JP4786780B2

JP4786780B2 - 吹付セメントコンクリート及び吹付方法

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Publication number: JP4786780B2
Application number: JP2000137696A
Authority: JP
Inventors: 昭俊荒木; 一行水島
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: JP2001322852A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、好ましくは、法面にセメントコンクリートを吹付けて地滑りや岩石の崩落等を防止する際、セメントコンクリートに添加するスランプ低減用吹付混和剤及びそれを用いた吹付セメントコンクリートや吹付方法に関する。尚、本発明では、モルタルやコンクリートを総称してセメントコンクリートという。
【０００２】
【従来の技術】
従来、法面の地滑りや岩石等の崩落を防止するために、コンクリートを吹付けて法面の安定化を図っている。
【０００３】
法面の安定化を図る方法としては通常、平坦な場所に設置したコンクリートポンプにコンクリートを供給し、配管を介してコンクリートを輸送し、輸送する途中で圧縮空気と混合し、法面に吹付ける方法が挙げられる。この方法においては、吹付後にコテ仕上げをする場合が多く、急結剤の様なセメントの凝結硬化を促進する成分を使用しないか、例えセメントの凝結硬化を促進する成分を使用するにしても、凝結性の小さい成分を添加する程度である。
【０００４】
他にも、法面の安定化を図る方法としては、吹付工事の跡を残すのではなく、できるだけ環境に調和した景観に仕上げるために、吹付により植生基盤を形成する緑化工法も知られている。この工法では、植生基盤の保水性を良くするために吸水性ポリマーを含有する保水材を使用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、法面は急な傾斜からなる切り立った断崖である場合が多く、法面全体に吹付ける場合、コンクリートポンプを平坦な地上に設置し、吹付可能な場所までコンクリートを配管で輸送する必要がある。ポンプ圧送性を考慮して軟らかいコンクリートを供給すれば、吹付後にコンクリートが斜面を流れ落ちてしまい、十分な施工を実施できないという課題があった。
【０００６】
一方、ある程度硬いコンクリートを使用すると圧送性が低下する。そのために、広大な法面に吹付ける場合には、コンクリートの輸送距離が長くなるので、コンクリートを輸送する途中にコンクリートポンプを増設しなければならず、施工性や経済性の点で非常に不利になるという課題があった。
【０００７】
本発明は以上の課題を解決するために種々検討したものであり、その目的は、セメントコンクリートのスランプが１５ｃｍ以上と軟らかくても、本発明のスランプ低減用吹付混和剤を使用すると、斜面を流れ落ちることがなく、又、ポンプ圧送性が良好で、コテ仕上げが容易で、作業性が良好なスランプ低減用吹付混和剤を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、（１）セメント１００質量部と（２）粘土鉱物１００質量部と吸水性高分子化合物０．０５〜３０質量部とアルミニウム含有物質０．５〜１００質量部を含有してなるスランプ低減用吹付混和剤１〜８質量部を含有してなる吹付セメントコンクリートであり、さらに、スランプ低減用吹付混和剤が、アルカリ金属炭酸塩及び／又は石灰類を含有してなる該吹付セメントコンクリートであり、スランプ低減用吹付混和剤が、スランプ低減用吹付混和剤を使用しない場合のセメントコンクリートに対して、７０％以上のスランプ低減を可能にする該吹付セメントコンクリートであり、スランプ低減用吹付混和剤を使用しない場合のセメントコンクリートのスランプが１５ｃｍ以上である該吹付セメントコンクリートであり、吸水性高分子化合物がポリ−N−ビニルアセトアミドを主成分とする三次元架橋ポリマーである該吹付セメントコンクリートであり、水セメント比が３０〜７０％である該吹付セメントコンクリートであり、用途が法面吹付けである該吹付セメントコンクリートであり、スランプ低減用吹付混和剤と、配管内を空気搬送してなるセメントコンクリートとを施工箇所に吹付ける直前に合流混合し、吹付けてなることを特徴とする該吹付セメントコンクリートの吹付方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明のスランプ低減用吹付混和剤（以下、スランプ低減剤という）は、法面吹付工事において吹付けるセメントコンクリートの流動性を、吹付ける直前に低減させるものであり、スランプ低減用吹付混和剤を使用しない場合のセメントコンクリートに対して、７０％以上のスランプ低減を可能にするものをいう。従って、法面に吹付けたセメントコンクリートの流動性が低下し、吹付後セメントコンクリートが急な傾斜面を有する法面からダレて流れ落ちることがなく、又、コテ仕上げを行うのに程良い硬さのセメントコンクリートが得られるものである。
【００１１】
本発明のセメントは、通常市販されている普通、早強、中庸熱、超早強、及び低熱等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フライアッシュや高炉スラグ等を混合した各種混合セメント、並びに市販の微粒子セメント等が挙げられる。ポルトランドセメントや混合セメントは微粉末化して使用してもよい。
【００１２】
本発明の粘土鉱物は、水が存在すると吸水性を示すものであり、又、セメントコンクリートの流動性が低下し、粘着性が増加するものである。
【００１３】
粘土鉱物としては、層状アルミノケイ酸塩類を主成分とするバイデライト、カオリナイト、ハロイサイト、モンモリロナイト、パイロフィライト、バーミキュライト、雲母、緑泥石、サポナイト、セピオライト、及び酸性白土等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を使用してもよい。これらの中では、アルミニウムイオンやカルシウムイオン等の２価以上の金属イオンが存在するとゲル化しやすくなり、大量に生産され安価である点で、モンモリロナイトを主成分とするベントナイトが好ましい。
【００１４】
本発明の吸水性高分子化合物は、水が存在すると吸水性を示すものであり、又、セメントコンクリートの流動性が低下し、粘着性が増加するものである。
【００１５】
吸水性高分子化合物としては、ポリ−N−ビニルアセトアミドを主成分とする３次元架橋ポリマー、デンプン−ポリアクリロニトリル共重合体、ビニルエステル−エチレン系不飽和カルボン酸共重合体ケン化物、逆相懸濁重合法により得られる自己架橋ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコール系重合体と環状酸無水物との反応物、ポリアクリル酸塩架橋物、及びビニルアルコール−アクリル酸塩共重合体等が挙げられるが、吸水性を示すものであれば特に限定されるものではない。
【００１６】
吸水性高分子化合物の粒度は、吸水速度が速く、セメントコンクリートの流動性が瞬時に低下しやすい点で、５００μｍ以下が好ましい。
【００１７】
吸水性高分子化合物の吸水倍率は、セメントコンクリートの流動性が低下しやすい点で、自重の１０倍以上が好ましく、３０倍以上がより好ましい。
【００１８】
吸水性高分子化合物の使用量は、粘土鉱物１００質量部に対して、０．０５〜３０質量部が好ましく、０．２〜２０質量部がより好ましい。０．０５質量部未満だと粘土鉱物と併用した場合にセメントコンクリートの流動性が低下せず、吹付セメントコンクリートが斜面を流れ落ちるおそれがあり、３０質量部を越えると強度発現性を阻害するおそれがある。
【００１９】
本発明ではさらに、アルミニウム含有物質をスランプ低減用吹付混和剤に含有させることが好ましい。
【００２０】
本発明のアルミニウム含有物質は、吹付セメントコンクリートの流動性を低下し、初期強度を増進するものである。アルミニウム含有物質としては、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、及びアルミン酸リチウム等のアルカリ金属アルミン酸塩、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、並びにカルシウムアルミネート類からなる群の一種又は二種以上が好ましい。これらの中では、強度発現性の点で、カルシウムアルミネート類が好ましい。
【００２１】
カルシウムアルミネート類とは、カルシアを含む原料と、アルミナを含む原料とを混合して、キルンでの焼成や、電気炉での溶融等の熱処理をして得られる、ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃ とを主たる成分とする、水和活性を有する物質の総称であり、ＣａＯ及び／又はＡｌ₂Ｏ₃の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物、あるいは、ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃とを主成分とするものに、これらが少量固溶した物質である。鉱物形態としては、結晶質、非晶質いずれであってもよい。
【００２２】
カルシウムアルミネート類の中では、反応活性の点で、非晶質のカルシウムアルミネート類が好ましく、１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃（Ｃ₁₂Ａ₇）組成に対応する熱処理物を急冷した非晶質のカルシウムアルミネートがより好ましい。
【００２３】
カルシウムアルミネート類の粒度は、ブレーン値で３０００ｃｍ²／ｇ以上が好ましく、４０００ｃｍ²／ｇ以上がより好ましい。３０００ｃｍ²／ｇ未満だと十分な流動性低減の効果が得られないおそれがある。
【００２４】
アルミニウム含有物質の使用量は、粘土鉱物１００質量部に対して、０．５〜１００質量部が好ましく、２〜５０質量部がより好ましい。０．５質量部未満だと吹付セメントコンクリートの流動性が低下せず、吹付セメントコンクリートが斜面を流れ落ち、初期強度増進効果が小さいおそれがあり、１００質量部を越えると硬化が早すぎて、後のコテ仕上げ作業が困難となるおそれがある。
【００２５】
本発明ではさらに、アルカリ金属炭酸塩及び／又は石灰類をスランプ低減用吹付混和剤に含有させることが好ましい。
【００２６】
本発明のアルカリ金属炭酸塩は、初期強度発現性を向上させるものである。アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、及び炭酸水素リチウム等が挙げられる。これらの中では、初期強度発現効果が大きい点で、炭酸ナトリウムが好ましい。
【００２７】
アルカリ金属炭酸塩の使用量は、粘土鉱物１００質量部に対して、５〜３００質量部が好ましく、１５〜１５０質量部がより好ましい。５質量部未満だと強度発現性を阻害するおそれがあり、３００質量部を越えると流動性が大きくなり、吹付セメントコンクリートが斜面を流れ落ち、長期強度発現性を阻害するおそれがある。
【００２８】
本発明の石灰類は、初期強度発現性を向上させるものである。石灰類としては、生石灰や消石灰等が挙げられる。これらの中では、強度発現性に大きな影響を及ぼさない点で、消石灰が好ましい。
【００２９】
石灰類の使用量は、粘土鉱物１００質量部に対して、５〜１５０質量部が好ましく、１５〜５０質量部がより好ましい。５質量部未満だと流動性が低下せず、初期強度発現性を向上させることが難しいおそれがあり、１５０質量部を越えると長期強度発現性を阻害するおそれがある。
【００３０】
本発明のスランプ低減剤の使用量は、セメント１００質量部に対して、１〜８質量部が好ましく、２〜４質量部がより好ましい。１質量部未満だとスランプ低減効果が認められず、吹付セメントコンクリートが斜面を流れ落ちるおそれがあり、８質量部を越えると強度発現性を阻害するおそれがある。
【００３１】
本発明の水セメント比（Ｗ／Ｃ）は３０〜７０％が好ましい。３０％未満だとセメントコンクリートの粘性が大きくなり、ポンプ圧送性に支障を来し、吹付作業性が低下するおそれがあり、７０％を越えると強度発現性や凝結性に悪影響を与えるおそれがある。
【００３２】
本発明の骨材は、特に限定されるものではないが、できるだけ骨材強度が高いものが好ましい。骨材としては細骨材や粗骨材が挙げられる。細骨材としては、海、山、及び川から採取される天然骨材である海砂、山砂、及び川砂や、山から切り出し、粉砕し、粒度調製した砕石（例：石灰砂等）等が挙げられ、粗骨材としては、天然骨材である川砂利や砕石である石灰砂利等が挙げられる。
【００３３】
本発明は、法面に吹付ける直前でスランプ低減剤を混合することにより、スランプが低減した吹付セメントコンクリートとなり、法面吹付ができるものである。
【００３４】
スランプ低減剤の混合方法としては、空気搬送により輸送する装置を用い、Ｙ字管を介して空気搬送されているセメントコンクリートと、スランプ低減剤とを合流混合する方法が挙げられる。粉塵等の発生を抑制したい場合には、粉塵低減剤をセメントコンクリート側に予め添加したり、スランプ低減剤をスラリー状にしたりして、吹付施工してもよい。
【００３５】
本発明の吹付方法としては、乾式吹付方法及び湿式吹付方法いずれも使用できる。コンクリートとして吹付ける場合には、例えば、コンクリート製造プラントでセメント、骨材、及び水をコンクリートミキサーに投入し練混ぜ、アジテータ車で吹付け現場まで運搬し、吹付機でコンクリートを空気搬送し、混合管でスランプ低減剤と合流して吹付ける方法が挙げられる。又、モルタルとして吹付ける場合には、コンクリート製造プラントでモルタルを製造し、吹付ける方法や、セメントと乾燥した細骨材をプレミックスしたドライモルタルを連続ミキサー又はバッチ練りミキサーにより水と混練し、空気搬送し、混合管でスランプ低減剤と合流して吹付ける方法が挙げられる。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例に基づき詳細に説明する。
【００３７】
実験例１
１０リットルモルタルミキサーを使用して、セメント１００質量部、細骨材３００質量部、減水剤０．５質量部、及び水５５質量部を混合し、スランプ１８±２ｃｍのモルタルを調製した。モルタルに、粘土鉱物１００質量部、表１に示す質量部の吸水性高分子化合物、アルミニウム含有物質１０質量部、及びアルカリ金属炭酸塩５０質量部からなるスランプ低減剤を、セメント１００質量部に対して３質量部混合し、１０秒間攪拌した。その後、ダレと圧縮強度を測定した。結果を表１に示す。
【００３８】
（使用材料）
セメント：普通ポルトランドセメント、比重３．１６、市販品
細骨材：新潟県姫川水系産川砂、比重２．６２
減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤
粘土鉱物：モンモリロナイトを主成分とするベントナイト、市販品
吸水性高分子化合物：ポリ−N−ビニルアセトアミドを主成分とする三次元架橋ポリマー、粒度２５μｍ、吸水倍率３０倍、市販品
アルミニウム含有物質：カルシウムアルミネート類、非晶質Ｃ₁₂Ａ₇、比重２．９２、ブレーン比表面積５９００ｃｍ²／ｇ
アルカリ金属炭酸塩：市販品、炭酸ナトリウム
【００３９】
（測定方法）
吸水倍率：吸水性高分子化合物を浸漬し、吸水倍率＝［（膨潤した吸水性高分子化合物の質量）／（仕込みの吸水性高分子化合物の質量）］―１の式から算出した。
ダレ：勾配１００／１０００を有する傾斜面に吹付モルタルを吹付け、吹付モルタルが全くダレなかった場合を○とし、僅かにダレだが吹付施工ができた場合を△とし、かなりダレて吹付施工ができなかった場合を×とした。
圧縮強度：４cm×４cm×１６cmの型枠で供試体を作製し、所定材齢の圧縮強度を測定した。
【００４０】
【表１】

【００４１】
実験例２
粘土鉱物１００質量部、吸水性高分子化合物１質量部、表２に示す質量部のアルミニウム含有物質及びアルカリ金属炭酸塩５０質量部からなるスランプ低減剤を混合し、スランプ、ダレ、及び作業性を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００４２】
（測定方法）
スランプ：ＪＩＳＡ１１１８に準じた。
作業性：幅１０cm×長さ４０cm×厚さ１０cmの型枠に吹付モルタルを吹付け、型枠の表面をコテで慣らして綺麗に成型し、コテ仕上げの作業性を評価した。手に力を入れなくても容易に成型できた場合を○とし、力を入れると成型できた場合を△とし、力を入れても成型できない場合を×とした。
【００４３】
【表２】

【００４４】
実験例３
粘土鉱物１００質量部、吸水性高分子化合物１質量部、アルミニウム含有物質１０質量部、及びアルカリ金属炭酸塩５０質量部からなるスランプ低減剤を表３に示す質量部混合し、スランプ、ダレ、及び圧縮強度を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】

【００４６】
実験例４
粘土鉱物１００質量部、吸水性高分子化合物１質量部、アルミニウム含有物質１０質量部、及び表４に示す質量部のアルカリ金属炭酸塩と石灰類からなるスランプ低減剤を混合し、スランプ、ダレ、及び圧縮強度を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に示す。
【００４７】
（使用材料）
石灰類：市販品、消石灰
【００４８】
【表４】

【００４９】
実験例５
セメント１００質量部、細骨材３００質量部、水５５質量部、及び減水剤１．０質量部を混合し、モルタルを調製した。スクイズポンプにより、モルタルを２００ｍ圧送した。圧送途中に合流管を設け、粘土鉱物１００質量部、吸水性高分子化合物１質量部、アルミニウム含有物質１０質量部、及びアルカリ金属炭酸塩５０質量部からなるスランプ低減剤をセメント１００質量部に対して３質量部、合流管の一方より粉体供給装置を用いて空気搬送し、合流管でモルタルと合流混合し、急な傾斜面を有する法面に吹付けた。なお、地上に設けたポンプの位置と、法面吹付した箇所の位置との高低差は５４ｍであった。
法面に吹付けたモルタルのスランプは１ｃｍ未満であった。又、圧縮強度は、材齢１日で６．９Ｎ／ｍｍ^２、材齢２８日で３８．１Ｎ／ｍｍ^２であった。さらに、吹付けた時に法面吹付した箇所からのダレが無く、コテ仕上げが容易であり、強度発現性に関しても問題ないことが確認できた。
【００５０】
実験例６
比較のため、スランプ低減剤を使用しなかったこと以外は、実験例５と同様に行った。
法面に吹付けたモルタルのスランプは２３．０ｃｍであった。さらに、吹付けた時に法面吹付した箇所からのダレが多く見られ、モルタルがダレて流れ落ちたためにコテ仕上げが難しかった。
【００５１】
実験例７
セメント１００質量部、細骨材２４０質量部、粗骨材６０質量部、水５５質量部、及び減水剤１．０質量部を混合し、コンクリートを調製した。コンクリートポンプにより、コンクリートを１００ｍ圧送した。圧送途中に合流管を設け、粘土鉱物１００質量部、吸水性高分子化合物１質量部、アルミニウム含有物質１０質量部、及びアルカリ金属炭酸塩５０質量部からなるスランプ低減剤をセメント１００質量部に対して３質量部、合流管の一方より粉体供給装置を用いて空気搬送し、合流管でコンクリートと合流混合し、急な傾斜面を有する法面に吹付けた。なお、地上に設けたポンプの位置と、法面吹付する箇所の位置との高低差は２１ｍであった。
法面に吹付けたコンクリートのスランプは１ｃｍ未満であった。又、圧縮強度は、材齢１日で７．４Ｎ／ｍｍ^２、材齢２８日で３８．８Ｎ／ｍｍ^２であった。さらに、吹付けた時に法面吹付した箇所からのダレが無く、コテ仕上げが容易であり、強度発現性に関しても問題ないことが確認できた。
【００５２】
（使用材料）
粗骨材：新潟県姫川産川砂利、比重２．６４
【００５３】
実験例８
比較のため、スランプ低減剤を使用しなかったこと以外は、実験例７と同様に行った。
法面に吹付けたコンクリートのスランプは２３．５ｃｍであった。さらに、吹付けた時に法面吹付した箇所からダレが多く見られ、モルタルがダレて流れ落ちたためにコテ仕上げが難しかった。
【００５４】
【発明の効果】
従来、コンクリートの輸送距離が長く、地上に設けたポンプの位置と法面吹付した箇所の位置との高低差があると、ポンプの圧送性を考慮して、コンクリートのスランプを１５cm以上にする必要があり、スランプ１５cm以上のコンクリートを法面に吹付けるとダレ落ちるという課題があった。
しかしながら、本発明のスランプ低減剤は、吹付時のセメントコンクリートのスランプを大幅に低減し、ダレを防止でき、コテ仕上げを行うのに適度な硬さに調整できるものである。又、材齢１日の強度発現性も損なうことがなく良好な法面吹付ができる。

Claims

（１）セメント１００質量部と（２）粘土鉱物１００質量部と吸水性高分子化合物０．０５〜３０質量部とアルミニウム含有物質０．５〜１００質量部を含有してなるスランプ低減用吹付混和剤１〜８質量部を含有してなる吹付セメントコンクリート。
さらに、スランプ低減用吹付混和剤が、アルカリ金属炭酸塩及び／又は石灰類を含有してなる請求項１記載の吹付セメントコンクリート。
スランプ低減用吹付混和剤が、スランプ低減用吹付混和剤を使用しない場合のセメントコンクリートに対して、７０％以上のスランプ低減を可能にする請求項１又は２記載の吹付セメントコンクリート。
スランプ低減用吹付混和剤を使用しない場合のセメントコンクリートのスランプが１５ｃｍ以上である請求項３記載の吹付セメントコンクリート。
吸水性高分子化合物がポリ−N−ビニルアセトアミドを主成分とする三次元架橋ポリマーである請求項１〜４のうちの１項記載の吹付セメントコンクリート。
水セメント比が３０〜７０％である請求項１〜５のうちの１項記載の吹付セメントコンクリート。
用途が法面吹付けである請求項１〜６のうちの１項記載の吹付セメントコンクリート。
スランプ低減用吹付混和剤と、配管内を空気搬送してなるセメントコンクリートとを施工箇所に吹付ける直前に合流混合し、吹付けてなることを特徴とする請求項１〜７のうちの１項記載の吹付セメントコンクリートの吹付方法。