JP5035721B2 - 高流動軽量モルタル - Google Patents
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Description
本発明は、建築・土木工事で充填材やグラウト材等に用いるセメント系の軽量モルタルに関するもので、特に、超軽量骨材を用いた場合でも、短時間で均一に練り混ぜることが可能な、高流動軽量モルタルに関する。
一般に、建築・土木工事で充填材、裏込め材又はグラウト材等に用いるセメント系モルタルに要求される特性としては、材料分離やブリーディングが発生しないこと、打設・施工時に良好な流動性を示すこと等を挙げることができる。特に、建築・土木工事においては、打設されるモルタルが高い工事では、ブリーディングが発生し易くなるほかに、モルタルが自重により沈下し、打設体下部に膨れが生じ易くなると云う問題点を有していた。
この対策として、モルタルに配合する骨材を軽量骨材として単位容積質量を小さくすると、自重による影響を軽減でき、下部の膨れを抑制できる可能性がある。特に、容重０.２kg/Ｌ未満の超軽量骨材を用いることによって自重による影響を大幅に軽減することができる。しかしながら、上記超軽量骨材は、セメントと水から成るセメントペースト部分との密度差が大きいため、モルタル中で材料分離が起こり易く、また均一に練り混ぜるのに長時間を要するので施工性が良くないと云う問題点を有していた。
そこで、軽量骨材とセメントペーストとの材料分離を防ぐために、増粘剤を用いることや、増粘剤添加による流動性低下を補うために分散剤を併用添加することが提案されている（例えば特許文献１参照）。しかし、増粘剤を添加すると均一混合に要する練り混ぜ時間はかえって長くなり、施工性は低下する。特に超軽量骨材を用いた場合、材料分離抵抗性を改善するために増粘剤を比較的多量に添加する必要があり、施工性の低下は著しくなる。また、分散剤の添加は流動性の向上には役立つが、練り混ぜ性の改善効果は少なく、むしろ流動性強化のために分散剤を過剰添加すると適正な流動性を確保するための必要水量が減少し、練り混ぜ時間はかえって長くなり、施工性は低下する結果を招く。
特開平７−２５８６３４号公報
本発明は、セメントモルタル用骨材として軽量骨材、特に容重０.２kg/Ｌの超軽量骨材を用いた場合でも材料分離を生じさせることなく、かつ短時間で均一に練り混ぜることができるセメント系高流動軽量モルタルを提供する。
本発明は、以下の構成によって上記課題を解決した高流動軽量モルタルに関する。
〔１〕セメント、軽量骨材、増粘剤、および分散剤を含有するセメント系軽量モルタルであって、軽量骨材として容重０.２kg/Ｌ未満の超軽量骨材Ａと、該超軽量骨材Ａの２倍以上の容重を有する骨材Ｂを含有し、超軽量骨材Ａおよび骨材Ｂの合計量はモルタル密度が１.７kg/Ｌ以下になる量であり、骨材Ａに対する骨材Ｂの相対量は骨材Ａ１００質量部に対して５０〜１０００質量部であり、超軽量骨材Ａおよび骨材Ｂの合計量はセメント１００質量部に対して５０質量部未満であり、練り混ぜ１分未満の流下時間と練り混ぜ１分以上の流下時間の差が１.０秒以下で安定な流動性を有することを特徴とする高流動軽量モルタル。
〔２〕骨材Ｂが超軽量骨材Ａに対して２〜１０倍の容重を有する上記[１]に記載する高流動軽量モルタル。
〔３〕増粘剤の添加量が、水を除く全材料１００質量部に対して、０.０００１〜１.０質量部である上記[１]または上記[２]に記載する高流動軽量モルタル。
〔４〕分散剤の添加量が、水を除く全材料１００質量部に対して、分散剤固形分として０.０１〜１.０質量部である上記[１]〜上記[３]の何れかに記載する高流動軽量モルタル。
〔１〕セメント、軽量骨材、増粘剤、および分散剤を含有するセメント系軽量モルタルであって、軽量骨材として容重０.２kg/Ｌ未満の超軽量骨材Ａと、該超軽量骨材Ａの２倍以上の容重を有する骨材Ｂを含有し、超軽量骨材Ａおよび骨材Ｂの合計量はモルタル密度が１.７kg/Ｌ以下になる量であり、骨材Ａに対する骨材Ｂの相対量は骨材Ａ１００質量部に対して５０〜１０００質量部であり、超軽量骨材Ａおよび骨材Ｂの合計量はセメント１００質量部に対して５０質量部未満であり、練り混ぜ１分未満の流下時間と練り混ぜ１分以上の流下時間の差が１.０秒以下で安定な流動性を有することを特徴とする高流動軽量モルタル。
〔２〕骨材Ｂが超軽量骨材Ａに対して２〜１０倍の容重を有する上記[１]に記載する高流動軽量モルタル。
〔３〕増粘剤の添加量が、水を除く全材料１００質量部に対して、０.０００１〜１.０質量部である上記[１]または上記[２]に記載する高流動軽量モルタル。
〔４〕分散剤の添加量が、水を除く全材料１００質量部に対して、分散剤固形分として０.０１〜１.０質量部である上記[１]〜上記[３]の何れかに記載する高流動軽量モルタル。
本発明は、セメントモルタル用骨材として超軽量骨材を用いた場合でも、材料分離を生じることなく、短時間で均一に練り混ぜることが可能な高流動軽量モルタルである。具体的には、密度１.７kg/Ｌ以下であって、練り混ぜ１分以下で安定な流動性を有することができる高流動軽量モルタルである。なお、練り混ぜ１分以下で安定な流動性を有するとは、例えば、練り混ぜ１分未満の流下時間と練り混ぜ１分以上の流下時間の差が１.０秒以下であることを云う。
本発明の高流動軽量モルタルは、例えば、容重０.２kg/Ｌ未満の超軽量骨材Ａと、該超軽量骨材Ａの２倍以上の容重を有する骨材Ｂとを含有するものであり、容重０.２kg/Ｌ未満の超軽量骨材Ａに対して、容重差が２倍以上の骨材Ｂを含有することにより、相対的に重量の大きな骨材Ｂが混練時にモルタル中を攪拌されることによって混練効果を高めるので短時間に均一に練り混ぜることができ、安定な流動性を得ることができる。
また、本発明の高流動軽量モルタルは、増粘剤および分散剤を含有することによって混練効果を高めることができる。先に述べたように、軽量骨材を含有する従来の軽量モルタルは分散剤を加えると必要水分量が減少して練り混ぜ時間が長くなるが、本発明の高流動軽量モルタルでは、必要水分量が大きく減少することはなく、従って短い練り混ぜ時間で分散効果を高め、安定な流動性を得ることができる。
以下、本発明を実施例と共に具体的に説明する。
本発明の高流動軽量モルタルは、セメント、軽量骨材、増粘剤、および分散剤を含有するセメント系軽量モルタルであって、軽量骨材として容重０.２kg/Ｌ未満の超軽量骨材Ａと、該超軽量骨材Ａの２倍以上の容重を有する骨材Ｂを含有し、超軽量骨材Ａおよび骨材Ｂの合計量はモルタル密度が１.７kg/Ｌ以下になる量であり、骨材Ａに対する骨材Ｂの相対量は骨材Ａ１００質量部に対して５０〜１０００質量部であり、超軽量骨材Ａおよび骨材Ｂの合計量はセメント１００質量部に対して５０質量部未満であり、練り混ぜ１分未満の流下時間と練り混ぜ１分以上の流下時間の差が１.０秒以下で安定な流動性を有することを特徴とする高流動軽量モルタルである。
本発明の高流動軽量モルタルは、セメント、軽量骨材、増粘剤、および分散剤を含有するセメント系軽量モルタルであって、軽量骨材として容重０.２kg/Ｌ未満の超軽量骨材Ａと、該超軽量骨材Ａの２倍以上の容重を有する骨材Ｂを含有し、超軽量骨材Ａおよび骨材Ｂの合計量はモルタル密度が１.７kg/Ｌ以下になる量であり、骨材Ａに対する骨材Ｂの相対量は骨材Ａ１００質量部に対して５０〜１０００質量部であり、超軽量骨材Ａおよび骨材Ｂの合計量はセメント１００質量部に対して５０質量部未満であり、練り混ぜ１分未満の流下時間と練り混ぜ１分以上の流下時間の差が１.０秒以下で安定な流動性を有することを特徴とする高流動軽量モルタルである。
本発明の高流動軽量モルタルは、例えば、容重０.２kg/Ｌ未満の超軽量骨材Ａと、該超軽量骨材Ａの２倍以上の容重を有する骨材Ｂを含有し、骨材Ｂを骨材Ａ１００質量部に対して５０質量部以上であってモルタル密度が１.７kg/Ｌ以下になる量を含むものである。
本発明の高流動軽量モルタルに配合される骨材は、容重０.２kg/Ｌ未満の超軽量骨材Ａと、該超軽量骨材Ａよりも容重の大きい骨材Ｂの二種類を含む。これらの骨材は水との馴染みの良い表面が親水性であるものが好ましい。このような骨材の具体例として、パーライト、フライアッシュバルーン、ガラスバルーン、シラスバルーン等の商品名で販売されている骨材を挙げることができる。容重０.２kg/Ｌ未満の超軽量骨材Ａを用いることによってモルタルを軽量化することができる。
骨材Ｂは上記超軽量骨材Ａに対して２倍以上の容重を有するものが適当である。超軽量骨材Ａと、２倍以上の容重差を有する骨材Ｂとを含有することによって、骨材Ｂが混練時に攪拌媒体として作用し、モルタル中を動き回って混合効果を大きく向上させるので、短時間で均一に練り混ぜることができ、かつ材料分離を生じない高流動軽量モルタルを得ることができる。
骨材Ｂは超軽量骨材Ａに対して２〜１０倍の容重を有するものが好ましい。骨材Ｂが１０倍以上の容重を有すると、モルタルの密度が重くなり過ぎて、自重低減による膨れ防止効果が低減するので適当ではない。一方、骨材Ｂの容重が骨材Ａの２倍未満では混練効果を充分に高めることができない。なお、普通骨材は軽量骨材より比重が大きいので、軽量骨材Ｂに代えて用いることができるが、超軽量骨材Ａに対して１０倍以下の容重を有するものが適当である。
超軽量骨材Ａおよび骨材Ｂの合計量はモルタル密度が１.７kg/Ｌ以下になる量である。具体的には、例えば、骨材Ａと骨材Ｂの合計量は、セメント１００質量部に対し、５０質量部未満であることが好ましい。骨材合計量が５０質量部を超えると、セメントに対する骨材の量が多くなり過ぎて、材料分離が生じる可能性があるため好ましくない。
骨材Ａに対する骨材Ｂの相対量は、骨材Ａ１００質量部に対して５０〜１０００質量部が好ましい。骨材Ｂの量が５０質量部未満では上記混練性を高める効果が不十分であり、１０００質量部を超えるとモルタルの密度が１.７kg/Ｌより大きくなりやすい。なお、モルタルの密度が１.７kg/Ｌ以下となるのであれば、骨材Ｂの量が骨材Ａよりも多くても良い。
本発明の高流動軽量モルタルは増粘剤を適量含むものが好ましい。増粘剤は一般にセメントモルタルやコンクリートに用いられているものであって、セメントの硬化を阻害しないものであれば、任意のものを使用できる。このようなものとしては、セルロース系増粘剤、アクリル系増粘剤、ソヤガム、ウェラガム、澱粉等を挙げることができる。なお、混練性能の点より、セルロース系増粘剤を用いる事がより好ましい。
増粘剤の添加量は、水を除く全材料１００質量部に対し０.０００１〜１.０質量部が好ましい。０.０００１質量部未満では、十分な分離防止効果を確保できない虞があるので適当ではない。また、１.０質量部を超えると混練性が低下する虞があるので適当ではない。
本発明の高流動軽量モルタルは分散剤を適正量含有することが好ましい。分散剤としては、一般にセメントモルタルやコンクリートに用いられている任意のものを用いることができる。分散剤の組成としては、ナフタレンスルホン酸系、リグニンスルホン酸系、ポリカルボン酸系、アミノスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、オキシカルボン酸系などの任意の組成を有するものを用いることができる。また、分散剤は減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤と称されるもののなかで分散剤としての作用を有するものであれば何れのものも用いることができる。
分散剤の添加量は、水を除く全材料１００質量部に対し、分散剤が固形分として０.０１〜１.０質量部が好ましい。分散剤の添加量が、０.０１質量部未満では混練性が十分に向上しない虞があるので適当ではなく、１.０質量部を超えると過剰添加によって材料分離が生じる虞があると共に必要水量が低下し過ぎて、混練性が低下する虞があるので適当ではない。
本発明の高流動軽量モルタルに使用するセメントは水硬性のものであれば良く、特に限定されない。例えば、普通、早強、超早強、中庸熱、低発熱等の各種ポルトランドセメントの他、高炉セメントやフライアッシュセメント等の各種混合セメント、アルミナセメントやエコセメント等の特殊セメント等を用いることができる。
本発明の高流動軽量モルタルに使用する水の種類は本発明の効果を損なわないものであれば良く、特に限定されない。水道水、河川水、地下水等の任意の水を用いることができる。水の配合量は限定されないが、施工に支障を及ぼし難い流動性を確保する上から、セメント１００質量部に対し３０〜１００質量部が適当である。
本発明の高流動性軽量モルタルは、本発明の効果を損なわないものであれば、上記以外の成分を含有することができる。このような成分として、例えば、収縮低減剤、消泡剤、ＡＥ剤、膨張材、繊維、顔料、凝結遅延剤、凝結促進剤、保水剤、ポゾラン反応性物質、高炉スラグ微粉末、石膏、珪石粉、石灰石微粉末などが挙げられる。また、本発明は軽量モルタルや軽量コンクリートの任意の配合に適用することができる。
以下、本発明の実施例を比較例と共に示す。なお、材料は以下に示すものを用い、表１に示す配合割合に従い、２０℃の環境下でハンドミキサで混合してモルタルを作製した。
(イ) セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製品）
(ロ) 増粘剤；信越化学工業社製品メトローズ
(ハ) 骨材Ａ；真珠岩系人工軽量骨材
（太平洋パーライト社製品「太平洋パーライト」、容重０.１kg/Ｌ）
(ニ) 骨材Ｂ；真珠岩系人工軽量骨材
（太平洋パーライト社製品「太平洋パーライト」、容重０.３kg/Ｌ）
(ホ) 骨材Ｃ；膨張頁岩系多孔質人工骨材
（太平洋マテリアル社製品「太平洋アサノライト」、容重０.９kg/Ｌ）
(ヘ) 骨材Ｄ；珪砂（宇部サンド工業社製珪砂、容重１.５kg/Ｌ）
(ト) 分散剤；メラミンスルホン酸系高性能減水剤
（ＢＡＳＦポゾリス社製「メルメント」）
(チ) 水；水道水
(イ) セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製品）
(ロ) 増粘剤；信越化学工業社製品メトローズ
(ハ) 骨材Ａ；真珠岩系人工軽量骨材
（太平洋パーライト社製品「太平洋パーライト」、容重０.１kg/Ｌ）
(ニ) 骨材Ｂ；真珠岩系人工軽量骨材
（太平洋パーライト社製品「太平洋パーライト」、容重０.３kg/Ｌ）
(ホ) 骨材Ｃ；膨張頁岩系多孔質人工骨材
（太平洋マテリアル社製品「太平洋アサノライト」、容重０.９kg/Ｌ）
(ヘ) 骨材Ｄ；珪砂（宇部サンド工業社製珪砂、容重１.５kg/Ｌ）
(ト) 分散剤；メラミンスルホン酸系高性能減水剤
（ＢＡＳＦポゾリス社製「メルメント」）
(チ) 水；水道水
〔流動性の評価試験〕
作製直後のモルタルを、Ｊ１４漏斗を用いて、漏斗からのモルタルの流下時間によってモルタルの流動性を評価した。試験は、ＪＳＣＥ−Ｆ５３１−１９９９の手法に準じて、２０℃の恒温度試験室内で行い、練り混ぜ終了直後の漏斗からのモルタルの流下時間を充填性能の指標とした。実施例１〜５は何れも流下時間が６.１秒〜８.５秒であり、良好な流動性を示している。
作製直後のモルタルを、Ｊ１４漏斗を用いて、漏斗からのモルタルの流下時間によってモルタルの流動性を評価した。試験は、ＪＳＣＥ−Ｆ５３１−１９９９の手法に準じて、２０℃の恒温度試験室内で行い、練り混ぜ終了直後の漏斗からのモルタルの流下時間を充填性能の指標とした。実施例１〜５は何れも流下時間が６.１秒〜８.５秒であり、良好な流動性を示している。
〔練り混ぜ性能の評価試験〕
モルタルの練り混ぜは、ハンドミキサ（回転数1100rpm）を用い、３０秒〜２分間練り混ぜて、上記漏斗からのモルタルの流下時間を測定し、３０秒間練り混ぜによる流下時間と２分間練り混ぜによる流下時間の変動が殆どないものを練り混ぜ性が良好、流下時間の変動が大きいものを練り混ぜ性が不良であるとして評価した。
上記流下時間の変動が殆どないものは、３０秒間で十分な練り混ぜが可能であり、混練性が良好であると評価することができる。一方、流下時間の変動が大きいものは、練り混ぜに時間がかかり、所定の性能を安定して得るためには長時間の練り混ぜが不可欠であることを示している。
モルタルの練り混ぜは、ハンドミキサ（回転数1100rpm）を用い、３０秒〜２分間練り混ぜて、上記漏斗からのモルタルの流下時間を測定し、３０秒間練り混ぜによる流下時間と２分間練り混ぜによる流下時間の変動が殆どないものを練り混ぜ性が良好、流下時間の変動が大きいものを練り混ぜ性が不良であるとして評価した。
上記流下時間の変動が殆どないものは、３０秒間で十分な練り混ぜが可能であり、混練性が良好であると評価することができる。一方、流下時間の変動が大きいものは、練り混ぜに時間がかかり、所定の性能を安定して得るためには長時間の練り混ぜが不可欠であることを示している。
〔モルタルの密度の評価試験〕
モルタルの密度は、０.５Ｌの円筒形容器にモルタルを詰めた際の重量を測定し、密度を測定した。
モルタルの密度は、０.５Ｌの円筒形容器にモルタルを詰めた際の重量を測定し、密度を測定した。
〔材料分離の評価試験〕
材料分離の評価は、ＪＳＣＥ−Ｆ５３２−１９９９の手法に準じて、２０℃の恒温度試験室内で行い、練り混ぜ終了後３時間時点で、目視により評価した。なお、ブリーディング水や軽量骨材の浮きが全く認められないものを○、少しでも認められるものを×とした。水の量は何れの試験もＪ１４漏斗からのモルタル流下時間（３０秒練り混ぜの場合の値）が、６〜９秒となるよう調整した。
材料分離の評価は、ＪＳＣＥ−Ｆ５３２−１９９９の手法に準じて、２０℃の恒温度試験室内で行い、練り混ぜ終了後３時間時点で、目視により評価した。なお、ブリーディング水や軽量骨材の浮きが全く認められないものを○、少しでも認められるものを×とした。水の量は何れの試験もＪ１４漏斗からのモルタル流下時間（３０秒練り混ぜの場合の値）が、６〜９秒となるよう調整した。
上記評価試験結果を纏めて表２に表した。実施例１〜５では、流下時間の差が何れも０.２秒以下であり、流下時間の変動が殆どなく、３０秒の短時間の練り混ぜでも安定な流動性を得ることができ、良好な練り混ぜ性を有している。さらに、実施例１〜５はモルタル密度が１.７kg/Ｌ以下の軽量モルタルであり、材料分離も認められない。
一方、比較例１〜５は何れも流下時間の差が２秒前後であり、練り混ぜ性が不良である。また比較例６〜７は軽量骨材を使用しないので材料分離は生じないが、モルタル密度が１.７kg/Ｌ以上であり、目的の軽量モルタルが得られない。
一方、比較例１〜５は何れも流下時間の差が２秒前後であり、練り混ぜ性が不良である。また比較例６〜７は軽量骨材を使用しないので材料分離は生じないが、モルタル密度が１.７kg/Ｌ以上であり、目的の軽量モルタルが得られない。
Claims (4)
- セメント、軽量骨材、増粘剤、および分散剤を含有するセメント系軽量モルタルであって、軽量骨材として容重０.２kg/Ｌ未満の超軽量骨材Ａと、該超軽量骨材Ａの２倍以上の容重を有する骨材Ｂを含有し、超軽量骨材Ａおよび骨材Ｂの合計量はモルタル密度が１.７kg/Ｌ以下になる量であり、骨材Ａに対する骨材Ｂの相対量は骨材Ａ１００質量部に対して５０〜１０００質量部であり、超軽量骨材Ａおよび骨材Ｂの合計量はセメント１００質量部に対して５０質量部未満であり、練り混ぜ１分未満の流下時間と練り混ぜ１分以上の流下時間の差が１.０秒以下で安定な流動性を有することを特徴とする高流動軽量モルタル。
- 骨材Ｂが超軽量骨材Ａに対して２〜１０倍の容重を有する請求項１に記載する高流動軽量モルタル。
- 増粘剤の添加量が、水を除く全材料１００質量部に対して、０.０００１〜１.０質量部である請求項１または請求項２に記載する高流動軽量モルタル。
- 分散剤の添加量が、水を除く全材料１００質量部に対して、分散剤固形分として０.０１〜１.０質量部である請求項１〜請求項３の何れかに記載する高流動軽量モルタル。
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