JP2016037407A

JP2016037407A - 高流動保持型低発熱性グラウト組成物

Info

Publication number: JP2016037407A
Application number: JP2014160065A
Authority: JP
Inventors: 昌範柴垣; Masanori Shibagaki; 中原　和彦; Kazuhiko Nakahara; 和彦中原; 浩丸田; Hiroshi Maruta
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2034-08-06
Also published as: JP6306973B2

Abstract

【課題】充填可能な高い流動性を数時間以上保持し、材料分離抵抗性に優れた低発熱性のグラウト組成物の提供。【解決手段】ポルトランドセメント及びポゾランを含む結合材と、骨材と、増粘剤と、分散剤とを含有するグラウト組成物であって、結合材１００質量部に対しポルトランドセメントを４０〜６５質量部、シリカフューム及び／又はメタカオリンを３〜１５質量部、シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾランを２０〜５０質量部含有し、ポルトランドセメント１００質量部に対しポリカルボン酸系分散剤を０．２〜１．２質量部、メラミンスルホン酸系分散剤を１〜６質量部含有することを特徴とする高流動性保持型低発熱性グラウト組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、高流動性を長時間保持し、かつ低発熱性のグラウト組成物に関する。

炭鉱等の廃坑、防空壕、廃棄された地下用水路、地下の採石場跡等の地下空洞への充填、水槽や各種構築物等の構築や補修において、セメント系のグラウト材が使用されることがある。セメント系グラウト材を打設する箇所の容積が大きいと、グラウト材の発熱による温度上昇を抑えるために、細かく何回にも分けてグラウト材を打設しなければならず、時間が要するとともに、打ち継ぎが多数生じてしまうために一体性の点で問題があった。
そこで、低熱ポルトランドセメントおよびカルシウムサルフォアルミネート系膨張材を含む水硬性無機粉体、オキシカルボン酸及び／又はオキシカルボン酸塩、炭酸アルカリ、炭酸水素アルカリ及び硫酸アルカリ化合物から選ばれる少なくとも１種、乾燥収縮低減剤、及び細骨材を含有するグラウト材組成物（特許文献１）、並びにセメント、カルシウムアルミノフェライト系膨張材とカルシウムサルフォアルミネート系膨張材からなる膨張材、収縮低減剤、繊維、減水剤、発泡物質、及び細骨材を含有するグラウト組成物（特許文献２）が、低発熱性のグラウト材として提案されている。

特開２００７−２５４１８３号公報特開２００８−２４７６７７号公報

しかしながら、前記従来の低発熱性グラウト材の充填可能な流動性、すなわち可使時間は長いもので２時間程度であった。従って、従来の低発熱性のグラウト材を用いて大きな又は長い地下空洞等へ充填すると、空洞等の端部まで充填できないことやグラウト材を打ち継ぐことにより打ち継ぎが生じてしまうことがある。未充填部や打ち継ぎがあると、一体性の点で問題がある。例えば、未充填部や打ち継ぎ部は水が流れ易く、即ち水道（みずみち）となるため、地下水等が空洞に流れ込むとその水を止めることはできない。また、これまでの低発熱性のグラウト材を用い２時間を越えて充填作業を行うと、グラウトポンプやホース内でグラウト材が詰まる虞が高かった。

従って、本発明の課題は、充填可能な高い流動性を数時間以上保持し、材料分離抵抗性に優れた低発熱性のグラウト材が得られるグラウト組成物を提供することにある。

そこで本発明者は、上記課題を解決すべく種々検討した結果、ポルトランドセメント、骨材、ポゾラン、増粘剤、分散剤を含有し、結合材に対しセメント、シリカフューム及び／又はメタカオリン、並びに該シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾランを特定割合で混和し、さらにポルトランドセメントに対し、ポリカルボン酸系セメント分散剤とメラミンスルホン酸系分散剤を併用し、特定割合で混和することにより、水中不分離性グラウト組成物の混練物（グラウト材）が充填可能な高い流動性を数時間以上保持することができ、且つ材料分離抵抗性があり、低発熱性を有することを見出し本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、以下の〔１〕〜〔３〕の高流動保持型低発熱性グラウト組成物を提供するものである。
〔１〕ポルトランドセメント及びポゾランを含む結合材と、骨材と、増粘剤と、分散剤とを含有するグラウト組成物であって、
結合材１００質量部に対しポルトランドセメントを４０〜６５質量部、シリカフューム及び／又はメタカオリンを３〜１５質量部、シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾランを２０〜５０質量部含有し、
ポルトランドセメント１００質量部に対しポリカルボン酸系分散剤を０．２〜１．２質量部、メラミンスルホン酸系分散剤を１〜６質量部含有することを特徴とする高流動性保持型低発熱性グラウト組成物。
〔２〕結合材１００質量部に対し２５〜４５質量部の水で混練する〔１〕記載の高流動保持型低発熱性グラウト組成物。
〔３〕前記増粘剤の使用量が混練時の水１００質量部に対し０．０５〜０．２５質量部である〔１〕又は〔２〕記載の高流動保持型低発熱性グラウト組成物。

本発明によれば、混練物が充填可能な高い流動性を８時間以上保持することができ、材料分離抵抗性があり且つ低発熱性を有する高流動保持型低発熱性グラウト組成物が得られる。より詳しくは、混練直後から数時間以上、好ましくは８時間以上２００ｍｍ以上のＪＩＳ静置フロー値で充填可能な高い流動性を保持し、ブリーディング率が２％以下で材料分離抵抗性に優れ、且つ温度上昇量が小さい高流動保持型低発熱性グラウト組成物が得られる。本発明によれば、充填可能な高い流動性を８時間以上保持することができ、材料分離抵抗性があり、且つ低発熱性を有するグラウト材（高流動保持型の低発熱性グラウト材）が得られるため、充填作業に数時間以上、場合によっては８時間以上の長時間を要する大きな又は長い地下空洞等へ充填してもグラウトポンプやホース内でグラウト材が詰まることなく、また、細かく何回にも分けてグラウト材を打設することなく一度に充填することもできる。また、未充填部や打ち継ぎ部を生じさせず施工できるため、地下水等の湧水が空洞に流れ込んだとしても水道（みずみち）とならず、その水を止めることができる。

発熱性測定結果を示す。

本発明の高流動性保持型低発熱性グラウト組成物は、ポルトランドセメント及びポゾランを含む結合材と、骨材と、増粘剤と、分散剤とを含有するグラウト組成物であって、
結合材１００質量部に対しポルトランドセメントを４０〜６５質量部、シリカフューム及び／又はメタカオリンを３〜１５質量部、シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾランを２０〜５０質量部含有し、
ポルトランドセメント１００質量部に対しポリカルボン酸系分散剤を０．２〜１．２質量部、メラミンスルホン酸系分散剤を１〜６質量部含有することを特徴とする。

本発明における結合材は、石膏を含むセメント、シリカフューム及びメタカオリンを含むポゾラン、膨張材、高炉スラグ粉末等の潜在水硬性物質を含むものである。

本発明で使用するポルトランドセメントは、特に限定されず、普通、早強、中庸熱、低熱等の各種ポルトランドセメントが使用でき、これらの一種又は二種以上の使用が可能である。超早強ポルトランドセメントは、急硬性を有するため、ワーカビリティーを損ない、長い可使時間を確保することが難しく、長期強度発現性の効果も損なうため好ましくない。高流動性を損なわず且つ、高流動性を長時間保持し、水和発熱を抑制する点から、本発明で使用するポルトランドセメントとしては、普通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から選ばれる１種又は２種以上が好ましい。

本発明は、結合材１００質量部に対しポルトランドセメントを４０〜６５質量部含有することが、水和熱抑制や圧縮強度発現性の点から必要であり、４０質量部未満では、圧縮強度発現性に劣しく好ましくなく、６５質量部を超えると、低発熱性を確保することができないので好ましくない。好ましいポルトランドセメント量は、水和熱を抑制できるのでグラウト材の温度上昇量を小さくすることができ且つ高い強度が得られることから、結合材１００質量部に対し４５〜６５質量部、より好ましくは４７〜６４質量部とする。

本発明で使用するポゾランとは、それ自体は水硬性を持たないがポルトランドセメント等の水和反応によって生成する水酸化カルシウムと反応してカルシウムシリケート系水和物を生成する物質を云い、フライアッシュ、シリカフューム、メタカオリン等の粘土鉱物の焼成物、人工ゼオライト、もみ殻灰や藁焼成灰等のイネ科植物に代表されるケイ酸植物（ケイ素集積植物）の焼成灰、シリカダスト、シリカゾル、沈降シリカ、パルプスラッジ焼却灰、下水汚泥焼却灰、廃ガラス粉末などの人工ポゾランと、珪藻土、オパール質シリカ、麦飯石、珪化木粉末、カオリン鉱物の未焼成物、天然ゼオライト、パイロフェライト、シラスや白土、火山灰に起因する天然ポゾランが挙げられる。

本発明においては、ポゾランとして、シリカフューム及び／又はメタカオリンと、シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾランを特定量含有する。ここで、ポゾランは、粒径６０μｍ未満の微粉末を用いるのが好ましく、粒径３０μｍ未満の微粉末を用いるのがより好ましい。
本発明におけるシリカフューム及び／又はメタカオリンは、例えば、シリカフューム、メタカオリンを単独で用いてもよいし、シリカフュームとメタカオリンを併用してもよい。また、シリカフューム及びメタカオリンはそれぞれ２種以上用いてもよい。これらの微粉末のうち、金属シリコンやシリコン合金を電気炉で製造するときに発生する非晶質ＳｉＯ₂の微粉末であるシリカフュームが材料分離抵抗性や強度増進効果に優れることから好ましく、ＢＥＴ比表面積８〜１５ｍ²/ｇ程度とした低ＢＥＴシリカフュームが耐風化性に優れ、高い流動性が安定して得易いことからより好ましい。

本発明においては、結合材１００質量部に対しシリカフューム及び／又はメタカオリンを３〜１５質量部含有することが、材料分離抵抗性の点から好ましく、３質量部未満では材料分離抵抗性に劣り、１５質量部を超えると水を加えて高速ハンドミキサー（回転数１０００ｒｐｍ程度のもの）により練り混ぜた場合になじみ性が劣り、即ち初期の練混ぜ性能が著しく劣り練混ぜが不充分となり、高流動性が得られないので好ましくない。材料分離が起こり難く且つ高い流動性が得られ易いことから、より好ましいシリカフューム及び／又はメタカオリンの微粉末の量は結合材１００質量部に対し５〜１０質量部とする。

一方、シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾランとしては、フライアッシュ、高炉スラグ、もみ殻灰、シラス、白土、火山灰に起因する突然ポラゾンが挙げられる。なかでも、フライアッシュは、水和熱抑制の効果やワーカビリティーの改善効果、セメント中の遊離石灰とフライアッシュ中のシリカやアルミナ等が結合し、不溶性の物質を作りモルタルの組織を緻密にし、その水密性及び強度が増し経時とともに著しく効果を発揮する点で好ましい。より好ましいフライアッシュとしては、品質及び効果が安定していることから、ＪＩＳＡ６２０１−２００８「コンクリート用フライアッシュの品質規定」に規定しているものを使用する。高流動性及び長期圧縮強度の改善効果の点から、フライアッシュＩ種またはII種が最も好ましい。フライアッシュの粉末度は、ＢＥＴ比表面積２０００〜７０００ｃｍ²/ｇが好ましく、３０００〜５０００ｃｍ²/ｇがより好ましい。

本発明においては、結合材１００質量部に対し前記シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾランを２０〜５０質量部含有することが、低発熱性で且つ長い可使時間を確保する点から必要で、２０質量部未満では低発熱性で且つ長い可使時間を確保することが難しく、５０質量部を超えると、材料分離抵抗性が乏しくなり、ブリーディングが発生する虞があり、また、圧縮強度発現性が大きく遅延又は低下するので好ましくない。好ましい前記シリカフューム及びメタカオリン以外の微粉末以外のポゾラン量は結合材１００質量部に対し２５〜４５質量部、より好ましくは２９〜４５質量部である。

本発明の高流動保持型低発熱性グラウト組成物は、高流動性で且つ、８時間以上の長い可使時間を確保させ、材料分離抵抗性を発揮させるため、グラウトのフレッシュ性状は粘性を高め、且つ、練り上り直後のフロー値を２５０ｍｍ以上、練り上り後から６時間経過後も２００ｍｍ以上の高流動性を保持させるため、異なる２種類以上のセメント分散剤（以下単に「分散剤」と云うことがある。）を併用する。また、本発明におけるセメント分散剤とは、減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤を含む意味である。

本発明で使用する分散剤は、本グラウト組成物を水とともに高速ハンドミキサーにて容易に攪拌でき得るなじみ性を確保する点及び高流動性を長い時間確保する点、材料分離抵抗性を改善する点から、ポリカルボン酸系分散剤（ポリカルボン酸高分子，ポリカルボン酸高分子化合物と架橋高分子を主成分とする分散剤等）とメラミンスルホン酸系分散剤（メラミンスルホン酸と変性リグニン，変性メチロースメラミン縮合物と水溶性特殊高分子を主成分とする分散剤等）を併用する。ポリカルボン酸系分散剤としては、例えば、ＳＫＷイ―ストアジア社製「ＭＥＬＦＬＵＸＡＰ１０１Ｆ」、「ＭＥＬＦＬＵＸＰＰ１００Ｆ」、「ＭＥＬＦＬＵＸＰＰ２００Ｆ」、日本シーカ社製「シーカメント１１００ＮＴ」、「シーカメント１１００ＮＴＲ」、花王社製「マイティ２１Ｐ」、太平洋マテリアル社製「コアフローＮＦ１００」、「コアフローＮＦ２００」等が挙げられ、メラミンスルホン酸系分散剤としては、例えば、日産化学社製「スーパーメラミン」、フローリック社製「フローリックＭＳ」、ＢＡＳＦジャパン社製「メルメントＦ４０００」、「メルメントＦ１０Ｍ」、「メルメントＦ２４５」等が挙げられる。

本発明で使用する分散剤は、高流動性を長い時間保持させるために、遅効性分散剤が好ましい。遅効性分散剤とは、３０℃の恒温室内において、ＪＩＳＲ５２０１「セメントの物理試験方法」に規定される標準砂１３５０ｇ、普通ポルトランドセメント１３５０ｇ、水４０５ｇに、高速ハンドミキサー（回転数１０００ｒｐｍ、攪拌羽根直径１００ｍｍ）で内径１８０ｍｍ、深さ２１０ｍｍの金属製円筒容器内に全材料投入後９０秒間練り混ぜた直後のＪＩＳＲ５２０１「セメントの物理試験方法」１１．フロー試験に準じて測定したフロー値（落下運動無し）（以下、「ＪＩＳ静置フロー値」という。）が２５０ｍｍ〜３００ｍｍとなる量の当該分散剤を配合し、上記方法で高速ハンドミキサーにより練り混ぜ、練り混ぜから１５分後のＪＩＳ静置フロー値が練り混ぜ直後のＪＩＳ静置フロー値よりも同じ値又は大きな値となる分散剤をいう。

本発明においては、セメント１００質量部に対し、ポリカルボン酸系分散剤を０．２〜１．２質量部含有する。０．２質量部未満では高流動で且つ長い可使時間を確保すことが難しく、１．２質量部を超えると材料分離抵抗性に劣り、ブリーディングが多く発生するので好ましくない。より好ましいポリカルボン酸系分散剤の含有量は、高い流動性が得られ且つ充填可能な高い流動性を８時間以上確保することができることから、セメント１００質量部に対し０．４〜１．０質量部、さらに好ましくは０．５〜０．９質量部である。

本発明においては、セメント１００質量部に対し、メラミンスルホン酸系分散剤を１〜６質量部含有する。１質量部未満では高流動で且つ長い可使時間を確保すことが難しく、６質量部を超えると材料分離抵抗性に劣り、ブリーディングが多く発生するので好ましくない。好ましいメラミンスルホン酸系分散剤の含有量は、高い流動性が得られ且つ充填可能な高い流動性を８時間以上確保することができることから、セメント１００質量部に対し２〜５質量部、より好ましくは２〜４質量部、さらに好ましくは２．５〜４質量部である。

本発明で使用する増粘剤は、水溶性のセルロース系増粘剤、アクリル系増粘剤、グアーガム系増粘剤が使用でき、これらの一種又は二種以上の使用が可能であるが、ブリーディングを招く凝結遅延の影響が生じない程度の少量で、材料分離することなく高い流動性が得やすいことより、水溶性セルロースが好ましい。水溶性セルロースとしては、セルロース系高分子化合物、例えば、カルボキシメチルセルロース、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、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等の水溶性セルロースエーテルが好ましい例として例示できるが、特に限定されない。

本発明においては、セメント１００質量部に対し増粘剤を０．０３〜０．３質量部含有することが材料分離抵抗性の点から好ましく、温度によっては、０．０３質量部未満では材料分離抵抗性が劣り、０．３質量部を超えると高流動性が得られ難いので好ましくない。より好ましい増粘剤の量は０．０６〜０．１２質量部である。

本発明で使用する骨材として、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石、人工骨材などを用いることができる。なお、骨材の種類は限定されないが、吸水率の大きい軽量骨材は好ましくない。また、グラウトのポンプ圧送性の観点から骨材の粒度は５ｍｍ以下の骨材、即ち細骨材が本発明で使用する骨材として好ましい。

本発明に使用する骨材は、結合材１００質量部に対し９０〜１６０質量部とすることが高流動で且つ長い可使時間を確保し、水和熱を抑制する点から好ましく、より好ましくは１１０〜１４０質量部である。

本発明の高流動保持型低発熱性グラウト組成物は、高流動性、材料分離抵抗性、ブリーディング防止の点から、結合材１００質量部に対し２５〜４５質量部の水で混練することが好ましく、より好ましくは、３０〜４０質量部の水で混練する。

本発明の高流動保持型低発熱性グラウト組成物は、材料分離抵抗性及び高流動性保持の点から、増粘剤の使用量が混練時の水１００質量部に対し０．０５〜０．２５質量部質量部であることが好ましく、より好ましくは、０．１〜０．２質量部とする。

本発明には、本発明の効果を損なわない範囲で、更に、膨張材、発泡剤、収縮低減剤、消泡剤、防錆剤等の上記以外の混和材料から選ばれる１種又は２種以上を含有することができる。好ましくは、寸法安定性を得る観点で膨張材及び／又は発泡剤を含有する。本発明における膨張材とは、水和生成物の結晶により嵩体積が大きくなるものを云い、例えばエトリンガイトの結晶生成により膨張するエトリンガイト系膨張材、水酸化カルシウムの結晶生成により膨張する石灰系膨張材、エトリンガイトと水酸化カルシウムの結晶生成により膨張するエトリンガイト・石灰複合系膨張材等が挙げられ、本発明に用いる膨張材としては遊離生石灰を有効成分とする生石灰系膨張材、カルシウムサルホアルミネート等のエトリンガイト生成物質を有効成分とするエトリンガイト系膨張材、遊離生石灰とエトリンガイト生成物質のエトリンガイト・石灰複合系膨張材が好ましい例として挙げられる。また、発泡剤としては、金属粉末や過酸化物質等が好ましい例として挙げられる。膨張材を含有するときは、結合材１００質量部に対し１．０〜３．０質量部とすることが好ましく、発泡剤を含有するときは結合材１００質量部に対し０．０００６〜０．０１質量部とすることが好ましい。

本発明のグラウト組成物は、地下空洞への充填、各種構築物等の構築や補修に用いるのが好ましく、例えば前記組成物に水を加えて混練し、施工し難く長時間作業を要する地下空洞や５０Ｌ以上の容量の充填箇所を有する構築物等にグラウトポンプやホースを用いて充填して使用するのが好ましい。

以下、本発明の実施例を比較例と共に示すが、本発明は、実施例に限られたものではない。

〔実施例１・比較例１〕
使用材料を表１に示す。表１の材料を用い、結合材１００質量部に対し、石灰石砂と硅砂を１：３の割合で混合した骨材を１２３質量部、不溶性無機微粉末（シリカフューム）を６．２質量部、膨張材を１．４質量部、発泡剤を０．００２質量部、消泡剤０．１８質量部、普通セメント４７．４〜６３．４質量部、シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾラン（ＦＡ）２９〜４５質量部、該セメント１００質量部に対し、ポリカルボン酸系分散剤０．５〜０．８質量部、メラミンスルホン酸系分散剤２．７〜４．０質量部、増粘剤０．１質量部となる配合割合でヘンシェルミキサーを使用し、乾式混合することで本発明品の高流動保持型低発熱性グラウト組成物を５種類作製した。参考品のグラウト組成物として、結合材１００質量部に対し、普通セメントが４０質量部未満のもの及び６５質量部を超えるもの、シリカフューム以外のポゾランが２０質量部未満のもの及び５０質量部を超えるもの、普通セメント１００質量部に対し、ポリカルボン酸系分散剤が０．２質量部未満のもの及び１．２質量部を超えるもの、メラミンスルホン酸系分散剤が１質量部未満のもの及び６質量部を超えるものを作製した。作製したグラウト組成物を表２に示す。

作製したグラウト組成物を結合材１００質量部に対し、３７．２〜４４質量部の水で、ハンドミキサー（回転数１０００ｒｐｍ、羽根直径１００ｍｍ）を用いて２０℃環境下で２分間練り混ぜ、混練物（グラウトモルタル、即ちグラウト材）を１３種類作製した。作製したグラウトモルタルの流動性及び高流動保持時間（テーブルフロー値）、材料分離抵抗性（ブリーディング率）、並びに圧縮強度を確認した。

作製したグラウトモルタルの評価試験方法を以下に示す。
〔流動性及び高流動保持試験〕
ＪＩＳＲ５２０１「セメントの物理試験方法」１１．「フロー試験」（ただし、１５打の落下運動は行わず、引き抜きフローとする）に準じて、テーブルフロー値（ＪＩＳ静置フロー値）を測定した。高流動性の指標は、練り上り直後（混練直後）のフロー値が２５０ｍｍ以上とし、高流動保持性の指標は、練り上り直後から８時間経過後のテーブルフロー値が２００ｍｍ以上のものを○（良好）、２００ｍｍ未満のものを×（不良）とした。また、テーブルフロー値の測定は、２０℃環境下で実施し、フローコーンを引き抜き後のテーブルフロー値とした。尚、経時変化後の測定は、ハンドミキサーにて５秒間再撹拌後に行った。

〔ブリーディング試験〕
ＪＩＳＡ１１２３：２０１２「コンクリートのブリーディング試験方法」に準じて測定した。材料分離抵抗性の指標は、ＮＥＸＣＯ構造物施工管理要領．無収縮モルタルの品質基準である、ブリーディング率２％以下を「良好」と評価した。

〔圧縮強度試験〕
ＪＩＳＡ１１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じ、材齢２８日における圧縮強度を測定した。尚、供試体の寸法は、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍとした。圧縮強度発現性の指標は、ＮＥＸＣＯ構造物施工管理要領．無収縮モルタルの品質基準である、材齢２８日４５Ｎ/ｍｍ²以上を「良好」と評価した。

グラウトモルタルの流動性及び高流動保持試験、並びにブリーディング試験の結果を表３に示す。本発明の実施例は、何れも練り上り直後のテーブルフロー値が２８７〜３０７ｍｍと高いフロー値で、高流動性を備えており、且つ練り上りから８時間経過後のテーブルフロー値も２４１ｍｍ以上の高フロー値であり、練り上りから８時間経過後においても２００ｍｍ以上のテーブルフロー値（ＪＩＳ静置フロー値）を示すことから十分な高流動保持時間を確保することが確認された。つまり、本発明品のグラウト組成物は何れも高流動保持型低発熱性グラウト組成物であった。また、何れの本発明品のグラウト組成物もブリーディング率も０．２２％以下で良好な材料分離抵抗性を示した。
一方で、該結合材１００質量部中にポルトランドセメントが７２質量部である比較例１−１、シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾランが５質量部である比較例１−２、セメント１００質量部に対しポリカルボン酸系分散剤が０．１質量部である比較例１−３、メラミンスルホン酸系分散剤が０．２質量部である比較例１−５のグラウト組成物は、何れも、練り上り直後のテーブルフロー値は２５０ｍｍ以上有するものの、４時間経過後にはテーブルフロー値が１５０ｍｍ以下となり、高流動保持性が十分ではなかった。また、セメント１００質量部に対し、ポリカルボン酸系分散剤が３．２質量部である比較例１−４、メラミンスルホン酸系分散剤が７．２質量部である比較例１−６のグラウト組成物は、何れも、練り上り直後のテーブルフロー値が３００ｍｍ以上と高い流動性を示すものの、２％以上のブリーディングが発生し、材料分離抵抗性に劣ることが確認された。

圧縮強度測定結果を表４に示す。本発明の実施例に当たるグラウト組成物は、材齢２８日の圧縮強度が４７．１〜５５．８Ｎ／ｍｍ²であり、良好な強度発現性が確認された。
結合材１００質量部中にセメントが３１質量部である比較例１−７（参考品１のグラウト組成物）、シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾランが５８質量部である比較例１−８（参考品４のグラウト組成物）は、何れも、材齢２８日の圧縮強度が４０Ｎ／ｍｍ²未満の低強度を示した。

〔実施例２・比較例２〕
表１の材料を用い、セメントとして普通セメントと早強セメントを併用したもの、普通セメントと低熱セメントを併用したもの、及び低熱セメントのみのものを用い、結合材１００質量部に対し、石灰石砂と硅砂を１：３の割合で混合した骨材を１３０質量部、不溶性無機微粉末（シリカフューム）を７．２質量部、膨張材を１．８質量部、発泡剤を０．００２質量部、上記セメントを４９〜６５質量部、シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾラン（ＦＡ）２６〜４２質量部、セメント１００質量部に対し、ポリカルボン酸系分散剤を０．７〜０．９質量部、メラミンスルホン酸系分散剤を２．４〜４．３質量部、増粘剤を０．１５質量部となる配合割合で三井ヘンシェルミキサーを使用し、乾式混合することで本発明品の高流動保持型低発熱性グラウト組成物を５種類作製した。参考品として、結合材１００質量部に対し、ポルトランドセメントが４０質量部未満のもの（参考品９）及び６５質量部を超えるもの（参考品１０及び１１）、シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾランが２０質量部未満のもの（参考品１１）及び５０質量部を超えるもの（参考品１２）、セメント１００質量部に対し、ポリカルボン酸系分散剤が０．２質量部未満のもの（参考品１３）及び１．２質量部を超えるもの（参考品１２及び１４）、メラミンスルホン酸系分散剤が１質量部未満のもの（参考品１５）及び６質量部を超えるもの（参考品１６）のグラウト組成物を作製した。作製したグラウト組成物を表５に示す。

作製したグラウト組成物を結合材１００質量部に対し、表５に示した３７〜４３質量部の水で、ハンドミキサー（回転数１０００ｒｐｍ、羽根直径１００ｍｍ）を用いて２０℃環境下で２分間練り混ぜ、混練物（グラウトモルタル、グラウト材）を１３種類作製した。実施例１と同様に、作製したグラウトモルタルの流動性及び高流動保持時間（テーブルフロー値）、材料分離抵抗性（ブリーディング率）、圧縮強度を確認した。

グラウトモルタルの流動性及び高流動保持時間、ブリーディング測定結果を表６に示す。本発明の実施例は、何れも練り上り直後のテーブルフロー値が２９７〜３１７ｍｍと高いフロー値で、高流動性を備えており、且つ練り上りから８時間経過後のテーブルフロー値も２２４ｍｍ以上の高フロー値であり、練り上りから８時間経過後においても２００ｍｍ以上のテーブルフロー値（ＪＩＳ静置フロー値）を示すことから十分な高流動保持時間を確保することが確認された。つまり、本発明品のグラウト組成物は何れも高流動保持型低発熱性グラウト組成物であった。また、何れの本発明品のグラウト組成物もブリーディング率も０．２４％以下で良好な材料分離抵抗性を示した。
一方で、結合材１００質量部中にポルトランドセメントが７１質量部である比較例２−１（参考品１０）、シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾランが１１質量部である比較例２−２（参考品１１）、セメント１００質量部に対しポリカルボン酸系分散剤が０．１質量部である比較例２−３（参考品１３）、メラミンスルホン酸系分散剤が０．２質量部である比較例２−４（参考品１５）は、何れも、４時間経過後にはテーブルフロー値が１５０ｍｍ以下となった。また、セメント１００質量部に対し、メラミンスルホン酸系分散剤が７．２質量部である比較例２−５（参考品１６）は、練り上り直後のテーブルフロー値が３００ｍｍ以上と高流動性であるものの、４％以上のブリーディングが発生し、材料分離抵抗性に劣ることが確認された。

圧縮強度測定結果を表７に示す。本発明の実施例に当たるグラウト組成物は、材齢２８日の圧縮強度が４５．１〜５７．４Ｎ／ｍｍ²であり、良好な強度発現性が確認された。
結合材１００質量部中にポルトランドセメントが２８質量部である比較例２−６（参考品９）、シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾランが５６質量部である比較例２−７（参考品１２）、セメント１００質量部に対しポリカルボン酸系分散剤が３．０質量部である比較例２−８（参考品１４）は、何れも、材齢２８日の圧縮強度が４５Ｎ／ｍｍ²未満で本発明の実施例に当たるグラウト組成物と比べて低い強度を示した。

〔実施例３・比較例３〕
上記の試験結果から優れていると思われる本発明品２及び３のグラウト組成物と、参考として市販の低発熱型無収縮グラウト（プレッミックスモルタル）を用いて、発熱性試験を実施した。測定方法を以下に示す。

〔発熱性試験〕
（内寸２１０×１４０×１３０ｍｍ）発泡スチロール容器の中心部位に熱伝対を設置し、練り混ぜたグラウトモルタルを擦りきり上面まで充填し、蓋をし、密封してデータロガーにより、簡易温度上昇量を測定した。
充填したグラウトモルタルの中心部位の温度Ｔを充填直後から連続的に測定し、充填直後のグラウトモルタルの中心部の温度（Ｔ₀）と、グラウトモルタルの中心部の経時温度（Ｔ₁）から、下記式（１）により、簡易温度上昇量（ｄＴ）を求めた。

(数１)
ｄＴ＝Ｔ₁−Ｔ₀ ・・・・・・（１）

発熱性測定結果を図１に示す。本発明の実施例に当たるグラウト組成物の簡易温度上昇量の最大値は、本発明品２が１５．４℃、本発明品３が１３．７℃と低く、最高温度到達時間もグラウト充填から２４〜２６時間経過後であり、十分な低発熱性状が確認された。
一方、市販の低発熱性型無収縮グラウトは、簡易温度上昇量の最大値が５０．７℃と高く、また、最高温度到達時間もモルタル充填から８時間後と早く、発熱性に劣る結果を示した。

本発明の高流動保持型低発熱性グラウト組成物は、地下水等が溜まっている大きな又は長い地下空洞等へ、且つ長時間作業（８時間以上）を伴う箇所に用いることができる。また、長距離圧送後に空洞等の端部まで充填できない個所やグラウト材を打ち継ぐことにより打ち継ぎが生じてしまう個所にグラウトポンプやホース内でグラウト材が詰まることなく、また、細かく何回にも分けてグラウト材を打設することなくして未充填部を充填する目的として使用できる。

Claims

ポルトランドセメント及びポゾランを含む結合材と、骨材と、増粘剤と、分散剤とを含有するグラウト組成物であって、
結合材１００質量部に対しポルトランドセメントを４０〜６５質量部、シリカフューム及び／又はメタカオリンを３〜１５質量部、シリカフューム及びメタカオリン以外のポゾランを２０〜５０質量部含有し、
ポルトランドセメント１００質量部に対しポリカルボン酸系分散剤を０．２〜１．２質量部、メラミンスルホン酸系分散剤を１〜６質量部含有することを特徴とする高流動性保持型低発熱性グラウト組成物。
結合材１００質量部に対し２５〜４５質量部の水で混練する請求項１記載の高流動保持型低発熱性グラウト組成物。
前記増粘剤の使用量が混練時の水１００質量部に対し０．０５〜０．２５質量部である請求項１又は２記載の高流動保持型低発熱性グラウト組成物。