JP2007320783A - 厚付けモルタル - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の厚付け用モルタルを使用しても一度で厚付けできる厚さには限界があるため、それ以上の厚さに施工するには、一旦施工したモルタル層が硬化してからその表面に再度モルタルを厚付け施工する方法が行われているが、この方法は手間がかかると共に、下地層の硬化を待つため工期が非常に長くかかる。また、施工層が厚くなると収縮ひび割れも発生し易くなる。本発明は、施工後のひび割れ発生や変形も抑制され、駆体への接着強度も高く、左官施工に適し、従来よりも大幅に厚い施工厚さを容易に確保できる厚付けモルタルを提供する。
【解決手段】 軽量骨材と普通骨材からなる細骨材又は軽量骨材からなる細骨材、ポルトランドセメント、アルミナセメント、アルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ金属炭酸塩、膨張材、増粘剤及び減水剤を含有してなる厚付けモルタル。
【選択図】 なし

Description

本発明は、主に左官工法によってモルタルやコンクリート系の構造物の修復に用いるのに好適なセメント系の厚付けモルタルに関する。

モルタルやコンクリート系構造物の補修は、補修対象箇所の劣化したモルタルやコンクリートをハツリ取り、その部分にセメント系モルタルを吹き付ける（吹き付け工法）か塗り付けて（左官工法）接着し、補修層を形成させて駆体との一体化を図っている。劣化が激しい場所やハツリ取る部分が深くなる補修箇所では必然的に補修層が厚くなるため、厚付けに適したセメント系モルタルが必要とされる。また、モルタルの厚付けを行うには、施工対象となる駆体の構造、施工位置、形状等の制約を受け難く、さらに表面仕上げも行い易いことから、左官施工が適している。一般に左官工法に用いるモルタルは、作業上余裕を持った可使時間が確保されている。このため、硬化に時間がかかり、増粘剤や樹脂等を配合して接着強度を高めても、施工モルタル層が厚くなるほど、変形、垂れ、剥落等が起こり易くなる。モルタル中の骨材量を減らせば単位容積質量が低下し、施工物の自重による剥落等のリスクを軽減できるが、厚みのある施工物では硬化後の乾燥収縮が大きく、ひび割れが起こり易くなる。また、使用する骨材を軽量骨材にし、単位容積質量を軽減させたモルタルも知られいる。（例えば、特許文献１参照。）この場合、自重による影響は軽減されるものの、限界があり、施工厚さが増すと、やはり垂れ、変形、剥落等を起こし易くなる。また、シリカフュームやフライアッシュ等のポゾラン反応性物質を配合したモルタルは、水密性が高まるので収縮によるひび割れの抑制には有効である。（例えば、特許文献２参照。）これに加えて、繊維及び再乳化粉末樹脂を配合することで駆体への接着強度も高まり、施工性が向上することも知られている。（例えば、特許文献３参照。）このようなモルタルでも、施工モルタル層がより厚くなると、垂れや剥落等が起こり易くなる傾向は依然残る。一方、カルシウムアルミネートや硫酸アルミニウム等の急結性成分を配合した補修用モルタルでは補修箇所への付着を主に瞬結性によっているため、施工物の垂れや変形等は生じ難い。（例えば、特許文献４参照。）しかし、この種のモルタルは一般に吹き付け工法に使用するものであり、モルタル注水後の可使時間が確保できないので左官工法には適さない。また、施工物の表面仕上げも殆どできない。このように、従前のモルタルでは、施工方法や施工物の付着性・保形性等の点で、一度の厚付け施工で形成できる厚さには限界があり、例えば天井下面へ安定して厚付けできる厚さは、厚付け施工に適したモルタルでも一般に５〜６ｃｍ程度が限界とされている。これ以上に厚く施工する必要がある場合は、左官工法で厚付け用のモルタルを施工し、この施工モルタル層が硬化した後、該硬化層表面に再度同様のモルタルを厚付けし、必要に応じてこの工程を繰り返し、所望の施工厚を確保する方法が行われている。
特開平１１−２６８９４１号公報 特開平１１−１９９２９７号公報 特開２００１−３２２８５８号公報 特開２００５−３２２８５８号公報

前記の如く、従来の厚付けモルタルを使用しても一度に厚付けできる厚さには限界があるため、それ以上の厚さに施工しようとすると、一旦施工したモルタル層が硬化してからその表面に再度モルタルを厚付け施工する方法が採用されているが、この方法は手間がかかると共に、下地層の硬化を待つため工期が非常に長くかかる。また、施工層が厚くなると乾燥収縮が大きくなりひび割れが発生し易くなる。本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、施工後のひび割れ発生や変形も抑制され、駆体への接着強度も高く、左官施工に適し、従来よりも大幅に厚い施工厚さが容易に確保できる厚付けモルタルの提供を課題とする。

本発明者は、課題解決のため鋭意検討を重ねた結果、細骨材に少なくとも軽量骨材を用い、ポルトランドセメントとアルミナセメントにアルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ金属炭酸塩、膨張材、増粘剤及び分散剤を加えたモルタルが、従来以上の厚みで容易に厚付け施工が可能で、硬化前の変形、垂れ及び剥落といった現象も起こらず、また硬化時にひび割れに繋がるような大きな収縮も発生せず、且つ接着強度も高いモルタルが得られるという知見を得、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、以下の（１）〜（３）で表す厚付けモルタルである。（１）軽量骨材と普通骨材からなる細骨材又は軽量骨材からなる細骨材、ポルトランドセメント、アルミナセメント、アルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ金属炭酸塩、膨張材、増粘剤及び減水剤を含有してなる厚付けモルタル。（２）軽量骨材が嵩比重０．０５〜０．５の軽量骨材である前記（１）の厚付けモルタル。（３）さらに、ポリマーディスパージョン、再乳化型粉末樹脂、繊維の何れか１種又は２種以上を含有してなる前記（１）又は（２）の厚付けモルタル。

本発明によれば、左官施工に適し、従前以上の厚みに容易にかつ短時間で施工可能な、ひび割れ抵抗性や強度発現性にも優れた厚付けモルタルが得られる。

本発明の厚付けモルタルは、軽量骨材と普通骨材からなる細骨材又は軽量骨材からなる細骨材、ポルトランドセメント、アルミナセメント、アルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ金属炭酸塩、膨張材、増粘剤及び減水剤を含有したものである。

本発明の厚付けモルタルに使用するポルトランドセメントは、本モルタルの結合相形成の主要成分であり、例えば普通、早強、超早強又は中庸熱等の何れのポルトランドセメントでも用いることができる。コストや扱い易さの点からは普通ポルトランドセメントが好ましく、施工工事を短期間にする上では早強又は超早強ポルトランドセメントを使用するか早強又は超早強ポルトランドセメントと普通ポルトランドセメントを併用するのがより好ましい。

また、本発明の厚付けモルタルに使用するアルミナセメントは特に限定されず、何れのものでも使用するすることができる。アルミナセメントが配合されることにより厚付けしても施工後の垂れや変形を抑制することができ、施工物の保形性が向上する他、施工工期の短縮化が実現できる。アルミナセメントの配合量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、０．５〜１０質量部が好ましい。０．５質量部未満では従来以上の厚さで厚付けすると施工箇所によっては垂れや変形が起こることがある。また１０質量部を超える配合量では可使時間を十分確保することが困難になり、左官施工に適し難くなったり、表面仕上げが行い難くなるので適当ではない。

本発明の厚付けモルタルは、細骨材として、軽量細骨材のみを用いるか、軽量骨材と普通骨材を併用するかの何れかとする。例えば施工箇所が天井部等では、厚付けすると施工物の自重による変形や剥落の可能性が高まるため、軽量骨材を使用し、モルタルの単位容積質量を軽減させる。モルタル耐久性を強化したい場合は軽量骨材と普通骨材を併用することが推奨される。後者の場合、軽量骨材と普通骨材を併用する場合の両者の使用割合は特に制限されないが、軽量骨材の使用割合を多くするに連れて該軽減効果は高くなり、普通骨材使用量を増すと耐久性が高まるので、施工目的と施工箇所によって適宜選定すれば良い。好ましくは、安定して厚付け施工性を確保し易いことから、細骨材に占める軽量骨材の割合を７０容積％以上とする。使用する普通骨材は、モルタルやコンクリートに使用できるものなら何れのものでも良く、例えば川砂、海砂、山砂、砕砂等が挙げられる。また、本発明で使用する軽量骨材は、材種は特に限定されず、例えば、ＥＶＡ炭酸カルシウム発泡骨材やスチレン発泡骨材などの有機材質系の軽量骨材、多孔質の火山礫を粉砕・整粒した天然軽量骨材、頁岩や流紋岩等の天然鉱石に必要により発泡助剤を加えて焼成された人工軽量骨材、産業副次生成物や廃棄物である例えば膨張スラグ、石炭灰、下水汚泥焼却灰、都市ゴミ焼却灰等を高温加熱して得られる副産軽量骨材等の無機材質の軽量骨材の何れでも良い。また、好ましくは、嵩比重が０．０５〜０．５の軽量骨材を使用すると、モルタル容重軽減化を大きく図ることができるため、より厚付け施工に適したモルタルが得られ易くなる。嵩比重が０．０５未満の軽量骨材では材料分離が抑制し難くなることがあるので適当ではない。また、嵩比重が０．５を超えるとモルタル容重軽減効果が弱くなる。本厚付けモルタルに用いる細骨材の配合量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、３〜１０質量部が好ましく、４〜９質量部がより好ましい。３質量部未満では施工後の水密性が得難く、ひびが入り易くなることがあり、１０質量部を超えると強度発現性が低下することがある。

また本発明の厚付けモルタルに使用するアルカリ土類金属硫酸塩は、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウムが挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。アルカリ土類金属硫酸塩を配合使用することにより厚付け施工性の改善作用がある。アルカリ土類金属硫酸塩の配合量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、０．５〜５質量部が好ましく、１．５〜３質量部がより好ましい。アルカリ土類金属硫酸塩の配合量が０．５質量部未満では配合効果が得られないことがあり、また５質量部を超えてもそれ以上配合効果が向上しない。

また本発明の厚付けモルタルに使用するアルカリ金属炭酸塩は、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムが挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。アルカリ金属炭酸塩を配合使用することにより、アルミナセメント使用時のモルタルの凝結を円滑に進行させる作用がある。アルカリ金属炭酸塩の配合量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、０．１〜１．５質量部が好ましく、０．３〜０．９質量部がより好ましい。アルカリ金属炭酸塩の配合量が０．１質量部未満では配合効果が得られないことがあり、また０．９質量部を超えてもそれ以上配合効果は向上しない。

また、本発明の厚付けモルタルに使用する膨張材は、モルタルやコンクリートに使用可能なものであれば特に限定されず、例えば、生石灰を有効成分とするものやカルシウムサルホアルミネートを有効成分とするものを挙げることができる。膨張材の配合により、主に乾燥収縮が抑制され、硬化後の形状寸法安定性が確保されると共に、ひび割れの発生を防ぐことができる。膨張材の配合量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、０．５〜１０質量部が好ましく、１〜８質量部がより好ましい。膨張材の配合使用量が２質量部未満では収縮抑制が十分できず、施工厚みが増すとひび・亀裂が発生することがある。また１０質量部を超えると過膨張を起こす虞があるので適当ではない。

また、本発明の厚付けモルタルに使用する増粘剤は、モルタル又はコンクリートで使用できるものなら何れのものでも良く、例えば水溶性セルロース誘導体やポリビニルアルコール類を挙げることができる。特に、水溶性セルロース誘導体は一般に保水作用も強いため、施工後のモルタル表面が一定時間湿潤性を保ち、左官施工による表面仕上げが行い易くなることから好ましい。水溶性セルロース誘導体は、例えばメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、セルロース硫酸エステル等が挙げられる。増粘剤の配合により、左官施工時の施工対象駆体への付着性を強化することができ、またモルタル垂れの抑止や硬化時の乾燥ひび割れや剥離を抑制できる。増粘剤の配合量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、０．２〜１質量部が好ましく、０．２質量部未満では付着性が弱くなり、厚付けが困難になることがある。また１質量部を超えると高粘性になり過ぎて、左官施工に適し難くなることがある。

また、本発明の厚付けモルタルで使用する減水剤は、モルタル又はコンクリートで使用できるものなら何れでも良く、単に減水剤と称されているものの他、例えば高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、分散剤と称されるものを用いることができる。成分的には、ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、リグニンスルホン酸系又はポリカルボン酸系等の各減水剤を例示することができる。この中でもナフタレンスルホン酸系の減水剤は増粘剤との併用でも減水作用が低減され難いので好ましい。減水剤の配合により施工性に支障を及ぼさずに単位水量を下げて強度向上が図れることに加え、均質な配合物を製造し易くなる。減水剤の配合量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、０．１〜１．５質量部が好ましく、０．２〜１．３質量部がより好ましい。０．１質量部未満では配合効果が十分得られないことがあり、また１．５質量部を超えると硬化遅延を起こすことがある。

また、本発明の厚付けモルタルは、前記成分に加えて、ポリマーディスパージョン、再乳化型粉末樹脂、繊維の何れか１種又は２種以上を配合されたものであるのが好ましい。

本発明の厚付けモルタルで使用できるポリマーディスパージョンや再乳化形粉末樹脂は、セメント、モルタル又はコンクリートで使用できるものなら何れのものでも良い。例えば、ＪＩＳ Ａ ６２０３で規定されたポリマーディスパージョンや再乳化型粉末樹脂が使用できる。より具体的にはポリマーディスパージョンとして、ポリアクリル酸エステル、スチレンブタジエン、エチレン酢酸ビニル等を例示でき、また、再乳化型粉末樹脂として、酢酸ビニル／バーサチック酸ビニルエステル、酢酸ビニル／バーサチック酸ビニル／アクリル酸エステル等を有効成分とする粉末状樹脂を例示できる。ポリマーディスパージョン又は／及び再乳化型粉末樹脂を配合することで、コンクリート系構造体への付着性がより高まり、また遮水性が大幅に向上する。ポリマーディスパージョンや再乳化型粉末樹脂の配合使用量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、固型分換算で０．０２〜０．７質量部が好ましい。尚、この配合使用量は、ポリマーディスパージョンと再乳化型粉末樹脂を併用する場合はその合計使用量とする。ポリマーディスパージョンや再乳化型粉末樹脂の配合使用量が０．０２質量部未満では配合効果が殆ど得られない。また０．７質量部を超えるとスランプフローが低下し過ぎて施工作業性が低下するので適当ではない。

また、本発明の厚付けモルタルで使用できる繊維は、モルタル又はコンクリートで使用できる非水溶性の繊維なら何れのものでも良く、例えば、アクリル、ビニロン、アラミド、ポリプロピレン又はポリエチレン等の高分子繊維、炭素繊維、耐アルカリ性ガラス繊維、ステンレス繊維等を挙げることができる。繊維を配合使用することで、増粘成分又はポリマーや樹脂成分の配合量を増さなくても厚付け性が高まり、ひび割れ抑制が強化される。繊維の配合使用量はポルトランドセメント１００質量部に対し、０．１〜０．５質量部が好ましい。０．１質量部未満では配合効果が殆ど得られない。また０．５質量部を超えると注水後の混練作業で均質なモルタル組成物が得難くなったり、施工作業性が低下することがある。

また、本発明の厚付けモルタルは、本発明の効果を喪失させない範囲で前記以外の成分が配合されたものであっても良い。このような成分として、例えば高炉スラグや下水汚泥溶融スラグ等の潜在水硬性物質、石炭灰やシリカフューム等のポゾラン反応性物質、空気連行剤、消泡剤、収縮低減材、防錆剤、白華防止剤、撥水剤、顔料等を挙げることができる。

本発明の厚付けモルタルの製造方法は特に限定されず、一般的なセメント系モルタルと概ね同様の方法で製造できる。一例を示すと、市販のモルタルミキサーに前記のような配合範囲で使用材料を一括投入し、注水して混合すれば良い。水の配合量は、非液体状の全使用材料の配合量合計１００質量部に対し、１４〜１８質量部が推奨される。１４質量部未満では均質なモルタル組成物が製造上得難くなったり、水和反応に必要な水分が不足することもある。また１８質量部を超えると強度発現性の低下に加え、厚付け施工性も低下し易くなるので適当ではない。

以下、実施例により本発明を具体的に詳しく説明するが、本発明はここで表す実施例に限定されるものではない。

［モルタルの作製］ 次に表すＡ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ４、Ｃ１〜Ｃ３、Ｄ、Ｅ、Ｆ１〜Ｆ４、Ｇ１〜２及びＨ１〜３から選定される材料と水を、表１に表した配合量となるようホバートミキサに投入し、温度約２０℃湿度８０％の環境下で３分間混練し、モルタル（本発明品１〜１６、参考品２１〜２８）を作製した。

Ａ１；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）
Ａ２；早強ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）
Ａ３；アルミナセメント（太平洋マテリアル株式会社製）
Ｂ１；ＩＩ型無水石膏
Ｂ２；硫酸マグネシウム
Ｂ３；硫酸アルミニウム（濃度２０％の水溶液）
Ｂ４；炭酸リチウム
Ｂ５；炭酸ナトリウム
Ｃ１；生石灰系膨張剤（商品名「太平洋エクスパン」、太平洋マテリアル株式会社製）
Ｃ２；カルシウムサルファアルミネート系膨張剤（商品名「デンカＣＳＡ２０」、電気化学工業株式会社製）
Ｃ３；カルシウムサルファアルミネート系膨張剤（商品名「太平洋ジプカル」、太平洋マテリアル株式会社製）
Ｄ；ヒドロキシプロピルメチルセルロース（商品名「９０ＳＨ−４０００」、信越化学工業株式会社製）
Ｅ１；ナフタレンスルフォン酸系高性能減水剤（商品名「マイティ１００」、花王株式会社製）
Ｅ２；ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（商品名「コアフローＮＦ−２００」、太平洋マテリアル株式会社製）
Ｆ１；普通細骨材（山砂、粒径０．１５〜０．６ｍｍ、Ｆ．Ｍ．＝１．５２）
Ｆ２；無機材質系軽量細骨材（ＥＶＡ−炭酸カルシウム発泡体、嵩比重０．１３、粒径１〜２ｍｍ）
Ｆ３；無機材質系軽量細骨材（商品名「太平洋パーライト」、嵩比重０．１７、最大粒径０．１５ｍｍ、太平洋マテリアル株式会社製）
Ｇ１；スチレンブタジエン系ポリマーディスパージョン（商品名「太平洋ＣＸ−Ｂ」、太平洋マテリアル株式会社製）
Ｇ２；アクリルスチレン系再乳化粉末樹脂（商品名「ヴィナパスＬＬ５１２」、旭化成ケミカルズ株式会社製）
Ｈ１；アクリル繊維（長さ約１２ｍｍ）
Ｈ２；製鋼スラグ粉末（ＢＥＴ比表面積１．５ｍ²／ｇ）
Ｈ３；シリカフューム（ＢＥＴ比表面積２０ｍ²／ｇ）

［左官施工性の評価］ 作製したモルタルについて、次の方法により左官施工性を評価した。評価結果は表２に表す。

１００×１００×１５ｃｍのコンクリート平板を、１００×１５ｃｍの一面を底面にして地面に垂直に設置した。設置したコンクリート平板の１００×１００ｃｍの片面に、市販の金鏝で前記の如く作製したフレッシュ状態のモルタルを塗り付け、塗り付けたモルタルを硬化させた上に新たに重ね塗りすることは行わずに、厚さ約４ｃｍのモルタル層を作製した。これを温度約２０℃湿度６０％の環境下に１時間放置し、塗り付けたモルタルの垂れの有無発生を目視で確認した。また、１時間放置後に塗り付けたモルタル表面を新たにモルタルを加えずに、金鏝で均し、表面仕上げを試みた。垂れや剥落も見られず、施工１時間後も施工表面に湿潤性が維持されて実質平滑な表面に仕上げることができ、且つ施工に使用した金鏝に付着残存するモルタルが殆ど見られなかったものを、左官施工性「良好」と判断し、それ以外の状況になったものは全て左官施工性「不良」と判断した。

［厚付け性の評価］ 作製したモルタルについて、次の方法により左官施工による厚付け性を評価した。評価結果は表２に表す。

１６０×３００×６０ｍｍのコンクリート平板を、１６０×３００ｍｍの一方の面を底面に水平に設置し、もう一方の面上に、外寸１６０×１５５×１００ｍｍで内寸１４０×１３５×１００ｍｍのステンレス製中空型枠（１４０×１３５ｍｍの両面開口）を１４０×１３５ｍｍの一方の面を底面として設置した。次いで、前記作製したモルタルを型枠内に入れ、途中硬化させて新たなモルタルを重ね塗ることなく、金鏝でコンクリート平板上に厚さ１００ｍｍに塗り付けた。塗り付け完了後直ちに、型枠を設置したままコンクリート平板を持ち上げて、１８０度反転させて逆さにした。逆さにして１２０分以内に、塗り付けたモルタルの垂れや剥がれ落ちが目視で確認されず、モルタルがコンクリート平板に接着担持されていたものを厚付け性が「良好」と判断し、それ以外の状況になったものは全て、厚付け性「不良」と判断した。

［施工物の経時状態評価］ 前記の厚付け性の評価で、コンクリート平板に塗り付けたモルタルの垂れや剥がれ落ちが見られなかったものに対し、３００×６０ｍｍの一面を底面としてモルタルを塗り付けた状態で７日間温度約２０℃湿度６０％の環境下に静置させた。静置後、平板上の施工物の表面を目視で観察し、ひび割れ発生の有無を確認した。その結果を表２に表す。

［モルタル硬化性状の評価］ 作製したモルタルの圧縮強度を次の方法で調べた。結果は表２に表す。

フレッシュ状態のモルタルを成形型枠に充填し、温度２０℃、湿度８０％の恒温恒湿槽で４８時間養生後脱型し、直径５ｃｍ、長さ１０ｃｍの円柱状供試体を作製した。得られた供試体は２０℃、湿度６０％の恒温恒湿槽で養生を行い、材齢７日及び２８日の供試体に対し、ＪＩＳ Ａ １１０８の方法に準拠して圧縮強度を測定した。

表２より、本発明品は何れも施工性が良く、従来以上の厚さで厚付けでき、また硬化後もひび割れが見られず、強度発現性も高いことがわかる。これに対し、本発明外の参考品では従来以上の厚みで厚付けが実質不可能か、厚付けできたものでも強度発現性が著しく低くなるなど実用性に欠けるモルタル施工物しか得られないことがわかる。

本発明の厚付けモルタルは、壁面や天井面等の塗り施工用の材料やモルタル・コンクリート構造体の補修用材料として使用できる他、モルタル・コンクリート製或いはモルタル・コンクリート以外の材質からなる構造物の充填材などにも使用できる。

Claims (3)

1. 軽量骨材と普通骨材からなる細骨材又は軽量骨材からなる細骨材、ポルトランドセメント、アルミナセメント、アルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ金属炭酸塩、膨張材、増粘剤及び減水剤を含有してなる厚付けモルタル。
2. 軽量骨材が嵩比重０．０５〜０．５の軽量骨材である請求項１記載の厚付けモルタル。
3. さらに、ポリマーディスパージョン、再乳化型粉末樹脂、繊維の何れか１種又は２種以上を含有してなる請求項１又は２記載の厚付けモルタル。