JP3913717B2

JP3913717B2 - アスファルト、コンクリート舗装部の表層部補修用セメントモルタル組成物

Info

Publication number: JP3913717B2
Application number: JP2003177446A
Authority: JP
Inventors: 健一安達; 徹八木
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: JP2005008501A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アスファルトやコンクリートによる舗装部の表層部分への充填・施工を行う用途に好適な早強性、耐久性の良好なセメントモルタル組成物に関する。
なお、本発明における「部」は、特に限定のない限り質量基準である。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、補修部分に用いられる速硬性の材料としては、例えば、マンホール蓋周囲部の補修には、酸化カルシウムとアルミナを主成分とするアルミナセメントに砂利を１：１程度の割合で配合し、或いは、これに減水剤、発泡剤、防凍剤を少量添加したものが知られている（特許文献１参照）。
また、ひび割れ部、骨材間隙、及び未充填部に注入する部材として、常温硬化性樹脂（不飽和ポリエステル樹脂）が知られている（特許文献２参照）。
また、マンホール周辺の補修材料としては、非炎加熱してアスファルトを除去し、受枠を取り換えた後、その周りの空間にアスファルトを充填する方法が記載されている（特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０７−３２４３４６号公報
【特許文献２】
特開平０７−１５０５８２号公報
【特許文献３】
特開２００１−２２６９９６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載されているようなアルミナセメントを構成成分とするモルタル組成物を使用する場合、アルミナセメントは水和反応時にコンバージョン（転移）が発生し、養生温度が高い場合、強度低下が発生しやすい。また、強度発現が非常に速い反面、ハンドリング時間の調整が難しく、水和反応速度が非常に大きいため硬化体温度上昇が著しく大きく、打ち上がり厚さに制約を受けやすいなどの難点がある。
【０００５】
また、特許文献２に記載されている常温硬化性樹脂材料（不飽和ポリエステル樹脂）の場合は、注入・充填作業のための時間調整が難しく、均一な支持耐力が得難いという難点を有している。
また、特許文献３に記載されているようなアスファルトを使用する場合、アスファルト合材の出荷が１ｔｏｎ／ｂ以上の単位が普通であるために、施工量が少ない場合には多量の余剰分が発生し経済的でないし、アスファルト舗装の場合は転圧作業が必要となるために夜間作業時の騒音の問題を解決しなければならないこと、路盤部と表層部を同時に充填することができないために道路開放までの施工時間が長くなること、施工厚さが５〜１０ｃｍ程度であること傾斜地の表層部分では高温環境下で軟化が生じて外観のダレが発生しやすいなどの難点を有している。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、粘性を有し、かつコテ仕上げ可能な優れた流動性を備えていて、容易に平滑な施工面を形成することができ、また、緻密な水和硬化体が形成できるので耐久性に優れると共に、短時間材齢で強度発現が得られ、さらに、処理場、駐車場、車道及び歩道のアスファルト、コンクリートなどによる舗装部の補修部分の表層部に充填施工する用途に好適に使用できるセメントモルタル組成物を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は以下の発明からなる。
【０００８】
（１）ポルトランドセメント、ポルトランドセメント１００質量部に対して３〜２５質量部の急硬材と０．２〜１０質量部の長さ３〜３０ｍｍの繊維物質と０．１〜５質量部の減水剤、及び、ポルトランドセメントと急硬材の合計１００質量部に対して、０．１〜２質量部の凝結調整剤と１６０〜３００質量部の骨材とを含有し、かつ、該骨材は、粒度１．２ｍｍ未満の骨材と１．２ｍｍ〜４ｍｍの骨材の混合割合が５０〜６５質量部：３５〜５０質量部であることを特徴とする、アスファルト、コンクリート舗装部の表層部補修用セメントモルタル組成物。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明のセメントモルタル組成物に用いられるポルトランドセメントとしては、通常市販されている普通、早強、中庸熱、及び超早強等のポルトランドセメントを使用することができる。また、ポルトランドセメントにフライアッシュや高炉スラグなどを混合した各種混合セメントも使用することができるし、これらの各種混合セメントは微粉砕して使用することもできる。
【００１５】
本発明のセメントモルタル組成物に用いられる急硬材としては、一般に用いられているアルミン酸ナトリウムやケイ酸ナトリウムなどの無機塩類やカルシウムアルミネート等のセメント鉱物系急硬材等が挙げられる。これらの中では、セメントモルタルの凝結硬化が早く凝結性状が優れていることに加えて、強度発現性が良好な点でセメント鉱物系急硬材が好ましい。
【００１６】
急硬材の使用量は、ポルトランドセメント（以下単にセメントという）１００部に対して、３〜２５部が好ましく、５〜１５部がより好ましい。
３部未満では凝結時間が長くなり過ぎる場合があり、２５部を越えると、必要なハンドリングタイムを確保することが困難になる場合がある。
【００１７】
本発明のセメントモルタル組成物に用いられる凝結調整剤は、セメントや急硬材に一時的に吸着することによって、水和反応を遅らせたり、一時的に停止させたりするものであり、具体的には、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、及びリンゴ酸等のオキシカルボン酸又はその塩や、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、アルミン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸カリウム等の無機塩の一種又は二種以上が使用可能である。
尚、遅延調整の目的で消生灰や生石灰等を上記凝結調整剤と共に用いることもできる。
【００１８】
凝結調整剤の使用量は、その目的に応じて適宜選択すれば良く、特に制限されるものではないが、セメントと急硬材の合計１００部に対して０．１〜２部が好ましく、０．２〜１部がより好ましい。０．１部未満では凝結が早くなる場合があり、２部を越えると強度発現性が悪くなる場合がある。
【００１９】
本発明のセメントモルタル組成物に用いられる骨材は、セメント混練物の流動性を改善するために、またセメント硬化体の耐久性を改善するために使用するもので、川砂、海砂、及び珪砂等が使用可能である。
さらに、所望の特性の硬化体を得るためにはその粒度構成や配合量にも好適な範囲があり、骨材の粒度としては、粒度は４ｍｍ以下のものが好ましく、さらに、１．２ｍｍ未満のものが５０〜６５部で、１．２〜４ｍｍが３５〜５０部である混合物がより好ましく、特に１．２〜４ｍｍのものの割合が３５〜４５部である混合物がより好ましい。
最大粒度が４ｍｍを超えると流動性や充填性が低下し、更に１．２〜４ｍｍのものの割合が３５部未満では耐久性に劣り、１．２〜４ｍｍのものの割合が５０部を超えると必要な早期強度が得られない場合がある。
【００２０】
骨材の使用量は、セメントと急硬材の合計１００部に対して１６０〜３００部である。
１６０部未満ではひび割れが発生しやすくなる傾向があり、３００部を超えると充分な流動性の確保が難しくなる場合がある。
【００２１】
本発明のセメントモルタル組成物に用いられる繊維物質としては、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維等が挙げられる。
繊維種としては、収束や無収束繊維があるが、混合時の材料分離抵抗性が良好なことから収束繊維が好ましい。
【００２２】
本発明のセメントモルタル組成物に用いられる繊維物質の繊維長は３〜３０ｍｍである。
繊維長が３ｍｍ未満ではひび割れ防止効果が充分でない場合があり、３０ｍｍを越えると混練性や施工性が低下する場合がある。繊維物質の使用量は、セメント１００部に対し０．２〜１０部が好ましい。０．２部未満では、ひび割れ発生防止効果が充分でない場合があり、１０部を越えると混練性や施工性が低下する場合がある。
【００２３】
本発明では、凝結遅延効果を持続させるために、セメントモルタルに減水剤を混合させる。減水剤は粉体、液体いずれの形態のものも使用できる。
減水剤としては、ポリオール誘導体、リグニンスルホン酸塩やその誘導体、及び高性能減水剤等が挙げられ、これらの一種又は二種以上が使用できる。これらの中では、凝結遅延効果、流動性の点から、高性能減水剤が好ましい。
【００２４】
高性能減水剤としては、ナフタレンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩、及びアルキルアリールスルホン酸塩のホルマリン縮合物、並びに、ポリカルボン酸系高分子化合物等が挙げられる。これらの中で、凝結遅延効果、流動性、圧送性が大きい点で、ナフタレンスルホン酸塩が好ましく、通常、β−ナフタレンスルホン酸縮合物が用いられる。
【００２５】
減水剤の使用量は、セメント１００部に対して、固形物換算で０．１〜５部が好ましく、０．３〜２部がより好ましい。０．１部未満では良好な流動性が得られない場合があり、５部を超えると必要以上の凝結遅延を起こし、強度発現性に悪影響を及ぼす場合がある。
【００２６】
本発明のセメントモルタル組成物の調整のために使用される水の量は、適用される用途の要求特性に応じて任意に調整可能であるが、好ましくは、ポルトランドセメント、急硬材、骨材、長さ３〜３０ｍｍの繊維物質、減水剤を成分として含有し、かつポルトランドセメントと急硬材の合計１００部に対する骨材の含有割合が１６０〜３００部であるセメントモルタル組成物に、ポルトランドセメントと急硬材の合計１００部に対し３５〜５０部であり、３５〜４５部がより好ましい。３５部未満では充分な流動性が得られない場合があり、５０部を超えると充分な耐久性が得られない場合がある。
【００２７】
本発明のセメントモルタル組成物には、さらに必要に応じて、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、及びカルボキシメチルセルロースなどのメチルセルロース類、酢酸ビニルエマルジョンやアクリルエマルジョン等の高分子エマルジョン、スチレンブタジエンゴムラテックスやクロロプレンゴムラテックス等のゴムラテックス、並びにシリコーン等の消泡剤等の各種混和材又は混和剤を併用することが可能である。また、施工周囲部に応じて着色材を混合してもよい。
【００２８】
本発明のセメントモルタル組成物は、予め前記セメントモルタル組成物を構成する全部の成分を混合している状態の組成物であって、現場で水を加えて練り混ぜるだけで使用されるプレミックスタイプとなっているものに水を添加して混練して調製されることが好ましいが、セメント、急硬材、骨材、凝結調整剤、減水剤、及び繊維物質からなる成分を使用現場で混合して調製されるものであってもよい。
【００２９】
本発明のセメントモルタル組成物は、例えば、各種の緊急工事、処理場、駐車場、道路及び歩道のアスファルト、コンクリートなどによる舗装部などの周辺補修等に用いることができる。
【００３０】
舗装材の除去深さが、例えば、１５０ｍｍ以上のように深い場合には、（１）先ず、急硬性、流動性、無収縮性を有するモルタルを充填・固化した後に本発明の表層用セメントモルタルを充填し、硬化させる方法、（２）先ず、路盤材と同様の充填材料を充填した後に本発明の表層用セメントモルタルを充填し、固化させる方法、並びに、（３）先ず、本発明の表層用セメントモルタルを一定厚さに充填し硬化させた後に、本発明の表層用のセメントモルタルをその上に重ねて充填し、硬化させる作業を1回以上繰り返す方法等が挙げられる。これらの方法のうち、表層部の補修を短時間で行い、早期に道路開放を行うことが可能であるという利点があることから、上記（１）の方法が好ましい。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例等に基づいて本発明について説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３２】
実施例１−５
普通セメント１００部に対して急硬材２４部の比率で混合したセメントと急硬材の合計１００部に対して、凝結調整剤０．７部、骨材Ａ／Ｂ：６０／４０部の比率の混合物１８０部、減水剤を０．３部、表１に示した長さの繊維物質０．５部をそれぞれ配合した実施例１−５のセメントモルタル組成物を調整し、それぞれのセメントモルタル組成物に、ポルトランドセメントと急硬材の合計１００部に対して、水を４０部加えて混練してセメントモルタルを作製した。
作製したモルタルのミニスランプ値、ハンドリングタイム（ＨＴ）を測定後、アスファルト舗装道路の補修必要部位□６００×２００ｍｍに急硬性、流動性モルタルを充填して硬化させた後、その上に、作製した本発明のセメントモルタルを高さ２０ｍｍまで充填・硬化させて、以下の評価を行った。
なお、セメントモルタル組成物の調製に使用した材料は以下の通りである。
【００３３】
〈使用材料〉
セメント：電気化学工業（株）社製・普通ポルトランドセメント
急硬材：カルシウムアルミネート系急硬材
石膏：市販品、天然石膏、ブレーン値４０００ｃｍ^２／ｇ
骨材Ａ：新潟県姫川産天然砂、粒度１．２ｍｍ未満、比重２．６２
骨材Ｂ：新潟県姫川産天然砂、粒度１．２〜４ｍｍ、比重２．６５
減水剤：市販品、主成分ナフタレンスルホン酸塩、粉状
凝結調整剤：市販品、クエン酸ナトリウム
繊維物質：市販品、ビニロン繊維、収束繊維、長さ１０ｍｍ
【００３４】
〈測定・評価方法〉
ミニスランプ値：ＪＩＳＡ１１７１に準じて２０℃、所定の材齢で評価した。本発明での判定基準は７０〜１１０ｍｍ。７０ｍｍ未満では充分な施工性が得られない場合があり、１１０ｍｍを越えるとブリージングが発生する場合がある。
ハンドリングタイム：フレッシュな練り上がりモルタルの温度が２℃上昇するまでの時間（分）を測定した。本発明での判定基準は８〜２５分。８分未満ではハンドリングタイム不足で施工性に劣り、２５分を超えると、その後の施工箇所開放に時間を要して制約を受ける事になる。
【００３５】
交通開放可能時間：補修が必要な部位で路盤材をはつり、除去後、下層セメントモルタルを所定深さに施工し、その上に本発明のセメントモルタルを施工した場所で、作製した充填用モルタルについて充填施工終了後に交通開放可能な時間（分）を評価した。
傾斜地での施工後の外観評価：夏場（補修部位舗装部温度３５℃）、θ＝１０°の傾斜地で補修モルタルの外観を観察し、端部にダレが認められたものを△、ダレが認められず外観良好なものを○で示した。
弾性係数：ＪＳＣＥ−Ｇ５０２−１９９９に準じて、２０℃、所定の材齢で評価した。
【００３６】
耐久性Ｉ：前述サイズの本発明のセメントモルタルを補修した場所で６０日経過後、目視で材料の外観（クラック、アスファルト界面での剥離）を観察し、外観良好なものを○、クラック或いは剥離が認められたものを×とした。
【００３７】
実施例６−７
セメントとして電気化学工業（株）社製の早強セメント（商品名：デンカ早強セメント）を使用して実施例６−７のセメントモルタルを作製し、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００３８】
実施例８−１０
（セメント＋急硬材）／骨材の配合比率を変えた以外は、実施例１と同様にして実施例８−１０のセメントモルタルを作製し、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００３９】
実施例１１〜１２
（セメント＋急硬材）合計量に対する水の割合を、それぞれ３５部、５０部としたこと以外は、実施例１と同様にして実施例１１〜１２のセメントモルタルを作製し、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００４０】
比較例１−２
（セメント＋急硬材）／骨材の配合比率を変えた以外は、実施例１と同様にして比較例１−２のセメントモルタルを作製し、実施例１と同様に評価した。結果を表1に示す。
【００４１】
比較例３−４
使用している繊維物質の長さを代えた以外は、実施例１と同様にして比較例３−４のセメントモルタルを作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００４２】
比較例５
セメントとして電気化学工業（株）杜製のアルミナセメント（商品名：デンカアルミナセメント）を使用して比較例５のセメントモルタルを作製し、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００４３】
比較例６
実施例１のセメントモルタルに代えて、セメントアスファルト合材を使用し、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００４４】
実験例
実施例１、比較例４のセメントモルタル及び比較例６のアスファルト合材を使用して調製したものを温度を変えて硬化させたものについて、弾性係数値と、それぞれのモルタルを使用して傾斜地で施工した場合の施工後の外観評価を行った。結果を表２に示す。
【００４５】
【表１】

【００４６】
【表２】

【００４７】
【発明の効果】
表１及び表２の結果から明らかなように、本発明のセメントモルタル組成物を用いたセメントモルタルは粘性を有し、かつコテ仕上げ可能な流動性を備えており、容易に平滑な施工面を形成することができる。
また、繊密な水和硬化体が形成できるので耐久性に優れると共に、短時間材齢で強度発現が得られ、早期に施工場所の開放が可能となる。また、夏場や傾斜地での施工性にも優れているため、例えば、各種の緊急工事や処理場、駐車場、道路及び歩道のアスファルト、コンクリートなどによる舗装部、地下構造物用蓋、消火栓蓋、及び溝蓋等の周辺部、橋脚、軌道、構造物などの周辺補修等に好適に使用できるなどの効果を奏する。

Claims

ポルトランドセメント、ポルトランドセメント１００質量部に対して３〜２５質量部の急硬材と０．２〜１０質量部の長さ３〜３０ｍｍの繊維物質と０．１〜５質量部の減水剤、及び、ポルトランドセメントと急硬材の合計１００質量部に対して、０．１〜２質量部の凝結調整剤と１６０〜３００質量部の骨材とを含有し、かつ、該骨材は、粒度１．２ｍｍ未満の骨材と１．２ｍｍ〜４ｍｍの骨材の混合割合が５０〜６５質量部：３５〜５０質量部であることを特徴とする、アスファルト、コンクリート舗装部の表層部補修用セメントモルタル組成物。