JP2011121795A

JP2011121795A - 繊維補強モルタル組成物

Info

Publication number: JP2011121795A
Application number: JP2009279339A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takagi; 聡史高木; Toru Yagi; 徹八木; Hiroyoshi Matsukubo; 博敬松久保; Takumi Kushihashi; 巧串橋
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2011-06-23
Anticipated expiration: 2029-12-09
Also published as: JP5780698B2

Abstract

【課題】収縮が小さく、下地躯体の変形への追従性や、ひび割れの低減効果にも優れ、粉塵の発生も少ない断面修復材を提供する。
【解決手段】（１）セメント、フライアッシュ、液体の収縮低減剤をまぶした細骨材、流動化剤、膨張材、粉末ポリマー、増粘剤、及び短繊維を含有する繊維補強モルタル組成物、（２）細骨材が石灰石である（１）の繊維補強モルタル組成物、（３）液体の収縮低減剤がセメント１００質量部に対して０．５〜４質量部になるように細骨材にまぶしてなる（１）又は（２）の繊維補強モルタル組成物、（４）短繊維がセメント１００質量部に対して２〜５質量部である（１）〜（３）のいずれかの繊維補強モルタル組成物、を構成とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、土木及び建築分野におけるコンクリート構造物の補修・補強工事で使用する繊維補強モルタル組成物に関する。

コンクリート構造物は、塩害、中性化、凍結融解、及び化学的腐食等の作用により劣化が進行し、表面にひび割れや浮き等が発生する恐れがある。その対策として、劣化した部分を打音検査等で確認し、電動ピック、エアピック、ウォータージェット等により取り除き、新たにポリマーセメントモルタル等の断面修復材で充填し、補修する工事が行われている。

ポリマーセメントモルタルの充填方法では、吹付け工法が多く採用されている（特許文献１、２参照）。一般的には、練り混ぜたモルタルをポンプで圧送し、圧縮空気と混合し、モルタルを吹き飛ばして施工する方法であり、システムが機械化されているので施工スピードが速く、補修断面への付着性に優れ、鉄筋裏側への密実な充填も可能という利点がある。

近年では、下地躯体の変形への追従や、ひび割れの低減を目的として、短繊維をモルタル組成物に配合し、引張りや曲げ靭性等の機械的特性を向上した繊維補強モルタル組成物を用いる場合もある（特許文献３参照）。
しかしながら、このような繊維補強モルタルは、通常のポリマーセメントモルタルに比べると、靭性を向上させるためにセメント量の細骨材量に対する割合が高く設定されていることが多いため、ポリオキシアルキレン誘導体を主成分とした粉体の収縮低減剤を用いても十分な収縮低減効果が得られない場合があった。
また、セメントや微粉を多く含んでいることもあり、練り混ぜ時のミキサへの粉体投入時に多くの粉塵が発生する問題もあった。

そこで、本発明者は、前記課題を解決すべく、種々の努力を重ねた結果、特定の材料を組み合わせることにより、収縮が小さく、下地躯体の変形への追従性や、ひび割れの低減効果にも優れ、粉塵の発生も少ない吹付け工法用の繊維補強モルタル組成物が得られることを知見し、本発明を完成するに至った。

特開２０００−３３５９５３号公報特開２００１−３２２８５８号公報特開２００８−２３１７８６号公報

本発明は、収縮が小さく、下地躯体の変形への追従性や、ひび割れの低減効果にも優れ、粉塵の発生も少ない吹付け工法用の繊維補強モルタル組成物を提供する。

すなわち、本発明は、（１）セメント、フライアッシュ、液体の収縮低減剤をまぶした細骨材、流動化剤、膨張材、粉末ポリマー、増粘剤、及び短繊維を含有する繊維補強モルタル組成物、（２）細骨材が石灰石である（１）の繊維補強モルタル組成物、（３）液体の収縮低減剤がセメント１００質量部に対して０．５〜４質量部になるように細骨材にまぶしてなる（１）又は（２）の繊維補強モルタル組成物、（４）短繊維がセメント１００質量部に対して２〜５質量部である（１）〜（３）のいずれかの繊維補強モルタル組成物、である。

本発明によれば、収縮が小さく、下地躯体の変形への追従性や、ひび割れの低減効果にも優れ、粉塵の発生も少ないモルタルとなり、コンクリート構造物の補修・補強工事等へ適用できる。

以下，本発明を詳細に説明する。

本発明で使用するセメントとしては、特に限定されるものではないが、ＪＩＳＲ５２１０に規定されている各種ポルトランドセメント、ＪＩＳＲ５２１１、ＪＩＳＲ５２１２、及びＪＩＳＲ５２１３に規定された各種混合セメント、ＪＩＳに規定された以上の混和材混入率で製造した高炉セメント、フライアッシュセメント及びシリカセメント、石灰石粉末等を混合したフィラーセメントから選ばれる１種又は２種以上等が挙げられる。

本発明で使用するフライアッシュとは、フライアッシュ、石炭灰、あるいはボトムアッシュ等と称されるものを総称するものであり、特に限定されるものではない。

フライアシュの粒度は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）で、２０００〜９０００ｃｍ^２／ｇが好ましく、３０００〜６０００ｃｍ^２／ｇがより好ましい。２０００ｃｍ^２／ｇ未満では強度発現性が十分でない場合があり、９０００ｃｍ^２／ｇを超えると流動性が悪くなり、施工時のポンプ圧送性に支障をきたす場合がある。

フライアッシュの使用量は、通常、セメント１００質量部に対して１０〜５０質量部が好ましく２０〜３５質量部がより好ましい。１０質量部未満では良好な靭性が得られず、下地躯体の変形への追従性が不十分な場合があり、５０質量部を超えると流動性が悪くなり、施工時のポンプ圧送性に支障をきたす場合がある。

本発明で使用する液体の収縮低減剤とは、主成分で大別すると、低級アルコールアルキレンオキシド付加物系、アルコール系、グリコールエーテル・アミノアルコール誘導体系、ポリエーテル系、低分子量アルキレンオキシド共重合体系などが挙げられる。
液体の収縮低減剤は、各社より市販されており、例えば、電気化学工業社製「エスケーガード」、エフ・ピー・ケー社製「ヒビガード」、竹本油脂社製「ヒビダン」、太平洋セメント社製「テトラガード」、日本油脂社製「シュドックス」などが挙げられる。
収縮低減剤には液状のもの、粉末状のものが存在するが、本発明では液状のものでないと効果が得られない。あらかじめ液体の収縮低減剤を散布し、混合した細骨材を用いることにより、モルタル練り混ぜ時の発塵を抑制でき、硬化したモルタルの収縮量を小さくすることが可能となる。
ここで、細骨材と収縮低減剤を別々に使用した場合には本発明の効果は得られない。すなわち、同じ収縮低減剤の使用量で比較しても、本発明の方法でプレミックスモルタルに配合した場合には、発塵抑制効果が大きい。モルタルの練り混ぜ時に練り混ぜ水とともに収縮低減剤を添加するという従来の使用方法では、モルタルの発塵を抑制できない。

液体の収縮低減剤の使用量は、通常、セメント１００質量部に対して０．５〜４質量部が好ましく１〜３質量部がより好ましい。０．５質量部未満ではモルタル練り混ぜ時の発塵の抑制効果や硬化したモルタルの収縮低減効果が小さい場合があり、４質量部を超えると細骨材との混合性の低下や強度発現性の低下が起きる場合がある。

本発明で使用する細骨材としては、石灰石やケイ石等の天然の骨材、再生骨材や徐冷スラグ骨材等の人工骨材、軽量骨材、フェロニッケルスラグ、フェロクロムスラグ、銅スラグ、橄欖岩、エメリー鉱石等の重量骨材などが挙げられるが、中でも石灰石の骨材を選択することが、寸法安定性、靭性の向上、液体収縮低減剤との混合性の観点から好ましい。

液体の収縮低減剤をまぶした細骨材の使用量は、通常、セメント１００質量部に対して９０〜１３０質量部が好ましく、１００〜１２０質量部がより好ましい。９０質量部未満では寸法安定性が悪くなる場合があり、１３０質量部を超えると良好な靭性が得られない場合や、強度発現性が不十分な場合がある。

本発明で、液体の収縮低減剤をまぶした細骨材とは、細骨材に液体の収縮低減剤を散布し、均一に混合された細骨材のことを云う。均一に混合された状態とは、細骨材が凝集してダマになっていない状態のことであり、その評価は目視により行う。
混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサ等の使用が可能である。
液体の収縮低減剤の混合方法は、まず、混合装置に細骨材を投入し、その後、液体の収縮低減剤を散布し、混合を開始する。目視により液体の収縮低減剤が均一に混合されたことを確認後、セメント、フライアッシュ、流動化剤、膨張材、粉末ポリマー、増粘剤、必要に応じて短繊維を投入し、混合する。なお、混合装置の種類により、液体の収縮低減剤が細骨材に均一に混合される時間が異なるため、注意が必要である。

本発明で使用する流動化剤とは、特に限定されるものではないが、例えば、ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物としては、第一工業製薬社製商品名「セルフロー１１０Ｐ」や出光石油化学社製商品名「ＩＰＣ」等が、また、ナフタレンスルホン酸塩の縮合物としては、花王社製商品名「マイティ１００」や三洋化成工業社製商品名「三洋レベロンＰ」等が、メラミン系のものとしては、シーカ社製「シーカメントＦＦ８６／１００」等が、さらに、ポリカルボン酸系としては、例えば、ＢＡＳＦポゾリス社製商品名「メルフラックスＡＰ１０１Ｆ+」や花王社製商品名「マイティ２１ＰＺ」等が挙げられる。

流動化剤の使用量は、通常、セメント１００質量部に対して０．０２〜０．５質量部が好ましく、０．０５〜０．２５質量部がより好ましい。０．０２質量部未満では良好な流動性が得られず、施工時のポンプ圧送性に支障をきたす場合があり、０．５質量部を超えると流動性が高くなり過ぎ、吹付けた際にモルタルがだれて施工に支障をきたす場合がある。

本発明で使用する膨張材とは、モルタルの乾燥による硬化収縮を低減するために使用されるもので、特に限定されるものではないが、アウイン系、カルシウムアルミノフェライト系、石灰系等のものが挙げられる。

膨張材の使用量は、通常、セメント１００質量部に対して２〜８質量部が好ましく４〜６質量部がより好ましい。２質量部未満では収縮を抑制する効果が十分でなく、１０質量部を超えて配合してもその効果の向上が少ない。

本発明で使用する粉末ポリマーとしては、再乳化型粉末樹脂を用いる。再乳化型粉末樹脂には、例えば、スチレンブタジエンゴム、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニルビニルバーサテート、スチレンアクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル等がある。

粉末ポリマーの使用量は、通常、セメント１００質量部に対して５〜１３質量部が好ましく、７〜１１質量部がより好ましい。５質量部未満では曲げ強度や付着強度の改善や耐久性を付与する効果が小さく、１３質量部を超えると凝結の遅れや強度発現性の低下が起きる場合がある。

本発明で使用する増粘剤とは、モルタルに適度な粘性を付与し、吹付けた際やコテ仕上げ時のモルタルのだれを抑制するために使用されるもので、通常市販されているものが使用できる。例えば、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルエチルセルロース等のセルロースエーテル系増粘剤、グアーガム、デュータンガム、ウエランガム等のバイオサッカライド系増粘剤、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコール等の合成高分子類等が挙げられる。

増粘剤の使用量は、通常、セメント１００質量部に対して０．０２〜０．３質量部が好ましく、０．０４〜０．１質量部がより好ましい。０．０２質量部未満では、粘性が付与できずだれを抑制する効果が小さい場合があり、０．３質量部を超えると粘性が強くなりすぎ施工時のポンプ圧送性が悪くなる場合がある。

本発明で使用する短繊維とは、吹付けたモルタルの引張りや曲げ靭性を向上するために使用される。短繊維の種類としては、ビニロン繊維やプロピレン繊維に代表される高分子繊維類、鋼繊維、ガラス繊維、及び炭素繊維に代表される無機繊維類がある。

短繊維の使用量は、通常、セメント１００質量部に対して２〜５質量部が好ましく、２．５〜３．５質量部がより好ましい。２質量部未満では、良好な靭性が得られない場合があり、５質量部を超えると流動性が悪くなり、施工時のポンプ圧送性が悪くなる場合がある。
短繊維の混合方法は、特に限定されないが、施工時のモルタル練り混ぜの際に、ドライモルタル、水とともにミキサに投入後、混合するか、あるいは、プレミックスモルタル製造時に、予めドライモルタルと混合しておくことが短繊維の分散性の面から好ましい。

本発明では、繊維補強モルタル組成物に、必要に応じ、消泡剤、撥水剤、抗菌剤等の各種セメント混和剤を併用することが可能である。

本発明の繊維補強モルタル組成物と混合する水量は、モルタルのポンプ圧送性、吹付け性、及び硬化物性を考慮し、通常、繊維補強モルタル組成物１００質量部に対して１３〜２２質量部が好ましく、１６〜１９質量部がより好ましい。１３質量部未満ではモルタルのポンプ圧送できる流動性を確保することが難しく、２２質量部を越えると強度発現性が低下する場合がある。１０〜２２質量部の範囲であれば、流動化剤量を調整することでポンプ圧送に適する適度な流動性に調整することができる。

本発明の繊維補強モルタル組成物は、通常、吹付け工法にて施工する。ただし、繊維補強モルタル組成物と水とを混合し、練り混ぜたモルタルをポンプで圧送し、圧送途中で圧縮空気を合流して吹き付ける方法であれば、吹付けシステムや方法は特に限定されるものではない。

繊維補強モルタル組成物練り混ぜ時に、消泡剤を適量混合して巻込み空気量を低減し、吹付けた場合と同程度のモルタル密度とすれば、吹付けた場合と同様の強度値が得られる。したがって、そのままコテ塗り工法として用いることも可能である。

以下、実施例にて詳細に説明する。

「実験例１」
セメント１００質量部に対してフライアッシュ２５質量部、細骨材１１０質量部、流動化剤０．１質量部、膨張材５質量部、粉末ポリマー９質量部、増粘材０．０５質量部、短繊維３質量部、表１に示す収縮低減剤を加えてドライモルタルを調整した。液体の収縮低減剤を細骨材に散布した後、ナウタミキサで1分間混合し、均一に混合されたことを確認した細骨材を用いてドライモルタルを調製した。このドライモルタル１００質量部に対して水を１８質量部となるように加えてパン型ミキサで練り混ぜ、発塵の程度を目視により観察した。その後、練り混ぜたモルタルをスクイズポンプで圧送し、吐出ノズル手前で圧縮空気を合流させてコンクリートパネルに吹付けた。吹付けたモルタルで供試体を作製し、硬化後の圧縮強度、長さ変化率を測定した。なお、比較例として、液体の収縮低減剤を細骨材にまぶさないで、水と共にパン型ミキサで練り混ぜたモルタルを吹付けて同様に物性を測定した（実験No.1-10）。結果を表１に併記する。

（使用材料）
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品
フライアッシュ：碧南火力製ＪＩＳII種品
細骨材Ａ：新潟県青海町産石灰砂乾燥品、最大粒径０．６ｍｍ
流動化剤：ポリカルボン酸系流動化剤、市販品
膨張材：カルシウムサルホアルミネート系膨張材、市販品
粉末ポリマー：アクリル酸エステル系再乳化型粉末ポリマー、市販品
増粘剤：メチルセルロース系増粘剤、市販品
短繊維：ビニロン繊維、繊維長さ１２ｍｍ、収束タイプ、市販品
収縮低減剤ａ：ポリエーテル系収縮低減剤、液体、試販品
収縮低減剤ｂ：低級アルコールアルキレンオキシド付加物系収縮低減剤、粉体、試販品

（試験方法）
発塵の程度：モルタル練り混ぜ時の発塵の程度を目視確認し、評価した。
圧縮強度：ＪＩＳＲ５２０１に準拠した。材齢２８日。
長さ変化率：ＪＩＳＡ１１７１に準拠した。材齢２８日。

「実験例２」
収縮低減剤ａ２質量部を表２に示す量の細骨材にまぶして混合し、混合性を目視確認後、セメント１００質量部に対してフライアッシュ２５質量部、流動化剤０．１質量部、膨張材５質量部、粉末ポリマー９質量部、増粘材０．０５質量部、短繊維３質量部を加えてドライモルタルを調整し、曲げじん性係数を測定した以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。

（試験方法）
液体収縮低減剤の混合性：液体収縮低減剤が細骨材中に均一に分散されているかを目視確認し評価した。○はダマが完全にない状態、△はダマが全体の１〜３割程度見受けられる状態、×はダマが３割程度以上見受けられる状態
曲げじん性係数：ＪＳＣＥ−Ｇ５５２−２００７に準拠した。材齢２８日。

「実験例３」
セメント１００質量部に対してフライアッシュ２５質量部、収縮低減剤ａ２質量部をまぶした細骨材１１２質量部、流動化剤０．１質量部、膨張材５質量部、粉末ポリマー９質量部、増粘材０．０５質量部、表３に示す短繊維を加えてドライモルタルを調製し、流動性を測定した以外は実験例２と同様に行った。結果を表３に併記する。

（試験方法）
流動性：ＪＩＳＲ５２０１のフロー試験に準拠した。

本発明の繊維補強モルタル組成物は、収縮が小さく、下地躯体の変形への追従性や、ひび割れの低減効果にも優れ、粉塵の発生も少ないモルタルとなり、コンクリート構造物の補修・補強工事等に適するので、土木、建築分野で広範に適用できる。

Claims

セメント、フライアッシュ、液体の収縮低減剤をまぶした細骨材、流動化剤、膨張材、粉末ポリマー、増粘剤、及び短繊維を含有する繊維補強モルタル組成物。
細骨材が石灰石であることを特徴とする請求項１に記載の繊維補強モルタル組成物。
液体の収縮低減剤がセメント１００質量部に対して０．５〜４質量部になるように細骨材にまぶしてなる請求項１又は請求項２に記載の繊維補強モルタル組成物。
短繊維がセメント１００質量部に対して２〜５質量部である請求項１〜３のいずれか一項に記載の繊維補強モルタル組成物。