JP4796225B2

JP4796225B2 - モルタル組成物

Info

Publication number: JP4796225B2
Application number: JP2000341999A
Authority: JP
Inventors: 隆司佐久間; 徹鍛; 直樹山下; 大輔泉
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: JP2001199754A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメントに対する細骨材の割合が多いにもかかわらず材料分離がなく、かつ発熱も少ない、重量モルタル組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モルタルのうち、比重が大きい重量骨材を用いた重量モルタルは、放射線遮蔽壁、耐震壁、遮音壁、機械装置の基礎構造物等の注入用として用いられている。このような重量モルタル組成物においては、骨材の比重が大きいため材料分離が起こりやすく、モルタルの流動性も悪いなどの問題があった。これらを改善するため、ポゾラン物質含有ポルトランドセメント１００重量部に対し、グラウト混和材料７〜１３重量部、比重が３．０以上の重量骨材１８０〜３００重量部を配合し、そして水を加えてなる重量グラウトモルタル組成物（特許第２１３３６５０号）が提案されている。しかし、このモルタル組成物では、発熱量を抑えることができず、壁厚１ｍ以上の原子力施設の隔壁に使用する場合、打設回数を多くしないと温度応力ひび割れが発生しやすいという問題があった。また、セメントに対する重量骨材の割合が高くなると、材料分離が生じたり、流動性が悪くなる傾向があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、材料分離がなく、流動性が良好で、しかも発熱の少ない重量モルタル組成物を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意研究を行なった結果、特定の混和材と、特定の微粉骨材を用いることにより、セメントに対する細骨材の割合が高くても材料分離が起こらず、流動性が良好で、しかも発熱が少なく、ひび割れが抑制されるモルタル組成物が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００５】
すなわち、本発明は、セメント１００重量部に対して、(A)(a₁)高炉水砕スラグ微粉末及び／又はポゾラン微粉末と(a₂)エトリンガイトを生成する物質とを含む混和材２０〜５０重量部、(B)比重２．７以上で粒径０．１５mm以下の微粉骨材３０〜１００重量部、並びに(C)比重２．７〜４．８で粒径０．１５mmを超え５mm以下の細骨材１８０〜３９０重量部を含有するモルタル組成物を提供するものである。
【０００６】
また、本発明は、(C)比重２．７〜４．８で粒径０．１５mmを超え５mm以下の細骨材１８０〜３９０重量部を水と混合し、これに(A)(a₁)高炉水砕スラグ微粉末及び／又はポゾラン微粉末と(a₂)エトリンガイトを生成する物質とを含む混和材２０〜５０重量部、(B)比重２．７以上で粒径０．１５mm以下の微粉骨材３０〜１００重量部、並びにセメント１００重量部を配合して混合することを特徴とするモルタルの製造方法を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるセメントは、通常のモルタルに用いられるものであれば特に制限されず、例えば普通、早強、超早強、中庸熱、低熱等のポルトランドセメントのいずれでも使用でき、特に普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントが好ましい。
【０００８】
本発明で用いる成分(A)の混和材は、(a₁)高炉水砕スラグ微粉末及び／又はポゾラン微粉末と(a₂)エトリンガイトを生成する物質とを含むものである。
成分(a₁)の高炉水砕スラグ微粉末又はポゾラン微粉末としては、シリカ質超微粉末が好ましい。成分(a₁)は、混和材中に４０〜８０重量％、特に４０〜７０重量％含有させるのが好ましい。
混和材中の高炉水砕スラグ微粉末及び／又はポゾラン微粉末の割合が高くなると、特に低温での不分離特性が良好となり好ましい。
【０００９】
また、成分(a₂)のエトリンガイトを生成する物質としては、アルミナセメントと石膏、超速硬セメント、カルシウムアルミネート、アーウィン等が挙げられ、特にアーウィン系クリンカー粉末が好ましい。成分(a₂)は、混和材中に１０〜４０重量％、特に１０〜２０重量％含有させるのが好ましい。
【００１０】
混和材中には、成分(a₁)及び(a₂)以外に、更に減水剤を配合できる。かかる減水剤としては、変性リグニンスルホン酸塩を主成分とするもの（ＬＳ）、ポリアルキルアリルスルホン酸塩のホルマリン縮合物を主成分とするもの（ＮＳ）、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物を主成分とするもの（ＭＳ）、ポリカルボン酸を主成分とするもの（ＰＣ）等が挙げられる。
これらの減水剤は、１種又は２種以上を用いることができ、混和材中に３〜８重量％、特に３〜５重量％含有させるのが好ましい。
【００１１】
また、混和材には、更に消泡剤、発泡剤を配合できる。消泡剤としては、例えばＳＮデフォーマー（サンノプコ社製）等が挙げられ、発泡剤としては、アルミニウム粉末、鉄粉等が挙げられる。これらの消泡剤、発泡剤は、それぞれ混和材１００重量部に対して０．０１〜０．２重量部、特に０．０１〜０．１重量部配合するのが好ましい。
更に、石灰系膨張材、カルシウムスルホアルミネート系膨張材（ＣＳＡ系膨張材）等の膨張性物質を配合することもできる。これらの膨張性物質を配合する場合には、混和材中に１５〜５０重量％、特に２０〜４０重量％配合するのが好ましい。
【００１２】
このような混和材は、セメント１００重量部に対して２０〜５０重量部、好ましくは２０〜４０重量部含有させる。２０重量部未満では、流動性が悪くなり、５０重量部を超えると、材料分離が発生する。
【００１３】
本発明の成分(B)としては、比重２．７以上で粒径０．１５mm以下の微粉骨材が用いられる。
成分(B)の微粉骨材は、比重２．７以上で、粒径０．１５mm以下のものである。このような微粉骨材としては、例えば鉄粒、磁鉄鉱、砂鉄、赤鉄鉱、褐鉄鉱、リン鉄、バライト（重晶石）、カンラン石、蛇紋岩、転炉風砕スラグ、鋼繊維等が使用できる。特に、比重２．７〜５のものが好ましく、２．７〜３．５のものが更に好ましい。また、粒径０．０４５mm以下が５０重量％以上のものが好ましい。
微粉骨材は、セメント１００重量部に対して３０〜１００重量部、好ましくは４０〜９０重量部含有させる。３０重量部未満では、材料分離を十分に抑えることができず、１００重量部を超えると、モルタルの流動性が著しく低下する。この場合には、施工に必要な流動性を確保するために水量を増加させなければならず、モルタルの比重が小さくなってしまう。
【００１４】
また、本発明で用いる成分(C)の細骨材は、比重２．７〜４．８のもので、粒径０．１５mmを超え５mm以下のものである。粒径が５mmを超えるものでは、材料分離が起こりやすく、小隙間への充填性が低下する。このような細骨材としては、微粉骨材と同様のものを使用できる。
細骨材は、セメント１００重量部に対して１８０〜３９０重量部、好ましくは３００〜３７０重量部含有させる。１８０重量部未満では、相対的にモルタル中のセメント量が多くなるため発熱が大きくなり、温度応力ひび割れ発生の可能性が高くなり、３９０重量部を超えると、材料分離が起こる。
【００１５】
本発明のモルタル組成物には、更に水溶性高分子、吸水性高分子を配合でき、より材料分離を抑制することができる。かかる水溶性高分子としては、例えばセルロース系又はアクリル樹脂系増粘剤等が挙げられ；吸水性高分子としては、例えばアクリル酸ナトリウム樹脂等が挙げられる。
【００１６】
本発明のモルタル組成物は、前記成分を混合して得られ、当該組成物を水と混合して使用することができる。
また、前記成分のうち、まず(C)細骨材と水を混合し、これに(A)混和材、(B)微粉骨材、及びセメントを加えて更に混合することによってもモルタルを製造することができる。各成分を混合する割合は、前記と同様であるのが好ましい。
【００１７】
本発明のモルタル組成物は、放射線遮蔽壁、耐震壁、遮音壁、機械装置の基礎構造物等の注入用として用いることができ、通常のモルタルや、グラウトモルタルとして使用することができる。
また、モルタルの硬化体としては、乾燥比重２．３以上のものが得られ、ＪＡＳＳ５Ｎ原子力発電所設備における鉄筋コンクリート工事に規定する乾燥比重２．１５を超えるものが得られる。さらに、膨張性物質を配合することにより、原子力設備への充填モルタルとしても好適である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のモルタル組成物は、セメントに対する細骨材の割合が高くても材料分離が起こらず、流動性も良好である。また、発熱による温度上昇が少なく、壁厚が厚いマスモルタルの充填においても、温度応力ひび割れが抑制される。
【００１９】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。なお、下記に示す実験Ｎｏ．７〜９、１３及び１６は参考品であって、特許請求の範囲に包含されない。
【００２０】
実施例１
表１に示す組成のモルタル組成物を製造した。なお、表中の各成分は以下に示すものを用いた。
得られたモルタル組成物に、組成物中のセメント１００重量部に対する表１に示す量の水を混合し、以下の方法で不分離特性（ブリーディング）を評価した。結果を表１に併せて示す。
【００２１】
（セメント）
普通ポルトランドセメント（比重３．１６；太平洋セメント社製）
（微粉骨材）
カンラン岩骨材（比重３．２２；粒径０．１５mm以下で、０．０４５mm以下が５０重量％以上）
（細骨材）
カンラン岩骨材（比重３．２８；粗粒率F.M.＝２．８４；粒径０．１５mmを超え５mm以下）
【００２２】
（混和材１）
減水剤；メラミンスルフォン酸ホルマリン縮合物系高性能減水剤（メルメントＦ−１０、ＳＫＷ社製）４重量％、
増粘剤；メチルセルロース９０ＳＨ３００００（信越化学工業社製）０．１重量％（外割）、
消泡剤；ＳＮデフォーマー１４ＨＰ（サンノプコ社製）０．１重量％（外割）、
発泡剤；アルミニウム粉末（福田金属箔粉工業社製）０．０２重量％（外割）、
充填材；普通ポルトランドセメント９６重量％
【００２３】
（混和材２）
分離防止材；シリカ質超微粉末（シリカフューム、エファコ社製）４５重量％、
アーウィン系クリンカー粉末（特公昭57-8057号公報に記載のクリンカーNo.ｉ）１２重量％、
減水剤；ナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物系高性能減水剤（マイティー１００、花王社製）５重量％、
消泡剤；ＳＮデフォーマー１４ＨＰ（サンノプコ社製）０．１重量％（外割）、
発泡剤；アルミニウム粉末（福田金属箔粉工業社製）０．０２重量％（外割）、
充填材；普通ポルトランドセメント３８重量％
【００２４】
（混和材３）
分離防止材；シリカ質超微粉末（シリカフューム、エファコ社製）４５重量％、
アーウィン系クリンカー粉末（特公昭57-8057号公報に記載のクリンカーNo.ｉ）１２重量％、
膨張性物質；生石灰系膨張材（比重３．１４；小野田エクスパン、小野田社製）３８重量％、
減水剤；ナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物系高性能減水剤（マイティー１００、花王社製）５重量％、
消泡剤；ＳＮデフォーマー１４ＨＰ（サンノプコ社製）０．１重量％（外割）、
発泡剤；アルミニウム粉末（福田金属箔粉社製）０．０２重量％（外割）
【００２５】
（混和材４）
分離防止材；シリカ質超微粉末（シリカフューム、エファコ社製）６０重量％、
アーウィン系クリンカー粉末（特公昭57-8057号公報に記載のクリンカーNo.ｉ）１０重量％、
膨張性物質；生石灰系膨張材（比重３．１４；小野田エクスパン、小野田社製）２６重量％、
減水剤；ナフタリンスルフォン酸ホルマリン縮合物系高性能減水剤（マイティー１００、花王社製）４重量％、
消泡剤；ＳＮデフォーマー１４ＨＰ（サンノプコ社製）０．１重量％（外割）、
発泡剤；アルミニウム粉末（福田金属箔粉社製）０．０２重量％（外割）
【００２６】
（不分離特性の評価方法）
土木学会コンクリート標準示方書規準編ＪＳＣＥ−Ｆ５４２充填モルタル試験方法（案）に準じて、練り上げたモルタルを充填して、ガラス板で上部に蓋をする。３時間経過後にモルタル表面のブリーディング水を採取し、ブリーディング水がないものを○、ブリーディング水があるが採取不可能な僅かな量であるものを△、ブリーディング水があり、かつ採取可能なものを×として評価した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
表１の結果より、本発明のモルタル組成物はいずれも、材料分離が生じなかった。
【００２９】
試験例１
実施例１で得られたモルタル組成物と水を混合したものについて、温度上昇特性を評価した。すなわち、前記混合物を、熱伝対を設置したビニール袋に４００cc採取して、ディュワー瓶に入れ、簡易断熱温度上昇を測定した。結果を表２に示す。
本発明のモルタル組成物（No.８、９）は、温度上昇が１９〜２１℃まで抑制されていた。
【００３０】
【表２】

【００３１】
試験例２
実施例１で得られたモルタル組成物について、２０℃における流動性、練り上がり容重、圧縮強度を評価した。結果を表３に示す。
【００３２】
（評価方法）
（１）流動性：
土木学会コンクリート標準示方書規準編ＪＳＣＥ−Ｆ５４２充填モルタル試験方法（案）に準じて、Ｊ１４ロートの流下時間を測定した。また、水平方向の流動性として、ＪＩＳＲ５２０１セメントの物理試験方法にあるフローコーンを用いて、テーブルフローを測定した。この場合、１５回のテーブル落下を実施せず、フローコーンの引き抜きによるモルタルの広がりを測定した。
【００３３】
（２）練り上がり容重：
ＪＩＳＡ１１７４まだ固まらないポリマーセメントモルタルの単位容積質量試験方法及び空気量の質量による試験方法（質量方法）に準じて測定した。容重マスは４００ccを用い、練り上がったモルタルを充填し、その重量から練り上がり容重を算出した。
【００３４】
（３）圧縮強度：
土木学会コンクリート標準示方書規準編ＪＳＣＥ−Ｆ５４２充填モルタル試験方法（案）の圧縮試験方法に準じて測定した。すなわち、φ５×１０cmの供試体を作成し、２０℃、９０％以上の湿空箱で４８時間養生した後、脱型し、２０℃の水中に材齢２８日まで養生したものについて、圧縮強度試験機にて測定した。
【００３５】
【表３】

【００３６】
表３の結果より、本発明のモルタル組成物はいずれも、Ｊ１４ロート流下時間及びテーブルフローともに流動性に優れ、練り上がり容重が２．４以上で、圧縮強度が高いものであった。
【００３７】
試験例３
実施例１で得られたモルタル組成物について、水と混合した練り上がったモルタルを、直径１０cm、高さ１ｍの塩化ビニル管に充填し、３日後、各高さ別に切断して、その比重を測定した。結果を表４に示す。
本発明品（No.７、８）では、上下管の比重差は小さく、材料分離が起きていないことが確認された。
【００３８】
【表４】

【００３９】
実施例２
実施例１と同様にして、表５に示す組成のモルタル組成物を製造し、不分離特性（ブリーディング）を評価した。ただし、不分離特性の評価は５℃において行なった。結果を表５に併せて示す。
【００４０】
【表５】

【００４１】
試験例４
実施例２で得られたモルタル組成物について、試験例２と同様にして、流動性、練上り容量及び圧縮強度を評価した。ただし、いずれの評価も、５℃において行なった。結果を表６に示す。
【００４２】
【表６】

Claims

セメント１００重量部に対して、次の成分(A)〜(C)；
(A) 下記の成分(a1)〜(a6)を含む混和材：２０〜５０重量部
(a1) 高炉水砕スラグ微粉末及び／又はポゾラン微粉末：当該混和材中に40〜70重量％
(a2) アルミナセメントと石膏、超速硬セメント、カルシウムアルミネート及びアーウィンから選択されるエトリンガイトを生成する物質：当該混和材中に10〜20重量％
(a3) 減水剤：当該混和材中に3〜5重量％
(a4) 消泡剤：当該混和材100重量部に対して0.01〜0.2重量部
(a5) 発泡剤：当該混和材100重量部に対して0.01〜0.1重量部
(a6) 石灰系膨張材：当該混和材中に15〜40重量％
(B) 比重２．７以上で粒径０．１５mm以下の微粉骨材：３０〜１００重量部、並びに
(C) 比重２．７〜４．８で粒径０．１５mmを超え５mm以下の細骨材：３００〜３９０重量部
を含有するモルタル組成物。
前記成分(B)の比重が２．７〜３．５である、請求項１記載のモルタル組成物。
(C) 比重２．７〜４．８で粒径０．１５mmを超え５mm以下の細骨材３００〜３９０重量部を水と混合し、これに次の成分(A)及び(B)；
(A) 下記の成分(a1)〜(a6)を含む混和材：２０〜５０重量部
(a1) 高炉水砕スラグ微粉末及び／又はポゾラン微粉末：当該混和材中に40〜70重量％
(a2) アルミナセメントと石膏、超速硬セメント、カルシウムアルミネート及びアーウィンから選択されるエトリンガイトを生成する物質：当該混和材中に10〜20重量％
(a3) 減水剤：当該混和材中に3〜5重量％
(a4) 消泡剤：当該混和材100重量部に対して0.01〜0.2重量部
(a5) 発泡剤：当該混和材100重量部に対して0.01〜0.1重量部
(a6) 石灰系膨張材：当該混和材中に15〜40重量％
(B) 比重２．７以上で粒径０．１５mm以下の微粉骨材：３０〜１００重量部
並びにセメント１００重量部
を配合して混合することを特徴とするモルタルの製造方法。