JPH07106932B2 - 吹付け用急結剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、モルタル又はコンクリートの吹付け用急結剤
に関する。

（従来の技術） セメント材料やコンクリート材料に、少量の急結剤を添
加して、これをトンネルや建築物の壁面に吹付け固化さ
せる吹付け工法が、一般に採用されている。

従来、吹付け用急結剤としては、アルミン酸塩、アルカ
リ炭酸塩、カルシウムアルミネートが、単独に又は組み
合わせて使用されている。

しかし、アルミン酸塩、アルカリ炭酸塩の使用は、単独
・組み合わせのいずれにおいても急結性がシャーブでな
い為、湧水個所の施工等において問題が多かった。又、
急結剤のセメントに対する最適添加量の範囲が狭く、実
際の施工現場での管理が難しいという問題があった。更
に吹付け後のモルタルやコンクリートの強度発限性が悪
く、特に若材令時での強度が低く、又、長期強度の伸び
が低いという欠点を有していた。アルミン酸塩はアルミ
ン酸ナトリウムが代表的な材料であるが、通常使用され
ているものは吸湿性が高く、長期安定性が非常に悪いと
いう欠点もあった。

一方、カルシウムアルミネートを主成分とした物は前者
に比較して急結性はシャープであり、強度発現は十分で
あるが、モルタルやコンクリートに添加する量を多量に
要するという欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、従来の吹付け用急結剤の有する欠点を解消
し、下記の条件を満足する急結剤を提供することを目的
とする。

急結性がシャープである。

低添加量で凝結時間が短い。

添加量に比例して凝結時間が短縮する。

初期強度及び長期強度が高い。

望ましくは取り扱いが容易であり、かつ変質しない。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は、上記条件を満足する急結剤を開発すべく鋭
意検討を重ね、消石灰とアルミン酸ナトリウム及び炭酸
ナトリウムを特定の構成比で組み合わせたものが急結剤
として極めて優れていることを見出し、本発明を完成し
た。

本発明になる吹付け用急結剤は、消石灰５〜25重量％、
アルミン酸ナトリウム５〜25重量％及び炭酸ナトリウム
50〜90重量％からなる吹付け用急結剤である。

本発明に使用する消石灰及び炭酸ナトリウムは工業的用
途に通常使用されるものでよい。

アルミン酸ナトリウムはNa₂OとAl₂O₃を主成分として構
成されており、水溶液と粉末の２種類がある。通常は、
Al₂O₃/Na₂Oのモル比が１未満のものが使用されている。
しかし、粉末の場合Na₂Oリッチのアルミン酸ナトリウム
は、潮解性が高いため吸湿し易く、長期安定性に欠け
る。従って、本発明において使用するアルミン酸ナトリ
ウムは、Al₂O₃/Na₂Oのモル比が１以上、好ましくは１〜
５であることが望ましい。

モル比が１以上であると通常品に比較して潮解性が非常
に少なく取り扱いが容易であり、かつ長期保存性がすぐ
れている。

尚、モル比（Al₂O₃/Na₂O）が１〜５のアルミン酸ナトリ
ウムの製造法は例えば特公昭58−46450号公報に記載さ
れている。

次に、消石灰、アルミン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム
の組成を限定した理由を説明する。

第１図は、上記３成分の組成三角形である。

第１図において、領域Ａのものは、本発明にかかわる、
吹付け剤として好適の組成である。領域Ｃのものは、急
結性の尺度である凝結時間が非常に長く、領域Ｂのもの
は、急結性は良好であるが、強度が不十分であるとか、
急結剤の添加量に比例して凝結時間が短縮しないとかの
欠点を有し、吹付け用急結剤としては、適しない。

（実施例及び比較例） 本発明の効果を明瞭にするため、実施例及び比較例につ
いて説明するが、本発明の技術的範囲は実施例に限定さ
れるものではない。

試験は（１）凝結試験ならびに（２）強度試験を行なっ
た。

（１）凝結試験、及び（２）強度試験はモルタルミキサ
ーを使用し、細骨材（鹿島産FM2.7）1500gに１次水90g
を加えて１分間空練りして含水率６重量％とした。

次にセメント（日本セメント（株）製）500gと所定量の
急結剤をミキサーヘ投入して30秒間空練りしたのち、２
次水160gを投入して15秒間混練し、直ちにこれを型枠に
つめ、プロクター貫入抵抗試験（ASTM−Ｃ−403）及び
強度試験（JIS R 5201）を行った。

尚、試験は温度20±３℃、湿度80％以上の条件室で行
い、供試体は材令１日以降、温度20±３℃の水中養生に
供した。なおプロクター貫入抵抗試験（凝結試験）はプ
ロクター貫入値（PSI）が500PSIを始発時間、4000PSIを
終結時間とした。

（１）凝結試験 本発明品（実施例）３成分の組成をかえた比較品及び市
販品（吹付け剤として市販されているもの）（比較例）
の急結剤添加量と終結時間の関係を調べた。使用した材
料は、アルミン酸ナトリウムについては粒度1mm以下で
あり、モル比１以上のもの（化学組成Al₂O₃73.7重量
％、Na₂O25.0重量％でAl₂O₃/Na₂Oのモル比1.8;改良品と
いう）と市販品（化学組成Al₂O₃53.0重量％、Na₂O38.0
重量％でAl₂O₃/Na₂Oのモル0.85）とである。消石灰と炭
酸ナトリウムは市販品で純度99.5重量％以上の材料を使
用した。

又、市販品Ａはアルミン酸ナトリウムを主成分とした材
料であり、市販品Ｂはカルシウムアルミネートのセメン
ト鉱物を主成分とした材料である。

第１表に各組成の急結剤について急結剤の添加量と、始
発時間・終結時間との関係を示す。

アルミン酸ナトリウムは、改良品と通常の市販品では、
凝結時間に大差がない。

No.1〜No.6に示す実施例の急結剤は市販品A,Bに比較し
て、急結剤の添加量が少量でも、短い凝結時間を示すの
で経済的に有利である。

又、急結剤の急結作用はセメントに対しある特定の範囲
のみであり、この範囲外では著しく急結作用が低下する
場合がある。この現象を生じるのは市販品Ａと比較例No
8,15であり好ましくない。急結剤の添加量に比例して凝
結時間が短縮する材料が急結剤として好ましいことはい
うまでもない。

（２）強度試験 強度が高い程、良い急結剤であることはいうまでもな
い。しかし、一般的に急結剤を添加したモルタル又はコ
ンクリートは急結剤無添加のモルタル又はコンクリート
に比較して初期強度は良好であるが、長期強度は大幅に
低下する。

実施例（No.1,2,3,4,5,6）と比較例（No.7,9,14,16及び
市販品Ｂ）を用いて、急結剤の添加量の増減における圧
縮強度の測定を材令３時間、１日、７日、28日時につい
て実施した。この結果を第２表に示す。

実施例と比較例とを比べて若材令時（３時間）の強度に
大差は見られないが、長期材令時（28日）の強度は実施
例のものが優れている。

又、アルミン酸ナトリウムについて改良品と市販品とし
ては強度に大差はない。

アルミン酸ナトリウムにおいてAl₂O₃/Na₂Oのモル比は１
以上のものと（改良品）と通常の市販品について、取り
扱い性及び長期安定性についての比較を実施した。モル
比１以上のものとして化学組成がAl₂O₃73.7重量％、Na₂
O25.0重量％であり、Al₂O₃/Na₂Oのモル比が1.8のものを
使用し、市販品として化学組成がAl₂O₃53.0重量％、Na₂
O38.0重量％であり、Al₂O₃/Na₂Oのモル比が0.85のもの
を使用した。

市販品は潮解性が非常に高く、屋内に１日間放置する
と、空気中の水分を吸湿して、べたべたとなり取り扱い
が困難であった。しかしモル比が１以上のものは潮解性
が殆んなく取り扱いに問題はなかった。また、乳ばちや
各種粉砕機で粉砕したが、明らかに差異が見られ、モル
比１以上のものは粉砕性は良好であるが、市販品は粉砕
後べたべたとなった。

これらの結果より改良品は市販品に比べ、取り扱いが容
易であり、長期的に品質が安定していると言える。

（発明の効果） 本発明による吹付け用急結剤は、急結性がシャープであ
り、低添加量で凝結時間が短かく、添加量に比例して凝
結時間が短縮するため、現場の施工管理が容易である。

又、実用性に問題がない強度を発現する。さらに、アル
ミン酸ナトリウムとしてAl₂O₃/Na₂Oのモル比が１〜５の
ものを使用すれば、取り扱いが容易であり、かつ材料が
変質しにくいため長期安定性にすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、消石灰、アルミン酸ナトリウム、炭酸ナトリ
ウム３成分の組成三角形である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】消石灰５〜25重量％、アルミン酸ナトリウ
   ム５〜25重量％及び炭酸ナトリウム50〜90重量％からな
   る吹付け用急結剤。
2. 【請求項２】アルミン酸ナトリウムのAl₂O₃/Na₂Oのモル
   比が１〜５である事を特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の吹付け用急結剤。