(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、石炭灰、細骨材、粗骨材を含有してなる乾式吹付用硬化材料であって、
細骨材と石炭灰との総和１００容積部中に、石炭灰が３０〜５０容積部配合されて空練されたセメントと石炭灰と細骨材と粗骨材からなり、吹付直前に、圧力水が添加されると共に、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噴射・混合されることを特徴とする乾式吹付用硬化材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、法面やトンネル壁面の覆工に用いられる乾式吹付用硬化材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から吹付けコンクリートとしては、ウエットミックスされたコンクリート材料やモルタル材料を使用する湿式吹付用コンクリートや、ドライミックスされたコンクリート材料やモルタル材料を使用する乾式吹付用コンクリートがある。
【０００３】
湿式吹付用コンクリートは、ウエットミックスされたセメント、骨材、水等からなるコンクリート材料に吹付直前に急結材を添加することにより、トンネル壁面等に直接吹き付けて覆工を行っている。また、乾式吹付用コンクリートの場合は、ドライミックスされたセメント、骨材等からなるコンクリート材料に吹付直前に水と急結材を添加することにより、トンネル壁面等に吹き付けて覆工を行っている。
【０００４】
この覆工によって吹き付けたコンクリートは、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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の乾式吹付用コンクリートは、湿式吹付用コンクリートに比べ壁面に吹き付けた時にリバウンドが大きいといった欠点を有していた。
【０００６】
そこで、本願発明者は、乾式吹付用コンクリートとして使用されていた従来のセメントコンクリート中のセメントまたは細骨材の量を減らし、減じた分を他の代替材（石炭灰）で置換した乾式吹付用コンクリートであれば、リバウンドを低減できることを実験等で確認した。
【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】
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乾式吹付用硬化材料を提供することにある。
【０００９】
【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、本発明の乾式吹付用硬化材料は、セメント、石炭灰、細骨材、粗骨材を含有してなる乾式吹付用硬化材料であって、細骨材と石炭灰との総和１００容積部中に、石炭灰が３０〜５０容積部配合されて空練されたセメントと石炭灰と細骨材と粗骨材からなり、吹付直前に、圧力水が添加されると共に、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噴射・混合されるようにしている。
【００１２】
【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。
本発明に係るの一例の乾式吹付用硬化材料は、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コンクリートあるいは、セメント、細骨材、必要に応じてセメント混和材等からなるモルタルである。また、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。尚、以下の説明では、上記のコンクリートとモルタルを総称してコンクリートと呼ぶことにする。
【００１３】
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。
【００１４】
また、吹付けコンクリートは、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。このことから、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 である。
【００１５】
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。
【００１６】
具体的には、カルシウムアルミネート系、焼成明パン系、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パ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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
また、本発明に係る乾式吹付用硬化材料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。
【００２０】
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。
【００２１】
石炭灰を、コンクリートの石炭灰とセメントの総和１００容積部中、又は、石炭灰と細骨材の総和１００容積部中、の何れかに、３０〜５０容積部含有させておけば、コンクリート中に大量の石炭灰を使用することができる。
【００２２】
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。
【００２３】
【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
表１に示す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２に示すように配合して吹付けコンクリートを調整した。
【００２４】
空練したセメント、石炭灰、細骨材、粗骨材を吹付け後に投入し、圧縮空気によりノズルまで所定圧で圧送する。一方、水をノズルまでポンプ圧送し、吹きつける直前に、空練したものに圧力水を添加すると共に、粉末の急結材を噴霧すること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３、表４に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
【表２】
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【００２７】
【表３】
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【００２８】
【表４】
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【００２９】
以上の結果により、細骨材と石炭灰との総和１００容積部中に、石炭灰が３０〜５０容積部配合されて空練されたセメントと石炭灰と細骨材と粗骨材からなり、吹付直前に、圧力水が添加されると共に、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噴射・混合されるようにした乾式吹付用硬化材料、即ち、「Ｃ配合」の乾式吹付硬化用材料は、大きなリバウンド低減効果があり、９１日強度が優れていることがわかる。
【００３０】
尚、乾式工法は、ドライミックスした材料を、ホース内を希薄流の状態で輸送し、ノズルにおいて別途ノズルより圧力水を添加して吹きつける方式である。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、本発明に係る乾式吹付用硬化材料の乾式工法を図１に示す。
【００３１】
【発明の効果】
このように本発明の乾式吹付用硬化材料（細骨材又は粗骨材を含有する乾式吹付用硬化材料）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乾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。
【００３２】
また、急結剤を添加することによって、一定のリバウンド量、強度等の性能を確実に得ることができる。
【００３３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る乾式吹付用硬化材料の乾式工法を示す説明図である。
【図１】
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