JP7550091B2 - 発泡型急結剤 - Google Patents
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Description
これらの急結剤は、セメントの凝結を促進させる働きがあり、いずれもセメントコンクリートと混合して地山面に吹付けられる。
[2] 前記粉体混和材が石膏を含有し、前記石膏が無水石膏および/または二水石膏である[1]に記載の発泡型急結剤。
[3] 前記無水石膏と前記二水石膏の質量比率(無水石膏:二水石膏)が80:20~99:1である[2]に記載の発泡型急結剤。
[4] 前記石膏のブレーン比表面積が4,000~8,000cm2/gである[2]又は[3]に記載の発泡型急結剤。
[5] 前記粉体混和材100質量部に対して、炭酸アルカリを0.5~10質量部含有してなる[1]~[4]のいずれかに記載の発泡型急結剤。
(カルシウムアルミネート)
粉体混和材はカルシウムアルミネートを含有する。カルシウムアルミネートは、SiO2含有量が7%以下であり、ガラス化率が30~98%であり、硫黄含有量が0.007~0.5%である。
また、SiO2含有量は、カルシウムアルミネートを作製する際の原料中のSiO2量を調整したり、新たにSiO2を添加したりして調整することができる。
ここで、ガラス化率は、加熱前のサンプルの粉末X線回折法により結晶鉱物のメインピーク面積Sを予め測定し、1000℃で2時間加熱後、1~10℃/分の冷却速度で徐冷し、粉末X線回折法による加熱後の結晶鉱物のメインピーク面積S0を求め、更に、これらのS0及びSの値を用い、下記の式を用いてガラス化率を算出することができる。
ガラス化率(%)=100×(1-S/S0)
なお、ガラス化率は、例えば、カルシウムアルミネートを作製する際の加熱温度や加熱後の冷却速度により、所望の範囲に調整することができる。
硫黄含有量は蛍光X線により測定することができる。また、硫黄含有量は、カルシウムアルミネートを作製する際の原料中の硫黄量を調整したり、硫黄源を添加したりして調整することができる。
なお、本pHの測定は、カルシウムアルミネートをその5倍量の水と混合し、得られた混合液上澄み液を採取し、JIS Z8802のpH測定方法によって測定した。
なお、ブレーン比表面積とは、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に記載された比表面積試験に基づいて測定されたものである。
このとき、無水石膏と二水石膏の質量比率(無水石膏:二水石膏)は、溶解度の観点から、80:20~99:1であることが好ましく、80:20~90:10であることがより好ましい。
既述の粉体混和材には、pHが1~5を呈する硫酸塩溶液が混合される。硫酸塩溶液としては、特に限定されないが、例えば硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カリウム、等の硫酸塩を水に溶解させたものが挙げられ、凝結性の観点から、硫酸アルミニウム水溶液が好ましい。
なお、作業性の観点から、実質的にアルミン酸アルカリを含有しないことが好ましい。ここでいう「実質的にアルミン酸アルカリを含有しない」とは、X線回折で測定した際に、その含有量が%オーダーで0の場合をいう。
骨材は、吹付けできれば特に限定されるものではないが、細骨材としては、川砂、山砂、海砂、石灰砂、及び珪砂等が使用可能であり、粗骨材としては、川砂利、山砂利、及び石灰砂利等が使用可能であり、砕砂、砕石の使用も可能である。
(1)粉体混和材
粉体混和材として、下記の材料を用いた。
・カルシウムアルミネート
炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、シリカ、及び硫黄を種々の割合(シリカ等が0%の場合を含む)で混合し、電気炉で1600℃にて溶融後、冷却速度を調整し、ボールミルで粉砕した後、分級してブレーン値が8,000cm2/g程度で、表1に示すシリカ含有量、ガラス化率、硫黄含有量、及びCaO/Al2O3(モル比)を有するカルシウムアルミネート(CA)を作製した。
・NS:硫酸ナトリウム(無水和物、市販品)
・硫酸アルミニウム水溶液(pH2):試薬特級の硫酸アルミニウムを純水に溶解し、濃度20%となるように調整したもの
・硫酸アルミニウム水溶液(pH3):試薬特級の硫酸アルミニウムを純水に溶解し、濃度15%となるように調整したもの
カルシウムアルミネート(CA)を60部、石膏(CS)(無水石膏及び二水石膏を混合する場合は表1の割合とする)を20部、硫酸ナトリウム(NS)と20部となるように、混合して表1に示すような発泡型急結剤を作製した。
なお、セメントは普通ポルトランドセメント、市販品、ブレーン値3,200cm2/g、比重3.16を使用し、細骨材は新潟県糸魚川市姫川水系川砂、表乾状態、比重2.62、最大粒径5mmを使用した。
凝結時間:土木学会基準「吹付けコンクリート用急結剤品質規格(JSCE D-102)」に準じて測定。
圧縮強度(3時間、1日、28日):JIS R 5201に準じて測定。
[発泡型急結剤の作製と評価]
カルシウムアルミネートを60部、石膏(無水石膏及び二水石膏を混合する場合は表1の割合とする)を20部、硫酸ナトリウムと20部となるように、混合して表1に示すような発泡型急結剤を作製した。なお、材料は実験例1と同様である。
なお、セメントは普通ポルトランドセメント、市販品、ブレーン値3,200cm2/g、比重3.16を使用し、細骨材は新潟県糸魚川市姫川水系川砂、表乾状態、比重2.62、最大粒径5mmを使用した。
粉じん濃度:急結性吹付けコンクリートを10m3/hの圧送速度で10分間、模擬トンネルに吹付けた。その後、吹付け場所より3mの定位置で粉じん濃度を測定した。
閉塞の有無:圧送配管のコンクリートによる閉塞の有無を目視により確認した。
プルアウト試験:プルアウト型枠に設置したピンを、プルアウト型枠表面から急結性セメントコンクリートで被覆し、型枠の裏面よりピンを引き抜き、その時の引き抜き強度を求め、(圧縮強度)=(引き抜き強度)×4/(供試体接触面積)の式から圧縮強度を算出した。
材齢28日の圧縮強度:幅50cm×長さ50cm×厚さ20cmの型枠に急結性セメントコンクリートを吹付け、採取した直径5.5cm×長さ110cmの供試体を耐圧機で測定し、圧縮強度を求めた。
Claims (5)
- SiO2含有量が1~5質量%であり、ガラス化率が30~98%であり、硫黄含有量が0.01~0.5質量%であるカルシウムアルミネートと、硫酸ナトリウムとを含有し、前記カルシウムアルミネートの含有量が40~90質量%であり、前記硫酸ナトリウムの含有量がNa 2 SO 4 換算で5~30質量%である粉体混和材を含み、
pHが1~5を呈する硫酸アルミニウム水溶液が混合される発泡型急結剤。 - 前記粉体混和材が石膏を含有し、前記石膏が無水石膏および/または二水石膏である請求項1に記載の発泡型急結剤。
- 前記無水石膏と前記二水石膏の質量比率(無水石膏:二水石膏)が80:20~99:1である請求項2に記載の発泡型急結剤。
- 前記石膏のブレーン比表面積が4,000~8,000cm2/gである請求項2又は3に記載の発泡型急結剤。
- 前記粉体混和材100質量部に対して、炭酸アルカリを0.5~10質量部含有してなる請求項1~4のいずれか1項に記載の発泡型急結剤。
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