JP2011057555A - ポリマーセメントグラウト材組成物及びグラウト材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ポリマーセメントグラウト材組成物は、ポルトランドセメント、膨張材、骨材、再乳化形粉末樹脂及び収縮低減剤を含むポリマーセメントグラウト組成物であって、天然カオリン粘土類、合成カオリン、ハロサイト及びこれらの仮焼物からなる群より選ばれる1種に液体収縮低減剤が担持されているものである。
【選択図】 なし
Description
また、コンクリート構造物の大断面の補修には吹き付け工法やグラウトの充填工法が用いられているが、流し込み成型ができ、人的負担が少なく、マニュアル化による施工安定性の高いグラウト充填工法が大規模な断面修復または増厚には多く適用されている。
また、単純に減水剤の添加や水量の増加によって、かかるポリマーセメント組成物の粘性を低下させると、骨材が沈降し、ひび割れが発生するといった問題点がある。
特にこの傾向は、再乳化型粉末樹脂を用いた材料に発現するため、市販レベルでの一材化ポリマーセメントグラウト材の商品化が困難となっている。
また、予めポリマーセメントモルタル組成物を構成する成分の全部を混合しているプレミクスタイプとなっているものに水のみを添加、混練して調製されることが好ましいと記載されているが、ただ単に液体収縮低減剤を混合しているだけでは、再乳化型粉末樹脂と共存して袋などに保存されていることで、水を添加し混練すると、粘性が著しく増加するという課題も有している。
上記プレミクス品の問題としては、粉末樹脂と収縮低減剤が共存した混合物を貯蔵・保管した場合に起きる物理的または化学的な変質があり、これはセメント等のアルカリ成分の共存下において樹脂成分と収縮低減剤が融合することに起因するものである。
かかる変質は、収縮低減剤を含むプレミクス品を所定の水量で混練したモルタルまたはグラウト材混練物の粘性を著しく増加させ、この傾向は保存温度が高いほど、期間が長いほど大きいという問題点を有していた。
すなわち、本発明の請求項1記載のポリマーセメントグラウト材組成物は、ポルトランドセメント、膨張材、骨材、再乳化形粉末樹脂及び収縮低減剤を含むポリマーセメントグラウト材組成物であって、該収縮低減剤は、天然カオリン粘土類、合成カオリン、ハロサイト及びこれらの仮焼物からなる群より選ばれる1種に担持されていることを特徴とする。
本発明のポリマーセメントグラウト材組成物は、ポルトランドセメント、膨張材、骨材、再乳化形粉末樹脂及び収縮低減剤を含むグラウト材組成物であって、天然カオリン粘土類、合成カオリン、ハロサイト及びこれらの仮焼物からなる群より選ばれる1種に液体収縮低減剤が担持されている組成物である。
2種以上を併用する場合には、混合割合は特に限定されず、適宜設定することができる。
その配合割合は、特に限定されず、適宜設計することができる。
当該膨張材の使用量は、セメント100質量部に対して1〜20質量部が好ましく、特に2〜15質量部がより好ましい。
これは、1質量部未満では自己収縮を十分に抑えることができない場合があり、20質量部を超えると過剰膨張が発生する場合があるからである。
例えば、低級アルコールアルキレンオキシド付加物、グリコールエーテル・アミノアルコール誘導体、ポリエーテル、低分子量アルキレンオキシド共重合体を挙げることができ、これらの乾燥収縮低減剤は、単独又は2種以上混合して用いることができる。
2種以上を併用する場合には、その併用割合は特に限定されず、適宜設定することができる。
このような形態で収縮低減剤をポリマーセメントグラウト材組成物中に導入することにより、混練時に液体収縮低減剤と粉末樹脂が接触することがなく、グラウト材の粘性が上昇することを抑制できる。
本発明においては、天然カオリン粘土類、合成カオリン、ハロイサイトが例示でき、これらの仮焼物も用いることができる。
ここで、仮焼物とは、400℃〜800℃の温度範囲で加熱処理したものをいう。
また、平均粒子径を5μm以下とすることにより、表面積が増加し、収縮低減剤の担持量を著しく増加させることができる。
かかる平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布計(日機装株式会社製マイクロトラックSRA)を使用し、分散媒としてエタノールを用いて測定した値である。
このような割合で担持することにより、天然カオリン粘土類、合成カオリン、ハロサイト及びこれらの仮焼物からなる群より選ばれる1種の担体の層間または面間に収縮低減剤が担持され、プレミクス品としたときに、収縮低減剤と再乳化型粉末樹脂ポリマーとの直接接触を低減でき、水と混練してグラウト材とした場合の流動性悪化を有効に防止することができる。
また、50質量部未満の担持量では、収縮低減剤添加量に対する天然カオリン粘土類、合成カオリン、ハロサイト及びこれらの仮焼物等の量が増加するため経済的ではない。
また、グラウト材に占める天然カオリン粘土類、合成カオリン、ハロサイト及びこれらの仮焼物等の量の割合が増加し、グラウト諸性状が変化してしまう問題も生じる場合がある。
また、150質量部を超えると、天然カオリン粘土類、合成カオリン、ハロサイト及びこれらの仮焼物等の粒子の層間または面間に保持できる収縮低減剤量以上となるため、粉体粒子表面が濡れた状態となり、収縮低減剤と再乳化型粉末樹脂との接触を防止することができず、プレミクス品を保存した場合に、水と混練後のグラウト材の流動性が悪化してしまう場合がある。
特に、耐水性等の耐久性が要求される部材に用いる場合には、アクリル系の再乳化型粉末樹脂の使用が好ましい。
ポリマーを安定化する方法としては、例えば、アクリル酸を共重合するカルボキシル方式(アニオン化方式)、水溶性ポリマー例えばポリビニルアルコール等の水溶液中で重合する保護コロイド方式、重合反応性界面活性剤等を共重合する方式、非重合反応性界面活性剤による安定化方式がある。
かかる再乳化形粉末樹脂の製造方法は特に限定されることなく、これらのポリマーディスパージョンを粉末化方法やブロッキング防止法等の公知の任意の方法を用いて調製することができる。
再乳化形粉末樹脂の再乳化液としては、最低造膜温度が0℃以上であることが望ましい。
最低造膜温度が0℃以上であることにより、コンクリートとの付着性およびポリマーセメントグラウト材の表面硬度が硬く、早期強度発現性に優れることとなる。
これは、かかる配合比で、再乳化形粉末樹脂を混合することより、ポリマーセメントグラウト材として使用した際に、コンクリートに対して、良好な接着性を有するものとなるからである。
再乳化形粉末樹脂がセメントに対して5質量部未満では、コンクリートとの付着性能が十分に発揮できない場合があり、また、30質量部を超えると、ポリマーセメントグラウト材の流動性や強度が低下し、コンクリート構造物の断面修復または増厚材としての性能に支障が発生する恐れがあるからである。
その配合割合は、上記セメント100質量部に対して、120〜400質量部、好ましくは150〜300質量部とすることが望ましい。
これは、かかる配合比で細骨材を混合することより、作業性が良く、実用的な強度発現性を有し、実用上問題のない硬化収縮を有する補修材料となるからである。
細骨材がセメントに対して120質量部未満では、乾燥収縮や水和熱によるひび割れが発生するおそれがあり、また、400質量部を超えると、コンクリート構造物をはつり取った箇所への充填性や強度発現性に支障の出るおそれがあるからである。
これら化学混和剤や強化繊維は、単独又は2種以上で用いることができ、化学混和剤や強化繊維の混合割合や2種以上を併用する場合の併用割合等は、限定的ではなく、適宜調整しながら用いることが好ましい。
(使用材料)
普通ポルトランドセメント(住友大阪セメント株式会社製)
カルシウムサルホアルミネート系膨張材(商品名「サクス」住友大阪セメント株式会社製)
再乳化型粉末樹脂(商品名「LDM7000P」ニチゴー・モビニール社製)
収縮低減剤(商品名「テスタF#100」住友大阪セメント株式会社製)
乾燥珪砂(珪砂3号と珪砂6号を1:1の割合で混合したもの)
高性能減水剤(商品名「マイティ100」株式会社花王製)
消泡剤(商品名「アデカネートB211F」旭電化工業株式会社製)
水(水道水)
(1)収縮低減剤担体
収縮低減剤担体として、以下の2種の担体を用いた。
・メタカオリン
商品名「SP−33」林化成株式会社製
・繊維状マグネシウムオキシサルフェート
商品名「モスハイジ」宇部マテリアルズ株式会社製
(1)担持物A
担体としてメタカオリン(商品名「SP−33」林化成株式会社製)20gと収縮低減剤(商品名「テスタF#100」住友大阪セメント株式会社製)20gとを、卓上カッターミルIMF−300(岩谷産業株式会社製)に添加し、カッター羽根回転数20,000rpmで1分間混合して、前記収縮低減剤を担持させた担持物−Aを調製した。
(2)担持物B
担体として繊維状マグネシウムオキシサルフェート(商品名「モスハイジ」宇部マテリアルズ株式会社製)20gと乾燥収縮低減剤(商品名「テスタF#100」住友大阪セメント株式会社製)20gとを、卓上カッターミルIMF−300(岩谷産業株式会社製)に添加し、カッター羽根回転数20,000rpmで1分間混合して、前記収縮低減剤を担持させた担持物−Bを調製した。
上記原材料を用いて表2に示す配合割合に従って、V型混合機を使用して20分間混合し、プレミクスされた各ポリマーセメントグラウト組成物を調製した。
得られたグラウト材の流動性は、上記減水剤及び消泡剤を添加して均一混練することにより、各ポリマーセメントグラウト材において、日本道路公団試験方法 JHS 312−1992(無収縮モルタル品質管理試験方法)に規定されるJ14ロート流下時間が8±2秒以内(適正範囲)となるように調整された。
得られたグラウト材(保存ありグラウト材)に、上記保存していないプレミクスポリマーセメントグラウト材に配合したと同一量の減水剤及び消泡剤を添加して、J14ロート流下時間を測定した。
その具体的な調整方法は、まず高性能減水剤のみを添加することでJ14流下時間を適正範囲に調整し、そのときの単位容積質量を測定し、次に、消泡剤を添加して単位容積質量が増加する上限値の添加量を決定することにより行なう。
但し、J14ロート流下時間によるポリマーセメントグラウト材の流動性の調整は、日本道路公団試験方法「JHS 312−1992」の規定に従って行い、得られたJ14ロート流下時間を表3に示す。
(1) 材料分離抵抗性試験
充分に混練した各ポリマーセメントグラウト材を内容積5リットルの容器に入れ、混練後1時間静置し、細骨材の分離及びブリーディングの有無を視覚で確認した。
但し、材料分離抵抗性については、以下の基準により評価した。
○:細骨材の分離なし、かつブリーディングなし
×:細骨材の分離またはブリーディングあり、もしくは両方あり
日本道路公団試験方法「JHS 312−1992」の規定に従って、φ50mm×h100mmの各円柱供試体を作製し、温度20℃、湿度60%RHで養生し、材齢28日後における各円柱共試体の圧縮強度を測定した。
JIS A 1129−3:2001「モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法−第3部ダイヤルゲージ法」の規定に従って4×4×16cmの供試体を作製し、温度20℃、湿度60%RHで養生して、材齢1日、7日、28日の長さ変化を測定した。
Claims (4)
- ポルトランドセメント、膨張材、骨材、再乳化形粉末樹脂及び収縮低減剤を含むポリマーセメントグラウト材組成物であって、該収縮低減剤は、天然カオリン粘土類、合成カオリン、ハロサイト及びこれらの仮焼物からなる群より選ばれる1種に担持されていることを特徴とする、ポリマーセメントグラウト材組成物。
- 請求項1記載のポリマーセメントグラウト材組成物において、前記天然カオリン粘土類、合成カオリン、ハロサイト及びこれらの仮焼物からなる群より選ばれる1種100質量部に、前記収縮低減剤が50〜150質量部担持されていることを特徴とする、ポリマーセメントグラウト材組成物。
- 請求項1または2記載のポリマーセメントグラウト材組成物に、水を混合してなることを特徴とする、ポリマーセメントグラウト材。
- 請求項3記載のポリマーセメントグラウト材において、ポリマーセメントグラウト材組成物中のポルトランドセメントと膨張材とからなる水硬性無機粉体100質量部に対し、水を25〜50質量部混合してなることを特徴とする、ポリマーセメントグラウト材。
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