JP2006143559A

JP2006143559A - 低強度モルタル組成物及び空隙充填材

Info

Publication number: JP2006143559A
Application number: JP2004339241A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sato; 孝一佐藤; Seiji Kanamori; 誠治金森; Suguru Nonaka; 英野中; Takayuki Iwai; 孝幸岩井
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】流動性に優れるとともに、低強度領域のモルタルにおける水中不分離性、材料抵抗性を十分に確保することのできる低強度モルタル組成物とこれを用いた安価な空隙充填剤を提供する。
【解決手段】水セメント比が１００〜２５０％である低強度モルタル組成物に、増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と、アニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する混和剤を、単位水量に対して、０．５〜５．０重量％の割合で配合することにより、必要な流動性を保持したまま粘性を高めてブリーディングを抑えるようにした。
【選択図】なし

Description

本発明は、モルタル組成物に関するもので、特に、強度は必要しないが高流動性、セルフレベリング性、自己充填性が要求される低強度モルタル組成物と地山の空隙などに充填される空隙充填材に関する。

従来、地山の空隙を充填するために用いられる充填材としては、一般に、圧縮強度を必要としない、セメントモルタルやセメントミルクなどの水セメント比の大きな充填材や、エアモルタルのような、発泡材や膨張材などが配合されたモルタルが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
一方、建物の床の水平を自然に確保するために使用されるモルタル組成物としては、水硬性セメントに無機発泡性粉体や流動化剤を添加した、自己平坦性を有するセルフレベリングモルタルが知られている。このセルフレベリング性を有するモルタル組成物は、流動性が高く、打設後に自然に水平を確保する材料である（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−２２０３号公報特開平８−４０７８２号公報

ところで、上記のような、水セメント比の大きいモルタルでは、セメント量が少ないため、ブリーディングが大きくなってしまうといった問題点がある。このブリーディングを抑えるには、通常、粘性を付与する材料を添加するが、これにより、材料分離抵抗性は増加するものの、今度は流動性が低下してしまうという新たな問題が生じてしまう。
また、エアモルタルは充填材としては好適な材料ではあるが、発泡材や膨張材の配合比率の管理が難しいため、エアモルタル専用のプラントが必要なことや製造工程が複雑となるなど、製造コストが高くなってしまう。そのため、上記地山を再掘削する予定がなく、単に地山の空隙を充填するような場合に用いるには、必ずしも適した材料とはいえない。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、流動性に優れるとともに、低強度領域のモルタルにおける水中不分離性、材料抵抗性を十分に確保することのできる低強度モルタル組成物とこれを用いた安価な空隙充填剤を提供することを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、増粘性混和剤が配合された、水セメント比が１００〜２５０％である低強度モルタル組成物であって、上記増粘性混和剤として、第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤であり、上記化合物（Ａ）と上記化合物（Ｂ）とが、両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、または、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、から選択される添加剤のうちのいずれかの添加剤を配合したことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の低強度モルタル組成物において、上記増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）を含有する増粘性混和剤を用いるとともに、上記化合物(Ａ)と上記化合物(Ｂ)とを、単位水量に対して、それぞれ０．５〜５．０重量％の割合で配合したものである。

また、請求項３に記載の発明は、地山の空隙などに充填される空隙充填剤であって、水セメント比が１００〜２５０％である低強度モルタル組成物に、第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤であり、上記化合物（Ａ）と上記化合物（Ｂ）とが、両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、または、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、から選択される添加剤のうちのいずれかの添加剤から成る増粘性混和剤を配合したことを特徴とするものである。

本発明によれば、増粘性混和剤が配合された、水セメント比が１００〜２５０％である低強度モルタル組成物において、上記増粘性混和剤として、第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤であり、上記化合物（Ａ）と上記化合物（Ｂ）とが、両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、または、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、から選択される添加剤のうちのいずれかの添加剤を用いたので、流動性、水中不分離性に優れるとともに、材料分離抵抗性に優れたモルタル組成物を得ることができる。
また、このモルタル組成物を用いることにより、強度を特に必要としない、充填性に優れた安価な空隙充填材を容易に製造することができる。

以下、本発明の最良の形態について説明する。
本発明の最良の形態に係るモルタル組成物は、セメント、水、細骨材に、増粘性混和剤とセメント混和剤とを配合した、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が１００〜２５０％である低強度モルタル組成物で、必要な流動性を保持したまま粘性を高めてブリーディングを抑えるため、上記増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と、アニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する混和剤を用いたものである。
上記セメントとしては、特に限定されるものではなく、石灰石・粘土・酸化鉄などを原料とした普通ポルトランドセメント，早強ポルトランドセメント，中庸熱ポルトランドセメント，白色ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントや、高炉セメント，フライアッシュセメント，シリカセメントなどの混合セメントを用いることができる。
また、上記細骨材は、１０ｍｍ網ふるいを全て通過し、５ｍｍ網ふるいを８５重量％以上通過する骨材であり、川砂から得られたものを用いているが、海砂，山砂，砕石などから得られたものでもよい。

本発明に用いられる第１の水溶性低分子化合物（Ａ）としては、４級アンモニウム塩型カチオン性界面活性剤が好ましく、特に、アルキルアンモニウム塩を主成分とする添加剤が好ましい。また、第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）としては、芳香環を有するスルフォン酸塩が好ましく、特に、アルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする添加剤が好ましいが、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）としては、ドデカン酸アミドプロピルベタインなどの両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とＰＯＥ（３）ドデシルエーテル硫酸エステル塩などのアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、または、上記カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭化ナトリウムなどの臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせでもよい。

上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とは、ある一定の割合でセメント中に混入されると、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とが電気的に配列して擬似ポリマーを形成し、上記混和剤は増粘剤として機能するが、このためには、はじめに、セメント、水、細骨材に、コンクリート用化学混和剤と、上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを練り混ぜて混練物を作製した後、この混練物に上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）を添加することが肝要である。
これは、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを同時に添加すると、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とが不均質な状態で擬似ポリマーを形成してしまうので、擬似ポリマーを均質な状態で形成させて所望の特性を得るためには長時間の混練が必要となるためである。
また、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）を先に加えると、混練の際に泡が発生してモルタルの空気量が多くなり、強度の低下や比重の減少等が起こる場合がある。

上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）との添加量は、単位水量に対して、それぞれ０．５〜５．０重量％の割合で配合することが好ましい。上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）との添加量が０．５重量％未満である場合には、粘性が得られず、ブリーディングが増大するため材料分離抵抗性、水中不分離性が低下する。一方、５．０重量％を超えた場合には粘性が大きくなり、高流動、セルフレベリング性が低下するので、０．５〜５．０重量％配合することが好ましい。これにより、水セメント比が１００〜２５０％と高い低強度モルタル組成物であっても、流動性を確保しつつ、優れた水中不分離性、材料分離抵抗性を発揮させることができる。このとき、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）との配合比としては、２：５〜５：２の範囲が好ましい。なお、実験の結果では、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）との配合の割合が１：１の場合が最適であった。

また、上記セメント混和剤としては、リグニン系、ポリカルボン酸系、メラミン系、ナフタリン系、あるいは、アミノスルホン酸系などのポリエーテル系減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤などの、通常使用されているセメント混和剤の中から適宜選択することができる。
なお、上記セメント混和剤の添加は必須ではないが、水セメント比、砂セメント比の関係によっては、上記増粘性混和剤との相溶性に優れたカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を配合することにより、セルフレベリング性、高流動性を確実に発揮させることができる。なお、この場合には、粘性との関係から、上記減水剤の上記セメントに対する配合比を２．０重量％以下の割合とすることが好ましい。

このように、本実施の形態によれば、水セメント比が１００〜２５０％である低強度モルタル組成物に、増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と、アニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する混和剤を、単位水量に対して、０．５〜５．０重量％の割合で配合したので、必要な流動性を保持したまま粘性を高めてブリーディングを抑えることができるとともに、水中不分離性についても向上させることができる。また、上記低強度モルタル組成物は、通常のモルタル製造工程で製造することができるので、強度を特に必要としない、充填性に優れた空隙充填材を容易にかつ安価に製造することができる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるものではない。
図１の表に示す、水セメント比、砂セメント比、及び、増粘性混和剤の配合が異なる低強度モルタル組成物を作製した。なお、増粘性混和剤の影響を顕著にするため、セメント混和剤（減水剤）は添加しなかった。
ここで、セメントとしては、普通ポルトランドセメント（住友大坂セメント社製、普通ポルトランドセメント）に水を加え、水セメント比がそれぞれ１５０〜２５０％になるように調整した後、これに増粘性混和剤として、アルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする添加剤（花王株式会社製、商品名「ビスコトップ１００ＦＡ」）を配合し、これに砂を加えて練り混ぜた後、この混練物にアルキルアンモニウム塩を主成分とする添加剤（花王株式会社製、商品名「ビスコトップ１００ＦＢ」）を添加して再度混練し、モルタル組成物を作製し、フロー値を測定した後、上記モルタル組成物を用いて供試体を打設し、その圧縮強度を測定するとともに、その材料分離抵抗性を評価した。
なお、試験方法は以下の通りである。
（１）フロー試験
グラウト材のフロー試験に準じて実施した。測定は、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの塩ビパイプの上面までモルタルを詰め、パイプを上方に引き上げた時のモルタルの広がりをフロー値とした。
（２）圧縮強度試験
φ５０×１００ｍｍの圧縮試験供試体を気中打設したものを作製し、養生は供試体を湿布で覆うことによる湿空養生とし、材齢２８日にて、圧縮強度試験を行った。
（３）材料分離抵抗性
上記供試体の２４時間後の上面の状態から評価した。
図１の表に示すように、本発明の低強度モルタル組成物は、いずれも圧縮強度が小さく、砂セメント比が大きいＮｏ．５の試料を除いては、流動性及び材料分離抵抗性に優れていることがわかる。なお、Ｎｏ．５の試料については、セメント混和剤の添加によりフロー値の調整は可能である。

以上説明したように、本発明によれば、流動性、材料分離抵抗性、水中不分離性に優れた低強度モルタル組成物を得ることができるので、これを、空隙充填材に適用することで、充填性に優れた安価な空隙充填材を得ることができる。

本発明による低強度モルタル組成物の配合比と特性を示す表である。

Claims

増粘性混和剤が配合された、水セメント比が１００〜２５０％である低強度モルタル組成物であって、上記増粘性混和剤として、第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤であり、上記化合物（Ａ）と上記化合物（Ｂ）とが、両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、または、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、から選択される添加剤のうちのいずれかの添加剤を配合したことを特徴とする低強度モルタル組成物。
上記増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）を含有する増粘性混和剤を用いるとともに、上記化合物(Ａ)と上記化合物(Ｂ)とを、単位水量に対して、それぞれ０．５〜５．０重量％の割合で配合したことを特徴とする請求項１に記載の低強度モルタル組成物。
水セメント比が１００〜２５０％である低強度モルタル組成物に、第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤であり、上記化合物（Ａ）と上記化合物（Ｂ）とが、両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、または、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、から選択される添加剤のうちのいずれかの添加剤から成る増粘性混和剤を配合して成ることを特徴とする空隙充填材。