(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
急結材を配合しない吹付セメントコンクリートに、消石灰類１００重量部、クエン酸塩６〜５０重量部、及び、ＩＩ型無水石膏と天然石膏からなる群のうちの１種以上からなる石膏２０〜２００重量部を含有してなる凝結調整材１００重量部、及び水４０〜２００重量部を含有してなる凝結調整材スラリーを、セメント１００重量部に対して、固形分換算で１〜１０重量部配合し、該吹付セメントコンクリートの使用直前にカルシウムアルミネート系急結材を、セメント１００重量部に対して、５〜１５重量部混入して施工することを特徴とする吹付セメント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、急結材を添加する前の吹付セメントコンクリートの凝結調整材であり、それを用いて長時間硬化しないようにした吹付セメントコンクリートを、急結材の併用により、必要時期に使用可能とする優れた凝結調整材を用いた吹付セメントコンクリートの施工方法に関する。
なお、本発明でいうセメントコンクリートとは、モルタル及びコンクリートを総称するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吹付セメントコンクリートを現場で使用する際、長時間使用が可能となるように凝結遅延材が用いられている。
【０００３】
しかしながら、吹付セメントコンクリートに凝結遅延材を混合して吹付セメントコンクリートの硬化時間を５〜２４時間になるように調整し、その後急結材を混合して硬化させると、硬化後の強度が凝結遅延材を混入しないものに比較して著しく低下し、必要な吹付セメントコンクリートの物性を得るのが難しいという課題があった。
【０００４】
又、凝結遅延材として例えば、クエン酸をスラリー化してコンクリートミキサー車へ添加した場合、クエン酸が吹付セメントコンクリート中のカルシウム成分と化学反応して、吹付セメントコンクリートが発熱する、吹付セメントコンクリートが凝結遅延しにくくなる、吹付セメントコンクリート中に小さな凝固物が生成して吹付セメントコンクリートを混合しにくくなる等の課題があった。
【０００５】
さらに、生コンプラントは通常夜間に稼働しないため、夜間施工で吹付セメントコンクリートを使用しなければならない場合、夜間工事の現場で生コンプラントを設置しなければならず、経済的に極めて不利である等の課題があった。特に、連続して少量の吹付セメントコンクリートを使用するトンネル工事等の現場では問題であった。
【０００６】
前記課題を解消するため、吹付セメントコンクリートに、縮合リン酸塩、クエン酸、消石灰、及び炭酸ソーダ等を加え、使用直前にアルミン酸アルカリや有機酸を混合する方法や、吹付セメントコンクリートにポリカルボン酸塩系混和材を加えて長時間流動性を確保し、吹付時に急結材を加える方法等が提案されている(特開平２−２４８５１号公報、特開平３−１５３５５０号公報)。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法では、凝結時間が長い、ブリージングが発生する、吹付セメントコンクリートが軟らかくなりすぎて骨材とセメントが分離する等の課題があった。
【０００８】
この課題を解決するために、水セメント比を小さくすると、吹付セメントコンクリートの粘性が大きくなって吹付作業性が低下し、遅延効果が小さくなるという課題があった。
【０００９】
さらに、吹付セメントコンクリートが長時間使用できるように凝結遅延材の使用量を多く添加した場合、予定より短時間、例えば１〜２４時間に急結材を添加してトンネル等へ吹付施工すると、吹付セメントコンクリートが急結せずにトンネル側壁からの漏水により流される、天端部分より剥離する等の課題があった。
【００１０】
施工現場は通常、三交代で２４時間稼働している。
しかしながら、生コンプラントは午後６時頃出荷が止まり、それ以降は明朝まで生コンを出荷できないので、夜間施工する場合、施工現場が必要とする時間まで流動性を確保できる吹付セメントコンクリートが要望されていた。
【００１１】
又、凝結遅延材を添加した吹付セメントコンクリートを調製した後に同じ生コンプラントで、凝結遅延材を含まない吹付セメントコンクリートを調製する場合、悪影響が懸念され、凝結遅延材を添加した吹付セメントコンクリートを調製した後は生コンプラントを水洗する必要があるという課題があった。
【００１２】
本発明者は前記課題を解消すべく種々検討した結果、特定の材料を使用することにより、施工現場が必要とする時間以上、流動性を確保でき、必要な時に急結材を混入すると短時間で吹付セメントコンクリートを凝結硬化でき、短期強度発現性が大きく、さらに凝結調整材をスラリー化した場合、コンクリートミキサー車へ自由に添加できる知見を得て本発明を完成するに至った。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、急結材を配合しない吹付セメントコンクリートに、消石灰類１００重量部、クエン酸塩６〜５０重量部、及び、ＩＩ型無水石膏と天然石膏からなる群のうちの１種以上からなる石膏２０〜２００重量部を含有してなる凝結調整材１００重量部、及び水４０〜２００重量部を含有してなる凝結調整材スラリーを、セメント１００重量部に対して、固形分換算で１〜１０重量部配合し、該吹付セメントコンクリートの使用直前にカルシウムアルミネート系急結材を、セメント１００重量部に対して、５〜１５重量部混入して施工することを特徴とする吹付セメントコンクリートの施工方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１５】
本発明における凝結調整材は、急結材を配合しない吹付セメントコンクリートに添加する材料である。
【００１６】
本発明に係る消石灰類は、急結材を配合しない吹付セメントコンクリートが長時間凝結硬化しないという効果を有する。さらに、クエン酸塩を多く使用しても、又、予定より早く急結材を添加しても吹付セメントコンクリートの急結硬化を促進するという効果を有するものである。
【００１７】
具体的には、消石灰や、カルシウムカーバイトからアセチレンを発生させる際副生するカーバイド滓等が挙げられる。これらの中では、急結材と混合した後の強度発現性が最もよく、しかも、副生品のため安価で経済的である点から、カーバイド滓が好ましい。
【００１８】
消石灰類の粒子径は、特に限定されるものではないが、１００μｍ以下が好ましく、６０μｍ以下がより好ましい。
【００１９】
本発明に係るクエン酸塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩が好ましい。これらの中では、使用量と正比例して凝結時間が長くなるのでコントロールがしやすく、スラリー化した場合にカルシウム成分と化学反応を起こしにくい点から、クエン酸ナトリウムが好ましい。
【００２０】
クエン酸塩の使用量は、消石灰類100重量部に対して、１〜４００重量部が好ましく、４〜２００重量部がより好ましく、６〜５０重量部が最も好ましい。１重量部未満だと遅延効果が小さいおそれがあり、４００重量部を越えると凝結硬化しにくくなるおそれがある。
【００２１】
本発明に係る石膏としては、強度発現性の点で、ＩＩ型無水石膏や天然石膏が好ましい。石膏の粒度はブレーン値で３０００ｃｍ２／ｇが好ましく、４０００〜７０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満だと初期強度発現性が低下するおそれがある。
【００２２】
石膏の使用量は、消石灰類１００重量部に対して、１０〜５００重量部が好ましく、２０〜２００重量部がより好ましい。１０重量部未満だと強度発現性が小さいおそれがあり、５００重量部を越えると初期凝結しにくいおそれがある。
【００２３】
本発明に係る凝結調整材はスラリー化して使用される。スラリー化することにより、コンクリートミキサー車へ後添加でき、吹付セメントコンクリートのスランプ保持性が良好になるという効果を有する。
【００２４】
凝結調整材スラリーを調製する場合に使用する水の使用量は、凝結調整材１００重量部に対して、３０〜３００重量部が好ましく、４０〜２００重量部がより好ましい。３０重量部未満だとセメントコンクリートの粘性が大きく、吹付セメントコンクリートが混合しにくいおそれがあり、３００重量部を越えると強度発現性が小さくなるおそれがある。
【００２５】
凝結調整材の使用量は、セメント１００重量部に対して、固形分換算で０．５〜１５重量部が好ましく、１〜１０重量部がより好ましい。０．５重量部未満だと遅延効果やスランプ保持性が良くないおそれがあり、１５重量部を越えると凝結硬化しにくいおそれがある。
【００２６】
本発明では、急結材を配合しない吹き付けセメントコンクリートに凝結調整材スラリーを混合し、吹付施工時に急結材を混合するものである。
【００２７】
本発明に係る急結材とは、吹付セメントコンクリートに使用できるものであれば特に制限はないが、セメントコンクリートの凝結硬化が早い等の凝結性状が優れ、かつ、強度発現性も良い点で、セメント系急結材の使用が好ましく、カルシウムアルミネート類がより好ましい。
【００２８】
急結材の使用量はセメント１００重量部に対して、３〜２５重量部が好ましく、５〜１５重量部がより好ましい。３重量部未満だと凝結性状が遅れ、吹付時の跳ね返り損失が大きくなるおそれがあり、２５重量部を越えると吹付時の跳ね返り損失が大きくなるおそれがある。
【００２９】
本発明に係る水セメント比(Ｗ／Ｃ)は４０〜７０％が好ましく、５０〜６５％がより好ましい。４０％未満だと吹付セメントコンクリートの粘性が大きく吹付作業性が低下し、遅延効果が小さいおそれがあり、７０％を越えると強度発現性や凝結性に悪影響を与えるおそれがある。なお、ここでいう水セメント比には凝結調整材スラリー中の水を含むものである。
【００３０】
【００３１】
【実施例】
実験例１
消石灰類１００重量部、クエン酸塩２５重量部、及び石膏１００重量部からなる凝結調整材１００重量部と、１９℃の水１００重量部を混合し、セメントコンクリートのひび割れに影響する因子となる発熱温度を測定した。なお、比較のためにクエン酸塩のかわりにクエン酸を使用した場合の発熱温度も測定した。結果を表１に示す。
(使用材料)
消石灰類：カーバイト滓、粒子径６０μｍ以下
クエン酸塩：市販品、クエン酸ナトリウム
石膏：市販品、天然石膏、ブレーン値４０００ｃｍ２／ｇ
クエン酸：市販品
(測定方法)
発熱温度:棒状温度計を用いて、最高の値を発熱温度とした。
【００３２】
【表１】
0003813374.tif 000002
実験Ｎｏ.１−２はクエン酸塩のかわりにクエン酸を用いたもの。
【００３３】
実験例２
Ｗ／Ｃ＝６０％、セメント／骨材比（Ｃ／Ｓ）＝１／３のモルタルを調製した。このモルタルに、消石灰類１００重量部、クエン酸塩２５重量部、及び表２に示す重量部の石膏からなる凝結調整材１００重量部と水１００重量部からなる凝結調整材スラリーを固形分換算で６重量部添加した。その後、急結材をセメント１００重量部に対して７重量部添加し、圧縮強度と凝結時間を測定した。結果を表２に示す。
（使用材料）
セメント：市販品、普通ポルトランドセメント
細骨材：新潟県姫川産天然砂、比重２．６２
急結材：カルシウムアルミネート系急結材
（測定方法）
圧縮強度：ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準じて、２０℃、所定の材齢で測定した。
凝結時間：土木学会基準「吹付けコンクリート用急結剤品質規格（ＪＳＣＥＤ−１０２）」に準じて測定した。
【００３４】
【表２】
0003813374.tif 000003
石膏は消石灰類１００重量部に対する重量部。
【００３５】
実験例３
セメント３６０ｋｇ／ｍ３、粗骨材７０８ｋｇ／ｍ３、細骨材１０１３ｋｇ／ｍ３、及び水２１６ｋｇ／ｍ３とし、スランプ１０ｃｍのコンクリートを調製した。
このコンクリートに、消石灰類１００重量部、クエン酸塩２５重量部、及び表３に示す重量部の石膏からなる凝結調整材１００重量部と水１００重量部から成る凝結調整材スラリーを固形分換算で６重量部添加し、スランプ保持時間を測定した。結果を表３に示す。
（使用材料）
粗骨材：姫川産砂利、比重２．６５
（測定方法）
スランプ保持時間：凝結調整材スラリーを添加、混練りした直後から、スランプが１０ｃｍになるまでの時間で示した。なお、スランプはＪＩＳ  Ａ  １１０１に準じて測定した。
【００３６】
【表３】
0003813374.tif 000004
石膏は消石灰類１００重量部に対する重量部。
【００３７】
実験例４
消石灰類１００重量部、表４に示す重量部のクエン酸塩、及び石膏１００重量部からなる凝結調整材１００重量部と水１００重量部からなる凝結調整材スラリーを使用したこと以外は、実験例２と同様に行った。結果を表４に示す。
【００３８】
【表４】
0003813374.tif 000005
クエン酸塩は消石灰類１００重量部に対する重量部。
【００３９】
実験例５
消石灰類１００重量部、表５に示す重量部のクエン酸塩、及び石膏１００重量部からなる凝結調整材１００重量部と水１００重量部からなる凝結調整材スラリーを使用したこと以外は、実験例３と同様に行った。結果を表５に示す。
【００４０】
【表５】
0003813374.tif 000006
クエン酸塩は消石灰類１００重量部に対する重量部。
【００４１】
実験例６
消石灰類１００重量部、クエン酸塩２５重量部、及び石膏１００重量部からなる凝結調整材１００重量分と水１００重量部からなる凝結調整材スラリーを、セメント１００重量部に対して固形分換算で表６に示す重量部使用したこと以外は、実験例２と同様に行った。結果を表６に示す。
【００４２】
【表６】
0003813374.tif 000007
凝結調整材スラリーは固形分換算でセメント１００重量部に対する重量部。
【００４３】
実験例７
消石灰類１００重量部、クエン酸塩２５重量部、及び石膏１００重量部からなる凝結調整材１００重量部と水１００重量部からなる凝結調整材スラリーを、セメント１００重量部に対して固形分換算で表７に示す重量部使用したこと以外は、実験例３と同様に行った。結果を表７に示す。
【００４４】
【表７】
0003813374.tif 000008
【００４５】
実験例８
消石灰類１００重量部、クエン酸塩２５重量部、及び石膏１００重量部からなる凝結調整材１００重量部と水１００重量部からなる凝結調整材スラリーを、セメント１００重量部に対して固形分換算で６重量部使用し、急結材をセメント１００重量部に対して表８に示す重量部添加したこと以外は、実験例２と同様に行った。結果を表８に示す。
【００４６】
【表８】
0003813374.tif 000009
【００４７】
実験例９
セメント３６０ｋｇ／ｍ３、粗骨材７０８ｋｇ／ｍ３、細骨材１０１３ｋｇ／ｍ３、及び水２１６ｋｇ／ｍ３とし、プレーンスランプ１０ｃｍのコンクリートを調製した。このコンクリートに、消石灰類１００重量部、クエン酸塩２５重量部、及び石膏１００重量部からなる凝結調整材１００重量部と水１００重量部からなる凝結調整材スラリーを、セメント１００重量部に対して固形分換算で６重量部添加した。その後、急結材をセメント１００重量部に対して表９に示す重量部添加し、跳ね返り損失（リバウンド率）を測定した。結果を表９に示す。
（測定方法）
跳ね返り損失：幅５．５ｍ×高さ５．５ｍの馬蹄径のトンネルにコンクリートを吹付け、（跳ね返り落下したコンクリートの量）／（吹付に使用したコンクリート全体の量）×１００（％）で示した。
【００４８】
【表９】
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【００４９】
【発明の効果】
本発明の凝結調整材スラリーを使用することにより、発熱温度が低くてセメントコンクリートがひび割れしにくく、コンクリートミキサー車への後添加が可能となり、吹付セメントコンクリートのスランプ保持性も良好となり、又、急結材を添加した場合の凝結性状や強度発現も良好となる。