JP2011195403A - 水硬性組成物、グラウトモルタル及びその硬化体 - Google Patents

Abstract

【課題】低温環境下において、優れた流動性及び短時間の凝結性を有し、強度発現性に優れたグラウトモルタル硬化体を得ることができる水硬性組成物を提供する。
【解決手段】ポルトランドセメント、流動化剤、蟻酸塩を含む凝結調整剤、無機系膨張材、金属系膨張材及び細骨材を含む水硬性組成物であり、流動化剤が、水硬性成分１００質量部に対して、側鎖長さが５０ｎｍ超であるポリカルボン酸系流動化剤を０．１質量部以上含み、側鎖長さが５０ｎｍ以下であるポリカルボン酸系流動化剤を０．１〜０．２質量部含む、水硬性組成物である。
【選択図】なし

Description

本発明は、低温環境下において優れた流動性、強度発現性及び寸法安定性を有し、グラウト材として好適に用いられる水硬性組成物に関する。

土木工事又は建築工事では、構造物などの隙間を埋めるために、充填材又はグラウト材と呼ばれるセメントモルタル系の水硬性組成物が広く用いられている。水硬性組成物は、水と混練してグラウトモルタルとして用いられる。低温環境下においても強度発現性に優れ、流動性の良好なグラウト材として、特許文献１にセメント、膨張材、減水剤及び水を含有し、固形成分中の粒子径が５μｍ以下の粒子の容積が４５％以上であるグラウト材が開示されている。

土木・建築分野において使用され、低温時の強度発現性が良好なコンクリートが得られるセメント組成物として、特許文献２及び特許文献３に、３ＣａＯ・ＳｉＯ_２含有量が６０重量％以上のポルトランドセメント、無水セッコウ、蟻酸類、減水剤を含有したセメント組成物が開示されている。

特許文献４には、ポルトランドセメント、凝結調整剤、無機系膨張材、金属系膨張材及び細骨材を含む水硬性組成物であり、凝結調整剤が、蟻酸塩及び硫酸アルミニウムより選ばれる成分を少なくとも１種含むことを特徴とする水硬性組成物が開示されている。

特開２００５−１６２５７６号公報 特開平９−２０５４４号公報 特開平９−２０５４５号公報 特開２００７−２６１８４５号公報

グラウト材の主要成分であるセメント等の水硬性成分の水和反応は、使用する温度条件に影響を受け、低温環境下では強度発現性の低下が見られ、特に初期材齢において所定の強度を得ることが難しい場合がある。本発明は、低温環境下において、優れた流動性及び短時間の凝結性を有するグラウトモルタルを得ることができ、強度発現性に優れたグラウトモルタル硬化体を得ることができる水硬性組成物を提供することを目的とする。

本発明者らは、水硬性組成物が所定のポリカルボン酸系流動化剤を二種類含むことにより、その水硬性組成物を用いて得られるグラウトモルタルが、優れた流動性、短時間の凝結性及び優れた強度発現性を有することができることを見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明は、水硬性成分、流動化剤、蟻酸塩を含む凝結調整剤、無機系膨張材、金属系膨張材及び細骨材を含む水硬性組成物であり、水硬性成分がポルトランドセメントであり、流動化剤が、水硬性成分１００質量部に対して、側鎖長さが５０ｎｍ超であるポリカルボン酸系流動化剤を０．１質量部以上含み、側鎖長さが５０ｎｍ以下であるポリカルボン酸系流動化剤を０．１〜０．２質量部含む、水硬性組成物である。本発明の水硬性組成物を用いるならば、低温環境下において、優れた流動性、短時間の凝結性及び優れた強度発現性を有するグラウトモルタルを得ることができる。

本発明の水硬性組成物の好ましい態様を以下に示す。本発明では、これらの態様を適宜組み合わせることができる。
（１）側鎖長さが５０ｎｍ超であるポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーが、カルボン酸エステルを有しないポリオキシエチレン鎖の側鎖を含み、ポリオキシエチレン鎖の繰り返し単位構造数ｎが５０〜２００である。所定の流動化剤を用いることにより、低温環境下において、優れた流動性、短時間の凝結性及び優れた強度発現性を有するグラウトモルタルを確実に得ることができる。
（２）側鎖長さが５０ｎｍ以下であるポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーが、ポリオキシエチレン鎖を有するカルボン酸エステルの側鎖を含み、ポリオキシエチレン鎖の繰り返し単位構造数ｎが２０〜４０である。所定の流動化剤を用いることにより、低温環境下において、優れた流動性、短時間の凝結性及び優れた強度発現性を有するグラウトモルタルをさらに確実に得ることができる。
（３）蟻酸塩が、蟻酸カルシウム、蟻酸マグネシウム及び蟻酸ナトリウムより選ばれる少なくとも１種である。凝結調整剤が所定の蟻酸塩であることにより、低温環境下におけるポルトランドセメントの水和反応を好適に促進させることができる。

また、本発明は、水硬性組成物と水とを混練したグラウトモルタルであって、５℃で養生した材齢１日のグラウトモルタル硬化体の圧縮強度が、８．０Ｎ／ｍｍ^２以上、好ましくは９．０Ｎ／ｍｍ^２以上、より好ましくは１０．０Ｎ／ｍｍ^２以上、さらに好ましくは１１．０Ｎ／ｍｍ^２以上、特に好ましくは１１．５Ｎ／ｍｍ^２以上であり、５℃での凝結終結時間が１０時間以内であり、且つＪロート流下時間が６〜１０秒である、グラウトモルタルである。

また、本発明は、水硬性組成物と水とを混練したグラウトモルタルを硬化させて得られるグラウトモルタル硬化体である。本発明のグラウトモルタル硬化体は、優れた強度発現性を有することができる。

また、本発明は、上述の水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル調製・施工用トラックに搭載したミキサーを用いて、水硬性組成物と水とを連続的に混練してグラウトモルタルを調製する工程と、前記トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介してグラウトモルタルを施工箇所へ連続的に供給・打設して硬化させる工程とを含む、グラウトモルタル構造物の施工方法である。

本発明の水硬性組成物を用いたグラウトモルタルは、低温環境下において、流動性、強度発現性及び寸法安定性に優れた水硬性組成物であり、例えば気温５℃といった低温環境下において、土木工事又は建築工事に用いられる充填材やグラウト材としての要求性能を兼ね備えていて好適に用いられる。すなわち、本発明により、低温環境下において、優れた流動性及び短時間の凝結性を有するグラウトモルタルを得ることができる。また、低温環境下において、そのグラウトモルタルを用いることによって、強度発現性に優れたグラウトモルタル硬化体を得ることができる。

水硬性組成物を貯蔵するタンク及びスラリー製造・供給装置を搭載したグラウトモルタル調製・施工用トラックの全体構成を示す模式図である。

本発明の水硬性組成物は、水硬性成分、流動化剤、蟻酸塩を含む凝結調整剤、無機系膨張材、金属系膨張材及び細骨材を含み、水硬性成分がポルトランドセメントである。本発明の水硬性組成物は、側鎖長さが５０ｎｍ超、好ましくは６０ｎｍ以上、より好ましくは７０ｎｍ以上であるポリカルボン酸系流動化剤（「流動化剤ａ」という）及び鎖長さが５０ｎｍ以下、好ましくは４０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下であるポリカルボン酸系流動化剤（「流動化剤ｂ」という）の二種類の流動化剤を含むことに特徴がある。本発明の水硬性組成物が流動化剤ａ及び流動化剤ｂを含むことにより、得られるグラウトモルタルの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ことができる。

本発明の水硬性組成物に含まれる水硬性成分として、ポルトランドセメントを用いることができる。本発明の水硬性組成物に含まれるポルトランドセメントは、特に限定されるものではなく、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、中庸熱ポルトランドセメント及び低熱ポルトランドセメント等の中の一種又はそれらの混合物を用いることができる。また、本発明の水硬性組成物に含まれる水硬性成分として、ポルトランドセメントに高炉スラグ、シリカフューム、フライアッシュ又は石灰石微粉末等を混合した高炉セメントやフライアッシュセメントなどの混合セメントを用いることができる。本発明の水硬性組成物は、特に低温環境下で用いることから、強度発現性が良好な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又はそれらの混合物を使用することが好ましい。

本発明の水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対し、細骨材を好ましくは３０〜３００質量部、さらに好ましくは４０〜２５０質量部、より好ましくは５０〜２２０質量部、特に好ましくは６０〜２００質量部を配合することが好ましい。本発明の水硬性組成物が適切な量の細骨材を含むことにより、グラウトモルタルを硬化して得られるグラウトモルタル硬化体は、適切な強度を有することができる。

本発明の水硬性組成物に含まれる細骨材として、粒度が３．５ｍｍ以下の珪砂、川砂、陸砂、海砂、砕砂などを用いることができる。

細骨材の粒度は、３．５ｍｍ以下のものを用いることが好ましい。細骨材１００質量％中に、粒度０．１５〜２ｍｍの細骨材が好ましくは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により、優れた流動性のグラウトモルタルを得ることができる。なお、細骨材の粒度は、ＪＩＳ・Ｚ−８８０１で規定される呼び寸法の異なる数個のふるいを用いて測定することができる。

本発明の水硬性組成物は、減水効果を合わせ持つ所定の流動化剤を二種類含む。二種類の流動化剤とは、側鎖長さが５０ｎｍ超であるポリカルボン酸系流動化剤（「流動化剤ａ」という）及び鎖長さが５０ｎｍ以下であるポリカルボン酸系流動化剤（「流動化剤ｂ」という）である。本発明の水硬性組成物が流動化剤ａ及び流動化剤ｂを含むことにより、得られるグラウトモルタルの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ことができる。

本発明の水硬性組成物に含まれる流動化剤ａは、側鎖にカルボン酸エステルを有しないポリマーにより構成されるポリカルボン酸系流動化剤であることが好ましい。流動化剤ａとして用いることのできるポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーは、好ましくは、少なくとも下記化学式で示される構造単位Ａ２を含み、特に下記化学式で示される構造単位Ａ２及び構造単位Ｂを含む。構造単位Ａ２は、ポリオキシエチレン鎖の側鎖（−（ＯＣ_２Ｈ_４）_ｎ−Ｈ）を含むが、カルボン酸エステルではない。流動化剤ａのポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーは、より好ましくは、下記化学式で示される構造単位Ａ２及び構造単位Ｂからなる。

構造単位Ａ２は、カルボン酸エステルを有しないポリオキシエチレン鎖を有する側鎖を有する。ポリオキシエチレン鎖の単位構造（ＰＯＥ）の繰り返し数（繰り返し単位構造数）をｎとすると、本発明の水硬性組成物に含まれる流動化剤ａのポリカルボン酸系流動化剤では、繰り返し単位構造数ｎが５０〜２００の範囲であることが好ましく、ｎが８０〜１９０であることがより好ましく、ｎが１２０〜１８０であることがさらに好ましい。繰り返し単位構造数ｎは具体的には、１６０であることができる。

本発明の水硬性組成物に含まれる流動化剤ａのポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置によりＮａ量の測定をした場合、ポリカルボン酸系流動化剤ａを構成するポリマー中のＮａ量が、好ましくは２０００超〜３５００μｇ／ｇ、より好ましくは２２００〜３３００μｇ／ｇ、さらに好ましくは２４００〜３０００μｇ／ｇ、特に好ましくは２６００〜２８００μｇ／ｇであることが好ましい。流動化剤ａのポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマー中のＮａ量は、具体的には、２７００μｇ／ｇであることができる。

本発明の水硬性組成物に含まれる流動化剤ｂは、ポリカルボン酸系流動化剤である。流動化剤ｂとして用いることのできるポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーは、好ましくは、少なくとも下記化学式で示される構造単位Ｃを含み、特に下記化学式で示される構造単位Ａ、構造単位Ｂ及び構造単位Ｃを含む。流動化剤ｂのポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーは、より好ましくは、下記化学式で示される構造単位Ａ、構造単位Ｂ及び構造単位Ｃからなる。

構造単位Ｃは、ポリオキシエチレン鎖を有するカルボン酸エステルの側鎖を有する。ポリオキシエチレン鎖の単位構造（ＰＯＥ）の繰り返し数（繰り返し単位構造数）をｎとすると、本発明の水硬性組成物に含まれる流動化剤ｂのポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーでは、繰り返し単位構造数ｎが２０〜４０の範囲であることが好ましく、繰り返し単位構造数ｎが２１〜３５であることがより好ましく、ｎが２２〜３０であることがさらに好ましい。繰り返し単位構造数ｎは具体的には、２４であることができる。

本発明の水硬性組成物に含まれる流動化剤ｂのポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーの、構造単位Ａの数と、構造単位Ｃの数との割合（構造単位Ａの数：構造単位Ｃの数）は、好ましくは８：２〜６：４、より好ましくは７．５：２．５〜６．５：３．５、さらに好ましくは７．６：２．４〜６．４：３．６、特に好ましくは７．２：２．８〜６．８：３．２である。構造単位Ａの数と、構造単位Ｃの数との割合（構造単位Ａの数：構造単位Ｃの数）は、具体的には、７：３であることができる。

本発明の水硬性組成物に含まれる流動化剤ｂのポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置によりＮａ量の測定をした場合、ポリカルボン酸系流動化剤ｂを構成するポリマー中のＮａ量が、好ましくは１０００〜２０００μｇ／ｇ、より好ましくは１２００〜１９００μｇ／ｇ、さらに好ましくは１４００〜１８００μｇ／ｇ、特に好ましくは１５００〜１７００μｇ／ｇであることが好ましい。流動化剤ｂのポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマー中のＮａ量は、具体的には、１６００μｇ／ｇであることができる。

本発明の水硬性組成物に対する流動化剤ａ（側鎖長さが５０ｎｍ超であるポリカルボン酸系流動化剤）の添加量は、水硬性成分１００質量部に対し、０．１質量部以上であり、好ましくは０．１〜５質量部、より好ましくは０．０．１〜２質量部、さらに好ましくは０．１〜１質量部、特に好ましくは０．１〜０．５質量部の範囲で使用することができる。

本発明の水硬性組成物に対する流動化剤ｂ（側鎖長さが５０ｎｍ以下であるポリカルボン酸系流動化剤）の添加量は、水硬性成分１００質量部に対し、０．１〜０．２質量部であり、好ましくは０．１〜０．１８質量部、より好ましくは０．１〜０．１７質量部、さらに好ましくは０．１〜０．１６質量部、特に好ましくは０．１〜０．１５質量部の範囲で使用することができる。

本発明の水硬性組成物中の流動化剤ａ及び流動化剤ｂの添加量が上述の範囲であることにより、本発明の水硬性組成物を用いて得られるグラウトモルタルが、低温環境下において、優れた流動性、短時間の凝結性及び優れた強度発現性を有することを確実にすることができる。

なお、一般的に用いられる流動化剤としては、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、市販のものを挙げることができる。これらの一般的に用いられる流動化剤は、本発明の水硬性組成物の特性を損なわない範囲で、さらに添加することができる。しかしながら、本発明の水硬性組成物を用いて得られるグラウトモルタルが、低温環境下において、優れた流動性、短時間の凝結性及び優れた強度発現性を有することをより確実にするために、流動化剤は、上述の流動化剤ａ及び流動化剤ｂからなることが好ましい。

本発明の水硬性組成物に含まれる無機系膨張材及び金属系膨張材は、グラウトモルタルの硬化過程で生じる体積変化を補償し、グラウトモルタル硬化体の寸法安定性の向上に不可欠なものであり、建築物や構造物との密着性向上に有効である。

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。石灰系膨張材としては、生石灰、生石灰−石膏系を用いることが好ましく、特に生石灰−石膏系を用いることが好ましい。無機系膨張材としては、例えば遊離生石灰を膨張成分として含むものや、カルシウムサルフォアルミネート等のエトリンガイト形成物質を膨張成分とする市販品を使用することができる。好ましくは、収縮補償効果とともに反応時の水和発熱によって低温環境下の強度増強効果を有する生石灰を有効成分として含む膨張材を用いることが特に好ましい。この場合、膨張材中の生石灰含有量は特に限定されないが、生石灰含有量が高いもの（１００重量％を含む）では水和反応が急激に進行することがあるので８０重量％以下の生石灰含有量のものを用いることが好ましい。

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１〜３０質量部、より好ましくは２〜２５質量部、さらに好ましくは３〜２０質量部、特に好ましくは４〜１５質量部を用いることが好ましい。無機系膨張材の添加量が１質量部よりも少ないと、その効果が不充分である場合があり、また３０質量部より多いと水和反応による膨張量が増加して目的の強度を得られなくなる場合があるので好ましくない。

金属系膨張材としては、アルミニウム粉、鉄粉等を用いることができる。特に、反応性が高いことから、アルミニウム粉の使用が好ましい。アルミニウム粉は、ＪＩＳ・Ｋ−５９０６：１９９８「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質量部の範囲で用いることが好ましい。

本発明の水硬性組成物に含まれる凝結調整剤は、蟻酸塩を含む。凝結調整剤として蟻酸塩を含むことにより、低温環境下におけるポルトランドセメントの水和反応を好適に促進させることができる。

本発明で用いる蟻酸塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩、アルミニウム塩、亜鉛塩、及びアンモニウム塩等が挙げられ、これらの塩からなる群のうちの一種又は二種以上を用いることができる。凝結促進効果、グラウトモルタルの流動性及び硬化体強度特性の点から、蟻酸塩としては、そのナトリウム塩、カルシウム塩及びマグネシウム塩からなる群のうちの一種以上が好ましく、特にカルシウム塩が好ましい。

本発明の水硬性組成物に対する蟻酸塩の添加量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．３〜５質量部、さらに好ましくは０．４〜４．５質量部、より好ましくは０．５〜４質量部、特に好ましくは０．６〜３質量部の範囲で好適な効果が得られる。蟻酸塩の添加量が０．３質量部未満では初期の強度発現性が不充分な場合があり、５質量部を越えて使用しても更なる添加効果の増進が期待できない。

また、本発明の水硬性組成物に含まれる凝結調整剤としては、さらに硫酸アルミニウムを含むことができる。本発明で用いる硫酸アルミニウムは、特性を妨げない範囲で粒径を適時選択することができる。硫酸アルミニウムの添加量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．３〜５質量部、さらに好ましくは０．４〜４．５質量部、より好ましくは０．５〜４質量部、特に好ましくは０．６〜３質量部の範囲が好適である。硫酸アルミニウムの使用量が０．３質量部未満では初期の強度発現性が不充分な場合があり、５質量部を越えて使用しても添加量の増加に見合った効果は期待できない。

本発明の水硬性組成物に含まれる凝結調整剤としては、蟻酸塩のみを用いることがより好ましく、それにより低温環境下におけるポルトランドセメントの水和反応をより好適に促進させる効果がある。

本発明の水硬性組成物は、所定量の消泡剤を含むことができる。消泡剤は、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系、鉱油系などの合成物質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でき、これらは単独で又は２種以上を混合して使用することができる。

本発明の水硬性組成物は、消泡剤を水硬性成分１００質量部に対して０．１質量部以上含むことが好ましい。水硬性組成物が流動化剤を含む場合、グラウトモルタルを混練する際に泡が発生する場合がある。泡の発生によって、得られるグラウトモルタル硬化体の表面の平坦性に問題を生じる。消泡剤を添加することにより、グラウトモルタルを混練する際に生じる泡の発生を防止することができる。なお、消泡剤の添加量の上限は、本発明の水硬性組成物の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して、２質量部以下であることが好ましく、１質量部以下であることがより好ましく、０．５質量部以下であることがさらに好ましい。

本発明の水硬性組成物では上記の成分の他に、本発明の特性を損なわない範囲で必要に応じて、増粘剤及び有機系短繊維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、増粘剤を含むことができる。本発明の水硬性組成物に含まれる増粘剤としては、ヒドロキシメチルセルロースを含むセルロース系、ラテックス系及び水溶性ポリマー系などの増粘剤を単独で、又は併用して使用することができる。本発明の水硬性組成物が増粘剤を含むことにより、適切な施工性を有するようにグラウトモルタルの粘度を調節することができる。

本発明のプレミックス粉体に対する増粘剤は、本発明の特性を損なわない範囲の添加量で添加することができる。本発明のプレミックス粉体に対する増粘剤の添加量は、水硬性成分１００質量部に対し、好ましくは０．００１〜２質量部、より好ましくは０.００５〜１．５質量部、さらに好ましくは０．００７５〜１質量部含むことが好ましい。増粘剤の添加量が多くなると、モルタル粘度が増加して流動性の低下をするおそれがあるので、増粘剤の添加量は上述の範囲であることが好ましい。

本発明の水硬性組成物は、有機系短繊維を含むことができる。有機系短繊維としては、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール及びポリ塩化ビニルなどの樹脂成分からなる有機系繊維の短繊維を用いることができ、これらの一種又は二種以上の混合物として使用することができる。本発明の水硬性組成物が有機系短繊維を含むことにより、曲げ強度に優れ、クラックの生じにくい又は生じない硬化物を安定して得ることができる。

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、グラウトモルタルの流動性、可使時間、材料分離などの性状を調整することができる。

水の添加量は、本発明の流動特性及び強度特性を損なわない範囲で添加できる。水硬性組成物の合計質量に対する水の質量の割合（水の質量／水硬性組成物の合計質量、「水比」という）は、好ましくは５〜３０％、より好ましくは１０〜２５％、さらに好ましくは１２〜２０％であることにより、施工性の良好なグラウトモルタルを得ることができる。

本発明の水硬性組成物は所定量の消泡剤を含む場合には、水と混練して得られるグラウトモルタルには、混練後に気泡の発生がないため好ましい。

本発明の水硬性組成物は、低温環境下、すなわち気温が好ましくは２℃〜１５℃、さらに好ましくは２℃〜１３℃、より好ましくは２℃〜１２℃、特に好ましくは、２℃〜１０℃の範囲で好適な性能が発揮される。

大規模な現場で大量のグラウトモルタルを限られた期間内に施工する場合には、特に、グラウトモルタルを連続的に製造し、離れた施工場所へ供給・施工できる図１に示すような水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えたグラウトモルタル調製・施工用トラックを使用し、該トラックに搭載した連続混練ミキサーを用いて、水硬性組成物と水とを連続的に混練してグラウトモルタルを連続的に調製し、該トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介してグラウトモルタルを施工箇所へ連続的に供給・打設する施工方法が、施工効率及び施工品質において極めて有効である。
本発明の水硬性組成物は、所定量の水と速やかに混練され、安定して優れた流動性状と良好な材料分離抵抗性とを有するグラウトモルタルが得られることから、前記の水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えたグラウトモルタル調製・施工用トラックを使用したグラウトモルタル構造物の施工方法に好適に用いることができる。

本発明の水硬性組成物を、水と混練したときのＪロート流下値の上限は、充填性を損なわないために、好ましくは１５秒以下、さらに好ましくは１４秒以下、より好ましくは１３秒以下、特に好ましくは１０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４秒以上、さらに好ましくは５秒以上、特に好ましくは６秒以上である。すなわち、本発明の水硬性組成物を、水と混練したときのＪロート流下値の範囲は、具体的には、６〜１０秒のものを得ることができる。なお、「Ｊロート流下値」は、土木学会充てんモルタル試験方法（案）（ＪＳＣＥ・Ｆ５４２−１９９３）Ｊ１４ロートによる流下値を示す。

本発明の水硬性組成物を用いて得られるグラウトモルタルの凝結時間の終結が、好ましくは１０時間以内、より好ましくは９時間以内である。

本発明の水硬性組成物を用いて得られるグラウトモルタルを硬化させることにより、圧縮強度（材齢１日）が、好ましくは８Ｎ／ｍｍ^２以上、さらに好ましくは９Ｎ／ｍｍ^２以上のグラウトモルタル硬化体を得ることができる。

本発明の水硬性組成物を用いるならば、低温環境下において、優れた流動性及び短時間の凝結性を有することのできるグラウトモルタルを得ることができる。また、低温環境下において、そのグラウトモルタルを用いることによって、強度発現性に優れたグラウトモルタル硬化体を得ることができ、低温環境下で行われる土木建築分野の各種工事で、好適に利用されるグラウト材を提供するものである。

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ロート流下値（秒）：土木学会充てんモルタル試験方法（ＪＳＣＥ・Ｆ５４１−１９９９）Ｊ１４ロートによる流下値を示す。
２）フロー値
フロー値は、ＪＡＳＳ・１５Ｍ−１０３に準拠して測定する。厚さ５ｍｍのみがき板ガラスの上に内径５０ｍｍ、高さ１０２ｍｍの塩化ビニル製パイプ（内容積２００ｍｌ）を置き、練り混ぜたモルタルを充填した後、パイプを引き上げる。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）凝結時間：ＪＩＳ Ａ−１１４７「コンクリートの凝結時間試験方法」に準じてプロクター貫入抵抗針により試験を行う。
４）圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）：試験体φ５×１０ｃｍ、ＪＩＳ・Ａ−１１０８：２００６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（宇部早強ポルトランドセメント、ブレーン比表面積４５００ｃｍ^２／ｇ）。

２）細骨材：
・珪砂ａ ： Ｓ４（川鉄鉱業社製、細粒砂）。
・珪砂ｂ ： ＳＮ５０（瓢屋社製、細粒砂）。
・珪砂ｃ ： ＳＮ７０（瓢屋社製、微粒砂）。
・細骨材には、珪砂ａ、珪砂ｂ及び珪砂ｃを、表２に示す割合で混合して使用した。珪砂ａ、珪砂ｂ及び珪砂ｃの粒度について、篩を用いて測定した結果を表３に示す。

３）流動化剤（減水剤）：
・ポリカルボン酸系流動化剤ａ： ＢＡＳＦポゾリス社製、Ｍｅｌｆｌｕｘ（登録商標）５５８１Ｆ。構造単位Ａ２及び構造単位Ｂを有するポリカルボン酸系流動化剤である。構造単位Ｃは、ポリオキシエチレン鎖を有する側鎖を有する。側鎖は、カルボン酸エステルを有しない。構造単位Ａ２のポリオキシエチレン鎖の繰り返し単位構造数ｎ＝１６０である。その他、詳細を表１に示す。
・ポリカルボン酸系流動化剤ｂ： ＢＡＳＦポゾリス社製、Ｍｅｌｆｌｕｘ（登録商標）ＡＰ１０１Ｆ。構造単位Ａ、構造単位Ｂ及び構造単位Ｃを含むポリカルボン酸系流動化剤である。構造単位Ｃは、ポリオキシエチレン鎖を有するカルボン酸エステルの側鎖を有する。構造単位Ｃのポリオキシエチレン鎖の繰り返し単位構造数ｎ＝２４である。その他、詳細を表１に示す。

４）増粘剤：メチルセルロース系増粘剤ハイユーローズ（宇部興産株式会社製）。
５）無機系膨張材 ： 生石灰−石膏系膨張材（太平洋マテリアル社製）。
６）金属系膨張材 ： アルミニウム粉（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）。
７）凝結調整剤：蟻酸カルシウム（朝日化学工業所社製）。
８）消泡剤：アデカネートＢ１０７Ｆ（旭電化工業社製）。

［実施例１〜５及び比較例１〜２］
表２に示す成分を、アイリッヒミキサを使用して混合し、表２に示す組成の水硬性組成物を得た。

低温環境を想定して、温度５℃、相対湿度６５％の条件下で、２５Ｌの金属製容器に水硬性組成物１００質量部に対して水１６〜１７質量部を加え、タービン羽根を取り付けた０．６２ＫＷハンドミキサー（日立工機社製、品番：１５０ｍｍＵＭ１５）を使用し、
１１００ｒｐｍで攪拌しながら水硬性組成物を全量投入後、２分間混練して、グラウトモルタルを調製した。

得られたグラウトモルタルのＪロート流下時間、フロー値並びにグラウトモルタルの硬化体の凝結時間及び圧縮強度を評価した結果を表２に示す。なお、表２中、「評価」欄の記号の意味は、下記のとおりである。記号が「○」の場合には、使用可能条件を満たしているといえる。
・Ｊロート流下時間：６〜１０秒の範囲：○、６〜１０秒の範囲外：×。
・凝結終結時間：１０時間以内：○、１０時間超：×。
・材齢１日の圧縮強度：８Ｎ／ｍｍ^２以上：○、８Ｎ／ｍｍ^２未満：×。

５℃の低温環境下での評価結果は以下のとおりである。流動化剤ｂのみを含む水硬性組成物を用いた比較例１の場合、Ｊロート流下時間は９．２秒で６〜１０秒の範囲内で、材齢１日の圧縮強度は８．９Ｎ／ｍｍ^２で８Ｎ／ｍｍ^２以上であったが、凝結終結時間が１０時間超であり使用可能条件を満たしていない。一方、流動化剤ａのみを含む水硬性組成物を用いた比較例２の場合、凝結終結時間は５時間４０分と短時間であり、また材齢１日の圧縮強度も１１．２Ｎ／ｍｍ^２と８Ｎ／ｍｍ^２以上であったが、実施例１〜５の水比（１６％）よりも高い水比（１７％）で混練を行ったにもかかわらずＪロート流下時間は１０．５秒であり６〜１０秒の範囲外となり、使用可能条件を満たしていない。これに対して流動化剤ａ及び流動化剤ｂを含む水硬性組成物を用いた実施例１〜５においては、Ｊロート流下時間は６〜１０秒の範囲であり、凝結終結時間は１０時間以内、最長でも８時間５０分（実施例１）であり、材齢１日の圧縮強度は８Ｎ／ｍｍ^２以上、最低でも９．８Ｎ／ｍｍ^２であり、優れた流動性、短時間の凝結性及び優れた強度発現性を有するグラウトモルタルを得ることができた。

以上のことから、本発明の水硬性組成物を用いるならば、優れた流動性、短時間の凝結性及び優れた強度発現性を有するグラウトモルタルを得ることができることが明らかとなった。本発明の水硬性組成物を用いるグラウトモルタルは、低温環境下、例えば気温５℃といった低温環境下において、土木工事又は建築工事に用いられる充填材やグラウト材としての要求性能を兼ね備えていて好適に用いることができることが明らかとなった。

３１ ： グラウトモルタル調製・施工用トラック
３２ ： 水硬性組成物の供給口
３３ ： 水硬性組成物タンク
３４ ： グラウトモルタル
３５ ： 混練装置（ミキサー）
３６ ： ホッパー
３７ ： 水硬性組成物
３８ ： スクリューフィーダー
３９ ： 水タンク
４０ ： 水供給ポンプ
４１ ： 水供給パイプ
４２ ： 多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根
４３ ： グラウトモルタルタンク（リザーバータンク）
４４ ： スラリーポンプ
４５ ： スラリーホース

Claims (7)

1. 水硬性成分、流動化剤、蟻酸塩を含む凝結調整剤、無機系膨張材、金属系膨張材及び細骨材を含む水硬性組成物であり、
   水硬性成分がポルトランドセメントであり、
   流動化剤が、水硬性成分１００質量部に対して、側鎖長さが５０ｎｍ超であるポリカルボン酸系流動化剤を０．１質量部以上含み、側鎖長さが５０ｎｍ以下であるポリカルボン酸系流動化剤を０．１〜０．２質量部含む、水硬性組成物。
2. 側鎖長さが５０ｎｍ超であるポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーが、カルボン酸エステルを有しないポリオキシエチレン鎖の側鎖を含み、ポリオキシエチレン鎖の繰り返し単位構造数ｎが５０〜２００である、請求項１に記載の水硬性組成物。
3. 側鎖長さが５０ｎｍ以下であるポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーが、ポリオキシエチレン鎖を有するカルボン酸エステルの側鎖を含み、ポリオキシエチレン鎖の繰り返し単位構造数ｎが２０〜４０である、請求項１又は２に記載の水硬性組成物。
4. 蟻酸塩が、蟻酸カルシウム、蟻酸マグネシウム及び蟻酸ナトリウムより選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の水硬性組成物と水とを混練したグラウトモルタルであって、
   ５℃で養生した材齢１日のグラウトモルタル硬化体の圧縮強度が、８．０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、５℃での凝結終結時間が１０時間以内であり、Ｊロート流下時間が６〜１０秒であるグラウトモルタル。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の水硬性組成物と水とを混練したグラウトモルタルを硬化させて得られるグラウトモルタル硬化体。
7. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル調製・施工用トラックに搭載したミキサーを用いて、水硬性組成物と水とを連続的に混練してグラウトモルタルを調製する工程と、前記トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介してグラウトモルタルを施工箇所へ連続的に供給・打設して硬化させる工程とを含む、グラウトモルタル構造物の施工方法。

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