JP4642253B2

JP4642253B2 - Spray material and spray method using the same

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Publication number: JP4642253B2
Application number: JP2001046304A
Authority: JP
Inventors: 昭俊荒木; 積石田; 悟寺村
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JP2002249364A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路、鉄道、及び導水路等のトンネル掘削工事において露出した地山面や地山が露出した法面が崩落するのを防止し、かつ、コンクリート構造物等を補修するために使用する吹付材料に関する。尚、本発明では、モルタル及びコンクリートを総称してセメントコンクリートといい、水を含有しないセメントコンクリートをドライセメントコンクリート、水を含有するセメントコンクリートをウエットセメントコンクリートという。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路や鉄道のトンネル掘削等においては、露出した地山面の崩落を防止するために、急結剤とコンクリートを混合した急結性コンクリートを吹付材料として用いる吹付工法が実施されている。この工法としては、通常、工事現場に設置したコンクリート製造設備で、セメント、骨材、及び水を練混ぜてコンクリートを調製し、アジテータ車で吹付現場まで運搬し、吹付機でコンクリートを空気搬送し、その途中に設けた混合管の一方より空気搬送された急結剤を合流混合し、急結性吹付コンクリートとして吹付けるＮＡＴＭ工法が挙げられる。
【０００３】
又、ＴＢＭ工法による掘削後の後吹きでは、予め水硬性材料と骨材を混合したドライモルタルを連続練混ぜ方式のミキサーポンプにより連続的に水と混合してウエットモルタルを調製、圧送し、液体急結剤と合流混合し、急結性吹付モルタルとして吹付ける工法が実施されている。
【０００４】
法面における吹付では、フリーフレーム工法にて吹付けたモルタルのダレを防止するために、水ガラスを主成分とした液体急結剤をコンクリートと合流混合し、急結性吹付コンクリートとして吹付ける工法が実施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、コンクリートの早期劣化が問題となっており、急結性吹付コンクリートに対して凍結融解抵抗性といった耐久性の向上が要求されている。しかしながら、氷点下を下回る寒冷地でのトンネル坑口部にあるコンクリート構造物、外気に暴露されたコンクリート構造物や外気に暴露された法面に吹付けられた急結性吹付コンクリートは、凍結融解抵抗性が劣るという課題もあった。
【０００６】
凍結融解抵抗性向上のために水セメント比を小さくすると、ポンプ圧送性が悪くなるという課題があった。
【０００７】
本発明者はこれらの課題を解決するために種々検討した結果、特定の吹付材料を用いることにより課題を解決できる知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、水硬性材料、骨材、空気連行剤、及び水粉体比が１０〜２５％の水を含有してなり、かつ、空気量が１０％以上であるセメントコンクリートと、硫酸アルミニウムを含有してなる急結剤とを含有してなる吹付材料であり、水硬性材料、骨材、空気連行剤、及び水粉体比が１０〜２５％の水を含有してなり、かつ、空気量が１０％以上であるセメントコンクリートを圧送し、圧送途中で硫酸アルミニウムを含有してなる急結剤を合流混合して急結性セメントコンクリートを調製し、吹付けることを特徴とする吹付工法であり、さらに、微粉を含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、さらに、粘性調整剤を含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、さらに、繊維を含有してなることを特徴とする該吹付工法であり、微粉の粒度がブレーン値で３０００ｃｍ^２／ｇ以上であることを特徴とする該吹付工法であり、急結剤が液状急結剤であることを特徴とする該吹付工法であり、空気量が１５〜２５％であることを特徴とする該吹付工法であり、水硬性材料が、セメント類とカルシウムアルミネート類の混合物、又は、セメント、カルシウムアルミネート類、及びセッコウの混合物であることを特徴とする該吹付工法であり、空気連行剤がアニオン系界面活性剤であることを特徴とする該吹付工法であり、空気連行剤の使用量が、水硬性材料１００質量部に対して、０．００５〜０．３質量部であることを特徴とする該吹付工法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明は、水硬性材料、骨材、空気連行剤、及び水を練混ぜてセメントコンクリートを調製し、このセメントコンクリートに、急結剤を合流混合することにより急結性セメントコンクリートを調製し、この急結性セメントコンクリートを吹付材料として吹き付けるものである。特に空気連行剤を使用して空気量を多くすることにより、セメントコンクリートの単位容積質量が小さくなるので、水／粉体比が小さい場合でもポンプ圧送性が良くなり、凍結融解抵抗性が向上するという効果を有するものである。ここで、粉体とは、水硬性材料、及び必要に応じて使用する微粉と粘性調整剤の合計をいう。又、吹付時の衝撃により急結性セメントコンクリートから余分な空気が抜けるので、大幅な強度発現性の低下といった悪影響も少ない。さらに、本発明の吹付材料は、粉塵やリバウンドが少なくなる。
【００１１】
本発明で使用する水硬性材料としては、セメント類、セメント類とカルシウムアルミネート類の混合物、並びに、セメント、カルシウムアルミネート類、及びセッコウの混合物等が挙げられる。これらの中では、反応活性に優れる点で、セメント類とカルシウムアルミネート類の混合物、又は、セメント、カルシウムアルミネート類、及びセッコウの混合物が好ましく、セメント、カルシウムアルミネート類、及びセッコウの混合物がより好ましい。
【００１２】
セメント類としては、普通、早強、中庸熱、超早強、及び低熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントにフライアッシュや高炉スラグ等を混合した各種混合セメント、並びに、微粒子セメント等が挙げられる。
【００１３】
本発明で使用するカルシウムアルミネート類とは、カルシアを含む原料と、アルミナを含む原料等とを混合して、キルンでの焼成や、電気炉での溶融等の熱処理をして得られる、ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃ とを主たる成分とし、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物質、あるいは、ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃とを主成分とするものに、これらが少量固溶した物質である。鉱物形態としては、結晶質、非晶質いずれであってもよい。
【００１４】
カルシウムアルミネート類の中では、反応活性に優れる点で、Ｃ₁₂Ａ₇（ＣはＣａＯの略、ＡはＡｌ₂Ｏ₃の略）が好ましく、非晶質のＣ₁₂Ａ₇がより好ましい。
【００１５】
カルシウムアルミネート類の使用量は、セメント類１００質量部に対して、０．５〜８質量部が好ましく、２〜７質量部がより好ましい。０．５質量部未満だと初期凝結を促進しにくいおそれがあり、８質量部を越えるとセメントコンクリートの流動性を阻害するおそれがある。
【００１６】
本発明で使用するセッコウは、初期及び長期強度発現性をより向上するために使用する。セッコウとしては、半水セッコウ、二水セッコウ、及び無水セッコウが挙げられ、これら一種又は二種以上を使用できる。これらの中では、強度発現性の点で、無水セッコウが好ましい。
【００１７】
セッコウの使用量は、カルシウムアルミネート類１００質量部に対して、２０〜３００質量部が好ましく、５０〜２００質量部がより好ましい。２０質量部未満だと初期及び長期強度発現性の向上に寄与しないおそれがあり、３００質量部を越えると初期凝結性状を阻害するおそれがある。
【００１８】
本発明で使用する骨材としては、川砂、山砂、海砂、及び石灰砂等が挙げられる。骨材は吹付現場で水硬性材料や水と練混ぜて使用してもよく、又、乾燥処理を行った骨材を水硬性材料と混合してプレミックスタイプのドライセメントコンクリートとし、このドライセメントコンクリートを現場に輸送してもよい。
【００１９】
骨材の粒径は、圧送性等の点で、２．５ｍｍ以下が好ましく、１．５ｍｍ以下がより好ましい。２．５ｍｍを越えると圧送性が低下し、吹付けた時のリバウンド率が大きくなるおそれがある。
【００２０】
骨材の使用量は、水硬性材料１００質量部に対して、１５０〜３００質量部が好ましく、１８０〜２７０質量部がより好ましい。１５０質量部未満だと乾燥収縮抵抗性が低下するおそれがあり、３００質量部を越えると吹付けた時のリバウンド率が大きくなるおそれがある。
【００２１】
本発明で使用する空気連行剤とは、水硬性材料、骨材、及び水を練混ぜて得られるウエットセメントコンクリート中に空気を導入するセメント混和剤をいう。空気連行剤としては、通常市販されているAE剤や減水性能も有するAE減水剤が使用できる。空気連行剤としては、カルボン酸化合物系、石鹸系、及び硫酸エステル系等のアニオン系界面活性剤、エーテル系やエステルエーテル系等の非イオン系界面活性剤、ベタイン系やイミダリゾンベタイン系等の両性界面活性剤、並びにカチオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中では、一般的に入手しやすい点で、アニオン系界面活性剤が好ましい。
【００２２】
空気連行剤の使用量は、水硬性材料１００質量部に対して、０．００１〜０．３質量部が好ましく、０．００５〜０．２質量部がより好ましい。０．００１質量部未満だと空気量が小さくなり、セメントコンクリートの単位容積質量が大きくなり、圧送抵抗が大きくなるのでポンプ圧送性が悪くなり、凍結融解抵抗性が向上しないおそれがあり、０．３質量部を越えると強度発現性が低下するおそれがある。
【００２３】
本発明で使用するセメントコンクリートの空気量は、７％以上であり、１０〜２５％が好ましく、１５〜２０％がより好ましい。７％未満だとセメントコンクリートの単位容積質量が大きくなり、ポンプ圧送性が悪くなり、急結性セメントコンクリートの凍結融解抵抗性が向上しないおそれがあり、２５％を越えると強度発現性が低下するおそれがある。
【００２４】
さらに、本発明では、圧送性と吹付時の付着特性を向上するために、微粉を使用することが好ましい。
【００２５】
微粉の粒度は、圧送性と吹付時の付着特性の向上の点で、ブレーン値で３０００ｃｍ²／ｇ以上が好ましく、７０００ｃｍ²／ｇ以上がより好ましい。
【００２６】
微粉としては、層状アルミノケイ酸塩類を主成分とするバイデライト、ベントナイト、メタカオリン、カオリナイト、ハロイサイト、モンモリロナイト、パイロフィライト、バーミキュライト、雲母、緑泥石、サポナイト、セピオライト、及び酸性白土等の粘土鉱物、微粉スラグ、微粉フライアッシュ、シリカフューム、及び石灰石粉末等が挙げられる。これらの中では、圧送性、流動性、及び吹付時の付着特性の点で、シリカフューム、石灰石粉末、及び粘土鉱物からなる群から選ばれる１種又は２種以上が好ましく、シリカフュームがより好ましい。
【００２７】
微粉の使用量は、水硬性材料１００質量部に対して、０．５〜５質量部が好ましく、１〜３質量部がより好ましい。０．５質量部未満だと吹付時の付着特性が向上しないおそれがあり、５質量部を越えると流動性が低下するおそれがある。
【００２８】
さらに、本発明では、セメントコンクリートに粘性を付与し、吹付時の付着特性を向上するために、粘性調整剤を使用することが好ましい。
【００２９】
本発明で使用する粘性調整剤としては、親水性を有する高分子化合物が挙げられる。親水性高分子化合物としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルエチルセルロース、及びエチルセルロース等のセルロース類、アミロース、寒天、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、プルラン、及びグアガム等の多糖類、これらを骨格とする各種誘導体、ポリビニルアルコール、並びに、ポリエチレンオキサイド等が挙げられる。これらの中では、付着特性に優れ、強度発現性を阻害しにくい点で、セルロース類が好ましく、メチルセルロースがより好ましい。
【００３０】
粘性調整剤の使用量は、水硬性材料と必要に応じて使用する微粉の合計１００質量部に対して、０．０２〜０．３質量部が好ましく、０．０８〜０．２質量部がより好ましい。０．０２質量部未満だと粘性を付与しにくいおそれがあり、０．３質量部を越えると流動性が低下しすぎて圧送性に支障をきたすおそれがある。
【００３１】
さらに、本発明では、吹付により硬化した急結性セメントコンクリートの曲げ特性を向上し、剥離等でモルタルが落下するのを防止するために、繊維を使用することが好ましい。繊維は主にセメントコンクリート側に予め添加するが、急結剤側に予め添加してもよい。
【００３２】
繊維としては、鋼繊維、ガラス繊維、及び高分子繊維等が挙げられる。これらの中では、水硬性材料との分散性が良く、曲げ特性を向上する点で、高分子繊維が好ましい。高分子繊維としては、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、及びアラミド繊維などが挙げられる。これらの中では、曲げじん性の点で、ビニロン繊維が好ましい。
【００３３】
繊維の繊維長は２〜１５mmが好ましく、４〜１０mmがより好ましい。２mm未満だと曲げ特性が向上しないおそれがあり、１５mmを越えるとセメントコンクリートの圧送性に支障をきたすおそれがある。
【００３４】
繊維の使用量は、水硬性材料、骨材、及び必要に応じて使用する粘性調整剤と微粉の合計１００質量部に対して、０．０５〜１質量部が好ましく、０．１〜０．８質量部がより好ましい。０．０５質量部未満だと曲げ特性を向上しないおそれがあり、１質量部を越えるとセメントコンクリートの流動性が低下し、圧送性に支障をきたすおそれがある。
【００３５】
本発明で使用する急結剤は、硫酸アルミニウムを含有する。急結剤の中では、急結剤中の成分を均一に分散でき、取り扱いが容易な点で、液状急結剤が好ましい。ここで、硫酸アルミニウムを含有する液状急結剤には、水溶液や懸濁液を含む。
【００３６】
硫酸アルミニウムとしては、一般に市販されている粉末状の硫酸アルミニウムが挙げられ、無水塩や含水塩いずれも使用できる。
【００３７】
液状急結剤中の固形分濃度は、２０〜４０％が好ましく、２５〜３５％がより好ましい。２０％未満だと初期凝結や強度発現性を阻害するおそれがあり、４０％を越えると液状急結剤の粘度が大きくなり、液状急結剤の圧送性が低下し、又、液状急結剤中の成分が均一に分散しにくくなり、液状急結剤の取り扱いが難しくなるおそれがある。
【００３８】
急結剤の使用量は、水硬性材料１００質量部に対して固形分換算で、０．２〜１０質量部が好ましく、０．５〜８質量部がより好ましい。０．２質量部未満だと初期凝結を促しにくく、強度発現性が小さくなり、吹付時の付着特性が低下し、ダレやリバウンドが多くなるおそれがあり、１０質量部を越えると初期凝結が早すぎて配管内やノズル内に固化物が付着し、ミストが多くなるおそれがある。
【００３９】
さらに、本発明では、減水剤や凝結遅延剤を併用してもよい。
【００４０】
本発明のセメントコンクリートの水粉体比（Ｗ／Ｐ）は１０〜２５％が好ましく、１４〜２３％がより好ましい。１０％未満だとセメントコンクリートの粘性が大きく吹付作業性や圧送性が低下するおそれがあり、２５％を越えると強度発現性や初期凝結に悪影響を与えるおそれがある。なお、ここでいう水には液状急結剤中の水を考慮しない。
【００４１】
本発明の吹付材料の調製方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。急結剤をプランジャーポンプ等で、内側の壁面に幾つかの孔又は溝を設けた二重管の外側に圧送する。又、二重管の内側にはセメントコンクリートを圧送する。空気と混合してミスト状になった急結剤を、二重管の外側から二重管の孔又は溝を介して二重管の内側に圧送することによりセメントコンクリートと合流混合し、急結性セメントコンクリートとして吹付ける。
【００４２】
【実施例】
以下、実験例に基づき詳細に説明する。
【００４３】
実験例１
表１に示す水硬性材料１００質量部と骨材２００質量部を混合し、ドライセメントモルタルを調製した。このドライセメントモルタルに、水硬性材料１００質量部に対して表１に示す質量部の空気連行剤、２質量部の微粉、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維、並びに水粉体比２０％の水を混合し、ウエットセメントモルタルを調製した。得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき空気量と単位容積質量を測定した。結果を表１に示す。
なお、実験例２以降において、このウエットセメントモルタルに、硫酸アルミニウムからなり、固形分濃度２６％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して固形分換算で５質量部加え、１０秒間練混ぜ、急結性セメントモルタルを調製するようにした。
【００４４】
（使用材料）
水硬性材料ａ：早強ポルトランドセメント（比重３．１４、市販品）１００質量部、カルシウムアルミネート類２質量部、及びセッコウ２質量部からなる混合物水硬性材料ｂ：普通ポルトランドセメント、比重３．１６、市販品
水硬性材料ｃ：早強ポルトランドセメント（比重３．１４、市販品）１００質量部とカルシウムアルミネート類２質量部からなる混合物
カルシウムアルミネート類：主成分Ｃ₁₂Ａ₇、非晶質、ブレーン比表面積５９００ｃｍ²／ｇ
セッコウ：無水セッコウ、市販品
骨材：新潟県青海町産石灰砂、粒径１．５mm以下、比重２．６７
繊維：ビニロンファイバー、繊維長６mm、市販品
粘性調整剤：メチルセルロース、市販品
微粉：シリカフューム、比表面積７０００ｃｍ²／ｇ以上、市販品
硫酸アルミニウム：１２水塩、市販品
空気連行剤：変性アルキルカルボン酸化合物系陰イオン活性剤、市販品
【００４５】
（測定方法）
空気量：急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき、モルタル用エアメータを用い、ＪＩＳＡ１１２８に準じて測定した。
単位容積質量：急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき、空気量の測定で使用したモルタルの質量を測定し、得られたモルタルの質量を予め測定しておいたモルタル用エアメータの容積で除することにより算出した。
【００４６】
【表１】

【００４７】
実験例２
ドライセメントモルタルに、水硬性材料ａ１００質量部に対して０．０５質量部の空気連行剤、２質量部の微粉、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して表２に示す質量部の繊維、並びに水粉体比２０％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、硫酸アルミニウムからなり、固形分濃度２６％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して固形分換算で５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき空気量を測定し、得られた急結性セメントモルタルにつき曲げじん性係数を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００４８】
（測定方法）
曲げじん性係数：急結性セメントモルタルにつき、ＪＳＣＥ−Ｇ５５２に準じて測定した。測定材齢は２８日。
【００４９】
【表２】

【００５０】
実験例３
ドライセメントモルタルに、水硬性材料ａ１００質量部に対して０．０５質量部の空気連行剤、表３に示す質量部の微粉、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維、並びに水粉体比２０％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき空気量とモルタルフローを測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に示す。
【００５１】
（測定方法）
モルタルフロー：急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき、ＪＩＳ
Ａ５２０１に準じて測定した。
【００５２】
【表３】

【００５３】
実験例４
ドライセメントモルタルに、水硬性材料ａ１００質量部に対して０．０５質量部の空気連行剤、２質量部の微粉、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維、並びに水粉体比２０％の水を混合してウエットセメントモルタルを調製し、硫酸アルミニウムからなり、固形分濃度２６％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して固形分換算で表４に示す質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき空気量を測定し、得られた急結性セメントモルタルにつき凝結性状と角柱圧縮強度を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に示す。
【００５４】
（測定方法）
凝結性状：２０℃の条件下にて、液状急結剤を混合し、１０秒間練混ぜて調製した急結性セメントモルタルにつき、素早く型枠に充填してからプロクター貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ²に達する迄の時間を始発とし、２８．０Ｎ／ｍｍ²に達する迄の時間を終結とした。
角柱圧縮強度：予め全ての材料温度を５℃に冷却した後に調製して得られた急結性セメントモルタルを素早く４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に振動させながら詰め、所定材齢まで２０℃で養生した。尚、養生は温度２０℃、湿度６０％の気中養生を行い、圧縮強度の測定はＪＩＳＲ５２０１に準じた。
【００５５】
【表４】

【００５６】
実験例５
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して表５に示す粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維からなるドライセメントモルタルを調製した。このドライセメントモルタルを連続練混ぜ圧送方式のドイツＰＥＴ社製Ｇ４ポンプに投入した。次いで、水硬性材料ａ１００質量部に対して０．０５質量部の空気連行剤を混入した水を、水粉体比で２０％になるようにドライセメントモルタルと混合し、連続的に練り混ぜてウエットセメントモルタルを調製し、内径２５．４ｍｍの配管１０ｍを介して圧送した。このときの吐出能力は２．１ｍ³／ｈｒであった。
一方、硫酸アルミニウムからなり、固形分濃度２６％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して固形分換算で５質量部、ノズル手前でウエットセメントモルタルと合流混合して急結性セメントモルタルを調製し、ノズルから吹付けた。得られた急結性セメントモルタルにつき付着特性を測定した。結果を表５に示す。
【００５７】
（測定方法）
付着特性：ノズルを固定して高さ４ｍ×幅４ｍ×長さ５ｍの模擬トンネルの側壁に１５秒間急結性セメントモルタルを吹付け、吹付面たる側壁から付着した急結性セメントモルタルの頂点までの距離を測定し、付着特性とした。
【００５８】
【表５】

【００５９】
実験例６
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維からなるドライセメントモルタルを調製し、水硬性材料ａ１００質量部に対して０．０５質量部の空気連行剤を混入した水を、水粉体比で２０％になるように混合してウエットセメントモルタルを調製し、硫酸アルミニウムからなり、固形分濃度２６％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して固形分換算で表６に示す質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結性セメントモルタルにつきダレとリバウンド率を測定したこと以外は、実験例５と同様に行った。結果を表６に示す。
【００６０】
（測定方法）
ダレ：急結性セメントモルタルを２.１ｍ³／ｈの圧送速度で２分間、鉄板でアーチ状に製作した高さ３．５ｍ×幅２．５ｍの模擬トンネルに吹付けている状態を観察した。ダレが生じなかったものを○とし、ダレが少し生じたものを△とし、ダレが多く生じたものを×とした。
リバウンド率：急結性セメントモルタルを２.１ｍ³／ｈの圧送速度で２分間、鉄板でアーチ状に製作した高さ３．５ｍ×幅２．５ｍの模擬トンネルに吹付けた。
その後、（リバウンド率）＝（模擬トンネルに付着せずに落下した急結性セメントモルタルの質量）／（模擬トンネルに吹付けた急結性セメントモルタルの質量）×１００（％）で算出した。
【００６１】
【表６】

【００６２】
実験例７
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維からなるドライセメントモルタルを調製し、水硬性材料１００質量部に対して表７に示す質量部の空気連行剤を混入した水を、水粉体比で２０％になるようにドライセメントモルタルと混合してウエットセメントモルタルを調製し、硫酸アルミニウムからなり、固形分濃度２６％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して固形分換算で５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないウエットセメントモルタルにつき圧送抵抗を評価するため圧力を測定し、得られた急結性セメントモルタルにつき凍結融解抵抗性と円柱圧縮強度を測定したこと以外は、実験例５と同様に行った。結果を表７に示す。
【００６３】
（測定方法）
圧力：Ｇ４ポンプ出口に圧力計を設けて、急結剤を含有しないウエットセメントモルタルを内径２５．４ｍｍの配管１０ｍを介して圧送した時の、圧送中の圧力を測定した。
凍結融解抵抗性：得られた急結性セメントモルタルを縦５０ｃｍ×横５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの箱型枠に吹付けた後、縦４０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ１０ｃｍの角柱に切断して取り出し、供試体とした。この供試体を用い、凍結融解試験をＪＳＣＥ−Ｇ５０１に準じて測定した。相対動弾性係数を１５サイクル毎に測定し、相対動弾性係数が６０％以下を示したサイクル数を凍結融解抵抗性とした。
円柱圧縮強度：得られた急結性セメントモルタルを縦５０ｃｍ×横５０ｃｍ×厚さ２０ｃｍの箱型枠に吹付けた後、直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの円柱に成形し、供試体とした。この供試体を用い、圧縮強度試験ををＪＩＳＡ１１０８に準じて測定した。
【００６４】
【表７】

【００６５】
実験例８
水硬性材料ａ１００質量部、骨材２００質量部、微粉２質量部、水硬性材料と微粉の合計１００質量部に対して０．１質量部の粘性調整剤、並びに、水硬性材料、骨材、粘性調整剤、及び微粉の合計１００質量部に対して０．５質量部の繊維からなるドライセメントモルタルを調製し、水硬性材料ａ１００質量部に対して０．０５質量部の空気連行剤を混入した水を、水粉体比で２０％になるように混合してウエットセメントモルタルを調製し、硫酸アルミニウムからなり、固形分濃度２６％の液状急結剤を水硬性材料１００質量部に対して固形分換算で５質量部加えて急結性セメントモルタルを調製し、得られた急結剤を含有しないセメントモルタルにつきモルタル圧送性を測定し、得られた急結性セメントモルタルにつきノズルの閉塞状況、粉塵発生量、及び乾燥収縮抵抗性を測定したこと以外は、実験例５と同様に行った。結果を表８に示す。
【００６６】
（測定方法）
モルタル圧送性：急結剤を含有しないウェットセメントモルタルを圧送後、連続的にモルタルがホース先端より吐出する場合を○、吐出はできるが、不連続な吐出が少し認められる場合を△、不連続な吐出が多く、かつ、圧送抵抗がかかりホースが脈動する場合を×とした。
ノズルの閉塞状況：急結性セメントモルタルをノズルから４分間吹付けた後、ノズル内部を観察し、内部断面の３０％以上が閉塞した場合を×、内部断面の１０〜３０％が閉塞した場合を△、内部断面の１０％未満が閉塞した場合を○とした。
粉塵発生量：急結性セメントモルタルを２.１ｍ³／ｈの圧送速度で４分間、鉄板でアーチ状に製作した高さ３．５ｍ×幅２．５ｍの模擬トンネル側面に、ノズル先端から吹付けた。ノズル先端から３ｍ手前の定位置で、１分毎に粉塵発生量をデジタル粉塵計で測定した。粉塵発生量は得られた測定値の平均値で示した。
乾燥収縮抵抗性：得られた急結性セメントモルタルを縦４ｃｍ×横４ｃｍ×厚さ１６ｃｍの三連型枠に吹付け、脱型したものを供試体とした。この供試体を用いて長さ変化試験を行った。供試体を、温度２０℃、湿度６０％の条件下で気中養生し、ＪＩＳＡ１１２９、ダイヤルゲージ方法に準じて、所定材齢における長さ変化を測定し、乾燥収縮抵抗性とした。
【００６７】
【表８】

【００６８】
【発明の効果】
本発明の吹付材料を用いると、空気が多く混入するので単位容積質量が小さくなり、ポンプ圧送性に優れたセメントコンクリートを調製できる。さらに、液状急結剤を使用すると、粉体急結剤に比べて粉塵の発生量が小さくなり、強度発現性に優れた吹付材料を得ることができる。さらに、セメントコンクリートと急結剤を混合した急結性セメントコンクリートは適度なサイズと量を有する空気が混入されているので耐凍結融解抵抗性にも優れる。又、本発明の吹付材料は粉塵やリバウンドが少ないという効果も有するものである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used to prevent the collapse of exposed natural surfaces and exposed natural surfaces in tunnel excavation work such as roads, railways, and conduits, and repair concrete structures, etc. It relates to the spray material. In the present invention, mortar and concrete are generically called cement concrete, cement concrete not containing water is called dry cement concrete, and cement concrete containing water is called wet cement concrete.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in tunnel excavation of roads and railways, in order to prevent collapse of exposed ground surfaces, a spraying method using a quick setting concrete mixed with a quick setting agent and concrete as a spraying material has been carried out. This method is usually done by mixing concrete, aggregate, and water in a concrete manufacturing facility installed at the construction site, preparing the concrete, transporting it to the spraying site with an agitator car, and airing the concrete with a spraying machine. There is a NATM construction method in which a rapid setting agent conveyed by air from one of the mixing pipes provided in the middle is joined and mixed and sprayed as quick setting sprayed concrete.
[0003]
Also, in the after-blow after excavation by the TBM method, dry mortar mixed with hydraulic material and aggregate in advance is mixed with water continuously with a continuous mixing type mixer pump to prepare and pump wet mortar. A method of spraying as a quick-setting spraying mortar by mixing and mixing with a quick-setting agent has been implemented.
[0004]
In the spraying on the slope, in order to prevent dripping of the mortar sprayed by the free frame construction method, a liquid quick setting agent mainly composed of water glass is mixed and mixed with the concrete and sprayed as quick setting sprayed concrete. Has been implemented.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, early deterioration of concrete has been a problem, and improvement in durability such as freeze-thaw resistance is required for quick setting sprayed concrete. However, concrete structures at tunnel wellheads in cold regions below freezing, concrete structures exposed to the open air, and quick setting sprayed concrete sprayed to the slope exposed to the open air are resistant to freezing and thawing. There was also a problem of being inferior.
[0006]
When water cement ratio was made small for improvement of freeze-thaw resistance, there was a problem that pumpability became worse.
[0007]
As a result of various studies to solve these problems, the present inventor has obtained knowledge that the problem can be solved by using a specific spray material, and has completed the present invention.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a hydraulic material, aggregate, air entrainment agents, and Ri the name contains 10-25% water water powder ratio and the cement concrete Ru der air amount 10% or more, a spray material comprising a quick-setting admixture comprising an aluminum sulfate, a hydraulic material, aggregate, air entrainment agents, and Ri the name contains 10-25% water water powder ratio and characterized in that the amount of air is pumped der Ru cement concrete 10% or more, the quick-setting admixture comprising an aluminum sulfate confluence mixed to prepare a rapid setting cement concrete on the way pumping, spraying spraying method der to is, furthermore, a該吹with method characterized by comprising a fine powder, further, a該吹with method characterized by comprising a viscosity adjusting agent, further,該吹with method der characterized by containing fibers A該吹with method, wherein the particle size of the fine powder is 3000 cm 2 / ^g or more in Blaine value, Ri該吹with method der, wherein the quick-setting admixture is liquid accelerator, air volume The hydraulic material is a mixture of cement and calcium aluminate, or a mixture of cement, calcium aluminate, and gypsum. This spraying method is characterized in that the air entraining agent is an anionic surfactant, and the amount of the air entraining agent used is 0 with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material. 0.005 to 0.3 part by mass of the spraying method .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0010]
The present invention prepares cement concrete by mixing hydraulic material, aggregate, air entraining agent, and water, and by mixing and mixing the quick setting agent to this cement concrete, This quick setting cement concrete is sprayed as a spraying material. In particular, by increasing the amount of air using an air entraining agent, the unit volume mass of cement concrete is reduced, so that even when the water / powder ratio is small, the pumpability is improved and the freeze-thaw resistance is improved. It has the effect. Here, the powder refers to the total of the hydraulic material and fine powder and viscosity modifier used as necessary. Moreover, since excessive air escapes from the quick setting cement concrete due to the impact at the time of spraying, there is little adverse effect such as a significant decrease in strength development. Furthermore, the spray material of the present invention reduces dust and rebound.
[0011]
Examples of the hydraulic material used in the present invention include cements, a mixture of cements and calcium aluminate, and a mixture of cement, calcium aluminate, and gypsum. Among these, a mixture of cement and calcium aluminate, or a mixture of cement, calcium aluminate, and gypsum is preferable in terms of excellent reaction activity, and a mixture of cement, calcium aluminate, and gypsum is preferable. More preferred.
[0012]
Examples of the cements include various portland cements such as normal, early strong, moderately hot, super early heat, and low heat, various mixed cements obtained by mixing fly ash, blast furnace slag, and the like with these portland cements, and fine particle cements. .
[0013]
The calcium aluminate used in the present invention is a CaO obtained by mixing a raw material containing calcia and a raw material containing alumina, etc., and performing a heat treatment such as firing in a kiln or melting in an electric furnace. And Al ₂ O ₃ as main components, and is a general term for substances having hydration activity, and CaO and / or part of Al ₂ O ₃ is an alkali metal oxide, alkaline earth metal oxide, silicon oxide, Substances substituted with titanium oxide, iron oxide, alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkali metal sulfates, alkaline earth metal sulfates, or the like, or mainly CaO and Al ₂ O ₃ These are substances in which a small amount is dissolved. The mineral form may be either crystalline or amorphous.
[0014]
Among the calcium aluminates, C ₁₂ A ₇ (C is an abbreviation for CaO and A is an abbreviation for Al ₂ O ₃ ) is preferable, and amorphous C ₁₂ A ₇ is more preferable in terms of excellent reaction activity.
[0015]
0.5-8 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of cements, and, as for the usage-amount of calcium aluminates, 2-7 mass parts is more preferable. If it is less than 0.5 parts by mass, the initial setting may be difficult to promote, and if it exceeds 8 parts by mass, the fluidity of cement concrete may be hindered.
[0016]
The gypsum used in the present invention is used to further improve the initial and long-term strength development. As a gypsum, a semi-water gypsum, a two-water gypsum, and an anhydrous gypsum are mentioned, These 1 type or 2 types or more can be used. Among these, anhydrous gypsum is preferable in terms of strength development.
[0017]
20-300 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of calcium aluminates, and the usage-amount of gypsum is more preferable 50-200 mass parts. If the amount is less than 20 parts by mass, the initial and long-term strength development properties may not be improved. If the amount exceeds 300 parts by mass, the initial setting properties may be impaired.
[0018]
Examples of the aggregate used in the present invention include river sand, mountain sand, sea sand, and lime sand. Aggregate may be used by mixing with hydraulic material or water at the spraying site, or the dried aggregate is mixed with hydraulic material to form premix type dry cement concrete. Concrete may be transported to the site.
[0019]
The particle size of the aggregate is preferably 2.5 mm or less, and more preferably 1.5 mm or less in terms of pumpability and the like. If it exceeds 2.5 mm, the pumpability is lowered, and the rebound rate when sprayed may increase.
[0020]
The amount of the aggregate used is preferably 150 to 300 parts by mass, more preferably 180 to 270 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material. If it is less than 150 parts by mass, the drying shrinkage resistance may be lowered, and if it exceeds 300 parts by mass, the rebound rate when sprayed may be increased.
[0021]
The air entraining agent used in the present invention refers to a cement admixture that introduces air into wet cement concrete obtained by mixing hydraulic material, aggregate, and water. As the air entraining agent, commercially available AE agents and AE water reducing agents having water reducing performance can be used. Examples of air entraining agents include anionic surfactants such as carboxylic acid compounds, soaps, and sulfates, nonionic surfactants such as ethers and ester ethers, betaines and imidazolines. Amphoteric surfactants, cationic surfactants, and the like. Among these, anionic surfactants are preferable because they are generally easily available.
[0022]
0.001-0.3 mass part is preferable with respect to 100 mass parts of hydraulic materials, and, as for the usage-amount of an air entraining agent, 0.005-0.2 mass part is more preferable. If the amount is less than 0.001 parts by mass, the amount of air is reduced, the unit volume mass of cement concrete is increased, and the pumping resistance is increased, so that the pumpability is deteriorated, and the freeze-thaw resistance may not be improved. If it exceeds 3 parts by mass, strength development may be reduced.
[0023]
The amount of air in the cement concrete used in the present invention is 7% or more, preferably 10 to 25%, more preferably 15 to 20%. If it is less than 7%, the unit volume mass of cement concrete becomes large, the pumpability becomes poor, and the freeze-thaw resistance of rapid setting cement concrete may not be improved. If it exceeds 25%, strength development will be reduced. There is a fear.
[0024]
Furthermore, in the present invention, it is preferable to use fine powder in order to improve the pumpability and the adhesion characteristics at the time of spraying.
[0025]
The particle size of the fines, from the viewpoint of improving the adhesion properties at the time of pumpability and spraying, preferably 3000 cm ² / g or more in Blaine value, 7000 cm ² / g or more is more preferable.
[0026]
As fine powders, clay minerals such as beidelite, bentonite, metakaolin, kaolinite, halloysite, montmorillonite, pyrophyllite, vermiculite, mica, chlorite, saponite, sepiolite, and acid clay, mainly composed of layered aluminosilicates, fine powder Examples include slag, fine fly ash, silica fume, and limestone powder. Among these, one or two or more selected from the group consisting of silica fume, limestone powder, and clay mineral are preferable, and silica fume is more preferable in terms of pumpability, fluidity, and adhesion characteristics at the time of spraying.
[0027]
0.5-5 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of hydraulic materials, and, as for the usage-amount of fine powder, 1-3 mass parts is more preferable. If the amount is less than 0.5 parts by mass, the adhesion characteristics at the time of spraying may not be improved, and if it exceeds 5 parts by mass, the fluidity may be reduced.
[0028]
Furthermore, in the present invention, it is preferable to use a viscosity modifier in order to impart viscosity to cement concrete and improve the adhesion characteristics at the time of spraying.
[0029]
Examples of the viscosity modifier used in the present invention include hydrophilic polymer compounds. Examples of hydrophilic polymer compounds include celluloses such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, methylethylcellulose, and ethylcellulose; polysaccharides such as amylose, agar, alginic acid, sodium alginate, pullulan, and guar gum; Examples include various derivatives, polyvinyl alcohol, and polyethylene oxide. Among these, celluloses are preferable and methylcellulose is more preferable in terms of excellent adhesion characteristics and difficulty in inhibiting strength development.
[0030]
The amount of the viscosity modifier used is preferably 0.02 to 0.3 parts by mass, and 0.08 to 0.2 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the hydraulic material and fine powder used as necessary. More preferred. If it is less than 0.02 parts by mass, it may be difficult to impart viscosity, and if it exceeds 0.3 parts by mass, the fluidity may be too low and hinder pumpability.
[0031]
Furthermore, in this invention, it is preferable to use a fiber in order to improve the bending characteristic of the quick setting cement concrete hardened | cured by spraying, and to prevent that mortar falls by peeling etc. The fibers are mainly added in advance to the cement concrete side, but may be added in advance to the quick setting agent side.
[0032]
Examples of the fibers include steel fibers, glass fibers, and polymer fibers. Among these, polymer fibers are preferable in that they have good dispersibility with hydraulic materials and improve bending characteristics. Examples of the polymer fiber include vinylon fiber, polypropylene fiber, polyethylene fiber, polyacrylonitrile fiber, and aramid fiber. In these, a vinylon fiber is preferable at the point of bending toughness.
[0033]
The fiber length of the fiber is preferably 2 to 15 mm, and more preferably 4 to 10 mm. If it is less than 2 mm, the bending characteristics may not be improved, and if it exceeds 15 mm, the pumpability of cement concrete may be hindered.
[0034]
The amount of the fiber used is preferably 0.05 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass in total of the hydraulic material, the aggregate, and the viscosity modifier and fine powder used as necessary, and 0.1 to 0. 8 parts by mass is more preferable. If the amount is less than 0.05 parts by mass, the bending characteristics may not be improved. If the amount exceeds 1 part by mass, the fluidity of the cement concrete may be reduced, and the pumpability may be hindered.
[0035]
The rapid setting agent used in the present invention contains aluminum sulfate. Among the quick setting agents, liquid quick setting agents are preferable in that the components in the quick setting agent can be uniformly dispersed and handling is easy. Here, the liquid accelerator containing aluminum sulfate includes an aqueous solution and a suspension.
[0036]
Examples of the aluminum sulfate include commercially available powdered aluminum sulfate, and both anhydrous salts and hydrated salts can be used.
[0037]
The solid content concentration in the liquid quick-setting agent is preferably 20 to 40%, more preferably 25 to 35%. If it is less than 20%, initial setting or strength development may be hindered, and if it exceeds 40%, the viscosity of the liquid quickening agent increases, the pumpability of the liquid quickening agent decreases, and the liquid quickening agent It is difficult to uniformly disperse the components therein, and it may be difficult to handle the liquid quick setting agent.
[0038]
The amount of the rapid setting agent is preferably 0.2 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 8 parts by mass in terms of solid content with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material. If it is less than 0.2 parts by mass, it is difficult to promote initial setting, strength development is reduced, adhesion characteristics at the time of spraying may be reduced, and sagging and rebound may be increased. Therefore, solidified substances may adhere to the inside of the pipe or the nozzle, and mist may increase.
[0039]
Furthermore, in the present invention, a water reducing agent or a setting retarder may be used in combination.
[0040]
10-25% is preferable and, as for the water powder ratio (W / P) of the cement concrete of this invention, 14-23% is more preferable. If it is less than 10%, the viscosity of cement concrete is so large that spraying workability and pumpability may be lowered. If it exceeds 25%, strength development and initial setting may be adversely affected. In addition, the water here does not consider the water in a liquid quick-setting agent.
[0041]
Examples of the method for preparing the spray material of the present invention include the following methods. The quick setting agent is pumped by a plunger pump or the like to the outside of the double pipe provided with several holes or grooves on the inner wall surface. Cement concrete is pumped inside the double pipe. The rapid setting agent mixed with air and turned into a mist form is pumped from the outside of the double pipe to the inside of the double pipe through the hole or groove of the double pipe, and then mixed and cemented with cement concrete to quickly set. Sprayed as a cementitious concrete.
[0042]
【Example】
Hereinafter, it demonstrates in detail based on an experiment example.
[0043]
Experimental example 1
Dry cement mortar was prepared by mixing 100 parts by weight of the hydraulic material shown in Table 1 and 200 parts by weight of aggregate. In this dry cement mortar, 0.1 parts by mass for 100 parts by mass of hydraulic material, 100 parts by mass of air entraining agent shown in Table 1, 2 parts by mass of fine powder, 100 parts by mass of hydraulic material and fine powder. In addition, a mixture of 100 parts by mass of hydraulic material, aggregate, viscosity modifier, and fine powder is mixed with 0.5 parts by mass of fiber and water with a water / powder ratio of 20%. Cement mortar was prepared. The amount of air and unit volume mass were measured for the obtained wet cement mortar containing no rapid setting agent. The results are shown in Table 1.
In Experimental Example 2 and later, 5 wt parts of a liquid quick-setting agent made of aluminum sulfate and having a solid content concentration of 26% is added to 100 wt parts of the hydraulic material to the wet cement mortar in terms of solid content for 10 seconds. Kneading was performed to prepare a quick setting cement mortar.
[0044]
(Materials used)
Hydraulic material a: early strength Portland cement (specific gravity 3.14, commercially available) 100 parts by mass, calcium aluminate 2 parts by mass, and gypsum 2 parts by mass Hydraulic material b: ordinary Portland cement, specific gravity 3. 16. Commercially available hydraulic material c: Hayashi Portland cement (specific gravity 3.14, commercially available) 100 parts by mass and calcium aluminate 2 parts by mass calcium aluminate: main component C ₁₂ A ₇ , amorphous Quality, Blaine specific surface area 5900cm ² / g
Gypsum: anhydrous gypsum, commercial product aggregate: lime sand from Aomi Town, Niigata Prefecture, particle size 1.5mm or less, specific gravity 2.67
Fiber: Vinylon fiber, fiber length 6 mm, commercial product viscosity modifier: methyl cellulose, commercial product fine powder: silica fume, specific surface area of 7000 cm ² / g or more, commercial product aluminum sulfate: 12 hydrate, commercial product air entrainer: modified alkylcarboxylic acid Compound anion activator, commercial product
(Measuring method)
Air amount: Wet mortar containing no quick setting agent was measured according to JIS A 1128 using a mortar air meter.
Unit volume mass: For wet cement mortar containing no quick setting agent, measure the mass of the mortar used in the measurement of the air amount, and divide the mass of the obtained mortar by the volume of the mortar air meter that has been measured in advance. Was calculated.
[0046]
[Table 1]

[0047]
Experimental example 2
In dry cement mortar, 0.05 parts by mass of air entraining agent with respect to 100 parts by mass of hydraulic material a, 2 parts by mass of fine powder, 0.1 part by mass of viscosity with respect to 100 parts by mass of hydraulic material and fine powder Wet cement is prepared by mixing mass parts of fibers shown in Table 2 and water with a water / powder ratio of 20% with respect to a total of 100 parts by mass of the modifier, hydraulic material, aggregate, viscosity modifier, and fine powder. A mortar is prepared, and a quick setting cement mortar is obtained by adding 5 parts by mass of a liquid quick setting agent made of aluminum sulfate and having a solid content concentration of 26% in terms of solid content to 100 parts by mass of a hydraulic material. The same procedure as in Experimental Example 1 was conducted, except that the amount of air was measured for the wet cement mortar containing no rapid setting agent and the bending toughness coefficient was measured for the obtained rapid setting cement mortar. The results are shown in Table 2.
[0048]
(Measuring method)
Flexural toughness coefficient: Measured according to JSCE-G552 for quick setting cement mortar. Measurement material age is 28 days.
[0049]
[Table 2]

[0050]
Experimental example 3
In dry cement mortar, 0.05 parts by mass of air entraining agent with respect to 100 parts by mass of hydraulic material a, 0.1 parts by mass of fine powder of parts by mass shown in Table 3, 100 parts by mass of hydraulic material and fine powder. Of 100 parts by weight of a total of 100 parts by weight of a hydraulic material, an aggregate, a viscosity modifier, and fine powder, and water with a water powder ratio of 20%. A wet cement mortar was prepared, and the same procedure as in Experimental Example 1 was performed except that the air amount and the mortar flow were measured for the obtained wet cement mortar containing no rapid setting agent. The results are shown in Table 3.
[0051]
(Measuring method)
Mortar flow: JIS for wet cement mortar that does not contain quick setting agent
Measurement was performed according to A 5201.
[0052]
[Table 3]

[0053]
Experimental Example 4
In dry cement mortar, 0.05 parts by mass of air entraining agent with respect to 100 parts by mass of hydraulic material a, 2 parts by mass of fine powder, 0.1 part by mass of viscosity with respect to 100 parts by mass of hydraulic material and fine powder Wet cement mortar by mixing 0.5 parts by mass of fiber and 20% water powder ratio with respect to a total of 100 parts by mass of the adjusting agent, hydraulic material, aggregate, viscosity adjusting agent, and fine powder To prepare a quick setting cement mortar consisting of aluminum sulfate and adding a liquid quick setting agent having a solid content concentration of 26% to 100 parts by weight of a hydraulic material as shown in Table 4 in terms of solid content. The amount of air was measured for the obtained wet cement mortar containing no rapid setting agent, and the same procedures as in Experimental Example 1 were performed except that the setting properties and the prism compression strength were measured for the obtained rapid setting cement mortar. The results are shown in Table 4.
[0054]
(Measuring method)
Setting property: A quick setting cement mortar prepared by mixing a liquid quick setting agent under a condition of 20 ° C. and kneading for 10 seconds. The time until reaching mm ² was the first time, and the time until reaching 28.0 N / mm ² was the end.
Compressive strength of prisms: Quickly cemented mortar prepared after cooling all material temperatures to 5 ° C in advance is quickly packed in a 4cm x 4cm x 16cm formwork while being vibrated at 20 ° C until the specified age. Cured. The curing was performed in the air at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%, and the compression strength was measured according to JIS R 5201.
[0055]
[Table 4]

[0056]
Experimental Example 5
100 parts by weight of hydraulic material a, 200 parts by weight of aggregate, 2 parts by weight of fine powder, the viscosity adjusting agent shown in Table 5 for a total of 100 parts by weight of hydraulic material and fine powder, and hydraulic material, aggregate, viscosity adjustment The dry cement mortar which consists of a fiber of 0.5 mass part with respect to a total of 100 mass parts of an agent and a fine powder was prepared. This dry cement mortar was put into a G4 pump manufactured by PET, Germany, which was continuously mixed and pumped. Next, water mixed with 0.05 parts by mass of an air entraining agent with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material a is mixed with dry cement mortar so that the water powder ratio is 20%, and continuously kneaded. Wet cement mortar was prepared and pumped through a pipe 10 m having an inner diameter of 25.4 mm. Discharge capacity at this time was 2.1m ³ / hr.
On the other hand, a quick setting cement composed of aluminum sulfate and having a solid content concentration of 26% is combined with wet cement mortar and mixed with wet cement mortar in front of the nozzle, 5 parts by weight in terms of solid content with respect to 100 parts by weight of hydraulic material Mortar was prepared and sprayed from a nozzle. The adhesion characteristics of the obtained quick setting cement mortar were measured. The results are shown in Table 5.
[0057]
(Measuring method)
Adhesion characteristics: Fixed cement mortar is sprayed for 15 seconds on the side wall of a simulated tunnel with height 4m x width 4m x length 5m with the nozzle fixed, to the apex of the fast-setting cement mortar adhering from the spraying side wall Was measured as the adhesion property.
[0058]
[Table 5]

[0059]
Experimental Example 6
100 parts by weight of hydraulic material a, 200 parts by weight of aggregate, 2 parts by weight of fine powder, 0.1 parts by weight of viscosity modifier for a total of 100 parts by weight of hydraulic material and fine powder, as well as hydraulic material, aggregate, Prepare a dry cement mortar composed of 0.5 parts by mass of fiber for a total of 100 parts by mass of viscosity modifier and fine powder, and mix 0.05 parts by mass of air entraining agent with 100 parts by mass of hydraulic material a. Wet mortar is prepared by mixing the water so that the water powder ratio is 20%, and a liquid quick-setting agent made of aluminum sulfate and having a solid content concentration of 26% is added to 100 parts by mass of the hydraulic material. A rapid setting cement mortar was prepared by adding parts by mass shown in Table 6 in terms of solid content, and the same procedure as in Experimental Example 5 was performed except that the dripping and rebound rate of the obtained rapid setting cement mortar was measured. The results are shown in Table 6.
[0060]
(Measuring method)
Dare: We observed a state in which a quick-setting cement mortar was sprayed onto a simulated tunnel measuring 3.5m in height and 2.5m in width made in an arch shape with an iron plate for 2 minutes at a pumping speed of 2.1m ³ / h . The case where no sagging occurred was marked with ◯, the case where sagging occurred a little, and the case where sagging occurred a lot.
Rebound rate: Rapid setting cement mortar was sprayed on a simulated tunnel measuring 3.5 m in height and 2.5 m in width made in an arch shape with an iron plate at a pumping speed of 2.1 m ³ / h for 2 minutes.
Thereafter, (rebound rate) = (mass of quick setting cement mortar dropped without adhering to the simulated tunnel) / (mass of quick setting cement mortar sprayed on the simulated tunnel) × 100 (%).
[0061]
[Table 6]

[0062]
Experimental Example 7
100 parts by weight of hydraulic material a, 200 parts by weight of aggregate, 2 parts by weight of fine powder, 0.1 parts by weight of viscosity modifier for a total of 100 parts by weight of hydraulic material and fine powder, as well as hydraulic material, aggregate, A dry cement mortar composed of 0.5 parts by mass of fibers is prepared for a total of 100 parts by mass of the viscosity modifier and fine powder, and the mass entrainment agent shown in Table 7 with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material. The mixed water is mixed with dry cement mortar so that the water powder ratio becomes 20% to prepare a wet cement mortar, and a liquid quick-setting agent made of aluminum sulfate and having a solid content concentration of 26% is added to the hydraulic material 100. By adding 5 parts by mass in terms of solid content with respect to parts by mass to prepare a quick setting cement mortar, and measuring the pressure to evaluate the pumping resistance of the obtained wet cement mortar containing no quick setting agent, it is obtained. Except that the freeze-thaw resistance and columnar compressive strength per rapid setting cement mortar was measured, it was conducted in the same manner as in Experimental Example 5. The results are shown in Table 7.
[0063]
(Measuring method)
Pressure: A pressure gauge was provided at the outlet of the G4 pump, and the pressure during pumping was measured when wet cement mortar containing no rapid setting agent was pumped through a pipe 10 m having an inner diameter of 25.4 mm.
Freezing and thawing resistance: After spraying the obtained quick-setting cement mortar onto a box frame having a length of 50 cm, a width of 50 cm, and a thickness of 20 cm, it was cut into a rectangular column having a length of 40 cm, a width of 10 cm and a thickness of 10 cm, A specimen was used. Using this specimen, the freeze-thaw test was measured according to JSCE-G501. The relative dynamic elastic modulus was measured every 15 cycles, and the number of cycles in which the relative dynamic elastic modulus was 60% or less was defined as freeze-thaw resistance.
Cylindrical compressive strength: The quick setting cement mortar obtained was sprayed on a box frame of 50 cm long × 50 cm wide × 20 cm thick, and then molded into a cylinder having a diameter of 5 cm × height of 10 cm to obtain a specimen. Using this specimen, the compressive strength test was measured according to JIS A 1108.
[0064]
[Table 7]

[0065]
Experimental Example 8
100 parts by weight of hydraulic material a, 200 parts by weight of aggregate, 2 parts by weight of fine powder, 0.1 parts by weight of viscosity modifier for a total of 100 parts by weight of hydraulic material and fine powder, as well as hydraulic material, aggregate, Prepare a dry cement mortar composed of 0.5 parts by mass of fiber for a total of 100 parts by mass of viscosity modifier and fine powder, and mix 0.05 parts by mass of air entraining agent with 100 parts by mass of hydraulic material a. Wet mortar is prepared by mixing the water so that the water powder ratio is 20%, and a liquid quick-setting agent made of aluminum sulfate and having a solid content concentration of 26% is added to 100 parts by mass of the hydraulic material. Add 5 parts by mass in terms of solid content to prepare a quick setting cement mortar, measure the mortar pumpability of the resulting cement mortar that does not contain the quick setting agent, and clog the nozzle for the resulting quick setting cement mortar. , Dust generation amount, and except that the drying shrinkage resistance was determined, it was carried out in the same manner as in Experimental Example 5. The results are shown in Table 8.
[0066]
(Measuring method)
Mortar pumpability: ◯ when mortar is continuously discharged from the end of the hose after pumping wet cement mortar that does not contain an accelerating agent, △ when discontinuous discharge is observed, but discontinuous The case where there was a large amount of discharge and the hose pulsated due to pressure resistance was marked as x.
Nozzle blocking condition: After spraying quick setting cement mortar from the nozzle for 4 minutes, the inside of the nozzle is observed, x when 30% or more of the internal cross section is blocked, and 10 to 30% of the internal cross section is blocked △, and the case where less than 10% of the internal cross section was blocked was marked ◯.
Dust generation amount: Blowing from the tip of the nozzle to the side of a simulated tunnel of 3.5m in height and 2.5m in width made of iron plate in an arch shape for 4 minutes at 2.1m ³ / h pumping speed of 2.1m ³ / h I attached. The dust generation amount was measured with a digital dust meter every minute at a fixed position 3 m before the nozzle tip. The amount of dust generation was shown by the average value of the measured values obtained.
Drying shrinkage resistance: The obtained quick-setting cement mortar was sprayed onto a triple frame having a length of 4 cm, a width of 4 cm, and a thickness of 16 cm, and removed from the mold to obtain a specimen. Using this specimen, a length change test was performed. The specimen was cured in the air under the conditions of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%, and the length change at a predetermined age was measured according to JIS A 1129 and dial gauge method to obtain drying shrinkage resistance.
[0067]
[Table 8]

[0068]
【The invention's effect】
When the spray material of the present invention is used, since a large amount of air is mixed, the unit volume mass is reduced, and cement concrete excellent in pumpability can be prepared. Furthermore, when a liquid quick-set agent is used, the amount of dust generated is smaller than that of the powder quick-set agent, and a spray material excellent in strength development can be obtained. Furthermore, quick setting cement concrete obtained by mixing cement concrete and a quick setting agent is mixed with air having an appropriate size and amount, and thus has excellent resistance to freezing and thawing. The spray material of the present invention also has an effect that dust and rebound are small.

Claims

Hydraulic material, aggregate, air entrainment agents, and Ri the name contains 10-25% water water powder ratio and the cement concrete air amount Ru der 10% or more, it contains aluminum sulfate A spraying material comprising a quick setting agent.

Hydraulic material, aggregate, air entraining agent, and water powder ratio Ri name contains 10-25% water, and the amount of air is pumped der Ru cement concrete more than 10% in the middle pumping A spraying method characterized in that rapid setting cement concrete is prepared by merging and mixing quick setting agents containing aluminum sulfate and sprayed.

The spraying method according to claim 2 , further comprising fine powder .

The spraying method according to claim 2 or 3 , further comprising a viscosity modifier .

Furthermore, spraying method according one of claims 2-4, characterized by containing fibers.

The spraying method according to claim 3, wherein the particle size of the fine powder is 3000 cm ² / g or more in terms of a brain value .

The spraying method according to claim 2, wherein the quick setting agent is a liquid quick setting agent .

The spraying method according to claim 2, wherein the air amount is 15 to 25%.

The spraying method according to claim 2, wherein the hydraulic material is a mixture of cement and calcium aluminate, or a mixture of cement, calcium aluminate, and gypsum.

The spraying method according to claim 2, wherein the air entraining agent is an anionic surfactant.

The spraying method according to claim 2, wherein the amount of the air entraining agent used is 0.005 to 0.3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydraulic material.