JP4677824B2 - 耐酸性グラウト組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、トンネルやシールドの裏込め、ダムの継ぎ目、橋梁のシュウ、構造物の補修や補強、鉄筋継手、機械基礎の固定などの土木・建築分野に使用されるアルミナセメントを主な成分とするグラウト組成物に関する。
特許文献１には、アルミナセメント、高炉スラグ、ポルトランドセメント、石膏及び消石灰よりなる水硬性無機結合材と、硫酸アルミニウム類、リチウム塩及び遅延剤よりなる凝結調整剤と、流動化剤、増粘剤、消泡剤、膨張剤及び細骨材とよりなる超速硬性無収縮グラウト材が開示されている。
特許文献２には、セメント、ブレーン値６０００ｃｍ２／ｇ〜１５０００ｃｍ２／ｇの石こう類、石灰類、アルミナセメント、膨張性混和材、凝結調整剤、高性能減水剤、金属粉末からなる組成物であることを特徴とする低収縮性超速硬性セメント組成物が開示されている。
特許文献２には、セメント、ブレーン値６０００ｃｍ２／ｇ〜１５０００ｃｍ２／ｇの石こう類、石灰類、アルミナセメント、膨張性混和材、凝結調整剤、高性能減水剤、金属粉末からなる組成物であることを特徴とする低収縮性超速硬性セメント組成物が開示されている。
特許文献３には、アルミナセメントとメチルハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイルとを必須成分として含み、アルミナセメント１００質量部に対するメチルハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイル含有量が０．０１〜０．２質量部であることを特徴とする、貯蔵安定性に優れたアルミナセメント系組成物が開示されている。
特許文献４には、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重量部及び流動化剤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が開示されている。
特許文献５には、径１０μｍ以下の粒子含有率が何れも８０重量％以上のアルミナセメントとポルトランドセメントと石膏を、アルミナセメント１００重量部、ポルトランドセメント６７〜１５０重量部、石膏１１〜１５０重量部の割合で含み、かつ粉粒状のセメント分散剤を含むセメント系補修材が開示されている。
特許文献４には、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重量部及び流動化剤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が開示されている。
特許文献５には、径１０μｍ以下の粒子含有率が何れも８０重量％以上のアルミナセメントとポルトランドセメントと石膏を、アルミナセメント１００重量部、ポルトランドセメント６７〜１５０重量部、石膏１１〜１５０重量部の割合で含み、かつ粉粒状のセメント分散剤を含むセメント系補修材が開示されている。
本発明は、低収縮性又は低膨張性で硬化中の体積変化がなく、特に耐酸性の向上した、水硬性無機結合材としてアルミナセメントを主成分とする、二液混合型でない一粉型のグラウト材の提供を目的とする。
本発明は、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏及び石灰類を含む水硬性無機結合材と、凝結促進剤及び凝結遅延剤よりなる凝結調整剤、流動化剤、増粘剤、消泡剤及び膨張剤とを含む耐酸性グラウト組成物であり、
水硬性無機結合材が、アルミナセメント１００重量部、ポルトランドセメント１０〜７５重量部、石膏５〜８０重量部及び石灰類０．０５〜７重量部を含むことを特徴とする耐酸性グラウト組成物を提供することである。
水硬性無機結合材が、アルミナセメント１００重量部、ポルトランドセメント１０〜７５重量部、石膏５〜８０重量部及び石灰類０．０５〜７重量部を含むことを特徴とする耐酸性グラウト組成物を提供することである。
本発明の耐酸性グラウト組成物の好ましい態様を示し、これらは複数組み合わせることが出来る。
１）凝結調整剤が、水硬性無機結合材１００質量部に対して、凝結促進剤０．０５〜５質量部及び凝結遅延剤０．００１〜２質量部であること。
２）流動化剤が、水硬性無機結合材１００質量部に対して、０．００１〜５質量部であること。
３）増粘剤が、水硬性無機結合材１００質量部に対して、０．００１〜２質量部であること。
４）消泡剤が、水硬性無機結合材１００質量部に対して、０．００１〜２質量部であること。
５）膨張剤が、水硬性無機結合材１００質量部に対して、０．０００１〜０．０２質量部であること。
６）耐酸性グラウト組成物は、さらにアルミナセメントクリンカー及び細骨材から選ばれる骨材を少なくとも１成分を含むこと。
７）耐酸性グラウト組成物は、さらに骨材を、水硬性無機結合材１００質量部に対して、２００質量部以下で含むこと。
８）アルミナセメント１００質量部に対して、ハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイルを０．０１〜０．２質量部含むこと。
９）石灰類は、消石灰であること。
１０）耐酸性グラウト組成物は、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、リン酸亜鉛などの亜鉛化合物を含まないこと。
１１）耐酸性グラウト組成物は、二液混合型でない一粉型の耐酸性グラウト組成物であること。
１２）水硬性無機結合材が、アルミナセメント１００重量部、ポルトランドセメント１０重量部から６０重量部未満、石膏５〜８０重量部及び石灰類０．０５〜７重量部を含む水硬性無機結合材であること。
１３）凝結調整剤の凝結促進剤が、リチウム塩であり、凝結遅延剤がナトリウム塩であること。
１）凝結調整剤が、水硬性無機結合材１００質量部に対して、凝結促進剤０．０５〜５質量部及び凝結遅延剤０．００１〜２質量部であること。
２）流動化剤が、水硬性無機結合材１００質量部に対して、０．００１〜５質量部であること。
３）増粘剤が、水硬性無機結合材１００質量部に対して、０．００１〜２質量部であること。
４）消泡剤が、水硬性無機結合材１００質量部に対して、０．００１〜２質量部であること。
５）膨張剤が、水硬性無機結合材１００質量部に対して、０．０００１〜０．０２質量部であること。
６）耐酸性グラウト組成物は、さらにアルミナセメントクリンカー及び細骨材から選ばれる骨材を少なくとも１成分を含むこと。
７）耐酸性グラウト組成物は、さらに骨材を、水硬性無機結合材１００質量部に対して、２００質量部以下で含むこと。
８）アルミナセメント１００質量部に対して、ハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイルを０．０１〜０．２質量部含むこと。
９）石灰類は、消石灰であること。
１０）耐酸性グラウト組成物は、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、リン酸亜鉛などの亜鉛化合物を含まないこと。
１１）耐酸性グラウト組成物は、二液混合型でない一粉型の耐酸性グラウト組成物であること。
１２）水硬性無機結合材が、アルミナセメント１００重量部、ポルトランドセメント１０重量部から６０重量部未満、石膏５〜８０重量部及び石灰類０．０５〜７重量部を含む水硬性無機結合材であること。
１３）凝結調整剤の凝結促進剤が、リチウム塩であり、凝結遅延剤がナトリウム塩であること。
本発明の耐酸性グラウト組成物は、低収縮性又は低膨張性で硬化中の体積変化が極めて小さく、早強性、速硬性に優れ、特に耐酸性に優れる。
本発明の耐酸性グラウト組成物は、トンネルやシールドの裏込め、ダムの継ぎ目、橋梁のシュウ、構造物の補修や補強、鉄筋継手、機械基礎の固定、下水道の補修等、土木・建築分野においてその利用価値は大きい。
本発明の耐酸性グラウト組成物は、二液混合型でない一粉型の耐酸性グラウト組成物である。
本発明の耐酸性グラウト組成物は、トンネルやシールドの裏込め、ダムの継ぎ目、橋梁のシュウ、構造物の補修や補強、鉄筋継手、機械基礎の固定、下水道の補修等、土木・建築分野においてその利用価値は大きい。
本発明の耐酸性グラウト組成物は、二液混合型でない一粉型の耐酸性グラウト組成物である。
耐酸性グラウト組成物の水硬性無機結合材は、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏及び石灰類を含み、アルミナセメント１００重量部に対し、
ポルトランドセメントが１０〜７５重量部、好ましくは１０重量部から６０質量部未満、さらに好ましくは１２〜５８重量部、より好ましくは１５〜５５重量部、特に好ましくは２０〜４２重量部、
石膏が５〜８０重量部、好ましくは１０〜６５重量部、さらに好ましくは２０〜５５重量部、より好ましくは２５〜４５重量部、特に好ましくは３０〜４０重量部、
及び石灰類が０．０５〜７重量部、好ましくは０．１〜５重量部、さらに好ましくは０．１５〜３重量部、より好ましくは０．２〜１重量部、特に好ましくは０．２５〜０．６重量部を含むが好ましい。
ポルトランドセメントが１０〜７５重量部、好ましくは１０重量部から６０質量部未満、さらに好ましくは１２〜５８重量部、より好ましくは１５〜５５重量部、特に好ましくは２０〜４２重量部、
石膏が５〜８０重量部、好ましくは１０〜６５重量部、さらに好ましくは２０〜５５重量部、より好ましくは２５〜４５重量部、特に好ましくは３０〜４０重量部、
及び石灰類が０．０５〜７重量部、好ましくは０．１〜５重量部、さらに好ましくは０．１５〜３重量部、より好ましくは０．２〜１重量部、特に好ましくは０．２５〜０．６重量部を含むが好ましい。
アルミナセメントとしては、鉱物組成の異なるものが数種知られ市販されているが、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であり、市販品はその種類によらず使用することができる。
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、白色ポルトランドセメント等が挙げられ、一種又は二種以上の混合物として使用できる。
石膏としては、無水、半水等の石膏がその種類を問わず、一種又は二種以上の混合物として使用できる。
石灰類としては、生石灰、消石灰、仮焼ドロマイト、炭酸カルシウム等が挙げられ、一種又は二種以上の混合物として使用できる。特に石灰類としては、消石灰が好ましい。
水硬性無機結合材は、必要に応じて高炉スラグ、シリカヒューム、フライアッシュ、溶融スラグなどのポゾラン成分を含むことができる。
耐酸性グラウト組成物は、さらに必要に応じて本発明の特性を損なわない範囲で、アルミナセメントクリンカー及び細骨材から選ばれる骨材を少なくとも１成分を配合することが出来る。
骨材は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性無機結合材１００質量部に対して、好ましくは２００質量部以下、さらに好ましくは３０〜１８０質量部、より好ましくは５０〜１５０質量部、特に好ましくは６０〜１２０質量部が、流動性や硬化体強度発現性などのために好ましい。
骨材としては、２ｍｍ以下の径のものを用いることが、流動性や硬化体強度発現性などのために好ましい。
骨材は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性無機結合材１００質量部に対して、好ましくは２００質量部以下、さらに好ましくは３０〜１８０質量部、より好ましくは５０〜１５０質量部、特に好ましくは６０〜１２０質量部が、流動性や硬化体強度発現性などのために好ましい。
骨材としては、２ｍｍ以下の径のものを用いることが、流動性や硬化体強度発現性などのために好ましい。
細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒などの無機質材、ウレタン砕、ＥＶＡフォーム、発砲樹脂などの樹脂粉砕物などを用いることができる。細骨材としては、２ｍｍ以下の径のものを用いることが好ましい。
細骨材ついては、粒子径の小さいな珪砂、川砂、海砂、石英粉末、廃ＦＣＣ触媒などの細骨材を用いることが好ましい。
特に、細骨材としては、珪砂、川砂、海砂などが好ましく用いることが出来る。
細骨材ついては、粒子径の小さいな珪砂、川砂、海砂、石英粉末、廃ＦＣＣ触媒などの細骨材を用いることが好ましい。
特に、細骨材としては、珪砂、川砂、海砂などが好ましく用いることが出来る。
アルミナセメントクリンカー骨材は、アルミナセメントと鉱物組成が基本的に同じであり、アルミナセメントとの結合性も非常に良好である。
アルミナセメントクリンカー骨材は、粒径７５μｍ〜１５００μｍのものの使用が好ましく、材料分離を防止するためには、粒径１０００μｍ以下のものを使用するのが更に好ましい。
アルミナセメントクリンカー骨材は、粒度が７５μｍ〜１５００μｍであり、目開き７５μｍ〜１５００μｍ二種の篩を用いて捕捉される粒分である。
アルミナセメントクリンカー骨材は、粒径７５μｍ〜１５００μｍのものの使用が好ましく、材料分離を防止するためには、粒径１０００μｍ以下のものを使用するのが更に好ましい。
アルミナセメントクリンカー骨材は、粒度が７５μｍ〜１５００μｍであり、目開き７５μｍ〜１５００μｍ二種の篩を用いて捕捉される粒分である。
耐酸性グラウト組成物は、さらに必要に応じて本発明の特性を損なわない範囲でハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイルを配合することが出来る。
耐酸性グラウト組成物は、アルミナセメント１００質量部に対してハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイルを好ましくは０．０１〜０．２質量部、さらに好ましくは０．０１〜０．１８質量部、より好ましくは０．０１〜０．１５質量部、特に好ましくは０．０５〜０．１５質量部含むことにより、粉体貯蔵時の安定性に優れる。
ハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイルは、Ｓｉ−Ｈ結合を有する公知のシリコーンオイルを用いることが出来、アルミナセメントなどの粉体に対し分散して配合できるもの、アルミナセメント粒子の表面を被覆することができるものなどを用いることが出来る。
ハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイルは、メチルハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイル（信越化学工業(株)製、商品名：ＫＦ−９９）などのアルキルハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイルが好ましい。
耐酸性グラウト組成物は、アルミナセメント１００質量部に対してハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイルを好ましくは０．０１〜０．２質量部、さらに好ましくは０．０１〜０．１８質量部、より好ましくは０．０１〜０．１５質量部、特に好ましくは０．０５〜０．１５質量部含むことにより、粉体貯蔵時の安定性に優れる。
ハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイルは、Ｓｉ−Ｈ結合を有する公知のシリコーンオイルを用いることが出来、アルミナセメントなどの粉体に対し分散して配合できるもの、アルミナセメント粒子の表面を被覆することができるものなどを用いることが出来る。
ハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイルは、メチルハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイル（信越化学工業(株)製、商品名：ＫＦ−９９）などのアルキルハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイルが好ましい。
本発明の耐酸性グラウト組成物は、水硬性無機結合材と、凝結促進剤及び凝結遅延剤よりなる凝結調整剤、流動化剤、増粘剤、消泡剤及び膨張剤とを含む。
本発明の耐酸性グラウト組成物において、凝結調整剤は、凝結促進を行う成分である凝結促進剤と、凝結遅延を行う成分である凝結遅延剤とを含むものである。
凝結調整剤は、凝結促進剤と凝結遅延剤を併用して用いることにより、作業可能な可使時間の保持、超速硬性、流動保持性、優れた硬化体性状を両立させることが可能となる。
凝結調整剤は、凝結促進剤と凝結遅延剤を併用して用いることにより、作業可能な可使時間の保持、超速硬性、流動保持性、優れた硬化体性状を両立させることが可能となる。
凝結促進剤としては、公知の凝結促進剤を用いることが出来る。凝結促進剤の一例として、炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、水酸化リチウム、酢酸リチウム、酒石酸リチウム、リンゴ酸リチウム、クエン酸リチウムなどの有機酸などの、無機リチウム塩や有機リチウム塩などのリチウム塩を用いることが出来る。特に炭酸リチウムは、効果、入手容易性、価格の面から好ましい。
凝結促進剤としては、特性を妨げない粒径を用いることが好ましく、粒径は５０μｍ以下にするのが好ましい。
特にリチウム塩を用いる場合、リチウム塩の粒径は５０μｍ以下、さらに３０μｍ以下、特に１０μｍ以下が好ましく、粒径が上記範囲より大きくなるとリチウム塩の溶解度が小さくなるために好ましくなく、特に顔料添加系では微細な多数の斑点として目立ち、美観を損なう場合がある。
凝結促進剤としては、特性を妨げない粒径を用いることが好ましく、粒径は５０μｍ以下にするのが好ましい。
特にリチウム塩を用いる場合、リチウム塩の粒径は５０μｍ以下、さらに３０μｍ以下、特に１０μｍ以下が好ましく、粒径が上記範囲より大きくなるとリチウム塩の溶解度が小さくなるために好ましくなく、特に顔料添加系では微細な多数の斑点として目立ち、美観を損なう場合がある。
凝結遅延剤としては、公知の凝結遅延剤を用いることが出来る。凝結遅延剤の一例として、硫酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウムなど有機酸などの、無機ナトリウム塩や有機ナトリウム塩などのナトリウム塩を用いることが出来る。特に重炭酸ナトリウムやクエン酸ナトリウム及び酒石酸ナトリウムは、効果、入手容易性、価格の面から好ましい。なお、添加量が多いと、流動性の低下、硬化不良を招いたり、ブリージング水の発生による表面不良が生じることがあるので、注意が必要である。
凝結調整剤は、用いる水硬性無機結合材に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができ、凝結促進剤及び凝結遅延剤の成分、添加量及び混合比率を適宜選択して、流動性、可使時間、硬化性状などを調整することができ、２０℃可使時間を数分程度から１時間程度まで任意の時間に調整することができる。
凝結調整剤は、水硬性無機結合材１００質量部に対して、凝結促進剤が好ましくは０．０５〜５質量部、さらに好ましくは０．１〜３質量部、より好ましくは０．２〜２質量部、特に好ましくは０．３〜１質量部と、
凝結遅延剤が好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．０１〜０．５質量部、より好ましくは０．０５〜１質量部、特に好ましくは０．１〜０．８質量部である。
凝結調整剤は、水硬性無機結合材１００質量部に対して、凝結促進剤が好ましくは０．０５〜５質量部、さらに好ましくは０．１〜３質量部、より好ましくは０．２〜２質量部、特に好ましくは０．３〜１質量部と、
凝結遅延剤が好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．０１〜０．５質量部、より好ましくは０．０５〜１質量部、特に好ましくは０．１〜０．８質量部である。
耐酸性グラウト組成物は、早強性、超速硬性及び無収縮性に加え、適度の流動性を有することである。耐酸性グラウト組成物は、材料分離を抑制しつつ適度の流動性を確保しつつ、硬化体の強度を高め、且つ、乾燥収縮を低減させるためには減水効果を合わせ持つ流動化剤の添加が必要である。
特に、耐酸性グラウト組成物の水硬性無機結合材の主な成分であるアルミナセメントの発現強度は、水／セメント比の影響を大きく受けることから、減水効果を有する流動化剤を使用して水／水硬性成分比を小さくすることが不可欠である。
流動化剤としては、減水効果を合わせ持つ、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、ポリエーテル系等、市販のものが、その種類を問わず使用できる。
流動化剤は、用いる水硬性無機結合材に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができ、水硬性無機結合材１００重量部に対し、０．００１〜５質量部、さらに好ましくは０．０１〜４質量部、より好ましくは０．１〜３．５質量部、特に好ましくは０．５〜３質量部であり、添加量が余り少ないと十分な効果が発現せず、また多すぎても添加量に見合った効果は期待できず単に不経済であるだけでなく、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り、充填性が悪化する。
特に、耐酸性グラウト組成物の水硬性無機結合材の主な成分であるアルミナセメントの発現強度は、水／セメント比の影響を大きく受けることから、減水効果を有する流動化剤を使用して水／水硬性成分比を小さくすることが不可欠である。
流動化剤としては、減水効果を合わせ持つ、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、ポリエーテル系等、市販のものが、その種類を問わず使用できる。
流動化剤は、用いる水硬性無機結合材に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができ、水硬性無機結合材１００重量部に対し、０．００１〜５質量部、さらに好ましくは０．０１〜４質量部、より好ましくは０．１〜３．５質量部、特に好ましくは０．５〜３質量部であり、添加量が余り少ないと十分な効果が発現せず、また多すぎても添加量に見合った効果は期待できず単に不経済であるだけでなく、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り、充填性が悪化する。
増粘剤は、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、及び水溶性ポリマー系などを用いることが出来、特にセルロース系などを用いることが出来る。
増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性無機結合材１００質量部に対して、
好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．００５〜１．５質量部、より好ましくは０．０１〜１質量部、特に０．０２〜０．５質量部含むことが好ましい。増粘剤の添加量が多くなると、流動性の低下を招く恐れがあり好ましくない。
増粘剤及び消泡剤を併用して用いることは、水硬性無機結合材や細骨材などの骨材分離の抑制、気泡発生の抑制、硬化体表面の改善に好ましい効果を与え、グラウト材としての特性を向上させるために好ましい。
増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性無機結合材１００質量部に対して、
好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．００５〜１．５質量部、より好ましくは０．０１〜１質量部、特に０．０２〜０．５質量部含むことが好ましい。増粘剤の添加量が多くなると、流動性の低下を招く恐れがあり好ましくない。
増粘剤及び消泡剤を併用して用いることは、水硬性無機結合材や細骨材などの骨材分離の抑制、気泡発生の抑制、硬化体表面の改善に好ましい効果を与え、グラウト材としての特性を向上させるために好ましい。
消泡剤は、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系などの合成物質、石油精製由来の鉱物油系又は又は植物由来の天然物質など、公知のものを用いることが出来る。
消泡剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性無機結合材１００質量部に対して、
好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．００５〜１．５質量部、より好ましくは０．０１〜１質量部、特に０．０２〜０．５質量部含むことが好ましい。消泡剤の添加量は、上記範囲内が、消泡効果が認められるために好ましい。
消泡剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性無機結合材１００質量部に対して、
好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．００５〜１．５質量部、より好ましくは０．０１〜１質量部、特に０．０２〜０．５質量部含むことが好ましい。消泡剤の添加量は、上記範囲内が、消泡効果が認められるために好ましい。
グラウト組成物やグラウト材に要求される最も基本的な特性は、低収縮性又は低膨張性で硬化中の体積変化が極めて小さいことであるが、本発明では、本質的に体積変化の極めて小さい水硬性無機結合材を利用することに加え、膨張剤を添加することにより、グラウトの硬化時に起こる体積変化を抑制している。
膨張材としては、金属粉、カルシウムサルフォアルミネート系（ＣＳＡ系）、石灰系などを用いることができ、これらを２種以上併用して用いることができる。
膨張材の添加量は、水硬性成分１００質量部に対して、金属粉では、好ましくは０．０００１〜０．０２質量部、さらに好ましくは０．０００３〜０．０１質量部、より好ましくは０．０００５〜０．００８質量部、特に０．０００８〜０．００５質量部で用いることが好ましく、
石灰系では、好ましくは０．０５〜１５質量部、さらに好ましくは０．０８〜３質量部、より好ましくは０．１〜２質量部、特に０．２〜１質量部で用いることが好ましい。
膨張材としては、金属粉、カルシウムサルフォアルミネート系（ＣＳＡ系）、石灰系などを用いることができ、これらを２種以上併用して用いることができる。
膨張材の添加量は、水硬性成分１００質量部に対して、金属粉では、好ましくは０．０００１〜０．０２質量部、さらに好ましくは０．０００３〜０．０１質量部、より好ましくは０．０００５〜０．００８質量部、特に０．０００８〜０．００５質量部で用いることが好ましく、
石灰系では、好ましくは０．０５〜１５質量部、さらに好ましくは０．０８〜３質量部、より好ましくは０．１〜２質量部、特に０．２〜１質量部で用いることが好ましい。
金属粉としては、アルミニウム粉、鉄粉などを使用することができるが、中でも比重の面から、アルミニウム粉の使用が特に好ましい。アルミニウム粉は、ＪＩＳ・Ｋ−５９０６「塗装用アルミニウム粉」の第２種に準ずるものが好適に使用できる。
カルシウムサルフォアルミネート系としては、アウインを挙げることができる。
石灰系としては、生石灰、生石灰−石膏混合系、仮焼ドロマイト等が挙げられ、一種又は二種以上の混合物として使用できる。特に石灰系としては、生石灰、生石灰−石膏混合系が好ましい。
石灰系としては、生石灰、生石灰−石膏混合系、仮焼ドロマイト等が挙げられ、一種又は二種以上の混合物として使用できる。特に石灰系としては、生石灰、生石灰−石膏混合系が好ましい。
本発明の耐酸性グラウト組成物は、水の添加量を調整することにより、流動性、可使時間、材料分離、硬化体の強度などを調整することができる。
水の添加量は、水硬性無機結合材又は耐酸性グラウト組成物１００質量部に対し、好ましくは１０〜５０質量部、さらに好ましくは１２〜４０質量部、より好ましくは１３〜３５質量部、特に好ましくは１５〜２５質量部加えて用いることが好ましい。
水の添加量は、水硬性無機結合材又は耐酸性グラウト組成物１００質量部に対し、好ましくは１０〜５０質量部、さらに好ましくは１２〜４０質量部、より好ましくは１３〜３５質量部、特に好ましくは１５〜２５質量部加えて用いることが好ましい。
耐酸性グラウト組成物は、水の添加量を調整することにより、
１）Ｊロートが、好ましくは４〜１５秒、さらに好ましくは４〜１２秒、特に好ましくは ５〜１０秒であり、
２）２０℃可使時間が、好ましくは５分以上、さらに好ましくは７分以上、特に好ましくは１０分以上の特性が得られる。
１）Ｊロートが、好ましくは４〜１５秒、さらに好ましくは４〜１２秒、特に好ましくは ５〜１０秒であり、
２）２０℃可使時間が、好ましくは５分以上、さらに好ましくは７分以上、特に好ましくは１０分以上の特性が得られる。
耐酸性グラウト組成物は、
１）圧縮強度（３時間）が、好ましくは１０Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは１２Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは１５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
２）圧縮強度（２８日）が、好ましくは４０Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは４３Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは４５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
３）重量変化率（７日）が、好ましくは−１．２％以内、さらに好ましくは−１．０％以内、特に好ましくは−０．８％以内であり、
４）重量変化率（２８日）が、好ましくは−１５％以内、さらに好ましくは−１０％以内、特に好ましくは−８％以内であり、
５）中性化深さ（７日）が、好ましくは２ｍｍ以下、さらに好ましくは１．５ｍｍ以下、特に好ましくは１ｍｍ以下であり、
６）中性化深さ（２８日）が、好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは２．５ｍｍ以下、特に好ましくは２ｍｍ以下であり、
７）膨張率（％）が、好ましくは０．００％、さらに好ましくは＋０．０１％、より好ましくは＋０．０２％、特に好ましくは＋０．０３から上限値として＋０．０６％の範囲である硬化体を得られることが好ましい。
特に本発明の耐酸性グラウト組成物は、重量変化率（％）の小さな耐酸性に優れた硬化体を得ることができる。
１）圧縮強度（３時間）が、好ましくは１０Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは１２Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは１５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
２）圧縮強度（２８日）が、好ましくは４０Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは４３Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは４５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
３）重量変化率（７日）が、好ましくは−１．２％以内、さらに好ましくは−１．０％以内、特に好ましくは−０．８％以内であり、
４）重量変化率（２８日）が、好ましくは−１５％以内、さらに好ましくは−１０％以内、特に好ましくは−８％以内であり、
５）中性化深さ（７日）が、好ましくは２ｍｍ以下、さらに好ましくは１．５ｍｍ以下、特に好ましくは１ｍｍ以下であり、
６）中性化深さ（２８日）が、好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは２．５ｍｍ以下、特に好ましくは２ｍｍ以下であり、
７）膨張率（％）が、好ましくは０．００％、さらに好ましくは＋０．０１％、より好ましくは＋０．０２％、特に好ましくは＋０．０３から上限値として＋０．０６％の範囲である硬化体を得られることが好ましい。
特に本発明の耐酸性グラウト組成物は、重量変化率（％）の小さな耐酸性に優れた硬化体を得ることができる。
アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏及び消石灰よりなる水硬性無機結合材及び細骨材とリチウム塩及び遅延剤よりなる凝結調整剤と、流動化剤、増粘剤、消泡剤、膨張剤及びハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイル等を混合機で混合し、グラウト組成物のプレミックス粉体を得ることができる。
グラウト組成物のプレミックス粉体は、所定量の水と混合、攪拌して、スラリー状で用いることができ、その後グラウト組成物の硬化物を得ることができる。
グラウト組成物のプレミックス粉体は、所定量の水と混合、攪拌して、スラリー状で用いることができ、その後グラウト組成物の硬化物を得ることができる。
本発明の耐酸性グラウト組成物は、トンネルやシールドの裏込め、ダムの継ぎ目、橋梁のシュウ、構造物の補修や補強、鉄筋継手、機械基礎の固定、下水道の補修等、土木・建築分野において、耐酸性は当然ながら高流動性、無収縮性及び高強度といった性能を持つことからその利用価値は大きい。
また、本発明の耐酸性グラウト組成物は、一粉型の耐酸性グラウト組成物であり、施工現場では耐酸性グラウト組成物のプレミックス粉体を水と混練するだけで、高流動性の耐酸性グラウト組成物が得られる。
また、本発明の耐酸性グラウト組成物は、一粉型の耐酸性グラウト組成物であり、施工現場では耐酸性グラウト組成物のプレミックス粉体を水と混練するだけで、高流動性の耐酸性グラウト組成物が得られる。
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるものでない。
（特性の評価方法）
１）Ｊロート（秒）：土木学会充てんモルタル試験方法（案）（ＪＳＣＥ・Ｆ５４２−１９９３） Ｊ１４ロートによる流下値を示す。
２）２０℃可使時間（分）：Ｊ１４ロート流下時間が、１０秒より大となるまでに要する混練後の時間で表す。
３）膨張率（％）：土木学会充てんモルタル試験方法（案）（ＪＳＣＥ・Ｆ５４２−１９９３） 試験体φ５×１０ｃｍ（但し、膨張率は、膨張を＋、収縮を−で示す。）（測定条件・温度：２０℃、湿度：６５％）
４）圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）：試験体４×４×１６ｃｍ、ＪＩＳ・Ｒ−５２０１による。試験体は、型枠に生成スラリーを型詰めして、温度２０℃、湿度６５％の条件で３時間気中養生した後、脱型し、さらに成型体をポリエチレン袋に密閉し、温度２０℃、湿度６５％の条件の気中にて所定期間養生して試験体を得る。
５）耐酸性評価
（ｉ）重量変化率（％）：試験体φ５×１０ｃｍを５ｗｔ％硫酸溶液（液度：２０℃）に浸漬したさいの重量変化率。
（ii）中性化深さ（ｍｍ）：試験体φ５×１０ｃｍを５ｗｔ％硫酸溶液（液度：２０℃）に浸漬したさいの中性化深さ。
１）Ｊロート（秒）：土木学会充てんモルタル試験方法（案）（ＪＳＣＥ・Ｆ５４２−１９９３） Ｊ１４ロートによる流下値を示す。
２）２０℃可使時間（分）：Ｊ１４ロート流下時間が、１０秒より大となるまでに要する混練後の時間で表す。
３）膨張率（％）：土木学会充てんモルタル試験方法（案）（ＪＳＣＥ・Ｆ５４２−１９９３） 試験体φ５×１０ｃｍ（但し、膨張率は、膨張を＋、収縮を−で示す。）（測定条件・温度：２０℃、湿度：６５％）
４）圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）：試験体４×４×１６ｃｍ、ＪＩＳ・Ｒ−５２０１による。試験体は、型枠に生成スラリーを型詰めして、温度２０℃、湿度６５％の条件で３時間気中養生した後、脱型し、さらに成型体をポリエチレン袋に密閉し、温度２０℃、湿度６５％の条件の気中にて所定期間養生して試験体を得る。
５）耐酸性評価
（ｉ）重量変化率（％）：試験体φ５×１０ｃｍを５ｗｔ％硫酸溶液（液度：２０℃）に浸漬したさいの重量変化率。
（ii）中性化深さ（ｍｍ）：試験体φ５×１０ｃｍを５ｗｔ％硫酸溶液（液度：２０℃）に浸漬したさいの中性化深さ。
（グラウト硬化体の表面状態の評価：骨材の分離、気泡跡残存の有無）：グラウト組成物と水との混練物を調製し、３００×３００ｍｍコンクリート板上へ厚さ１０ｍｍで流し込み、温度２０℃、湿度６５％の条件下で２８日間養生した後、目視により硬化体の骨材の分離及び気泡跡残存の観察を行なう。
原料は以下のものを使用した。
１）水硬性無機結合材：
・アルミナセメント（ラファージュアルミネート社製、ブレーン比表面積３１００ｃｍ２／ｇ）。
・ポルトランドセメント（宇部早強セメント、ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇ）。
・石膏：ＩＩ型無水石膏（セントラル硝子社製、ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇ）。
・消石灰：（宇部マテリアル社製）。
２）細骨材：
・珪砂：６号珪砂。
・アルミナセメントクリンカー：（ラファージュアルミネート社製、粒度：１ｍｍ）。
３）凝結調整剤：
・凝結促進剤：炭酸リチウム（市販品）。
・凝結遅延剤：重炭酸ナトリウム（市販品）とクエン酸ナトリウム（市販品）。
４）混和剤：
・流動化剤：メラミン系流動化剤（日本シーカ社製）。
・増粘剤：メチルセルロース系増粘剤（松本油脂社製）。
・消泡剤：ポリエーテル系消泡剤（サンノプコ社製）。
・膨張剤：アルミニウム粉（粒度４４μｍ以下６０重量％以上含有、大和金属粉工業社製、製品名：ＡＬＣファイン及びＫ−２５０の混合品）。
５）シリコーンオイル：
・ＳＩオイル：メチルハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイル（信越化学工業社製、製品名：ＫＦ−９９）。
１）水硬性無機結合材：
・アルミナセメント（ラファージュアルミネート社製、ブレーン比表面積３１００ｃｍ２／ｇ）。
・ポルトランドセメント（宇部早強セメント、ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇ）。
・石膏：ＩＩ型無水石膏（セントラル硝子社製、ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇ）。
・消石灰：（宇部マテリアル社製）。
２）細骨材：
・珪砂：６号珪砂。
・アルミナセメントクリンカー：（ラファージュアルミネート社製、粒度：１ｍｍ）。
３）凝結調整剤：
・凝結促進剤：炭酸リチウム（市販品）。
・凝結遅延剤：重炭酸ナトリウム（市販品）とクエン酸ナトリウム（市販品）。
４）混和剤：
・流動化剤：メラミン系流動化剤（日本シーカ社製）。
・増粘剤：メチルセルロース系増粘剤（松本油脂社製）。
・消泡剤：ポリエーテル系消泡剤（サンノプコ社製）。
・膨張剤：アルミニウム粉（粒度４４μｍ以下６０重量％以上含有、大和金属粉工業社製、製品名：ＡＬＣファイン及びＫ−２５０の混合品）。
５）シリコーンオイル：
・ＳＩオイル：メチルハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイル（信越化学工業社製、製品名：ＫＦ−９９）。
［実施例１〜５及び比較例１〜２］
表２に示す組成を、アイリッヒミキサを使用して混合し、グラウト組成物を得た。
温度２０℃、相対湿度６５％の条件下で、グラウト組成物１００質量部に対し、水２１質量部を加え、２分間混練して、混練物を調整した。水硬性無機結合材成分は、表１に示す組成割合の成分を用いた。
得られた混練物のＪロート及び２０℃可使時間と、混練物の硬化体の膨張率、圧縮強度及び耐酸性と、グラウト硬化体の表面状態を評価し、結果を表３に示す。
表２に示す組成を、アイリッヒミキサを使用して混合し、グラウト組成物を得た。
温度２０℃、相対湿度６５％の条件下で、グラウト組成物１００質量部に対し、水２１質量部を加え、２分間混練して、混練物を調整した。水硬性無機結合材成分は、表１に示す組成割合の成分を用いた。
得られた混練物のＪロート及び２０℃可使時間と、混練物の硬化体の膨張率、圧縮強度及び耐酸性と、グラウト硬化体の表面状態を評価し、結果を表３に示す。
Claims (6)
- アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏及び石灰類を含む水硬性無機結合材と、凝結促進剤及び凝結遅延剤よりなる凝結調整剤、流動化剤、増粘剤、消泡剤、膨張剤及び骨材とを含む耐酸性グラウト組成物であり、
水硬性無機結合材が、アルミナセメント１００重量部、ポルトランドセメント１０〜７５重量部、石膏５〜８０重量部及び石灰類０．２〜１重量部を含み、
前記膨張剤は、水硬性無機結合材１００質量部に対して、アルミニウム粉０．０００１〜０．０２質量部含み、
前記骨材は、アルミナセメントクリンカー骨材を含むことを特徴とする耐酸性グラウト組成物。 - 前記石灰類は、消石灰であることを特徴とする請求項１に記載の耐酸性グラウト組成物。
- 前記アルミナセメントクリンカー骨材は、粒径７５μｍ〜１５００μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐酸性グラウト組成物。
- 耐酸性グラウト組成物は、前記骨材を、水硬性無機結合材１００質量部に対して、２００質量部以下で含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐酸性グラウト組成物。
- 凝結調整剤が、水硬性無機結合材１００質量部に対して、凝結促進剤０．０５〜５質量部及び凝結遅延剤０．００１〜２質量部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐酸性グラウト組成物。
- 流動化剤、増粘剤及び消泡剤が、水硬性無機結合材１００質量部に対して、流動化剤０．００１〜５質量部、増粘剤０．００１〜２質量部及び消泡剤０．００１〜２質量部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐酸性グラウト組成物。
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