッシュ、ＪＩＳ規格以外のフライアッシュのいずれを用いてもよく、石炭灰の種類及び石炭灰に含有される化学成分の含有割合や物理特性は特に限定されるものではない。
【００２６】
本発明において、セメント、細骨材、及び粗骨材などの混合方法は、特に制限されるものではなく、全材料を一時に混合する方法、個別の順番に混合する方法など、いずれの方法も可能である。また、混合・混練順序も特に限定されるものではないが、石炭灰はセメントと同時に混合することが石炭灰のコンクリート中の分散性を向上させる面から好ましい。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに説明する。
実施例１
Ｗ／Ｃ６０％、ｓ／ａ６０％、及び単位セメント量３６０Ｋｇ／ｍ3 のコンクリート基本配合に対し、石炭灰を表１に示すように配合して吹付けコンクリートを調整した。
【００２８】
調整したコンクリートを１０ｍ3 ／Ｈの吐出量で、コンクリート吹付け機に投入し、所定圧でポンプ圧送する。一方、急結材の使用量が所望の添加量になるように急結材の吐出量を調整して、コンクリートと急結材とを吹き付ける直前、吹付け口より約３ｍ手前で、Ｙ字管により混合して壁面に吹付け、その際、発生するリバウンド率、及び吹付け後の強度を測定した。結果を表１に併記する。
【００２９】
【表１】
0004406477.tif 000002
【００３０】
前記の表１に示す比較例（Ｎｏ．Ａ）は、スランプ値は基準配合と同等にも拘らずコンクリートがもち状になり、ポンプ圧送できなかった。
【００３１】
また、前記の表１に示す実施例（Ｎｏ．Ｄ）は、減水剤を入れたため、水・セメント比が下がり、強度が高くなった。
【００３２】
また、前記の表１に示す実施例（Ｎｏ．Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、いずれもリバウンド率は基準配合と同等であり、強度も設計基準強度２４ｈｒで５．０Ｎ／ｍｍ2 以上をクリアしている。このことにより、本発明の湿式吹付用コンクリートが粘着性（粘性）を維持しつつ、ポンプ圧送性のよい材料であることがわかる。
【００３３】
尚、湿式工法は、ウエットミックスされた材料、すなわち、練り上がりコンクリートを機械的またはそれに加えた空気圧力で圧送し、ノズルで吹付ける工法である。本発明に係る湿式吹付用コンクリートの湿式工法を図１に示す。
【００３４】
【発明の効果】
このように本発明の湿式吹付用コンクリートでは、従来、産業廃棄物として処分されていた大量の石炭灰を、所定の配合比で吹付けコンクリートに加えて製造することによって、ある一定のリバウンド量、強度等の性能を得ることができると共に、コスト面でも従来の湿式吹付用コンクリートに比べ安価に製造することができる。また、産業廃棄物として処分されていた大量の石炭灰を有効利用するため、環境破壊の防止にも多いに貢献することができる。
【００３５】
また、減水剤を配合することによって、水の使用量を低減でき、かつある一定のリバウンド量、強度等の性能を得ることができる。
【００３６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る湿式吹付用コンクリートの湿式工法を示す説明図である。
【図１】
0004406477.tif 000003