JP2668076B2

JP2668076B2 - 超速硬無収縮グラウト材

Info

Publication number: JP2668076B2
Application number: JP63057659A
Authority: JP
Inventors: 宏文嶋谷; 誠一長岡
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 1988-03-10
Filing date: 1988-03-10
Publication date: 1997-10-27
Anticipated expiration: 2012-10-27
Also published as: JPH01230455A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、新規な組成の超速硬無収縮グラウト材に関
する。

従来技術とその問題点機械設備類の据付け、土木及び建築構造物の構築に際
しては、必ず接合を必要とする箇所がある。グラウト材
は、これらの構造物の間隙を充填することにより、接合
をより完全にする為に使用される材料であり、この様な
接合部においては、収縮は極力避けなければならないの
で、低収縮性乃至無収縮性グラウト（以下無収縮グラウ
トという）が使用されている。無収縮グラウトは、ポル
トランドセメント、細骨材、膨脹材、各種の混和材料な
どからなる無収縮グラウト材を水で練り合わせて調製さ
れるもので、一般に流出管内径を18mmとした時のＰロー
ト（P₁₈）による流下時間が14〜22秒、或いは下端内径
を14mmとした時のＪロート（J₁₄）による流下時間が６
〜10秒となるように練り上げて、注入施工される。この
様なポルトランドセメント系グラウトには、下記の如き
問題点がある。

（イ）早強性及び速硬性が不十分であるため、長時間に
わたって設備を休止出来ない箇所或いは道路、軌道など
の休止時間の限られた公共施設などでは、使用できな
い。

（ロ）ポルトランドセメント系グラウトは、膨脹材を配
合することにより、材令７日程度までの水和の比較的初
期に膨脹を起こさせ、その後の長期的乾燥収縮量を減少
させることにより、施工体の体積減少を出来るだけ補償
しようとするものであるが、過剰膨脹を生じない程度の
膨脹剤の使用量では、膨脹量が不十分であって、硬化体
が長期的に乾燥条件に置かれると、収縮して、施工時の
体積よりも減少する。

近年、経費削減及び工費短縮の両方の観点から、グラ
ウトに対して早強性及び速硬性のより一層の改善が求め
られる様になってきているため、ポルトランドセメント
に代って超速硬セメントを使用することがあり、この場
合に得られるグラウトは、速硬性無収縮グラウトまたは
超速硬無収縮グラウトと呼ばれている。しかしながら、
この様な超速硬セメント系グラウト材にも、以下の様な
問題点がある。

（イ）一般にグラウトは、練り上がってから注入が終了
するまでかなりの時間を要するのが通例であるから、練
り上がり後一定の時間（例えば30分間）施工可能な程度
の流動性が維持されていなければならない。超速硬セメ
ント系グラウト材では、凝結遅延剤を添加することによ
り、得られる超速硬無収縮グラウトの流動性を確保しよ
うとしているが、その流動性は、常温でも十分ではな
く、まして施工温度が30℃を上回る場合には、時間の経
過に伴う流動性の低下は著しくなり、施工が困難とな
る。この場合、混練水を増加させたり、流動性低下時に
水を追加したりすることは、グラウトの無収縮性、強度
などに悪影響を及ぼすので好ましくない。

問題点を解決するための手段本発明者は、上記の如き技術の現状に鑑みて研究を重
ねた結果、無機質結合材に特定の添加物を配合した超速
硬セメント系グラウト材が公知材料の問題点を実質的に
解消乃至大巾に軽減し得ることを見出した。

すなわち、本発明は、下記の超速硬無収縮グラウト材
を提供するものである：「ポルトランドセメント 30〜80重量部アルミナセメント５〜50重量部石膏５〜20重量部水酸化カルシウム及び／又は炭酸カルシウム１〜20重量部からなる無機質結合材100重量部に対し、オキシカルボン酸及び／又はその塩類 0.01〜2.0 重量部亜鉛化合物 0.001〜0.5 重量部膨脹材 0.005〜0.02重量部減水剤 0.01〜2.0 重量部流動化剤 0.001〜2.0 重量部を配合してなる超速硬無収縮グラウト材。」以下に、本発明で使用する各成分およびその使用割合
について、説明する。周知の通り、組成物においては、
各成分が相互に影響し合って、相乗的な効果を奏するの
で、個々の成分の限定理由を明確に示すことは、必ずし
も、妥当でない場合もあるが、一応の限定理由を併せて
示す。

本発明では、無機質結合材として、ポルトランドセメ
ント、アルミナセメント、石膏並びに水酸化カルシウム
及び／又は炭酸カルシウムを使用する。

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、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、耐硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポル
トランドセメントなどが挙げられ、これらの一種または
二種以上を使用する。

石膏としては、二水石膏、α型半水石膏、β型半水石
膏、II型二水石膏、III型二水石膏などの一種または二
種以上を使用する。

無機質結合材100重量部（以下単に部とする）中の各
成分の配合割合は、ポルトランドセメント30〜80部、ア
ルミナセメント５〜50部、石膏５〜20部、水酸化カルシ
ウム及び／又は炭酸カルシウム１〜20部である。ポトラ
ンドセメント及びアルミナセメントの配合割合が上記の
範囲外となる場合には、早強性及び速硬性が十分に発現
され難くなる。石膏の配合割合が５部未満の場合には、
早強性及び速硬性の改善が十分行われなくなるのに対
し、20部を上回る場合には、長期間経過後の硬化物に異
常膨脹を生ずることがある。水酸化カルシウム及び／又
は炭酸カルシウムの量が１部未満の場合には、やはり早
強性及び速硬性の改善が十分行われなくなるのに対し、
20部を上回る場合には、長期間経過後の硬化物の強度が
低下する傾向が認められる。

本発明においては、無機質結合材に対し、さらにオキ
シカルボン酸及び／又はその塩の少なくとも一種、亜鉛
化合物の少なくとも一種、膨脹材の少なくとも一種、減
水剤の少なくとも一種及び流動化剤の少なくとも一種を
添加する。

オキシカルボン酸及び／又はその塩と亜鉛化合物と
は、相乗的な効果を発揮して、グラウトの流動性の低下
を抑制し、その可使時間を延長するものである。オキシ
カルボン酸としては、リンゴ酸、酒石酸、グルコン酸、
クエン酸などが例示され、その塩としては、アルカリ金
属塩、アルカリ土類金属塩などが例示される。これらの
中でも、グルコン酸、クエン酸、そのアルカリ金属塩及
びアルカリ土類金属塩がより好ましい。亜鉛化合物とし
ては、酸化亜鉛、塩化亜鉛、臭化亜鉛、硫酸亜鉛、硝酸
亜鉛、炭酸水素亜鉛、酢酸亜鉛、ギ酸亜鉛、リン酸亜鉛
などが挙げられる。無機質結合材100部に対する配合割
合は、オキシカルボン酸及び／又はその塩0.01〜２部お
よび亜鉛化合物0.001〜0.5部である。この両者のいづれ
か一方の量がその下限値未満となる場合には、両者の相
乗的作用によるグラウトの流動性低下防止の効果が十分
に発揮出来ないのに対し、両者のいづれか一方の量がそ
の上限値を上回る場合には、流動性のより一層の改善は
達成されず、むしろ硬化体の強度低下を生ずる。

膨脹材としては、アルミニウム粉、鉄粉などの金属粉
の酸化膨脹機構を利用する酸化膨脹型膨脹材を使用する
ことがこの好ましい。石灰系およびカルシウムサルホア
ルミネート系などの水和膨脹機構を利用する水和膨脹型
膨脹材は、これを上記無機質結合材に配合する場合に、
膨脹性に特異な現象を示すので、好ましくない。この様
な酸化膨脹型膨脹材としては、JIS K 5906「塗料用アル
ミニウム粉」の第２種に準ずる粒度（88μｍ網目ふるい
上残分２％以下）のアルミニウム粉を使用することが好
ましい。無機質結合材100部に対する膨脹材の配合割合
は、0.005〜0.02部とする。その配合割合が0.005部未満
の場合には、膨脹が不十分となるのに対し、0.02部を超
える場合には、過剰膨脹を生ずる。

所定の流動性を得るに要する水量を減少させて硬化体
の強度を高め且つ乾燥収縮量を減少させる減水剤として
は、特に限定されず、公知のものをそのまま使用するこ
とが出来る。例えば、ナフタリンスルホン酸のホルマリ
ン縮合物の塩を主成分とするもの｛花王（株）製の商標
名“マイティ100"、“マイティ150"、竹本油脂（株）製
の商標名“ポールファイン510N"など｝、高縮合トリア
ジン系化合物｛ポゾリス物産（株）製の商標名“NL−14
50"、“NL−4000"など｝、アルキルアリルスルホン酸塩
ポリマー｛ダーレックス（株）製の商標名“ダーレック
ススーパー20"など｝が具体的に挙げられる。無機質結
合材100部に対する減水剤の配合割合は、0.01〜2.0部と
する。その配合割合が0.01部未満の場合には、減水効果
が十分に発揮されず、2.0部を上回る場合には、グラウ
トの硬化中に固液の分離を生ずることがある。

本発明においては、グラウトの粘稠性を低下させて、
材料の分離を防止するとともに、グラウトの充填性を改
善するために、流動化剤を使用する。流動化剤として
は、特に限定されず、カゼイン、カゼインカルシウム、
メラミンスルホン酸のホルマリン縮合物｛例えば、昭和
電工（株）製の商標名“メルメント”など｝の公知のも
のが使用可能である。無機質結合材100部に対する流動
化剤の配合割合は、0.01〜2.0部とする。その配合割合
が0.01部未満の場合には、流動性改善の効果が十分でな
く、2.0部を上回る場合には、所要の流動性を得るため
の混練水量が増大し、同時に粘稠性も大きくなって、充
填性が悪化する。

本発明のグラウト材には、必要に応じて、増量材、細
骨材などを配合することが出来る。

増量材は、長期強度の改善、コストの低減などの目的
で添加されるものであり、セメント水和環境下に水酸化
カルシウムまたは炭酸カルシウムと反応して、カルシウ
ムシリケート系化合物を生成し得る材料を使用する。こ
の様な材料として、フライアッシュ、シリカヒューム、
高炉水砕スラグなどの活性シリカ質微粉末が挙げられ
る。増量剤の使用量は、グラウト材の組成によっても異
なるが、通常無機質結合材100部に対し、200部程度以下
である。増量剤の量が過剰である場合には、早強性が低
下する傾向がある。

細骨材は、乾燥収縮量の低下、コストの低減などの目
的で使用されるものであり、具体的には、川砂、海砂、
山砂、珪砂、寒水石、砕砂などが例示される。細骨材の
粒径は、最大2.5mm以下とすることが好ましい。細骨材
の使用量は、グラウト材の組成によっても異なるが、通
常無機質結合材100部に対し、250部程度以下である。細
骨材の量が過剰である場合には、流動性が低下する。

発明の効果本発明グラウト材においては、無機質結合材にオキシ
カルボン酸と亜鉛化合物とを併せて配合することによ
り、高い流動性と長い可使時間が得られるので、グラウ
ト材を使用する構築における作業性が改善される。ま
た、本発明グラウト材から得られる硬化体では、水和開
始の数時間後から生成するエトリンジャイトの膨脹によ
り、乾燥収縮が補償されるので、公知のポルトランドセ
メント系グラウト硬化体に比して乾燥収縮量がかなり小
さくなる。さらに、膨脹材の存在による水和初期の膨
脹、並びに減水剤及び流動化剤の存在による乾燥減量の
縮小により、収縮量の減少をより一層抑制するととも
に、早強性をも改善する。

したがって、本発明によれば、流動性、作業性及び早
強性に優れた超速硬無収縮グラウト材が得られる。

なお、参考までに、本発明による超速硬無収縮グラウ
ト材（Ｉ）、公知のポルトランドセメント系グラウト材
（II）及び公知の超速硬セメント系グラウト材（III）
の各種の特性を総括的に示すと、下記の通りである。第
１表において、各記号は、下記の通りの意味を有する。

○…優秀 △…普通 ×…劣る第１表（Ｉ）（II）（III）流動性 ○ ○ ○ 可使時間 ○ ○ × 水和初期無収縮性 ○ ○ ○ 長期材令無収縮性 ○ × ○ 速硬性 ○ × ○ 早期強度 ○ × ○ 実施例以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴とする
ところをより一層明確にする。

実施例１〜４まず下記第２表に示す組成を有する無機質結合材を調
製した。

第２表ポルトランドセメント 50部アルミナセメント 30部石膏 10部水酸化カルシウム 10部次いで、得られた無機質結合材100部に対し、第３表
に示すような割合で、発明のその他の成分を配合して、
本発明のグラウト材を得た。

第３表において、各記号は、下記の通りの意味を有す
る。

（A₁）…グルコン酸（A₂）…酒石酸（A₃）…クエン酸（B₁）…酸化亜鉛（B₂）…塩化亜鉛（B₃）…硫酸亜鉛（Ｃ）…ナフタリンスルホン酸のホルマリン縮合物系減
水剤、商標名“マイティ100"、花王（株）製、（Ｄ）…メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物系流動化
剤、商標名“メルメント”、昭和電工（株）製（Ｅ）…膨脹剤、粒径50μｍ以下のアルミニウム粉末かくして得られた本発明グラウト材に第４表に示す割
合で砂及び水を加え、均一に混練した後、凝結時間（第
４表）、所定時間経過後の圧縮強度（第５表）及び経時
後のJ₁₄ロート流下時間（第６表）を調べた。

なお、第４表、第５表及び第６表には、比較例１及び
２として、市販ポルトランドセメント系無収縮グラウト
材及び超速硬セメント系無収縮グラウト材をそれぞれ使
用した場合の結果を併せて示す。

第４表において、各記号は、下記の通りの意味を有す
る。

S/G…砂／グラウト材の重量比 W/G…水／グラウト材の重量比また、実施例１〜６及び比較例１〜２のグラウト材を
使用して、型枠に注型し、材令７日まで保持した後、脱
型し、温度20℃、相対湿度60％で養生乾燥し、土木学会
編「膨脹コンクリート設計施工指針（案）」のマイクロ
メータ法による膨脹率測定を行ったところ、第１図に示
す通りのグラフが得られた。

第４表乃至第６表及び第１図に示す結果から、本発明
のグラウト材は、適切な可使時間を有しており、流動
性、速硬性、早強性に優れ、硬化後の収縮量も極めて小
さいことが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明グラウト材及び比較グラウト材を使用
して得られた硬化体の収縮率を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０４Ｂ 24:06 22:08 24:04 22:04 24:14 24:22） 111:70

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポルトランドセメント 30〜80重量部アルミナセメント５〜50重量部石膏５〜20重量部水酸化カルシウム及び／又は炭酸カルシウム１〜20重量部からなる無機質結合材100重量部に対し、オキシカルボン酸及び／又はその塩類 0.01〜2.0 重量部亜鉛化合物 0.001〜0.5 重量部膨脹材 0.005〜0.02重量部減水剤 0.01〜2.0 重量部流動化剤 0.001〜2.0 重量部を配合してなる超速硬無収縮グラウト材。