JP4074148B2

JP4074148B2 - Cement composition for spraying method

Info

Publication number: JP4074148B2
Application number: JP2002210961A
Authority: JP
Inventors: 克一宮口; 昭俊荒木; 実盛岡
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: JP2004051422A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築分野で使用される吹付け用セメント組成物に関する。本発明では特に限定しない限り部や％は質量基準である。
【０００２】
【従来の技術と課題】
一般に、ポルトランドセメントにポリマーエマルジョンや骨材を配合したポリマーセメントモルタルはよく知られている(特公平０２−１０１１２号公報等)。
【０００３】
これらのポリマーセメントモルタル組成物は耐水性に優れており、主に、建築物の内壁や外壁などに使用されてきた。また、最近は橋脚や床版等の劣化部を除去したあとの断面修復材として使用され、補修材料としての需要が高まってきている。今後、高速道路等の高架橋や下水道関連施設などの重要構造物の補修にも使用されるものと期待されている。
【０００４】
このようなコンクリートの表面仕上げ及び断面修復には、主にセメントモルタルが使用されている。セメントモルタルは、通常、モルタルミキサー等でセメント、骨材、及び水を攪拌・混合して製造される。
【０００５】
その施工方法としては、コテで塗り付けて仕上げを行うことが多いが、熟練が必要な上、１０ｍｍ以上の厚塗りは困難で多大な労力がかかるという課題があった。そのため、セメントモルタルをポンプで圧送して吹付ける方法が提案されている（特開平９−１２３７９号公報、特開平９−２９６４５３号公報、特開平１０−２１６６２８号公報）。
【０００６】
しかしながら、吹付けたセメントモルタルが跳ね落ちたりダレたりして目的とする施工が難しいという課題があった。又、セメント分のこわばりにより、ポンプ圧送性が悪化し、施工性を悪くするという問題もあった。
【０００７】
また、コンクリートが置かれた環境によっては、補修した箇所が再び劣化し、再修復工事が必要な場合もある。このように厳しい環境に設置されたコンクリート構造物の補修に用いるため、劣化に強い補修材料が求められている。
【０００８】
コンクリートの劣化要因には中性化や塩害などがある。しかしながら、これらは相反する要求性能である。なぜなら、塩害はコンクリート中の水酸化カルシウム量が多いほど影響を受けやすい。一方、中性化は水酸化カルシウム生成量が少ないほど影響を受けやすいためである。
【０００９】
塩害はおもに海岸近くの橋梁等のコンクリート構造物で発生し、飛来塩分等に由来する塩化物イオンが表面からコンクリート内部に浸透することにより鉄筋が腐食し、その結果構造物としての耐力の低下やコンクリート片の剥落等の劣化を引き起こす現象である。
【００１０】
塩害の影響を受けにくいコンクリートを得るためには、高炉スラグ、フライアッシュ及びシリカフュームなどの潜在水硬性物質を多量に混和して、セメントの水和から生成する水酸化カルシウムを消費させて、水酸化カルシウム量の少ないコンクリートとすることが有効であり、例えば、市販の高炉セメントを利用することが最も簡便な方法であり、現状でもある程度の対策を講じることが可能である。
【００１１】
一方、中性化は水酸化カルシウムが大気中の二酸化炭素と反応して炭酸化されることにより引き起こされる現象である。したがって、水酸化カルシウム生成量の少ないコンクリートほど中性化の影響を受けやすく、高炉セメントなどの耐塩化物浸透性に優れる材料は、逆に中性化しやすいとされている。
【００１２】
このように、今日では、高炉セメントなどの耐塩化物浸透性を低下させることなく中性化抑制効果を高める技術の開発が強く求められている。今後、重要構造物などの補修需要が高まる中で、施工性に優れ，コンクリート構造物としての耐久性を高めるような材料を提供することは喫緊の課題といえる。
【００１３】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、特定の吹付け用セメント組成物を使用することにより、吹付け施工時のモルタル等（以下、セメントペースト、モルタル及びコンクリートを総称してモルタルという）の跳ね返りや脱落が少なく、効率的な施工が可能となり、厚塗りや大断面の施工ができるだけでなく、中性化抑制効果に優れ，ひび割れが少ない等の効果を奏するとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、セメント、粘調剤、及びγ-2CaO・SiO₂を含有してなる吹付け用セメント組成物であり、セメント１００部に対して、粘調剤０．０５〜１部及びγ-2CaO・SiO₂を５〜３０部含有してなる該吹付け用セメント組成物であり、セメント１００部に対して超微粉末物質１〜１０部を含有してなる該吹付け用セメント組成物であり、セメント１００部に対して、セメント混和用ポリマーディスパージョンを固形分で１〜２０部を含有してなる該吹付け用セメント組成物であり、セメント１００部に対して、膨張材３〜１０部を含有してなる該吹付け用セメント組成物である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明で使用するセメントは特に限定されないが、ポルトランドセメントを含有するセメントを用いることが好ましく、たとえば普通、早強、超早強、低熱、または中庸熱などの各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに高炉水砕スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、あるいは、ポルトランドセメントに石灰石粉末などを混合した石灰石フィラーセメントなどが挙げられる。
【００１６】
本発明の粘調剤は、モルタルの粘度を調整するものを意味し、特に限定されるものではないが、一般に水溶性高分子物質と呼ばれているもので、メチルセルロース（ＭＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル酸、及びポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）等が挙げられる。
【００１７】
粘調剤の配合量は、通常、セメント１００部に対して、０．０５〜１部が好ましく、０．１〜０．８部がより好ましい。０．０５部未満では、モルタルの跳ね返りや脱落の防止、ポンプ圧送性の改善ができない場合があり、１部を超えると空気量が増え過ぎてポンプ圧送性に悪影響を与える場合がある。粘調剤の混合方法は、特に限定されるものではないが、例えば、予めセメントや水に分散しておくことが好ましい。
【００１８】
本発明で使用するγ-2CaO・SiO₂は2CaO・SiO₂で表される化合物のうちで、低温相として知られるものであり、高温相であるα-2CaO・SiO₂やβ-2CaO・SiO₂とは異なるものである。これらは、いずれも2CaO・SiO₂で同じ化学組成を有するが、結晶構造は異なっている。セメントクリンカ中に存在する2CaO・SiO₂はβ-2CaO・SiO₂である。β-2CaO・SiO₂は水硬性を有するが、本発明のγ-2CaO・SiO₂のような中性化抑制効果を示すものではない。
【００１９】
γ-2CaO・SiO₂のブレーン比表面積は3,000〜8,000cm²/gが好ましく、4,000〜6,000cm²/gがより好ましい。ブレーン比表面積が3,000cm²/g未満では、中性化抑制効果が充分に得られない場合がある。ブレーン比表面積が8,000cm²/gを超えても中性化抑制効果の更なる向上は期待できず、逆に粉砕に時間がかかりエネルギーのロスが大きくなる。
【００２０】
本発明のγ-2CaO・SiO₂を工業的に製造する方法は特に限定されないが、一般的には(1)CaO源として生石灰、消石灰、及び／又は炭酸カルシウムなどのカルシウム源、(2)酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、及び／又はボーキサイトなどのアルミニウム源を熱処理する方法等が挙げられる。熱処理温度は特に限定されるものではなく、使用する原料によっても異なるが、通常、850℃〜1,600℃程度の範囲で行えばよく、1,000℃〜1,500℃程度が熱処理効率の面から好ましい。
【００２１】
本発明のγ-2CaO・SiO₂を工業的に製造する際には、不純物の存在は特に限定されるものではなく、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とならない。その具体例としては、例えば、Al₂O₃、MgO、TiO₂、MnO、Na₂O、S、P₂O₅、及びFe₂O₃等が挙げられる。また、共存する化合物としては、トライカルシウムシリケート3CaO・SiO₂、ランキナイト3CaO・2SiO₂、ワラストナイトCaO・SiO₂などの2CaO・SiO₂以外のカルシウムシリケート、メルヴィナイト3CaO・MgO・2SiO₂、アケルマナイト2CaO・MgO・2SiO₂、モンチセライトCaO・MgO・SiO₂などのカルシウムマグネシウムシリケート、ゲーレナイト2CaO・Al₂O₃・SiO₂、アノーサイトCaO・Al₂O₃・2SiO₂などのカルシウムアルミノシリケート、並びに、アケルマナイト2CaO・MgO・2SiO₂とゲーレナイト2CaO・Al₂O₃・SiO₂の混晶であるメリライト、MgO・SiO₂や2MgO・SiO₂などのマグネシウムシリケート、遊離石灰、遊離マグネシア、カルシウムフェライト2CaO・Fe₂O₃、カルシウムアルミノフェライト4CaO・Al₂O₃・Fe₂O₃、リューサイト（K₂O、Na₂O）・Al₂O₃・SiO₂、スピネルMgO・Al₂O₃、マグネタイトFe₃O₄を含む場合がある。
【００２２】
本発明のγ-2CaO・SiO₂を工業的に製造する方法は特に限定されないが、一般的には(1)CaO源として生石灰、消石灰、及び／又は炭酸カルシウムなどのカルシウム源、(2)酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、及び／又はボーキサイトなどのアルミニウム源を熱処理する方法等が挙げられる。熱処理温度は特に限定されるものではなく、使用する原料によっても異なるが、通常、850℃〜1,600℃程度の範囲で行えばよく、1,000℃〜1,500℃程度が熱処理効率の面から好ましい。
【００２３】
γ-2CaO・SiO₂の使用量は、セメント100部に対して、5〜30部が好ましく、７〜２５部がより好ましい。5部未満では充分な中性化抑制効果が得られない場合がある。30部を超えると作業性が悪化する場合がある。
【００２４】
本発明の超微粉末物質（以下、超微粉という）は、とくに限定されるものではないが、例えば、金属シリコンやフェロシリコン合金等製造する際に副生するシリカフューム、溶融シリカを製造する際に副生するシリカダスト、超微粉砕したスラグ及びベントナイト等が挙げられ、平均粒径が１０μｍ以下のものが好ましく、１μｍ以下のものがより好ましい。
【００２５】
超微粉の配合量は、通常、セメント１００部に対して、１〜１０部が好ましく、２〜５部がより好ましい。１部未満では、モルタルの材料分離防止が期待できない上、モルタルが跳ね返ったり、脱落し易く、１０部を超えて配合してもその効果の向上が期待できない場合がある。超微粉の混合方法は、特に限定されるものではないが、例えば、予めセメントに分散しておくことが好ましい。
【００２６】
本発明で使用するセメント混和用ポリマーディスパージョン（以下単にポリマーと称す）は、特に限定されないが、通常、天然ゴムラテックス、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、メタクリル酸メチルブタジエンゴム、及びアクリロニトリルブタジエンゴムなどの合成ゴムラテックス、ポリアクリル酸エステル、エチレン酢酸ビニル、スチレンアクリル酸エステル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリプロピオン酸ビニル、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、アスファルト、ゴムアスファルト、及びパラフィンなどの樹脂エマルジョン、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニルビニルバーサテート、スチレンアクリル酸エステル、及びポリアクリル酸エステルなどの再乳化形粉末樹脂等、又はこれらの混合物が使用可能である。
【００２７】
ポリマーの配合量は、通常、セメント１００部に対して、固形分量で１〜２０部が好ましく、３〜７部がより好ましい。１部未満では、モルタルの跳ね返り防止や付着強度の改善ができない場合があり、２０部を超えて配合してもさらなる効果の向上が期待できない場合がある。ポリマーの混合方法は、特に限定されるものではないが、例えば、予めセメントや水に分散させておくことが好ましい。
【００２８】
本発明に係る膨張材とは、特に限定されるものではないが、その具体例としては、例えば、カルシウムサルホアルミネート系と称される遊離石灰-アウイン-セッコウ系の膨張材や、石灰系と称される遊離石灰-カルシウムシリケート-セッコウ系の膨張材が市販されている。また、これまでに、遊離石灰-セッコウ系の膨張材、遊離石灰-カルシウムアルミノフェライト-セッコウ系膨張材、遊離石灰-カルシウムフェライト-セッコウ系膨張材などが提案されており、本発明では、いかなるものも使用可能である。
【００２９】
膨張材の粒度は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値で2,000〜5,000cm^２/gのものが市販されており、これを使用することができる。膨張材の混合方法は、特に限定されるものではないが、例えば、予めセメントに分散しておくことが好ましい。
【００３０】
本発明の吹付け用セメント組成物に、砂、砂利及び軽量骨材等の骨材を配合して使用する場合の配合割合は、特に限定されるものではないが、通常、セメントと骨材の容積比１：１〜１：３．５が好ましく、１：１．５〜１：３．０がより好ましい。セメントの割合が多すぎるとダレ易く、少なすぎると跳ね返り易くなる場合がある。
【００３１】
本発明の吹付け用セメント組成物と混合する水量は、モルタルのポンプ圧送性、吹付け性及び硬化物性を得るため、通常、セメント１００部に対して、３０〜７０部が好ましい。３０部未満では、モルタルの流動性が低下する場合があり、７０部を超えると材料分離が生じたり、強度発現性が低下したりする場合がある。
【００３２】
本発明ではこれらの他に急結剤を用いることも可能である。急結剤は、初期強度発現性を向上させるために輸送中のポリマーセメントモルタルに合流混合して使用するものであり、一般に市販されている急結剤であれば使用可能である。例えば、カルシウムアルミネート系、カルシウムサルホアルミネート系、アルミン酸塩系、硫酸アルミニウム系、及びケイ酸塩系等が挙げられる。これらの急結剤のうちアルミン酸塩系、硫酸アルミニウム系、又はケイ酸塩系の液体急結剤が、作業性が良く好ましい。
【００３３】
急結剤の使用量は、セメントモルタル１００部に対して、固形分換算で０．５〜７部が好ましく、２〜５部がより好ましい。０．５部未満だと十分な短時間強度が発現しない恐れがあり、７部を超えると長期の強度発現性を阻害する恐れがある。
【００３４】
本発明の吹付け用セメント組成物の施工方法としては、特に限定されるものではなく、湿式吹付けの何れにも適用できる。例えば、モルタル及び急結剤を別々にポンプで圧送し、Ｙ字管や二重管を用いて合流混合し、吹付けノズルで圧搾空気を合流させて吹付ける方法等がある。吹飛ばし性をよくするために、吹付け先端を細くした吹付けノズルを用いることが好ましく、吹付けノズル先端にパイプをセットしてモルタルの飛散を防止する方法も可能である。又、吹付け方法によって、材料の混合方法が異なる場合があり、例えば乾式吹付けでは、粉末タイプのポリマーと粘調剤については、予め水に分散して使用することが好ましい。
【００３５】
本発明では、セメント、本混和材、砂や砂利などの骨材の他に、高炉徐冷スラグ微粉末、石灰石微粉末等の混和材料、減水剤、AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、消泡剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、凝結調整剤、ベントナイト等の粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイト等のアニオン交換体等のうちの１種又は２種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００３６】
本発明における水の使用量は、従来のセメント材料のw/c比（水／セメント比)に相当する水／結合材比を20〜60%とすることが好ましい。水／結合材比が20%未満では流動性が不足する場合があり、60%を超えると強度不足の原因となるおそれがある。
【００３７】
【実施例】
以下、実験例により本発明を詳細に説明する。
【００３８】
実験例１
環境温度２０℃において、表１に示すセメント１００部、粘調剤ａ、超微粉イ、ポリマーＡ、膨張剤Ａを混合し、さらに砂及び水を混合して左官モルタルミキサーで混練りし、水セメント比が４５％、セメントと砂の容積比が１：２．５のモルタルを調製した。但し、超微粉と膨張材はセメント内割としてセメントと置換し、γ-2CaO・SiO₂は骨材として砂と置換した。
【００３９】
このモルタルを加圧ポンプで１０リットル／分の速度で吹付けノズルに圧送し、同時にコンプレッサーで７ｋｇ／ｃｍ^２の圧搾空気を１,２００リットル／分の速度で吹付けノズルに圧送し、管径４０ｍｍの市販スプレーガン式吹付けノズル中で合流させ、モルタルを垂直面のコンクリート壁に吹飛ばした。
【００４０】
吹付け後、コテ仕上げにより厚みを２０ｍｍに調整した。その結果を表１に示す。跳ね返り率は、吹付け時に付着せずに脱落したモルタルの質量比であり、ダレ率は、付着した後，硬化するまでに脱落したモルタルの質量比である。尚、ひび割れ発生状況は、吹付け後２８日経過した時点で目視確認した。
【００４１】
＜使用材料＞
セメント：普通ポルトランドセメント、密度3.15g／cm³、市販品
骨材：６号珪砂、比重2.65g／cm³、市販品
水：水道水
超微粉イ：シリカフュ―ム、平均粒径１μｍ以下、市販品
粘調剤ａ：メチルセルロース、市販品
ポリマーＡ：ＳＢＲラテックス、市販品
γ-2CaO・SiO₂：試薬１級の炭酸カルシウム2モルと二酸化ケイ素1モルを配合して混合粉砕した後、電気炉において1,450℃で3時間焼成し、炉外に取り出して自然放冷により冷却して合成した。この時ダスティングし、ブレーン比表面積1,800cm²/gまで粉化した。これをブレーン比表面積4,000cm²/gまでさらに粉砕した。膨張材α ：カルシウムサルホアルミネート系、市販品
【００４２】
【表１】

【００４３】
実験例２
実験例１の実験No.1-6の配合割合において、超微粉、粘調剤、ポリマー及び膨張材の種類を表２に示したように変えたこと以外は、実施例１と同様に行った。その結果を表２に示す。
【００４４】
＜使用材料＞
超微粉ロ：ベントナイト（市販品）、平均粒径１μｍ以下、市販品
粘調剤ｂ：ポリビニルアルコール、市販品
ポリマーＡ：ＳＢＲラテックス、市販品
ポリマーＢ：ＥＶＡエマルジョン、市販品
膨張材α ：カルシウムサルホアルミネート系、市販品
膨張材β ：石灰系、市販品
【００４５】
【表２】

【００４６】
実験例３
実験例１の実験Ｎｏ．1-6の配合割合において、γ-2CaO・SiO₂の配合量を表３に示したように変えたモルタルを用いJIS A 1171に準拠して促進中性化試験を行った。その結果を表３に示す。
【００４７】
【表３】

【００４８】
実験例４
ダスティングしたγ-2CaO・SiO₂を粉砕して粒度の異なる粉末を作製し、実験例１の実験No.1-6の配合で、γ-2CaO・SiO₂をの粒度を表４に示したように変えたモルタルを用いJIS A 1171に準拠して促進中性化試験を行った。その結果を表４に示す。
【００４９】
【表４】

【００５０】
【発明の効果】
本発明のセメント組成物を用いることにより、吹付け施工時のセメントモルタル等の跳ね返りや脱落が少なく、効率的な施工が可能となり、厚塗りや大断面の施工ができるだけでなく、中性化抑制効果に優れ、ひび割れが少ない等の効果を奏するため、建築・土木分野におけるコンクリート補修材料に適する。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spray cement composition used in the civil engineering and construction fields. In the present invention, unless otherwise specified, parts and% are based on mass.
[0002]
[Prior art and issues]
In general, a polymer cement mortar in which a polymer emulsion or an aggregate is blended with Portland cement is well known (Japanese Patent Publication No. 02-10112).
[0003]
These polymer cement mortar compositions are excellent in water resistance, and have been mainly used for inner walls and outer walls of buildings. Recently, it has been used as a repair material for cross sections after removing deteriorated parts such as piers and floor slabs, and the demand for repair materials is increasing. In the future, it is expected to be used for repairing important structures such as viaducts such as expressways and sewerage facilities.
[0004]
Cement mortar is mainly used for surface finishing and cross-sectional restoration of such concrete. Cement mortar is usually produced by stirring and mixing cement, aggregate, and water with a mortar mixer or the like.
[0005]
As the construction method, finishing is often performed by applying with a trowel, but skill is required, and thick coating of 10 mm or more is difficult and takes a lot of labor. Therefore, methods have been proposed in which cement mortar is pumped and sprayed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-12379, 9-296453, and 10-216628).
[0006]
However, there is a problem that the intended construction is difficult because the sprayed cement mortar bounces off or sags. In addition, due to the stiffness of the cement, there is a problem that pumpability deteriorates and workability deteriorates.
[0007]
In addition, depending on the environment in which the concrete is placed, the repaired part may deteriorate again, requiring re-restoration work. In order to use for repairing a concrete structure installed in such a severe environment, a repair material that is resistant to deterioration is required.
[0008]
The deterioration factors of concrete include neutralization and salt damage. However, these are contradictory performance requirements. This is because salt damage is more susceptible as the amount of calcium hydroxide in the concrete increases. On the other hand, the neutralization is more susceptible to the smaller the amount of calcium hydroxide produced.
[0009]
Salt damage occurs mainly in concrete structures such as bridges near the coast, and chloride ions derived from incoming salt content penetrate into the concrete from the surface, resulting in corrosion of the reinforcing bars, resulting in reduced strength as a structure. It is a phenomenon that causes deterioration such as peeling of concrete pieces.
[0010]
In order to obtain concrete that is not easily affected by salt damage, a large amount of latent hydraulic materials such as blast furnace slag, fly ash and silica fume are mixed to consume calcium hydroxide generated from cement hydration and It is effective to use a concrete with a small amount of calcium. For example, using a commercially available blast furnace cement is the simplest method, and some measures can be taken even in the present situation.
[0011]
On the other hand, neutralization is a phenomenon caused by the fact that calcium hydroxide reacts with carbon dioxide in the atmosphere and is carbonated. Therefore, it is said that concrete having a smaller amount of calcium hydroxide is more susceptible to neutralization, and materials having excellent chloride penetration resistance such as blast furnace cement are more likely to be neutralized.
[0012]
Thus, today, there is a strong demand for the development of a technology that enhances the neutralization-inhibiting effect without reducing the chloride permeability of blast furnace cement and the like. In the future, as demand for repairs of important structures and the like increases, it can be said that it is an urgent issue to provide materials that are excellent in workability and increase the durability of concrete structures.
[0013]
As a result of intensive studies, the inventor of the present invention uses a specific cement composition for spraying so that mortar at the time of spraying and the like (hereinafter, cement paste, mortar and concrete are collectively referred to as mortar). The present invention has obtained knowledge that there are few rebounds and dropouts, efficient construction is possible, thick coating and large cross-section construction can be performed, neutralization suppression effect is excellent, and there are few cracks. It came to complete.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is a spray cement composition comprising cement, a viscosity agent, and γ-2CaO · SiO ₂ , and 0.05 to 1 part of the viscosity agent and γ− The spray cement composition comprising 5 to 30 parts of 2CaO · SiO _2, and the spray cement composition comprising 1 to 10 parts of ultrafine powder material with respect to 100 parts of cement. Yes, it is a cement composition for spraying comprising 1 to 20 parts of solid dispersion of polymer admixture for cement with respect to 100 parts of cement. The spray cement composition comprising parts.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail. Although the cement used in the present invention is not particularly limited, it is preferable to use a cement containing Portland cement. For example, various portland cements such as normal, early strength, super early strength, low heat, or moderate heat, and blast furnaces for these portland cements are used. Examples include various mixed cements obtained by mixing granulated slag, fly ash, or silica, or limestone filler cement obtained by mixing limestone powder with Portland cement.
[0016]
The thickener of the present invention means a substance that adjusts the viscosity of the mortar, and is not particularly limited, but is generally referred to as a water-soluble polymer substance, and includes methylcellulose (MC) and carboxymethylcellulose (CMC). ), Polyvinyl alcohol (PVA), acrylic acid, and polyethylene oxide (PEO).
[0017]
In general, the blending amount of the thickener is preferably 0.05 to 1 part, more preferably 0.1 to 0.8 part with respect to 100 parts of cement. If it is less than 0.05 part, it may not be possible to prevent the mortar from bouncing off or drop off, and the pumping performance may not be improved. If it exceeds 1 part, the amount of air will increase and the pumping performance may be adversely affected. The method for mixing the thickener is not particularly limited, but for example, it is preferable to disperse in a cement or water in advance.
[0018]
Among the compounds represented by 2CaO · SiO ₂ , γ-2CaO · SiO ₂ used in the present invention is known as a low temperature phase, and α-2CaO · SiO ₂ and β-2CaO · SiO which are high temperature phases. It is different from ₂ . These are both 2CaO · SiO ₂ and have the same chemical composition, but their crystal structures are different. 2CaO · SiO ₂ present in the cement clinker is β-2CaO · SiO ₂ . Although β-2CaO · SiO ₂ has hydraulic properties, it does not show the neutralization-inhibiting effect like γ-2CaO · SiO ₂ of the present invention.
[0019]
Blaine specific surface area of γ-2CaO · SiO ₂ is preferably ^{^{3,000~8,000cm 2 / g, 4,000~6,000cm 2 /}} g is more preferable. If the Blaine specific surface area is less than 3,000 cm ² / g, the neutralization suppressing effect may not be sufficiently obtained. Even if the specific surface area of the brane exceeds 8,000 cm ² / g, further improvement of the neutralization suppressing effect cannot be expected, and conversely, it takes longer time for pulverization and increases energy loss.
[0020]
The method for industrially producing γ-2CaO · SiO ₂ of the present invention is not particularly limited, but in general, (1) a calcium source such as quick lime, slaked lime, and / or calcium carbonate as a CaO source, (2) oxidation Examples include a method of heat treating an aluminum source such as aluminum, aluminum hydroxide, and / or bauxite. The heat treatment temperature is not particularly limited and may vary depending on the raw materials used. Usually, the heat treatment temperature may be in the range of about 850 ° C. to 1,600 ° C., and about 1,000 ° C. to 1,500 ° C. is preferable from the viewpoint of heat treatment efficiency.
[0021]
When industrially producing γ-2CaO · SiO ₂ of the present invention, the presence of impurities is not particularly limited, and is not particularly problematic as long as the object of the present invention is not substantially inhibited. Specific examples thereof include Al ₂ O ₃ , MgO, TiO ₂ , MnO, Na ₂ O, S, P ₂ O ₅ , and Fe ₂ O ₃ . The compound coexist, tri calcium silicate 3CaO · SiO _2, rankinite night 3CaO · 2SiO _2, wollastonite 2CaO · SiO ₂ other than calcium silicate, such as CaO · SiO _2, Meruvi night 3CaO · MgO · 2SiO _2, Akermanite 2CaO · MgO · 2SiO ₂ , Calcium Magnesium Silicates such as Monticellite CaO · MgO · SiO ₂ , Gerenite 2CaO · Al ₂ O ₃ · SiO ₂ , Calcium Aluminosilicates such as Anorsite CaO · Al ₂ O ₃ · 2SiO ₂ , In addition, melilite which is a mixed crystal of akermanite 2CaO · MgO · 2SiO ₂ and gelenite 2CaO · Al ₂ O ₃ · SiO ₂ , magnesium silicate such as MgO · SiO ₂ and 2MgO · SiO ₂ , free lime, free magnesia, calcium ferrite 2CaO・ Fe ₂ O ₃ , Calcium Aluminoferrite 4CaO ・ Al ₂ O ₃・ Fe ₂ O ₃ , Leucite (K ₂ O, Na ₂ O) ・ Al ₂ O ₃・ SiO ₂ , Spinel MgO ・ Al ₂ O ₃ and magnetite Fe ₃ O ₄ may be included.
[0022]
The method for industrially producing γ-2CaO · SiO ₂ of the present invention is not particularly limited, but in general, (1) a calcium source such as quick lime, slaked lime, and / or calcium carbonate as a CaO source, (2) oxidation Examples include a method of heat treating an aluminum source such as aluminum, aluminum hydroxide, and / or bauxite. The heat treatment temperature is not particularly limited and may vary depending on the raw materials used. Usually, the heat treatment temperature may be in the range of about 850 ° C. to 1,600 ° C., and about 1,000 ° C. to 1,500 ° C. is preferable from the viewpoint of heat treatment efficiency.
[0023]
The amount of γ-2CaO · SiO ₂ used is preferably 5 to 30 parts, more preferably 7 to 25 parts, per 100 parts of cement. If it is less than 5 parts, a sufficient neutralization suppressing effect may not be obtained. If it exceeds 30 parts, workability may deteriorate.
[0024]
The ultrafine powder material (hereinafter referred to as ultrafine powder) of the present invention is not particularly limited. For example, when producing silica fume or fused silica produced as a by-product when producing metal silicon, ferrosilicon alloy or the like. Examples include by-produced silica dust, ultra finely pulverized slag, bentonite, and the like, and those having an average particle size of 10 μm or less are preferred, and those having a particle size of 1 μm or less are more preferred.
[0025]
The amount of the ultrafine powder is usually preferably 1 to 10 parts, more preferably 2 to 5 parts, relative to 100 parts of cement. If it is less than 1 part, prevention of material separation of the mortar cannot be expected, and the mortar is likely to rebound or fall off, and even if it exceeds 10 parts, improvement of the effect may not be expected. The method of mixing the ultrafine powder is not particularly limited, but for example, it is preferable to disperse in the cement in advance.
[0026]
The polymer dispersion for cement admixture (hereinafter simply referred to as polymer) used in the present invention is not particularly limited, but usually, natural rubber latex, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, methyl methacrylate butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, etc. Synthetic rubber latex, polyacrylic acid ester, ethylene vinyl acetate, styrene acrylic acid ester, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl propionate, polypropylene, epoxy resin, asphalt, rubber asphalt, and resin emulsions such as paraffin, ethylene vinyl acetate, Re-emulsifying powder resins such as vinyl acetate vinyl versatate, styrene acrylate, and polyacrylate, or a mixture thereof can be used.
[0027]
The amount of the polymer blended is usually preferably 1 to 20 parts, more preferably 3 to 7 parts by solid content with respect to 100 parts of cement. If it is less than 1 part, it may not be possible to prevent the mortar from rebounding or improve the adhesion strength, and even if it exceeds 20 parts, further improvement of the effect may not be expected. The method for mixing the polymer is not particularly limited, but it is preferable to disperse the polymer in cement or water in advance.
[0028]
The expansion material according to the present invention is not particularly limited, but specific examples thereof include, for example, a free lime-auin-gypsum expansion material called a calcium sulfoaluminate system, and a lime system. The so-called free lime-calcium silicate-gypsum expansion material is commercially available. In addition, to date, free lime-gypsum-based expansion materials, free lime-calcium aluminoferrite-gypsum expansion materials, free lime-calcium ferrite-gypsum expansion materials, etc. have been proposed. Can also be used.
[0029]
The particle size of the intumescent material is not particularly limited, but usually, a Blane specific surface area value of 2,000 to 5,000 cm ² / g is commercially available and can be used. The method for mixing the expansion material is not particularly limited. For example, it is preferable that the expansion material is previously dispersed in cement.
[0030]
The blending ratio of the spray cement composition of the present invention when blended with aggregates such as sand, gravel and lightweight aggregates is not particularly limited, but is usually between cement and aggregates. The volume ratio is preferably 1: 1 to 1: 3.5, more preferably 1: 1.5 to 1: 3.0. If the proportion of the cement is too large, it is easy to sag, and if it is too small, it may easily rebound.
[0031]
The amount of water mixed with the spray cement composition of the present invention is usually preferably 30 to 70 parts with respect to 100 parts of cement in order to obtain mortar pumpability, sprayability, and hardened material properties. If it is less than 30 parts, the fluidity of the mortar may be reduced, and if it exceeds 70 parts, material separation may occur or strength development may be reduced.
[0032]
In the present invention, in addition to these, a quick setting agent can also be used. The quick setting agent is used by being mixed and mixed with the polymer cement mortar being transported in order to improve the initial strength development, and any quick setting agent that is generally commercially available can be used. Examples include calcium aluminate, calcium sulfoaluminate, aluminate, aluminum sulfate, and silicate. Among these quick setting agents, aluminate-based, aluminum sulfate-based, or silicate-based liquid quick setting agents are preferable because of their good workability.
[0033]
The amount of the quick setting agent used is preferably 0.5 to 7 parts, more preferably 2 to 5 parts in terms of solid content with respect to 100 parts of cement mortar. If it is less than 0.5 part, sufficient short-term strength may not be expressed, and if it exceeds 7 part, long-term strength development may be inhibited.
[0034]
The construction method of the spray cement composition of the present invention is not particularly limited, and can be applied to any of wet spraying. For example, there is a method in which mortar and a quick setting agent are separately pumped, mixed and mixed using a Y-shaped tube or a double tube, and compressed air is merged and sprayed with a spray nozzle. In order to improve the blow-off performance, it is preferable to use a spray nozzle with a narrow spray tip, and a method of preventing the mortar from scattering by setting a pipe at the tip of the spray nozzle is also possible. Moreover, the mixing method of the material may differ depending on the spraying method. For example, in the case of dry spraying, it is preferable to use the powder type polymer and the viscosity agent by dispersing in water in advance.
[0035]
In the present invention, in addition to cement, the present admixture, aggregates such as sand and gravel, admixture materials such as blast furnace slow-cooled slag fine powder, limestone fine powder, water reducing agent, AE water reducing agent, high performance water reducing agent, high performance AE water reducing agent, antifoaming agent, rust inhibitor, antifreeze agent, shrinkage reducing agent, setting modifier, clay minerals such as bentonite, and one or more of anion exchangers such as hydrotalcite The present invention can be used within a range that does not substantially impair the object of the present invention.
[0036]
The amount of water used in the present invention is preferably 20 to 60% of the water / binder ratio corresponding to the w / c ratio (water / cement ratio) of conventional cement materials. If the water / binder ratio is less than 20%, fluidity may be insufficient. If it exceeds 60%, strength may be insufficient.
[0037]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by experimental examples.
[0038]
Experimental example 1
At an environmental temperature of 20 ° C., 100 parts of cement shown in Table 1, viscosity agent a, ultrafine powder i, polymer A, and expansion agent A are mixed, and further, sand and water are mixed and kneaded with a plastering mortar mixer. A mortar with a ratio of 45% and a volume ratio of cement to sand of 1: 2.5 was prepared. However, the ultrafine powder and the expansion material were replaced with cement as the inner part of the cement, and γ-2CaO · SiO ₂ was replaced with sand as the aggregate.
[0039]
This mortar is pumped to the spray nozzle at a speed of 10 liters / minute with a pressure pump, and at the same time, 7 kg / cm ² of compressed air is pumped to the spray nozzle at a speed of 1,200 liters / minute with a compressor. They were merged in a 40 mm commercial spray gun type spray nozzle, and the mortar was blown off onto the vertical concrete wall.
[0040]
After spraying, the thickness was adjusted to 20 mm by trowel finishing. The results are shown in Table 1. The rebound rate is the mass ratio of the mortar that has fallen off without adhering at the time of spraying, and the sag rate is the mass ratio of the mortar that has fallen off after being attached until it hardens. The occurrence of cracks was visually confirmed when 28 days had passed after spraying.
[0041]
<Materials used>
Cement: Ordinary Portland cement, density 3.15 g / cm ³ , commercial product aggregate: No. 6 silica sand, specific gravity 2.65 g / cm ³ , commercial product water: tap water ultrafine powder i: silica fume, average particle size 1 μm or less, commercially available Product viscosity agent a: methyl cellulose, commercially available polymer A: SBR latex, commercially available product γ-2CaO · SiO ₂ : 2 moles of reagent grade calcium carbonate and 1 mole of silicon dioxide were mixed and pulverized, and then 1,450 in an electric furnace The mixture was baked at 3 ° C. for 3 hours, taken out of the furnace, cooled by natural cooling, and synthesized. At this time, dusting was performed and the powder was pulverized to a specific surface area of 1,800 cm ² / g. This was further pulverized to a Blaine specific surface area of 4,000 cm ² / g. Expansion material α: calcium sulfoaluminate, commercially available product [0042]
[Table 1]

[0043]
Experimental example 2
The same procedure as in Example 1 was performed except that the blending ratio of Experiment No. 1-6 in Experimental Example 1 was changed as shown in Table 2 except for the types of ultrafine powder, thickener, polymer, and expansion material. The results are shown in Table 2.
[0044]
<Materials used>
Super fine powder: bentonite (commercial product), average particle size 1 μm or less, commercial product viscosity agent b: polyvinyl alcohol, commercial product polymer A: SBR latex, commercial product polymer B: EVA emulsion, commercial product expansion material α: calcium sulfoaluminum Nate-based, commercial product expansion material β: lime-based, commercial product
[Table 2]

[0046]
Experimental example 3
Experiment No. 1 of Experimental Example 1 An accelerated neutralization test was conducted in accordance with JIS A 1171 using mortar in which the blending amount of γ-2CaO · SiO ₂ was changed as shown in Table 3 at a blending ratio of 1-6. The results are shown in Table 3.
[0047]
[Table 3]

[0048]
Experimental Example 4
Dusted γ-2CaO · SiO ₂ was pulverized to produce powders with different particle sizes. Table 4 shows the particle size of γ-2CaO · SiO ₂ with the composition of Experiment No. 1-6 in Experimental Example 1. An accelerated neutralization test was conducted in accordance with JIS A 1171 using the mortar thus changed. The results are shown in Table 4.
[0049]
[Table 4]

[0050]
【The invention's effect】
By using the cement composition of the present invention, there is little rebounding or falling off of cement mortar during spraying construction, efficient construction is possible, thick coating and large-section construction can be performed, and neutralization suppression is also possible It is excellent in effect and has effects such as few cracks, making it suitable for concrete repair materials in the construction and civil engineering fields.

Claims

A cement composition for spraying, comprising cement, a thickener, and γ-2CaO · SiO ₂ .

_{2. The} cement composition for spraying according to claim 1, comprising 0.05 to 1 part of a thickening agent and 5 to 30 parts of γ-2CaO · SiO ₂ with respect to 100 parts of cement.

The spray cement composition according to claim 1 or 2, comprising 1 to 10 parts of an ultrafine powder material with respect to 100 parts of cement.

The cement composition for spraying according to claims 1 to 3, comprising 1 to 20 parts in solid content of a polymer dispersion for admixture of cement with respect to 100 parts of cement.

The cement composition for spraying according to claims 1 to 4, comprising 3 to 10 parts of an expansion material with respect to 100 parts of cement.