JP4650966B2

JP4650966B2 - Wet spray concrete

Info

Publication number: JP4650966B2
Application number: JP2000120098A
Authority: JP
Inventors: 洋二小川; 彰徳杉山; 裕中島
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: JP2001302322A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル、地下構造物等の施工に用いられる湿式吹付けコンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
掘削されたトンネルや地下空間の建設工事では、露出面にコンクリートを吹付けてライニングし、該露出面の崩落を防止する方法が広く実施されている。
コンクリート吹付け工法としては、乾式工法と湿式工法が知られているが、湿式工法は、乾式工法に比べて、粉塵の発生が少ないという利点を有するため、吹付け工法の主流となっている。
【０００３】
一般に湿式工法では、普通ポルトランドセメントを使用したベースコンクリートを輸送パイプやホースを通して圧送し、先端の吹付けノズルから吹き出し、掘削された露出面にコンクリートを吹き付けてライニングしている。また、ベースコンクリートだけでは、急結性が得られないので、急結剤を圧送途中（吹付けノズル近辺）で添加混合している。
なお、急結剤としては、例えば、カルシウムアルミネート系鉱物を主体とした粉体急結剤や、アルミン酸塩やアルミニウム塩や炭酸アルカリの単独又は混合物の水溶液を主成分とした液体急結剤が知られている。また、これらの急結剤の配合量は、粉体急結剤では対セメント比で5〜7重量％程度、液体急結剤では対セメント比で10〜15重量％程度である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、トンネルや地下空間等の建設工事が大規模化してきており、例えば、片側３車線の大断面トンネル等の工事が行われている。このような大断面トンネル等の工事においては、吹付けコンクリート層の厚さを薄くして工期の短縮や材料費の低減を図るために、40N/mm²以上の圧縮強度を発現する湿式吹付けコンクリートが求められている。また、該湿式吹付けコンクリートには、吹付けた際のコンクリートのダレを抑え、付着性を高めるために、充分な急結性を有すること（急結剤の配合後2分における貫入抵抗値（「JIS A 6204（コンクリート用化学混和剤）付属書１コンクリートの凝結時間試験方法」に準じた方法で測定する）が4N/mm²以上）が求められている。
【０００５】
しかしながら、普通ポルトランドセメントを使用したベースコンクリートを用いた場合、
1)40N/mm²以上の圧縮強度を発現し、かつ、急結剤の配合後2分で4N/mm²以上の貫入抵抗値を発現させようとすると、該ベースコンクリートの水／セメント比を30重量％以下にする必要があり、ポンプ圧送性が悪く、単位時間あたりの吹付け量が少なくなるという問題があった。
2)一方で、ベースコンクリートに高いポンプ圧送性を保持させようとすると、急結剤の配合後2分で4N/mm²以上の貫入抵抗値を発現させることが困難になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、その目的は、
・時間当たりの吹付け量が多く、
・急結剤の配合後2分で4N/mm²以上の貫入抵抗値を発現し、かつ、
・40N/mm²以上の圧縮強度を発現する
ことができる湿式吹付けコンクリートを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、早強ポルトランドセメントを使用した、特定の水／セメント比のベースコンクリートに、急結剤を配合することによって、上記課題が解決されることを見いだし、本発明を完成させたものである。
【０００８】
即ち、本発明は、早強ポルトランドセメントと、細骨材と、粗骨材と、減水剤と、水とのみからなるベースコンクリートに、急結剤を配合してなる湿式吹付けコンクリートであって、前記ベースコンクリートの単位水量が182〜209kg/m ³ で、水／セメント比が33〜38重量％であり、かつスランプフローが450〜750mmであることを特徴とする湿式吹付けコンクリート（請求項１）である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明の湿式吹付けコンクリートは、早強ポルトランドセメントを使用し、水／セメント比が33〜38重量％であり、かつスランプが15cm以上のベースコンクリートに、急結剤を配合してなるものである。
本発明の湿式吹付けコンクリートでは、ベースコンクリートのポンプ圧送性が良好であり、時間当たりの吹付け量を多くすることができる。また、急結剤の配合後2分で4N/mm²以上の貫入抵抗値を発現する。さらには、材令28日で40N/mm²以上の圧縮強度を発現することができる。
【００１０】
本発明において、ベースコンクリートの水／セメント比が33重量％未満では、ベースコンクリートのポンプ圧送性が低下し、吹付けが困難になるので好ましくない。ベースコンクリートの水／セメント比が38重量％を超えると、急結剤の配合後2分で4N/mm²以上の貫入抵抗値を発現することが困難になり、吹付けた際のコンクリートのダレが多くなる。また、40N/mm²以上の圧縮強度を発現することも困難であり好ましくない。
ベースコンクリートのスランプが15cm未満では、ベースコンクリートのポンプ圧送性が低下し、吹付けが困難になるので好ましくない。
【００１１】
ベースコンクリート用の材料について説明する。
セメントは、早強ポルトランドセメントを使用する。
細骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂又はこれらの混合物を使用することができる。
粗骨材としては、川砂利、海砂利、砕石又はこれらの混合物を使用することができる。
減水剤としては、アルキルアリルスルホン酸系、ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、ポリカルボン酸系等の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤が挙げられる。なお、減水剤は液状又は粉末状どちらでも使用可能である。
水は、水道水等を使用することができる。
【００１２】
本発明においては、ベースコンクリートのポンプ圧送性を高め、時間当たりの吹付け量をより増大させるために、また、湿式吹付けコンクリートの品質安定性を向上するために、ベースコンクリートのスランプフローは450〜750mmであることが好ましい。
スランプフローが450〜750mmであるベースコンクリートの配合は、特に限定するものではないが、ポンプ圧送性や急結性等を考慮して、単位セメント量は500〜700kg/m³、単位水量は160〜220kg/m³、水／セメント比は28〜40重量％、減水剤／セメント比は0.5〜3.0重量％、粗骨材量は0.20〜0.26m³/m³、細骨材率は55〜70容量％、増粘剤を使用する場合はその添加量は2〜8kg/m³とすることが、好ましいものである。増粘剤としては、アクリル系の増粘剤やセルロース系の増粘剤を使用することができる。
【００１３】
本発明で使用する急結剤は、特に限定するものではなく、例えば、カルシウムアルミネート系鉱物を主体とした粉体急結剤や、アルミン酸塩やアルミニウム塩や炭酸アルカリの単独又は混合物の水溶液を主成分とした液体急結剤を使用することができる。
急結剤の添加量としては、急結性およびコストを考慮して、粉体急結剤の場合はセメントに対して4.0〜7.0重量％が、液体急結剤の場合はセメントに対して5.0〜15.0重量％が好ましい。
【００１４】
本発明の湿式吹付けコンクリートの施工方法については、通常行われている湿式工法を適用することができる。吹付け装置も、従来より用いられている装置を適用することができる。
【００１５】
【試験例】
以下、試験例により本発明を説明する。
１．使用材料
以下に示す材料を使用した。

【００１６】
ベースコンクリートの配合を表１に示す。ベースコンクリートの混練は、２軸強制練りミキサ（0.1ｍ³）を用いて、90秒間混練した。
【００１７】
【表１】

【００１８】
上記ベースコンクリート及び吹付けコンクリートに対して以下の１）〜４）の特性を測定した。
１）スランプ／又はスランプフロー
試験例１〜５及び試験例８のベースコンクリートを「JIS A 1101（コンクリートのスランプ試験方法）」に準じてスランプコーンを引き上げた後、拡がったコンクリートの最大直径の長さとその直角方向の長さを測定して、平均値を算出し、スランプフローを求めた。
試験例６〜７及び試験例９のベースコンクリートを「JIS A 1101（コンクリートのスランプ試験方法）」に準じてスランプを測定した。
２）単位時間当たりのコンクリート吹付け量
各ベースコンクリートに表１に示す量の急結剤を添加して吹付けコンクリートを調製し、該吹付けコンクリートを内側にラスボートを張り付けた幅2.5×奥行き3.0×高さ3.0ｍのボックスカルバートに吹付けた。
１回の吹付け量は0.15m³とした。吹付け装置としては、MEYCO Equipment（株）製の「MEYCO Suprema」を使用した。また、急結剤の供給装置としては、日本プライブリコ（株）製の「Ｑガン」を使用した。
吹付け開始から吹付け終了までの時間を測定し、単位時間当たりのコンクリート吹付け量を算出した。
３）貫入抵抗値
各ベースコンクリートから、ウエットスクリーニングによりモルタル分を採取し、該モルタルに急結剤を添加し、ホバートミキサで15秒混練し、急結剤添加2分後の貫入抵抗値を「JIS A 6204（コンクリート用化学混和剤）付属書１コンクリートの凝結時間試験方法」に準じて測定した。
４）圧縮強度、品質安定性
各ベースコンクリートに表１に示す量の急結剤を添加して吹付けコンクリートを調製し、該吹付けコンクリートを30×40×20cmの木箱にコンクリートを吹付け（吹付け装置と急結剤の供給装置は、２）と同じ装置を使用）、φ５×10cmの供試体を採取し、20℃で気中養生（材令28日）後、「JIS A 1108（コンクリートの圧縮強度試験方法）」に準じて圧縮強度を測定した。なお、圧縮強度は、3本の供試体の平均値とした。
また、品質の安定性は、上記供試体３本の強度から算出した変動係数で評価した。
それらの結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】

【００２０】
表２から明らかなように、早強ポルトランドセメントを使用し、水／セメント比が33〜38重量％であり、かつスランプが15cm以上のベースコンクリートに、急結剤を配合してなる本発明の湿式吹付けコンクリート（試験例２〜４及び試験例６）では、時間当たりのコンクリート吹付け量が多く、急結性に優れ、材令28日で40N/mm²以上の圧縮強度を発現した。さらに、ベースコンクリートのスランプフローが585〜610mmである試験例２〜４では、時間当たりのコンクリート吹付け量をより多くすることができ、品質の安定性にも優れるものであった。
一方、ベースコンクリートの水／セメント比が本発明の規定より小さい試験例１やベースコンクリートのスランプが本発明の規定より小さい試験例７では、ベースコンクリートのポンプ圧送ができなかった。
また、ベースコンクリートの水／セメント比が本発明の規定より大きい試験例５では、急結剤添加2分後の貫入抵抗値が小さかった。
さらに、普通ポルトランドセメントを使用した試験例８〜９では、急結剤添加2分後の貫入抵抗値が小さかった。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明の湿式吹付けコンクリートは、時間当たりの吹付け量を多くすることができる。また、急結剤の配合後2分で4N/mm²以上の貫入抵抗値を発現し、急結性に優れるものである。さらに、材令28日で40N/mm²以上の圧縮強度を発現するものである。
従って、本発明の湿式吹付けコンクリートを使用することにより、例えば、片側３車線の大断面トンネル等の工事において、吹付けコンクリート層の厚さを薄くして工期の短縮や材料費の低減を図ることができる。
【００２２】
また、本発明において、ベースコンクリートのスランプフローを450〜750mmにすることにより、ポンプ圧送性が良好となり、時間当たりの吹付け量をより増大することができ、より一層の工期の短縮を図ることができる。さらに、品質も安定する。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to wet sprayed concrete used for construction of tunnels, underground structures and the like.
[0002]
[Prior art]
In construction work for excavated tunnels and underground spaces, a method of spraying concrete on an exposed surface and lining it to prevent collapse of the exposed surface is widely implemented.
As concrete spraying methods, a dry method and a wet method are known, but the wet method has the advantage of generating less dust compared to the dry method, and is therefore the mainstream of the spray method.
[0003]
In general, in the wet method, base concrete using ordinary Portland cement is pumped through a transport pipe or hose, blown from a spray nozzle at the tip, and sprayed onto the exposed excavated surface for lining. Moreover, since quick setting cannot be obtained only with the base concrete, the quick setting agent is added and mixed in the middle of pressure feeding (near the spray nozzle).
Examples of the quick setting agent include a powder quick setting agent mainly composed of calcium aluminate-based minerals and a liquid quick setting agent mainly composed of an aqueous solution of an aluminate, an aluminum salt or an alkali carbonate. It has been known. In addition, the blending amount of these quick setting agents is about 5 to 7% by weight in the ratio of cement to the powder quick setting agent, and about 10 to 15% by weight in the ratio of cement to the liquid quick setting agent.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, construction works such as tunnels and underground spaces have become large-scale, and for example, constructions such as large-section tunnels with three lanes on one side are being carried out. In the construction of such large-section tunnels, wet spraying that produces a compressive strength of 40 N / mm ² or more in order to reduce the construction period and material costs by reducing the thickness of the shotcrete layer. Concrete is needed. In addition, the wet sprayed concrete has sufficient rapid setting properties in order to suppress dripping of the concrete when sprayed and increase adhesion (penetration resistance value in 2 minutes after blending the rapid setting agent ( 4N / mm ² or more is required for “Measured by a method according to JIS A 6204 (Chemical admixture for concrete) Appendix 1 Test method for setting time of concrete”).
[0005]
However, when using base concrete using ordinary Portland cement,
1) expressing 40N / mm ² or more compression strength, and, if it is attempted to express 4N / mm ² or more penetration resistance value 2 minutes after mixing of the quick-setting admixture, the water / cement ratio of the base concrete There is a problem that it is necessary to make it 30% by weight or less, the pumpability is poor, and the spraying amount per unit time is reduced.
2) On the other hand, when trying to maintain high pumpability in the base concrete, there was a problem that it was difficult to develop a penetration resistance value of 4 N / mm ² or more in 2 minutes after blending the quick setting agent. .
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is as follows.
・ A lot of spraying per hour
・ Develops a penetration resistance value of 4 N / mm ² or more in 2 minutes after blending the quick-setting agent, and
It is to provide a wet shot concrete that can express a compressive strength of 40 N / mm ² or more.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the present inventors have solved the above-mentioned problems by blending a quick setting agent into base concrete having a specific water / cement ratio using early-strength Portland cement. And the present invention has been completed.
[0008]
That is, the present invention is a wet spray concrete in which a rapid setting agent is blended with a base concrete consisting of early-strength Portland cement, fine aggregate, coarse aggregate, water reducing agent, and water. The base concrete has a unit water amount of 182 to 209 kg / m ³ , a water / cement ratio of 33 to 38% by weight, and a slump flow of 450 to 750 mm. 1).
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The wet shotcrete of the present invention uses early-strength Portland cement, a water / cement ratio of 33-38% by weight, and a base concrete having a slump of 15 cm or more and a rapid setting agent. is there.
In the wet spray concrete of the present invention, the pumpability of the base concrete is good, and the spray amount per hour can be increased. In addition, a penetration resistance value of 4 N / mm ² or more appears 2 minutes after blending the quick setting agent. Furthermore, a compressive strength of 40 N / mm ² or more can be expressed on the 28th day of the material age.
[0010]
In the present invention, if the water / cement ratio of the base concrete is less than 33% by weight, the pumpability of the base concrete is lowered and spraying becomes difficult, which is not preferable. If the water / cement ratio of the base concrete exceeds 38% by weight, it will be difficult to develop a penetration resistance value of 4 N / mm ² or more 2 minutes after the rapid setting agent is mixed, and the concrete will drip when sprayed. Will increase. Moreover, it is difficult to express a compressive strength of 40 N / mm ² or more, which is not preferable.
If the slump of the base concrete is less than 15 cm, the pumpability of the base concrete is lowered and spraying becomes difficult.
[0011]
The material for the base concrete will be described.
As the cement, early-strength Portland cement is used.
As the fine aggregate, river sand, sea sand, mountain sand, crushed sand or a mixture thereof can be used.
As the coarse aggregate, river gravel, sea gravel, crushed stone, or a mixture thereof can be used.
Examples of the water reducing agent include alkyl allyl sulfonic acid type, naphthalene sulfonic acid type, melamine sulfonic acid type, polycarboxylic acid type water reducing agent, AE water reducing agent, high performance water reducing agent or high performance AE water reducing agent. The water reducing agent can be used in a liquid or powder form.
As the water, tap water or the like can be used.
[0012]
In the present invention, in order to improve the pumpability of the base concrete, to increase the spraying amount per hour, and to improve the quality stability of the wet sprayed concrete, the slump flow of the base concrete is 450. It is preferably ˜750 mm.
Blending the base concrete slump flow is 450~750mm is not particularly limited, taking into account the pumpability and quick-setting property or the like, the unit cement amount 500~700kg / m ^3, unit water content is 160 ~ 220kg / m ³ , water / cement ratio is 28 ~ 40wt%, water reducing agent / cement ratio is 0.5 ~ 3.0wt%, coarse aggregate amount is 0.20 ~ 0.26m ³ / m ³ , fine aggregate ratio is 55 ~ When a 70% by volume thickener is used, the amount added is preferably 2-8 kg / m ³ . As the thickener, an acrylic thickener or a cellulose thickener can be used.
[0013]
The quick setting agent used in the present invention is not particularly limited. For example, a powder quick setting agent mainly composed of a calcium aluminate-based mineral, an aqueous solution of an aluminate, an aluminum salt, or an alkali carbonate alone or as a mixture. It is possible to use a liquid accelerating agent containing as a main component.
The amount of the quick setting agent is 4.0 to 7.0% by weight with respect to the cement in the case of the powder quick setting agent and 5.0% with respect to the cement in the case of the liquid quick setting agent in consideration of the quick setting property and cost. ˜15.0% by weight is preferred.
[0014]
As a construction method of the wet shot concrete of the present invention, a wet method that is usually performed can be applied. A conventionally used apparatus can also be applied to the spraying apparatus.
[0015]
[Test example]
Hereinafter, the present invention will be described with reference to test examples.
1. Materials used The following materials were used.

[0016]
Table 1 shows the composition of the base concrete. The base concrete was kneaded for 90 seconds using a biaxial forced kneading mixer (0.1 m ³ ).
[0017]
[Table 1]

[0018]
The following properties 1) to 4) were measured for the base concrete and shotcrete.
1) The length of the maximum diameter of the expanded concrete after the slump cone was pulled up according to “JIS A 1101 (Slump test method for concrete)” in the slump / or slump flow test examples 1 to 5 and test example 8 And the length in the perpendicular direction was measured, the average value was calculated, and the slump flow was obtained.
Slumps of the base concretes of Test Examples 6 to 7 and Test Example 9 were measured according to “JIS A 1101 (concrete slump test method)”.
2) Amount of concrete sprayed per unit time Prepared by adding the quick-setting agent in the amount shown in Table 1 to each base concrete. X Sprayed on a box culvert with a height of 3.0m.
The amount of spraying at one time was 0.15 m ³ . As the spraying device, “MEYCO Suprema” manufactured by MEYCO Equipment was used. In addition, “Q Gun” manufactured by Japan Publico Co., Ltd. was used as the quick setting agent supply device.
The time from the start of spraying to the end of spraying was measured, and the amount of concrete sprayed per unit time was calculated.
3) Penetration resistance value From each base concrete, mortar content was collected by wet screening, a quick setting agent was added to the mortar, kneaded in a Hobart mixer for 15 seconds, and the penetration resistance value 2 minutes after the addition of the quick setting agent was determined as “ Measured according to JIS A 6204 (Chemical admixture for concrete) Appendix 1 Test method for setting time of concrete.
4) Compressive strength and quality stability Add the quick-setting agent in the amount shown in Table 1 to each base concrete to prepare shotcrete, and spray the shotcrete onto a 30 x 40 x 20 cm wooden box. (Use the same spraying device and quick setting agent supply device as in 2)), collect a specimen of φ5 × 10cm, and after air curing at 20 ℃ (material age 28 days), “JIS A 1108 The compressive strength was measured according to “(Concrete compressive strength test method)”. The compressive strength was the average value of the three specimens.
The stability of quality was evaluated by a coefficient of variation calculated from the strength of the three specimens.
The results are shown in Table 2.
[0019]
[Table 2]

[0020]
As is apparent from Table 2, the use of early-strength Portland cement, a water / cement ratio of 33 to 38% by weight, and a base concrete having a slump of 15 cm or more is blended with a quick setting agent. In the wet sprayed concrete (Test Examples 2 to 4 and Test Example 6), the amount of concrete sprayed per hour was large, the quick setting property was excellent, and the compressive strength of 40 N / mm ² or more was expressed at 28 days of age. Furthermore, in Test Examples 2 to 4 in which the slump flow of the base concrete was 585 to 610 mm, the amount of concrete sprayed per hour could be increased, and the quality stability was excellent.
On the other hand, in Test Example 1 in which the water / cement ratio of the base concrete was smaller than that of the present invention and in Test Example 7 in which the slump of the base concrete was smaller than that of the present invention, pumping of the base concrete could not be performed.
Further, in Test Example 5 in which the water / cement ratio of the base concrete was larger than that of the present invention, the penetration resistance value after 2 minutes from the addition of the rapid setting agent was small.
Further, in Test Examples 8 to 9 using ordinary Portland cement, the penetration resistance value 2 minutes after the addition of the quick setting agent was small.
[0021]
【The invention's effect】
As described in detail above, the wet shot concrete of the present invention can increase the amount of spray per hour. In addition, it exhibits a penetration resistance value of 4 N / mm ² or more 2 minutes after blending the rapid setting agent, and has excellent rapid setting properties. Furthermore, it develops a compressive strength of 40 N / mm ² or more on the 28th day of the material age.
Therefore, by using the wet shotcrete of the present invention, for example, in the construction of a large-section tunnel with three lanes on one side, the thickness of the shotcrete layer is reduced to shorten the construction period and reduce the material cost. be able to.
[0022]
Further, in the present invention, by making the slump flow of the base concrete 450 to 750 mm, the pumpability is improved, the amount of spraying per hour can be further increased, and the construction period can be further shortened. Can do. Furthermore, the quality is stable.

Claims

It is a wet-sprayed concrete made by blending a quick setting agent into a base concrete consisting only of early-strength Portland cement, fine aggregate, coarse aggregate, water reducing agent, and water ,
A wet sprayable concrete characterized in that the unit water amount of the base concrete is 182 to 209 kg / m ³ , the water / cement ratio is 33 to 38% by weight, and the slump flow is 450 to 750 mm .