JP2005047772A

JP2005047772A - モルタル組成物

Info

Publication number: JP2005047772A
Application number: JP2003283619A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Otsuka; 哲雄大塚; Yukio Sasagawa; 幸男笹川; Kazuhiro Aizawa; 一裕相澤
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】良好な流動性を有し材料分離がなく、温度上昇を抑制し温度応力ひび割れの発生しずらい重量モルタルを提供することができる、主に原子力発電所の遮蔽壁や機械装置の基礎構造物等の充填工事に使用されるモルタル組成物を提供すること。
【解決手段】セメント、膨張材、及びポゾラン微粉末を含有してなる結合材、細骨材、及び減水剤を配合してなり、細骨材が、粒径0.15mm以下のものを10〜20％含み、比重3.0以上で粒径2.5mm以下であり、結合材100部に対して、200〜300部であるモルタル組成物、減水剤が、セメント100部に対して、0.2〜２部である該モルタル組成物を構成とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、主に原子力発電所の遮蔽壁や機械装置の基礎構造物等の充填工事に使用されるモルタル組成物に関する。

従来からこのようなモルタル組成物としては、セメントに硅砂等の細骨材を添加したものが良く知られている。

また、土木・建築分野における工事、例えば、橋梁や機械据え付け作業等の空隙充填に使用される場合には、無収縮とするため、膨張材、金属アルミニウム粉等の発泡剤、及び減水剤等を加えたものが一般的に使用されている。
なかでも比重の大きな重量骨材を用いたモルタル組成物は、原子力発電所の放射線遮蔽壁、耐震壁、遮音壁、及び機械装置の基礎構造物等の注入に使用されている(特許文献１参照)。
しかしながらこれらの注入工事において、充填容積が大きな場合、発熱による温度応力ひび割れが発生しやすいという課題があった。

温度応力によるひび割れを低減するには、セメントなどの結合材と重量骨材との比率である結合材比率を下げ、重量骨材量を多く配合する方法があるが、ブリーディングや材料分離を起こしやすく一般には打設を数回に分けて行い発熱量を抑える方法がとられている。
しかしながらこの方法では工期がかかり、できる限りひび割れの発生を抑えて一度の打設量を増やさなければならないといった課題があった。
特開昭６２−２７５０４９号公報

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので重量骨材量を特に増量せず、ブリーディングや材料分離を起こさず、発熱量を抑えて空洞充填させるモルタル組成物を提供することを目的とするもので、本発明者は、前期課題を解消すべく種々検討を重ねた結果、特定のモルタル組成物を使用することにより前記課題が解決できるという知見を得て本発明を完成するに至った。

本発明は、セメント、膨張材、及びポゾラン微粉末を含有してなる結合材、細骨材、及び減水剤を配合してなり、細骨材が、粒径0.15mm以下のものを10〜20％含み、比重3.0以上で粒径2.5mm以下であり、結合材100部に対して、200〜300部であるモルタル組成物であり、減水剤が、セメント100部に対して、0.2〜２部である該モルタル組成物である。

本発明のモルタル組成物を重量骨材を配合した重量モルタルに使用することにより、良好な流動性を有し材料分離がなく、温度上昇を抑制し温度応力ひび割れの発生しずらい重量モルタルを提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明で使用する部や％は特に規定のない限り質量基準である。

本発明は、モルタル硬化時の発熱量を抑え工期を遅らせることなくひび割れ低減をはかるモルタル組成物を提供するものである。

本発明で使用するセメントとしては、低熱、普通、早強、超早強、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメントが使用可能であるが、水和熱が少ない面で普通、低熱、及び中庸熱ポルトランドセメントの使用が好ましく、低熱又は中庸熱ポルトランドセメントの使用がより好ましい。

本発明で使用する膨張材としては、カルシウムサルホアルミネート系(以下、ＣＳＡ系という)の膨張材や石灰系の膨張材が使用可能である。
膨張材の粉末度はブレーン比表面積値(以下、ブレーン値という)で、2,500〜6,500cm²/gが好ましく、4,000〜6,000cm²/gがより好ましい。2,500cm²/g未満では膨張量が大きくブリーディングもでやすく、6,500cm²/gを超えると良好な流動性を保持する時間が短くなる場合がある。
膨張材の使用量は、セメント、膨張材、及びポゾラン微粉末からなる結合材100部中、６〜12部が好ましい。６部未満ではモルタルの収縮量が大きくなる場合があり、12部を超えると膨張量が大きくなりすぎる場合がある。

本発明で使用するポゾラン微粉末(以下、ポゾランという)としては特に限定されるものではないが、高炉水砕スラグ、フライアッシュ、及びシリカフュームなどが挙げられるが、そのうちシリカフュームがモルタルの流動性やブリーディング防止の面から好ましい。
ポゾランの使用量はその種類によって一義的に決定することはできないが、通常、結合材100部中、２〜30部が好ましい。
また、シリカフュームの使用量は、結合材100部中、２〜５部が好ましい。２部未満ではブリーディングがでやすく、５部を超えても効果の向上が期待できない。

本発明で使用する減水剤としては特に限定されるものではなく、β-ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、リグニンスルホン酸塩、及びポリカルボン酸塩等、一般に使用されているものが使用可能であり、そのうちの一種又は二種以上が使用可能である。減水剤の形態としては特に限定されるものではない。
減水剤の使用量は、固形分換算で、結合材100部に対して、0.2〜２部が好ましい。0.2部未満では減水効果が低く、２部を超えると初期強度が低くなる場合がある。

本発明で使用する細骨材(以下、重量骨材という)は、最大粒径が2.5mmで、粒径0.15mm以下のものを10〜20％含む、比重3.0以上の骨材である。
重量骨材としては、鉄粒、磁鉄鉱、赤鉄鉱、褐鉄鉱、砂鉄、転炉風砕スラグ、橄欖岩、及び輝緑岩等が使用可能であり特に限定されるものではない。
重量骨材の最大粒径が2.5mmを超えると小さな空洞への充填性が低下する場合がある。
また、粒径0.15mm以下の骨材を10〜20％含むもので、10％未満ではモルタルにブリーディングがでやすく、20％を超えると練り混ぜ水量が多くなる場合がある。
さらに、重量骨材の粒度分布は、粗粒率(Ｆ.Ｍ)で2.6〜3.0が好ましい。
重量骨材の使用量は、結合材100部に対して、200〜300部であり、200〜250が好ましい。200部未満では相対的にモルタル中のセメントを含む結合材量が多くなるため発熱が大きくなり温度応力ひび割れの発生する可能性が高くなり、300部を超えると流動性が悪くなり分離しやすくなる場合がある。

本発明では、練り混ぜ後の重量モルタルの初期膨張を得るために金属粉末を併用することは好ましい。
金属粉末としては、アルミニウム粉末が代表的であるが特に限定されるものではない。
金属粉末の使用量は、結合材100部に対して、0.001〜0.004部が好ましい。0.001部未満では重量モルタルの膨張量が少なすぎる場合があり、0.004部を超えると膨張量が大きすぎ強度発現が低下する場合がある。

本発明のモルタル組成物は、各材料を混合して得られ、例えば、ミキサにて水と混合して使用する。
また、各材料を混合せず個々にミキサに投入し水と混合して使用することも可能である。

本発明で使用する水の量は、結合材100部に対して、40〜45部が好ましい。40部未満では流動性が低下する場合があり、45部を超えると強度低下が起こる場合がある。
また、本発明のモルタル組成物に水を加えて練り混ぜた重量モルタルの硬化後の乾燥単位容積質量は、2.2以上が好ましい。

本発明のモルタル組成物は、発熱による温度上昇が少なく、壁厚が厚く、容積の大きな空洞充填においても温度応力ひび割れが抑制され、一度の打設量を多くとり工期短縮を可能とした。

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。
20℃の恒温室で、容量18リットルのペール缶を練り容器として回転数1,000rpm、羽根型が円盤型でφ15cmのハンドミキサを使用し、１バッチ当たりのモルタル組成物を20kgとして練り混ぜを行った。
練り混ぜは、容器内に所定の水を入れ、ミキサで撹拌しながら、セメントＡ90部、膨張材８部、ポゾラン２部、減水剤ａ１部、減水剤ｂ0.6部、及び金属粉末0.003部、並びに、結合材100部に対して、重量骨材200部と水42部を投入し、投入完了から90秒間練り混ぜ、重量モルタルを調製した。
調製した重量モルタルの流動性とブリーディング量の測定を行った。その結果を表１に示す。

＜使用材料＞
セメントＡ：中庸熱ポルトランドセメント、市販品
膨張材：ＣＳＡ系膨張材、ブレーン値6,000cm²/g、市販品
ポゾラン：シリカフューム、市販品
減水剤ａ：βーナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物系高性能減水剤、市販品
減水剤ｂ：メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物系高性能減水剤、市販品
金属粉末：アルミニウム粉末、市販品
重量骨材：橄欖岩、比重3.20、2.5mm下品
水：飲料水

＜測定方法＞
流動性：土木学会コンクリート標準示方書基準編JSCE-F541-1999,「充填モルタルの流動性試験方法」に準じて、J₁₄ロートの流下時間を測定
ブリーディング率：JIS A 1123、「コンクリートのブリーディング試験方法」に準じて測定

表１から明らかなように、重量骨材の粒径0.15mmの割合が、本発明の範囲である10〜20％をはずれると、重量モルタルの流動性が低下したりブリーディングを発生したりすることがわかる。

表２に示すモルタル組成物を使用したこと以外は、実施例１と同様に重量モルタルを調製し、重量モルタルの流動性、ブリーディング率、材令28日の圧縮強度と長さ変化、及び断熱温度を測定し、材料分離の有無を評価した。結果を表３及び表４に示す。
重量骨材は、粒径0.15mm以下20％含むものを使用した。

＜使用材料＞
セメントＢ：低熱ポルトランドセメント、市販品
セメントＣ：普通ポルトランドセメント、市販品
減水剤ｃ：ポリカルボン酸塩系高性能減水剤、市販品

＜測定方法＞
圧縮強度：JIS A 1108「コンクリートの圧縮試験方法」に準じて、測定
断熱温度：簡易断熱温度上昇、ステンレス製デュワー瓶にモルタルを約1.8リットル詰めて熱電対にて、最高温度(最高)と温度上昇量(上昇量)測定
長さ変化率：JIS A 6202「コンクリート用膨張材」附属書１（規定）「膨張材のモルタルによる膨張性試験方法」に準じて測定、養生は20℃水中とした。

表２から明らかなように、本発明のモルタル組成物は、重量骨材を配合した重量モルタルにおいて良好な流動性を有し、材料分離もなく、温度上昇の抑制されたモルタルを得ることがわかる。

Claims

セメント、膨張材、及びポゾラン微粉末を含有してなる結合材、細骨材、並びに、減水剤を配合してなり、細骨材が、粒径0.15mm以下のものを10〜20％含み、比重3.0以上で粒径2.5mm以下であり、結合材100部に対して、200〜300部であることを特徴とするモルタル組成物。
減水剤が、結合材100部に対して、0.2〜２部であることを特徴とする請求項１記載のモルタル組成物。