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JP2001130939A - セメント系吹付け材料と吹付け施工方法 - Google Patents

セメント系吹付け材料と吹付け施工方法

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Publication number
JP2001130939A
JP2001130939A JP30835699A JP30835699A JP2001130939A JP 2001130939 A JP2001130939 A JP 2001130939A JP 30835699 A JP30835699 A JP 30835699A JP 30835699 A JP30835699 A JP 30835699A JP 2001130939 A JP2001130939 A JP 2001130939A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cement
spraying
quick
amount
setting agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30835699A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisashi Ozawa
尚志 小澤
Makihiko Ichikawa
牧彦 市川
Kenichi Honma
健一 本間
Shigeru Matsuura
茂 松浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiheiyo Cement Corp filed Critical Taiheiyo Cement Corp
Priority to JP30835699A priority Critical patent/JP2001130939A/ja
Publication of JP2001130939A publication Critical patent/JP2001130939A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/24Cements from oil shales, residues or waste other than slag
    • C04B7/243Mixtures thereof with activators or composition-correcting additives, e.g. mixtures of fly ash and alkali activators
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00146Sprayable or pumpable mixtures
    • C04B2111/00155Sprayable, i.e. concrete-like, materials able to be shaped by spraying instead of by casting, e.g. gunite
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 初期硬化性が大きく急結性に優れた吹付け
工法ないし吹付け材を提供する。 【解決手段】セメント系材料に急結剤を用いた吹付け材
ないし吹付け方法であって、セメント系材料として石炭
灰を原料とした焼成物に石膏を加えた水硬性組成物を用
い、この焼成物がC3A量10〜40重量%および少な
くともC3S、C2Sの1種類以上を含むものであるセメ
ント系材料ないしその吹付け施工方法。

Description

【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
造物等の工事において、天井や壁面にモルタルやコンク
リートなどのセメント系材料を吹付け施工する方法およ
びその吹付け材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】トンネルや地下構造物などの覆工工法と
して、型枠を用いて壁面にコンクリートを流し込む工法
と、型枠を使用せず急結剤と圧縮空気を利用してモルタ
ルやコンクリートを壁面に直接吹付ける吹付け工法が従
来から知られている。この吹付け工法としては、セメン
ト、細骨材、粗骨材および急結剤をあらかじめ乾燥状態
で混合し、これにノズル手前で水を加えて吹き付ける乾
式吹付け工法と、セメント、細骨材、粗骨材および水を
混練して生コンクリートとし、これにノズル手前で急結
剤を添加する湿式吹付け工法とがある(特開昭61-92263
号公報など)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】乾式吹付け工法と湿式
吹付け工法の何れにおいても、使用される急結剤は強ア
ルカリ性であるため、吹付け工事の際に、作業者の皮膚
や呼吸器、目等に悪影響を及ぼすことが報告されてお
り、出来るだけ急結剤の使用量を低減することが求めら
れている。また、吹付けコンクリートの初期強度は急結
剤の使用量に伴って高くなるが、反面、長期強度の発現
性は急結剤の使用量が多いと低下する問題がある。さら
に急結剤の使用量の増加は施工コストの増大を招く。従
って、急結剤の使用量を極力低減し、しかも十分な初期
強度を発現できる吹付け材料や施工方法が求められてい
る。
【0004】一方、石炭火力発電所等から排出される石
炭灰の量が近年増加傾向にあり、その有効活用が大きな
課題となっている。現在、石炭灰の約4割は粘土の代わ
りにセメント原料として利用されているが、石炭灰は粘
土よりもAl23を多く含むため、セメント原料として
単純に石炭灰の配合量を増加すると、製造されるセメン
ト中のカルシウムアルミネート(C3A)量が増加し、こ
れによってセメントの水和熱が高くなることが懸念され
る。従って、石炭灰をセメント原料として有効利用する
場合でもその使用量に自ずから限度がある。
【0005】本発明は、吹付け施工および石炭灰の利用
状況における上記問題を解決したものであり、石炭灰を
原料とした所定成分の焼成物を吹付け材料として用いる
ことにより、石炭灰の使用量を増大させ、比較的少量の
急結剤でも優れた初期強度を発現する吹付け材料ないし
吹付け方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決する手段】すなわち、本発明は、(1)急
結剤を用いたセメント系材料の吹付け施工において、セ
メント系材料として、石炭燃焼時に生じた石炭灰を原料
とした焼成物であって、C3Aを10〜40重量%、お
よび少なくともC3S、C2Sの1種類以上を含む焼成物
と石膏からなる水硬性組成物(CAエコセメント)を用い
ることを特徴とするセメント系材料の吹付け施工方法に
関する。
【0007】また本発明は、(2)セメント系材料に急
結剤を配合してなる吹付け材料であって、セメント系材
料として、石炭燃焼時に生じた石炭灰を原料とした焼成
物であって、C3Aを10〜40重量%、および少なく
ともC3S、C2Sの1種類以上を含む焼成物と石膏から
なる水硬性組成物(CAエコセメント)を用いることを特
徴とするセメント系吹付け材料に関する。
【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。なお、以下の説明において重量%は質
量%である。本発明は、急結剤を用いたセメント系材料
の吹付け施工において、セメント系材料として、石炭燃
焼時に生じた石炭灰を原料とした焼成物と石膏からなる
水硬性組成物(CAエコセメントと云う)を用いることに
より、初期の硬化性状を改善したものである。
【0009】石炭灰としては、石炭燃焼時にボイラー床
から採取されるクリンカアッシュと集塵機に捕集される
フライアッシュの両方が用いられる。CAエコセメント
は石炭灰に石灰石、硅石、粘土、鉄原料等を混合して成
分調整した原料を用い、これらの原料を1200〜15
50℃で焼成して得たクリンカーに、石膏を混合して粉
砕するか、あるいはクリンカーを粉砕した後に必要に応
じて石膏を混合して製造したものである。
【0010】CAエコセメントには石炭灰に由来するA
23分が多く、カルシウムアルミネート鉱物(3Ca
O・Al23:C3Aと略記)が普通ポルトランドセメ
ントよりも多く含まれる。この他に通常のセメント鉱物
である3CaO・SiO2(エーライト:C3Sと略記)
および2CaO・SiO2(ビーライト:C2Sと略記)
を1種類以上含んでいる。
【0011】本発明は、セメント系材料としてC3Aを
10〜40重量%含むCAエコセメントを用いる。C3
Aは水和活性に富み急結性や初期強度の改善に寄与す
る。このC3Aの含有量が10重量%未満では十分な急
結性および初期強度の改善効果が得られない。また、こ
のAl23源は石炭灰に由来するので、C3A量が10
重量%未満では石炭灰の使用量が少なくなり、石炭灰の
有効利用を図る効果も乏しい。一方、C3Aの含有量が
40重量%を上回ると水和の進行が著しくなり、吹付け
材が過大に膨張する虞れがあり、また長期強度の発現が
阻害されるので好ましくない。
【0012】上記CAエコセメントに添加される石膏
は、無水石膏、半水石膏、二水石膏のいずれも使用でき
る。好ましくは、セメント中のSO3/C3Aのモル比が
0.2〜2.0の範囲になるように添加するのがよい。石
膏の使用量がこの範囲から外れると十分な強度発現が得
られず、または施工上不都合が生じる。
【0013】本発明のセメント系材料は、CAエコセメ
ントにその他の水硬性材料を添加したものでも良い。例
えば、普通、早強、中庸熱、耐硫酸塩などの各種ポルト
ランドセメント、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、
シリカヒューム、石灰石微粉末、シリカ、火山灰、珪藻
土などを添加した混合セメントまたはアルミネート鉱物
を添加した速硬性セメント等を添加してもよい。このC
Aエコセメント以外の水硬性材料の混合量は、吹付材全
体でC3Aとアルミネート鉱物の合計量が10〜40重
量%となる量が適当である。
【0014】本発明で使用する急結剤としては、カルシ
ウムアルミネート系等の粉体急結剤および各種液体急結
剤のいずれの急結剤も使用可能である。具体的には、水
ガラス(ケイ酸ソーダ)、アルミン酸ソーダ、カルシウム
アルミネートに炭酸ソーダ等のアルカリ塩を添加したも
のなどを用いることができる。吹付け材の急結性や初期
強度は急結剤の添加量を増減することにより調整するこ
とができる。
【0015】急結剤の使用量は、セメント系材料として
普通ポルトランドセメントを用いた場合よりも少なくす
ることができ、少ない使用量でも優れた急結性、初期強
度発現性を得られる。また、普通ポルトランドセメント
を用いた場合と同じ添加量の急結剤を使用した場合に
は、急結性、初期強度が改善される。
【0016】本発明は、吹付け施工時にCAエコセメン
トからなる吹付け材に急結剤を加える吹き付け施工方法
として実施しても良く、または、あらかじめCAエコセ
メントに急結剤を加えた吹付け材として実施しても良
い。
【0017】以上のように、本発明によれば、石炭灰を
原料とした焼成物からなるセメント系吹付け材を用いる
ことにより、従来より少量の急結剤を用いても優れた急
結性の吹付け効果が得られる。
【0018】なお、セメント系吹付け材に急結剤を添加
して吹き付け施工する際に、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥
焼却灰などを原料とした焼成物(エコセメント)を吹付け
材として用いることが本出願人によって先に提案されて
いるが(特開平11-180750号)、本発明は、エコ
セメントに代えて石炭灰を原料とした焼成物を用いても
同様の効果があることを見出したものであり、むしろ、
この石炭灰焼成物はエコセメントの原料である都市ゴミ
焼却灰などの焼成物よりも塩素含有カルシウムアルミネ
ート鉱物(11CaO・7Al23・CaCl2:C11A7Ca
Cl2と略記)を実質的に含まないので、塩素量の増加を
懸念する必要のない点が有利である。因みに、都市ゴミ
焼却灰などを原料とした焼成物の一般的なC117Ca
Cl2含有量は概ね15〜23重量%であり、この鉱物
組成を有しないものでも塩素成分がかなり含まれてい
る。一方、本発明において使用する石炭灰焼成物のC11
7CaCl2含有量は一般に検出限界量以下であり、殆
ど含まれていない。
【0019】
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に示
す。なお、これらの実施例は本発明の範囲を限定するも
のではない。
【0020】実施例および比較例 表1に示すCAエコセメントを使用し、表2に示すコン
クリート配合となるよう各材料を混合してコンクリート
を製造し、吹付け試験を行った。なお、細骨材は小笠産
陸砂、粗骨材は岩瀬産硬質砂岩砕石を使用した。また、
分散剤にはナフタレンスルホン酸・ホルマリン縮合物を
使用した。急結剤は、カルシウムアルミネート系急結剤
を使用した。比較のために、普通ポルトランドセメント
を使用した場合を対比して示した。
【0021】試験は混練したコンクリート吹付け材をポ
ンプで圧送し、吹付けノズルの手前3mで急結剤を添加
し、プルアウト試験皿および木箱に吹付けを行った。吹
付けたコンクリートの硬化性能の評価としては、凝結終
了の3,24時間材齢についてプルアウト試験を行い、
材齢7日および28日について圧縮強度を測定した。急
結剤添加直後の吹付け性状については目視および触感で
評価した。この吹付けコンクリートの試験結果を表3に
示した。
【0022】吹付け材として普通セメントを用いた場
合、比較例1に示すように、急結剤の使用量が5重量%
のものは吹付けコンクリートの3時間強度が1.0MPa、
24時間強度が8.1MPaと何れも大幅に低く急結性が不
十分である。一方、本発明に係る実施例1は、急結剤の
使用量が5重量%でも吹付けコンクリートの3時間強度
が2.1Mpaであり比較例1に対して約2倍の強度を示
し、24時間強度〜28日強度も比較例1より大きく、
急結剤の使用量が7重量%の比較例2とほぼ同程度であ
る。また、急結剤の使用量が7重量%の実施例2では、
吹付けコンクリートの3時間〜24時間強度は、急結剤
の使用量を9重量%に増加した比較例3とほぼ同程度で
あり、しかも7日〜28日強度は比較例3より大きい。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】
【発明の効果】本発明の吹付け施工法ないし吹付け材に
よれば、普通セメントを吹付け材として使用した場合よ
りも少ない急結剤の使用量で十分な急結性、初期硬化性
を確保することが可能である。また、吹付け材として普
通セメントを使用した場合と同程度の量の急結剤を用い
たものは急結性、初期硬化性が格段に向上する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 7/28 C04B 7/28 E21D 11/10 E21D 11/10 D //(C04B 28/00 (C04B 28/00 7:26 7:26 7:28 7:28 22:08 22:08 Z 22:14 22:14 A ) ) B 103:12 103:12 (72)発明者 本間 健一 千葉県佐倉市大作二丁目4番2号 太平洋 セメント株式会社佐倉研究所内 (72)発明者 松浦 茂 千葉県佐倉市大作二丁目4番2号 太平洋 セメント株式会社佐倉研究所内 Fターム(参考) 2D055 DB03 KA08 4D075 AA01 DA13 DA19 DC05 EA06 EA10 EB03 EC01 EC37 4G012 PA26 PA27 PB05 PB10 PB11 PC06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 急結剤を用いたセメント系材料の吹付け
    施工において、セメント系材料として、石炭燃焼時に生
    じた石炭灰を原料とした焼成物であって、C 3Aを10
    〜40重量%、および少なくともC3S、C2Sの1種類
    以上を含む焼成物と石膏からなる水硬性組成物(CAエ
    コセメント)を用いることを特徴とするセメント系材料
    の吹付け施工方法。
  2. 【請求項2】 セメント系材料に急結剤を配合してなる
    吹付け材料であって、セメント系材料として、石炭燃焼
    時に生じた石炭灰を原料とした焼成物であって、C3
    を10〜40重量%、および少なくともC3S、C2Sの
    1種類以上を含む焼成物と石膏からなる水硬性組成物
    (CAエコセメント)を用いることを特徴とするセメント
    系吹付け材料。
JP30835699A 1999-10-29 1999-10-29 セメント系吹付け材料と吹付け施工方法 Pending JP2001130939A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005170723A (ja) * 2003-12-10 2005-06-30 Denki Kagaku Kogyo Kk 吹付け材料、急結性吹付けセメントコンクリート、及びそれらを用いた吹付け工法
CN104003663A (zh) * 2014-05-20 2014-08-27 潜山县新型工程建筑材料有限公司 一种墙体保温材料及其制备方法
CN107721242A (zh) * 2017-11-28 2018-02-23 王德元 一种速凝喷射混凝土

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