(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートの吹付け直前に液体急結剤を添加して吹付けを行う際、スラリー化しない粉体急結剤を液体急結剤と共にコンクリートに導入して吹き付ける吹付けコンクリートの施工方法であって、上記粉体急結剤を導入した後に上記液体急結剤を導入することを特徴とする吹付けコンクリートの施工方法。
【請求項２】
上記液体急結剤と上記粉体急結剤の比率が、急結剤全体に対して液体急結剤５０重量％〜８５重量％、粉体急結剤１５重量％〜５０重量％である請求項１に記載の吹付けコンクリートの施工方法。
【請求項３】
上記液体急結剤が、実質的にアルカリ成分を含有しない急結剤である請求項１または２に記載の吹付けコンクリートの施工方法。
【請求項４】
上記吹付けコンクリートの材齢２８日の圧縮強度が３６N/mm2以上である請求項１〜３の何れかに記載の吹付けコンクリートの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルや地下構造物等の工事に際し、天井や壁面にモルタルやコンクリート等のセメント系材料を吹付け施工する際に、液体急結剤と粉体急結剤を併用する吹付け施工システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、トンネルや地下構造物等の覆工工法として、型枠を使用せずに急結剤と圧送空気を利用してモルタルやコンクリートを施工面に直接吹付ける吹付け工法が知られている。この吹付け工法には、セメント、細骨材、粗骨材および急結剤をあらかじめ混合し、この混合粉末に吹付けノズル手前で水を加えて吹付ける乾式工法と、セメント、細骨材、粗骨材および水を混練りして生コンクリートとし、これに吹付けノズル手前で急結剤を添加する湿式工法とがある。いずれの工法においても吹付け剤として、従来、カルシウムアルミネート系またはカルシウムサルフォアルミネート系等の粉体急結剤が主に使用されている。ところが、この急結剤は粉体であるため、吹付け時に大量の粉塵が発生し、作業環境を悪化させるという欠点があった。また、汎用タイプの急結剤はアルカリ金属塩を多量に含むので、人体に吸引されたり又は付着した場合に、アルカリによる強い刺激を受け、肌がアルカリ焼けと云われるやけどのような傷害を生じる危険性があった。さらに、これら従来の粉体急結剤を用いた吹付けコンクリートの施工ではコンクリートのリバウンドが多く、経済性が低い問題があった。
【０００３】
一方、従来から液体急結剤も使用されているが、従来のものは一般に強アルカリ性を有し、肌に付着すると粉体急結剤よりも強いアルカリ焼けを生じる問題があった。また、このようなアルカリ成分の多い急結剤を使用するとコンクリートの長期強度の発現性を低下させる傾向があり、高強度吹付けコンクリートには使用が難しい。
【０００４】
このような従来の問題を解決する手段として、アルミニウム系化合物やシリカゾル系化合物などからなる液体タイプの急結剤がこれまでに考案されている。この種の液体急結剤は、従来の粉体急結剤に比べて粉塵が殆ど発生せず、またコンクリートのリバウンド率も大きく低減できる等の効果があるとされている。しかしながら、この液体急結剤は一般に粉体急結剤に比べて初期の急結性が弱く、このためトンネルの天端(天井部分)にコンクリートを厚吹きする場合には不向きであり、また地山の地質が悪く、湧水も多いトンネル現場に対しては実用レベルに達していないのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来の急結剤を用いた吹付け施工方法における上記問題を解決したものであり、液体急結剤を主体とし、これに粉体急結剤を併用することによって優れた初期急結性が得られ、粉塵が少なくリバウンド率が低減された吹付けコンクリートの施工方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、（１）コンクリートの吹付け直前に液体急結剤を添加して吹付けを行う際、スラリー化しない粉体急結剤を液体急結剤と共にコンクリートに導入して吹き付ける吹付けコンクリートの施工方法であって、上記粉体急結剤を導入した後に上記液体急結剤を導入することを特徴とする吹付けコンクリートの施工方法に関する。
【０００７】
本発明の上記施工方法は、好ましくは、（２）上記液体急結剤と上記粉体急結剤の比率が、急結剤全体に対して液体急結剤５０重量％〜８５重量％、粉体急結剤１５重量％〜５０重量％である施工方法、（３）上記液体急結剤が、実質的にアルカリ成分を含有しない急結剤である施工方法、（４）上記吹付けコンクリートの材齢２８日の圧縮強度が３６N/mm2以上である施工方法を含む。
【０００８】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を実施態様に即して詳細に説明する。本発明の吹付けコンクリートの施工方法は、コンクリートの吹付け直前に液体急結剤を添加して吹付けを行う際、スラリー化しない粉体急結剤を液体急結剤と共にコンクリートに導入して吹き付ける施工方法であって、粉体急結剤を導入した後に液体急結剤を導入することを特徴とする施工方法である。
【０００９】
本発明の吹付け施工方法を実施する施工システムの一例を図１に示す。図示するように、本システムは、生コンクリートを圧送するポンプ１とその供給管路８を有し、供給管路８の先端には吹付け用のノズル７が装着されている。さらに、この管路８の途中には混合部４，６が設けられており、この混合部４には粉体急結剤の導入管路９が接続し、この管路９には粉体急結剤を収納したタンク２とコンプレッサー３とが設けられている。また、混合部６には液体急結剤の導入管路１０が接続しており、この管路１０には液体急結剤を収納したタンク５が設けられている。なお、コンクリートはモルタルでもよい。本発明においてはモルタルを含めてコンクリートと云う。
【００１０】
コンクリート圧送用のポンプ１は、圧送能力さえあればどのようなタイプのものでも良い。一般にはスクイーズ式、ピストン式および空気圧送タイプのものが使用される。コンクリートはポンプ１により供給管路８を通じて混合部４，６を経て先端のノズル７に圧送される。なお、粘性の高いコンクリートや繊維を含むような高い送圧を必要とするものは管路に別経路で圧送用の圧縮空気を導入しても良い。
【００１１】
粉体急結剤はスラリー化せずに供給タンク２からコンプレッサー３の圧縮空気によって混合部４に送られ、ここで供給管路８のコンクリートに導入される。また、液体急結剤は供給タンク５から混合部６に導入され、ここで供給管路８のコンクリートに混合される。通常、液体急結剤は５〜１０kg/cm2程度の液圧ないし圧縮空気によって導入することができる。これらの急結剤が添加された吹付け用コンクリートは最終的にノズル７から噴出して施工面に吹付けられる。
【００１２】
本システムにおいて、粉体急結剤と液体急結剤は図１に示すようにおのおの独立した経路によって吹付けコンクリートに導入すれば良い。また図２は参考例を示すものであり、図２では、粉体急結剤を液体急結剤に混合し、この混合急結剤を吹付けコンクリートに導入している。なお、粉体急結剤を先にコンクリートへ導入し、その後に液体急結剤を加えることにより、粉体急結剤による粉塵の発生を効果的に低減できることから、本発明では、粉体急結剤、液体急結剤の順にコンクリートへ導入する。
【００１３】
なお、吹付けコンクリートにスラリー化した粉体急結剤を加えた後に、必要に応じて液体急結剤を追加する施工例(特開平10-317671号)が知られているが、これは粉体急結剤を予めスラリー化して使用するものであり、粉体急結剤をスラリー化せずに液体急結剤と併用する本発明の方法とは異なる。本発明の施工方法では粉体急結剤をスラリー化する工程が不要であり、簡略な吹付けシステムによって施工することができる。
【００１４】
本発明で使用される液体急結剤は、従来から使用されている液体急結剤を何れも使用できるが、アルカリ成分を実質的に含有しないアルカリフリー急結剤が望ましい。因みに、アルカリ成分を含まない水溶性アルミニウム塩系の液体急結剤が開発されている。アルカリ成分を実質的に含まない急結剤は従来の強アルカリ性の液体急結剤とは異なり、一般にｐＨが５以下の酸性を示す。なお、実質的にアルカリ成分を含有しないとは、概ねアルカリ成分がその酸化物換算で１重量％以下であるものを云う。液体急結剤の使用量はセメントに対して５〜１５％程度が適当である。
【００１５】
本発明で使用される粉体急結剤は、従来から使用されているカルシウムアルミネート系、カルシウムサルフォネート系および仮焼明礬系急結剤など何れの急結剤も使用することができる。なお、高強度吹付けコンクリートを得るには出来るだけアルカリ成分が少ない急結剤が好ましい。粉体急結剤の使用量はセメントに対して２〜６％が適当である。
【００１６】
本発明の施工方法においては、液体急結剤と粉体急結剤とを併用するが、その比率は、急結剤の全量中、液体急結剤が５０重量％〜８５重量％、粉体急結剤が１５重量％〜５０重量％であるのが好ましい。液体急結剤が５０重量％未満では相対的に粉体急結剤の量が多くなり、吹付け施工時の粉塵量が多くなると共にコンクリートのリバウンドが増大して好ましくない。一方、液体急結剤の量が８５重量％を上回ると急結性が不足する場合があるので好ましくない。
【００１７】
本発明の施工方法は、液体急結剤と粉体急結剤を併用することにより、十分な急結性が得られ、しかも粉塵が少なく、コンクリートのリバウンドが低減された吹付けコンクリートの施工が可能となる。さらにアルカリ成分が少ない急結剤を使用することによって、長期強度の発現性が高い吹付けコンクリートを得ることができる。
【００１８】
本発明において使用されるセメントは制限されない。通常のポルトランドセメントのほかに各種リサイクル資源が添加された混合セメントあるいは焼却灰などを原料としたエコセメントなどを使用することができる。また、コンクリートに添加して使用される一般の高性能減水剤などの化学混和剤およぴ膨張材、シリカフュームなどの無機混和材を使用することができる。これらの添加剤は高品質の高強度吹付けコンクリートを施工する上で有効である。さらに、鋼繊維、合成繊維など各種繊維材料を混入させたコンクリートを使用することにより、吹付けコンクリートの剛性を向上させることができる。
【００１９】
本発明の施工方法は一般の吹付けコンクリートによる一次覆工、ＴＢＭ覆工時のモルタル吹付け施工およびその他の吹付け施工に広く適用することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に示す。
【００２１】
実施例１
表１に示す材料を使用し、表２に示す配合に従ってコンクリートを製造した。このコンクリートには少量の混和剤を添加し、そのスランプが(２０±２)cmとなるよう調製した。図１に示した吹付けシステムを用い、調製したコンクリートに粉体急結剤ａ,ｂと液体急結剤ｃ,ｄとを表３に示す添加量を加えて吹付け施工を行った。吹付けたコンクリートの硬化性能評価として、凝結終了後の３時間材齢および２４時間材齢についてプルアウト試験を行い、２８日材齢および９１日材齢については木製型枠供試体からコア抜きした供試体(直径50mm×長さ100mm)の圧縮強度を測定した。急結剤添加後の吹付け性状については目視および触感で評価した。この結果を表４に示した。また、模擬トンネルを利用して、リバウンド試験を実施した。コンクリートの吹付け量は１ｍ3である。この時にリバウンドと共に粉塵量を測定した。これらの結果を表４に示した。なお、比較例として粉体急結剤または液体急結剤を単独に添加したものについても同様の試験を行った。この結果を表４に示した。
【００２２】
本発明の実施例(No.A-1〜No.A-6)は、プルアウト試験に示される吹付けコンクリートの急結性、および２８日材齢強度と９１日材齢強度に示される強度発現性の何れも良好な結果が得られた。また、吹付け時のリバウンド率および粉塵量も小さく、良好な施工性を示した。一方、粉体急結剤のみを使用した比較例(No.B-1)は急結性と強度発現性は良好であるが、吹付け時のリバウンド率と粉塵量が著しく大きく施工性に問題がある。また、液体急結剤のみを使用した比較例(No.B-2,No.B-3)は急結性が低く、強度発現性も不十分であった。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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【００２５】
【表３】
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【００２６】
【表４】
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【００２７】
参考例１
実施例１と同様の吹付けコンクリートを調製し、図２に示すシステムを用いて吹付け試験を行った。吹付けの際、液体急結剤をコンクリートへ添加する直前に、粉体急結剤を液体急結剤の経路に導入した。急結剤の添加量および試験結果を表５および表６に示した。本参考例においても、吹付けコンクリートの急結性および強度発現性は十分な値を示した。また、吹付け時のリバウンド率および粉塵量も少なく、粉体急結剤のみを使用した場合よりこれらが大幅に低減した。
【００２８】
【表５】
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【００２９】
【表６】
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【００３０】
実施例２
実施例１と同様に表１に示す材料を使用し、これに鋼繊維(ブリヂストン社製商品名タフグリップ、密度7.95g/cm3)を加え、表７の配合に従ってコンクリートを製造した。図１のシステムを用い、このコンクリートに液体急結剤ｃをセメントに対して１０％、粉体急結剤ａを４％添加した後に吹付けを行った。吹付けコンクリートの硬化性能評価として、実施例１と同様のプルアウト試験および圧縮強度試験を実施した。さらに、このコンクリートを木箱に吹付けて硬化させものを切り出して供試体(10cm×10cm×40cm)とし、曲げ強度および曲げタフネス試験を行った。この結果を表８に示した。また、吹付け時のリバウンド率と粉塵量を測定した。本試験例においても、本発明の施工方法による吹付けコンクリートは優れた急結性と強度発現性を示した。また、コンクリートおよび鋼繊維ともリバウンド率は低く、圧縮強度および曲げ強度も良好であった。
【００３１】
【表７】
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【００３２】
【表８】
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【００３３】
【発明の効果】
本発明に係るコンクリートの吹付け施工方法によれば、優れた急結性が得られると共にコンクリートの長期強度の発現性も良く、しかも吹付け時の粉塵量およびリバウンドも少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の吹付け施工方法を実施する施工システムの模式図。
【図２】  参考例の吹付け施工方法を実施する施工システムの模式図。
【符号の説明】
１−ポンプ
２、５−タンク
３−コンプレッサー
４、６−混合部
７−ノズル
８、９、１０−管路
【図１】
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【図２】
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