JP5399806B2

JP5399806B2 - コンクリート補修用モルタル

Info

Publication number: JP5399806B2
Application number: JP2009182398A
Authority: JP
Inventors: 壮一郎石井; 康人若林
Original assignee: 昭和電工建材株式会社
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-08-05
Also published as: JP2011032143A

Description

本発明は、現場打ちコンクリート躯体やコンクリート二次製品の欠損部分、型枠段差部分、打継部分等の補修に用いられるコンクリート補修用モルタルに関する。

コンクリートは、圧縮強度が大きく、耐火性、耐水性、耐久性に優れ、製造、施工が容易であり、しかも、安価であることから、土木・建築用構造材において不可欠な材料である。
しかしながら、土木・建築物の外層等のコンクリート表面には、新築又は改修時において、豆板（ジャンカ）、気泡（ピンホール）、表層剥離等の欠損部や、型枠工事の不具合による小さな段差（目違い部）等の欠陥が生じる場合がある。
また、型枠を外した直後のむき出しのままの状態のコンクリートをもって仕上げとする打放しコンクリートにおいては、表面の白華現象も外観上の問題となる。

上記のようなコンクリート表面の欠陥部分は、一般に、モルタルを用いて、穴埋めしたり、被覆したりして補修する。
このような補修においては、美観上、補修箇所が目立たないことが求められ、このため、補修用モルタルと被補修コンクリートの色調が近似していることが望ましい。

しかしながら、モルタルは、コンクリートと比較して、色調が暗い傾向にある一方、近年、コンクリートは、色調が白いものが用いられるようになってきており、特に、打放しコンクリートにおいては、暗色のモルタルによる補修箇所が目立つことが問題とされていた。
したがって、近年の白色度の高いコンクリートに合わせて、これに近い色調を有する補修用モルタルが求められている。

一般に、モルタルの主原料として用いられている普通ポルトランドセメントは、色調が暗いため、モルタルの色調をコンクリートに合わせて白くするには、例えば、普通ポルトランドセメントの一部又は全部を、白色ポルトランドセメント（以下、白セメントという）で置換することが行われている（特許文献１参照）。

また、補修用モルタルに酸化チタン等の白色顔料を添加し、さらに、点付けにより色付けする方法（例えば、特許文献２）や、化粧モルタルの明度調整のために、炭酸カルシウムを用いる方法が知られている（例えば、特許文献３）。

特開２０００−２７２９４７号公報特開平７−３０５５１７号公報特開２００５−２９８２２１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているような白セメントを用いる方法では、コンクリートの色調に近い白色度を得るためには、普通ポルトランドセメントの４０％以上を、より高価な白セメントで置換する必要があり、補修コストが増大するという課題を有していた。
また、上記特許文献２に記載されているような酸化チタンを用いる方法においても、白色化の効果を得るためには、相当量の酸化チタンを添加する必要があり、この方法も、コスト面において現実的とは言えないものであった。

さらに、上記特許文献３に記載されたモルタルは、炭酸カルシウムが添加されているが、ここで添加される炭酸カルシウムは、化粧モルタルとしての強度発現性や取扱いの容易さの観点から、粒度がポルトランドセメントと同程度又はそれ以上の粗さであるため、ポルトランドセメントの暗色を効率よく遮蔽することは困難であった。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、白色度が高く、現場打ちコンクリート躯体やコンクリート二次製品における補修箇所とその周囲のコンクリートとの色調を容易かつ低コストで合わせることができるコンクリート補修用モルタルを提供することを目的とするものである。

本発明に係るコンクリート補修用モルタルは、水硬性セメント１００重量部、細骨材４０〜２８０重量部、重質炭酸カルシウム微粉５重量部以上３０重量部未満、軽量骨材０〜１０重量部、増粘剤０．０１〜２重量部及び再乳化形粉末樹脂もしくは液状高分子乳化物を不揮発分換算で０〜１５重量部を含有し、前記重質炭酸カルシウム微粉が、前記水硬性セメントよりも粒径が小さいことを特徴とする。
このような配合組成とすることにより、コンクリートの色調に近く、白色度の高いモルタルを容易かつ低コストで得ることができる。

前記重質炭酸カルシウム微粉の粒径は、平均粒径が２μｍ超２０μｍ以下であることが好ましい。
上記のようなサイズの重質炭酸カルシウムを配合することにより、水硬性セメントの暗色を効果的に遮蔽することができ、また、モルタル硬化体が緻密化されるため、モルタルのコンクリートへの付着強さが向上する。

本発明に係るコンクリート補修用モルタルは、白色度が高く、現場打ちコンクリート躯体やコンクリート二次製品の補修箇所とその周囲のコンクリートとの色調を容易かつ低コストで合わせることができ、また、コンクリートとの接着性にも優れている。
したがって、本発明に係るコンクリート補修用モルタルは、近年主流となっている白色度の高いコンクリートや打放しコンクリートの欠陥部分の補修においても、美観を損ねることなく、好適に用いることができる。

以下、本発明を、より詳細に説明する。
本発明に係るコンクリート補修用モルタルは、水硬性セメント１００重量部、細骨材４０〜２８０重量部、重質炭酸カルシウム微粉５重量部以上３０重量部未満、軽量骨材０〜１０重量部、増粘剤０．０１〜２重量部及び再乳化形粉末樹脂もしくは液状高分子乳化物を不揮発分換算で０〜１５重量部を含有するものである。そして、前記重質炭酸カルシウム微粉の粒径が、前記水硬性セメントの粒径よりも小さいことを特徴としているものである。
コンクリートの欠陥分の補修の際、このようなモルタルを用いれば、白色度の高いコンクリートや打放しコンクリートにおいても、補修痕が目立ちにくくなる。

本発明において使用する水硬性セメントは、特に限定されるものではなく、具体的には、普通ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、これらのポルトランドセメントに、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカ質等を混合した混合セメント、エコセメント等が挙げられる。

また、細骨材も、種類及び粒径は特に限定されるものではなく、通常用いられるものでよく、例えば、炭酸カルシウム、珪砂、ガラスカレット粉砕品、高炉スラグ等が挙げられる。なお、細骨材としての炭酸カルシウムは、前記重質炭酸カルシウム微粉よりも粒径が大きいものであり、本発明においては、区別して用いる。
前記細骨材の配合量は、水硬性セメント１００重量部に対して４０〜２８０重量部であり、好ましくは５０〜２６０重量部の範囲である。
前記配合量が４０重量部未満の場合は、相対的に水硬性セメントの配合比率が高くなるため、硬化時の乾燥収縮が大きくなり、該モルタルによる補修箇所に、クラックが発生したり、コンクリート躯体への付着強さが十分に得られないこととなる。
一方、前記配合量が２８０重量部を超える場合は、相対的に水硬性セメントの配合比率が低くなるため、該モルタル硬化体自体の強度が低下する。

本発明において使用する炭酸カルシウム微粉は、安価であることから、各種の炭酸カルシウムの中でも、石灰石を砕いて得られる重質炭酸カルシウム微粉が好適である。
前記重質炭酸カルシウム微粉の配合量は、水硬性セメント１００重量部に対して５重量部以上３０重量部未満であり、好ましくは１０〜２５重量部の範囲である。
前記配合量が５重量部未満の場合は、モルタルを十分に白色化することができない。
一方、前記配合量が３０重量部を超える場合は、モルタル中の配合粉末の全体の粒度分布が細かくなりすぎ、該モルタルの塗り付け時の作業性に劣る。

前記重質炭酸カルシウム微粉の粒径は、平均粒径が０．０１〜２０μｍであることが好ましく、より好ましくは２μｍ超２０μｍ以下、さらに好ましくは２μｍ超１８μｍ以下である。
前記平均粒径が０．０１μｍ未満である場合は、粒子が全体的に細かすぎて、微粉の舞い上がりが生じる等、取扱い上好ましくない。
前記平均粒径が２０μｍを超える場合は、水硬性セメントの暗色を遮蔽する効果を十分に得られない。

前記重質炭酸カルシウムは、白色度Ｌ^*値で８５以上であることが好ましく、より好ましくは９５以上である。
前記Ｌ値が８５未満の場合は、重質炭酸カルシウムを添加したことによる白色化の効果が十分に得られない。

また、本発明において使用する軽量骨材としては、パーライト、バーミキュライト、シラスバルーン、ガラス発泡体、パルプスラッジ、塩化ビニル−炭酸カルシウム発泡粒、発泡ポリスチレン、発泡エチレン−酢酸ビニル系軽量骨材、発泡ウレタン系軽量骨材等が挙げられ、粒径も通常用いられる程度のものでよい。これらの中でも、品質の安定性、モルタル表面の仕上がり平滑性等の観点から、パーライトが好ましい。
前記軽量骨材の配合量は、水硬性セメント１００重量部に対して０〜１０重量部であり、好ましくは０．５〜５重量部である。前記軽量骨材は、必要に応じて添加されるものであり、必ずしも添加しなくてもよい。
前記配合量が１０重量部を超える場合は、モルタル硬化体の十分な強度が得られない。

また、増粘剤としては、例えば、市販されているメチルセルロース（水溶性セルロースエステル）を用いることができる。
前記増粘剤の配合量は、水硬性セメント１００重量部に対して０．０１〜２重量部であり、好ましくは０．２〜１重量部の範囲である。
前記増粘剤の粘度は、モルタルの製造、塗り付け等の作業性の観点から、２％水溶液粘度で１５００〜１００００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、より好ましくは２０００〜６０００ｍＰａ・ｓである。

また、本発明において使用する再乳化形粉末樹脂とは、乳化重合によって製造した合成樹脂エマルジョンを粒子状態で乾燥して得られた微粉末樹脂であり、水を添加して撹拌すると再乳化するものである。モルタルに少量配合することにより、モルタル硬化体の吸水性を低下させ、雨水の浸透防止に効果を発揮するものである。
樹脂の種類としては、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、酢酸ビニル−ビニルバーサテート系樹脂、スチレン−アクリル酸エステル系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、スチレン−ブタジエンゴム系樹脂、クロロプレンゴム系樹脂等が挙げられる。

前記再乳化形粉末樹脂の配合量は、水硬性セメント１００重量部に対して０〜１５重量部である。
前記配合量が１５重量部を超える場合は、モルタルの粘性が上昇し、充填性が悪化する。

前記再乳化形粉末樹脂に代えて、同様の種類の樹脂からなる液状高分子乳化物（エマルジョン）を用いてもよい。これにより、再乳化形粉末樹脂を添加したのと同様の効果が得られる。
なお、前記高分子乳化物を配合する場合は、その効果発現のため、予めモルタルに配合するのではなく、水を添加する際に、モルタルに添加する。

前記再乳化形粉末樹脂又は液状高分子乳化物は、モルタル接着性増強剤、吸水性調整剤等としての役割を果たすものであり、コンクリートの欠陥箇所の態様、目的等に応じて適宜添加されるものであり、必ずしも添加しなくてもよい。
また、モルタル硬化体の防水性能付与のためには、他の撥水剤を併用してもよい。

また、本発明に係るモルタルには、必要に応じて、凝結促進剤、凝結遅延剤、急結材、膨張剤、防水剤、高炉水砕スラグ微粉末、高炉除冷スラグ微粉末、ＡＥ剤、減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、収縮低減剤、消泡剤、ベントナイト等の粘土鉱物、有機繊維、無機繊維等を、上記本発明に係る目的を実質的に阻害しない範囲において、併用することができる。

本発明に係るモルタルの製造方法は、特に限定されるものではなく、通常行われる方法を用いることができ、上記の各材料を計量し、水を添加して、混合装置で均一混合することにより、モルタルを得ることができる。あるいはまた、モルタル原料の粉末成分のみを混合したプレミックスモルタルを調製した後、現場で使用直前に水を添加して、モルタルを製造してもよい。
前記混合装置としては、一般に、傾胴ミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー、Ｖ型ミキサー、オムニミキサー等が用いられる。

上記モルタルの製造においては、補修するコンクリートの白色度に合わせるように重質炭酸カルシウム微粉の粒径や配合量を適宜調整する。
そして、上記により得られたモルタルを、コンクリート表面の欠陥部分に適宜、塗り付けたり、注入したりすることにより、前記欠陥部分の補修を行う。そのまま乾燥させることにより、補修箇所とその周囲のコンクリートの色調は近似したものとなり、目立たなくなる。

以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものではない。
［実施例１］
水硬性セメントとして普通ポルトランドセメント（平均粒径２１．２μｍ）１００重量部、細骨材として重質炭酸カルシウム（平均粒径８２．４μｍ）６０重量部及び重質炭酸カルシウム（平均粒径３２．０μｍ）５重量部、重質炭酸カルシウム微粉（平均粒径１８．２μｍ）２０重量部、軽量骨材としてパーライト１．７重量部、増粘剤としてメチルセルロース０．５重量部を、Ｖブレンダーで均一混合し、プレミックスモルタルを調製した。
得られたプレミックスモルタル粉体１ｋｇに対して、水道水３２重量％、接着増強剤・吸水調整剤として液状高分子乳化物（昭和電工建材株式会社製ハイモルエマルジョンペタルスＥＶ−３００）８重量％を添加した。
これを、機械練り用練混ぜ機（ホバートミキサーＮ−５０）を用いて、ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理試験方法）に準拠した方法により、３分間練混ぜを行い、モルタルを作製した。

［実施例２〜４］
重質炭酸カルシウム微粉（平均粒径１８．２μｍ）に代えて、それぞれ、平均粒径１６．２μｍ、１０．８μｍ、４．７μｍの重質炭酸カルシウム微粉を用い、それ以外については、実施例１と同様にして、モルタルを作製した。

［比較例１］
細骨材としての重質炭酸カルシウム（平均粒径３２．０μｍ）を２５重量部配合し、重質炭酸カルシウム微粉は配合せず、それ以外は実施例１と同様にして、モルタルを作製した。

上記実施例及び比較例で得られた各モルタルについて、下記の白色度（明度）及び付着強さの評価を行った。
［白色度（明度）］
モルタルをコンクリート歩道板に厚さ１ｍｍで塗り付け、温度２０±２℃、相対湿度６５±１０％の環境下、材齢６日まで養生し、モルタル硬化体の試験体を作製した。
この各試験体の表面について、色差計（スガ試験機株式会社製Ｈ−ＣＴ）にて、ＪＩＳＺ８７２９（物体色の表示方法）で規定されたＬ^*ａ^*ｂ^*表色系色差測定を行った。なお、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系において、Ｌ^*は明度、ａ^*とｂ^*は色相と彩度を表す。
モルタル及びコンクリートの色彩は、通常、灰色（無彩色）であるため、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系の明度指数Ｌ^*値によりモルタルの白色度を評価することができ、Ｌ^*値が大きいほど、明度が上がり、白くなる。

［付着強さ］
前記モルタル硬化体の各試験体について、建研式接着力試験機を用いて、ＪＩＳＡ６９１６（建築用下地調整塗材）に準拠した方法で、材齢６日での付着強さを測定した。

上記各評価結果を、まとめて、下記表１に示す。
なお、表１において、フロー値は、作製した各モルタルについて、ＪＩＳＡ５２０１に準拠した方法で測定した値である。
また、付着強さにおける破断位置は、Ａ：歩道板内部破断、Ｃ：モルタル凝集破断を表す。

上記表１に示した結果から分かるように、重質炭酸カルシウム微粉の粒径が小さいほど、モルタル硬化体のＬ^*値（明度）が大きく、すなわち、白色度が高くなった。
一般のコンクリートのＬ^*値は、６０〜８０程度であり、本発明によれば、これらのコンクリートの色調に合わせた補修用モルタルを容易に配合して製造することができ、さらに、より白色度の高いコンクリートにも対応することができる。
また、付着強さは、いずれのモルタルも、従来と同等の十分な強さが得られ、重質炭酸カルシウム微粉の粒径が小さいほど、付着強さが向上する傾向が見られた。これは、水硬性セメントよりも粒径が小さい重質炭酸カルシウム微粉を配合したことにより、モルタル硬化体が緻密になったためであると考えられる。
なお、前記試験体作製時においては、いずれのモルタルも、モルタルのコテ伸び、すべりの差はなく、良好に塗り付けることができた。

Claims

水硬性セメント１００重量部、細骨材４０〜２８０重量部、平均粒径が２μｍ超２０μｍ以下の重質炭酸カルシウム微粉５重量部以上３０重量部未満、軽量骨材０〜１０重量部、増粘剤０．０１〜２重量部及び再乳化形粉末樹脂もしくは液状高分子乳化物を不揮発分換算で０〜１５重量部を含有し、
前記重質炭酸カルシウム微粉が、前記水硬性セメントよりも粒径が小さいことを特徴とするコンクリート補修用モルタル。