JP3699254B2 - モルタル組成物、モルタル組成物の製造方法、それを用いたｐｃ板およびその製造方法 - Google Patents
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- C04B28/04—Portland cements
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モルタル組成物およびその製造方法に関するものであり、特にＰＣ（プレキャストコンクリート）板の製造に適したモルタル組成物およびその製造方法に関し、さらにそれを用いたＰＣ板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＣ板は、コンクリート打設用の打ち込み型枠として、従来の合板型枠に比べ施工性に優れ、残材がなく、自然環境の保護や作業環境の向上等、優れた特徴を有し、近年注目されてきている。
【０００３】
ＰＣ板は、その施工性や搬送性等の観点より、超薄肉化（２５ｍｍ程度）が必要とされ、そのためかかるＰＣ板製造に使用すべきフレッシュなモルタル（硬化する前のモルタル、以下「モルタル組成物」という。）には流動性が要求される（目標としては、後述のＬ型フロー試験にて、Ｌ型フロー速度５０ｍｍ／ｓｅｃで全長５００ｍｍ以上）。
【０００４】
また、ＰＣ板の作製時、型枠にモルタル組成物等を打設後、通常蒸気養生されるが、蒸気養生なしに脱型できれば、製造コストのダウンにつながる。また、脱型までの期間がより短ければ、脱型後の型枠の転用が早期に可能となり、結果として製造コストのダウンにつながる（目標としては、常温常湿で養生し材令１日で脱型できること、具体的には材令１日で後述の曲げ破壊強度５０ｋｇ／ｃｍ2 以上）。
さらに、ＰＣ板は、重量のあるコンクリートを打設するためのものであり、また、建築物の構造材の一部となるため、当然に高強度が要求される（目標としては、材令７日で後述の曲げ破壊強度１００ｋｇ／ｃｍ2 以上。なお、曲げ破壊強度１００ｋｇ／ｃｍ2 は、圧縮強度では８００〜１，０００ｋｇ／ｃｍ2 程度に相当）。
【０００５】
一方、コンクリートやモルタル製品は、経時とともに乾燥収縮が進むが、これらを用いたＰＣ板の乾燥収縮が大きければ、寸法安定性に支障を来し、反りや変形、さらには割れや欠けといった問題を生じる。特に片面にタイル等を打ち込んだＰＣ板の場合、タイルの無い面から一方的に水分が蒸発し、片面だけの乾燥収縮が顕著になり、大きな反りや変形を生じてしまう場合がある。従って乾燥収縮の抑制はＰＣ板の製造上重要な課題である（目標としては、材令２８日で後述の乾燥収縮量試験（コンタクトポイントの間隔１００ｍｍ）の結果、２００μｍ以下）。
【０００６】
さらにＰＣ板は、建築物の構造材として用いることより、必要とする面積が大きいため、低コスト化も要求される。
【０００７】
高強度コンクリート（モルタル）を得る方法としては、一般的に、シリカフュームをセメント量の５〜３０％置換し、高性能減水剤を１〜３％加えて水量を減らし、水セメント比を１５％程度とすることで、圧縮強度１０００ｋｇ／ｃｍ2 以上の高強度がクリアーできることが知られている。しかし、この場合水量を減らしたことにより流動性が犠牲になる。また、流動性を上げるため高性能減水剤の投入量をさらに増やしても、粘性が強くなるため、逆に流動性はますます低下する。
【０００８】
特開平７−３２３５１号公報には、セメント、シリカフューム、高性能減水剤を用い、細骨材、粗骨材、混和剤を投入する順序を規定することにより、高流動性を有する高強度コンクリートが得られることが開示されている。しかし、この方法で得られる高強度コンクリートは、ＰＣ板の材料に要求される高流動性としは十分でなく、また、乾燥収縮抑制性についても満足することができない。
【０００９】
特開平２−１９２４４６号公報には、セメント、超微粉および熱硬化性樹脂の混和剤を用いて高曲げ強度のセメント質硬化体（コンクリート、モルタル）を製造する方法が開示されている。しかし、この方法で得られる高強度モルタル等は、液状のポリマーの混入により流動性が大幅に低下してしまい、養生条件により硬化不良等も起こりやすく、管理が難しいうえ、材料費が嵩むといった問題がある。
【００１０】
特開平２−１９２４４６号公報には、超微粒子を造粒した後に、該超微粒子をセメントクリンカおよび／または高炉水砕スラグと混合粉砕することにより高強度セメントを製造する方法が開示されている。しかし、この方法で得られる高強度セメントは、流動性が十分でなく、乾燥収縮抑制性にも劣ったものであり、また、微粉末で置換した混和剤がポルトランドセメントと水和機構が異なるため、コンクリートの凝結が遅れ、かつ低温や乾燥の影響を受けやすいという欠点を持つ。
【００１１】
一方、流動性を重視したものとして、超高流動無収縮モルタルと呼ばれる製品が各社から販売されている。しかし、これらの超高流動無収縮モルタルは、水セメント比を３５〜５０％としているため、圧縮強度が十分でなく（材令４週間で３５０〜７００ｋｇ／ｃｍ2 程度）、乾燥収縮も材令２８日間で１０００μｍ（コンタクトポイントの間隔１００ｍｍ、後述の乾燥収縮量試験）を大きく上回り、ＰＣ板の材料としての特性を満足できるものではない。
【００１２】
さらに、「セメント系薄肉打ち込み型枠」として最も施工実績のある従来品は、セメント、微粒スラグ、メラミン樹脂、シリカフューム、砂を用いた薄肉ＰＣ板であるが、ＰＣ板に求められる乾燥収縮抑制性について未だ十分でなく、製品の反りや変形、さらには割れや欠けといった事例も聞かれる。また、スラグやメラミン樹脂といった高価で管理の難しい材料を使用するため、コストアップにつながり、建築現場ではなかなか採用に踏み切れないのが実情である。
【００１３】
以上のように、モルタルの製造において、高流動性、乾燥収縮抑制性、および高強度はトレードオフの関係にあり、これら全てを満足することは困難であり、ある程度これらの課題をクリアし得る材料は、製造費が高く、管理が難しいため、建築材料として一般的でない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、短繊維や樹脂等の特別の材料を使用することなく、ＰＣ板製造に要求される高流動性、乾燥収縮抑制性、高強度および低コストを具備したモルタル組成物、およびその製造方法を提供することにあり、さらに、かかるモルタル組成物を用いたＰＣ板の製造方法および該製造方法によるＰＣ板を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の本発明により達成される。即ち、本発明は、
（１）少なくとも早強ポルトランドセメントと、セメント量の内割り２．５〜１０重量％の膨張剤と、セメント量の内割り５〜１５重量％のシリカフュームと、砂セメント比１：０．９〜１：１．１の石灰岩砕砂と、セメント量の外割り１〜３重量％の収縮低減剤と、セメント量の外割り２〜３重量％の高性能減水剤と、水セメント比１９〜２３％の水とからなることを特徴とするモルタル組成物である。
【００１６】
（２）さらに消泡剤を含有してなることを特徴とする（１）に記載のモルタル組成物である。
【００１７】
（３）早強ポルトランドセメントと、セメント量の内割り２．５〜１０重量％の膨張剤と、セメント量の内割り５〜１５重量％のシリカフュームと、砂セメント比１：０．９〜１：１．１の石灰岩砕砂とを混合して硬練りし、次いでセメント量の外割り１〜３重量％の収縮低減剤と、セメント量の外割り２〜３重量％の界面活性剤と、水セメント比１９〜２３％の水とを加えてさらに混練することを特徴とするモルタル組成物の製造方法である。
【００１８】
（４）混練時、空気の連行量を１．５〜２．５％に調整することを特徴とする（３）に記載のモルタル組成物の製造方法である。
【００１９】
（５）混練時、さらに消泡剤を加えることを特徴とする（３）または（４）に記載のモルタル組成物の製造方法である。
【００２０】
（６）（１）または（２）に記載のモルタル組成物を用いてなることを特徴とするＰＣ板である。
【００２１】
（７）（１）または（２）に記載のモルタル組成物を型枠に流し込み打設し、常温常湿で１２時間以上養生した後脱型し、さらに打設時から通算して７日間以上常温常湿で養生することを特徴とするＰＣ板の製造方法である。
【００２２】
本発明のモルタル組成物は、極めて流動性が高く、後述のＬ型フロー試験にて、Ｌ型フロー速度６５ｍｍ／ｓｅｃで全長５００ｍｍ以上を達成する（前記目標値としては、Ｌ型フロー速度５０ｍｍ／ｓｅｃで全長５００ｍｍ以上）。
【００２３】
本発明のモルタル組成物は、型枠に打設後蒸気養生なしで材令１日で脱型でき、該材令１日で後述の曲げ破壊強度８０ｋｇ／ｃｍ2 以上（前記目標値としては、５０ｋｇ／ｃｍ2 以上）を達成する。
【００２４】
本発明のモルタル組成物は、高強度であり、材令７日で後述の曲げ破壊強度１００ｋｇ／ｃｍ2 以上（前記目標値としては、１００ｋｇ／ｃｍ2 以上）を達成する。
【００２５】
本発明のモルタル組成物は、乾燥収縮の抑制能が高く、材令２８日で後述の乾燥収縮量試験（測定間隔１００ｍｍ）で、１００μｍ程度（前記目標値としては、２００μｍ以下）を達成する。
【００２６】
さらに、本発明のモルタル組成物は、短繊維や樹脂等の特別の材料を使用することなく、比較的安価で、市場より容易に入手可能な材料のみを用いてＰＣ板を作製することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
１．モルタル組成物
以下、まず本発明のモルタル組成物の各構成成分について、詳細に説明する。
【００２８】
［早強ポルトランドセメント］
本発明においては、セメント成分として、早強ポルトランドセメントを用いる。一般に普通ポルトランドセメントは４週間で、早強ポルトランドセメントは１週間で必要強度が得られるとされている。本発明のモルタル組成物は、型枠に打設後１日（材令１日）で脱型し、１〜２週間で建築現場で打ち込み型枠として使用できる程度の早い強度発現が要求されており、その意味で早強ポルトランドセメントの使用が必須となる。
【００２９】
［膨張剤］
本発明においては、乾燥収縮を抑制すべく、膨張剤を使用する。該膨張剤は、エトリンガイト生成作用を有するものを使用し、所定の量をモルタル組成物に添加することにより、ある程度膨張させ、乾燥時における収縮と相殺させることにより、目標とする乾燥収縮抑制性を得るものである。
【００３０】
エトリンガイト生成作用を有する膨張剤とは、石灰、石膏、ボーキサイトを主成分とした焼成化合物であり、アサノジプカル（商品名、日本セメント（株）製）、デンカＣＳＡ＃１０（商品名、電気化学工業（株）製）等が挙げられ、目標とする乾燥収縮抑制性を得るための配合割合としては、セメント量の内割り２．５〜１０重量％であり、好ましくは同５〜１０重量％、ベストモードとしては１０重量％である。
【００３１】
［シリカフューム］
本発明においては、高強度化のためシリカフュームを用いる。シリカフュームとは、ＳｉＯ2 を主成分とする超微粒子粉末をいい、マイクロフィラー効果により強度発現に寄与するが、混練時の分散の良否により強度のばらつきが大きくなるという問題がある。コンクリートの場合には、粗骨材とともに混練するため、多量に投入した場合にも均一に分散させることが可能であるが、モルタル（組成物）の場合には、粗骨材が無いため分散にばらつきを生じやすく、添加量が多いと硬化不良を起こす可能性もある。また、シリカフュームは比較的高価な材料でもあり、その使用量はある程度抑えることが望ましい。かかる観点より、シリカフュームの配合割合を検討したところ、セメント量の内割り５〜１５重量％の範囲が適していることを見出した。さらに好ましくは、５〜１０重量％であり、ベストモードとしては５重量％である。
【００３２】
［石灰岩砕砂］
本発明においては、細骨材として、石灰岩砕砂を用いる。一般にセメントペーストの付着性を考慮すると、その表面が粗であることから砕砂が有利であり、また、普通骨材の中でも特に、乾燥収縮が少なく、アルカリ骨材反応の影響がなく、吸水したときの強度低下の無い、石灰岩砕砂を用いることが、本発明において必須となる。石灰岩砕砂は、それ自体の圧縮強度はやや低く柔らかな材料ではあるが、これを用いた本発明のモルタル組成物からなるＰＣ板の強度としては、目標の曲げ破壊強度を十分に満足する。なお、モルタル組成物の流動性をより向上させるためには、粒径５ｍｍ以下で、粗粒率（Ｆ．Ｍ．）で３程度の粗めの細骨材を使用することが好ましい。
【００３３】
石灰岩砕砂の配合量としては、砂セメント比で１：０．９〜１：１．１程度であり、ベストモードとしては１：１である。なお、砂セメント比におけるセメントとは、上記早強ポルトランドセメント、膨張剤およびシリカフュームの合計量を意味するものである。
【００３４】
［収縮低減剤］
本発明においては、モルタル組成物の表面張力低下を促し、乾燥収縮抑制に寄与すべく、収縮低減剤を用いる。主成分として、低級アルコールアルキレンオキシド付加物、ポリエーテル、ポリグリコール等があり、アルコール系収縮低減剤としては、具体的には、ヒビダン（商品名、竹本油脂製）、エスケーガード（商品名、電気化学工業（株）製）、テトラガードＡＳ２１（商品名、日本セメント製）等が挙げられる。
【００３５】
収縮低減剤の添加量としては、セメント量（早強ポルトランドセメント、膨張剤およびシリカフュームの合計量、以下同様）の外割り１〜３重量％であり、好ましくは１．５〜２．５重量％であり、ベストモードとしては２重量％である。収縮低減剤の添加量がセメント量の外割り１重量％未満であると、乾燥収縮抑制の効果が十分でなく、一方、３重量％を超えると強度低下を引き起こし、また、それ自体の粘性により流動性を低下させるため好ましくない。
【００３６】
［高性能減水剤］
本発明においては、強度向上および乾燥収縮抑制のため使用水量を低下する必要があり、高性能減水剤を用いることが必須となる。また、高性能減水剤は、前述のシリカフュームとの併用により、セメント粒子を強固にかつ緻密に接着させ、高強度化にも寄与するものである。高性能減水剤とは、一般の減水剤に比べてセメント粒子の分散性能が著しく高く、凝結の遅延や過剰な空気連行作用や強度低下等がなく、単位水量を大幅に減少し得る減水剤の総称であり、具体的には、ポリアルキルスルホン酸類或いはメラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩類等のアニオン系界面活性剤が挙げられ、具体的には、マイティ１５０（商品名、花王製）、パリックＫ（商品名、エフ，ピー，ケー）、チューポールＳＳＰ１０４（商品名、竹本油脂製）等が挙げられる。
【００３７】
高性能減水剤の添加量としては、セメント量の外割り２〜３重量％であり、ベストモードとしては２．５重量％である。高性能減水剤の添加量がセメント量の外割り２重量％未満では高性能減水剤添加の効果が十分でなく、３重量％を超えると得られるモルタル組成物の流動性の低下や強度低下を引き起こす。
【００３８】
［水セメント比］
既述の如く、強度向上および乾燥収縮抑制のためには、使用水量を低下する必要があり、モルタル組成物の流動性に問題ない範囲内で使用水量を低く抑えることが望まれる。本発明のモルタル組成物の配合においては、目標とするモルタル組成物の流動性が得られる水セメント比として、２０重量％前後が最小であることを見出した。そして最もこれらのバランスが採れている範囲としては、１９〜２３重量％、ベストモードとしては２０重量％である。
【００３９】
［消泡剤］
一般に、適正な空気量の連行により、モルタル組成物の流動性は向上し、凍結融解に対しても有利である。しかし、逆に過度の空気量の連行は外観上好ましくなく、また、強度低下にもつながる。本発明においては、１．５〜２．５％、ベストモードとしては２％の空気量が最適であると判断した。
【００４０】
かかる空気量を調整するためには、消泡剤を使用すればよい。このとき、ミキサーの種類、混練条件、混練量、他の成分の配合内容等により連行される空気量は変化するため、消泡剤の添加量は上記空気量になるように適宜調整することが好ましい。また、上記各条件によっては、消泡剤を添加しないでも適正な空気量となる場合があり、かかる場合には、消泡剤の添加は不要となる。消泡剤の要不要或いは添加量は、後述の試し練りにより判断する。
【００４１】
本発明に用いることのできる消泡剤としては、ポリアルキレングリコール系、ポリエーテル系特殊界面活性剤等が挙げられ、具体的には、レオフィニッシュ４００（商品名、ポゾリス物産）、ＡＦＫ２（商品名、竹本油脂製）等が挙げられる。
【００４２】
［モルタル組成物の製造］
本発明のモルタル組成物は、上記各成分を混練することにより得られる。混練方法や装置は公知の方法、装置で行えばよく、具体的には、ドラムミキサー、可倒式ミキサー等の重量式ミキサーや、パン型ミキサー、パグ型ミキサー等の強制練りミキサー等を用いて混練すればよい。混練時間や既述の消泡剤の添加量は、モルタル組成物の試し練りによる練り上がり状態を見ながら適宜調整する。
【００４３】
本発明においては、前記組成成分の内、粉体や骨材成分である早強ポルトランドセメントと、膨張剤と、シリカフュームと、石灰岩砕砂とを混合してまず硬練りし、次いで液体成分である収縮低減剤と、高性能減水剤と、水とを加えてさらに混練することが好ましい。硬練りは、１〜２分、より好ましくは２分程度行えばよい。また、液体成分投入後の混練は、３〜５分、より好ましくは５分程度行い、練り上がり状態より判断して、必要に応じてさらに混練時間を延長すればよい。
【００４４】
２．ＰＣ板
次に上記本発明のモルタル組成物を用いたＰＣ板について説明する。
ＰＣ板は、本発明のモルタル組成物を所定の型枠に流し込み打設して製造する。型枠の形状としては特に限定はなく、得ようとする形状に合わせて任意に選択することができる。例えば、平板状、Ｌ字型もしくはＵ字型の型枠を挙げることができ、本発明のモルタル組成物を用いた場合には、その流動性および強度より、特に薄肉および／または長尺のＰＣ板の製造において、本発明の特性が有効に発揮される。
【００４５】
本発明のモルタル組成物は、既述の如く流動性が良好なため、例えば、図１に示すような超薄肉（約２５ｍｍｔ）のＬ字型の型枠１０（例えば、寸法としては９００×５００×５００（ｍｍ））の一方の流し込み用開口１２から、漏斗１４により流し込んでも、その先端１６まで到達し、打設が可能である。なお、図１中１８は空気抜き穴であり、モルタル組成物の打設後は不図示の蓋をして養生する。
【００４６】
そして、ＰＣ板の作製において本発明のモルタル組成物を用いれば、既述の如く蒸気養生なしで常温・常湿で養生し、材令１日でも高強度が得られるため、打設の翌日には脱型することができる。本発明において、この養生時間としては１２時間で充分である。脱型後の型枠は、さらに次のＰＣ板の製造に使用することができる。
【００４７】
脱型後のモルタルのＰＣ板形状物は、建築構造材として充分な強度となるまでそのままの状態で常温・常湿で養生することにより、打ち込み型枠として建築現場で使用可能なＰＣ板となる。この養生期間としては、既述の如く、早強ポルトランドセメントに必要な養生期間、即ち７日間以上とすることが好ましい（なお、当該期間には脱型前の養生期間を含む）。
【００４８】
ＰＣ板にはワイヤーメッシュを入れてもよい。図２は、ＰＣ板２０にワイヤーメッシュ２８を入れる場合の型枠２２へのモルタル打設時の側断面の一部を示す図である。ワイヤーメッシュ２８がなくても、本発明のモルタル組成物２９を用いたＰＣ板２０は充分な強度を有するが、ワイヤーメッシュ２８を入れた場合、例えば、万一運搬中や作業所での取り付け中に誤って傷つけてしまい、それと気付かずにコンクリートを打設し、ＰＣ板２０がひび割れてしまったとしても、ワイヤーメッシュ２８がひび割れの拡大を防止することができる。即ち、ワイヤーメッシュ２８は、いわゆる保険的な意義を有する。従ってあまり密にワイヤーメッシュ２８を巡らせる必要はない。
【００４９】
ＰＣ板には、その表面（コンクリート打設側と反対の面）に予め装飾用のタイルを打ち込んでもよい。図２は、ＰＣ板２０にタイル２６を打ち込む場合の型枠２２へのモルタル打設時の側断面の一部を示す図である。予めタイル２６を打ち込んでおけば、後の外壁工事が不要となり、建築現場での工数低減を図ることができるとともに、後打ちのタイルに比べ強固に固定され、脱落のないものとなる。しかし、一般に、タイル等を打ち込んだＰＣ板の場合、タイルの無い面から一方的に水分が蒸発し、片面だけの乾燥収縮が顕著になり、大きな反りや変形を生じてしまう場合がある。この場合でも、本発明のモルタル組成物は乾燥時の収縮がほとんど無いため、ＰＣ板の反りや変形を生じない。従って、本発明のモルタル組成物は、予め装飾用のタイルを打ち込んだＰＣ板を製造するに当たって、特に本発明の効果が有効に発揮される。
【００５０】
ＰＣ板の裏面（コンクリート打設側の面）には、後打ちのコンクリートとの一体性のために凹凸を設けておくことが好ましい。この凹凸の形状は、特に限定はなく、コンクリートとの一体性やその他の強度、および加工性等を考慮して決定すればよい。また、このＰＣ板の凹凸は、ＰＣ板の型枠自体に凹凸形状を付与しても得ることができるが、図２に示す如く型枠２２内にエアーキャップ２４を設けて窪み２１を付与することが脱型の容易の観点より好ましい。
【００５１】
３．各種試験方法
以下に、本発明のモルタル組成物およびＰＣ板の各種性能を評価するための試験方法について説明する。
【００５２】
［Ｌ型フロー試験］
Ｌ型フロー試験とは、超ワーカブルコンクリートやモルタルの流動性を測定するための試験であり、普通のフロー試験機では測定できないような流動性をもったものについても測定が可能である。その詳細は特開昭６３−０２１４号に記載されている。
【００５３】
図３は、Ｌ型フロー試験に供するＬ型フロー試験器３０の模式斜視図である。図３に示すように、Ｌ型フロー試験器３０は鉛直部３２と水平部３４とがＬ字型に連結した函体であり、仕切り板３６により鉛直部３２と水平部３４とが遮断された状態となっている（なお、図３では、仕切り板３６は開放状態となっている）。鉛直部３２の上方の開口より開口面一杯まで測定対象となるモルタル組成物３８を充填した後、仕切り板３６を引き上げ、鉛直部３２と水平部３４との間を開放状態とする。モルタル組成物３８は自重により水平部３４に流動する。なお、水平部３４の上部は開口されており、モルタル組成物３８の流動状況を観察できるようになっている。
【００５４】
Ｌ型フロー試験は、このときモルタル組成物３８の流動が停止するまでの時間Ｔ、モルタル組成物の水平移動距離Ｌf 、および鉛直部３２におけるモルタル組成物３８の沈降量Ｌs を測定し、さらにＬ型フロー速度Ｌf ／Ｔを求めて、これらを指標として流動性の判断に供するものであるが、本発明のモルタル組成物は、極めて高い流動性を目標とするものであり、具体的には、水平部３４の先端までモルタル組成物３８が到達し、かつ到達までの時間が１０秒以内であることを流動性の目標値とするものである。水平部３４の先端までの距離は５００ｍｍであるため、本発明においてはこの目標値を「Ｌ型フロー速度５０ｍｍ／ｓｅｃで全長５００ｍｍ以上」と呼ぶこととする。
【００５５】
［曲げ破壊強度試験］
測定対象となるモルタル組成物を４００×５０×２５（ｍｍ）の平板型枠に打設し、所定の日数（材令）経過（養生）後、下記曲げ破壊強度試験の供試体とする。もちろん、本発明のモルタル組成物は蒸気養生なしで１日で脱型できるため、本試験の供試体においても１日で脱型し、脱型の前後を通じて常温常湿で養生する（乾燥収縮量試験についても同様）。
【００５６】
図４に示すように、２４０ｍｍの間隔を開けて平行に並べた架台４２ａおよび４２ｂの上に供試体４０を載せ、長手方向の中心点（架台４２ａおよび４２ｂの双方から等距離の点、図４中矢印Ｐの示す点）に、ＰＣ板の垂直方向（矢印Ｐの方向）から中央一点集中載荷する。このとき載荷はインストロンにて行い、破壊荷重を測定項目とする。得られた破壊荷重をＰ、支点間距離をｌ、断面係数をＺとすると、曲げ破壊強度はＰｌ／４Ｚ（単位はｋｇ／ｃｍ2 ）で表される。
【００５７】
本発明のモルタル組成物は、型枠に打設後蒸気養生なしで材令１日で脱型できることを目標としており、そのため、材令１日での曲げ破壊強度５０ｋｇ／ｃｍ2 以上を目標値としている。
また、本発明のモルタル組成物は、材令７日で充分な高強度が発現することを目標としており、そのため、材令７日で曲げ破壊強度１００ｋｇ／ｃｍ2 以上を目標値としている。
【００５８】
［乾燥収縮量試験］
本試験はＪＩＳ Ａ １１２９に準拠して行う。
測定対象となるモルタル組成物を４０×４０×１６０（ｍｍ）の平板型枠に打設し、材令１日でゲージプラグを接着して、下記曲げ破壊強度試験の供試体とする。コンタクトポイントの間隔は１００ｍｍとし、ゲージプラグは瞬間接着剤で仮止めした上でさらにエポキシ系接着剤で接着する。
本発明のモルタル組成物は、乾燥収縮の抑制が重要な目的の一つであり、材令２８日で、２００μｍ以下を目標値としている。
【００５９】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、本実施例において、「常温常湿」とあるのは、温度２０℃、湿度６０％に保った恒温恒湿条件とする。
【００６０】
実施例１
＜モルタル組成物の作製＞
下記表１に示す配合割合にてモルタル組成物を作製した。
【００６１】
【表１】
【００６２】
製造方法としては、上記組成成分の内、粉体や骨材成分である早強ポルトランドセメントと、膨張剤と、シリカフュームと、石灰岩砕砂とを混合して２分間硬練りし、次いで液体成分である収縮低減剤と、高性能減水剤と、水とを加えてさらに５分間混練した。なお、空気量を測定の上、消泡剤ＡＦＫ２（商品名、竹本油脂製）を添加した（添加量はセメント量の外割り０．０２％）。
得られたモルタル組成物の流動性を前述のＬ型フロー試験にて測定したところ、Ｌ型フロー速度６５ｍｍ／ｓｅｃで全長５００ｍｍ以上と極めて流動性が高いことが確認された。
【００６３】
次に、得られたモルタル組成物を用いて各種試験の供試体を作製し、下記性能試験を行った。
【００６４】
１．曲げ破壊強度試験
試験方法は、既述の通りである。供試体は６体用意し、常温常湿での材令１日および材令７日について各ｎ＝３で測定した。結果を図５に示す。
図５に示すように、材令１日での曲げ破壊強度は８０ｋｇ／ｃｍ2 以上であり、本発明における目標値を大きく超えることができた。
また、材令７日での曲げ破壊強度は１００ｋｇ／ｃｍ2 以上であり、本発明における目標値を達成することができた。
【００６５】
２．乾燥収縮量試験
試験方法は、既述の通りである。供試体は３体用意し、常温常湿での材令１、２、３、７、１４、２１、２８、５６日の計８回、ｎ＝３で測定した。結果を図６に示す（なお、■、▲および▼の各プロットは３個の各供試体の結果を示す）。
図６に示すように、材令２８日および５６日での乾燥収縮量は１００μｍ程度であり、本発明における目標値を大幅に下回ることができた。
【００６６】
３．反り変形試験
ｉ）目的・概要等
乾燥収縮量の抑制は、既述の如く、タイルを片面に打ち込んだＰＣ板において、その反り、変形等の低減に対し、特に有効である。上記乾燥収縮量試験の結果から見れば、本発明のモルタル組成物は、かかるタイルを片面に打ち込んだＰＣ板を製造した場合の反り、変形等の低減に対しても有効であることが推察される。しかし、上記乾燥収縮量試験は、ＰＣ板の現物ベースの試験ではないため、実際にタイルを片面に打ち込んだＰＣ板においても反り、変形等の問題がないか否かは判断できない。
そこで本実施例では、実際にタイルを片面に打ち込み、形状も実際のＰＣ板と同様にした大きな試験体を作製し、その反り変形の測定を行った。
【００６７】
ii）供試体の製造
上記で得られたモルタル組成物を用いて、図７および図８に示す形状および構造のＰＣ板を作製した。図７は本試験の供試体（ＰＣ板）のタイル打ち込み面（以下、当該面を「表面」とする）の平面図であり、図８はその裏面の平面図である。図７に示すようにＰＣ板７０の表面にはタイル７６が打ち込んである。タイル７６は４５−二丁タイル（４５×９５×７ｍｍ）を用い、各タイル間の距離（目地）を４．８ｍｍとした。また、図８に示すようにＰＣ板７０の裏面には、千鳥状に窪み７１が設けられている。窪み７１の深さは３ｍｍであり、径は１０ｍｍφ、窪み７１相互間の距離は１５ｍｍである。
【００６８】
また、ＰＣ板７０には３ｍｍφで１００ｍｍメッシュのＳＵＳ製ワイヤーメッシュを入れている（不図示）。なお、このワイヤーメッシュは、メッシュの目が粗いため、反り変形試験の結果にはほとんど影響を与えないと考えられるが、実際のＰＣ板の現物ベースの試験を行うことを考慮して入れることとした。
【００６９】
図９は、ＰＣ板７０の作製に際し、モルタル組成物７９を打設した型枠７２の断面の一部を示す図である。タイル７６とワイヤーメッシュ７８は、モルタル組成物７９を流し込む前に予め所定の位置にセットしておく。また、窪み７１を設けるためにエアーキャップ７４を使用した。
モルタル組成物を打設後常温常湿で１日養生（材令１日）した後、脱型しこれを本試験の供試体とした。
【００７０】
iii)反り変形の測定
得られた供試体をタイル面を下側に向けて、図１０および図１１に示す反り変形試験の装置にセットした。図１０は反り変形試験の概要を示す平面図であり、図１１はその側面図である。１０２は厚さ３．２ｍｍの表面平滑性の高い平板状の鉄板であり、その上にＰＣ板１００を置いた状態で反り変形の測定を行った。１０４ａ〜１０４ｃは変位計であり、ＰＣ板１００の対角線上に配置し、特に１０４ｃの変位計はＰＣ板１００の略中央に配置した。また、変位計１０４ａおよび１０４ｂはマグネットスタンド１０５ａおよび１０５ｂで、変位計１０４ｃは架台１０３でそれぞれ支持した。
【００７１】
まず、材令１日の各変位計１０４ａ〜１０４ｃの値から、各点における高さを測定しこれを初期値とする。
次に、所定の時期に、同様に各点における高さを測定し、初期値からの高さの変化を求める。そして、端部の変位計１０４ａおよび１０４ｂの両点における高さの変化の平均と、中央部の変位計１０４ｃにおける高さの変化との差を「反り変形量（ｍｍ）」とした。
【００７２】
iv）反り変形試験の条件
図１０および図１１に示す反り変形試験の装置にセットした状態のまま、常温常湿で養生しつつ、反り変形量の推移を記録した。測定の時期は、材令１、２、３、７、１４、２１、２８、５６日の計８回とした。なお、ここでいう材令とは、前記型枠７２へ打設したときからの日数であり、材令１日とは型枠７２から脱型後の供試体（ＰＣ板７０、１００）を図１０および図１１に示す反り変形試験の装置にセットした時を指す。
【００７３】
ｖ）反り変形試験の結果
得られた結果を図１２に示す。図１２に示すように、本発明によれば、材令５６日で反り変形量が僅か０．０５ｍｍと極めて反り変形の小さなＰＣ板を得ることができる。
【００７４】
実施例２〜３および比較例１〜３
モルタル組成物の配合を下記表２に示すものに代えたことを除いては、実施例１と同様にしてモルタル組成物、および各試験の供試体を作製した。
【００７５】
【表２】
【００７６】
これら供試体を用いて、実施例１と同様にＬ型フロー試験、曲げ破壊強度試験、および乾燥収縮量試験を行った。結果を下記表３に示す。
【００７７】
【表３】
【００７８】
以上の結果より、本発明のモルタル組成物を用いた実施例２〜３では、高流動性、乾燥収縮抑制性、および高強度の全てを高い次元で満足できたのに対し、比較例１〜３では高流動性、乾燥収縮抑制性、および高強度の全てを同時に満足し得るものはなかった。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、短繊維や樹脂等の特別の材料を使用することなく、超薄肉ＰＣ板製造に要求される高流動性、乾燥収縮抑制性、高強度および低コストを具備したモルタル組成物、およびその製造方法を提供することができ、さらに、かかるモルタル組成物を用いたＰＣ板の製造方法、および、寸法安定性に優れ、高強度で、かつ安価なＰＣ板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＣ板作製用のＬ字型の型枠の一例を示す斜視図である。
【図２】ＰＣ板作製用の型枠ヘのモルタル打設時の側断面の一部を示す図である。
【図３】Ｌ型フロー試験に供するＬ型フロー試験器の模式斜視図である。
【図４】曲げ破壊強度試験の概要を示す図である。
【図５】実施例１における曲げ破壊強度試験の結果を示すグラフである。
【図６】実施例１における乾燥収縮量試験の結果を示すグラフである。
【図７】反り変形試験の供試体（ＰＣ板）のタイル打ち込み面を示す平面図である。
【図８】図７の供試体（ＰＣ板）の裏面を示す平面図である。
【図９】図７の供試体（ＰＣ板）の作製に際し、モルタルを打設した型枠の断面の一部を示す図である。
【図１０】反り変形試験の概要を示す平面図である。
【図１１】反り変形試験の概要を示す側面図である。
【図１２】実施例１における反り変形試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０：Ｌ字型の型枠
１２：流し込み用開口
１４：漏斗
１６：先端
１８：空気抜き穴
２０、７０、１００：ＰＣ板
２２、７２：型枠
２４、７４：エアーキャップ
２６、７６：タイル
２８、７８：ワイヤーメッシュ
２９、３８、７９：モルタル組成物
３０：Ｌ型フロー試験器
３２：鉛直部
３４：水平部
３６：仕切り板
４０：供試体
４２ａ、４２ｂ：架台
７１：窪み
１０２：鉄板
１０３：架台
１０４ａ〜１０４ｃ：変位計
１０５ａ、１０５ｂ：マグネットスタンド
【発明の属する技術分野】
本発明は、モルタル組成物およびその製造方法に関するものであり、特にＰＣ（プレキャストコンクリート）板の製造に適したモルタル組成物およびその製造方法に関し、さらにそれを用いたＰＣ板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＣ板は、コンクリート打設用の打ち込み型枠として、従来の合板型枠に比べ施工性に優れ、残材がなく、自然環境の保護や作業環境の向上等、優れた特徴を有し、近年注目されてきている。
【０００３】
ＰＣ板は、その施工性や搬送性等の観点より、超薄肉化（２５ｍｍ程度）が必要とされ、そのためかかるＰＣ板製造に使用すべきフレッシュなモルタル（硬化する前のモルタル、以下「モルタル組成物」という。）には流動性が要求される（目標としては、後述のＬ型フロー試験にて、Ｌ型フロー速度５０ｍｍ／ｓｅｃで全長５００ｍｍ以上）。
【０００４】
また、ＰＣ板の作製時、型枠にモルタル組成物等を打設後、通常蒸気養生されるが、蒸気養生なしに脱型できれば、製造コストのダウンにつながる。また、脱型までの期間がより短ければ、脱型後の型枠の転用が早期に可能となり、結果として製造コストのダウンにつながる（目標としては、常温常湿で養生し材令１日で脱型できること、具体的には材令１日で後述の曲げ破壊強度５０ｋｇ／ｃｍ2 以上）。
さらに、ＰＣ板は、重量のあるコンクリートを打設するためのものであり、また、建築物の構造材の一部となるため、当然に高強度が要求される（目標としては、材令７日で後述の曲げ破壊強度１００ｋｇ／ｃｍ2 以上。なお、曲げ破壊強度１００ｋｇ／ｃｍ2 は、圧縮強度では８００〜１，０００ｋｇ／ｃｍ2 程度に相当）。
【０００５】
一方、コンクリートやモルタル製品は、経時とともに乾燥収縮が進むが、これらを用いたＰＣ板の乾燥収縮が大きければ、寸法安定性に支障を来し、反りや変形、さらには割れや欠けといった問題を生じる。特に片面にタイル等を打ち込んだＰＣ板の場合、タイルの無い面から一方的に水分が蒸発し、片面だけの乾燥収縮が顕著になり、大きな反りや変形を生じてしまう場合がある。従って乾燥収縮の抑制はＰＣ板の製造上重要な課題である（目標としては、材令２８日で後述の乾燥収縮量試験（コンタクトポイントの間隔１００ｍｍ）の結果、２００μｍ以下）。
【０００６】
さらにＰＣ板は、建築物の構造材として用いることより、必要とする面積が大きいため、低コスト化も要求される。
【０００７】
高強度コンクリート（モルタル）を得る方法としては、一般的に、シリカフュームをセメント量の５〜３０％置換し、高性能減水剤を１〜３％加えて水量を減らし、水セメント比を１５％程度とすることで、圧縮強度１０００ｋｇ／ｃｍ2 以上の高強度がクリアーできることが知られている。しかし、この場合水量を減らしたことにより流動性が犠牲になる。また、流動性を上げるため高性能減水剤の投入量をさらに増やしても、粘性が強くなるため、逆に流動性はますます低下する。
【０００８】
特開平７−３２３５１号公報には、セメント、シリカフューム、高性能減水剤を用い、細骨材、粗骨材、混和剤を投入する順序を規定することにより、高流動性を有する高強度コンクリートが得られることが開示されている。しかし、この方法で得られる高強度コンクリートは、ＰＣ板の材料に要求される高流動性としは十分でなく、また、乾燥収縮抑制性についても満足することができない。
【０００９】
特開平２−１９２４４６号公報には、セメント、超微粉および熱硬化性樹脂の混和剤を用いて高曲げ強度のセメント質硬化体（コンクリート、モルタル）を製造する方法が開示されている。しかし、この方法で得られる高強度モルタル等は、液状のポリマーの混入により流動性が大幅に低下してしまい、養生条件により硬化不良等も起こりやすく、管理が難しいうえ、材料費が嵩むといった問題がある。
【００１０】
特開平２−１９２４４６号公報には、超微粒子を造粒した後に、該超微粒子をセメントクリンカおよび／または高炉水砕スラグと混合粉砕することにより高強度セメントを製造する方法が開示されている。しかし、この方法で得られる高強度セメントは、流動性が十分でなく、乾燥収縮抑制性にも劣ったものであり、また、微粉末で置換した混和剤がポルトランドセメントと水和機構が異なるため、コンクリートの凝結が遅れ、かつ低温や乾燥の影響を受けやすいという欠点を持つ。
【００１１】
一方、流動性を重視したものとして、超高流動無収縮モルタルと呼ばれる製品が各社から販売されている。しかし、これらの超高流動無収縮モルタルは、水セメント比を３５〜５０％としているため、圧縮強度が十分でなく（材令４週間で３５０〜７００ｋｇ／ｃｍ2 程度）、乾燥収縮も材令２８日間で１０００μｍ（コンタクトポイントの間隔１００ｍｍ、後述の乾燥収縮量試験）を大きく上回り、ＰＣ板の材料としての特性を満足できるものではない。
【００１２】
さらに、「セメント系薄肉打ち込み型枠」として最も施工実績のある従来品は、セメント、微粒スラグ、メラミン樹脂、シリカフューム、砂を用いた薄肉ＰＣ板であるが、ＰＣ板に求められる乾燥収縮抑制性について未だ十分でなく、製品の反りや変形、さらには割れや欠けといった事例も聞かれる。また、スラグやメラミン樹脂といった高価で管理の難しい材料を使用するため、コストアップにつながり、建築現場ではなかなか採用に踏み切れないのが実情である。
【００１３】
以上のように、モルタルの製造において、高流動性、乾燥収縮抑制性、および高強度はトレードオフの関係にあり、これら全てを満足することは困難であり、ある程度これらの課題をクリアし得る材料は、製造費が高く、管理が難しいため、建築材料として一般的でない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、短繊維や樹脂等の特別の材料を使用することなく、ＰＣ板製造に要求される高流動性、乾燥収縮抑制性、高強度および低コストを具備したモルタル組成物、およびその製造方法を提供することにあり、さらに、かかるモルタル組成物を用いたＰＣ板の製造方法および該製造方法によるＰＣ板を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の本発明により達成される。即ち、本発明は、
（１）少なくとも早強ポルトランドセメントと、セメント量の内割り２．５〜１０重量％の膨張剤と、セメント量の内割り５〜１５重量％のシリカフュームと、砂セメント比１：０．９〜１：１．１の石灰岩砕砂と、セメント量の外割り１〜３重量％の収縮低減剤と、セメント量の外割り２〜３重量％の高性能減水剤と、水セメント比１９〜２３％の水とからなることを特徴とするモルタル組成物である。
【００１６】
（２）さらに消泡剤を含有してなることを特徴とする（１）に記載のモルタル組成物である。
【００１７】
（３）早強ポルトランドセメントと、セメント量の内割り２．５〜１０重量％の膨張剤と、セメント量の内割り５〜１５重量％のシリカフュームと、砂セメント比１：０．９〜１：１．１の石灰岩砕砂とを混合して硬練りし、次いでセメント量の外割り１〜３重量％の収縮低減剤と、セメント量の外割り２〜３重量％の界面活性剤と、水セメント比１９〜２３％の水とを加えてさらに混練することを特徴とするモルタル組成物の製造方法である。
【００１８】
（４）混練時、空気の連行量を１．５〜２．５％に調整することを特徴とする（３）に記載のモルタル組成物の製造方法である。
【００１９】
（５）混練時、さらに消泡剤を加えることを特徴とする（３）または（４）に記載のモルタル組成物の製造方法である。
【００２０】
（６）（１）または（２）に記載のモルタル組成物を用いてなることを特徴とするＰＣ板である。
【００２１】
（７）（１）または（２）に記載のモルタル組成物を型枠に流し込み打設し、常温常湿で１２時間以上養生した後脱型し、さらに打設時から通算して７日間以上常温常湿で養生することを特徴とするＰＣ板の製造方法である。
【００２２】
本発明のモルタル組成物は、極めて流動性が高く、後述のＬ型フロー試験にて、Ｌ型フロー速度６５ｍｍ／ｓｅｃで全長５００ｍｍ以上を達成する（前記目標値としては、Ｌ型フロー速度５０ｍｍ／ｓｅｃで全長５００ｍｍ以上）。
【００２３】
本発明のモルタル組成物は、型枠に打設後蒸気養生なしで材令１日で脱型でき、該材令１日で後述の曲げ破壊強度８０ｋｇ／ｃｍ2 以上（前記目標値としては、５０ｋｇ／ｃｍ2 以上）を達成する。
【００２４】
本発明のモルタル組成物は、高強度であり、材令７日で後述の曲げ破壊強度１００ｋｇ／ｃｍ2 以上（前記目標値としては、１００ｋｇ／ｃｍ2 以上）を達成する。
【００２５】
本発明のモルタル組成物は、乾燥収縮の抑制能が高く、材令２８日で後述の乾燥収縮量試験（測定間隔１００ｍｍ）で、１００μｍ程度（前記目標値としては、２００μｍ以下）を達成する。
【００２６】
さらに、本発明のモルタル組成物は、短繊維や樹脂等の特別の材料を使用することなく、比較的安価で、市場より容易に入手可能な材料のみを用いてＰＣ板を作製することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
１．モルタル組成物
以下、まず本発明のモルタル組成物の各構成成分について、詳細に説明する。
【００２８】
［早強ポルトランドセメント］
本発明においては、セメント成分として、早強ポルトランドセメントを用いる。一般に普通ポルトランドセメントは４週間で、早強ポルトランドセメントは１週間で必要強度が得られるとされている。本発明のモルタル組成物は、型枠に打設後１日（材令１日）で脱型し、１〜２週間で建築現場で打ち込み型枠として使用できる程度の早い強度発現が要求されており、その意味で早強ポルトランドセメントの使用が必須となる。
【００２９】
［膨張剤］
本発明においては、乾燥収縮を抑制すべく、膨張剤を使用する。該膨張剤は、エトリンガイト生成作用を有するものを使用し、所定の量をモルタル組成物に添加することにより、ある程度膨張させ、乾燥時における収縮と相殺させることにより、目標とする乾燥収縮抑制性を得るものである。
【００３０】
エトリンガイト生成作用を有する膨張剤とは、石灰、石膏、ボーキサイトを主成分とした焼成化合物であり、アサノジプカル（商品名、日本セメント（株）製）、デンカＣＳＡ＃１０（商品名、電気化学工業（株）製）等が挙げられ、目標とする乾燥収縮抑制性を得るための配合割合としては、セメント量の内割り２．５〜１０重量％であり、好ましくは同５〜１０重量％、ベストモードとしては１０重量％である。
【００３１】
［シリカフューム］
本発明においては、高強度化のためシリカフュームを用いる。シリカフュームとは、ＳｉＯ2 を主成分とする超微粒子粉末をいい、マイクロフィラー効果により強度発現に寄与するが、混練時の分散の良否により強度のばらつきが大きくなるという問題がある。コンクリートの場合には、粗骨材とともに混練するため、多量に投入した場合にも均一に分散させることが可能であるが、モルタル（組成物）の場合には、粗骨材が無いため分散にばらつきを生じやすく、添加量が多いと硬化不良を起こす可能性もある。また、シリカフュームは比較的高価な材料でもあり、その使用量はある程度抑えることが望ましい。かかる観点より、シリカフュームの配合割合を検討したところ、セメント量の内割り５〜１５重量％の範囲が適していることを見出した。さらに好ましくは、５〜１０重量％であり、ベストモードとしては５重量％である。
【００３２】
［石灰岩砕砂］
本発明においては、細骨材として、石灰岩砕砂を用いる。一般にセメントペーストの付着性を考慮すると、その表面が粗であることから砕砂が有利であり、また、普通骨材の中でも特に、乾燥収縮が少なく、アルカリ骨材反応の影響がなく、吸水したときの強度低下の無い、石灰岩砕砂を用いることが、本発明において必須となる。石灰岩砕砂は、それ自体の圧縮強度はやや低く柔らかな材料ではあるが、これを用いた本発明のモルタル組成物からなるＰＣ板の強度としては、目標の曲げ破壊強度を十分に満足する。なお、モルタル組成物の流動性をより向上させるためには、粒径５ｍｍ以下で、粗粒率（Ｆ．Ｍ．）で３程度の粗めの細骨材を使用することが好ましい。
【００３３】
石灰岩砕砂の配合量としては、砂セメント比で１：０．９〜１：１．１程度であり、ベストモードとしては１：１である。なお、砂セメント比におけるセメントとは、上記早強ポルトランドセメント、膨張剤およびシリカフュームの合計量を意味するものである。
【００３４】
［収縮低減剤］
本発明においては、モルタル組成物の表面張力低下を促し、乾燥収縮抑制に寄与すべく、収縮低減剤を用いる。主成分として、低級アルコールアルキレンオキシド付加物、ポリエーテル、ポリグリコール等があり、アルコール系収縮低減剤としては、具体的には、ヒビダン（商品名、竹本油脂製）、エスケーガード（商品名、電気化学工業（株）製）、テトラガードＡＳ２１（商品名、日本セメント製）等が挙げられる。
【００３５】
収縮低減剤の添加量としては、セメント量（早強ポルトランドセメント、膨張剤およびシリカフュームの合計量、以下同様）の外割り１〜３重量％であり、好ましくは１．５〜２．５重量％であり、ベストモードとしては２重量％である。収縮低減剤の添加量がセメント量の外割り１重量％未満であると、乾燥収縮抑制の効果が十分でなく、一方、３重量％を超えると強度低下を引き起こし、また、それ自体の粘性により流動性を低下させるため好ましくない。
【００３６】
［高性能減水剤］
本発明においては、強度向上および乾燥収縮抑制のため使用水量を低下する必要があり、高性能減水剤を用いることが必須となる。また、高性能減水剤は、前述のシリカフュームとの併用により、セメント粒子を強固にかつ緻密に接着させ、高強度化にも寄与するものである。高性能減水剤とは、一般の減水剤に比べてセメント粒子の分散性能が著しく高く、凝結の遅延や過剰な空気連行作用や強度低下等がなく、単位水量を大幅に減少し得る減水剤の総称であり、具体的には、ポリアルキルスルホン酸類或いはメラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩類等のアニオン系界面活性剤が挙げられ、具体的には、マイティ１５０（商品名、花王製）、パリックＫ（商品名、エフ，ピー，ケー）、チューポールＳＳＰ１０４（商品名、竹本油脂製）等が挙げられる。
【００３７】
高性能減水剤の添加量としては、セメント量の外割り２〜３重量％であり、ベストモードとしては２．５重量％である。高性能減水剤の添加量がセメント量の外割り２重量％未満では高性能減水剤添加の効果が十分でなく、３重量％を超えると得られるモルタル組成物の流動性の低下や強度低下を引き起こす。
【００３８】
［水セメント比］
既述の如く、強度向上および乾燥収縮抑制のためには、使用水量を低下する必要があり、モルタル組成物の流動性に問題ない範囲内で使用水量を低く抑えることが望まれる。本発明のモルタル組成物の配合においては、目標とするモルタル組成物の流動性が得られる水セメント比として、２０重量％前後が最小であることを見出した。そして最もこれらのバランスが採れている範囲としては、１９〜２３重量％、ベストモードとしては２０重量％である。
【００３９】
［消泡剤］
一般に、適正な空気量の連行により、モルタル組成物の流動性は向上し、凍結融解に対しても有利である。しかし、逆に過度の空気量の連行は外観上好ましくなく、また、強度低下にもつながる。本発明においては、１．５〜２．５％、ベストモードとしては２％の空気量が最適であると判断した。
【００４０】
かかる空気量を調整するためには、消泡剤を使用すればよい。このとき、ミキサーの種類、混練条件、混練量、他の成分の配合内容等により連行される空気量は変化するため、消泡剤の添加量は上記空気量になるように適宜調整することが好ましい。また、上記各条件によっては、消泡剤を添加しないでも適正な空気量となる場合があり、かかる場合には、消泡剤の添加は不要となる。消泡剤の要不要或いは添加量は、後述の試し練りにより判断する。
【００４１】
本発明に用いることのできる消泡剤としては、ポリアルキレングリコール系、ポリエーテル系特殊界面活性剤等が挙げられ、具体的には、レオフィニッシュ４００（商品名、ポゾリス物産）、ＡＦＫ２（商品名、竹本油脂製）等が挙げられる。
【００４２】
［モルタル組成物の製造］
本発明のモルタル組成物は、上記各成分を混練することにより得られる。混練方法や装置は公知の方法、装置で行えばよく、具体的には、ドラムミキサー、可倒式ミキサー等の重量式ミキサーや、パン型ミキサー、パグ型ミキサー等の強制練りミキサー等を用いて混練すればよい。混練時間や既述の消泡剤の添加量は、モルタル組成物の試し練りによる練り上がり状態を見ながら適宜調整する。
【００４３】
本発明においては、前記組成成分の内、粉体や骨材成分である早強ポルトランドセメントと、膨張剤と、シリカフュームと、石灰岩砕砂とを混合してまず硬練りし、次いで液体成分である収縮低減剤と、高性能減水剤と、水とを加えてさらに混練することが好ましい。硬練りは、１〜２分、より好ましくは２分程度行えばよい。また、液体成分投入後の混練は、３〜５分、より好ましくは５分程度行い、練り上がり状態より判断して、必要に応じてさらに混練時間を延長すればよい。
【００４４】
２．ＰＣ板
次に上記本発明のモルタル組成物を用いたＰＣ板について説明する。
ＰＣ板は、本発明のモルタル組成物を所定の型枠に流し込み打設して製造する。型枠の形状としては特に限定はなく、得ようとする形状に合わせて任意に選択することができる。例えば、平板状、Ｌ字型もしくはＵ字型の型枠を挙げることができ、本発明のモルタル組成物を用いた場合には、その流動性および強度より、特に薄肉および／または長尺のＰＣ板の製造において、本発明の特性が有効に発揮される。
【００４５】
本発明のモルタル組成物は、既述の如く流動性が良好なため、例えば、図１に示すような超薄肉（約２５ｍｍｔ）のＬ字型の型枠１０（例えば、寸法としては９００×５００×５００（ｍｍ））の一方の流し込み用開口１２から、漏斗１４により流し込んでも、その先端１６まで到達し、打設が可能である。なお、図１中１８は空気抜き穴であり、モルタル組成物の打設後は不図示の蓋をして養生する。
【００４６】
そして、ＰＣ板の作製において本発明のモルタル組成物を用いれば、既述の如く蒸気養生なしで常温・常湿で養生し、材令１日でも高強度が得られるため、打設の翌日には脱型することができる。本発明において、この養生時間としては１２時間で充分である。脱型後の型枠は、さらに次のＰＣ板の製造に使用することができる。
【００４７】
脱型後のモルタルのＰＣ板形状物は、建築構造材として充分な強度となるまでそのままの状態で常温・常湿で養生することにより、打ち込み型枠として建築現場で使用可能なＰＣ板となる。この養生期間としては、既述の如く、早強ポルトランドセメントに必要な養生期間、即ち７日間以上とすることが好ましい（なお、当該期間には脱型前の養生期間を含む）。
【００４８】
ＰＣ板にはワイヤーメッシュを入れてもよい。図２は、ＰＣ板２０にワイヤーメッシュ２８を入れる場合の型枠２２へのモルタル打設時の側断面の一部を示す図である。ワイヤーメッシュ２８がなくても、本発明のモルタル組成物２９を用いたＰＣ板２０は充分な強度を有するが、ワイヤーメッシュ２８を入れた場合、例えば、万一運搬中や作業所での取り付け中に誤って傷つけてしまい、それと気付かずにコンクリートを打設し、ＰＣ板２０がひび割れてしまったとしても、ワイヤーメッシュ２８がひび割れの拡大を防止することができる。即ち、ワイヤーメッシュ２８は、いわゆる保険的な意義を有する。従ってあまり密にワイヤーメッシュ２８を巡らせる必要はない。
【００４９】
ＰＣ板には、その表面（コンクリート打設側と反対の面）に予め装飾用のタイルを打ち込んでもよい。図２は、ＰＣ板２０にタイル２６を打ち込む場合の型枠２２へのモルタル打設時の側断面の一部を示す図である。予めタイル２６を打ち込んでおけば、後の外壁工事が不要となり、建築現場での工数低減を図ることができるとともに、後打ちのタイルに比べ強固に固定され、脱落のないものとなる。しかし、一般に、タイル等を打ち込んだＰＣ板の場合、タイルの無い面から一方的に水分が蒸発し、片面だけの乾燥収縮が顕著になり、大きな反りや変形を生じてしまう場合がある。この場合でも、本発明のモルタル組成物は乾燥時の収縮がほとんど無いため、ＰＣ板の反りや変形を生じない。従って、本発明のモルタル組成物は、予め装飾用のタイルを打ち込んだＰＣ板を製造するに当たって、特に本発明の効果が有効に発揮される。
【００５０】
ＰＣ板の裏面（コンクリート打設側の面）には、後打ちのコンクリートとの一体性のために凹凸を設けておくことが好ましい。この凹凸の形状は、特に限定はなく、コンクリートとの一体性やその他の強度、および加工性等を考慮して決定すればよい。また、このＰＣ板の凹凸は、ＰＣ板の型枠自体に凹凸形状を付与しても得ることができるが、図２に示す如く型枠２２内にエアーキャップ２４を設けて窪み２１を付与することが脱型の容易の観点より好ましい。
【００５１】
３．各種試験方法
以下に、本発明のモルタル組成物およびＰＣ板の各種性能を評価するための試験方法について説明する。
【００５２】
［Ｌ型フロー試験］
Ｌ型フロー試験とは、超ワーカブルコンクリートやモルタルの流動性を測定するための試験であり、普通のフロー試験機では測定できないような流動性をもったものについても測定が可能である。その詳細は特開昭６３−０２１４号に記載されている。
【００５３】
図３は、Ｌ型フロー試験に供するＬ型フロー試験器３０の模式斜視図である。図３に示すように、Ｌ型フロー試験器３０は鉛直部３２と水平部３４とがＬ字型に連結した函体であり、仕切り板３６により鉛直部３２と水平部３４とが遮断された状態となっている（なお、図３では、仕切り板３６は開放状態となっている）。鉛直部３２の上方の開口より開口面一杯まで測定対象となるモルタル組成物３８を充填した後、仕切り板３６を引き上げ、鉛直部３２と水平部３４との間を開放状態とする。モルタル組成物３８は自重により水平部３４に流動する。なお、水平部３４の上部は開口されており、モルタル組成物３８の流動状況を観察できるようになっている。
【００５４】
Ｌ型フロー試験は、このときモルタル組成物３８の流動が停止するまでの時間Ｔ、モルタル組成物の水平移動距離Ｌf 、および鉛直部３２におけるモルタル組成物３８の沈降量Ｌs を測定し、さらにＬ型フロー速度Ｌf ／Ｔを求めて、これらを指標として流動性の判断に供するものであるが、本発明のモルタル組成物は、極めて高い流動性を目標とするものであり、具体的には、水平部３４の先端までモルタル組成物３８が到達し、かつ到達までの時間が１０秒以内であることを流動性の目標値とするものである。水平部３４の先端までの距離は５００ｍｍであるため、本発明においてはこの目標値を「Ｌ型フロー速度５０ｍｍ／ｓｅｃで全長５００ｍｍ以上」と呼ぶこととする。
【００５５】
［曲げ破壊強度試験］
測定対象となるモルタル組成物を４００×５０×２５（ｍｍ）の平板型枠に打設し、所定の日数（材令）経過（養生）後、下記曲げ破壊強度試験の供試体とする。もちろん、本発明のモルタル組成物は蒸気養生なしで１日で脱型できるため、本試験の供試体においても１日で脱型し、脱型の前後を通じて常温常湿で養生する（乾燥収縮量試験についても同様）。
【００５６】
図４に示すように、２４０ｍｍの間隔を開けて平行に並べた架台４２ａおよび４２ｂの上に供試体４０を載せ、長手方向の中心点（架台４２ａおよび４２ｂの双方から等距離の点、図４中矢印Ｐの示す点）に、ＰＣ板の垂直方向（矢印Ｐの方向）から中央一点集中載荷する。このとき載荷はインストロンにて行い、破壊荷重を測定項目とする。得られた破壊荷重をＰ、支点間距離をｌ、断面係数をＺとすると、曲げ破壊強度はＰｌ／４Ｚ（単位はｋｇ／ｃｍ2 ）で表される。
【００５７】
本発明のモルタル組成物は、型枠に打設後蒸気養生なしで材令１日で脱型できることを目標としており、そのため、材令１日での曲げ破壊強度５０ｋｇ／ｃｍ2 以上を目標値としている。
また、本発明のモルタル組成物は、材令７日で充分な高強度が発現することを目標としており、そのため、材令７日で曲げ破壊強度１００ｋｇ／ｃｍ2 以上を目標値としている。
【００５８】
［乾燥収縮量試験］
本試験はＪＩＳ Ａ １１２９に準拠して行う。
測定対象となるモルタル組成物を４０×４０×１６０（ｍｍ）の平板型枠に打設し、材令１日でゲージプラグを接着して、下記曲げ破壊強度試験の供試体とする。コンタクトポイントの間隔は１００ｍｍとし、ゲージプラグは瞬間接着剤で仮止めした上でさらにエポキシ系接着剤で接着する。
本発明のモルタル組成物は、乾燥収縮の抑制が重要な目的の一つであり、材令２８日で、２００μｍ以下を目標値としている。
【００５９】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、本実施例において、「常温常湿」とあるのは、温度２０℃、湿度６０％に保った恒温恒湿条件とする。
【００６０】
実施例１
＜モルタル組成物の作製＞
下記表１に示す配合割合にてモルタル組成物を作製した。
【００６１】
【表１】
製造方法としては、上記組成成分の内、粉体や骨材成分である早強ポルトランドセメントと、膨張剤と、シリカフュームと、石灰岩砕砂とを混合して２分間硬練りし、次いで液体成分である収縮低減剤と、高性能減水剤と、水とを加えてさらに５分間混練した。なお、空気量を測定の上、消泡剤ＡＦＫ２（商品名、竹本油脂製）を添加した（添加量はセメント量の外割り０．０２％）。
得られたモルタル組成物の流動性を前述のＬ型フロー試験にて測定したところ、Ｌ型フロー速度６５ｍｍ／ｓｅｃで全長５００ｍｍ以上と極めて流動性が高いことが確認された。
【００６３】
次に、得られたモルタル組成物を用いて各種試験の供試体を作製し、下記性能試験を行った。
【００６４】
１．曲げ破壊強度試験
試験方法は、既述の通りである。供試体は６体用意し、常温常湿での材令１日および材令７日について各ｎ＝３で測定した。結果を図５に示す。
図５に示すように、材令１日での曲げ破壊強度は８０ｋｇ／ｃｍ2 以上であり、本発明における目標値を大きく超えることができた。
また、材令７日での曲げ破壊強度は１００ｋｇ／ｃｍ2 以上であり、本発明における目標値を達成することができた。
【００６５】
２．乾燥収縮量試験
試験方法は、既述の通りである。供試体は３体用意し、常温常湿での材令１、２、３、７、１４、２１、２８、５６日の計８回、ｎ＝３で測定した。結果を図６に示す（なお、■、▲および▼の各プロットは３個の各供試体の結果を示す）。
図６に示すように、材令２８日および５６日での乾燥収縮量は１００μｍ程度であり、本発明における目標値を大幅に下回ることができた。
【００６６】
３．反り変形試験
ｉ）目的・概要等
乾燥収縮量の抑制は、既述の如く、タイルを片面に打ち込んだＰＣ板において、その反り、変形等の低減に対し、特に有効である。上記乾燥収縮量試験の結果から見れば、本発明のモルタル組成物は、かかるタイルを片面に打ち込んだＰＣ板を製造した場合の反り、変形等の低減に対しても有効であることが推察される。しかし、上記乾燥収縮量試験は、ＰＣ板の現物ベースの試験ではないため、実際にタイルを片面に打ち込んだＰＣ板においても反り、変形等の問題がないか否かは判断できない。
そこで本実施例では、実際にタイルを片面に打ち込み、形状も実際のＰＣ板と同様にした大きな試験体を作製し、その反り変形の測定を行った。
【００６７】
ii）供試体の製造
上記で得られたモルタル組成物を用いて、図７および図８に示す形状および構造のＰＣ板を作製した。図７は本試験の供試体（ＰＣ板）のタイル打ち込み面（以下、当該面を「表面」とする）の平面図であり、図８はその裏面の平面図である。図７に示すようにＰＣ板７０の表面にはタイル７６が打ち込んである。タイル７６は４５−二丁タイル（４５×９５×７ｍｍ）を用い、各タイル間の距離（目地）を４．８ｍｍとした。また、図８に示すようにＰＣ板７０の裏面には、千鳥状に窪み７１が設けられている。窪み７１の深さは３ｍｍであり、径は１０ｍｍφ、窪み７１相互間の距離は１５ｍｍである。
【００６８】
また、ＰＣ板７０には３ｍｍφで１００ｍｍメッシュのＳＵＳ製ワイヤーメッシュを入れている（不図示）。なお、このワイヤーメッシュは、メッシュの目が粗いため、反り変形試験の結果にはほとんど影響を与えないと考えられるが、実際のＰＣ板の現物ベースの試験を行うことを考慮して入れることとした。
【００６９】
図９は、ＰＣ板７０の作製に際し、モルタル組成物７９を打設した型枠７２の断面の一部を示す図である。タイル７６とワイヤーメッシュ７８は、モルタル組成物７９を流し込む前に予め所定の位置にセットしておく。また、窪み７１を設けるためにエアーキャップ７４を使用した。
モルタル組成物を打設後常温常湿で１日養生（材令１日）した後、脱型しこれを本試験の供試体とした。
【００７０】
iii)反り変形の測定
得られた供試体をタイル面を下側に向けて、図１０および図１１に示す反り変形試験の装置にセットした。図１０は反り変形試験の概要を示す平面図であり、図１１はその側面図である。１０２は厚さ３．２ｍｍの表面平滑性の高い平板状の鉄板であり、その上にＰＣ板１００を置いた状態で反り変形の測定を行った。１０４ａ〜１０４ｃは変位計であり、ＰＣ板１００の対角線上に配置し、特に１０４ｃの変位計はＰＣ板１００の略中央に配置した。また、変位計１０４ａおよび１０４ｂはマグネットスタンド１０５ａおよび１０５ｂで、変位計１０４ｃは架台１０３でそれぞれ支持した。
【００７１】
まず、材令１日の各変位計１０４ａ〜１０４ｃの値から、各点における高さを測定しこれを初期値とする。
次に、所定の時期に、同様に各点における高さを測定し、初期値からの高さの変化を求める。そして、端部の変位計１０４ａおよび１０４ｂの両点における高さの変化の平均と、中央部の変位計１０４ｃにおける高さの変化との差を「反り変形量（ｍｍ）」とした。
【００７２】
iv）反り変形試験の条件
図１０および図１１に示す反り変形試験の装置にセットした状態のまま、常温常湿で養生しつつ、反り変形量の推移を記録した。測定の時期は、材令１、２、３、７、１４、２１、２８、５６日の計８回とした。なお、ここでいう材令とは、前記型枠７２へ打設したときからの日数であり、材令１日とは型枠７２から脱型後の供試体（ＰＣ板７０、１００）を図１０および図１１に示す反り変形試験の装置にセットした時を指す。
【００７３】
ｖ）反り変形試験の結果
得られた結果を図１２に示す。図１２に示すように、本発明によれば、材令５６日で反り変形量が僅か０．０５ｍｍと極めて反り変形の小さなＰＣ板を得ることができる。
【００７４】
実施例２〜３および比較例１〜３
モルタル組成物の配合を下記表２に示すものに代えたことを除いては、実施例１と同様にしてモルタル組成物、および各試験の供試体を作製した。
【００７５】
【表２】
これら供試体を用いて、実施例１と同様にＬ型フロー試験、曲げ破壊強度試験、および乾燥収縮量試験を行った。結果を下記表３に示す。
【００７７】
【表３】
以上の結果より、本発明のモルタル組成物を用いた実施例２〜３では、高流動性、乾燥収縮抑制性、および高強度の全てを高い次元で満足できたのに対し、比較例１〜３では高流動性、乾燥収縮抑制性、および高強度の全てを同時に満足し得るものはなかった。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、短繊維や樹脂等の特別の材料を使用することなく、超薄肉ＰＣ板製造に要求される高流動性、乾燥収縮抑制性、高強度および低コストを具備したモルタル組成物、およびその製造方法を提供することができ、さらに、かかるモルタル組成物を用いたＰＣ板の製造方法、および、寸法安定性に優れ、高強度で、かつ安価なＰＣ板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＣ板作製用のＬ字型の型枠の一例を示す斜視図である。
【図２】ＰＣ板作製用の型枠ヘのモルタル打設時の側断面の一部を示す図である。
【図３】Ｌ型フロー試験に供するＬ型フロー試験器の模式斜視図である。
【図４】曲げ破壊強度試験の概要を示す図である。
【図５】実施例１における曲げ破壊強度試験の結果を示すグラフである。
【図６】実施例１における乾燥収縮量試験の結果を示すグラフである。
【図７】反り変形試験の供試体（ＰＣ板）のタイル打ち込み面を示す平面図である。
【図８】図７の供試体（ＰＣ板）の裏面を示す平面図である。
【図９】図７の供試体（ＰＣ板）の作製に際し、モルタルを打設した型枠の断面の一部を示す図である。
【図１０】反り変形試験の概要を示す平面図である。
【図１１】反り変形試験の概要を示す側面図である。
【図１２】実施例１における反り変形試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０：Ｌ字型の型枠
１２：流し込み用開口
１４：漏斗
１６：先端
１８：空気抜き穴
２０、７０、１００：ＰＣ板
２２、７２：型枠
２４、７４：エアーキャップ
２６、７６：タイル
２８、７８：ワイヤーメッシュ
２９、３８、７９：モルタル組成物
３０：Ｌ型フロー試験器
３２：鉛直部
３４：水平部
３６：仕切り板
４０：供試体
４２ａ、４２ｂ：架台
７１：窪み
１０２：鉄板
１０３：架台
１０４ａ〜１０４ｃ：変位計
１０５ａ、１０５ｂ：マグネットスタンド
Claims (7)
- 少なくとも早強ポルトランドセメントと、セメント量の内割り２．５〜１０重量％の膨張剤と、セメント量の内割り５〜１５重量％のシリカフュームと、砂セメント比１：０．９〜１：１．１の石灰岩砕砂と、セメント量の外割り１〜３重量％の収縮低減剤と、セメント量の外割り２〜３重量％の高性能減水剤と、水セメント比１９〜２３％の水とからなることを特徴とするモルタル組成物。
- さらに消泡剤を含有してなることを特徴とする請求項１に記載のモルタル組成物。
- 早強ポルトランドセメントと、セメント量の内割り２．５〜１０重量％の膨張剤と、セメント量の内割り５〜１５重量％のシリカフュームと、砂セメント比１：０．９〜１：１．１の石灰岩砕砂とを混合して硬練りし、次いでセメント量の外割り１〜３重量％の収縮低減剤と、セメント量の外割り２〜３重量％の高性能減水剤と、水セメント比１９〜２３％の水とを加えてさらに混練することを特徴とするモルタル組成物の製造方法。
- 混練時、空気の連行量を１．５〜２．５％に調整することを特徴とする請求項３に記載のモルタル組成物の製造方法。
- 混練時、さらに消泡剤を加えることを特徴とする請求項３または４に記載のモルタル組成物の製造方法。
- 請求項１または２に記載のモルタル組成物を用いてなることを特徴とするＰＣ板。
- 請求項１または２に記載のモルタル組成物を型枠に流し込み打設し、常温常湿で１２時間以上養生した後脱型し、さらに打設時から通算して７日間以上常温常湿で養生することを特徴とするＰＣ板の製造方法。
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