JP2007153725A - 水硬性組成物と、これらのモルタル及び硬化体 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明では、優れた強度を有し、モルタルの流動性の向上した水硬性組成物と、このスラリー及び硬化体を提供することを目的とした。
【解決手段】 本発明は、セメントと、細骨材とを含有する水硬性組成物であり、細骨材が、砂の粒子同士を擦り合せ、又は、砂を研磨用部材を用いて砂の表面を研磨した研磨砂を含むことを特徴とする水硬性組成物と、この水硬性組成物と水とを混練して得られるモルタル、その硬化物を提供することである。
【選択図】 なし

Description

本発明は、トンネルやシールドの裏込め、ダムの継ぎ目、橋梁のシュウ、構造物の補修や補強、鉄筋継手、機械基礎の固定などの土木・建築分野に使用されるグラウト材や床下地材などのセルフレベリング材として用いることができる水硬性組成物と、このモルタル及び硬化体に関する。

砕砂の粒子同士を擦り合わせ、粒子間の摩擦によって、これら粒子を処理した砕砂として、特許文献１では、少なくともセメントと、細骨材と、粗骨材と、水とからなるフレッシュコンクリートであって、前記細骨材として、砕砂の粒子同士を擦り合わせ、粒子間の摩擦によってこれら粒子を球形化加工処理した磨砕砂を、７０容積％以上含むことを特徴とするフレッシュコンクリートが開示されている。

特開２００４−０８３３３６号公報

本発明では、優れた強度を有し、モルタルの流動性の向上した水硬性組成物と、このスラリー及び硬化体を提供することを目的とした。

本発明の第一は、セメントと、細骨材とを含有する水硬性組成物であり、細骨材が、砂の粒子同士を擦り合せ、又は砂を研磨用部材を用いて砂の表面を研磨した研磨砂を含むことを特徴とする水硬性組成物を提供することである。

本発明の第二は、本発明の水硬性組成物と水とを混練して得られるモルタルである。

本発明の第三は、本発明の水硬性組成物と、水との配合物を硬化させて得られる硬化物である。

本発明の水硬性組成物の好ましい態様を以下に示す。好ましい態様は複数組み合わせることができる。
１）水硬性組成物は、さらに消泡剤を含むこと。
２）細骨材は、細骨材１００質量％中に、研磨砂を２０質量％以上含むこと、さらに好ましくは細骨材は、砂類を含み、かつ細骨材１００質量％中に、研磨砂を２０質量％以上を含むこと。
３）研磨砂は、研磨砂１００質量％中に、粒径０．１５〜２ｍｍの研磨砂が６０質量％以上含まれること。
４）水硬性組成物は、セメント１００質量部に対し、細骨材を１０〜３００質量部含むこと。
５）水硬性組成物は、さらに膨張材を含み、グラウト材として用いること。

本発明の水硬性組成物は、細骨材として研磨砂を含むことにより優れた強度を有する硬化物と、流動性に優れるモルタルを得ることができる。
本発明の水硬性組成物は、研磨砂を含む細骨材と、消泡剤とを含むことによりさらに優れた強度を有する硬化物と、流動性に優れるモルタルを得ることができる。

本発明の水硬性組成物は、セメント１００質量部に対し、細骨材を好ましくは１０〜３００質量部、さらに好ましくは５０〜２５０質量部、より好ましくは７５〜２００質量部、特に好ましくは１００〜１８０質量部を含むものである。

セメントとしては特に限定されるものではないが、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、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、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、アルミナセメントなどを用いることができる。
特にセメントは、ポルトランドセメント、混合セメントが好ましい。

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。

細骨材は、研磨砂を含むものであり、研磨砂は細骨材１００質量％中に好ましくは少なくとも２０質量％以上含むこと、より好ましくは少なくとも５０質量％以上含むこと、さらに好ましくは少なくとも６０質量％以上含むこと、特に好ましくは少なくとも８０質量％以上含むことにより、優れた強度を有する硬化物と、流動性に優れるモルタルを得ることができる。

細骨材は、研磨砂の他に、珪砂、川砂、海砂、山砂、陸砂などの砂類、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒、アルミナセメントクリンカー骨材などの好ましくは粒度２．５ｍｍ以下、さらに好ましくは粒度２ｍｍ以下のものを用いることが好ましい。
研磨砂を除く細骨材の粒度は、５０μｍ〜２．５ｍｍのもの、さらに７５μｍ〜２ｍｍのものを好ましく用いることができる。
細骨材は、研磨砂の他に、珪砂、川砂、海砂、山砂、陸砂などの砂類を含むことが好ましい。

研磨砂は、砂の粒子同士を擦り合せ、又は砂を研磨用部材を用いて砂の表面を研磨したものであり、例えば、粒度５ｍｍ以下の砂（砕砂、天然砂、砕石のくずなど）と水とを、ドラム式などの骨材研磨機（例えば、サンドガリバー：宇部テクノエンジ社製など）などの攪拌機に投入して、砂の粒子同士、又は砂と研磨用部材とを擦り合せ、砂の表面を研磨したもの、さらに乾燥させたものである。研磨砂は、豊工業所製、東北石材工業社製などの商品名：ガリバー砂などを用いることができる。
研磨砂は、粒度が３．５ｍｍ以下のものを用いることが好ましく、研磨砂１００質量％中に、粒径０．１５〜２ｍｍの研磨砂が好ましくは６０質量％以上であり、さらに好ましくは６５質量％以上、特に好ましくは７０質量％以上含むものを用いることが好ましい。
特に研磨砂は、粒径２ｍｍ以下の研磨砂が好ましくは７０質量％以上であり、さらに好ましくは７５質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、特に好ましくは８５質量％以上含み、かつ粒径０．１５ｍｍ以下の研磨砂が好ましくは２０質量％以下であり、さらに好ましくは１８質量％以下であり、より好ましくは１６質量％以下であり、特に好ましくは１５質量％以下含むものを用いることが、流動性に優れるモルタルを得ることができるために好ましい。

水硬性組成物は、細骨材のほかに、必要に応じて、流動化剤、増粘剤、凝結速度調整剤、膨張材、消泡剤などの成分を少なくとも１種配合することができる。

本発明の水硬性組成物は、材料分離を抑制しつつ適度の流動性を確保しつつ、硬化体の強度を高め、且つ、乾燥収縮を低減させるためには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、その種類を問わず使用できる。
流動化剤は、用いるセメントに応じて、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、セメント１００重量部に対し、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質量部である。

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、セメント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、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る。特に消泡剤としては、ポリエーテル系の消泡剤を好適に用いることができる。
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、セメント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。消泡剤の添加量は、上記範囲内が、消泡効果が認められ、さらに流動性と強度が向上するために好ましい。

本発明の水硬性組成物をグラウト組成物やグラウト材に用いる場合、そのグラウト材として要求される最も基本的な特性は、無収縮性で硬化中の体積変化が極めて小さいことであるが、本発明では、体積変化の極めて小さい水硬性成分を利用することに加え、膨張剤を添加することにより、グラウトの硬化時に起こる体積変化を抑制することができる。
膨張材としては、金属粉やカルシウムサルフォアルミネート系、石灰類などの使用が好ましく、特に金属粉及び石灰類を併用して用いることが好ましい。
膨張材の添加量は、セメント１００質量部に対して、金属粉では、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く、
石灰類では、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質量部で用いることが好ましい。

金属粉としては、アルミニウム粉、鉄粉などを使用することができるが、中でも比重の面から、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。

カルシウムサルフォアルミネート系としては、アウイン、石灰類としては、生石灰、生石灰−石膏系、仮焼ドロマイト等が挙げられ、一種又は二種以上の混合物として使用できる。特に石灰類としては、生石灰、生石灰−石膏系が好ましい。

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。
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、水の添加量を調整することにより、モルタル組成物の流動性、可使時間、材料分離などの性状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、充填性を損なわないために、好ましくは３９秒以下、さらに好ましくは３８秒以下、特に好ましくは３７秒以下であり、
また、Ｊロート流下値の下限は、材料分離抵抗性を損なわないために、好ましくは１０秒以上、さらに好ましくは１２秒以上、特に好ましくは１５秒以上であり、
２）モルタルフロー値が、好ましくは２３０ｍｍ以上、さらに好ましくは２３５ｍｍ以上、特に好ましくは２４０ｍｍ以上のモルタル組成物を得ることが出来、
得られたモルタルを硬化させることにより、
３）圧縮強度（材齢２８日）が、好ましくは９０Ｎ／ｍｍ^２以上、さらに好ましくは９５Ｎ／ｍｍ^２以上、特に好ましくは１００Ｎ／ｍｍ^２以上の硬化体を得ることができる。

本発明の水硬性組成物は、流動性に優れたモルタル組成物、および、高強度で無収縮のモルタル硬化体を得ることができ、土木建築分野でグラウト材として広く利用され、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好適に使用できる。

以下、本発明を実施例に基づき、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ＪＩＳ Ｒ ５２０１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、練り混ぜたコンクリート組成物を充填した後、コーンを引き上げる。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）セメント：
・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：新特５号珪砂（宇部サンド工業社製）７４重量部と６号珪砂（宇部サンド工業社製）５９重量部の混合物、粒度（篩）は表３に示す。
・研磨砂原料：ガリバー砂の原料砕砂（豊工業所製）を乾燥させたもの、粒度（篩による分布）は表３に示す。
・研磨砂：ガリバー砂（豊工業所製）を乾燥させたもの、粒度（篩による分布）は表３に示す。
３）混和剤：
・流動化剤：ポリカルボン酸系流動化剤（花王社製）。
・増粘剤：メチルセルロース系増粘剤（宇部興産社製）。
・消泡剤：ポリエーテル系消泡剤（サンノプコ社製）。
・膨張材：石灰系膨張材（太平洋マテリアル社製）。
・金属膨張材：アルミニウム粉（粒度４４μｍ以下を６０重量％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）。

表３に示す粒度は、篩を用いて測定した。

［実施例１〜３及び比較例１〜３］
表１に示す成分を、アイリッヒミキサを使用して混合し、表１に示すセメント、細骨材及び混和剤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分間混練して、混練物を調製した。
得られた混練物のＪロート及びフロー値、混練物の硬化体の圧縮強度を評価し、結果を表１および表２に示す。

１）水硬性組成物として、細骨材に研磨砂を用いた実施例１及び２は、細骨材に珪砂を用いた比較例１に比べ、Ｊロート値が小さく流動性に優れ、高い圧縮強度が得られる。
２）さらに消泡剤を添加した水硬性組成物では、細骨材に研磨砂を用いた実施例３及び４は、細骨材に硅砂を用いた比較例２に比べ、Jロート値はさらに小さくなり、より優れた流動性が得られ、また圧縮強度もさらに向上した。
３）水硬性組成物として、細骨材に研磨砂を用いた実施例３及び４は、細骨材に研磨砂原料を用いた比較例３に比べ、圧縮強度には大きな差異は見られないが、Ｊロート値は小さくなり流動性は向上した。
４）細骨材に研磨砂を用いた水硬性組成物で、消泡剤を含む実施例３、４は、消泡剤を含まない実施例１及び２に比べ、Jロート値が小さく流動性が良好で、また圧縮強度についても優れていた。
５）水硬性組成物の細骨材に珪砂を用いた実施例７と、細骨材の珪砂を段階的に研磨砂で置き換えた実施例６、実施例５と、細骨材に研磨砂のみを用いた実施例３とを比較すると、珪砂を研磨砂で置き換える割合が大きくなるに従って、Ｊロート値は小さくなって流動性が良くなり、材齢２８日の圧縮強度についても向上した。

本発明の水硬性組成物は、細骨材として研磨砂を含むことにより、流動性に優れるモルタルが得られ、優れた圧縮強度を有する硬化物を得ることができる。
本発明の水硬性組成物は、細骨材として研磨砂を含み、さらに消泡剤を含むことにより、より優れた流動性を有するモルタルが得られ、また強度においてもさらに優れた圧縮強度を有する硬化物が得ることができる。

本発明の水硬性組成物は、流動性に優れるとともに高い圧縮強度を有しており、さらに膨張材を含むことにより、建築・土木分野の各種用途において、グラウト材として好適に利用できる。

Claims (7)

1. セメントと、細骨材とを含有する水硬性組成物であり、細骨材が、砂の粒子同士を擦り合せ、又は、砂を研磨用部材を用いて砂の表面を研磨した研磨砂を含むことを特徴とする水硬性組成物。
2. 水硬性組成物は、さらに消泡剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の水硬性組成物。
3. 細骨材は、細骨材１００質量％中に、研磨砂を２０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。
4. 水硬性組成物は、セメント１００質量部に対し、細骨材を１０〜３００質量部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。
5. 水硬性組成物は、さらに膨張材を含み、グラウト材として用い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。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の水硬性組成物と水とを混練して得られるモルタル。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の水硬性組成物と、水との配合物を硬化させて得られる硬化物。