JP3874549B2 - High expansion grout material - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築分野で使用される高膨張性グラウト材に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来から、セメントに減水剤、膨張剤、及び川砂や珪砂などの細骨材を配合したグラウト材が知られている。
そして、グラウト材の用途には、ＰＣグラウト、プレパックドコンクリート用グラウト、トンネルやシールドの裏込めグラウト、プレキャスト用グラウト、構造物の補修、補強注入グラウト、鉄筋継ぎ手グラウト、橋梁の支承下グラウト、機械台座下グラウト、舗装版下グラウト、軌道スラブ下グラウト、及び原子力発電所原子炉格納容器下グラウト等がある。
これらグラウト材は、無収縮材として適度な膨張性を発現させるために種々の工夫がされており、一般的なグラウト材の膨張率は1.0 ％以下である（特許掲載公報 2712007号等）。
そして、これ以上の膨張率を得ようとすると強度低下が著しく、実用上使用しにくいという課題があった。
【０００３】
本発明者は、種々検討した結果、特定のグラウト材を使用することにより、前記課題が解消されるという知見を得て、本発明を完成するに至った。
本発明は、高膨張性で、かつ、強度発現性の高いグラウト材料を開発するためのものであ。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、早強ポルトランドセメント、アルミニウム粉末、骨材、及び減水剤を含有してなり、アルミニウム粉末が、早強ポルトランドセメント 100 重量部に対して、 0.005 〜 0.015 重量部であり、初期膨張率が３％以上、その硬化体の材齢28日の圧縮強度が25N/mm２以上である高膨張性グラウト材であり、早強ポルトランドセメントと骨材の割合である早強ポルトランドセメント／骨材比が 0.5 〜 1.5である該高膨張性グラウト材であり、減水剤が、早強ポルトランドセメント100重量部に対して、0.1〜１重量部である該高膨張性グラウト材であり、さらに、水を含有してなる該高膨張性グラウト材であり、水が、水／セメント比で0.3〜0.6である該高膨張性グラウト材であり、該高膨張性グラウト材を混練してなるモルタルである。
【０００５】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
本発明に係る初期膨張率とは、混練り後３時間の材齢で測定される値をいい、温度や膨張剤の添加量に大きく影響されるものである。
本発明では、グラウト材の初期膨張率が３％以上であることが重要である。初期膨張率が３％未満では、充填性が不良となる場合がある。
【０００７】
初期膨張の発現には、本発明ではアルミニウム粉末が使用される。
初期膨張率を３％以上、その硬化体の材齢28日の圧縮強度を25N/mm２以上とするためにはセメントの凝結時間とアルミニウム粉末の発泡のタイミングが重要となり、初期膨張率や圧縮強度はより大きい方が好ましい。
アルミニウム粉末は、アルカリ性の水酸化カルシウムを含む水溶液と反応して水素ガスを発生し発泡するもので、その発泡現象を利用し膨張させるものである。
膨張率を制御するにはアルミニウム粉末の反応性が重要であり、例えば、ステアリン酸で表面コーティングしたものなど、アルミニウム粒子表面を処理したものが好ましい。
アルミニウム粉末（以下、膨張剤という）の使用量は、早強ポルトランドセメント 100重量部に対して、0.005 〜0.015 重量部が好ましい。0.005 重量部未満では膨張率が少なすぎる場合があり、0.015 重量部を越えると膨張率が大きく強度低下が大きくなる場合がある。
【０００８】
本発明では早強ポルトランドセメントを使用する。
早強ポルトランドセメント（以下、セメントということもある）は、ステアリン酸で表面コーティングした膨張剤と、減水剤とを組み合わせることによって、膨張率が大きく、強度が良好なグラウト材を調製することが可能である。
【０００９】
本発明で使用する骨材としては、通常使われている川砂、山砂、及び石灰砂等が使用可能である。
セメント／骨材比は 0.5〜1.5 の範囲が好ましく、0.7 〜1.2 がより好ましい。0.5 未満では泡の発生が過剰となる場合があり、1.5 を越えると泡の発生が少なくなる場合がある。
砂の粒度は粗粒率（F.M.）で 3.5以下程度である。
【００１０】
また、本発明では、水／セメント比の選定が重要であり、0.3 〜0.6 が好ましく、0.4 〜0.5 がより好ましい。0.3 未満では膨張率は低下し、0.6 を越えると強度が低い場合がある。
【００１１】
本発明で使用する減水剤は、流動性の向上と水セメント比を低減するもので、具体的には、β−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、リグニンスルホン酸塩、及びポリカルボン酸又はその塩等が挙げられる。
また、オキシカルボン酸又はその塩、デキストリン、及びショ糖等の糖類と併用することも可能である。本発明では、これら減水剤を二種以上組み合わせて使用することが好ましい。
減水剤の使用量は、セメント 100重量部に対して、0.1 〜１重量部が好ましい。0.1 重量部未満では流動性が得られない場合があり、１重量部を越えるとブリーディングが発生する場合がある。
【００１２】
流動性を評価する方法としては種々あるが、本発明ではＰ13ロート法で評価し、その流下値が20秒以下が好ましく、16秒以下がより好ましい。20秒を越えると流動性は低く充填性が不十分な場合がある。また、流下値が低すぎるとブリーディングが生じグラウト材としての品質が低下する場合がある。ブリーディング率としては２％以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明のグラウト材の混練り機としては、ハンドミキサー、強制攪拌ミキサー、連続練りミキサー、及び傾胴ミキサー等の使用が可能であり、攪拌力が強いものが好ましい。
混練り方法としては特に限定されるものではないが、通常、混練り容器に所定の水を満たした後、セメントと骨材を添加し混練りする。生コンプラントでは、骨材とセメントとを混合した後、水を添加し混練りする方法が取られる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例と比較例を挙げて具体的に示す。
【００１５】
実験例１
ステンレス製容器に水／セメント比0.48になるように水を投入し、その後、セメント100 重量部、表１に示す膨張剤、及びセメント100 重量部に対して0.6 重量部の減水剤を添加した後、骨材をセメント／骨材比１になるように投入し、１分半、ハンドミキサーで混練りしモルタルを調製した。
調製したモルタルのＰ13ロート流下時間、凝結始発時間、ブリーディング率、及び初期膨張率、並びに、その硬化体の圧縮強度を測定した。結果を表１に併記する。供試体の養生は、20℃、80％ＲＨで１日行った後、20℃水中養生を行った。
【００１６】
＜使用材料＞
セメントＡ：早強ポルトランドセメント、市販品
セメントＢ：普通ポルトランドセメント、市販品
膨張剤 ：表面コーティング品、市販品
骨材 ：石灰砂骨材、粗粒率（F.M.）2.5
減水剤 ：主成分、ナフタレン系、市販品
【００１７】
＜測定方法＞
Ｐ13ロート流下時間：土木学会基準、JSCE-F521 に準拠
凝結始発時間：JIS R 5201「セメントの物理試験方法／凝結試験」に準拠
ブリーディング率：土木学会基準、JSCE-F522 に準拠
膨張率 ：土木学会基準、JSCE-F522 に準拠
圧縮強度 ：土木学会基準、JSCE-G521 に準拠
【００１８】
【表１】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のグラウト材料と比べ、膨張率が高く、良好な強度発現性を有するグラウト材料が得られる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a highly expandable grout material used in the civil engineering and construction fields.
[0002]
[Prior art and its problems]
Conventionally, grout materials in which a water reducing agent, an expanding agent, and fine aggregates such as river sand and quartz sand are blended into cement are known.
And for grout applications, PC grout, prepacked concrete grout, tunnel and shield back-fill grout, precast grout, structural repair, reinforcement injection grout, rebar joint grout, bridge support grout, machine There are pedestal grout, pavement grout, orbit slab grout, and nuclear power plant containment grout.
These grout materials have been devised in various ways in order to develop an appropriate expansibility as a non-shrink material, and the expansion rate of general grout materials is 1.0% or less (Patent Publication No. 2712007, etc.).
And when it was going to obtain the expansion coefficient beyond this, the strength fall remarkably and there existed a subject that it was difficult to use practically.
[0003]
As a result of various studies, the present inventor has obtained the knowledge that the above problem can be solved by using a specific grout material, and has completed the present invention.
The present invention is for developing a grout material having high expansibility and high strength.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention comprises early-strength Portland cement, aluminum powder, aggregate, and a water reducing agent, and the aluminum powder is 0.005 to 0.015 parts by weight with respect to 100 parts by weight of early-strength Portland cement. High- strength grout material with an expansion rate of 3% or more and a cured product with a compression strength of 25 N / mm 2 or more on the 28th day of age. Early-strength Portland cement / The high-expansion grout material having an aggregate ratio of 0.5 to 1.5 , and the water reducing agent is the high-expansion grout material that is 0.1 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of early-strength Portland cement, A mortar comprising the high-expansion grout material containing water, wherein the water is a high-expansion grout material having a water / cement ratio of 0.3 to 0.6, and the high-expansion grout material is kneaded. It is.
[0005]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0006]
The initial expansion coefficient according to the present invention refers to a value measured at an age of 3 hours after kneading, and is greatly influenced by the temperature and the amount of expansion agent added.
In the present invention, it is important that the initial expansion coefficient of the grout material is 3% or more. If the initial expansion rate is less than 3%, the filling property may be poor.
[0007]
In the present invention, aluminum powder is used to develop the initial expansion.
In order to make the initial expansion coefficient 3% or more and the compression strength of the cured product 28 days old to 25N / mm 2 or more, the setting time of cement and the timing of foaming of aluminum powder are important. A higher strength is preferred.
The aluminum powder reacts with an aqueous solution containing alkaline calcium hydroxide to generate hydrogen gas and foam, and expands using the foaming phenomenon.
The reactivity of the aluminum powder is important for controlling the expansion rate, and for example, those obtained by treating the surface of aluminum particles such as those coated with stearic acid on the surface are preferable.
The amount of aluminum powder (hereinafter referred to as expansion agent) is preferably 0.005 to 0.015 parts by weight per 100 parts by weight of early strong Portland cement . If the amount is less than 0.005 parts by weight, the expansion rate may be too small. If the amount exceeds 0.015 parts by weight, the expansion rate may be large and the strength may decrease greatly.
[0008]
In the present invention, early-strength Portland cement is used.
Early strength Portland cement (hereinafter sometimes referred to as cement) can be used to prepare a grout material with high expansion coefficient and high strength by combining a swelling agent with a surface coating with stearic acid and a water reducing agent. It is.
[0009]
As the aggregate used in the present invention, river sand, mountain sand, lime sand and the like which are usually used can be used.
The cement / aggregate ratio is preferably in the range of 0.5 to 1.5, more preferably 0.7 to 1.2. If it is less than 0.5, the generation of bubbles may be excessive, and if it exceeds 1.5, the generation of bubbles may be reduced.
The grain size of sand is about 3.5 or less in terms of coarse grain ratio (FM).
[0010]
In the present invention, the selection of the water / cement ratio is important, 0.3 to 0.6 is preferable, and 0.4 to 0.5 is more preferable. If it is less than 0.3, the expansion rate decreases, and if it exceeds 0.6, the strength may be low.
[0011]
The water reducing agent used in the present invention is one that improves fluidity and reduces the water cement ratio. Specifically, β-naphthalene sulfonic acid formaldehyde condensate salt, melamine sulfonic acid formaldehyde condensate salt, lignin sulfone Examples thereof include acid salts and polycarboxylic acids or salts thereof.
Moreover, it is also possible to use together with saccharides, such as oxycarboxylic acid or its salt, dextrin, and sucrose. In the present invention, it is preferable to use a combination of two or more of these water reducing agents.
The amount of water reducing agent used is preferably 0.1 to 1 part by weight per 100 parts by weight of cement. If it is less than 0.1 part by weight, fluidity may not be obtained, and if it exceeds 1 part by weight, bleeding may occur.
[0012]
Various there is a method of evaluating the fluidity, the present invention was evaluated with P 13 funnel method, the falling value of preferably 20 seconds or less, more preferably 16 seconds or less. If it exceeds 20 seconds, the fluidity is low and the filling property may be insufficient. If the flow value is too low, bleeding may occur and the quality as a grout material may be deteriorated. The bleeding rate is preferably 2% or less.
[0013]
As the kneading machine for the grout material of the present invention, a hand mixer, a forced stirring mixer, a continuous kneading mixer, a tilting drum mixer and the like can be used, and those having strong stirring power are preferable.
The kneading method is not particularly limited, but usually, the kneading container is filled with predetermined water, and then cement and aggregate are added and kneaded. In a raw plant, after mixing aggregate and cement, the method of adding water and kneading is taken.
[0014]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
[0015]
Experimental example 1
After adding water to the stainless steel container so that the water / cement ratio is 0.48, and then adding 100 parts by weight of cement, the expansion agent shown in Table 1, and 0.6 parts by weight of water reducing agent to 100 parts by weight of cement Then, the aggregate was added so as to have a cement / aggregate ratio of 1, and kneaded with a hand mixer for 1.5 minutes to prepare a mortar.
P 13 funnel flow time of the prepared mortar, initial setting time, bleeding rate, and initial expansion, as well as to measure the compressive strength of the cured product. The results are also shown in Table 1. The specimens were cured at 20 ° C. and 80% RH for 1 day, and then cured at 20 ° C. in water.
[0016]
<Materials used>
Cement A: early strength portland cement, commercially available cement B: ordinary Portland cement, commercially available leavening agent: surface coating products, commercially available bone material: lime sand aggregate, Sotsuburitsu (FM) 2.5
Water reducing agent: Main component, naphthalene, commercially available product [0017]
<Measurement method>
P 13 funnel flow time: the Japanese Society of Civil Engineering standard, compliant initial setting time in JSCE-F521: JIS R 5201 "physical test methods / setting test of cement" to comply Bleeding Rate: Society of Civil Engineering standard, compliant expansion rate in JSCE-F522: civil engineering Academic standard, JSCE-F522 compliant Compressive strength: JSCE standard, JSCE-G521 compliant [0018]
[Table 1]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a grout material having a high expansion rate and good strength development as compared with a conventional grout material.
Claims (6)
Priority Applications (1)
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| JP25490698A JP3874549B2 (en) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | High expansion grout material |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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