JPH0352419B2 - - Google Patents

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JPH0352419B2
JPH0352419B2 JP59153429A JP15342984A JPH0352419B2 JP H0352419 B2 JPH0352419 B2 JP H0352419B2 JP 59153429 A JP59153429 A JP 59153429A JP 15342984 A JP15342984 A JP 15342984A JP H0352419 B2 JPH0352419 B2 JP H0352419B2
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JP
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dust
copolymer
concrete
spraying
water
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Jujiro Tazawa
Hideaki Sudo
Sotoo Kubo
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Kajima Corp
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Kajima Corp
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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、モルタル、およびコンクリートの吹
付け工事、およびセメント、石膏等の水硬性無機
結合材を用いる吹付け工事の施工時に発生する粉
じんを防止するための新規な粉じん防止剤並びに
粉じん防止方法に関する。 モルタル吹付けは、のり面防護、ライニング等
に、コンクリート吹付けは、のり面防護、トンネ
ルの一次覆工などに多く用いられている。また、
セメント、石膏等の水硬性無機結合材を用いるそ
の他の吹付け工事としては、ロツクウール等の耐
火材や他の軽量骨材と、セメント、石膏等の水硬
性無機結合材、および水からなる配合組成物を吹
付ける耐火壁、耐火被覆材等の吹付け工事があ
る。 吹付けコンクリートには一般に型わくを省略
できる、急速施工が可能である、作業の省力
化ができる、などの長所がある。このため、最近
新しいトンネル工法として、掘削後直ちに地山表
面にコンクリートを吹付けて地山の崩壊を防ぐと
ともに、ロツクボルトを打ち込んで岩盤を支持す
るNATM(New Austrian Tunnelling Nethod)
の適用がわが国でも本格化してきている。コンク
リート吹付け工法には、水以外の材料(セメン
ト、骨材、急結剤等)を混合したドライミツクス
を水と別系統で圧送し、吹付けホース先端のノズ
ル付近で水と合流、混合したものを施工面に吹付
ける乾式方式と、急結剤を除く全部の材料をミキ
サで練りまぜたコンクリートをノズルへ送り、ノ
ズル付近で急結剤を添加混合した後、施工面に吹
付ける湿式方式とがある。 乾式方式は、施工されるコンクリートの配合が
ノズル部で供給される水量によつて変化するこ
と、すなわちコンクリートの品質がある程度ノズ
ルマンの技術によつて左右されるという制約もあ
るが、施工設備が比較的簡便なこと、圧送距離を
長くできること、急結剤の添加も比較的容易であ
ること、等の長所があり、トンネル工事における
吹付けに用いられている。また、湿式方式に関し
ては、従来、圧送距離をあまり長くできないこ
と、急結剤の使用が困難であること等の理由か
ら、主に法面防護などの明り工事に多く用いられ
ていたが、最近これらの問題も解決し品質の安定
したコンクリートを、取り扱いが簡易で、吐出能
力が比較的大きい吹付け機で施工する新しい技術
が開発されトンネル工事への適用も本格的となり
つつある。 しかし、これらの吹付け工事では、セメント、
石膏、ロツクウール、あるいは必要に応じて使用
される急結剤(主成分、炭酸ソーダ、アルミン酸
ソーダ、ケイ酸ソーダ等)等の無機材料の微細な
粒子あるいは繊維が吹付け施工時に飛散すること
により大量の粉じんが発生する。この粉じんは作
業環境上の問題点のひとつとされており、しかも
トンネル工事では、その低滅を図り作業環境を改
善するために換気設備を設置する等の対策がまだ
必ずしも十分でないのが実状である。粉じんは、
コンクリートを高圧で吹付ける際に生じる乱流が
セメントや骨材の微細粒子を分離、飛散すること
により生じる。とくに乾式方式の場合、セメン
ト、骨材、急結剤のドライミツクスがノズル付近
で水と混合されるため、ドライミツクスと水の接
触が不完全のまま吹付けられ「濡れ」の不十分な
微細なセメント粒子等が飛散して発生するものと
考えられる。一方湿式方式の場合、粉じんの発生
は乾式に対して一般的には比較的少なく、これは
粉体としてのセメントが存在しないことが主な要
困と考えられるが、セメントペーストの一部がノ
ズルからの吐出の際に微小な霧状の粒子となつて
飛散すること、また、急結剤が粉末である場合に
は、その一部がコンクリートと十分に混合されな
いまま、吐出して飛散すること等の現象があげら
れる。 近年、これら粉じんの問題を解決するために、
メチルセルロース等の天然高分子化合物やポリエ
チレンオキサイドあるいは分子量の非常に高い
(例えば1000万以上)ポリアクリルアミド、アク
リルアミドとアクリル酸の共重合体等の合成高分
子化物を、粉じん防止剤としてコンクリートに添
加することによつてコンクリートそのものの粘性
を増加し、吹付け時の微細粒子の分離飛散を防止
しようとの試みが行われている。しかし、これら
従来の増粘剤系の粉じん防止剤は、いずれも水へ
の溶解に長時間(30分〜1時間以上)を要した
り、溶解作業を注意深く行わないと、いわゆる
“ママコ”を生じ実質的に溶解が不可能になる場
合がある。また、これらは極く少量の溶解で溶液
の粘性が急増し、溶液の輸送性、取り扱い性が悪
くなるため、1%以下の希薄水溶液でしか扱えな
い。しかもコンクリートに配合される水の量は、
水セメント比により限定されるので粉じん防止剤
のコンクリートへの添加量も制限される。また水
への溶解の手間を省くために粉末状のまま、セメ
ント、骨材等のドライミツクス中にあらかじめ混
合して使用すると、その溶解性の悪さのために効
果が十分に発揮されない。 他に、ばらつきなどにより添加量が若干増加す
るとコンクリートの粘稠性が必要以上に増加し、
乾式方式においては、ノズル部での閉塞が起こり
やすくなる等の問題を生じる。また、生コンクリ
ートを圧送する湿式方式では、圧送時の負荷がい
ちじるしく増大することがある。 本発明の目的は容易に水に溶解し、従来の増粘
剤系の粉じん防止剤に比較して取扱いが極めて簡
便で作業効率のよい粉じん防止剤を提供すること
にある。また本発明の他の目的は、コンクリート
の粘稠性を必要以上に増加させることがなく、し
たがつて、圧送ホース、ノズル等での閉塞や、吹
付施工の作業効率低下をひきおこすことなく、乾
式方式にも湿式方式にも適用できる新規な粉じん
防止剤並びに粉じん防止方法を提供することにあ
る。 即ち、本発明は、分子量30万〜200万〔極限粘
度(30℃、1N−硝酸ナトリウム水溶液)1.5〜7.0
dl/g〕のポリアクリルアミドの部分加水分解物
またはアクリルアミドとアクリル酸、メタクリル
酸及びそれらのエステルからなる群から選ばれる
少なくとも1種との共重合体または該共重合体の
部分加水分解物のみを含むセメント、石膏などの
水硬性無機結合剤を用いる吹付け工法粉じん防止
剤並びに分子量30万〜200万〔極限粘度(30℃、
1N−硝酸ナトリウム水溶液)1.5〜7.0dl/g〕の
ポリアクリルアミドの部分加水分解物またはアク
リルアミドとアクリル酸、メタクリル酸及びそれ
らのエステルからなる群から選ばれる少なくとも
1種の共重合体または該共重合体の部分加水分解
物を含む1%を超える水溶液として水硬性無機結
合剤と水とを混合後施工面に吹付ける工法の水中
に添加して吹付け工法における粉じんを防止する
方法に関する。 ポリアクリルアミドの加水分解物またはアクリ
ルアミドとアクリル酸、メタクリル酸およびそれ
らのエステルの共重合体または該共重合体の部分
加水分解物の分子量が粉じん防止効果に及ぼす影
響は大きい。本発明では、上記ポリアクリルアミ
ドの部分加水分解物またはアクリルアミド共重合
体あるいは該共重合体の部分加水分解物の分子量
が約30万〜200万である。分子量30万未満では、
増粘性が弱くなり、効果を出すのに多量の添加量
を要し、不経済である。また、添加量が多くなる
と、コンクリートの凝結時間や強度に悪影響を与
えるため、実際上使用できない。200万を超える
と、水への溶解性が悪くなり、また、水溶液の粘
性があがりすぎるためにポンプ等による取り扱い
が困難になる。 ポリアクリルアミドの加水分解率あるいはアク
リルアミド共重合体または該共重合体の部分加水
分解物中のアクリル酸およびメタクリル酸の含有
率または加水分解率は、モル百分率で、一般には
50%以下、好ましくは3〜30%である。 本発明の粉じん防止方法では上記ポリアクリル
アミドの部分加水分解物あるいはアクリルアミド
共重合体または該共重合体の部分加水分解物のみ
よりなる本発明の粉じん防止剤の水溶液中または
必要あればこの溶液中ににポリエチレングリコー
ル型非イオン界面活性剤を添加してもよい。 ポリエチレングリコール型非イオン界面活性
剤、およびその硫酸エステル塩としては、それぞ
れ下記一般式で示される。 (1) 高級アルコールのエチレンオキサイド付加
物、およびその硫酸エステル塩 R−O−(CH2−CH2−O−)oX (2) アルキルフエノールエチレンオキサイド付加
物、およびその硫酸エステル塩 (3) 脂肪酸エチレンオキサイド付加物、およびそ
の硫酸エステル塩 R−COO−(CH2−CH2−O−)oX (4) 高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加
物、およびその硫酸エステル塩 (5) 脂肪族アミドのエチレンオキサイド付加物、
およびその硫酸エステル塩 (6) ポリプロピレングリコール・エチレンオキサ
イド付加物およびその硫酸エステル塩 (ここでRは、炭素数8〜25の飽和および未飽
和炭化水素基、l,m,nは1〜50の整数、
X,X′はHまたは−SO3Mで、MはNa,K等
のアルカリ金属およびNH4) の他、多価アルコールの脂肪酸エステル・エチレ
ンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド
付加物、およびそれらの硫酸エステル塩等があげ
られる。この界面活性剤を併用する場合には、前
記ポリアクリルアミドの部分加水分解物またはア
クリルアミド共重合体あるいは該共重合体の部分
加水分解物と界面活性剤との配合割合は一般的に
は9:1〜1:9である。 本発明ではポリアクリルアミドの部分加水分解
物またはアクリルアミド共重合体あるいは該共重
合体の部分加水分解物を予め1%を超える水溶液
とし、乾式工法においては、コンクリート吹付け
用添加水に、湿式工法においては、コンクリート
練りまぜ水に所定量となるようにし、添加する。
また、それらの給水ポンプと連動させた定量注入
ポンプにより、給水ラインに所定量を連続注入し
てもよい。 本発明の粉じん防止剤の添加量は、通常、吹付
けコンクリートのセメント重量に対して0.01〜5
%、より好ましくは0.05〜1.0%である。5%を
大巾に越える添加は、コンクリートの凝結および
強度発現に悪影響を与えるので好ましくない。 上記分子量のポリアクリルアミド部分加水分解
物、アクリルアミドとアクリル酸、メタアクリル
酸またはそれらのエステルからなる共重合体ある
いは該共重合体の部分加水分解物は、従来の増粘
剤系の粉じん防止剤に比べ、増粘性がずつて少な
く水への溶解性が良い。従つて、本発明の粉じん
防止剤は吹付けノズルや圧送ホースを閉塞するこ
とがない上、溶解に特別な装置を必要とせず、濃
厚溶液を定量ポンプで直接添加することができる
など作業性に優れる。また、コンクリート、モル
タル中の微細なセメント粒子等を十分に凝集する
と同時に、コンクリートの粘稠性を適度に増加し
吹付け時に発生する粉じんを減少させることがで
きる。 上記界面活性剤は、湿潤、浸透効果等の界面活
性作用により、吹付け施工時に粉じん源となる無
機鉱物質微粒子等の水への濡れ性を改善する。従
つて、この界面活性剤を併用すれば、より粉じん
の発生を抑制することができる。 以下、実施例により本発明を説明する。 実施例 1〜13 比較例 1〜5 本発明の粉じん防止剤を、乾式のコンクリート
吹付け工法に適用し、コンクリート吹付け時の粉
じん発生量を粉じん防止剤無添加の場合と比較し
た。 後記表−1に示す配合にしたがい計量、混合し
たセメントと骨材(細骨材、粗骨材)および急結
剤のドライミツクスを吹付け機に供給し、吹付け
機により吐出圧約3.5Kg/cm3で空気圧送した。吹
付けノズルの手前約3mのところで、別に高圧ポ
ンプにより送られてきた、所定量の粉じん防止剤
を含む水を添加し、混合物を吹付けノズルより施
工面に吹付けた。 本発明の粉じん防止剤は、吹付け機台車上に置
いた容積約50のタンクに5〜10%の水溶液を用
意し、これを添加水を送る高圧ポンプのサクシヨ
ン側配管に高圧ポンプと連動させた定量注入ポン
プ(ダイヤフラム式)により、所定添加率になる
ように連続注入した。このため現場における粉じ
ん低減剤の溶解作業は、一切必要としなかつた。 これに対して、比較例で示したポリアクリルア
ミド部分加水分解物(分子量約1000万)の場合に
は、溶液の粘性が高く(0.15%溶液で約700cps)、
高濃度溶液がつくれないため、あらかじめ1回の
施工に必要な水約600に粉じん防止剤を所定の
添加量になるように溶解(0.1〜0.2%)したもの
を用意した。このため、吹付け機の横に撹拌機付
きの約1m3のタンクを新たに設置する必要があつ
た。また、溶解速度が遅く、かつ“ママコ”をつ
くらないように溶解する必要があるため、1回の
施工に必要な量の粉じん防止剤水溶液を用意する
のに30分〜1時間の作業を要した。また、水溶液
の粘性が上がるために比較例3の添加量以上に上
げることが実際上できなかつた。 コンクリート吹付け時に発生する粉じん量は、
吹付けノズルからの距離約5mの位置でデジタル
粉じん計により測定した。測定は吹付け開始時よ
り終了時まで5分間隔で行なつた。1回のコンク
リートの吹付け量は約4m3、所要時間は約45分で
あつた。 粉じん量測定の他に、粉じん防止剤添加がコン
クリートに与える影響をみるために、パネル型わ
く(50×50×20cm)にコンクリートを吹付け、硬
化後JISに従つて円柱形コア供試体(φ7.5cm)を
切取り、材令28日で圧縮強度試験を行なつた。 粉じん量測定結果、および吹付けコンクリート
の強度試験の結果は表−2に示す通りであり、本
発明の粉じん防止剤を用いることにより粉じんの
発生を大巾に抑制できることが明らかである。し
かも、本発明の粉じん防止剤を用いても施工上問
題となるような顕著なコンクリートの凝結遅延お
よび強度の低下は認められなかつた。
【表】 * 粉末急結剤
【表】
【表】 実施例 14,15 比較例 6,7 NATMで施工され、湿式でコンクリート吹付
けが行なわれている某山岳トンネル工事で、本発
明の粉じん防止剤を湿式吹付け工法に適用し、コ
ンクリート吹付け時の粉じん発生量を、粉じん防
止剤無添加の場合と比較した。 後記表−3に示す配合に従い計量されたセメン
ト、骨材(砂、砂利)および所定量の混和剤(流
動化剤)を含有した水を連続練りミキサーで練り
まぜ生コンクリートとして吹付け機に供給した。
吹付け機より吐出圧約4.5Kg/cm3で空気圧送した
コンクリートに、吹付けノズル付近で、別に空気
圧送した粉末急結剤を添加混合し、吹付けノズル
より施工面に吹付けた。 本発明の粉じん防止剤は、所定の添加率になる
ように混和剤(流動化剤)と一緒に水に溶解し、
これを連続練りミキサに既設の混和剤タンク(容
量100)に貯え、これを既設の設備により、練
りまぜ水と一定の割合になるように添加して、生
コンクリートの練りまぜを行つた。これに対し
て、比較例で示したセルロースエーテル系の粉じ
ん防止剤の場合には、水溶液の粘性が上がりすぎ
るために水溶液としての添加ができず、粉末をそ
のままセメントに一定比率になるように添加混合
して用いた。 コンクリート吹付け時の粉じん発生量は、吹付
けノズルからの距離約5mの位置でデジタル粉じ
ん計により測定した。測定は吹付け開始時より終
了時まで5分間隔で行なつた。1回の吹付けの所
要時間は、約30分、コンクリートの吹付け量は約
2.5m3である。 粉じん量測定の他に、粉じん防止剤添加がコン
クリートに与える影響をみるために、パネル型わ
く(50×50×20cm)にコンクリートを吹付け、硬
化後、円柱形コア供試体(φ7.5cm)を切取り、材
令28日で圧縮強度試験を行なつた。 粉じん量測定結果、および吹付けコンクリート
の強度試験の結果は表−4に示す通りであり、湿
式吹付け工法においても、本発明の粉じん防止剤
を用いることにより粉じんの発生を大巾に抑制で
きることが明らかである。しかも、本発明の粉じ
ん防止剤を用いても施工上問題となるような顕著
なコンクリートの凝結遅延および強度の低下は認
められなかつた。
【表】 * 粉末急結剤
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 分子量30万〜200万〔極限粘度(30℃、1N−
    硝酸ナトリウム水溶液)1.5〜7.0dl/g〕のポリ
    アクリルアミドの部分加水分解物またはアリルア
    ミドとアクリル酸、メタクリル酸およびそれらの
    エステルから成る群から選ばれる少なくとも1種
    との共重合体または該共重合体の部分加水分解物
    のみを含むことを特徴とする水硬性無機結合剤を
    用いる吹付工法用粉じん防止剤。 2 加水分解率または共重合体のアクリル酸、メ
    タクリル酸の含有率が3〜30%(モル百分率)で
    ある特許請求の範囲第1項記載の粉じん防止剤。 3 水硬性無機結合剤と水とを混合後施工面に吹
    付ける吹付け工法における粉じん防止方法におい
    て、分子量30万〜200万〔極限粘度(30℃、1N−
    硝酸ナトリウム水溶液)1.5〜7.0dl/g〕のポリ
    アクリルアミドの部分加水分解物またはアクリル
    アミドとアクリル酸、メタクリル酸およびそれら
    のエステルから成る群から選ばれる少くとも1種
    との共重合体または該共重合体の部分加水分解物
    の1%を超える水溶液として前記水に添加するこ
    とを特徴とする吹付け工法における粉じん防止方
    法。
JP15342984A 1984-07-24 1984-07-24 粉じん防止剤 Granted JPS6131335A (ja)

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