JP2014210688A

JP2014210688A - 気泡含有セメント組成物、気泡含有セメント組成物の製造方法、及び気泡含有セメント組成物を用いた施工方法

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Publication number: JP2014210688A
Application number: JP2013088781A
Authority: JP
Inventors: 賢司宮脇; Kenji Miyawaki; 吉原　正博; Masahiro Yoshihara; 正博吉原
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2033-04-19
Also published as: JP6198108B2

Abstract

【課題】帯水環境下での施工において、孔や隙間等の空洞部分に好適に充填することができる気泡含有セメント組成物等を提供することを課題とする。【解決手段】セメントと、起泡剤と、粘土鉱物と、急結剤と、水とが含まれ、前記急結剤が組成物の総量に対して０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下含まれ、密度が１．０ｔ／ｍ3以上１．４ｔ／ｍ3以下であることを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、エアミルクやエアモルタル等の気泡を含有する気泡含有セメント組成物、気泡含有セメント組成物の製造方法、及びこれを用いた施工方法に関する。

近年、セメントミルクやモルタルに起泡剤を含有させて気泡を発生させたエアミルクやエアモルタルが用いられている。エアミルクやエアモルタルは、気泡を含むのでセメントミルクやモルタルに比べて流動性が良好で施工箇所における充填部分の隅々にまで充填することができる等、施工性に優れ、またセメントミルクやモルタルに比べて密度が小さく軽量であるので施工箇所への荷重負担も軽減される等の特性を有することから、空洞充填工法や軽量盛土工法等に用いられている。このようなエアミルク及びエアモルタル等の気泡含有セメント組成物に関する技術として、たとえば特許文献１や特許文献２のような特許出願がなされている。

特許文献１には、超速硬セメントに所定量の水及び必要な混和剤（エアモルタルの場合にはさらに細骨材）を混練してセメントミルクまたはセメントモルタルを形成し、それとは別に、起泡剤と水とで気泡を形成し、前記セメントミルクまたはセメントモルタルと、前記気泡とを混合するエアミルクまたはエアモルタルの製造方法が記載されている。

また特許文献２には、所定量の粉末起泡剤をセメント等と予め混合し、これに水を添加して起泡させることにより気泡モルタル（エアモルタル）を製造する方法が記載されている。また、特許文献２には、気泡を強固にするために、粉末起泡剤とともに粘土鉱物等を併用することが記載されている。

ところで、エアミルクやエアモルタル等の気泡含有セメント組成物が用いられる上記空洞充填工法には、地上からボーリング孔等を介して地下の空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填することで該地下空洞部分を閉塞して地盤の安定化を図る地下空洞充填工法と称される工法や、トンネルの地山と矢板の間の隙間が放置されることにより残存している空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填してトンネルにおけるひび割れや圧縮破壊を防止するトンネル空洞充填工法と称される工法、その他、土や砂等で埋め戻しができないような種々の箇所の空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填する空洞充填工法等がある。

これらの空洞充填工法のうち、地下空洞充填工法においては、空洞部分に水が流入することがあり、水が流入した空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填しなければならないことになる。すなわち、地中の透水層には、地下水によって飽和している帯水層と称される地層があり、そのような帯水層の環境下に空洞部分があると、その空洞部分には必然的に水が流入することとなるので、水が流入した空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填しなければならないのである。

しかしながら、上記特許文献１や特許文献２で用いられるエアミルクやエアモルタル等の気泡含有セメント組成物は密度が０．３〜０．８ｔ／ｍ³程度であり、水よりも軽量であるので、上記のように水が流入した空洞部分に充填する場合に、気泡含有セメント組成物が水に浮いて空洞部分に好適に充填することができないという問題が生じていた。

このような問題は、上記のような地下空洞充填工法に限らず、帯水環境下で孔や隙間等にエアミルクやエアモルタル等の気泡含有セメント組成物を充填しなければならない箇所での施工には同様に生じることが考えられるが、いずれにしても、上記従来の気泡含有セメント組成物は、密度が０．３〜０．８ｔ／ｍ³程度であるので、上記のような帯水環境下では施工し難いという問題があった。

さらに、エアミルクやエアモルタル等の気泡含有組成物は、上記空洞充填のような施工性を良好にすべく、流動性を良好にするために気泡が含有されたものであるので、当然のことながら一般のセメントミルクやモルタルに比べてフロー値が大きいものであるが、フロー値が大きいと上記のような帯水環境下で空洞部分に充填する際に、気泡含有組成物が水中で拡散するおそれがあり、このことも帯水環境下での空洞部分への充填作業が煩雑になる要因となっていた。

特開２０１１−７３９１８号公報特開２００４−８３３３９号公報

本発明は、前記問題点に鑑み、流動性が良好で施工性に優れているという、エアミルクやエアモルタル等の気泡含有セメント組成物が本来有する特性を極力損なわないようにしつつ、上記のような帯水環境下での施工において、孔や隙間等の空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填する場合に気泡含有セメント組成物が水に浮くようなことがなく、また水中で拡散するおそれが少なく、気泡含有セメント組成物を空洞部分に好適に充填することができる気泡含有セメント組成物、気泡含有セメント組成物の製造方法および気泡含有セメント組成物を用いた施工方法を提供することを課題とする。

本発明者等は、気泡含有セメント組成物中の急結剤と粘土鉱物の含有量を特定の含有量とし、気泡含有セメント組成物の密度を１．０ｔ／ｍ³以上とすることで、流動性が良好で施工性に優れているという、気泡含有セメント組成物が本来有する特性を極力損なわないようにしつつ、さらに帯水環境下における空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填する場合に、該気泡含有セメント組成物が水に浮くようなことがなく、また水中で拡散することがなく、該空洞部分への気泡含有セメント組成物の充填を好適に行なうことができることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、本発明の気泡含有セメント組成物は、セメントと、起泡剤と、粘土鉱物と、急結剤と、水とが含まれ、前記急結剤が組成物の総量に対して０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下含まれ、密度が１．０ｔ／ｍ³以上１．４ｔ／ｍ³以下であることを特徴とするものである。

また本発明の気泡含有セメント組成物の製造方法は、セメントと、起泡剤と、粘土鉱物と、急結剤と、水とを、前記急結剤が組成物の総量に対して０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下含まれ、密度が１．０ｔ／ｍ³以上１．４ｔ／ｍ³以下となるように調製することを特徴とするものである。

さらに本発明の気泡含有セメント組成物を用いた施工方法は、セメントと、起泡剤と、粘土鉱物と、急結剤と、水とを、前記急結剤が組成物の総量に対して０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下含まれるように混合することで気泡含有セメント組成物を得て、前記気泡含有セメント組成物を用いて施工を行なうことを特徴とするものである。

本発明においては、気泡含有組成物の総量に対して急結剤が０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下含まれ、密度が１．０ｔ／ｍ³以上であるので、流動性が良好で施工性に優れているという、気泡含有セメント組成物が本来有する特性を極力損なわないようにしつつ、さらに帯水環境下における空洞部分に本発明の気泡含有セメント組成物を充填する場合に、該気泡含有セメント組成物が水に浮いて空洞部分への充填が困難となるようなことがない。

また、気泡含有組成物の総量に対して急結剤が０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下含まれていることで、本来流動性が良好な気泡含有組成物のフロー値が一定以上に維持されつつも、そのフロー値は従来の気泡含有組成物のフロー値に比べて小さくなり、上記のような帯水環境下で空洞部分に気泡含有組成物を充填する際に、従来のように気泡含有組成物が水中で拡散するおそれが少なくなる。

一方、本発明の気泡含有セメント組成物は、密度が１．４ｔ／ｍ³以下であるので、材料分離をおこしにくい。

尚、本発明でいう気泡含有セメント組成物とは、起泡剤によって形成された気泡を含むセメント組成物を意味し、たとえばエアモルタルやエアミルクがこれに含まれる。

本発明によれば、流動性が良好で施工性に優れているという、エアミルクやエアモルタル等の気泡含有セメント組成物が本来有する特性を極力損なわないようにしつつ、帯水環境下での施工において、孔や隙間等の空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填する場合に気泡含有セメント組成物が水に浮くようなことがなく、また水中で拡散するおそれが少なく、気泡含有セメント組成物を空洞部分に好適に充填することができる気泡含有セメント組成物、気泡含有セメント組成物の製造方法および気泡含有セメント組成物を用いた施工方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。先ず、本発明の気泡含有セメント組成物についての実施形態を説明する。

本実施形態の気泡含有セメント組成物は、セメントと、起泡剤と、粘土鉱物と、急結剤と、水とが含まれ、前記急結剤が組成物の総量に対して０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下含まれ、密度が１．０ｔ／ｍ³以上１．４ｔ／ｍ³以下とされているものである。

気泡含有セメント組成物とは、起泡剤によって形成された気泡を含むセメント組成物をいい、たとえばセメントと水とを含むセメントスラリーに、起泡剤で形成した気泡を含有させたエアミルク、エアモルタル等が挙げられる。

セメントとしては、公知のセメントであれば特に制限されることはないが、例えば、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、耐硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント等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、シリカセメント等の混合セメント；超速硬セメント、アルミナセメントなどが挙げられる。中でも、高炉セメント、普通セメント等が、可使時間の調整が容易であること、および低コストであることから好ましい。

起泡剤としては、例えばアルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤が用いられる。アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤を用いることで、気泡含有セメント組成物中の気泡を安定的に維持することができ、予め、起泡剤と起泡剤以外のセメント組成物成分とを混合した気泡含有セメント組成物の状態で施工現場まで搬送することができる。さらに、比較的短時間で所望の強度が発現され、施工後、比較的早期に施工箇所の供用が開始できる。

そのアルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤としては、例えば、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウムの粉末等が例示される。このような起泡剤として、例えば、ライオン株式会社製の商品名「リポランＰＪ−４００」、ライオン株式会社製の商品名「リポランＰＢ−８００」などを用いることができる。前記起泡剤は、粉末であることには限定されるものではないが、粉末起泡剤である場合には、予め、セメント等の粉体成分と混合しておくことができ、製造しやすいため好ましい。さらに起泡剤には、たとえば上記アルファオレフィンスルホン酸ナトリウムのような起泡成分以外の成分が含有されていてもよい。

粘土鉱物としては、層状粘土鉱物、繊維状粘土鉱物、非晶質粘土鉱物、シリカ鉱物、長石、沸石、ドロマイト、及びこれらの焼成物、並びにこれらの２種以上の混合物が挙げられる。中でも、層状粘土鉱物、繊維状粘土鉱物、およびこれらの焼成物からなる群から選択される１種以上である粘土鉱物が好ましい。かかる層状粘土鉱物、繊維状粘土鉱物、非晶質粘土鉱物、およびこれらの焼成物からなる群から選択される１種以上の粘土鉱物は、気泡の安定性をより良好にすることができ、且つ施工後により短時間で所望の強度が得られるからである。前記層状粘土鉱物としては、カオリン鉱物、蛇紋岩及び類縁鉱物、パイロフィライト、タルク、雲母粘土鉱物、緑泥岩、バーミキュライト、スメクタイト、ベントナイト等が挙げられる。前記繊維状粘土鉱物としては、セピオライト、アタパルジャイト等が挙げられる。前記粘土鉱物の焼成物としては、カオリンの焼成物であるメタカオリン、ハロイサイトの焼成物であるメタハロイサイト等が挙げられる。

前記粘土鉱物の中でも、ベントナイト、アタパルジャイト等が気泡の安定性が良好になるという観点から、および、比較的短時間での所望の強度が得られやすいという観点から、好ましい。

前記粘土鉱物は、膨潤力が１５ｍｌ／２ｇ以上５０ｍｌ／２ｇ以下であることが好ましい。前記粘土鉱物の膨潤力が前記範囲である場合には、より気泡の安定性が良好になる。尚、前記膨潤力は、日本ベントナイト工業会の標準試験方法（ＪＢＡＳ−１０４）に規定される方法に準拠して測定される膨潤力をいう。

急結剤としては、たとえばアルミン酸アルカリ塩、カルシウムアルミネート系、カルシウムサルホアルミネート系等の急結剤が用いられる。その中でも、アルミン酸アルカリ塩を用いるのが好ましく、とりわけアルミン酸ナトリウムを用いるのが好ましい。アルミン酸ナトリウムを用いることで、エアミルクやエアモルタル等の気泡含有セメント組成物の機能を発揮する程度に必要な気泡を保持させつつ、帯水環境下における空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填する作業を好適に行なうことができるという利点がある。
さらに急結剤には、たとえば上記アルミン酸ナトリウムのような急結成分以外の成分が含有されていてもよい。ここで急結剤に急結成分とともに急結成分以外の成分が含まれている場合、上記急結剤の組成物の総量に対する含有量（質量％）は、組成物の総量に対する急結成分の含有量（質量％）であることを意味する。急結成分としては、アルミン酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、及びケイ酸ナトリウムの群より選ばれた１種又は２種以上が挙げられる。

本実施形態の気泡含有セメント組成物においては、上述のように、組成物の総量に対する急結剤の含有量が０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物の含有量が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下とされる。急結剤が組成物の総量に対して０．２質量％未満になると、気泡含有組成物の密度が１．０ｔ／ｍ³未満になるとともに、フロー値が大きくなりすぎ、帯水環境下における空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填する作業を好適に行なえないおそれがあるからである。その一方で、急結剤が組成物の総量に対して０．４質量％を超えると、フロー値が小さくなりすぎて気泡含有組成物として機能させるのに必要な流動性が得られないおそれがあるからである。このような観点からは、気泡含有セメント組成物の総量に対する急結剤の含有量は０．２５質量％以上０．４質量％以下であることがより好ましい。

また粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％未満になると密度が高くなりすぎるおそれがあり、１５．０質量％を超えると混練不可能となるおそれがあるからである。このような観点からは、気泡含有セメント組成物の総量に対する粘土鉱物の含有量は５．０質量％以上１０．０質量％以下であることがより好ましい。

本実施形態の気泡含有セメント組成物の密度は、１．０ｔ／ｍ³以上１．４ｔ／ｍ³以下とされる。密度が１．０ｔ／ｍ³以上とされることで、帯水環境下における空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填する場合に、該気泡含有セメント組成物が水に浮くことがないので、気泡含有セメント組成物を空洞部分へ充填する作業をより容易に行なうことができる。一方、密度が１．４ｔ／ｍ³以下であれば、材料分離するおそれが少なくなる。

また本実施形態の気泡含有セメント組成物のフロー値は、たとえば後述のＮＥＸＣＯ試験法３１３に記載のフロー試験に準ずる測定で１４０ｍｍ以下であることが好ましい。１４０ｍｍを超えると、帯水環境下で気泡含有セメント組成物を空洞部分に充填する際に水中で拡散するおそれがあり、結果として空洞部分への気泡含有セメント組成物の充填作業が煩雑になるおそれがあるからである。尚、エアミルクやエアモルタル等として本来機能させるのに必要な流動性を維持する観点からは、気泡含有セメント組成物のフロー値は８０ｍｍ以上であることが好ましい。

さらに組成物の総量に対する起泡剤の含有量は０．０９質量％以上、０．４質量％以下であることが好ましい。組成物の総量に対する起泡剤の含有量が０．０９質量％未満になると、エアミルクやエアモルタル等の気泡含有セメント組成物として機能させるのに必要な気泡が組成物中に保持されなくなるおそれがある一方で、０．４質量％を超えると気泡含有組成物の密度が１．０ｔ／ｍ³未満になって帯水環境下における空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填する作業を行なう際に気泡含有セメント組成物が水に浮き、また気泡含有セメント組成物のフロー値が大きくなって該帯水環境下で空洞部分に気泡含有組成物を充填する際に、気泡含有組成物が水中で拡散するおそれがあるからである。
ここで起泡剤の組成物の総量に対する含有量（質量％）は、たとえば上記アルファオレフィンスルホン酸ナトリウムのような起泡成分以外の成分が起泡成分とともに起泡剤に起含まれている場合には、組成物の総量に対する起泡成分の含有量（質量％）であることを意味する。

さらに組成物の総量に対するセメントの含有量は３５質量％以上６０質量％以下であることが好ましい。３５質量％未満になると密度が１．０ｔ／ｍ³未満になるおそれがある一方で、６０質量％を超えると混練不可能となるおそれがあるからである。この観点からは、４０質量％以上５０質量％以下であることがより好ましい。

さらに組成物の総量に対する水の含有量は３３質量％以上５５質量％以下であることが好ましい。３３質量％未満になると混練不可能となるおそれがある一方で、５５質量％を超えると低密度となるおそれがあるからである。この観点からは、４０質量％以上５０質量％以下であることがより好ましい。

本実施形態のセメント組成物には、さらに、遅延剤、減水剤などを含んでいてもよい。また、気泡含有セメント組成物としてエアモルタルを得る場合には、骨材をさらに含んでいてもよい。

次に、本発明の気泡含有セメント組成物の製造方法の実施形態について説明する。

本実施形態の気泡含有セメント組成物の製造方法においては、セメントと、起泡剤と、粘土鉱物と、急結剤と、水とを、前記急結剤が組成物の総量に対して０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下含まれるように混合する。

具体的には、起泡剤が粉末である場合には、粉体成分であるセメントと、起泡剤とを混合して混合粉体とし、該混合粉体に、所定の水を加えて混練して気泡含有セメント組成物を得る方法が挙げられる。或いは、前記粉体成分の各成分と、水とを一度に混合して混練することで気泡含有セメント組成物を得る方法が挙げられる。いずれの方法においても、前記起泡剤が水に溶解することで気泡が発生し、混練によって該気泡をスラリー状のセメント組成物中に均一に混合することで、エアミルクあるいはエアモルタル等の気泡含有セメント組成物を製造する。前記混練は、例えば、数Ｌ〜数１０Ｌの容器に、各材料を入れて、ハンドミキサー等で混練りすることで行なうことができる。

尚、前記粉体成分として、充填材、骨材（エアモルタルの場合）などをさらに加えてもよく、液体成分として、遅延剤、減水剤などを水にさらに加えてもよい。

前記充填材を用いる場合に、重油を用いた乾燥を行っていない充填材を用いることが好ましい。充填材としては、例えばけい石粉、けい砂粉（エアモルタルの場合）などが挙げられ、これらは微粉であることが好ましい。硫黄酸化物及び窒素酸化物が付着していない充填材を用いることにより、気泡の安定性をより高めることができる。これは、乾燥時に発生する硫黄酸化物（ＳＯ_x）及び窒素酸化物（ＮＯ_x）が気泡を潰す要因の１つであると考えられるためである。

次に、前述のように製造された気泡含有セメント組成物を施工現場で用いて施工を行なう施工方法について説明する。本実施形態のセメント組成物の施工方法では、セメントと、起泡剤と、粘土鉱物と、急結剤と、水とを、前記急結剤が組成物の総量に対して０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下含まれるように混合することで気泡含有セメント組成物を得て、前記気泡含有セメント組成物を用いて施工を行なう。

この場合、製造された気泡含有セメント組成物においては、急結剤が組成物の総量に対して０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下含まれて、１．０ｔ／ｍ³以上１．４ｔ／ｍ³以下とされているので、このような気泡含有セメント組成物を帯水環境下の施工現場に搬送し、そのような施工現場で空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填するような場合、流動性が良好で施工性に優れ、軽量で施工箇所への荷重負担を軽減できる等の、エアミルクやエアモルタル等の気泡含有セメント組成物が本来有する特性を極力損なわないようにしつつ、帯水環境下における空洞部分に気泡含有セメント組成物を充填する場合に、気泡含有セメント組成物が水に浮くようなことがない。

また、本来流動性が良好な気泡含有組成物のフロー値が一定以上に維持されつつも、そのフロー値は従来の気泡含有組成物のフロー値に比べて小さくなり、上記のような帯水環境下で空洞部分に気泡含有組成物を充填する際に、従来のように気泡含有組成物が水中で拡散するおそれが少なくなる。

さらに、本実施形態の気泡含有セメント組成物の施工方法では、予め工場などの施工現場から離れた場所において気泡含有セメント組成物を前述のような製造方法によって製造して、その後、施工現場に搬送して、施工現場で気泡含有セメント組成物として用いることができる。

このように気泡含有セメント組成物を施工現場に搬送する場合、気泡含有セメント組成物中に粘土鉱物が含まれていると、気泡が組成物中に維持され易く、予め、セメントミルクまたはセメントモルタル等のスラリー状のセメント組成物と、起泡剤とを別々に搬送せずに事前に混合した状態で搬送できるので、搬送コストも抑制できる。さらに、搬送に先立って混合した材料の必要分のみを製造、搬送すればよいので、材料ロスが小さく、コスト的に有利である。また、施工現場では、別々の搬送媒体で搬送されたスラリー状のセメント組成物と起泡剤とを専用装置で混合する必要がなく、よって、施工現場において設備の小型化を図ることができる。

前記気泡含有セメント組成物を施工現場へ搬送する方法は特に限定されないが、例えば、ミキサー車、モービル車等の搬送車両を用いることが挙げられる。数Ｌ〜数１０ｍ³の工事規模の場合には、モービル車またはミキサー車を用い、数１０ｍ³以上の工事規模の場合には、ミキサー車を用いることが好ましい。あるいは、製造場所から施工現場まで接続された移送パイプ等の搬送車両以外の搬送装置を用いて搬送してもよい。

前記施工現場に搬送された気泡含有セメント組成物は、そのまま、施工現場で施工してもよく、あるいは、施工現場でさらに水等を添加してから施工してもよい。

このように、本実施形態のセメント組成物、気泡含有セメント組成物の製造方法及びこれらの施工方法は、施工場所に大型設備を必要としないので、施工量が小規模（例えば１００ｍ³未満）の場合に特に有利である。

尚、本実施形態は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

以下に実施例を示して、本発明にかかる気泡含有セメント組成物としてのセメントミルクについて、さらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（セメント組成物の含有）
本実施例で用いるセメントミルク用のセメント組成物として表１の含有量の実施例１乃至１１、及び比較例１乃至１４を準備した。尚、表１において、セメント組成物の各材料の含有量の単位はｇである。また粘土鉱物と急結剤の含有量のカッコ内の数値は質量％である。さらに使用した各材料の詳細は以下のとおりである。

（材料）
セメント：高炉セメント（商品名「高炉セメントＢ種」、住友大阪セメント株式会社製）
粘土鉱物：ベントナイト（ホージュン社製スーパークレイ：膨潤力３０ｍｌ/2ｇ）
粉末起泡剤：アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム（商品名「リポランＰＢ−８００」：ライオン株式会社製）
急結剤：アルミン酸ナトリウム（商品名「アルミン酸ナトリウム」、大洋株式会社製）

（製造方法）
まず、粉体成分として、セメント、粘土鉱物、粉末気泡剤、および急結剤を容量５Ｌの容器に入れてゴム栓２個を入れて振とうして混合した後、容量５Ｌの容器で表１に記載の各分量の水を加えて、ハンドミキサー（商品名「ＵＴ−１３０５」、マキタ社製）を用いて１３００ｒｐｍで２分間混練して、エアミルクを得た。

（評価方法）
各実施例および比較例について、密度、空気量、フロー値、性状および圧縮強度を以下のように測定した。
《密度／空気量》
混練から２分後の各エアミルクの総重量および体積を測定した。
密度は、前記総重量と体積とから求めた。体積については、各原料粉体及び水の密度から算出した。さらに、空気量は、前記密度及び重量から求めた。
《フロー値》
フロー値は、ＮＥＸＣＯ試験法３１３に記載のフロー試験に準じて測定した。
《圧縮強度》
圧縮強度は、ＪＩＳＡ１２１６に記載の土の一軸圧縮試験方法に準じた方法を用いて、材齢１日、７日、２８日の圧縮強度を測定した。

《性状》
混練直後のエアミルクをブリーディング袋に充填し、３時間後の性状を目視で観察し、消泡、分離、底部の水が溜まりの有無を評価した。

これらの結果を表２及び表３に示した。表２において、密度の単位はｔ／ｍ³、フロー値の単位はｍｍ、総重量の単位はｇ、体積の単位はｃｍ³、空気量の単位はｃｍ³である。また表３において圧縮強度の単位はｋＮ／ｍ²である。

（評価結果）
表１及び表２に示すように、急結剤の組成物の総量に対する含有量が０．２質量％以上０．４質量％以下で、粘土鉱物の組成物の総量に対する含有量が２．５質量％以上１５．０質量％以下である実施例１乃至１１のエアミルクの密度は、いずれも１．０ｔ／ｍ³以上、１．４ｔ／ｍ³以下であった。
これに対して、粘土鉱物も急結剤も含有されていない比較例１及び比較例２のエアミルクの密度は、それぞれ０．６２７ｔ／ｍ³及び０．７４３ｔ／ｍ³でいずれも１．０ｔ／ｍ³未満であった。
また粘土鉱物はそれぞれ１００ｇ（組成物の総重量に対して５．０質量％）及び５０ｇ（組成物の総重量に対して２．５質量％）含有されているが急結剤が含有されていない比較例３及び４のエアミルクの密度は、それぞれ０．６８２ｔ／ｍ³及び０．７１７ｔ／ｍ³でいずれも１．０ｔ／ｍ³未満であった。
さらに急結剤がそれぞれ２．０ｇ（組成物の総重量に対して０．１質量％）及び５．０ｇ（組成物の総重量に対して０．２５質量％）含有されているが粘土鉱物が含有されていない比較例５及び６のエアミルクの密度は、それぞれ０．７３５ｔ／ｍ³及び０．８７７ｔ／ｍ³で、比較例６は比較例１乃至４より密度が高かったが、比較例５及び６のいずれも１．０ｔ／ｍ³未満であった。
また粘土鉱物が１００ｇ（組成物の総重量に対して５．０質量％）と、上記実施例４乃至１１と同量含有されているが、急結剤がそれぞれ１．０ｇ（組成物の総重量に対して０．０５質量％）及び２．０ｇ（組成物の総重量に対して０．１質量％）と、上記実施例４乃至１１よりも少ない含有量で、０．２質量％未満である比較例７及び８のエアミルクの密度は、それぞれ０．８３２ｔ／ｍ³及び０．８００ｔ／ｍ³で、比較例１乃至４より密度が高かったが、１．０ｔ／ｍ³未満であった。
さらに急結剤が５．０ｇ（組成物の総重量に対して０．２５質量％）と、上記実施例１乃至３、及び６乃至１１と同量含有されているが、粘土鉱物が２５ｇ（組成物の総重量に対して１．２質量％）と、上記実施例４乃至１１よりも少ない含有量で、２．５質量％未満である比較例１０のエアミルクの密度は、１．４９１ｔ／ｍ³で、１．４ｔ／ｍ³を超えていた。
さらに粘土鉱物が１００ｇ（組成物の総重量に対して５．０質量％）と、上記実施例４乃至１１と同量含有されているが、急結剤が１０．０ｇ（組成物の総重量に対して０．５質量％）と、上記実施例１乃至１１よりも多い含有量で、０．４質量％を超えている比較例９のエアミルクは、混練不可で、密度及びフロ−値を測定することができなかった。
さらに急結剤が５．０ｇ（組成物の総重量に対して０．２５質量％）と、上記実施例１乃至３、及び６乃至１１と同量含有されているが、粘土鉱物が３５０ｇ（組成物の総重量に対して１７．４質量％）と、上記実施例１乃至１１よりも多い含有量で、１５．０質量％を超えている比較例１１のエアミルクも、混練不可能で密度やフロー値を測定することができなかった。
比較例１２乃至１４のエアミルクは、急結剤が５．０ｇ（組成物の総重量に対して０．２５質量％）含有され、粘土鉱物が１００ｇ（組成物の総重量に対して５．０質量％）含有され、それぞれの含有量が上記実施例６乃至１１と同じであるが、上記のように比較例１２、１３では密度が１．０ｔ／ｍ³をわずかに下回っており、比較例１４では密度が１．４ｔ／ｍ³を超えていた。比較例１２では水の含有量が１２００ｇ（組成物の総重量に対して５６．８質量％）と実施例１乃至１１に比べて多く、また比較例１３では起泡剤の含有量が１０．０ｇ（組成物の総重量に対して０．５質量％）と実施例１乃至１１に比べて多く、比較例１４では起泡剤の含有量が２．０ｇ（組成物の総重量に対して０．１質量％）と実施例１乃至１１に比べて少ないものであった。

さらに、実施例１乃至８のエアミルクのフロ−値は８６〜１４５ｍｍ程度で、いずれも１７３〜３１５ｍｍ程度の比較例１乃至８及び１０よりも小さかった。

以上のことから、粘土鉱物及び急結剤を所定量（粘土鉱物の組成物の総量に対する含有量を２．５質量％以上１５．０質量％以下、急結剤の組成物の総量に対する含有量を０．２質量％以上０．４質量％以下）とすることで、エアミルクの密度が１．０ｔ／ｍ³以上、１．４ｔ／ｍ³以下となり、フロー値も小さくなることがわかった。従って、実施例１乃至１１のエアミルクを帯水環境下での施工に用いれば、孔や隙間等の空洞部分に好適に充填することができ、また空洞部分に気泡含有組成物を充填する際に、気泡含有組成物が水中で拡散するおそれが少なくなると考えられる。

次に、目視による性状観察においては、比較例１、４、１０では泡が消えて減少しており、均一な泡がなかった。さらには、消泡によるセメントミルクの分離が発生していた。また比較例３の性状観察では分離による水溜りが発生していた。さらに比較例９、１１のエアミルクは混練不可能であった。これに対して実施例１乃至１１のエアミルクではこのような消泡や分離、底部の水溜まりは認められず、また混練不可能となることもなかった。

さらに、実施例１、４、８のエアミルクは、圧縮強度が材齢１日では１０〜６０ｋＮ／ｍ²程度であったが、材齢７日で１４００ｋＮ／ｍ²を超え、材齢２８日で３０００ｋＮ／ｍ²を超えていた。また実施例２、３、５乃至７のエアミルクは、圧縮強度が材齢１日で１００ｋＮ／ｍ²を超えており、材齢７日で２０００ｋＮ／ｍ²を超えており、材齢２８日で３５００ｋＮ／ｍ²を超えていた。

これに対して、比較例１、２、９乃至１１のエアミルクは材齢１日、７日、２８日のいずれにおいても圧縮強度を測定できなかった。比較例５のエアミルクでは材齢７日、２８日の圧縮強度を測定でき、比較例３、４、６乃至８のエアミルクでは材齢１日、７日、２８日の圧縮強度を測定できたが、いずれも実施例１乃至８のエアミルクに比べて圧縮強度が劣っていた。尚、実施例９乃至１１、及び比較例１２、１３については、圧縮強度の測定は行なっていない。

このように実施例１乃至１１のエアミルクは、密度が１．０ｔ／ｍ³以上であり、フロー値が各比較例のエアミルクより小さく、且つ、十分に気泡を含み、あるいは、気泡抜けが抑制され、さらに、気泡の均一性が高いことがわかった。また実施例１乃至８のエアミルクは、圧縮強度が各比較例のエアミルクより高いことがわかった。

Claims

セメントと、起泡剤と、粘土鉱物と、急結剤と、水とが含まれ、前記急結剤が組成物の総量に対して０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下含まれ、密度が１．０ｔ／ｍ³以上１．４ｔ／ｍ³以下である気泡含有セメント組成物。
セメントと、起泡剤と、粘土鉱物と、急結剤と、水とを、前記急結剤が組成物の総量に対して０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下含まれ、密度が１．０ｔ／ｍ³以上１．４ｔ／ｍ³以下となるように調製する気泡含有セメント組成物の製造方法。
セメントと、起泡剤と、粘土鉱物と、急結剤と、水とを、前記急結剤が組成物の総量に対して０．２質量％以上０．４質量％以下含まれ且つ前記粘土鉱物が組成物の総量に対して２．５質量％以上１５．０質量％以下含まれ、密度が１．０ｔ／ｍ³以上１．４ｔ／ｍ³以下となるように調製することで気泡含有セメント組成物を得て、前記気泡含有セメント組成物を用いて施工を行なう気泡含有セメント組成物を用いた施工方法。