JP2007106664A

JP2007106664A - 水硬性組成物

Info

Publication number: JP2007106664A
Application number: JP2006179331A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Okada; 由紀彦岡田; Masanori Oshima; 将典大島; Kazuya Arai; 和也新井; Norihiko Sawabe; 則彦澤邊
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】本発明は、鉄筋を接合するための継手用スリーブに充填できる流動性、施工部位を強固に一体化できる無収縮性で、強度に優れるセメント系の組成物を提供することを目的とした。
【解決手段】ポルトランドセメントを含む水硬性成分１００質量部と、細骨材と金属骨材との合計が５０〜２２５質量部とを含む水硬性組成物であり、細骨材と金属骨材の配合割合（細骨材／金属骨材）が質量比で２／８〜１９／１であり、金属骨材の単位容積質量が５ｔ／ｍ^３以上であることを特徴とする水硬性組成物である。
【選択図】なし

Description

本発明は、セメントと金属骨材とを含有する流動性および強度特性に優れたグラウト材に関する。さらに本発明は、セメントと金属骨材とを含有する流動性および強度特性に優れた、プレキャスト鉄筋コンクリート部材を現場で接合する継手用スリーブの接続用に用いることができるグラウト材に関する。

近年、建設資材や建設工法の改良や進歩に伴う建築物の高層化や、技能工不足による建設工事の省力化等に対応して、プレキャスト鉄筋コンクリート部材を現場で接合する工法が実用化されている。

鉄筋の継手および鉄筋の接合方法として、特許文献１には、両端に開口部を有する筒状体に注入口を設けることを特徴とする鉄筋の継手が開示されている。

鉄筋継手用充填材用の水硬性組成物としては、特許文献２には、少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の骨材、水、及び減水剤を含む配合物からなることを特徴とする鉄筋継手用充填材が開示され、また特許文献３には、高ビーライト系セメントと比重が３．４以上で吸水率が０．５〜１．５％である細骨材とを主体とした水硬性組成物であって、該水硬性組成物の水との混練物が２００ｍｍ以上のフロー値を混練後６０分以上保持することができ、かつ該混練物の水和硬化体は、材齢２８日の圧縮強度が１２０ＭＰａ以上で、材齢７日までの膨張率が０〜１％となり得ることを特徴とする水硬性組成物が開示されている。

セメントと金属骨材とを含む組成物としては、特許文献４に、セメント１００質量部に対して、単位容積質量７ｔ／ｍ^３以上で粒径０．３ｍｍ以下の耐食合金粉末２００〜８００質量部を含有する重量モルタルが開示されている。

特開平９−６７９００号公報特開２００１−２４０４４７号公報特開２００３−２８６０６４号公報特開２００２−３２１９６１号公報

近年、建設資材や建設工法の改良や進歩に伴う建築物の高層化や、技能工不足による建設工事の省力化等に対応して、プレキャスト鉄筋コンクリート部材を現場で接合する工法が実用化され、鉄筋などの部材間を接合するための継手用スリーブに充填できる流動性、施工部位を強固に一体化できる低収縮性、高い硬化体強度が得られる強度特性など、これらの特性を高性能な領域でバランスよく併せ持つグラウト材が求められている。

本発明は、鉄筋を接合するための継手用スリーブに充填できる流動性、施工部位を強固に一体化できる無収縮性で、強度に優れる水硬性組成物を提供することを目的とした。

本発明者は、前記課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、水硬性成分、細骨材及び金属骨材とを用いて、良好な流動特性及び高い強度特性が得られる水硬性組成物を見出して本発明を完成した。

すなわち、本発明は、
ポルトランドセメントを含む水硬性成分１００質量部と、細骨材と金属骨材との合計が５０〜２２５質量部とを含む水硬性組成物であり、
細骨材と金属骨材の配合割合が質量比（細骨材／金属骨材）で２／８〜１９／１であり、金属骨材の単位容積質量が５ｔ／ｍ^３以上であることを特徴とする水硬性組成物である。

本発明の水硬性組成物の好ましい態様を示し、これらは複数組み合わせることが出来る。
１）細骨材と金属骨材の配合割合（細骨材／金属骨材）が質量比で３／７〜９／１の範囲であること。
２）金属骨材が、粒径０．０１〜０．６ｍｍの金属粒子を６０質量％以上含むこと。
３）セメント組成物が、さらに膨張材、流動化剤、消泡剤及び増粘剤から選ばれた少なくとも１種の成分を含むこと。
４）水硬性組成物が、コンクリート部材接合用異形鉄筋の継手用スリーブ空隙部の充填に使用されること。

本発明の水硬性組成物は、モルタルの流動性に優れ、高強度で、無収縮の硬化物を得ることができ、プレキャスト鉄筋コンクリート部材接合用異形鉄筋の継手用スリーブの空隙部に充填するグラウト材として使用することができる。

水硬性成分は、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントを含むものであり、ポルトランドセメントの他に、フライアッシュ、高炉スラグ、又はシリカを混合した各種混合セメントやアルミナセメントなども合わせて用いることができる。

特に、建設工期の短縮のために短期間に良好な強度発現を必要とする場合には、早強ポルトランドセメントや超早強ポルトランドセメントを用いるのが好ましい。

水硬性組成物は必要に応じて石膏を配合することができる。
石膏としては、無水、半水等の石膏がその種類を問わず、一種又は二種以上の混合物として使用できる。

本発明に係る細骨材と金属骨材の使用量は、ポルトランドセメントを含む水硬性成分１００質量部に対して、細骨材と金属骨材の合計質量が５０〜２２５質量部の範囲が好ましく、８０〜２１５質量部の範囲がさらに好ましく、１００〜２００質量部の範囲が流動性と強度特性の観点から特に好ましい。
細骨材と金属骨材の合計質量が５０質量部未満では、粘性が増加して流動性が低下し、２２５重量部を超えると硬化体強度が低下する場合があるので好ましくない。

本発明に係る細骨材（Ｓ）と金属骨材（Ｍ）との配合割合（質量比＝Ｓ／Ｍ）は、流動特性及び強度特性の点から、質量比で２／８〜１９／１であり、好ましくは３／７〜９／１の範囲であり、特に好ましくは５／５〜８／２の範囲である。

細骨材は、珪砂、川砂、海砂、山砂、陸砂などの砂類が使用できる。

細骨材は、３．５ｍｍ以下のものを用いることが好ましく、細骨材１００質量％中に、粒径０．１５〜２ｍｍの細骨材が好ましくは７０質量％以上であり、さらに好ましくは８０質量％であり、特に好ましくは９０質量％以上含むものを用いることが好ましい。

金属骨材は、単位容積質量（比重）が５ｔ／ｍ^３〜１０ｔ／ｍ^３、好ましくは６ｔ／ｍ^３〜９ｔ／ｍ^３の金属骨材を用いることにより、優れた流動性のモルタルを得られる。
金属骨材は、鉄又は鉄を含む合金を用いることができ、例えば、ステンレス粉、鉄粉、鋼粉などの鉄又は鉄を含む合金などの金属骨材を用いることができ、これらは単独でも、又は２種以上組み合わせて使用することができる。

金属骨材は、粒径が、好ましくは０．０１〜０．６ｍｍ、さらに好ましくは０．０２〜０．４５ｍｍ、特に好ましくは０．０４５〜０．３ｍｍの金属粒子を、６０質量％以上含むことが好ましく、８０質量％以上含むことがさらに好ましい。
粒径が０．０１ｍｍ未満の金属粒子が４０質量％を超えると、モルタル組成物の粘性が増加して流動性が低下し、充填性が損なわれ、０．６ｍｍを超える粒子が４０質量％を超えると、モルタル組成物が材料分離を生じ易くなり硬化体の強度特性が低下する場合があるので好ましくない。

水硬性組成物は、本発明の特性を損なわない範囲で必要に応じて、膨張材、流動化剤、消泡剤、増粘剤などの成分を配合することができる。

本発明に係る膨張材は、モルタル組成物の硬化過程に起こる体積変化を補償し、継手用スリーブや異形鉄筋との密着性向上に有効である。

膨張材としては、アルミニウム粉、鉄粉等の金属系膨張材、カルシウムサルフォアルミネート系、石灰系などの無機系膨張材などの使用が好ましく、特に金属系膨張材と石灰系膨張材を併用して用いることが好ましい。

金属系膨張材としては、比重の面から、アルミニウム粉の使用が特に好ましい。
アルミニウム粉は、ＪＩＳ・Ｋ−５９０６「塗装用アルミニウム粉」の第２種に準ずるものが好適に使用できる。

金属系膨張材の添加量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０００１〜０．０１質量部、さらに好ましくは０．０００２〜０．００５質量部、より好ましくは０．０００３〜０．００４質量部、特に０．０００５〜０．００３質量部で用いることが好ましい。

無機系膨張材は、カルシウムサルフォアルミネート系としてはアウイン、石灰系としては生石灰、生石灰−石膏系、仮焼ドロマイト等が挙げられ、これらから選ばれた少なくとも１種を使用できる。特に石灰系としては、生石灰、生石灰−石膏系が好ましい。

無機系膨張材の添加量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは１〜４０質量部、さらに好ましくは１．５〜３０質量部、より好ましくは２〜２５質量部、特に３〜２０質量部を用いることが好ましい。

本発明の水硬性組成物は、材料分離を抑制しつつ適度な流動性を確保し、硬化体の強度を高め、且つ、乾燥収縮を低減させるために、減水効果を合わせ持つ流動化剤を添加することが好ましい。

流動化剤としては、減水効果を合わせ持つ、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、ポリエーテル系、ポリカルボン酸系、ポリカルボン酸ポリエーテル系等、市販のものが種類を問わず使用できる。

流動化剤は、使用する水硬性成分に応じて、特性を損なわない範囲で一種又は二種以上を適宜添加することができ、水硬性成分１００質量部に対し、好ましくは０．００１〜５質量部、さらに好ましくは０．００５〜４質量部、より好ましくは０．０１〜３．５質量部、特に好ましくは０．１〜３質量部を使用する。

本発明の水硬性組成物は、消泡剤を含むことにより優れた強度を有する硬化物を得ることができる。

消泡剤は、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系などの合成物質、石油精製由来の鉱物油系又は植物由来の天然物質など、公知のものを用いることが出来、特にポリエーテル系の消泡剤を用いることが好ましい。

消泡剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で一種又は二種以上を適宜添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して、
好ましくは０．００５〜２質量部、さらに好ましくは０．０１〜１．５質量部、より好ましくは０．０２５〜１質量部、特に０．０５〜０．５質量部含むことが好ましい。

増粘剤は、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、及び水溶性ポリマー系などを用いることが出来、特にセルロース系などを用いることが出来る。

増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で一種又は二種以上を適宜添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して、
好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．００２〜１．５質量部、より好ましくは０．００２５〜１質量部、特に０．００５〜０．５質量部含むことが好ましい。

本発明の水硬性組成物は、水の添加量を調整することにより、流動性、可使時間、材料分離などを調整することができる。

本発明の水硬性組成物は、
水と混練して
１）Ｊロート流下値が、好ましくは４２秒以下、さらに好ましくは３５秒以下、より好ましくは３２秒以下、特に好ましくは３０秒以下であり、また、Ｊロート流下値の下限は、材料分離が起こり難い１０秒以上が好ましく、特に１５秒以上であることが好ましい。
２）モルタルフロー値が、好ましくは２５０ｍｍ以上、さらに好ましくは２６０ｍｍ以上のモルタルを得ることが出来、
得られたモルタルを硬化させることにより、
圧縮強度（材齢２８日）が好ましくは１００Ｎ／ｍｍ^２以上、さらに好ましくは１０５Ｎ／ｍｍ^２以上の硬化物を得ることができる。

水の添加量は、本発明の流動特性および強度特性を損なわない範囲で添加でき、水硬性組成物１００質量部に対し、好ましくは６〜３６質量部、さらに好ましくは６．５〜３３質量部、より好ましくは７〜３０質量部、特に好ましくは７．５〜２７質量部加えて用いることが好ましい。

本発明の水硬性組成物は、モルタルの流動性に優れ、高強度で、無収縮の硬化物を得ることができ、広く土木建築分野でグラウト材として用いられ、特にプレキャスト鉄筋コンクリート部材接合用異形鉄筋の継手用スリーブの空隙部に充填するグラウト材として使用することができる。

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるものでない。

特性の評価方法）
１）Ｊロート（秒）：土木学会充てんモルタル試験方法（案）（ＪＳＣＥ・Ｆ５４２−１９９３）Ｊ_１４ロートによる流下値を示す。
２）フロー値（ｍｍ）：厚さ５ｍｍのみがき板ガラスの上にＪＩＳＲ５２０１の凝結試験に定めるコーン、上端内径７５ｍｍ、下端内径８５ｍｍ、高さ４０ｍｍ（内容積約２００ｍｌ）を置き、練り混ぜたモルタル組成物を充填した後、コーンを引き上げる。モルタル組成物の広がりが静止した後、直角２方向の直径を測定し、その平均値をフロー値とする。
３）圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）：試験体φ５×１０ｃｍ、ＪＩＳ・Ａ−１１０８に準じて行う。

原料は以下のものを使用した。
１）水硬性成分：
・ポルトランドセメント（宇部早強セメント、ブレーン比表面積４５００ｃｍ^２／ｇ）。
２）細骨材：
・珪砂Ａ：５号珪砂（宇部サンド工業社製）。
・珪砂Ｂ：新特５号珪砂（宇部サンド工業社製）。
・それぞれの粒度（篩）は表２に示す。
３）金属骨材：
・鉄合金粉（ステンレス研磨粉、単位容積重量＝６．６ｔ／ｍ^３）。
・粒度（篩）は表２に示す。
４）混和材料：
・無機系膨張材：石灰系膨張材（太平洋マテリアル社製）。
・金属系膨張材：アルミニウム粉系膨張材（粒度４４μｍ以下を６０質量％以上含有、大和金属粉工業社製、ＡＬＣファイン及びＫ−２５０の混合品）。
・流動化剤：ポリカルボン酸系流動化剤（花王社製）。
・消泡剤：ポリエーテル系消泡剤（サンノプコ社製）。
・増粘剤：メチルセルロース系増粘剤（信越化学工業社製）。

表２に示す粒度の測定：
骨材１００ｇを８．６メッシュ（２０００μｍ残留）、１４メッシュ（１１８０μｍ残留）、２６メッシュ（６００μｍ残留）、５０メッシュ（３００μｍ残留）、１００メッシュ（１５０μｍ残留）、２００メッシュ（７５μｍ残留）、３３０メッシュ（４５μｍ残留）の篩を用いて分別し、各メッシュに残留する骨材の質量％を測定した。

［実施例１〜４及び比較例１〜４］
表１に示す成分をアイリッヒミキサーを使用して混合し、セメント、細骨材、金属骨材及び混和材料からなる水硬性組成物を得た。

温度２０℃、相対湿度６５％の条件下で、水硬性組成物１００質量部に対し、水１１．２質量部を加え、ホバートミキサーを用いて低速１分間さらに高速２分間混練し、モルタル組成物を調製した。

得られたモルタル組成物のＪロート流下値及びフロー値、混練物の硬化体の圧縮強度を評価した結果を表１に示す。

１）水硬性組成物として、珪砂と鉄合金粉（ステンレス研磨粉）を細骨材に用いた実施例１、２及び実施例３、４は、珪砂のみを細骨材に用いた比較例１及び比較例３と比較して、Ｊロート流下値は小さく、モルタルフロー値は大きく、流動性に優れているとともに、硬化体の強度も向上している。

２）鉄合金粉（ステンレス研磨粉）のみを細骨材に用いた比較例２及び比較例４は、珪砂と鉄合金粉（ステンレス研磨粉）を細骨材に用いた実施例１、２及び実施例３、４と比較すると、硬化体の圧縮強度はさらに高くなるが、モルタル組成物の粘性が高いためにＪロート流下値は測定できず、モルタルフロー値も減少し、モルタル組成物の流動性は大幅に低下している。

３）珪砂（Ｓ）とステンレス研磨粉（Ｍ）の質量比（Ｓ／Ｍ）が９３／４０である実施例１及び実施例３と質量比（Ｓ／Ｍ）が４０／９３である実施例２及び実施例４を比較すると、硬化体強度及びモルタルフロー値については、質量比（Ｓ／Ｍ）が９３／４０の場合により優れた特性を示し、Ｊロート流下値については、質量比（Ｓ／Ｍ）が４０／９３の場合に最も優れた流動特性が得られる。

本発明の水硬性組成物は、流動特性、強度特性等に優れた性能を有しており、プレキャスト鉄筋コンクリート部材接合用異形鉄筋の継手用スリーブの空隙部に充填するグラウトモルタルとして優れた性能を有するものである。

Claims

ポルトランドセメントを含む水硬性成分１００質量部と、細骨材と金属骨材との合計が５０〜２２５質量部とを含む水硬性組成物であり、
細骨材と金属骨材の配合割合が質量比（細骨材／金属骨材）で２／８〜１９／１であり、
金属骨材の単位容積質量が５ｔ／ｍ^３以上であることを特徴とする水硬性組成物。
細骨材と金属骨材の配合割合が質量比で３／７〜９／１の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の水硬性組成物。
金属骨材が、粒径０．０１〜０．６ｍｍの金属粒子を６０質量％以上含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水硬性組成物。
水硬性組成物が、さらに膨張材、流動化剤、消泡剤及び増粘剤から選ばれた少なくとも１種の成分を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
水硬性組成物が、コンクリート部材接合用異形鉄筋の継手用スリーブ空隙部の充填に使用されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の水硬性組成物。