JP2017178657A

JP2017178657A - セメント系低粘性速硬グラウト材

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Publication number: JP2017178657A
Application number: JP2016066941A
Authority: JP
Inventors: 信哉赤江; Shinya Akae
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-29
Also published as: JP6674301B2

Abstract

【課題】例えば３ｃｍ以下の隙間に充填する場合であっても、材料分離を起こし難く、また硬化後にセメント系グラウト材の硬化体の上部に隙間が発生し難いセメント系低粘性速硬グラウト材を提供すること。より詳しくは、例えば高さ方向３ｃｍ以下の隙間に、配置した不織布製扁形容器内に充填する場合であっても、材料分離を起こし難く、また硬化後にセメント系グラウト材の硬化体の上部に隙間が発生し難いセメント系低粘性速硬グラウト材を提供すること。【手段】セメント、カルシウムアルミネート類、石膏類、細骨材、アルカリ金属炭酸塩、遅延剤及び減水剤を含有し、水との混練直後から１０分後までのＪ漏斗を用いた流下時間が７〜１５秒であり、且つ、材齢３０分における圧縮強度が３Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とするセメント系低粘性速硬グラウト材。更に、各材料が各々特定の範囲内であると好適である。【選択図】なし

Description

本発明は、低粘性速硬グラウトに関する。詳しくは、狭い間隙に配置した不織布製扁形容器内に充填できる充填性を有し且つ硬化後に隙間が空かない低粘性速硬グラウトに関する。

土木・建築分野において、構造物の隙間に流動性が良好なグラウトモルタル等のセメント系グラウト材を充填することがよく行われている。充填する隙間にセメント系グラウト材を直接充填することが多いが、その隙間に不織布製の容器を配置した後に当該不織布製容器内にセメント系グラウト材を充填することもある。例えば１０ｃｍ程度以上の広い隙間にセメント系グラウト材を直接充填するときは、ある程度の流動性（例えば、ＪＳＣＥ−Ｆ５４１−１９９９「充てんモルタルの流動性試験方法」に規定されるＪ_１４漏斗を用いた流下時間で６〜１０秒）であれば、充分に充填可能である。しかし、より狭い隙間、例えば３ｃｍ以下の隙間に充填する場合は、より高い流動性のセメント系グラウト材が使用される（例えば特許文献１参照。）。そのような高い流動性のセメント系グラウト材を充填すると、材料分離を起こし易く、また硬化後にセメント系グラウト材の硬化体の上部に隙間が発生し易いという問題がある。

特開平１１−１３０５０５号公報

本発明は前記問題の解決、即ち、本発明は、例えば３ｃｍ以下の隙間に充填する場合であっても、材料分離を起こし難く、また硬化後にセメント系グラウト材の硬化体の上部に隙間が発生し難いセメント系低粘性速硬グラウト材を提供することを目的とする。より詳しくは、例えば高さ方向３ｃｍ以下の隙間に、配置した不織布製扁形容器内に充填する場合であっても、材料分離を起こし難く、また硬化後にセメント系グラウト材の硬化体の上部に隙間が発生し難いセメント系低粘性速硬グラウト材を提供することを目的とする。

本発明者は、前記課題解決のため鋭意検討した結果、特定の材料を含有し、特定の流動性を備え且つ初期強度が一定の値以上であることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、以下の（１）又は（２）で表すセメント系低粘性速硬グラウト材である。
（１）セメント、カルシウムアルミネート類、石膏類、細骨材、アルカリ金属炭酸塩、遅延剤及び減水剤を含有し、水との混練直後から１０分後までのＪ_１０漏斗流下時間が７〜１５秒であり、且つ、材齢３０分における圧縮強度が３Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とするセメント系低粘性速硬グラウト材。
（２）セメント、カルシウムアルミネート類及び石膏類の合計１００質量部中、セメント６５〜８０質量部、カルシウムアルミネート類１０〜２５質量部、石膏類５〜２０質量部であり、結合材１００質量部に対して、細骨材３〜１５質量部、アルカリ金属炭酸塩０．２〜１．０質量部、遅延剤０．０５〜０．２質量部及び減水剤０．１５〜０．４質量部であることを特徴とする上記（１）のセメント系低粘性速硬グラウト材。

本発明によれば、例えば３ｃｍ以下の隙間に充填する場合であっても、材料分離を起こし難く、また硬化後にセメント系グラウト材の硬化体の上部に隙間が発生し難いセメント系低粘性速硬グラウト材が得られる。また、本発明によれば、例えば高さ方向３ｃｍ以下の隙間に、配置した不織布製扁形容器内に充填する場合であっても、材料分離を起こし難く、また硬化後にセメント系グラウト材の硬化体の上部に隙間が発生し難いセメント系低粘性速硬グラウト材が得られる。

本発明のセメント系低粘性速硬グラウト材は、セメント、カルシウムアルミネート類、石膏類、細骨材、アルカリ金属炭酸塩、遅延剤及び減水剤を含有し、水との混練直後から１０分後までのＪ_１０漏斗流下時間が７〜１５秒であり、且つ、材齢３０分における圧縮強度が３Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする。ここで、Ｊ_１０漏斗流下時間とは、ＪＳＣＥ−Ｆ５４１−１９９９「充てんモルタルの流動性試験方法」に準じ、ＪＳＣＥ−１９８６「ＰＣグラウト試験方法」「第１章コンシステンシー試験方法」に規定されるＪ漏斗（上端内径７０ｍｍ，下端内径１０ｍｍ，高さ４２０ｍｍで、その下部に内径１０ｍｍ，長さ３０ｍｍの流出管を有するもの）を用いて測定した流下時間をいう。Ｊ_１０漏斗流下時間が７秒未満場合は、材料分離が起こる虞があり、ブリーディングが起こり易く、セメント系グラウト材の硬化体の上部に隙間が発生し易い。また、水との混練直後から１０分後までのＪ_１０漏斗流下時間が１５秒を超える場合（粘性が高い場合）は、流動性不足のため、グラウト材の充填時に隙間なく不織布製容器内に充填できない虞がある、つまり、充填時に隙間ができる虞がある。高さの１０倍以上の長さ及び幅の不織布製扁形容器内に充填する場合であっても、隙間なく充填でき且つブリーディングが起こり難く、その硬化体の上部に隙間がより発生し難いことから、水との混練直後から１０分後までのＪ_１０漏斗流下時間が７．５〜１３秒であることが好ましく、７．５〜１２．５秒であることがより好ましい。なお、１０分後のＪ_１０漏斗流下時間とは、セメントの水和開始１０分後に測定したＪ_１０漏斗流下時間のことである。

本発明における材齢３０分における圧縮強度は、セメントの水和開始３０分後（材齢３０分）における圧縮強度のことで、土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｇ５０５−１９９９「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法」に準じて求めることができる。この材齢３０分における圧縮強度が３Ｎ／ｍｍ^２以上あると、ブリーディング水が発生する前に硬化するので、硬化後にセメント系グラウト材の硬化体の上部に隙間が発生しない。材齢３０分における圧縮強度が３Ｎ／ｍｍ^２未満の場合は、ブリーディング水が発生する虞があり、ブリーディング水が発生すると硬化後にセメント系グラウト材の硬化体の上部に隙間が生じる虞が高い。本発明のセメント系低粘性速硬グラウト材の材齢３０分における圧縮強度が１８Ｎ／ｍｍ^２を超える場合は、１０分後のＪ_１０漏斗流下時間が測定できない又は１５秒を超える虞が高い。１０分後のＪ_１０漏斗流下時間が７〜１５秒の範囲内の値となるようにし易いことから、本発明のセメント系低粘性速硬グラウト材の材齢３０分における圧縮強度が３〜１８Ｎ／ｍｍ^２であることが好ましく、３〜１５Ｎ／ｍｍ^２であることがより好ましい。最も好ましい材齢３０分における圧縮強度は、３〜１１Ｎ／ｍｍ^２である。

本発明で用いるセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、エコセメント、並びにこれらポルトランドセメント又はエコセメントに、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカフューム又は石灰石微粉末等を混合した各種混合セメント等が挙げられ、これらを一種単独で又は二種以上併用して用いることが好ましい。ここで云うセメントは、カルシウムアルミネート類等の急硬成分を主体とするセメント、例えばアルミナセメント並びに太平洋セメント社製「スーパージェットセメント」（商品名）や住友大阪セメント社製「ジェットセメント」（商品名）等の超速硬セメントは含まれず、これらはカルシウムアルミネート類に含まれる。可使時間が長く且つ初期の強度発現が高いことから、セメントとして普通ポルトランドセメント又は早強ポルトランドセメント或いは普通ポルトランドセメント及び早強ポルトランドセメントを混合したものが好ましい。本発明におけるセメントの含有量は、セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類の合計１００質量部中、セメント６５〜８０質量部とすることが、良好な流動性が得られ易く且つ初期強度発現性に優れることから好ましい。

本発明で用いるカルシウムアルミネート類としては、ＣａＯをＣ、Ａｌ₂Ｏ₃をＡ、Ｎａ₂ＯをＮ、及びＦｅ₂Ｏ₃をＦとして表したとき、Ｃ₃Ａ、Ｃ₂Ａ、Ｃ₁₂Ａ₇、Ｃ₅Ａ₃、ＣＡ、Ｃ₃Ａ₅、又はＣＡ₂等と表示される鉱物組成を有するカルシウムアルミネート、Ｃ₂ＡＦ及びＣ₄ＡＦ等と表示されるカルシウムアルミノフェライト、カルシウムアルミネートにハロゲンが固溶又は置換したＣ₃Ａ₃・ＣａＦ₂やＣ₁₁Ａ₇・ＣａＦ₂等と表示されるカルシウムフロロアルミネートを含むカルシウムハロアルミネート、Ｃ₈ＮＡ₃やＣ₃Ｎ₂Ａ₅等と表示されるカルシウムナトリウムアルミネート、カルシウムリチウムアルミネート、アルミナセメント、太平洋セメント社製「スーパージェットセメント」（商品名）や住友大阪セメント社製「ジェットセメント」（商品名）等の超速硬セメント、並びにＣ₃Ａ₃・ＣａＳＯ₄等と表示されるカルシウムサルホアルミネートを総称するものであり、これらにＮａ，Ｋ，Ｌｉ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｐ，Ｆ，Ｓ等の微量元素（酸化物等含む。）が固溶しているものを含むものである。このカルシウムアルミネート類は、結晶質のもの、非結晶質のもの及び非晶質と結晶質が混在したもののいずれも使用可能であり、前記カルシウムアルミネート類のうち一種又は二種以上を使用することが可能である。本発明で使用するカルシウムアルミネート類としては、カルシウムアルミネートが好ましく、アルミナセメントがより好ましい。カルシウムアルミネート類は、本発明において含有することで、初期強度が向上するとともに凝結を促進する。本発明におけるカルシウムアルミネート類の含有量は、優れた流動性及び可使時間が得られ、且つ優れた速硬性が得られることから、セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類の合計１００質量部中１０〜２５質量部が好ましく、より好ましくは、１２〜２３質量部とする。

本発明で用いる石膏類としては、無水石膏、二水石膏又は半水石膏を主成分とする粉末であれば特に限定されないが、強度増進作用の観点からII型無水石膏を主成分とするものが好ましい。石膏は、セメント中のアルミネート相及びカルシウムアルミネート類等と反応しエトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＳＯ₄・３２Ｈ₂Ｏ）を生成させ、これにより速硬性が得られ初期強度が得られるとともに、グラウト材硬化体の収縮を抑制することができる。使用する石膏の粉末度はブレーン法による比表面積で３０００ｃｍ²／ｇ以上のものが、反応活性が得られるので好ましい。より好ましくは粉末度が６０００ｃｍ²／ｇ以上の石膏類が良い。粉末度の上限は特に制限されないが、粉末度を高めるコストが嵩む割にはその効果が鈍化することから概ね１５０００ｃｍ²／ｇ以下が適当である。本発明における石膏類の含有量は、セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類の合計１００質量部中５〜２０質量部が好ましく、より好ましくは、７〜１８質量部とする。

本発明で用いるアルカリ金属炭酸塩は、本発明で使用するアルカリ金属炭酸塩は、特に限定されるものではない。例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。初期凝結の促進効果ならびにコスト面を考慮すると、好ましくは、炭酸リチウム、炭酸ナトリウムがよい。本発明におけるアルカリ金属炭酸塩の使用量は、結合材（セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類）１００質量部に対して０．２〜１．０質量部とすることが好ましい。０．３〜０．８質量部が好ましく、０．４〜０．７質量部がより好ましく、０．４〜０．６質量部が最も好ましい。０．２質量部未満では初期凝結の促進に効果が低くなる虞があり、１．０質量部を超えると流動性を悪くする虞がある。

本発明で使用する遅延剤は、特に限定されるものではない。その具体例としては、例えば、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、及びコハク酸等のオキシカルボン酸、或いはこれらのナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、アンモニウム塩、及びアルミニウム塩などの塩が好ましく、これらの一種又は二種以上が使用可能である。本発明における遅延剤使用量は、結合材（セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類）１００質量部に対して、０．０５〜０．２質量部とすることが好ましい。０．０６〜０．１２質量部がより好ましく、０．０６〜０．１質量部が更に好ましい。０．０５質量部未満では可使時間の確保が困難になる虞があり、０．２質量部を超えると強度発現性が悪くなる虞がある。

本発明で使用する減水剤とは、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤及び流動化剤等のセメント分散剤のことであり、これらの一種又は二種以上を用いることが出来る。具体的には、ナフタレンスルホン酸系減水剤、リグニンスルホン酸塩系減水剤、ポリカルボン酸系減水剤、メラミンスルホン酸塩系減水剤等が好ましい例として挙げられる。本発明における減水剤の使用量は、結合材（セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類）１００質量部に対して０．１５〜０．４質量部とすることが好ましい。０．１７〜０．３質量部がより好ましく、０．２〜０．２７質量部が更に好ましい。０．１５質量部未満では流動性が充分でない場合があり、０．４質量部を超えると材料分離を起こす場合がある。

本発明で使用する細骨材の材質としては、特に限定されず、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、石灰石粉等の石粉、スラグ細骨材、再生細骨材等が好ましい例として挙げられる。また、本発明で使用する細骨材の最大粒径は、小間隙に充填するために、５ｍｍ以下が好ましく、３ｍｍ以下がより好ましく、１．５ｍｍ以下が更に好ましい。本発明における細骨材の使用量は、結合材（セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類）１００質量部に対して３〜１５質量部とすることが好ましく、５〜１２質量部とすることがより好ましく、５〜１０質量部が更に好ましい。３質量部未満では可使時間の確保が困難になる虞があり、１５質量部を超えると高い流動性を確保しながら材料分離を抑えることが困難な場合がある。

本発明において水の使用量は、水結合材比で３０〜５０％、即ち、結合材（セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類）１００質量部に対して水３０〜５０質量部とすることが好ましい。より好ましくは水結合材比で３２〜４０％、更に好ましくは３４〜３８％とする。水と水以外の材料を混練し本発明のセメント系低粘性速硬グラウト材を製造するときは、モルタルミキサやコンクリートミキサ等のミキサで混練し製造することが好ましい。用いることのできるミキサとしては連続式ミキサでもバッチ式ミキサでも良く、例えばパン型コンクリートミキサ、パグミル型コンクリートミキサ、重力式コンクリートミキサ、グラウトミキサ、ハンドミキサ、オムニミキサ、左官ミキサ等が挙げられる。

本発明のセメント系低粘性速硬グラウト材には、本発明の効果を実質損なわない限り、上記成分以外の混和材料を含有するものであってもよい。このような混和材料としては、例えば、カルシウムアルミネート類以外の急結剤（材）又は急硬剤（材）、アルカリ金属炭酸塩以外の凝結促進剤、防水材、防錆剤、顔料、繊維、増粘剤、石灰系膨張材、収縮低減剤、防水剤（材）、結合剤の一部として用いるセメント用ポリマー、消泡剤、撥水剤、白華防止剤、発泡剤、消石灰、高炉スラグ粉末、シリカフュームや火山灰等のポゾラン、空気連行剤（ＡＥ剤）、表面硬化剤等が好ましいものとして挙げられる。本発明のセメント系低粘性速硬グラウト材には、石灰系膨張材、発泡剤、収縮低減剤及び消泡剤から選ばれる一種又は二種以上の混和材料を併用することがより好ましい。

本発明のセメント系低粘性速硬グラウト材は、モルタルからなるセメント系グラウト材に含有する増粘剤を、その添加により粘度が増加する量で含有しない方が好ましい。増粘剤の種類は限定されないが、例えばヒドロキシエチルメチルセルロース(ＨＥＭＣ)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(ＨＰＭＣ)、ヒドロキシエチルエチルセルロース(ＨＥＥＣ)等のヒドロキシアルキルアルキルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）やヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）等のヒドロキシアルキルセルロース等の水溶性セルロース；アルギン酸、β−１，３グルカン、プルラン、ウェランガム等の多糖類；アクリル樹脂やポリビニルアルコール等のポリビニル化合物；メチルスターチ、エチルスターチ、プロピルスターチ、メチルプロピルスターチ等のアルキルスターチ、ヒドロキシエチルスターチ又はヒドロキシプロピルスターチ等のヒドロキシアルキルスターチ、ヒドロキシプロピルメチルスターチ等のヒドロキシアルキルアルキルスターチ等スターチエーテル等が挙げられる。グラウト材が高い流動性が有りながら材料分離が起こり難く且つ高い初期強度を得易いことから、本発明に用いる増粘剤としては水溶性セルロース、スターチエーテル及び／又は粘土鉱物が好ましい。本発明のセメント系低粘性速硬グラウト材における増粘剤の配合割合は、結合材（セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類）１００質量部に対し、０．０１質量部未満とすることが好ましく、０．００１質量部未満とすることがより好ましく、増粘剤を含有しないことが最も好ましい。この範囲では、増粘剤を混和したことによる増粘効果が得られ難く又は得られず、水との混練直後から１０分後までのＪ_１０漏斗流下時間を７〜１５秒にし易く且つそのときの水量を少なくできることから、ブリーディングをより起こし難い。

本発明のセメント系低粘性速硬グラウト材に用いる石灰系膨張材としては、含まれる酸化カルシウムの水和生成物、即ち、水酸化カルシウムの結晶生成により膨張する膨張性物質を主成分とする材料を云い、例えば、石灰系コンクリート用膨張材，硬焼生石灰等が挙げられる。本発明に用いる石灰系膨張材の粉末度は、ＪＩＳＲ５２０１−１９９７に規定される比表面積試験により測定したブレーン比表面積の値が、２０００〜６０００ｃｍ^２／ｇの範囲のものが好ましい。２０００ｃｍ^２／ｇ未満では、低温で用いると硬化時に未水和の酸化カルシウムが多く残るため後に遅れて水和した酸化カルシウムの膨張圧により硬化体の長期強度が低くなる虞があり、６０００ｃｍ^２／ｇ以上では膨張性を得るためにより多い量の膨張性物質が必要となるため硬化時の温度が高くなる虞がある。本発明における石灰系膨張材の配合割合は、結合材（セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類）１００質量部に対し、３〜１５質量部とすることが好ましい。この範囲では、石灰系膨張材を混和した効果（収縮抑制効果）が得られ且つ高い流動性及び高い長期強度が得られ易い。

本発明に用いる発泡剤としては、過酸化物質、アルミニウム粉末から選ばれる一種又は二種以上を用いることが好ましく、過酸化物質が安定して硬化時の沈下を抑制できることからより好ましい。本発明で使用する過酸化物質は、特に限定されるものではない。例えば、過炭酸ナトリウム、過炭酸カリウム、及び過炭酸アンモニウム等が挙げられ、これらの一種又は二種以上が使用可能である。本発明において過酸化物質を用いる場合の使用量は、硬化時の沈下を抑制でき且つ高い初期強度が得られ易いことから、結合材（セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類）１００質量部に対して、０．０３〜０．１質量部が好ましく、０．０４〜０．０９質量部がより好ましく、０．０４〜０．０６質量部がさらに好ましい。また、発泡剤としてアルミニウム粉末を用いる場合の使用量は、硬化時の沈下を抑制でき且つ高い初期強度が得られ易いことから、結合材（セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類）１００質量部に対して、０．００３〜０．０１質量部が好ましい。

本発明に用いる消泡剤としては、その種類は限定されないが、例えば、市販のセメント用消泡剤、市販のセメントモルタル用消泡剤又は市販のコンクリート用消泡剤の他、他用途の鉱物油系、エーテル系、シリコーン系等の消泡剤、トリブチルフォスフェート、ポリジメチルシロキサン又はポリオキシアルキレンアルキルエーテル系非イオン界面活性剤が好適な例として挙げられ、これらの一種又は二種以上を用いることができる。また、本発明に用いる消泡剤としては、液体のものでも粉末状のものでもよい。粉末状の消泡剤としては、液体消泡剤を、シリカ粉末等の無機質粉末に担持させて粉末状にしたものも用いることができる。本発明における消泡剤の配合割合は、結合材（セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類）１００質量部に対し０．０１〜０．１質量部とすることが、高い強度が得易いことから好ましい。０．０１質量部未満では消泡効果がほとんど得られない。

本発明に用いる収縮低減剤としては、種類は特に限定されず、市販のモルタル用、コンクリート用又はセメント用の収縮低減剤を好適に用いることができる。本発明において収縮低減剤の配合割合は、結合材（セメント、カルシウムアルミネート及び石膏類）１００質量部に対し０．５〜５質量部とすることが、硬化後の収縮をより小さくできる。０．５質量部未満では収縮低減効果がほとんど得られない。５質量部を超えると強度が低下する虞がある。

以下、本発明の実施例に基づいて、本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［実施例１］
以下に示す材料を使用し、セメント、カルシウムアルミネート、石膏類からなる結合材１００質量部を表１となるように配合設計した。その結合材１００質量部に対して、細骨材６質量部、過酸化物質０．０６質量部，アルカリ金属炭酸塩０．４質量部（炭酸リチウム０．２質量部、炭酸ナトリウム０．２質量部）、遅延剤０．０６質量部、減水剤０．２５質量部になるように配合設計したプレミックスモルタルを作製した。作製したプレミックスモルタルを２０ｋｇ秤とり、２６Ｌ金属製円筒容器に秤とった水６．８Ｌに加え、直ちにハンドミキサで６０秒間混練することでグラウト材を製造した。
＜使用材料＞
Ｃ：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）；セメント
ＣＡ:アルミナセメント（市販品）；カルシウムアルミネート類
ＣＳ：無水石膏（市販品）；石膏類
ＰＣ：過炭酸ナトリウム（市販品）；過酸化物質
ＮＣ：炭酸ナトリウム（市販品）；アルカリ金属炭酸塩
ＬＣ：炭酸リチウム（市販品）；アルカリ金属炭酸塩
ＪＳ：クエン酸（市販品）；遅延剤
ＡＤ：ナフタレンスルホン酸系高性能減水剤（市販品）；減水剤
ＡＮ：ポリエーテル系消泡剤（市販品）；消泡剤
Ｓ：珪砂（市販品）；細骨材

作製したグラウト材の品質評価試験として、以下に示す通り、流動性試験、圧縮強度試験、初期膨張率試験、充填性試験、耐ブリーディング性試験及び外観評価試験を行った。これらの結果及び評価を表２に示した。

＜品質評価試験方法＞
・流動性試験
土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｆ５４１−１９９９「充填モルタルの流動性試験方法」に準じてＪＳＣＥ−１９８６「ＰＣグラウト試験方法」「第１章コンシステンシー試験方法」に規定されるＪ漏斗（Ｊ_１０漏斗）を用いて，混練直後及び混練開始から１０分後の流下時間（Ｊ_１０漏斗流下時間、以下単に「流下時間」ということがある）を測定した。混練直後の流下時間が７〜１３秒且つ混練開始から１０分後の流下時間が７〜１５秒の範囲に入るものを「最良（◎）」、混練直後及び混練開始から１０分後の流下時間が最良の範囲ではないが何れも７〜１５秒の範囲に入るものを「良好（○）」、混練直後の流下時間が７〜１５秒且つ混練開始から１０分後の流下時間が１５秒を超えるが測定できるものを「やや不良（△）」、これら以外のもの（◎、○、△の何れにも当てはまらないもの）を「不良（×）」であると、流動性の評価および可使時間の評価を行った。

・圧縮強度試験
土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｇ５０５−１９９９「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法」に準じ、材齢３０分における圧縮強度を測定した。供試体の寸法は、直径５０ｍｍ，高さ１００ｍｍとした。

・初期膨張率試験
混練後直ちに直径５０ｍｍ，高さ１００ｍｍの円筒型枠に作製したセメント系グラウト材を投入後、上面を平らに成形した。そのグラウト材上面に直径４０ｍｍ，厚さ１．５ｍｍの円盤状プラスチック板を置き、非接触センサーにて成形直後から２４時間後までの長さ変化測定を行い、材齢５分と材齢２４時間の測定値を読み取り、材齢５分の初期膨張量(硬化前の膨張量)に対し材齢２４時間の初期膨張量(硬化後の膨張量)が大きいものを「良好（○）」，小さいものを「不良（×）」と評価した。実施例に当たるグラウト材、即ち、初期膨張性の評価が「良好(○) 」のグラウト材は、その材齢５分の膨張量（ＥＸ_５ｍ）及び材齢２４時間の膨張量（ＥＸ_２４ｈ）（何れも単位はｍｍ）から次式（１）で求まる初期膨張率が、何れも０％よりも大きく且つ１％未満であったことから、過膨張による強度低下の虞もないものであった。
初期膨張率（％）＝（ＥＸ_２４ｈ−ＥＸ_５ｍ）÷１００（ｍｍ）×１００（％） …（１）

・充填性試験
長さ（奥行）８０ｃｍ×幅４０ｃｍ×高さ１ｃｍの隙間を有する扁平な長方形の箱型の型枠を用い、型枠の内部空間（隙間）に不織布製長方形袋からなる容器を設置した。その不織布製容器は、グラウト材を充填して膨らませると型枠の内側全体に密着する寸法である。不織布製容器にはグラウト材投入用ホース及び排出用ホースが設けられており、各々のホースは、内径が５ｃｍ、ホースの長さが２ｍである。混練し作製した直後のグラウト材を投入用ホースの投入口から流し込み，排出用ホースの排出口まで充填できれば充填性が「良好（○）」、それ以外のものは「不良（×）」と評価した。

・材料不分離性試験（耐ブリーディング性試験）
上記充填性試験を実施したときに、不織布製容器から絞り出された水を集め、集まった水の質量が不織布製容器に充填したグラウト材の質量の２％以下の場合を材料不分離性（耐ブリーディング性）が「良好（○）」と評価し、２％を超える場合を材料不分離性（耐ブリーディング性）が「不良（×）」と評価した。

・外観評価試験
上記充填性試験と同様に不織布製容器に排出用ホースからグラウト材が排出されるまで作製したグラウト材を充填し、投入用ホース及び排出用ホースを止め、そのままの状態で静置し、翌日、型枠上面とグラウト材を充填した不織布製容器との隙間の有無を目視で確認した。このとき用いた箱型型枠の上側の板として透明なアクリル樹脂版を用いた。アクリル樹脂製型枠上板の下面とグラウト材を充填した不織布製容器との隙間が確認されなかったものを隙間抑制性「良好（○）」、アクリル樹脂製型枠上板の下面とグラウト材を充填した不織布製容器との間に隙間が確認されたものを隙間抑制性「不良（×）」と判断した。

本発明の実施例に相当するセメント系グラウト材（配合Ｎｏ．Ａ−１、Ａ−２、Ａ−５、Ａ−６、Ａ−９及びＡ−１０）は、何れも低粘性（Ｊ_１０漏斗流下時間が１５秒以下）で可使時間が１０分以上確保できるため、高さ方向１ｃｍの隙間に配置した不織布製容器への充填が良好に行え、ブリーディングの発生（材料分離）が抑制され、且つ硬化体の上面に隙間が生じ難かった。それに対し、それに対し、配合Ｎｏ．Ａ−４及びＡ−７のセメント系グラウト材は、混練開始から１０分後の流動性が不良で、流下時間が測定できず、可使時間の確保ができずに、充填性が不良であった。また、配合Ｎｏ．Ａ−３、Ａ−８、Ａ−１１のグラウト材は短時間強度（材齢３０分における圧縮強度）が低く、ブリーディングが発生するため、隙間抑制性が「不良（×）」であった。また、配合Ｎｏ．Ａ−１２のセメント系グラウト材は、粘度が高く（流下時間が長く）充填性が不良であり、短時間強度が低いため、硬化体の上面に隙間が生じた。

［実施例２］
表３に示す配合割合でセメント系グラウト材を作製し、実施例１と同様に、作製したグラウト材の品質評価試験を行った。その評価および結果を実施例１における配合Ｎｏ．Ａ−１の結果とともに表４に示した。

本発明の実施例に当たる配合Ｎｏ．Ｂ−１〜１０は、何れも低粘性（Ｊ_１０漏斗流下時間が１５秒以下）で可使時間が１０分以上確保できるため、高さ方向１ｃｍの隙間に配置した不織布製容器への充填が良好に行え、ブリーディングの発生（材料分離）が抑制され、且つ硬化体の上面に隙間が生じ難かった。

本発明によれば、隙間の小さい空間に配置した不織布製容器に充填でき、充填後に上面に隙間ができ難いので、充填している周りの構造物と一体化が図れる。また、不織布製容器に充填できることから、少ないグラウト材量で充填できる。

Claims

セメント、カルシウムアルミネート類、石膏類、細骨材、アルカリ金属炭酸塩、遅延剤及び減水剤を含有し、水との混練直後から１０分後までのＪ_１０漏斗流下時間が７〜１５秒であり、且つ、材齢３０分における圧縮強度が３Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とするセメント系低粘性速硬グラウト材。
セメント、カルシウムアルミネート類及び石膏類の合計１００質量部中、セメント６５〜８０質量部、カルシウムアルミネート類１０〜２５質量部、石膏類５〜２０質量部であり、結合材１００質量部に対して、細骨材３〜１５質量部、アルカリ金属炭酸塩０．２〜１．０質量部、遅延剤０．０５〜０．２質量部及び減水剤０．１５〜０．４質量部であることを特徴とする請求項１記載のセメント系低粘性速硬グラウト材。