(57)【要約】【課題】フライアッシュを多量に使用した吹付けコンクリートにおいても、品質変動が少なく、良好な急結性を有する手法を提供することである。特に、フライアッシュの原粉を使用する場合にも有効な手法を提供する。【解決手段】セメント、フライアッシュ、黒ずみ防止剤、減水剤及び急結剤を含むことを特徴とする吹付けコンクリートである。さらに、セメント、フライアッシュ、黒ずみ防止剤及び減水剤を含むベースコンクリートに、急結剤を合流混合して吹付けることを特徴とする吹付け方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、フライアッシュ、黒ずみ防止剤、減水剤及び急結剤を含むことを特徴とする吹付けコンクリート。
【請求項２】
前記フライアッシュが分級されていないフライアッシュの原粉であることを特徴とする請求項１に記載の吹付けコンクリート。
【請求項３】
前記フライアッシュの配合量が１８０〜３５０ｋｇ／ｍ３であることを特徴とする請求項１又は２に記載の吹付けコンクリート。
【請求項４】
前記黒ずみ防止剤がセメント及びフライアッシュの総量に対して０．０３〜１．２質量％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の吹付けコンクリート。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の吹付けコンクリートを用いる吹付け方法であって、セメント、フライアッシュ、黒ずみ防止剤及び減水剤を含むベースコンクリートに、急結剤を合流混合して吹付けることを特徴とする吹付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライアッシュを多量に使用する吹付けコンクリート、吹付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石炭火力発電の稼働率が高まっているのに伴い、石炭火力発電所で副産物として発生するフライアッシュの発生量も増加しており、その有効利用が一層求められている。その用途の一つとして、コンクリート用の混和材としての利用があるが、セメントに置き換えて多量に配合された場合は強度低下の問題があり、その利用量は限られている。
【０００３】
一方、掘削されたトンネルや地下空間の工事では、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。この吹付けコンクリートに、フライアッシュを多量に配合する技術が提案されている（特許文献１、２）。その目的はフライアッシュの有効活用であり、また、吹付けコンクリートとしてはリバウンド量の低減などの効果を得ることができる。
【０００４】
また、フライアッシュをコンクリートに利用する場合、フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンが表面上に析出し、コンクリート硬化体の表面美観を損ねることが指摘されている。これを抑制する方法とし、黒ずみ防止剤なるものが提案されている（特許文献３、４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３５７１４７号公報
【特許文献２】特開２０００−２４７７１５号公報
【特許文献３】特開２００７−１９７２６１号公報
【特許文献４】特開２００５−２１３０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フライアッシュを多量に使用するコンクリート配合においては、流動性を確保する必要があるため、通常減水剤（高性能減水剤）が用いられるが、この減水剤はフライアッシュ中の未燃カーボンと吸着しやすいため、適当な流動性を調整することが難しいという問題がある。
一方、一般的なコンクリートに使用されるフライアッシュは、粒度、強熱減量等が調整されたＪＩＳ灰（ＩＩ種）が大半である。フライアッシュの原粉を使用できればフライアッシュの有効活用をさらに広げることができるが、原粉は未燃カーボンが多く含まれているため、原粉を使用すると未燃カーボンの影響を強く受けて、品質が変動しやすい。吹付けコンクリートに使用する場合も、品質変動を受けるため、使用するフライアッシュによって流動性や急結性にばらつきが生じるという課題があることから、なかなか利用が進んでいないというのが現状である。
【０００７】
従って、本発明の課題は、フライアッシュを多量に使用した吹付けコンクリートにおいても、品質変動が少なく、良好な急結性を有する手法を提供することである。特に、フライアッシュの原粉を使用する場合にも有効な手法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明者は、フライアッシュ（特に原粉）を多量に使用する場合の吹付けコンクリートについて鋭意検討を重ねた結果、黒ずみ防止剤と減水剤を併用することによって、品質安定性に優れ、良好な流動性（ポンプ圧送性）及び急結性状が得られる手法を確立し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔５〕を提供するものである。
〔１〕セメント、フライアッシュ、黒ずみ防止剤、減水剤及び急結剤を含む吹付けコンクリート。
〔２〕前記フライアッシュが分級されていないフライアッシュの原粉である〔１〕の吹付けコンクリート。
〔３〕前記フライアッシュの配合量が１８０〜３５０ｋｇ／ｍ３である〔１〕又は〔２〕の吹付けコンクリート。
〔４〕前記黒ずみ防止剤がセメント及びフライアッシュの総量に対して０．０３〜１．２質量％である〔１〕〜〔３〕いずれかの吹付けコンクリート。
〔５〕〔１〕〜〔４〕いずれかの吹付けコンクリートを用いる吹付け方法であって、セメント、フライアッシュ、黒ずみ防止剤及び減水剤を含むモルタル又はコンクリートに、急結剤を合流混合して吹付ける吹付け方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によって、原粉も含め多様なフライアッシュを多量に使用する場合であっても、品質安定性に優れる吹付けコンクリートが得られる。また、フライアッシュの多量使用による高流動かつ適度な粘性が付与された吹付けコンクリートを製造することができることから、粉塵・リバウンド量が少ない高品質の吹付け方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の吹付けコンクリート（吹付けモルタルを含む）は、セメント、フライアッシュ、骨材、黒ずみ防止剤、減水剤及び水を含有する。吹付けコンクリートは、急結剤を除き配合されたベースコンクリートに急結剤が添加されて製造される。
【００１２】
本発明に用いるセメントは、普通、早強、超早強、中庸熱、低熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメントや、高炉セメント、或いは、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料として利用したエコセメント等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を使用することができる。
【００１３】
本発明の吹付けコンクリートにおけるセメントの配合量（ベースコンクリートにおける単位量）は、強度発現性、ベースコンクリートのポンプ圧送性の観点から２８０〜４５０ｋｇ／ｍ３であることが好ましい。より好ましいセメントの配合量は、３００〜４００ｋｇ／ｍ３である。
【００１４】
本発明に用いるフライアッシュは、石炭の燃焼により発電する火力発電設備から排出されるクリンカーアッシュ（炉底灰）、粗粒アッシュ（シンダーアッシュ）又はフライアッシュを、原粉のままで、或いは分級又は／及び粉砕し粒度を調整したものを使用できる。ブレーン比表面積が１５００〜４３００ｃｍ２／ｇのものを用いるのがフレッシュ時の流動性及びコンクリートの強度発現の点で好ましい。
【００１５】
本発明におけるフライアッシュは、基準となるベースコンクリート配合に対して、フライアッシュが砂置換で配合される。その配合量は、ポンプ圧送性、吹付けコンクリートのリバウンド量の観点から、１８０〜３５０ｋｇ／ｍ３であることが好ましい。より好ましい配合量は、２００〜３００ｋｇ／ｍ３である。
【００１６】
本発明に用いる骨材としては、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石及び人工骨材等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を使用することができる。
これらの骨材の配合量は、ポンプ圧送性、リバウンド量など吹付け性状の点から、１１００〜１７００ｋｇ／ｍ３が好ましく、１３００〜１６００ｋｇ／ｍ３がより好ましい。
【００１７】
本発明に用いる黒ずみ防止剤としては、モルタルやコンクリートの黒ずみを防止あるいは抑制する効果を有する混和剤であれば、市販されているものをいずれも使用することができる。例えば、日本シーカ社製黒ずみ防止剤「サーフェイスキーパー」、花王社製黒ずみ抑制剤「スキッシュ２１Ｂ」などが挙げられる。
黒ずみ防止剤の添加量は、流動性等品質安定性の確保、急結性の観点から、吹付けコンクリート中のセメント及びフライアッシュの総量（総粉体量）に対して、０．０３〜１．２質量％であることが好ましい。０．０５〜０．６質量％がより好ましく、０．１〜０．５質量％がさらに好ましい。
【００１８】
本発明に用いる減水剤としては、セメント用混和剤として一般的に使用されている減水剤（ＡＥ減水剤も含む）、高性能減水剤等を用いることができる。例えばメラミンスルホン酸系、リグニンスルホン酸系、ナフタレンスルホン酸系、ポリカルボン酸系などの減水剤が挙げられる。この中で、特にコンクリートのコンシステンシー（流動性）を長い時間保持する観点から、ポリカルボン酸系減水剤が好ましい。液状又は粉末状どちらでも使用可能である。減水剤の配合量は、ベースコンクリートの材料分離を起こさず流動性を付与する点から、セメントに対して０．１〜３．０質量％が好ましい。０．５〜２．５質量％がより好ましく、０．７〜２．０質量％がさらに好ましい。
【００１９】
本発明の吹付けコンクリートにおける単位水量は、強度発現性の点から、１８０〜２４０ｋｇ／ｍ３が好ましく、水／セメント比としては４０〜７０％が好ましい。さらに単位水量は２００〜２３０ｋｇ／ｍ３がより好ましく、水／セメント比としては４３〜６５％がより好ましい。
【００２０】
また、本発明の吹付けコンクリートには本発明の効果を損なわない範囲で、必要により更にモルタルやコンクリートで用いられる混和材料を添加しても良い。混和材料としては、例えば、石膏類、シリカフューム、高炉スラグ等の潜在水硬性物質、石粉、樹脂エマルション、膨張材、起泡剤、発泡剤、防錆剤、顔料、繊維、撥水剤、防水材、消泡剤、凝結遅延剤、急硬剤、粉塵低減剤、収縮低減剤、増粘剤、水中不分離性混和剤等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を本発明による効果を阻害しない範囲で使用することができる。
【００２１】
本発明の吹付けコンクリート（吹付けモルタル）の製造方法は、特に限定されるものではない。まず、通常のモルタル、コンクリートと同様、所定量のセメント、フライアッシュ、骨材、黒ずみ防止剤、減水剤及び水が慣用のミキサーで混練されベースコンクリート（ベースモルタル）が調製される。各材料の添加順序は特に限定されない。一種ずつ添加してもよく、一部又は全部を同時に添加してもよい。このベースコンクリートに急結剤が添加され吹付けコンクリートが得られる。
【００２２】
また、吹付けコンクリートの吹付け方法については、通常行われている湿式工法が任意に適用することができる。吹付け装置も、従来、用いられている装置を適用することができる。具体的には、混練したベースコンクリートをポンプ圧送し、吹付けノズル手前で、Ｙ字管等を用いて急結剤を添加し、吹付け施工を行う。急結剤の添加位置としては、ベースコンクリート圧送時の脈動抑制及び急結剤混合性の点から、吹付けノズル口、０．５〜７ｍが好ましく、０．５〜３ｍがより好ましい。
【００２３】
本発明において使用する急結剤も特に限定するものではなく、一般に市販されている吹付けコンクリート用の粉体急結剤が使用できる他、液体急結剤も使用できる。急結剤の添加量としては、急結性及びコストを考慮して、セメントに対して３〜１０質量％が好ましい。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例により本発明を説明する。但し、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
【００２５】
（使用材料）
（Ａ）水：上水道水
（Ｂ）セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製、密度：３．１６ｇ／ｃｍ３）
（Ｃ）フライアッシュ：磯子産フライアッシュ原粉（電源開発社製、強熱減量：４．１％、密度：２．２２ｇ／ｃｍ３、ブレーン比表面積：４３６０ｃｍ２／ｇ）
（Ｄ）細骨材：静岡県掛川産山砂（密度：２．５６ｇ／ｃｍ３）
（Ｅ）黒ずみ防止剤：黒ずみ抑制剤「スキッシュ２１Ｂ」（花王社製）
（Ｆ）減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤「ＮＴ−１０００Ｈ」（ＢＡＳＦ社製）
（Ｇ）急結剤：吹付けコンクリート用急結剤「太平洋ショットマスター」（太平洋マテリアル社製）
【００２６】
（試験方法）
（１）流動性試験
表１に示すモルタル配合のとおり、セメント、フライアッシュ、黒ずみ防止剤、減水剤、砂及び水をモルタルミキサーで１分間混練した。混練後のモルタルの流動性を、打振法（０打、１５打）によるモルタルフロー試験（ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準拠）で評価した。なお、本モルタル配合は、実際の吹付けコンクリートを想定し、コンクリート配合から粗骨材を取り除き、モルタル配合に割り戻した配合である。結果を表２に示す。
【００２７】
（２）急結性試験
流動性試験と同様に作製したモルタルに、セメントに対して７質量％の急結剤を添加し、モルタルミキサーを用いて中速回転で５秒間撹拌した後、プロクター貫入抵抗値を測定した。測定は、急結剤添加直後を０秒とし、３０秒、６０秒、９０秒、１２０秒、３６０秒後の各材齢で試験を行った。結果を表２に示す。
【００２８】
（３）美観評価
硬化したモルタル供試体表面の黒ずみ具合を目視で評価した。黒ずみがほとんど目立たないものを○、黒ずみが目立つものを×、その中間のものを△とした。結果を表２に示す。
【００２９】
【表１】
2017100915.tif 000002
【００３０】
【表２】
2017100915.tif 000003
【００３１】
黒ずみ防止剤添加の有無によるバラつきを比較するため、試験Ｎｏ．２、３ならびに９、１０については、試験を２回ずつ実施した。
表１及び表２より、黒ずみ防止剤と減水剤を併用した実施例（試験Ｎｏ．３〜６、１０〜１３）では、色ムラが目立たたないとともに、流動性が良く且つばらつきが少ないことが分かる。急結性についても、黒ずみ防止剤を１．０質量％まで添加するとやや低下が認められるものの、概ね良好であった。
一方、減水剤、黒ずみ防止剤を添加しない試験Ｎｏ．１及び８の場合、流動性が悪く、色ムラがみられた。また、減水剤だけを添加した試験Ｎｏ．２及び９の場合、流動性は良くなるが、試験結果にばらつきが認められた。また、色ムラもみられた。