(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料粉体を種粒子と残りの原料粉体に分け、原料粉体と種粒子の合計100部中、種粒子30〜10部を帯電した後、原料粉体70〜90部を添加することにより、粉体急結剤を構成する一種又は二種以上の原料粉体の一次粒子を凝集してなる粉体急結剤。
【請求項２】
原料粉体が、カルシウムアルミネートと、硫酸塩及び／又はアルカリ金属アルミン酸塩であることを特徴とする請求項１記載の粉体急結剤。
【請求項３】
原料粉体が、硫酸塩とアルカリ金属アルミン酸塩であることを特徴とする請求項１記載の粉体急結剤。
【請求項４】
原料粉体が、カルシウムアルミネート、硫酸塩、及びアルカリ金属アルミン酸塩と、アルカリ土類金属水酸化物及び／又はアルカリ金属炭酸塩であることを特徴とする請求項１記載の粉体急結剤。
【請求項５】
一次粒子を凝集してなる原料粉体が、カルシウムアルミネート、硫酸塩、及びアルカリ金属アルミン酸塩であることを特徴とする請求項１記載の粉体急結剤。
【請求項６】
セメントと、請求項１〜５のうちの一項記載の粉体急結剤を含有してなるセメント組成物。
【請求項７】
原料粉体を種粒子と残りの原料粉体に分け、原料粉体と種粒子の合計100部中、種粒子30〜10部を帯電した後、原料粉体70〜90部を添加することにより、粉体急結剤を構成する一種又は二種以上の原料粉体の一次粒子を凝集してなることを特徴とする請求項１〜５のうちの一項記載の粉体急結剤の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の製造方法により製造した粉体急結剤とセメントを混合し、吹付けてなることを特徴とする吹付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体急結剤及びそれを用いたセメント組成物、詳しくは、吹付け工法に使用する、セメントコンクリートに添加して凝結性や強度発現性を促進させる粉体急結剤及びそれを用いたセメント組成物に関する。
なお、本発明のセメントコンクリートとは、モルタルやコンクリートを総称するものである。
また、本発明でいう部や％は特に規定がない限り質量基準である。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来よりセメントを配合したセメントコンクリートの急結剤として、アルミン酸塩を含有したセメント急結剤、また、アルカリ金属アルミン酸塩と炭酸塩とを含有した二成分系のセメント急結剤、さらには、アルカリ金属アルミン酸塩、カルシウムアルミネート、及び炭酸塩を含有した三成分系のセメント急結材等が提案されている（特開昭61−247648号公報や特開平01−294554号公報、特公昭56−027457号公報、特公昭62−004149号公報、及び特公平07−025577号公報等）。
これらのセメント急結剤は、法面、トンネル掘削面、及び切羽等に吹付け施工され、吹付け面の崩落を防止するとともに、支保構造物、あるいは、丘陵や法面などの表面保護工等として機能し、コンクリート構造の補修や補強などにも広く使用されている。
【０００３】
しかしながら、これらの粉体急結剤は原料鉱物を粉砕し混合機等によって所定の割合になるように配合したものであり、安息角が著しく大きく、サイロ貯蔵時に排出されにくかったり、粉体急結剤供給装置内からの排出量が不安定になり、吹き付け直後の凝結や強度発現性が変動したりするなどの課題があった。
【０００４】
また、嵩比重が小さい粉体を取り扱う場合、梱包袋の内容積が大きくなったり、あるいは、ハンドリング時に発塵したりするという課題があった。
【０００５】
一般的に、粉体特性を改良する方法として、粒子を粗くしたり、水や油分を少量添加して造粒する手法が取られているが、セメント急結剤はセメントコンクリートに添加した際、吹き付けノズルから排出直後に、瞬時に凝結反応する必要があることから原料粒子を粗粒にしたり、水などの溶媒による造粒は適用できないという課題があった。
特に、従来の粉体急結剤を、通常、ＮＡＴＭ工法で使用されている粉体添加装置で供給した場合、加圧タンク内よりの排出量が不安定になり、吹き付け作業時に急結剤の添加量が変動し、そのため、吹付け面の剥落、リバウンドの増加、及び粉塵の増加等が発生し、均一な吹付けセメント硬化体が得られなかったり、重大災害に繋がるなど大きな課題となっていた。
これらの課題は、粉体急結剤の排出されにくさや嵩密度等の粉体特性に大きく依存し、この改良が強く望まれていた。
【０００６】
本発明者は、前記課題を解消すべく種々検討した結果、特定の粉体急結剤を使用することによって、前記課題が解消できるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、原料粉体を種粒子と残りの原料粉体に分け、原料粉体と種粒子の合計100部中、種粒子30〜10部を帯電した後、原料粉体70〜90部を添加することにより、粉体急結剤を構成する一種又は二種以上の原料粉体の一次粒子を凝集してなる粉体急結剤であり、原料粉体が、カルシウムアルミネートと、硫酸塩及び／又はアルカリ金属アルミン酸塩であることを特徴とする該粉体急結剤であり、原料粉体が、硫酸塩とアルカリ金属アルミン酸塩であることを特徴とする該粉体急結剤であり、原料粉体が、カルシウムアルミネート、硫酸塩、及びアルカリ金属アルミン酸塩と、アルカリ土類金属水酸化物及び／又はアルカリ金属炭酸塩であることを特徴とする該粉体急結剤であり、一次粒子を凝集してなる原料粉体が、カルシウムアルミネート、硫酸塩、及びアルカリ金属アルミン酸塩であることを特徴とする該粉体急結剤であり、セメントと、該粉体急結剤を含有してなるセメント組成物であり、原料粉体を種粒子と残りの原料粉体に分け、原料粉体と種粒子の合計100部中、種粒子30〜10部を帯電した後、原料粉体70〜90部を添加することにより、粉体急結剤を構成する一種又は二種以上の原料粉体の一次粒子を凝集してなることを特徴とする該粉体急結剤の製造方法であり、該製造方法により製造した粉体急結剤とセメントを混合し、吹付けてなることを特徴とする吹付け方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００９】
本発明でいう凝集とは、粉体急結剤を構成する原料粉体の少なくとも一種以上の一次粒子を静電造粒等によって凝集させたもので、凝集粉体の解砕が容易で、粉体急結剤として使用した際、その急結効果を阻害しないものである。
ここで、凝集粉体とは造粒したものも含む。
【００１０】
凝集の方法として、あらかじめ帯電フィルターや静電フィルターなどの帯電装置によって、一次粒子を帯電させた後、これを種粒子としてタンクに入れ、残りの原料粉体を加え、エアーブローによって凝集させたり、この種粒子と残りの原料粉体を、ナウタミキサ、オムニミキサ、及びＶ型混合機等の粉体混合機に入れ、造粒することなどが挙げられる。その後、必要に応じて、サイクロン等で空気分級や篩い分けを行い、目的とする粒度に調整することが可能である。
この際、分取された凝集していない粒子は、再度、前述の工程で凝集させることが好ましい。
帯電により凝集させた種粒子の配合量は、目的とする原料粉体50〜95部に対し、種粒子50〜５部とすることが凝集品の収率から好ましく、原料粉体70〜90部に対して、種粒子30〜10部とすることがより好ましい。種粒子が少なければ凝集粉体が少なくなり、種粒子が多ければ凝集粉体が成長しなくなる場合がある。
【００１１】
凝集粉体の粒度は、一次粒子が二次粒子として造粒又は凝集していることが重要で特に限定されるものではないが、通常、60〜500μｍ程度が造粒効果の面から好ましく、90〜350μｍがより好ましい。60μｍ未満では粉体急結剤に配合した際の粉体特性の改善効果が小さい場合があり、500μｍを超えると粉体急結剤としての反応性に劣る場合がある。
【００１２】
本発明の凝集粉体の凝集程度は、種粒子の大きさや種粒子と残り原料粉体の接触時間の調整によって調節可能であり、その程度は、顕微鏡やＳＥＭ等の目視や光学分析機器によって判別可能である。
【００１３】
本発明で使用するカルシウムアルミネート（以下、ＣＡという）とは、カルシアを含む原料とアルミナを含む原料などを混合して、キルンでの焼成や電気炉での溶融などの熱処理をして得られるもので、CaOとAl2O3を主たる成分とし、水和活性を有する物質の総称であり、CaO及び／又はAl2O3の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物、あるいは、CaOとAl2O3を主たる成分とするものに、これらが少量固溶した物質である。
ＣＡの鉱物形態としては、結晶質、非晶質いずれであっても使用可能である。特に、12CaO・7Al2O3や3CaO・Al2O3に相当する非晶質のＣＡが好ましく、電気炉で溶融したＣＡのクリンカーを圧縮空気や水に接触させ、急冷することで得られる。
ＣＡの粉末度はブレーン法による比表面積（以下、ブレーン値という）で3,000cm2/g以上が好ましく、5,000cm2/g以上がより好ましい。ＣＡの粒度が粗いと粉体急結剤としての反応性が低下し、初期強度発現性も低下する場合がある。
ＣＡに含まれる酸化ケイ素等の不純物は少ない方が好ましく、特に、酸化マグネシウムや酸化鉄はセメント硬化体に膨張性等の有害特性を与えるため、各々３％以下にすることが好ましい。特に、本発明においては、酸化ケイ素、酸化チタン、及び酸化鉄等のCaOやAl2O3を除く成分が少ない方が好ましく、特に、酸化ケイ素、酸化チタン、及び酸化鉄の合計量が10％以下のものが好ましい。不純物が多くなるとＣＡの水和活性が低下する場合がある。
本発明においては付着水分量が少ないことが好ましく、105℃の温度雰囲気で測定した重量減少が2.0％以下が好ましく、0.5％以下がより好ましい。この付着水分量が多いとアルカリ金属アルミン酸塩と反応し、アルミネート水和物等を形成して、粉体急結剤の反応活性を低下させる場合がある。また、粉砕してから粉体急結剤として配合する期間での水分管理が重要である。吸湿を避けるため密閉容器内で保管したり、あるいは、乾燥機等を用いて付着水を除去することが重要である。
【００１４】
本発明で使用する硫酸塩とは、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ土類金属硫酸塩、及び硫酸アルミニウム等であって、そのうち、アルカリ土類金属硫酸塩の硫酸カルシウムが最も好ましい。
代表的な硫酸カルシウムは石膏であり、無水石膏、半水石膏、及び二水石膏があり、これらの一種又は二種以上を混合して使用することが可能である。これらの中でセメント成分やＣＡとの反応性から無水石膏が最も好ましく、弗酸副生石膏や天然石膏などが使用可能である。
硫酸塩の粒度は、ブレーン値で3,000cm2/g以上が好ましく、5,000cm2/g以上がより好ましい。粒度がより細かい方が粉体急結剤としての凝結特性に優れ、セメント硬化体の強度発現性が優れる。また、粒度が粗いと、特に、低温施工時の急結力が低下する場合がある。
【００１５】
本発明で使用するアルカリ金属アルミン酸塩（以下、アルミン酸アルカリという）とは、アルカリ水溶液とアルミナ含有鉱物を混合し、加熱、反応し、必要に応じてさらに乾燥及び／又は脱水処理することで得られるものであって、結晶水を含んだ含水化合物でも、加熱や乾燥した無水化合物でも使用可能である。
アルミン酸アルカリとしては、リチウム塩、ナトリウム塩、及びカリウム塩があるが、価格や取り扱いやすさの面から、ナトリウム塩の使用が好ましい。
アルミン酸アルカリ中のR2O/Al2O3（Rはリチウム、ナトリウム、及びカリウムより選ばれた少なくとも一種）のモル比は0.9〜1.5であることが好ましい。
また、硫酸塩として石膏を配合した場合は、アルミン酸アルカリと石膏との加水分解反応によってアルミン酸アルカリが水酸化アルミニウムやアルカリ金属水酸化物に分解するため、この分解反応を加速する付着水分量が少ないものが好ましく、付着水分量に相当する105℃の温度雰囲気での質量減少が0.5％以下であることが好ましい。
アルミン酸アルカリの平均粒度は、ＣＡや硫酸塩の平均粒度と同等か、細かい方が急結力に優れるために好ましい。具体的には、急結成分としての反応が良好な300μｍ以下が好ましく、150μｍ以下がより好ましく、40〜100μｍが最も好ましい。アルミン酸アルカリの粒度が粗いと所定の急結力を得るための急結剤の使用量が多くなる場合があり、逆に小さすぎると貯蔵安定性が悪くなり、結果としてセメント硬化体の強度が低下する場合がある。
【００１６】
本発明において、ＣＡと硫酸塩はセメントの初期凝結を助長する一方、強度増進にも大きく寄与し、セメント硬化体の強度を大きくする機能を有している。また、アルミン酸アルカリはセメントの初期凝結を促進し、吹付け時の急結力を大きくする機能を有する。このため、これら材料の成分組成、鉱物組成、及び粒径等の特性のほか、配合割合が重要である。
本発明の粉体急結剤におけるＣＡ、硫酸塩、及びアルミン酸アルカリの配合割合は、ＣＡ30〜70部と硫酸塩70〜30部からなる混合物100部に対して、アルミン酸アルカリ１〜30部が好ましく、ＣＡ40〜60部と硫酸塩60〜40部からなる混合物100部に対して、アルミン酸アルカリ３〜15部がより好ましい。この範囲外では急結性が低下する場合がある。
【００１７】
本発明で使用するアルカリ土類金属水酸化物（以下、水酸化アルカリという）としては、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、及び水酸化バリウム等のうちの一種又は二種以上を使用することが可能であり、そのうち、価格や取り扱いやすさなどの工業的見地から水酸化カルシウムの使用が好ましい。
水酸化アルカリの粒度は、250μｍ残分50％以下が好ましく、250μｍ残分20％以下がより好ましい。
水酸化アルカリの使用量は、ＣＡ、硫酸塩、及びアルミン酸アルカリの合計100部中、５〜35部が好ましく、10〜30部がより好ましい。５部未満では長期強度発現性が低下する場合があり、35部を超えると初期の凝結が遅れる場合がある。
【００１８】
本発明で使用するアルカリ金属炭酸塩（以下、炭酸アルカリという）としては、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、及び炭酸水素ナトリウム等が挙げられ、そのうちの一種又は二種以上が使用可能であり、入手しやすさから、炭酸ナトリウムを使用することが好ましい。
炭酸アルカリの粒度は、250μｍ残分70％以下が好ましく、250μｍ残分50％以下がより好ましい。
炭酸アルカリの使用量は、ＣＡ、硫酸塩、及びアルミン酸アルカリの合計100部中、５〜30部が好ましく、10〜25部がより好ましい。５部未満では初期の凝結が遅れる場合があり、30部を超えると長期強度発現性が低下する場合がある。
【００１９】
本発明の粉体急結剤中の付着水分量は2.0％以下が好ましい。2.0％を超えると貯蔵時の品質が劣化する場合がある。特に好ましい付着水分の総量は1.0％以下で、0.6％以下が最も好ましい。
粉体急結剤の使用量は所用の急結力が得られる範囲であることが必要で、セメント100部に対して、２〜20部が好ましく、６〜12部が急結力とセメント硬化体の強度発現性の面でより好ましい。２部未満では急結性が低下し、粉体急結剤の使用量が20部を超えて多くなるとセメント硬化体の長期強度発現性が阻害される場合がある。
【００２０】
さらに、本発明の粉体急結剤には、必要に応じて、生石灰を適量添加することが可能である。これらを配合することで低温施工時の急結性アップやトンネル湧水部への吹付け施工などがはかれる。
【００２１】
本発明の粉体急結剤を構成する原料粉体は、あらかじめ粉砕した材料を計量・混合して製造でき、ペレット状や塊状の材料を計量・配合した後、所定の粒度になるように混合粉砕して製造することも可能である。さらに、袋詰めによって製品化する際には、脱水空気等を用いて袋内への水分の流入を積極的に防止し、紙袋を使用する場合には、ピンチシール袋、ラミネート袋、及びポリ内袋を有する防湿袋等を使用することが好ましい。特に、本発明においては袋詰めした後、外部より侵入する水分量より、粉体急結剤製造時に含有される付着水分量が、品質安定性に大きく寄与するため、所用の付着水分量を厳守することが好ましい。完全に付着水分量を除去することは困難であるが、できるだけゼロに近い方が好ましい。
【００２２】
本発明で使用するセメントとしては、JIS R 5210に規定されている各種ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントの他、白色ポルトランドセメントやアルミナセメント等の水硬性セメントが使用可能であって、ポルトランドセメントを使用するのが汎用的で、アルカリ骨材反応が予測されるものにおいては低アルカリ形のセメントや高炉セメントを使用することが好ましい。
【００２３】
本発明の粉体急結剤の添加対象となるセメントコンクリートに使用する骨材は細骨材や粗骨材であって、モルタルには細骨材を使用し、コンクリートには細骨材と粗骨材を併用するものである。
モルタルにおいてはセメントと砂の比は１：0.5〜５程度が好ましい。
また、コンクリートにおいては単位セメント量は、通常、200〜600kg/m3程度であり、吹付けコンクリートにおいては300〜500kg/m3程度が一般的である。セメント量が多くなると単位水量も多くなる傾向にあり、経済性を考慮し、施工に必要な最低限の単位セメント量を使用することが好ましい。
骨材の品質は、施工後のポップアウトやひび割れの原因となる有害鉱物を含有しておらず、実績率の大きい耐久性に優れた品質のものが好ましい。軽量骨材や高炉スラグ骨材を使用する場合は、混練り前にあらかじめ吸水するなどの対策が必要である。
また、粒度については粗粒率や篩い分け試験によって管理することが重要である。通常、細骨材の場合、５mm下品を使用し、微粒分を多く含まないものが好ましい。0.15mm以下程度の微粒分が多すぎると混練り後の流動性保持力が低下したり、施工機械での圧送性が低下したりする場合がある。
粗骨材は吹付けコンクリートとしての施工性を加味し、５〜15mmのものが使用可能である。吹付けコンクリートにおいては、細骨材率（ｓ／ａ）は55〜80％程度が吹付け時の跳ね返りが少なく好ましい。最大粗骨材径が15mmより大きかったり、細骨材率が小さかったりするとコンクリート輸送配管内で詰まったり、吹付け時に脈動したりして施工性が悪くなり、跳ね返りも大きくなる場合がある。本発明においては経済性などを加味し、調達可能な骨材を使用して事前試験によりセメントコンクリートの配合を決めることが好ましい。
【００２４】
本発明では、セメントコンクリートに添加可能な混和材料として、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、及び高性能ＡＥ減水剤等の化学混和剤が挙げられ、これら化学混和剤を適量使用することで水セメント比を小さくでき、密実なセメントコンクリートを施工できるため、強度確保や耐久性の面で好ましい。これらの中でもナフタレン系、メラミン酸系、ポリカルボン酸系、及びアミノスルホン酸系等の高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤は、高い減水性とスランプ保持性能に優れており、これらを適量混和することでフレッシュ性状を大幅に改善でき、高温下での施工や低水セメント比での施工が可能となる。これらの化学混和剤には粉末のものと液状のものがあり、本発明ではいずれも使用可能である。
【００２５】
さらに、本発明では、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム、及びエトリンガイト系混和材等の粉体混和材が使用可能である。これらの粉体混和材を目的に応じて必要量混和することで、セメントコンクリートを高強度化したり、膨張特性を付与したりすることが可能である。
これら粉体混和材は単独添加では単位水量が増加しやすいため、化学混和剤との併用が好ましい。いずれの粉体混和材も試験練りを行って最適配合を決定することが重要である。
【００２６】
高炉スラグ微粉末とは、高炉スラグを急冷し、ブレーン値で3,000cm2/g以上に微粉砕したものであって、JIS A 6206に規定されるものであることが好ましい。塩基度が低すぎたり、粒度が粗いと水和活性が低下し、充分な水硬性が得られない場合がある。
高炉スラグ微粉末はあらかじめセメントに混和しておいても良く、この場合、高炉セメントとして使用可能である。高炉スラグ微粉末を単独で混和する場合は、セメントの50％以下での置換が好ましく、高炉セメントとして使用する際は、JIS R 5211に規定する５〜70％の範囲で混和することが好ましい。
【００２７】
フライアッシュは、石炭火力発電所等において、微粉炭を燃焼する際に溶融した灰分を冷却して、球状となったものを電気集塵機等で捕集した副産物である。フライアッシュの品質は燃焼条件や捕集方法によってかなり異なるため、単独でフライアッシュを混和する場合は、JIS A 6201に規定される品質のものが好ましい。特に、比重2.0〜2.2程度、ブレーン値3,000〜5,000cm2/g、平均粒径10〜100μｍ程度のものが単位水量を減じることができ、潜在水硬性も大きいため好ましい。フライアッシュは、あらかじめフライアッシュがセメントに５〜30％混和されたJIS R 5213に規定するフライアッシュセメントを使用することも可能である。
【００２８】
シリカフュームは、フェロシリコンやフェロシリコン合金を製造する際、原料としての珪石、石英、鉄屑、及び還元剤としてのカーボン電極や石炭を、電気炉で2,000℃近くまで熱したとき、中間生成物としてのSiOがガス化して排気ダクトや集塵装置の中で酸化されてSiO2となった副産物であり、大部分が非晶質、球形であって、平均粒径は約0.1μｍ、ＢＥＴ比表面積は約200,000cm2/g程度の超微粒子で、比重は2.1〜2.2程度のものである。
シリカフュームは超微粒子であることから単独で添加するとセメントコンクリートの単位水量が増加するため、高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤と併用することが好ましい。単位量当たりの混和量が100kg/m3を超えると流動性が著しく悪化する場合があり、適量添加することで吹付け時の粘着性を向上でき、リバウンドや遊離粉塵を低減することが可能である。また、ポゾランであるため、長期強度を増進させる効果もあり好ましい。
【００２９】
エトリンガイト系混和材は、膨張特性、急結特性、及び高強度特性等、幅広い特性を付与できるが、その銘柄が多岐にわたっているため、目的に応じた品種を選定することが好ましい。銘柄によってはセメントコンクリートのフレッシュ性状を大幅に劣化させたり、ひび割れが発生して耐久性を低下させたりするため、事前試験でその品質や添加量を確認することが好ましい。
【００３０】
さらに、本発明では、セメントコンクリートに、タフネスや引張強度を向上させる目的で補強材を配合することも可能である。
本発明の粉体急結剤は、特に、繊維補強セメントコンクリートに適用した際、リバウンド低減効果が大きく発揮でき、なかでもリバウンド中の繊維の跳ね返り量を従来の粉体急結剤に比べて大幅に低減することが可能である。
【００３１】
この補強材としては、一般のセメントコンクリートに使用される鋼繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、及びガラス繊維等が使用可能である。
補強材の使用量は、その決定にあって事前試験により、使用量を決定する必要があり、セメントコンクリート単位量当たり、0.3〜1.0容積％になるように配合することが好ましい。0.3容積％より少ないと繊維補強効果が少なく、1.0容積％を超えると施工性が悪くなる場合がある。
繊維の長さは吹付け施工性を加味し、30mm以下のものが好ましい。これより長いと吹付け時に圧送配管が閉塞しやすくなる場合がある。
【００３２】
本発明の粉体急結剤には、吹付け時の粉塵を低減する目的で汎用の粉塵低減剤を配合することが可能である。
粉塵低減剤は、セメントコンクリートに粘性を付与し、吹付け時の粉塵低減効果を有し、付着時のダレやリバウンドを減じる効果を有するものである。具体的には、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、及びヒドロキシエチルメチルセルロース等のセルロース類、アルギン酸、アルギン酸塩、ビニル重合体、アクリル酸類、メタクリル酸類、ビニルアルコール類、酢酸ビニル類、並びに、グルカン類等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を混和することが可能である。
使用に当たっては凝結特性を充分試験した後、種類、組合せ、及び使用量を決めることが重要である。特に、本発明においては、凝結時間への影響が少なく、粉塵低減効果の大きいセルロース類を使用することが好ましい。
粉塵低減剤の使用量は、通常、粉体急結剤100部に対して、５部以下が好ましく、３部以下がより好ましく、できるだけ少量添加が好ましい。セメントコンクリートの混練り物においては、あらかじめ水溶液化して添加することも可能である。
【００３３】
さらに本発明の粉体急結剤には必要に応じて、さらに、増粘剤、発泡剤、及び気泡剤を併用することが可能である。
【００３４】
本発明の粉体急結剤は常用されている湿式工法や乾式工法などのいずれにも使用可能である。
湿式工法は、例えば、あらかじめ混練りしたセメントコンクリートをポンプ等の圧送装置で施工面に吹付け、圧送配管の途中より粉体急結剤をセメントコンクリートに混合して急結させるものである。
乾式工法は、例えば、あらかじめ粉体急結剤と水を除くセメントコンクリート材料を混合したり、輸送配管中で混合し、吹付け直前で水を添加し、施工するものである。
そのうち、強度発現性や耐久性への影響度の大きい水セメント比を管理しやすい面で湿式工法が優れている。
本発明においても湿式工法での施工が好ましく、通常、バッチャプラントで混練りされたセメントコンクリートを、スクイズ式、ポンプ式、及び空気圧送式等の吹付け機械で圧送し、粉体急結剤は圧送配管の途中より加圧式供給機を用いて混合管より添加して施工面に吹付けることが可能である。
吹付けセメントコンクリートの圧送量は約10〜20m3/h程度であり、吹付け圧力は約２〜７MPaである。
混合管から吹付けノズル先端までの長さはセメントコンクリートの粘性によって適正な長さとする必要があり、一般的には約１〜４ｍである。
【００３５】
【実施例】
以下、実験例に基づいて本発明をさらに説明する。
【００３６】
実験例１
表１に示すＣＡ、硫酸塩、アルミン酸アルカリ、消石灰、及び炭酸塩を原料粉体として用い、各々単独で、若しくは、二種以上を混合した後で、帯電フィルターを通して10〜100Ｃに帯電し、平均粒子径が約150μｍの種粒子を製造した。
この種粒子20部と残りの粉体原料80部を入れ、１ｍ3の加圧タンク内で30分間エアレーションして本発明の粉体急結剤を製造した。
製造した粉体急結剤を用いて、ホソカワミクロン社製パウダテスタを使用して、ハンドリングのしやすさの目安となる安息角、崩壊角、及び嵩比重を測定した。結果を表１に併記する。
なお、比較のため、凝集させないものを用いて同様に測定した。結果を表１に併記する。
【００３７】
＜使用材料＞
ＣＡ      ：12CaO・7Al2O3相当品、ブレーン値5,800cm2/g
硫酸塩    ：ＧＹ、無水石膏、市販品、ブレーン値5,600cm2/g
アルミン酸アルカリ：ＳＡ、アルミン酸ナトリウム、市販品
水酸化アルカリ：消石灰、JIS  特号、250μｍ残分５％
炭酸アルカリ：炭酸ナトリウム、市販品、250μｍ残分５％
【００３８】
＜測定方法＞
安息角    ：振動篩いを振動させ、サンプルをロートに通じ、注入法により測定、分度器をセットし、堆積した粉体の稜線に分度器の直線部が平行になる角度。この角度が大きいと付着凝集性の強い粉体では流動性は悪化することを示す。
崩壊角    ：安息角を形成する粉粒体に、約50cmの高さから約１kgの重りを落とし、その崩壊の程度を測定、分度器をセットし、堆積した粉体の稜線に分度器の直線部が平行になる角度。この角度が大きいと粉体層中に巻き込まれた空気の影響により、粉体は、フラッシングが起こりやすくなる傾向を示す。
嵩比重    ：篩いを振動させ、サンプルをシュートに通じ、落下させ、規定の容器に受け測定
【００３９】
【表１】
0004937439.tif 000002
【００４０】
本発明の粉体急結剤は、本発明によらないものに比べて、安息角と崩壊角が小さく、タンクなどからの排出性が良好なものであった。また、嵩密度が小さいため、梱包時に同一重量ではコンパクトに梱包でき、ハンドリングも良好になることが期待できる。
【００４１】
実験例２
実施例１で製造した粉体急結剤を用い、通常、ＮＡＴＭにおける吹付けコンクリート施工時に粉体急結剤の供給装置として用いられている、電気化学工業社製、ナトムクリートＰＡＣ２５０Ｋの供給装置を用い、粉体急結剤をタンク満杯（各250kg）に入れた後、時間毎の排出量を重量計にて計量して排出の安定性と、タンク内目視により、ハング発生状態を目視で確認した。
供給装置の設定は、排出量は10kg/分、圧送圧力は５MPa、タンク内圧力は３MPaに設定して行った。結果を表２に示す。
【００４２】
【表２】
0004937439.tif 000003
【００４３】
表２に示される通り、本発明の粉体急結剤は排出量が安定し、タンク内ハングも見られず良好な供給特性を示した。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の粉体急結剤を使用することにより、従来の粉体急結剤を通常ＮＡＴＭで使用されている粉体添加装置で供給した場合に見られる、排出量の変動や加圧タンク内のハングが発生せず、安定して吹付けセメントコンクリートに添加でき、吹き付け作業時に急結剤の使用量が変動することにより発生する、吹付け面の剥落やリバウンドの増加、粉塵の増加等が防止でき、均一な吹付けセメント硬化体が得られるものである。
また、本発明の粉体急結剤は、粉体急結剤の供給装置や製品サイロから安定して排出でき、材料偏析やハンドリング時の発塵が少なく、袋詰め容積も小さくできるなど、良好な粉体特性を示すものである。
そして、本発明の粉体急結剤は、従来の急結剤の用途と同様に、吹付け直後の急結性や急硬性が要求される、道路、鉄道、及び導水路をはじめとするトンネル工事、石油備蓄タンクや発電所などの地下構造物等の建設工事、橋梁等のコンクリート構造物の吹付け補修や補強工事、法面、トンネル掘削面、及び切羽等に吹付け施工し、吹付け面の崩落を防止する工事、並びに、支保構造物や丘陵や法面などの表面保護工事等、土木建築分野に広く使用可能である。