JP2021183554A - 気泡含有グラウト、及び、気泡含有グラウトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】強度を高めた気泡含有グラウト、及びその製造方法の提供。【解決手段】セメント、水、及び、気泡を含有する、気泡含有グラウトであって、ガラス粒を更に含有する、気泡含有グラウトである。好ましくは、ガラス粒の粗粒率が２．７０以下であり、更に好ましくは、ガラス粒は、粒径加積曲線から求めた９０％粒径（Ｄ９０）が１．４ｍｍ以下であり、更に好ましくは、ガラス粒のすりへり減量は、５０％以下であり、更に好ましくは、ガラス粒の円形度の算術平均値が、０．７５以上である気泡含有グラウト。【選択図】なし

Description

本発明は、気泡含有グラウト、及び、気泡含有グラウトの製造方法に関する。

気泡含有グラウトは、セメント、水、及び、気泡を含有するものである。該気泡含有グラウトとしては、例えば、エアミルク、エアモルタルが挙げられる。

斯かる気泡含有グラウトは、微細な気泡を有していることから軽量であるため、例えば、気泡含有グラウトが、垂直壁を持つ道路盛土材として用いられた場合、気泡含有グラウトの打設時における型枠材へかかる圧力が小さいため型枠の崩壊が生じ難くなるという利点を有する。
このような利点から、気泡含有グラウトは、道路盛土材としてだけでなく、例えば、橋の背面部の裏込め材、トンネル背面空洞部の充填材等としても用いられている。

特開２０１０−００７３４５号公報

気泡含有グラウトの強度を高めることがこれまで以上に求められ得るが、これまで十分には検討がなされていない。

そこで、本発明は、強度が高い気泡含有グラウト、及び、その製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る気泡含有グラウトは、セメント、水、及び、気泡を含有する、気泡含有グラウトであって、
ガラス粒を更に含有する。

また、本発明に係る気泡含有グラウトの製造方法は、セメント、水、及び、気泡を含有する気泡含有グラウトを作製する、気泡含有グラウトの製造方法であって、
前記気泡含有グラウトは、ガラス粒を含有する。

本発明によれば、強度が高い気泡含有グラウトを提供し得る。

以下、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る気泡含有グラウトは、セメント、水、ガラス粒、及び、気泡を含有する。

前記ガラス粒の最大粒径は、好ましくは２．５ｍｍ以下、より好ましくは２．０ｍｍ以下、更により好ましくは１．２ｍｍ以下である。
粒径が大きいガラス粒は気泡含有グラウト内で沈降しやすい一方で、粒径が小さいガラス粒は気泡含有グラウト内で分散された状態を維持しやすい。よって、本実施形態に係る気泡含有グラウトは、ガラス粒の最大粒径が２．０ｍｍ以下であることにより、ガラス粒が気泡含有グラウト中に分散しやすくなり、その結果、強度がより一層高いものとなる。

なお、「ガラス粒の最大粒径が２．５ｍｍ以下である」とは、ＪＩＳ Ａ１１０２：２０１４「骨材のふるい分け試験方法」に記載の２．５ｍｍふるい（公称目開き：２．３６ｍｍ）を用いてガラス粒を該ふるいにかけた際に、ガラス粒が全て該ふるいを通過することを意味する。

また、「ガラス粒の最大粒径が２．０ｍｍ以下である」とは、ＪＩＳ Ｚ８８０１−１：２０１９「試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい」に記載の公称目開きの寸法が２ｍｍであるふるいを用いてガラス粒を該ふるいにかけた際に、ガラス粒が全て該ふるいを通過することを意味する。

さらに、「ガラス粒の最大粒径が１．２ｍｍ以下である」とは、ＪＩＳ Ａ１１０２：２０１４「骨材のふるい分け試験方法」に記載の１．２ｍｍふるい（公称目開き：１．１８ｍｍ）を用いてガラス粒を該ふるいにかけた際に、ガラス粒が全て該ふるいを通過することを意味する。

前記ガラス粒の粗粒率は、好ましくは２．７０以下、より好ましくは２．５０以下、更により好ましくは２．３０以下である。
なお、「粗粒率」は、ＪＩＳ Ａ１１０２：２０１４「骨材のふるい分け試験方法」に記載の方法で求める。すなわち、「粗粒率」は、ＪＩＳ Ａ１１０２：２０１４「骨材のふるい分け試験方法」に記載の８０ｍｍ、４０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、２．５ｍｍ、１．２ｍｍ、０．６ｍｍ、０．３ｍｍ、０．１５ｍｍの各ふるいにとどまるガラス粒の質量分率（％）の和を１００で除した値である。

前記ガラス粒は、粒径加積曲線から求めた９０％粒径（以下、単に「Ｄ_９０」ともいう。）が、好ましくは１．４ｍｍ以下、より好ましくは０．９０ｍｍ以下である。

また、前記ガラス粒は、粒径加積曲線から求めた５０％粒径（以下、単に「Ｄ_５０」ともいう。）が、好ましくは０．７５ｍｍ以下、より好ましくは０．５０ｍｍ以下、更により好ましくは０．４０ｍｍ以下である。

さらに、前記ガラス粒は、粒径加積曲線から求めた２０％粒径（以下、単に「Ｄ_２０」ともいう。）が、好ましくは０．３０ｍｍ以下、より好ましくは０．２６ｍｍ以下、更により好ましくは０．２０ｍｍ以下である。

粒径加積曲線は、ＪＩＳ Ａ１２０４：２００９「土の粒度試験方法」に記載の方法で求める。
なお、粒径加積曲線の作成には、ＪＩＳ Ａ１２０４：２００９「土の粒度試験方法」に記載の全てのふるい（目開き７５μｍ、１０６μｍ、２５０μｍ、４２５μｍ、８５０μｍ、２ｍｍ、４．７５ｍｍ、９．５ｍｍ、１９ｍｍ、２６．５ｍｍ、３７．５ｍｍ、５３ｍｍ、及び、７５ｍｍのふるい）を用いてガラス粒をふるい分けしたデータを用いる。

前記ガラス粒のすりへり減量は、好ましくは５０％以下、より好ましくは３０％以下である。
なお、「すりへり減量」は、ＪＩＳ Ａ１１２１：２００７「ロサンゼルス試験機による粗骨材のすりへり試験方法」に記載の方法で求める。

前記ガラス粒の円形度の算術平均値は、好ましくは０．７５以上である。
ガラス粒の円形度は、「Ｈａｕｓｎｅｒの表面指数」の逆数であり、下記式で求めることができる。
ガラス粒の円形度 ＝ ４π×（ガラス粒の投影像の面積）／（ガラス粒の投影像における輪郭の長さ）^２
なお、「ガラス粒の投影像の面積」、及び、「ガラス粒の投影像における輪郭の長さ」は、電子顕微鏡などを用いて求めることができる。
ガラス粒の投影像が円のとき、円形度が１となり、ガラス粒の投影像が円から離れた形になるほど１より小さい値となる。
ガラス粒の円形度の算術平均値は、任意の１００粒分以上のガラス粒の円形度を求め、それらの値から求めることができる。
前記ガラス粒の円形度の算術平均値が０．７５以上であることにより、ガラス粒におけるエッジが少なくなり、その結果、気泡含有グラウト中の気泡をガラス粒のエッジで壊してしまうのを抑制しやすくなる。

前記ガラス粒の原料としては、廃ガラス（不要となったガラス瓶）を用いることができる。これにより、廃ガラスを有効利用することができる。

前記セメントは、水硬性セメントである。
前記セメントとしては、例えば、普通、早強、超早強、白色、耐硫酸塩、中庸熱、低熱などの各種ポルトランドセメントが挙げられる。また、前記セメントとしては、例えば、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、アルミナセメントなども挙げられる。

また、本実施形態に係る気泡含有グラウトは、必要に応じて、混和剤を含有してもよい。
前記混和剤としては、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、流動化剤、増粘剤、保水材、分離低減剤、乾燥収縮低減剤、防凍剤などが挙げられる。

さらに、本実施形態に係る気泡含有グラウトは、セメントを、好ましくは１００〜４００ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは１２０〜３００ｋｇ／ｍ^３含有する。

また、本実施形態に係る気泡含有グラウトは、セメント１００質量部に対して、ガラス粒を、好ましくは５０〜６００質量部、より好ましくは１００〜５００質量部含有する。

さらに、本実施形態に係る気泡含有グラウトは、セメント１００質量部に対して、水を、好ましくは８０〜１７５質量部、より好ましくは９０〜１７５質量部含有する。

また、本実施形態に係る気泡含有グラウトの空気量は、好ましくは３５〜７０％、より好ましくは４０〜６５％である。
なお、空気量は、気泡含有グラウトの容積に対する空気の容積の比（％）を意味する。また、空気量は、ＮＥＸＣＯ試験方法１２８に記載の方法によって求めることができる。

本実施形態に係る気泡含有グラウトは、上記の如く構成されているが、次に、本実施形態に係る気泡含有グラウトの製造方法について説明する。

本実施形態に係る気泡含有グラウトの製造方法は、セメント、ガラス粒、水、及び、気泡を含有する気泡含有グラウトを作製する。
また、本実施形態に係る気泡含有グラウトの製造方法は、セメント、水、及び、ガラス粒を含有するグラウトと、起泡剤及び水を含有する気泡体とを混合することにより、前記気泡含有グラウトを作製する。

具体的には、本実施形態に係る気泡含有グラウトの製造方法では、セメント、ガラス粒、及び、水を混合することによりグラウトを得る。
また、本実施形態に係る気泡含有グラウトの製造方法では、起泡剤及び水を混合することにより気泡体を得る。
そして、本実施形態に係る気泡含有グラウトの製造方法では、前記グラウト及び前記気泡体を混合して気泡含有グラウトを作製する。

前記起泡剤としては、界面活性剤が挙げられる。
前記界面活性剤としては、合成界面活性剤、樹脂石けん系界面活性剤、たんぱく質系界面活性剤などが挙げられる。
前記合成界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤などが挙げられる。
前記アニオン界面活性剤としては、硫酸エステル塩系アニオン界面活性剤などが挙げられる。
前記硫酸エステル塩系アニオン界面活性剤としては、「スミシールドＡ（Ｓ−１）」（住友大阪セメント社製）などが挙げられる。

本実施形態の気泡含有グラウトは、上記のように構成されているので、以下の利点を有するものである。

本実施形態に係る気泡含有グラウトは、セメント、水、ガラス粒、及び、気泡を含有する。
本実施形態に係る気泡含有グラウトは、ガラス粒を含有することにより、強度が高いものとなる。

本実施形態に係る気泡含有グラウトは、ガラス粒を含有することにより、強度が高いものとなるのは、以下の理由によるものと考えられる。
自然砂を含有する気泡含有グラウトは、自然砂に含まれる水によって、自然砂の土粒子表面のグラウトが希釈され、その結果、該土粒子表面での水セメント比が大きくなる。これにより、該土粒子表面での強度が低くなり、その結果、自然砂を含有する気泡含有グラウト全体としても強度が低くなっていると考えられる。一方で、ガラス粒は、自然砂に比べて吸水率が低いので、本実施形態に係る気泡含有グラウトは、ガラス粒を含有することにより、強度が高いものとなっていると考えられる。

なお、ガラス粒は、工業製品であり、上述した好ましい粒度分布のものが得やすい。
本実施形態に係る気泡含有グラウトは、上述した好ましい粒度分布のガラス粒を有することで、気泡含有グラウトからガラス粒が分離することが抑制され、混練状況が良好となり、すなわち、ガラス粒が気泡含有グラウト内で分散された状態を維持しやすくなる。その結果、本実施形態に係る気泡含有グラウトは、強度がより一層高いものとなる。

なお、本発明に係る気泡含有グラウト、及び、気泡含有グラウトの製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明に係る気泡含有グラウト、及び、気泡含有グラウトの製造方法は、上記した作用効果によって限定されるものでもない。さらに、本発明に係る気泡含有グラウト、及び、気泡含有グラウトの製造方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。以下の実施例は本発明をさらに詳しく説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

（ガラス粒）
藤野興業株式会社から、ふるい分けされた下記（ａ）〜（ｇ）のガラス粒を購入した。
（ａ）粒径が０．０７５〜４．７５ｍｍのガラス粒
（ｂ）粒径が４．７５ｍｍ以下のガラス粒
（ｃ）粒径が０．０７５〜２．５ｍｍのガラス粒
（ｄ）粒径が０．８５ｍｍ以下のガラス粒
（ｅ）粒径が２．５ｍｍ以下のガラス粒
（ｆ）粒径が０．０７５〜２．０ｍｍのガラス粒
（ｇ）粒径が２．０ｍｍ以下のガラス粒

（ａ）〜（ｇ）のガラス粒それぞれの粗粒率、粒径加積曲線、及び、すりへり減量を上述した方法で求めた。
そして、該粒径加積曲線をもとに、Ｄ_２０、Ｄ_５０、Ｄ_９０、均等係数、及び、曲率係数を求めた。
なお、均等係数、及び、曲率係数は下記式によって求めた。
均等係数 ＝ Ｄ_６０／Ｄ_１０
曲率係数 ＝ （Ｄ_３０）^２／（Ｄ_６０×Ｄ_１０）
Ｄ_１０は、粒径加積曲線から求めた１０％粒径である。
Ｄ_３０は、粒径加積曲線から求めた３０％粒径である。
Ｄ_６０は、粒径加積曲線から求めた６０％粒径である。
下記表１に、均等係数、曲率係数、Ｄ５０、Ｄ９０、粗粒率、円形度の算術平均値、及び、鋭利度を示す。

（砂）
下記表２に示す砂を用意した。
なお、均等係数、曲率係数、Ｄ_２０、Ｄ_５０、Ｄ_９０、及び、粗粒率は、上述の方法で求めた。

（その他の材料）
その他の材料として、以下の材料を用意した。
セメント：高炉セメントＢ種
起泡剤：硫酸エステル塩系アニオン界面活性剤（スミシールドＡ（Ｓ−１）、住友大阪セメント社製）
水：水道水

（実施例１）
起泡剤と水とを混合することにより気泡体（起泡剤：水＝１：２４（質量比））を得た。
また、混練容器に９３０ｇの水、８１９ｇのセメント、２４５７ｇのガラス粒をこの順に入れて、これらをハンドミキサーで２分間混練することによりグラウトを得た。なお、ガラス粒としては、（ａ）のガラス粒を用いた。
そして、前記混練容器内のグラウトに前記気泡体２Ｌ入れ、これらをハンドミキサーで３０秒程度混練することにより気泡含有グラウトを得た。気泡含有グラウトの空気量が４６．５％程度になるようにした。

（実施例２〜７）
下記表３に示すように、ガラス粒として、（ｂ）〜（ｇ）のガラス粒それぞれを用いたこと以外は、実施例１と同様にして実施例２〜７の気泡含有グラウトを得た。

（比較例１〜３）
下記表３に示すように、ガラス粒の代わりに、奥瀞熊野砂、丹波山砂、丹波川砂それぞれを用いたこと以外は、実施例１と同様にして比較例１〜３の気泡含有グラウトを得た。

実施例及び比較例の気泡含有グラウトの一軸圧縮強さ（材齢２８日）を測定した。
結果を下記表３に示す。
「一軸圧縮強さ」は、ＪＩＳ Ａ１２１６：２００９「土の一軸圧縮試験方法」に記載の方法で測定した。供試体としては、３本分測定した。下記表３では、算術平均値を示す。

表３に示すように、ガラス粒を含有する実施例の気泡含有グラウトは、ガラス粒を含有しない比較例の気泡含有グラウトに比べて、材齢２８日の一軸圧縮強さが高く、すなわち、強度が高かった。

（ａ）〜（ｇ）のガラス粒それぞれの粗粒率、粒径加積曲線、及び、すりへり減量を上述した方法で求めた。
そして、該粒径加積曲線をもとに、Ｄ_２０、Ｄ_５０、Ｄ_９０、均等係数、及び、曲率係数を求めた。
なお、均等係数、及び、曲率係数は下記式によって求めた。
均等係数 ＝ Ｄ_６０／Ｄ_１０
曲率係数 ＝ （Ｄ_３０）^２／（Ｄ_６０×Ｄ_１０）
Ｄ_１０は、粒径加積曲線から求めた１０％粒径である。
Ｄ_３０は、粒径加積曲線から求めた３０％粒径である。
Ｄ_６０は、粒径加積曲線から求めた６０％粒径である。
下記表１に、均等係数、曲率係数、Ｄ _２０ 、Ｄ _５０ 、Ｄ _９０ 、粗粒率、及び、すりへり減量を示す。

Claims (9)

1. セメント、水、及び、気泡を含有する、気泡含有グラウトであって、
   ガラス粒を更に含有する、気泡含有グラウト。
2. 前記ガラス粒の最大粒径が２．５ｍｍ以下である、請求項１に記載の気泡含有グラウト。
3. 前記ガラス粒の粗粒率が２．７０以下である、請求項１又は２に記載の気泡含有グラウト。
4. 前記ガラス粒は、粒径加積曲線から求めた９０％粒径（Ｄ_９０）が１．４ｍｍ以下である、請求項１〜３の何れか１項に記載の気泡含有グラウト。
5. 前記ガラス粒のすりへり減量が５０％以下である、請求項１〜４の何れか１項に記載の気泡含有グラウト。
6. 前記ガラス粒の円形度の算術平均値が０．７５以上である、請求項１〜５の何れか１項に記載の気泡含有グラウト。
7. 空気量が３５〜７０％である、請求項１〜６の何れか１項に記載の気泡含有グラウト。
8. セメント、水、及び、気泡を含有する気泡含有グラウトを作製する、気泡含有グラウトの製造方法であって、
   前記気泡含有グラウトは、ガラス粒を含有する、気泡含有グラウトの製造方法。
9. セメント、水、及び、ガラス粒を含有するグラウトと、起泡剤及び水を含有する気泡体とを混合することにより、前記気泡含有グラウトを作製する、請求項８に記載の気泡含有グラウトの製造方法。