JP2013014477A

JP2013014477A - セメント硬化物の施工方法

Info

Publication number: JP2013014477A
Application number: JP2011148998A
Authority: JP
Inventors: Shigehiro Ando; 重裕安藤; Daichi Orito; 大智織戸
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2013-01-24

Abstract

【課題】本発明は、圧縮空気によってセメント組成物の混練物を吹き付けて施工するセメント硬化物の施工方法において、厚みのあるセメント硬化体を、圧送不良を生じさせにくく且つ簡単に施工できる硬化物の施工方法を提供することを課題とする。
【解決手段】急結剤を含むセメント組成物に水を添加して混練した混練物を圧送し、施工箇所に吹き付けて施工するセメント硬化物の施工方法において、前記急結剤の５０℃の水１００ｇに対する溶解度が２０以上４０ｇ以下で且つ６５℃の水１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上９０ｇ以下であって、圧送された前記混練物と６５℃以上９５℃以下の圧縮空気とを混合し、前記圧縮空気によって混練物を吹き付けて施工することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、セメント硬化物の施工方法に関し、特に、セメント組成物を圧縮空気によって吹き付けて施工するセメント硬化物の施工方法に関する。

モルタルやコンクリートなどのセメント硬化物を施工する方法として、セメント組成物に水を添加して混練した混練物を、施工箇所までホースを介して圧送し、該ホースの先端に設けられたスプレーガンから圧縮空気によって吹き付けて施工する、いわゆる湿式の吹付け施工方法がある。

かかる施工方法によってセメント硬化体を施工する場合には、セメント組成物中に、凝結時間を短くするための急結剤を添加することが行なわれている（特許文献１）。

急結剤をセメント組成物に混合すると、吹付け後に急結剤の作用で混練物が急速に凝結を開始しダレることが抑制されるため、厚くセメント硬化体を施工する、いわゆる厚付けが可能になる。
急結剤をセメント組成物に混合する場合に、予め急結剤をセメント組成物に混合してから水を添加して混練した混練物を圧送すると、急結剤の作用で混練物がホース内で固化してしまい、圧送不良が生じることがある。
そのため、特許文献１には、セメント組成物の混練物と、急結剤とを別々に圧送して、吹付け直前に混合して吹き付ける施工方法が記載されている。

特許文献１に記載の施工方法では、セメント組成物に急結剤を正確な割合で混合するためには、混練物および急結剤の各圧送速度を正確に設定する必要である。しかし、圧送時の気温によっては、混練物の硬さが軟化する、あるいは、反対に硬くなるなど変化することがあり、混練物の硬さが変わると圧送速度も変化する。
混練物の圧送速度が予め設定していた所定の速度と相違すると、ホース先端において混練物と急結剤とが所定の割合とは違う割合で混合されてしまい、急結剤の過不足が生じ、目的とする厚みや強度のセメント硬化体を施工できないおそれがある。
しかし、圧送速度を所定の速度に設定することは前記のように、気温など施工時の条件なども考慮する必要があり、正確に設定することは困難である。

特開２０１１−３７６８８号公報

そこで、本発明は、上記のような従来の問題を鑑みて、圧縮空気によってセメント組成物の混練物を吹き付けて施工するセメント硬化物の施工方法において、厚みのあるセメント硬化体を、圧送不良を生じさせにくく且つ簡単に施工できる硬化物の施工方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、急結剤を含むセメント組成物に水を添加して混練した混練物を圧送し、施工箇所に吹き付けて施工するセメント硬化物の施工方法において、前記急結剤の５０℃の水１００ｇに対する溶解度が２０ｇ以上４０ｇ以下で且つ６５℃の水１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上９０ｇ以下であって、圧送された前記混練物と６５℃以上９５℃以下の圧縮空気とを混合し、前記圧縮空気によって混練物を吹き付けて施工することを特徴としている。

本発明によれば、前記急結剤は５０℃における水に対する溶解度が、６５℃における溶解度に比べて低いため、圧送時の温度である通常の気温においては、急結剤が溶解しにくく、混練物は流動性の高い状態に維持される。
よって、混練物が圧送時に固化することを抑制できる。
また、吹き付け時には、圧縮空気の熱によって急結剤が混練物中の水に溶解するため、吹付け後にはセメントの凝結硬化が促進され、ダレが生じることなく厚みのあるセメント硬化体が施工できる。
さらに、圧縮空気の熱で混練物中の水分を蒸発させながら吹き付けることにより、より厚みのあるセメント硬化体が施工できる。
すなわち、混練物の圧送速度を調整することなく、セメント硬化体を簡単に厚く施工できる。

本発明において、前記急結剤がミョウバンであることが好ましい。

ミョウバンは水に溶解するとセメントの凝結硬化を促進する作用があり、且つ、５０℃における水に対する溶解度が６５℃における水に対する溶解度に比べて低いため、施工前には混練物の流動性を維持でき、且つ吹付け後にはセメントの凝結硬化を促進し、本発明のセメント硬化体の施工方法に適している。

尚、本発明でいうミョウバンとは、１価の陽イオン（Ｍ⁺）の硫酸塩（Ｍ⁺ ₂（ＳＯ₄））と３価の金属イオン（Ｍ³⁺）の硫酸塩（Ｍ³⁺ ₂（ＳＯ₄）₃）の複塩の総称をいい、Ｍ⁺Ｍ³⁺（ＳＯ₄）₂・１２Ｈ₂ＯやＭ⁺ ₂（ＳＯ₄）Ｍ³⁺ ₂（ＳＯ₄）₃・２４Ｈ₂Ｏなどで表される結晶水を主成分として含む構造体を指す。
Ｍ⁺としてはＮａ、Ｋ等が挙げられ、Ｍ³⁺としてはＡｌ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ等が挙げられる。

本発明において、前記セメント組成物が、前記急結剤をセメント１００質量部に対して０．０５質量部以上３．０質量部以下含むことが好ましい。

セメント組成物中の急結剤の含有量が前記範囲である場合には、特に効果的にセメント硬化体を厚く施工できる。

本発明によれば、セメント硬化物を吹付けによって施工する場合に、厚みのあるセメント硬化体を、圧送不良を生じさせにくく且つ簡単に施工できる。

ミョウバンの溶解度曲線を示すグラフ。実施形態の吹付け施工装置を示す概略図。

以下、本発明に係る実施形態について説明する。
本実施形態のセメント硬化物の施工方法は、急結剤を含むセメント組成物に水を添加して混練した混練物を圧送し、施工箇所に吹き付けて施工するセメント硬化物の施工方法において、前記急結剤の５０℃の水１００ｇに対する溶解度が２０ｇ以上４０ｇ以下で且つ６５℃の水１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上９０ｇ以下であって、圧送された前記混練物と６５℃以上９５℃以下の圧縮空気とを混合し、前記圧縮空気によって混練物を吹き付けて施工するセメント硬化物の施工方法である。

本実施形態のセメント硬化体の施工方法で用いられる前記セメント組成物は、セメントと急結剤とを含むものである。

前記セメントは、特に限定されることなく、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントなどの各種ポルトランドセメント、該ポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ混合した混合セメント、ジェットセメント、アルミナセメントなどの特殊セメントなどと同一成分からなるセメントを使用することができる。
中でも、普通ポルトランドセメントを使用することが、材料コストの観点から好ましい。

前記急結剤としては、セメントの水和反応を促進し、凝結時間を短くする公知の急結剤であって、５０℃の水１００ｇに対する溶解度が２０ｇ以上４０ｇ以下、６５℃の水１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上９０ｇ以下であるものが用いられる。
尚、以下に溶解度という場合には、水１００ｇに対する溶解する質量（ｇ）を指す。

前記急結剤としては、ミョウバンを用いることが好ましい。
本実施形態で用いられるミョウバンとは、１価の陽イオン（Ｍ⁺）の硫酸塩（Ｍ⁺ ₂（ＳＯ₄））と３価の金属イオン（Ｍ³⁺）の硫酸塩（Ｍ³⁺ ₂（ＳＯ₄）₃）の複塩の総称をいい、Ｍ⁺Ｍ³⁺（ＳＯ₄）₂・１２Ｈ₂ＯやＭ⁺ ₂（ＳＯ₄）Ｍ³⁺ ₂（ＳＯ₄）₃・２４Ｈ₂Ｏなどで表される結晶水を主成分として含む構造体をさす。
Ｍ⁺としてはＮａ、Ｋ、ＮＨ₃、等が挙げられ、Ｍ³⁺としてはＡｌ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ等が挙げられる。
具体的には、ナトリウムミョウバン、カリウムミョウバン、アンモニウムミョウバン、硫酸アルミニウム（Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃）を含有するミョウバン、Ｋ₂（ＳＯ₄）Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃・２４Ｈ₂Ｏ、鉄ミョウバン等が挙げられ、また、結晶水を含むもの、熱処理して６水塩としたもの、無水塩としたもの、いずれも前記ミョウバンに含まれる。

本実施形態で用いる急結剤としては、カリウムミョウバン、アンモニウムミョウバンが各温度における溶解度の観点から好適に用いられる。
一般に、固体の溶解度は温度によって変化し、その固体の溶解度と温度との関係は溶解度曲線で表される。尚、上記カリウムミョウバン及びアンモニウムミョウバンの溶解度曲線を図１に示す。
図１に示すとおり、上記カリウムミョウバン及びアンモニウムミョウバンの溶解度曲線は温度が上昇するほど溶解度も上がっており、５０℃における溶解度は５０ｇより低く、６５℃における溶解度は５０ｇを超えている。

前記急結剤としては、前記ミョウバンを単独で、または２種類以上を混合したものを用いることができる。

前記急結剤は、セメント１００質量部に対して０．０５〜３．０質量部、好ましくは０．１〜１．５質量部の範囲で混合されることが好ましい。
前記混合量の範囲であれば、厚く施工することができ且つ吹き付け後にダレが生じるおそれがない。

本実施形態で用いられるセメント組成物には、さらに骨材が含まれていてもよい。
骨材としては、公知の細骨材や粗骨材を用いることができる。
前記細骨材としては、例えば、川砂、山砂、海砂、天然軽量細骨材（パーライト、ヒル石等）等の天然細骨材や砕砂、人工軽量細骨材、高炉スラグ細骨材等の人工細骨材、副産軽量細骨材等が挙げられる。
前記粗骨材としては、例えば、砕石、川砂利、天然軽量粗骨材（パーライト、ヒル石等）、副産軽量粗骨材、人工軽量粗骨材、再生骨材等が挙げられる。

前記骨材については、例えば、モルタル硬化体を施工する場合には細骨材を、セメント１００質量部に対して５０〜４００質量部、好ましくは１００〜２００質量部程度配合することがひび割れ防止の観点から好ましい。

本実施形態で用いられるセメント組成物には、さらに減水剤、増粘剤、消泡剤などの公知の混和剤が添加されていてもよい。

本実施形態の施工方法では、まず、前記のようなセメント組成物に水を添加して混練した混練物を得る。
水の添加量は水粉体比（質量％）で１２．０．〜２７．０％、好ましくは１３．５〜２０．０％となるように添加することが硬化体の物性及び施工性の観点から好ましい。
尚、前記水の添加量としては、例えば、液体状の添加剤を添加する場合には、混練水として添加する水とかかる添加剤などに含まれる水分とをあわせた総量をいう。
また、粉体とは、液体状の添加剤以外のセメント組成物の材料をいう。

また、混練する方法としては、公知のミキサーなどを用いて混練することができる。
混練は通常の気温、例えば、５０℃より低い温度、好ましくは１０〜３０℃程度の温度で行なう。
前記通常の気温において混練することで、前記急結剤が混練水に溶解してセメントの凝結反応を促進することを抑制できる。
また、混練時間としては２〜４分間であることが好ましい。

次に、前記混練物を、吹き付け装置に導入する。
吹き付け装置としては、公知の各種吹き付け施工用の装置を用いることができるが、例えば、図２に示すように、ミキサー１１で混練された前記混練物を圧送するための圧送ポンプ１と、該圧送ポンプ１に接続されたホース２と、前記ホース２の先端に取り付けられたスプレーガン３とを備え、前記スプレーガン３には高温の圧縮空気を導入するスチームホース４が接続され、スプレーガン３の内部で混練物と圧縮空気とを混合しながら、圧縮空気によって、混練物を吹付けることができる吹付け装置１０を用いることができる。

前記スチームホース４は、コンプレッサー６にエアホース８とヒーター７とを介して接続されており、さらに、コンプレッサー６から送られる圧縮空気がヒーター７によって加熱されてからスチームホース４に送られるようになっている。
また、ヒーター７の圧縮空気出口には温度計５が接続されており、ヒーター７は、ヒーター７から出る圧縮空気の温度を前記温度計５で測定して、該温度を基に加熱温度を調整可能に設けられている。

次に、前記混練物を、ミキサー１１から圧送ポンプ１によってホース２を介してスプレーガン３へ圧送する。
圧送時には、前記混練物がホース２内部で固化しない程度の温度に、混練物の温度を維持する。すなわち、圧送中の混練物が５０℃より低温に維持されていれば、急結剤の溶解度は比較的低いため、混練物の凝結が開始しにくく、圧送不良が生じにくい。
圧送は、通常は外気温あるいは室温条件下において行なわれるため、混練物は５０℃以下の温度で圧送され、圧送時に混練物が固化することを抑制できる。

一方、前記コンプレッサー６からエアホース８を介して送られる圧縮空気を、前記ヒーター７で加熱する。
この時の加熱温度は圧縮空気が６５℃〜９５℃以下、好ましくは７０℃〜９０℃程度になるように加熱することが好ましい。

尚、ヒーター７とスプレーガン３との距離が１〜２ｍ程度、且つ圧縮空気を送る量が０．３〜０．５ｍ³／ｍｉｎ程度である場合には、前記ヒーター７で加熱された圧縮空気はその温度とほぼ同じ温度でスプレーガン３内に導入される。
ヒーター７とスプレーガン３との距離が前記よりも長い場合、あるいは圧縮空気の送量が前記量より少ない場合には、ヒーター７で加熱された圧縮空気の温度がスプレーガン３に送られるまでに低下するおそれがある。よって、かかる場合には、前記ヒーター７での加熱温度を高めに設定しておき、スプレーガン３内に導入される際の圧縮空気が前記温度になるように加熱することが好ましい。

前記ヒーター７で加熱した圧縮空気を、スプレーガン３内部に導入し、スプレーガン３内部の混練物と圧縮空気とを混合しながら、圧縮空気によって、スプレーガン３から吹付ける。
この時、スプレーガン３内部の混練物は圧縮空気の熱によって加熱されるため、混練物中の急結剤を圧縮空気で溶解しながら混練物を施工箇所に吹付ける。
従って、施工箇所に吹き付けられた後には、速やかに混練物の凝結が開始し、厚く施工されても混練物が吹き付けられた後にダレることを低減できる。

また、圧縮空気の熱によって混練物中の水分は蒸発するため、混練物を施工箇所に吹付けると同時に、混練物中の水分量を低下させながら混練物を吹付けることになる。
従って、混練物を硬い状態で吹き付けることができ、よりダレが防止でき、厚みのあるセメント硬化体を施工することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

《セメント組成物》
表１に示す配合のセメント組成物を準備した。
尚、使用した材料は下記のものを用いた。
普通ポルトランドセメント：住友大阪セメント株式会社製
骨材：６号珪砂
減水剤：ナフタレン系減水剤、商品名マイティー１５０、花王株式会社製
増粘剤：メチルセルロース系増粘剤、商品名メトローズ4000-60SH、信越化学株式会社製
ミョウバン：カリウムミョウバン（純度96.5％以上）、商品名タイエースＫ１５０、大明化学工業株式会社製
アルミン酸ソーダ：商品名、アルミン酸ソーダＰ１００、浅田化学工業株式会社製
（アルミン酸ソーダの溶解度：５０ｇ／１００ｇＨ₂Ｏ（２０℃）、８５ｇ／１００ｇＨ₂Ｏ（５０℃）、１１０ｇ／１００ｇＨ₂Ｏ（６５℃））

《混練物》
各セメント組成物に、表１の水粉体比になるような混練水を添加して混練し、実施例１乃至７および比較例１乃至４を得た。尚、混練水の添加量は、水粉体比で示している。
本実施例の場合の水粉体比は、普通ポルトランドセメント、細骨材、増粘剤、ミョウバン（またはアルミン酸ソーダ）に対する混練水および減水剤中の水分をあわせた水の質量％である。
混練は、モルタルミキサー（ダマカットミキサー２．８型、岡三機工株式会社製）で、
３分間行なった。
尚、混練時の室温は２０℃であり、混練直後の各実施例および各比較例の温度は表２に示す温度であった。

《フロー試験》
前記混練物のフロー試験を、ＪＩＳＲ５２０１に記載の方法に従って、実施した結果を表２に示す。

前記各実施例および各比較例を用いて、壁面に設置したコンクリート板表面に吹き付け施工を行ない、最大吹き付け厚さ、圧送不良の有無、硬化性状を確認した。
吹き付け装置は、前記実施形態で説明した図１に示す構成の吹付け装置であって、装置部品は下記に示す部品を用いた。
圧送ポンプ：ＯＫＧ−５ＭＳ、動力０．７５ＫＷ、吐出力２．９〜９．６リットル/ｍｉｎ、岡三機工株式会社製
コンプレッサー：ＰＬＵＥ３７-10エンジンコンプレッサー、最大空気量３９５リットル/ｍｉｎ、最大圧力０．８〜１．０ＭＰａ、アネスト岩田株式会社製
ヒーター：ＳＨ−１０００、株式会社テクノビジョン製
スプレーガン：プレミックスモルタル吹付け用、口径１０ｍｍ、岡三機工株式会社
圧送用ホース：内径４０ｍｍ、長さ２０ｍ
エアホース：内径８ｍｍ、長さ２０ｍ
スチームホース：内径８ｍｍ、長さ１．５ｍ

《最大吹き付け厚さ》
前記吹き付けノズルを用いて、各実施例および各比較例を５０ｃｍ×５０ｃｍのコンクリート板へ表面から５０ｃｍ離した位置（水平方向）から、均等になるように吹き付けを行なった。
目視にてダレが生じ始めるまで吹き付けを行ない、目視にてダレが生じ始めた時に、吹付けをすぐに中止した。吹付け中止時の吹付け厚さを最大吹付け厚さとし、ダレが生じ始めた時の厚みを測定した結果を表２に示す。
また、図１に示すヒーター出口における圧縮空気の温度を測定した結果を表２に示す。
尚、比較例３は、モルタルがポンプ圧送中に硬化を始め、モルタルの圧送が行えず、吹付けは実施しなかった。

《圧送不良の有無》
前記最大吹き付け厚さの測定時に、圧送ポンプの圧を計測し、２．５ＭＰａ以上のものを圧送不良とし、２．５ＭＰａ未満のものを圧送不良無し、とした。
結果を表２に示す。

《硬化性状の評価》
前記最大吹き付け厚さの測定後、４８時間経過した各実施例および各比較例の硬化体の性状を目視にて、ひび割れの有無を評価した。
結果を表２に示す。

表２の結果より、各実施例では比較例１および４に比べて厚く施工することができる。
また、比較例２は厚く施工できるものの、硬化後にひび割れが生じた。
さらに、ミョウバンの代わりにアルミン酸ソーダを使用した比較例３では圧送不良が生じた。

１：圧送ポンプ、
２：ホース、
３：スプレーガン、
４：スチームホース、
６：コンプレッサー、
７：ヒーター、
１０：吹付け装置。

Claims

急結剤を含むセメント組成物に水を添加して混練した混練物を圧送し、施工箇所に吹き付けて施工するセメント硬化物の施工方法において、
前記急結剤の５０℃の水１００ｇに対する溶解度が２０ｇ以上４０ｇ以下で且つ６５℃の水１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上９０ｇ以下であって、
圧送された前記混練物と６５℃以上９５℃以下の圧縮空気とを混合し、前記圧縮空気によって混練物を吹き付けて施工することを特徴とするセメント硬化物の施工方法。
前記急結剤がミョウバンである請求項１に記載のセメント硬化物の施工方法。
前記セメント組成物が、前記急結剤をセメント１００質量部に対して０．０５質量部以上３．０質量部以下含む請求項１または２に記載のセメント硬化物の施工方法。