JPH1121158A - 高強度吹付けコンクリート - Google Patents
高強度吹付けコンクリートInfo
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- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
- C04B40/0039—Premixtures of ingredients
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- C04B2103/10—Accelerators; Activators
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- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
- C04B2111/00146—Sprayable or pumpable mixtures
- C04B2111/00155—Sprayable, i.e. concrete-like, materials able to be shaped by spraying instead of by casting, e.g. gunite
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 急結剤の添加量が少量であっても良好な急結
性を示し、しかも高い初期強度および長期強度を有する
高強度吹付けコンクリートの提供。 【解決手段】 セメント４００〜６００ｋｇ／ｍ3、水
１７５〜２２０ｋｇ／ｍ3、細骨材７００〜１２００ｋ
ｇ／ｍ3、粗骨材６００〜１１００ｋｇ／ｍ3の単位量で
あり、急結剤をセメントに対し、２〜６重量％添加す
る。セメント：Ｃ3Ｓ４５〜７５重量％、Ｃ3Ａ６〜１２
重量％、硫酸アルカリ０.４〜０.７重量％含むクリンカ
ー粉末に、石膏２.５〜４.０重量％配合したブレーン比
表面積３２００〜４７００ｃｍ2／ｇであるセメント。
急結剤：（Ａ）ＣａＯ５３〜７０重量％、Ｎａ2Ｏ５〜
２０重量％、Ａｌ2Ｏ3２０〜４０重量％、８ＣａＯ・Ｎ
ａ2Ｏ・３Ａｌ2Ｏ3５０重量％以上含む組成物１００重
量部および（Ｂ）アルミン酸アルカリ等の無機塩類５０
〜２００重量部含む。
性を示し、しかも高い初期強度および長期強度を有する
高強度吹付けコンクリートの提供。 【解決手段】 セメント４００〜６００ｋｇ／ｍ3、水
１７５〜２２０ｋｇ／ｍ3、細骨材７００〜１２００ｋ
ｇ／ｍ3、粗骨材６００〜１１００ｋｇ／ｍ3の単位量で
あり、急結剤をセメントに対し、２〜６重量％添加す
る。セメント：Ｃ3Ｓ４５〜７５重量％、Ｃ3Ａ６〜１２
重量％、硫酸アルカリ０.４〜０.７重量％含むクリンカ
ー粉末に、石膏２.５〜４.０重量％配合したブレーン比
表面積３２００〜４７００ｃｍ2／ｇであるセメント。
急結剤：（Ａ）ＣａＯ５３〜７０重量％、Ｎａ2Ｏ５〜
２０重量％、Ａｌ2Ｏ3２０〜４０重量％、８ＣａＯ・Ｎ
ａ2Ｏ・３Ａｌ2Ｏ3５０重量％以上含む組成物１００重
量部および（Ｂ）アルミン酸アルカリ等の無機塩類５０
〜２００重量部含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度吹付けコン
クリートに関するものであり、さらに詳しくは、実用上
十分な流動性を有し、急結剤の添加量が少量であっても
良好な急結性を示し、しかも高い初期強度および長期強
度を有する高強度吹付けコンクリートに関するものであ
る。
クリートに関するものであり、さらに詳しくは、実用上
十分な流動性を有し、急結剤の添加量が少量であっても
良好な急結性を示し、しかも高い初期強度および長期強
度を有する高強度吹付けコンクリートに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】地山壁面やトンネルなどの施工面に、型
枠を用いずにコンクリートを直接吹き付け、施工面を強
化する吹付け工法は従来から幅広く行われている。従来
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混合し、吹付けノズルに運搬し、
吹付け直前にノズルに水を加える方法、すなわち乾式吹
付け工法や、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を製造した後、急結剤をノズル手前
で添加する方法、いわゆる湿式吹付け工法等が知られて
いる（例えば特開昭６１−９２２６３号公報など）。
枠を用いずにコンクリートを直接吹き付け、施工面を強
化する吹付け工法は従来から幅広く行われている。従来
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混合し、吹付けノズルに運搬し、
吹付け直前にノズルに水を加える方法、すなわち乾式吹
付け工法や、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を製造した後、急結剤をノズル手前
で添加する方法、いわゆる湿式吹付け工法等が知られて
いる（例えば特開昭６１−９２２６３号公報など）。
【０００３】従来の吹付けコンクリートは、コンクリー
ト強度が材齢２８日で２５Ｎ／ｍｍ2程度であるので、
例えば施工面が３車線の大断面トンネル等である場合
は、吹付けコンクリート層を厚くする必要がある。この
ため大容量の吹付け装置の開発が必要であり、工期が長
期化する恐れもある。また、当然トンネルの掘削量も吹
付けコンクリート層の厚さの増大にともない増加し、残
土の処理も問題となる。
ト強度が材齢２８日で２５Ｎ／ｍｍ2程度であるので、
例えば施工面が３車線の大断面トンネル等である場合
は、吹付けコンクリート層を厚くする必要がある。この
ため大容量の吹付け装置の開発が必要であり、工期が長
期化する恐れもある。また、当然トンネルの掘削量も吹
付けコンクリート層の厚さの増大にともない増加し、残
土の処理も問題となる。
【０００４】したがって吹付けコンクリートの強度を高
めれば、上記問題の解決が期待できる。しかしながら、
吹付けコンクリートを高強度にするためには、通常の普
通ポルトランドセメントを用いた場合、水セメント比を
低くする必要があり、これによりコンクリートの粘性が
著しく高くなるという欠点がある。流動性が低くなるこ
とにより、例えば混合機までホンプ圧送が困難になる
等、実用上問題がある。また、掘削された大断面の地山
のゆるみを早期に抑えるために必要な初期強度が得られ
ないという欠点もある。
めれば、上記問題の解決が期待できる。しかしながら、
吹付けコンクリートを高強度にするためには、通常の普
通ポルトランドセメントを用いた場合、水セメント比を
低くする必要があり、これによりコンクリートの粘性が
著しく高くなるという欠点がある。流動性が低くなるこ
とにより、例えば混合機までホンプ圧送が困難になる
等、実用上問題がある。また、掘削された大断面の地山
のゆるみを早期に抑えるために必要な初期強度が得られ
ないという欠点もある。
【０００５】これらの課題を解決するために、フライア
ッシュやシリカフューム等の微粉末混和材を普通ポルト
ランドセメントに添加してポンプ圧送性を改善する方法
や、吹き付けたコンクリートが早期に強度発現する特殊
な急結剤等が開発されてきている（日本道路公団資料：
新しい高強度吹付けコンクリートの開発：平成９年１
月）。
ッシュやシリカフューム等の微粉末混和材を普通ポルト
ランドセメントに添加してポンプ圧送性を改善する方法
や、吹き付けたコンクリートが早期に強度発現する特殊
な急結剤等が開発されてきている（日本道路公団資料：
新しい高強度吹付けコンクリートの開発：平成９年１
月）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フライ
アッシュやシリカフュームは産業副産物であり、品種銘
柄や生産時期によってアルカリ、強熱減量および湿分等
の品質が安定せず、流動性増強効果にばらつきが生じる
等の品質管理上の問題や、シリカフュームは国内および
海外での産出量が少なく、さらに高価であることから利
用上の制限が生じるなどの問題がある。また、高強度化
するために微粉末混和材の量がかなり多くなるため、通
常の生コンクリート製造において用いられる練混ぜ方法
では、コンクリートが十分に均一化されない欠点もあ
る。また現場プラントで吹付けコンクリートを製造する
場合においては、微粉末混和材の供給設備等を新たに増
設する必要が生じるなど問題が多い。
アッシュやシリカフュームは産業副産物であり、品種銘
柄や生産時期によってアルカリ、強熱減量および湿分等
の品質が安定せず、流動性増強効果にばらつきが生じる
等の品質管理上の問題や、シリカフュームは国内および
海外での産出量が少なく、さらに高価であることから利
用上の制限が生じるなどの問題がある。また、高強度化
するために微粉末混和材の量がかなり多くなるため、通
常の生コンクリート製造において用いられる練混ぜ方法
では、コンクリートが十分に均一化されない欠点もあ
る。また現場プラントで吹付けコンクリートを製造する
場合においては、微粉末混和材の供給設備等を新たに増
設する必要が生じるなど問題が多い。
【０００７】吹付けコンクリートの初期強度の発現性を
向上させる特殊な急結剤は、その性能を発揮させるため
には添加量を多く必要とする。そのためポンプ圧送され
てきたコンクリートと混合部で均一に混ざりきらずに吹
き付けられる可能性があり、品質が偏在化する懸念や、
急結剤の使用量が多いため急結剤タンクに材料を装填す
る頻度が多くなり作業の手間がかかることが予想され
る。このようなことから、均一な高強度吹付けコンクリ
ートを大容量で連続的に吹き付けするには、従来の技術
の方法では不向きである。
向上させる特殊な急結剤は、その性能を発揮させるため
には添加量を多く必要とする。そのためポンプ圧送され
てきたコンクリートと混合部で均一に混ざりきらずに吹
き付けられる可能性があり、品質が偏在化する懸念や、
急結剤の使用量が多いため急結剤タンクに材料を装填す
る頻度が多くなり作業の手間がかかることが予想され
る。このようなことから、均一な高強度吹付けコンクリ
ートを大容量で連続的に吹き付けするには、従来の技術
の方法では不向きである。
【０００８】したがって本発明の目的は、実用上十分な
流動性を有し、急結剤の添加量が少量であっても良好な
急結性を示し、しかも高い初期強度および長期強度を有
する高強度吹付けコンクリートを提供することにある。
流動性を有し、急結剤の添加量が少量であっても良好な
急結性を示し、しかも高い初期強度および長期強度を有
する高強度吹付けコンクリートを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる実
情に鑑み鋭意研究を行った結果、特定の組成を有するセ
メントと、特定の組成を有する急結剤とを組み合わせ、
さらにセメント、水、細骨材および粗骨材の単位量をあ
る範囲に特定することにより、上記の課題を解決する高
強度吹付けコンクリートが得られることを見出し、本発
明を完成することができた。
情に鑑み鋭意研究を行った結果、特定の組成を有するセ
メントと、特定の組成を有する急結剤とを組み合わせ、
さらにセメント、水、細骨材および粗骨材の単位量をあ
る範囲に特定することにより、上記の課題を解決する高
強度吹付けコンクリートが得られることを見出し、本発
明を完成することができた。
【００１０】すなわち本発明は、セメント、細骨材、粗
骨材、急結剤および分散剤を配合してなる高強度吹付け
コンクリートにおいて、前記セメントの単位量が４００
〜６００ｋｇ／ｍ3、水の単位量が１７５〜２２０ｋｇ
／ｍ3、前記細骨材の単位量が７００〜１２００ｋｇ／
ｍ3、前記粗骨材の単位量が６００〜１１００ｋｇ／ｍ3
であり、セメントとして下記のセメントを用い、前記急
結剤として下記の急結剤を用い、且つ前記急結剤を前記
セメントに対し、２〜６重量％の割合で添加することを
特徴とする高強度吹付けコンクリートを提供するもので
ある。 セメント：３ＣａＯ・ＳｉＯ2含有量が４５〜７５重量
％、３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3含有量が６〜１２重量％、硫酸
アルカリをＮａ2Ｏ換算で０.４〜０.７重量％、残部が
主として２Ｃａ０・ＳｉＯ2、４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆ
ｅ2Ｏ3からなるクリンカー粉末に、不溶性無水石膏を３
０％以上含む石膏をＳＯ3換算で２.５〜４.０重量％配
合してなるブレーン比表面積が３２００〜４７００ｃｍ
2／ｇであるセメント。 急結剤：次の（Ａ）および（Ｂ）成分を混合してなるセ
メント用急硬性促進剤 （Ａ） １４００℃未満の温度で焼成され、ＣａＯが５
３〜７０重量％、Ｎａ2Ｏが５〜２０重量％、Ａｌ2Ｏ3
が２０〜４０重量％の化学組成を有し、８ＣａＯ・Ｎａ
2Ｏ・３Ａｌ2Ｏ3を５０重量％以上含むＮａ2Ｏ−ＣａＯ
−Ａｌ2Ｏ3系組成物：１００重量部 （Ｂ） アルミン酸アルカリ、炭酸アルカリ、石灰、石
膏および水酸化アルミニウムから選ばれる無機塩類：５
０〜２００重量部
骨材、急結剤および分散剤を配合してなる高強度吹付け
コンクリートにおいて、前記セメントの単位量が４００
〜６００ｋｇ／ｍ3、水の単位量が１７５〜２２０ｋｇ
／ｍ3、前記細骨材の単位量が７００〜１２００ｋｇ／
ｍ3、前記粗骨材の単位量が６００〜１１００ｋｇ／ｍ3
であり、セメントとして下記のセメントを用い、前記急
結剤として下記の急結剤を用い、且つ前記急結剤を前記
セメントに対し、２〜６重量％の割合で添加することを
特徴とする高強度吹付けコンクリートを提供するもので
ある。 セメント：３ＣａＯ・ＳｉＯ2含有量が４５〜７５重量
％、３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3含有量が６〜１２重量％、硫酸
アルカリをＮａ2Ｏ換算で０.４〜０.７重量％、残部が
主として２Ｃａ０・ＳｉＯ2、４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆ
ｅ2Ｏ3からなるクリンカー粉末に、不溶性無水石膏を３
０％以上含む石膏をＳＯ3換算で２.５〜４.０重量％配
合してなるブレーン比表面積が３２００〜４７００ｃｍ
2／ｇであるセメント。 急結剤：次の（Ａ）および（Ｂ）成分を混合してなるセ
メント用急硬性促進剤 （Ａ） １４００℃未満の温度で焼成され、ＣａＯが５
３〜７０重量％、Ｎａ2Ｏが５〜２０重量％、Ａｌ2Ｏ3
が２０〜４０重量％の化学組成を有し、８ＣａＯ・Ｎａ
2Ｏ・３Ａｌ2Ｏ3を５０重量％以上含むＮａ2Ｏ−ＣａＯ
−Ａｌ2Ｏ3系組成物：１００重量部 （Ｂ） アルミン酸アルカリ、炭酸アルカリ、石灰、石
膏および水酸化アルミニウムから選ばれる無機塩類：５
０〜２００重量部
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。まず、本発明の高強度吹付けコンクリートに用い
られるセメントについて説明する。本発明で用いるセメ
ントは、水セメント比（以下Ｗ／Ｃと略記する）が低く
ても高いコンクリートの流動性を得るために、セメント
の構成材料の比率を上記の如く調節したものである。一
般に、流動性の高いコンクリートを得るためには、界面
活性剤系の高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤やその他の
分散剤を添加し、その静電反発力および吸着層の立体障
害反発力によってセメント粒子を分散させる方法が用い
られている。しかしながら、これら分散剤等は、セメン
ト構成化合物中の３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3（以下Ｃ3Ａと略
記する）および４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3（以下Ｃ
4ＡＦと略記する）へ選択的かつ多量に吸着するため、
これらを多量に含むセメントに用いても、低Ｗ／Ｃで高
流動性を得るのは困難である。一方、市販の急結剤は一
般的にアルカリ含有量がセメントよりも高く、このアル
カリの影響によってＣ3Ａの水和による強度発現が低下
する。この影響は、低Ｗ／Ｃのようにセメントや急結剤
に対する水の比率が小さい場合に顕著になる。このた
め、セメント自体の急結性を高める必要がある。本発明
者らの検討の結果、分散剤の効果が低下せず、しかも水
和による十分な強度発現が得られるＣ3Ａの含有率は、
クリンカー粉末中６〜１２重量％であることが判った。
Ｃ3Ａのクリンカー粉末中での含有率は、好ましくは６
〜１０重量％であり、とくに好ましくは８〜１０重量％
である。
する。まず、本発明の高強度吹付けコンクリートに用い
られるセメントについて説明する。本発明で用いるセメ
ントは、水セメント比（以下Ｗ／Ｃと略記する）が低く
ても高いコンクリートの流動性を得るために、セメント
の構成材料の比率を上記の如く調節したものである。一
般に、流動性の高いコンクリートを得るためには、界面
活性剤系の高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤やその他の
分散剤を添加し、その静電反発力および吸着層の立体障
害反発力によってセメント粒子を分散させる方法が用い
られている。しかしながら、これら分散剤等は、セメン
ト構成化合物中の３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3（以下Ｃ3Ａと略
記する）および４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3（以下Ｃ
4ＡＦと略記する）へ選択的かつ多量に吸着するため、
これらを多量に含むセメントに用いても、低Ｗ／Ｃで高
流動性を得るのは困難である。一方、市販の急結剤は一
般的にアルカリ含有量がセメントよりも高く、このアル
カリの影響によってＣ3Ａの水和による強度発現が低下
する。この影響は、低Ｗ／Ｃのようにセメントや急結剤
に対する水の比率が小さい場合に顕著になる。このた
め、セメント自体の急結性を高める必要がある。本発明
者らの検討の結果、分散剤の効果が低下せず、しかも水
和による十分な強度発現が得られるＣ3Ａの含有率は、
クリンカー粉末中６〜１２重量％であることが判った。
Ｃ3Ａのクリンカー粉末中での含有率は、好ましくは６
〜１０重量％であり、とくに好ましくは８〜１０重量％
である。
【００１２】また、３ＣａＯ・ＳｉＯ2（以下Ｃ3Ｓと略
記する）にも、セメント自体の急結性を高める効果が期
待されるため、そのクリンカー粉末中の含有率は、４５
〜７５重量％であり、好ましくは５０〜７５重量％、と
くに好ましくは６０〜７０重量％である。
記する）にも、セメント自体の急結性を高める効果が期
待されるため、そのクリンカー粉末中の含有率は、４５
〜７５重量％であり、好ましくは５０〜７５重量％、と
くに好ましくは６０〜７０重量％である。
【００１３】本発明では、クリンカー粉末中に硫酸アル
カリがＮａ2Ｏ換算で０.４〜０.７重量％含まれていな
ければならない。これは次の理由による。Ｃ3Ａおよび
Ｃ4ＡＦへの分散剤の選択的な吸着は、硫酸塩の影響を
受け、セメントペーストの液相中にＳＯ4 2-イオンが存
在すると、これと競争吸着を生じ、Ｃ3ＡおよびＣ4ＡＦ
への分散剤の吸着が抑制される。したがって、適量の硫
酸塩を添加することにより、Ｃ3ＡおよびＣ4ＡＦへの分
散剤の吸着が抑制されるため、低Ｗ／Ｃでのコンクリー
トの高流動化が可能となる。セメント中の硫酸塩には主
として２種類あり、クリンカー中に存在するＮａ2Ｓ
Ｏ4、Ｋ2ＳＯ4および３Ｋ2ＳＯ4・Ｎａ2ＳＯ4等の硫酸
アルカリと、粉砕工程中で凝結調整用に添加する硫酸カ
ルシウム（以下石膏と呼ぶ）とがあり、前者は接水直後
に溶解してＳＯ4 2-を供給し、後者は比較的に溶解速度
が遅い。そして、上記の硫酸アルカリは、コンクリート
中の比較的溶解速度の大きいＣ3ＡやＣ4ＡＦと比較して
も、なお溶解速度が大きく、セメントが接水した直後で
十分に溶解・水和をしていない状態において分散剤との
競争吸着を大きく支配する。すなわち、硫酸アルカリが
少ないと、セメントペーストの液相中のＳＯ4 2-が少な
く、Ｃ3ＡやＣ4ＡＦへの分散剤の吸着が多くなって流動
性が低下する。一方、硫酸アルカリが多すぎると、セメ
ントペーストの液相中のアルカリイオン濃度が高くなり
すぎて、静電反発力が消失してしまうため流動性が低下
する。したがって、高い流動性が確保できる硫酸アルカ
リ量には適当な範囲があり、ＡＳＴＭ Ｃ−１１４に規
定された水溶性アルカリで示すと、０.４〜０.７重量％
（クリンカー粉末中、Ｎａ2Ｏ換算）となり、好ましく
は０.４５〜０.６５重量％、特に好ましくは０.５〜０.
６重量％である。
カリがＮａ2Ｏ換算で０.４〜０.７重量％含まれていな
ければならない。これは次の理由による。Ｃ3Ａおよび
Ｃ4ＡＦへの分散剤の選択的な吸着は、硫酸塩の影響を
受け、セメントペーストの液相中にＳＯ4 2-イオンが存
在すると、これと競争吸着を生じ、Ｃ3ＡおよびＣ4ＡＦ
への分散剤の吸着が抑制される。したがって、適量の硫
酸塩を添加することにより、Ｃ3ＡおよびＣ4ＡＦへの分
散剤の吸着が抑制されるため、低Ｗ／Ｃでのコンクリー
トの高流動化が可能となる。セメント中の硫酸塩には主
として２種類あり、クリンカー中に存在するＮａ2Ｓ
Ｏ4、Ｋ2ＳＯ4および３Ｋ2ＳＯ4・Ｎａ2ＳＯ4等の硫酸
アルカリと、粉砕工程中で凝結調整用に添加する硫酸カ
ルシウム（以下石膏と呼ぶ）とがあり、前者は接水直後
に溶解してＳＯ4 2-を供給し、後者は比較的に溶解速度
が遅い。そして、上記の硫酸アルカリは、コンクリート
中の比較的溶解速度の大きいＣ3ＡやＣ4ＡＦと比較して
も、なお溶解速度が大きく、セメントが接水した直後で
十分に溶解・水和をしていない状態において分散剤との
競争吸着を大きく支配する。すなわち、硫酸アルカリが
少ないと、セメントペーストの液相中のＳＯ4 2-が少な
く、Ｃ3ＡやＣ4ＡＦへの分散剤の吸着が多くなって流動
性が低下する。一方、硫酸アルカリが多すぎると、セメ
ントペーストの液相中のアルカリイオン濃度が高くなり
すぎて、静電反発力が消失してしまうため流動性が低下
する。したがって、高い流動性が確保できる硫酸アルカ
リ量には適当な範囲があり、ＡＳＴＭ Ｃ−１１４に規
定された水溶性アルカリで示すと、０.４〜０.７重量％
（クリンカー粉末中、Ｎａ2Ｏ換算）となり、好ましく
は０.４５〜０.６５重量％、特に好ましくは０.５〜０.
６重量％である。
【００１４】クリンカー粉末中の残部は、主として２Ｃ
ａ０・ＳｉＯ2（以下、Ｃ2Ｓという）およびＣ4ＡＦで
ある。
ａ０・ＳｉＯ2（以下、Ｃ2Ｓという）およびＣ4ＡＦで
ある。
【００１５】本発明では、上記クリンカー粉末に石膏を
加える。石膏はクリンカー中のＣ3ＡおよびＣ4ＡＦと比
較して溶解速度は小さく、接水直後の分散剤の吸着には
あまり寄与しないが、接水から１〜２分後のＣ3Ａおよ
びＣ4ＡＦの急激な水和反応を抑制し、Ｃ3ＡおよびＣ4
ＡＦの水和反応生成物への分散剤の吸着を抑制する。添
加する石膏は、その形態として無水塩、半水塩および二
水塩からなるものが挙げられるが、不溶性無水石膏を３
０重量％以上含む石膏を添加することが、高い流動性が
得られる点で望ましい。一方、添加量が多すぎると、Ｃ
ａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ水和物が析出し、セメント粒子が凝集
して流動性が低下してしまう。そのため石膏の添加量と
しては、ＳＯ3換算で２.５〜４.０重量％、好ましくは
２.６〜３.８重量％、特に好ましくは２.７〜３.５重量
％とすることが高い流動性を得る点で望ましい。
加える。石膏はクリンカー中のＣ3ＡおよびＣ4ＡＦと比
較して溶解速度は小さく、接水直後の分散剤の吸着には
あまり寄与しないが、接水から１〜２分後のＣ3Ａおよ
びＣ4ＡＦの急激な水和反応を抑制し、Ｃ3ＡおよびＣ4
ＡＦの水和反応生成物への分散剤の吸着を抑制する。添
加する石膏は、その形態として無水塩、半水塩および二
水塩からなるものが挙げられるが、不溶性無水石膏を３
０重量％以上含む石膏を添加することが、高い流動性が
得られる点で望ましい。一方、添加量が多すぎると、Ｃ
ａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ水和物が析出し、セメント粒子が凝集
して流動性が低下してしまう。そのため石膏の添加量と
しては、ＳＯ3換算で２.５〜４.０重量％、好ましくは
２.６〜３.８重量％、特に好ましくは２.７〜３.５重量
％とすることが高い流動性を得る点で望ましい。
【００１６】また、本発明で使用されるセメントは、ブ
レーン比表面積が３２００〜４７００ｃｍ2／ｇ、好ま
しくは３９００〜４３００ｃｍ2／ｇであるのがよい。
ブレーン比表面積が３２００ｃｍ2／ｇ未満ではペース
トの粘度が低くモルタルと粗骨材が材料分離し、逆に４
７００ｃｍ2／ｇを超えるとペーストの粘度が著しく増
大しコンクリートの流動性が低下し好ましくない。
レーン比表面積が３２００〜４７００ｃｍ2／ｇ、好ま
しくは３９００〜４３００ｃｍ2／ｇであるのがよい。
ブレーン比表面積が３２００ｃｍ2／ｇ未満ではペース
トの粘度が低くモルタルと粗骨材が材料分離し、逆に４
７００ｃｍ2／ｇを超えるとペーストの粘度が著しく増
大しコンクリートの流動性が低下し好ましくない。
【００１７】本発明に用いる分散剤は、低いＷ／Ｃで塑
性粘度が適度に大きい領域で、セメント粒子を分散させ
てセメントペーストの降伏値を小さくして、流動性を確
保することにより、セメントペーストと細骨材またはモ
ルタルと粗骨材の分離を防止しつつ、高流動性を確保す
る目的で使用するものである。その組成は、セメント粒
子を分散させるものならば特に限定されるものではな
く、例えば、市販の界面活性剤系の高性能減水剤や、空
気巻き込み型の高性能ＡＥ減水剤等を使用することがで
きる。なお、強度発現性は高性能ＡＥ減水剤の種類によ
って異なり、変性リグニン、アルキルアリルスルホン酸
塩と活性持続ポリマーからなるナフタレン系の方がポリ
カルボン酸系より材齢２８日までの強度に優れるため、
早期に強度を発現させる場合は、ナフタレン系の高性能
ＡＥ減水剤を使用するのが望ましい。分散剤の配合割合
は、セメントに対して０．０１〜３重量％、好ましくは
０．１〜２重量％がよい。
性粘度が適度に大きい領域で、セメント粒子を分散させ
てセメントペーストの降伏値を小さくして、流動性を確
保することにより、セメントペーストと細骨材またはモ
ルタルと粗骨材の分離を防止しつつ、高流動性を確保す
る目的で使用するものである。その組成は、セメント粒
子を分散させるものならば特に限定されるものではな
く、例えば、市販の界面活性剤系の高性能減水剤や、空
気巻き込み型の高性能ＡＥ減水剤等を使用することがで
きる。なお、強度発現性は高性能ＡＥ減水剤の種類によ
って異なり、変性リグニン、アルキルアリルスルホン酸
塩と活性持続ポリマーからなるナフタレン系の方がポリ
カルボン酸系より材齢２８日までの強度に優れるため、
早期に強度を発現させる場合は、ナフタレン系の高性能
ＡＥ減水剤を使用するのが望ましい。分散剤の配合割合
は、セメントに対して０．０１〜３重量％、好ましくは
０．１〜２重量％がよい。
【００１８】本発明で用いる急結剤は、上記セメントを
用いたコンクリートの凝結・硬化を著しく促進させ、し
かも高い初期強度および長期強度発現が期待できるよう
に急結剤の構成材料を上記の如く調整したものである。
急結剤はその主成分で分類すると、アルミン酸アルカリ
塩、炭酸アルカリ塩等を主成分とする無機塩系のもの
と、天然鉱物を主原料とする鉱物系に分類される。鉱物
系のものは、一般に主成分であるカルシウムアルミネー
ト（ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3）によって、エトリンガイトの急
激な発生と、セメント中のＣ3Ｓ、Ｃ2Ｓの水和を促進す
ることによって急結性を得る。成分として石膏を含まな
いものは、カルシウムアルミネート系急結剤であり、石
膏成分を含むものはカルシウムサルホアルミネート系急
剤として区分され、後者のほうが一般的に長期強度発現
性に優れている。一般に、普通セメントを用いて低Ｗ／
Ｃとしたコンクリートの凝結・硬化を促進させて高強度
吹付けコンクリートを得ようとした場合、急結剤として
は、カルシウムサルホアルミネート系急結剤が推奨され
ている。この理由は、初期および長期において高い強度
を得るためであるが、カルシウムサルホアルミネート系
急結剤の場合、初期強度を高めるためにはＡｌ2Ｏ3成分
の働きを高めるために多量に使用せざるを得なくなる。
したがって、従来の高強度吹付けコンクリートの処方で
は、急結剤の添加量を少なくすることは困難である。一
方、本発明で用いる急結剤は、ＣａＯが５３〜７０重量
％、Ｎａ2Ｏが５〜２０重量％、Ａｌ2Ｏ3が２０〜４０
重量％の化学組成を有し、８ＣａＯ・Ｎａ2Ｏ・３Ａｌ2
Ｏ3（以下Ｃ8ＮＡ3という）を５０重量％以上含むＮａ2
Ｏ−ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3系組成物と、アルミン酸アルカ
リ、炭酸アルカリ、石灰、石膏および水酸化アルミニウ
ムから選ばれる無機塩類を混合してなるもので、前記組
成物１００重量部に対し、無機塩類を５０〜２００重量
部が添加される。この本発明で用いる急結剤は、カルシ
ウムアルミネート系急結剤に属し、すでに知られている
ものである（特開平９−８６９８７号公報）。本発明に
おいては、セメントを特定の組成にしてセメント自体に
高い急結性を持たせ、また特定の急結剤をそこに添加す
ることで、両者の相乗効果が発揮され、急結剤の添加が
少量であっても高い初期強度と長期強度発現性が得られ
ることが判った。ここに本発明の一つの特徴がある。本
発明で用いる急結剤の添加量は、セメント自体がもつ高
い急結性を促進させつつ長期強度の発現を阻害させない
適当な範囲であり、コンクリート中のセメント重量に対
して２〜６重量％、好ましくは２.５〜５重量％、特に
好ましくは３.０〜４.５重量％である。
用いたコンクリートの凝結・硬化を著しく促進させ、し
かも高い初期強度および長期強度発現が期待できるよう
に急結剤の構成材料を上記の如く調整したものである。
急結剤はその主成分で分類すると、アルミン酸アルカリ
塩、炭酸アルカリ塩等を主成分とする無機塩系のもの
と、天然鉱物を主原料とする鉱物系に分類される。鉱物
系のものは、一般に主成分であるカルシウムアルミネー
ト（ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3）によって、エトリンガイトの急
激な発生と、セメント中のＣ3Ｓ、Ｃ2Ｓの水和を促進す
ることによって急結性を得る。成分として石膏を含まな
いものは、カルシウムアルミネート系急結剤であり、石
膏成分を含むものはカルシウムサルホアルミネート系急
剤として区分され、後者のほうが一般的に長期強度発現
性に優れている。一般に、普通セメントを用いて低Ｗ／
Ｃとしたコンクリートの凝結・硬化を促進させて高強度
吹付けコンクリートを得ようとした場合、急結剤として
は、カルシウムサルホアルミネート系急結剤が推奨され
ている。この理由は、初期および長期において高い強度
を得るためであるが、カルシウムサルホアルミネート系
急結剤の場合、初期強度を高めるためにはＡｌ2Ｏ3成分
の働きを高めるために多量に使用せざるを得なくなる。
したがって、従来の高強度吹付けコンクリートの処方で
は、急結剤の添加量を少なくすることは困難である。一
方、本発明で用いる急結剤は、ＣａＯが５３〜７０重量
％、Ｎａ2Ｏが５〜２０重量％、Ａｌ2Ｏ3が２０〜４０
重量％の化学組成を有し、８ＣａＯ・Ｎａ2Ｏ・３Ａｌ2
Ｏ3（以下Ｃ8ＮＡ3という）を５０重量％以上含むＮａ2
Ｏ−ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3系組成物と、アルミン酸アルカ
リ、炭酸アルカリ、石灰、石膏および水酸化アルミニウ
ムから選ばれる無機塩類を混合してなるもので、前記組
成物１００重量部に対し、無機塩類を５０〜２００重量
部が添加される。この本発明で用いる急結剤は、カルシ
ウムアルミネート系急結剤に属し、すでに知られている
ものである（特開平９−８６９８７号公報）。本発明に
おいては、セメントを特定の組成にしてセメント自体に
高い急結性を持たせ、また特定の急結剤をそこに添加す
ることで、両者の相乗効果が発揮され、急結剤の添加が
少量であっても高い初期強度と長期強度発現性が得られ
ることが判った。ここに本発明の一つの特徴がある。本
発明で用いる急結剤の添加量は、セメント自体がもつ高
い急結性を促進させつつ長期強度の発現を阻害させない
適当な範囲であり、コンクリート中のセメント重量に対
して２〜６重量％、好ましくは２.５〜５重量％、特に
好ましくは３.０〜４.５重量％である。
【００１９】さらに本発明においては、セメント、水、
細骨材および粗骨材の単位量をある範囲に特定すること
が必要である。すなわち、セメントの単位量が４００〜
６００ｋｇ／ｍ3、水の単位量が１７５〜２２０ｋｇ／
ｍ3、細骨材の単位量が７００〜１２００ｋｇ／ｍ3、粗
骨材の単位量が６００〜１１００ｋｇ／ｍ3である。上
記範囲により、本発明の効果が一層高まる。
細骨材および粗骨材の単位量をある範囲に特定すること
が必要である。すなわち、セメントの単位量が４００〜
６００ｋｇ／ｍ3、水の単位量が１７５〜２２０ｋｇ／
ｍ3、細骨材の単位量が７００〜１２００ｋｇ／ｍ3、粗
骨材の単位量が６００〜１１００ｋｇ／ｍ3である。上
記範囲により、本発明の効果が一層高まる。
【００２０】上記のように本発明では、特定の組成を有
するセメントと、特定の組成を有する急結剤とを組み合
わせ、さらにセメント、水、細骨材および粗骨材の単位
量をある範囲に特定するしたため、実用上十分な流動性
を有し、急結剤の添加量が少量であっても良好な急結性
を示し、しかも高い初期強度および長期強度を有する高
強度吹付けコンクリートを提供することができる。
するセメントと、特定の組成を有する急結剤とを組み合
わせ、さらにセメント、水、細骨材および粗骨材の単位
量をある範囲に特定するしたため、実用上十分な流動性
を有し、急結剤の添加量が少量であっても良好な急結性
を示し、しかも高い初期強度および長期強度を有する高
強度吹付けコンクリートを提供することができる。
【００２１】
【実施例】以下本発明を実施例および比較例によりさら
に説明するが、本発明は、これらの例に限定されるもの
ではない。
に説明するが、本発明は、これらの例に限定されるもの
ではない。
【００２２】（各種セメントの調製）クリンカーの構成
化合物が異なる６種類のセメントを試製し、それぞれの
セメントについてＪＩＳ Ｒ５２０１に準じたフロー試
験を実施した。各セメントの構成化合物の割合とフロー
値の試験結果を表１に示す。表１中、本発明に必要な組
成を有するセメントはＰ−１である。
化合物が異なる６種類のセメントを試製し、それぞれの
セメントについてＪＩＳ Ｒ５２０１に準じたフロー試
験を実施した。各セメントの構成化合物の割合とフロー
値の試験結果を表１に示す。表１中、本発明に必要な組
成を有するセメントはＰ−１である。
【００２３】
【表１】
【００２４】（実施例１〜２）セメントとしては、上記
で調製したＰ−１を用いた。急結剤としては、カルシウ
ムアルミネート系急結剤（カルシウムアルミネート系、
商品名Ｔ−ＲＯＣＫ、（株）小野田製）を用いた。この
急結剤の組成を表２に示す。
で調製したＰ−１を用いた。急結剤としては、カルシウ
ムアルミネート系急結剤（カルシウムアルミネート系、
商品名Ｔ−ＲＯＣＫ、（株）小野田製）を用いた。この
急結剤の組成を表２に示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】下記表３で示すベースコンクリートおよび
急結剤の配合により、吹付けコンクリートを調製し、そ
の初期強度および長期強度を測定した。なお、吹付けの
際のコンクリートの温度を、約２０℃または約３０℃に
なるようにした。得られた結果を表４に示す。吹付けコ
ンクリートの材齢１日（２４ｈ）までの初期強度は、土
木学会基準ＪＳＣＥ−Ｇ５６１に準じてプルアウト試験
により行い、材齢７および２８日強度は、作製したコン
クリートパネルよりコア供試体（φ４５ｍｍ、長さ９０
ｍｍ）を切り出して圧縮強度試験を行った。吹付けコン
クリートの供試体の作り方およびコアの切り出し方法
は、ＪＳＣＥ−Ｆ５６１およびＪＩＳ Ａ１１０７に準
じた。
急結剤の配合により、吹付けコンクリートを調製し、そ
の初期強度および長期強度を測定した。なお、吹付けの
際のコンクリートの温度を、約２０℃または約３０℃に
なるようにした。得られた結果を表４に示す。吹付けコ
ンクリートの材齢１日（２４ｈ）までの初期強度は、土
木学会基準ＪＳＣＥ−Ｇ５６１に準じてプルアウト試験
により行い、材齢７および２８日強度は、作製したコン
クリートパネルよりコア供試体（φ４５ｍｍ、長さ９０
ｍｍ）を切り出して圧縮強度試験を行った。吹付けコン
クリートの供試体の作り方およびコアの切り出し方法
は、ＪＳＣＥ−Ｆ５６１およびＪＩＳ Ａ１１０７に準
じた。
【００２７】また、細骨材としては陸砂、比重２.６
４、粗粒率２.６９を用い、粗骨材としては６号砕石、
比重２.６６を用い、分散剤としてはポリカルボン酸系
高性能ＡＥ減水剤を用いた。
４、粗粒率２.６９を用い、粗骨材としては６号砕石、
比重２.６６を用い、分散剤としてはポリカルボン酸系
高性能ＡＥ減水剤を用いた。
【００２８】（比較例１〜２）セメントとして市販の普
通ポルトランドセメントを用い、急結剤としてカルシウ
ムアルミネート系急結剤またはカルシウムサルホアルミ
ネート系急結剤を用いた従来の高強度吹付けコンクリー
トを使用して、実施例の結果と比較した。なお、比較例
に用いた試験データは、平成９年１月に日本道路公団に
よって公表された資料「新しい高強度吹付けコンクリー
ト開発」から抜粋した。コンクリートの配合組成および
結果をそれぞれ表３および表４に示す。なお、比較例で
用いた細骨材は砕砂、比重２.６８であり、粗骨材は砂
利（最大寸法８ｍｍ）、比重２.６１であり、分散剤は
カルボン酸系高分子化合物であり、急結剤はカルシウム
アルミネート系、商品名デンカナトミックＴype−５ま
たは、カルシウムサルホアルミネート系、商品名デンカ
ナトミックＴype−１０（いずれも電気化学工業
（株））である。
通ポルトランドセメントを用い、急結剤としてカルシウ
ムアルミネート系急結剤またはカルシウムサルホアルミ
ネート系急結剤を用いた従来の高強度吹付けコンクリー
トを使用して、実施例の結果と比較した。なお、比較例
に用いた試験データは、平成９年１月に日本道路公団に
よって公表された資料「新しい高強度吹付けコンクリー
ト開発」から抜粋した。コンクリートの配合組成および
結果をそれぞれ表３および表４に示す。なお、比較例で
用いた細骨材は砕砂、比重２.６８であり、粗骨材は砂
利（最大寸法８ｍｍ）、比重２.６１であり、分散剤は
カルボン酸系高分子化合物であり、急結剤はカルシウム
アルミネート系、商品名デンカナトミックＴype−５ま
たは、カルシウムサルホアルミネート系、商品名デンカ
ナトミックＴype−１０（いずれも電気化学工業
（株））である。
【００２９】
【表３】
【００３０】
【表４】
【００３１】表３より、実施例１および２は、コンクリ
ート温度が２０℃前後の通常期から３０℃前後の暑中期
のいずれにおいても、比較例よりも少ない急結剤添加量
で施工面に吹き付けが可能であり、また、表４より、高
強度吹付けコンクリートの設計基準強度を十分満足する
高い初期強度と長期強度が得られている。
ート温度が２０℃前後の通常期から３０℃前後の暑中期
のいずれにおいても、比較例よりも少ない急結剤添加量
で施工面に吹き付けが可能であり、また、表４より、高
強度吹付けコンクリートの設計基準強度を十分満足する
高い初期強度と長期強度が得られている。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、特定の組成を有するセ
メントと、特定の組成を有する急結剤とを組み合わせ、
さらにセメント、水、細骨材および粗骨材の単位量をあ
る範囲に特定したため、実用上十分な流動性を有し、急
結剤の添加量が少量であっても良好な急結性を示し、し
かも高い初期強度および長期強度を有する高強度吹付け
コンクリートを提供することができる。
メントと、特定の組成を有する急結剤とを組み合わせ、
さらにセメント、水、細骨材および粗骨材の単位量をあ
る範囲に特定したため、実用上十分な流動性を有し、急
結剤の添加量が少量であっても良好な急結性を示し、し
かも高い初期強度および長期強度を有する高強度吹付け
コンクリートを提供することができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 22:10） 103:12 111:20 (72)発明者 小川 洋二 千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 秩父小 野田株式会社中央研究所内 (72)発明者 山本 盛男 千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 秩父小 野田株式会社中央研究所内 (72)発明者 結城 渡 千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 株式会 社小野田佐倉研究所内 (72)発明者 園田 直志 大阪府大阪市中央区北浜東４番33号 株式 会社大林組内
Claims (1)
- 【請求項１】 セメント、細骨材、粗骨材、急結剤およ
び分散剤を配合してなる高強度吹付けコンクリートにお
いて、 前記セメントの単位量が４００〜６００ｋｇ／ｍ3、水
の単位量が１７５〜２２０ｋｇ／ｍ3、前記細骨材の単
位量が７００〜１２００ｋｇ／ｍ3、前記粗骨材の単位
量が６００〜１１００ｋｇ／ｍ3であり、セメントとし
て下記のセメントを用い、前記急結剤として下記の急結
剤を用い、且つ前記急結剤を前記セメントに対し、２〜
６重量％の割合で添加することを特徴とする高強度吹付
けコンクリート。 セメント：３ＣａＯ・ＳｉＯ2含有量が４５〜７５重量
％、３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3含有量が６〜１２重量％、硫酸
アルカリをＮａ2Ｏ換算で０.４〜０.７重量％、残部が
主として２Ｃａ０・ＳｉＯ2、４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆ
ｅ2Ｏ3からなるクリンカー粉末に、不溶性無水石膏を３
０％以上含む石膏をＳＯ3換算で２.５〜４.０重量％配
合してなるブレーン比表面積が３２００〜４７００ｃｍ
2／ｇであるセメント。 急結剤：次の（Ａ）および（Ｂ）成分を混合してなるセ
メント用急硬性促進剤 （Ａ） １４００℃未満の温度で焼成され、ＣａＯが５
３〜７０重量％、Ｎａ2Ｏが５〜２０重量％、Ａｌ2Ｏ3
が２０〜４０重量％の化学組成を有し、８ＣａＯ・Ｎａ
2Ｏ・３Ａｌ2Ｏ3を５０重量％以上含むＮａ2Ｏ−ＣａＯ
−Ａｌ2Ｏ3系組成物：１００重量部 （Ｂ） アルミン酸アルカリ、炭酸アルカリ、石灰、石
膏および水酸化アルミニウムから選ばれる無機塩類：５
０〜２００重量部
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17431897A JP3991242B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 高強度吹付けコンクリート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17431897A JP3991242B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 高強度吹付けコンクリート |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1121158A true JPH1121158A (ja) | 1999-01-26 |
| JP3991242B2 JP3991242B2 (ja) | 2007-10-17 |
Family
ID=15976559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17431897A Expired - Fee Related JP3991242B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 高強度吹付けコンクリート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3991242B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002037656A (ja) * | 2000-07-26 | 2002-02-06 | Taiheiyo Cement Corp | 湿式吹付けコンクリート |
| WO2003106375A1 (en) | 2002-06-17 | 2003-12-24 | Construction Research & Technology Gmbh | Accelerator admixture |
| WO2004076382A1 (en) * | 2003-02-25 | 2004-09-10 | Construction Research & Technology Gmbh | Accelerator admixture |
| CN114349383A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-04-15 | 长春市北华建材有限公司 | 一种交联反应复合型无碱速凝剂及其制备方法 |
-
1997
- 1997-06-30 JP JP17431897A patent/JP3991242B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002037656A (ja) * | 2000-07-26 | 2002-02-06 | Taiheiyo Cement Corp | 湿式吹付けコンクリート |
| WO2003106375A1 (en) | 2002-06-17 | 2003-12-24 | Construction Research & Technology Gmbh | Accelerator admixture |
| WO2004076382A1 (en) * | 2003-02-25 | 2004-09-10 | Construction Research & Technology Gmbh | Accelerator admixture |
| AU2004215680B2 (en) * | 2003-02-25 | 2007-12-06 | Construction Research & Technology Gmbh | Accelerator admixture |
| EP1597214B2 (en) † | 2003-02-25 | 2017-10-11 | Construction Research & Technology GmbH | Accelerator admixture |
| NO342962B1 (no) * | 2003-02-25 | 2018-09-10 | Construction Research & Technology Gmbh | Akselerator-tilsetningstoff |
| CN114349383A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-04-15 | 长春市北华建材有限公司 | 一种交联反应复合型无碱速凝剂及其制备方法 |
| CN114349383B (zh) * | 2022-01-27 | 2023-09-22 | 长春市北华建材有限公司 | 一种交联反应复合型无碱速凝剂及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3991242B2 (ja) | 2007-10-17 |
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