JP5723147B2

JP5723147B2 - ポリマーセメントモルタル

Info

Publication number: JP5723147B2
Application number: JP2010292991A
Authority: JP
Inventors: 雄亮杉野; 淳大作; 紳也佐竹
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2030-12-28
Also published as: JP2012140265A

Description

本発明は、ポリマーセメントモルタルに関する。

近年、道路橋等では、ＲＣ床版の輪荷重による疲労せん断破壊や鋼床版のＵリブルート部からの疲労損傷が多数生じており、床版上の舗装の一部を強度の高い材料に置き換えて、床版に作用する力を低減させる対策が講じられている。
このような強度を高める方法として、前述の床版の上面を、鋼繊維補強コンクリート（特許文献１）やポリマーセメントモルタル（特許文献２）で補強する上面増厚工法が知られている。

旧コンクリートや鋼板との接着性を高めるために、上面増厚工法で用いるポリマーセメントモルタルには流動性等が、その材料には高い充填性が、それぞれ求められている。
また、このポリマーセメントモルタルは、均一な厚さを得るために、振動締固め等によって施工されている（特許文献３）。

特開２００５−３１４９９２号公報特開２００８−１７９９９５号公報特開２００８−１７９９９３号公報

しかしながら、勾配のある床版を補強するような場合、振動締固めをするときに与える振動によってポリマーセメントモルタルが勾配下方に流れてしまい、均一な厚みを得るのが難しいばかりでなく、流れ出したモルタルが型枠から溢れ出ることもあった。
一方、振動締固めの時間を短くすると、モルタルが勾配下方に流れる量を抑えることはできるものの、表面の平滑性が十分には得られず、うねりが発生する等の問題があった。
したがって、本発明の課題は、勾配があるところで振動を与えても流れにくく、施工後の表面の平滑性に優れるポリマーセメントモルタルの提供にある。

そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、セメント用ポリマー、増粘剤及びセメントに、特定の粒度分布に調整した最大粒径５ｍｍ以下の細骨材を含有せしめることにより、勾配があるところで振動を与えても流れにくく、施工後の表面の平滑性に優れるポリマーセメントモルタルが得られることを見出した。

すなわち、本発明は、（ａ）最大粒径５ｍｍ以下の細骨材、（ｂ）セメント用ポリマー、（ｃ）増粘剤及び（ｄ）セメントを含有し、成分（ａ）を少なくとも３つ以上の群に粒径で分け、前記３つ以上の群のうちの連続する３つの群を、第１群、第２群及び第３群としたときに、第１群、第２群及び第３群の各群の細骨材の含有量が、成分（ａ）１００質量部に対し、いずれも１０質量部以上であり、前記第２群の細骨材の含有量が、前記第１群の細骨材の含有量及び前記第３群の細骨材の含有量よりも、１質量部以上低いことを特徴とするポリマーセメントモルタルを提供するものである。

本発明のポリマーセメントモルタルは、勾配があるところで振動を与えても流れにくく、施工後の表面の平滑性及び圧縮強度に優れる。

振動締固め後のモルタルの厚み測定の一例を示す図である。

本発明のポリマーセメントモルタルは、上記成分（ａ）〜（ｄ）を含有する。まず、これら成分について詳細に説明する。

＜（ａ）最大粒径５ｍｍ以下の細骨材＞
成分（ａ）の最大粒径５ｍｍ以下の細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂及び人工軽量骨材等が挙げられ、これらを単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。この中でも、反応性及びコストが低い点で、珪砂が好ましい。
上記細骨材の粒径としては、０．０１〜５ｍｍが好ましく、０．０５〜５ｍｍがより好ましく、０．０５〜３ｍｍが特に好ましい。本発明の粒径は、後記実施例に記載のとおり、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定できる。

上記細骨材の含有量としては、流動性、充填性、収縮量及び水和熱の点から、成分（ｄ）１００質量部に対し、５０〜４００質量部が好ましく、１００〜３５０質量部がより好ましく、２００〜３００質量部が特に好ましい。

ここで、本発明においては、上記成分（ａ）を少なくとも３つ以上の群に粒径で分け、前記３つ以上の群のうちの連続する３つの群を、第１群、第２群及び第３群としたときの、第１群、第２群及び第３群の各群の細骨材の含有量が、成分（ａ）１００質量部に対し、いずれも１０質量部以上である。

上記粒径で分ける群の数は、３つ以上であるが、流動性及び平滑性の点から、３〜１５が好ましく、３〜１０がより好ましく、３〜６が特に好ましい。群分けが３つの場合は、粒径の大きい群から第１群、第２群、第３群である。一方、群分けが５つの場合は、粒径の大きい群から１〜５の５つの群のうち、１〜３、２〜４又は３〜５群が、第１群、第２群、第３群である。

上記第１群の細骨材の含有量としては、流動性及び平滑性の点から、成分（ａ）１００質量部に対し、１５〜５０質量部が好ましく、２０〜４０質量部がより好ましく、２０〜３０質量部がより好ましく、２５〜２８質量部が特に好ましい。

上記第２群の細骨材の含有量としては、流動性及び平滑性の点から、成分（ａ）１００質量部に対し、１０〜２５質量部が好ましく、１０〜２０質量部がより好ましく、１２〜１８質量部がより好ましく、１３．５〜１５．５質量部が特に好ましい。
また、第２群の細骨材の含有量は、前記第１群の細骨材の含有量及び前記第３群の細骨材の含有量よりも、１質量部以上低い量であるが、流動性及び平滑性の点から、５〜３０質量部低いのが好ましく、１０〜２０質量部低いのが特に好ましい。

上記第３群の細骨材の含有量としては、流動性及び平滑性の点から、成分（ａ）１００質量部に対し、１５〜５０質量部が好ましく、２０〜４０質量部がより好ましく、２０〜３５質量部がより好ましく、２８〜３５質量部が特に好ましい。

上記第１群、第２群及び第３群に含まれる細骨材の粒径の範囲としては、例えば、０．０１ｍｍ以上０．１５ｍｍ未満、０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ未満、０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満、０．６ｍｍ以上１．１８ｍｍ未満、１．１８ｍｍ以上２．２６ｍｍ未満、２．２６ｍｍ以上５ｍｍ以下が挙げられる。
第１群、第２群及び第３群の組み合わせとしては、流動性及び平滑性の点から、第１群の粒径が１．１８ｍｍ以上２．２６ｍｍ未満であり、第２群の粒径が０．６ｍｍ以上１．１８ｍｍ未満であり、及び第３群の粒径が０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満である組み合わせ；第１群の粒径が０．６ｍｍ以上１．１８ｍｍ未満であり、第２群の粒径が０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満であり、及び第３群の粒径が０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ未満である組み合わせが好ましい。

＜（ｂ）セメント用ポリマー＞
成分（ｂ）のセメント用ポリマーとしは、ＪＩＳＡ６２０３「セメント混和用ポリマーディスパージョン及び再乳化形粉末樹脂」に規定されるポリマーが好ましい。このようなセメント用ポリマーとしては、ポリマーディスパージョン、再乳化形粉末樹脂が挙げられる。ポリマーディスパージョンとしては、スチレンブタジエンゴム等の合成ゴム系；天然ゴム系；ゴムアスファルト系；エチレン酢酸ビニル系；アクリル酸エステル系；樹脂アスファルト系が好ましい。この中でも、合成ゴム系が好ましく、合成ゴムラテックス、ポリアクリル酸エステル、エチレン酢酸ビニルがより好ましく、旧コンクリートや鋼板との接着性の点から、スチレンブタジエンゴムが特に好ましい。

上記セメント用ポリマーの含有量としては、接着性及び施工性の点から、成分（ｄ）１００質量部に対し、９〜３０質量部が好ましく、１５〜２０質量部がより好ましい。９質量部以上とすることにより、接着性が向上し、旧コンクリートや鋼板に対する優れた追従性が得られる。一方、３０質量部以下とすることにより、優れた施工性が得られる。

＜（ｃ）増粘剤＞
成分（ｃ）の増粘剤としては、保水作用を示す観点から、セルロース系やアクリル系等多糖類系若しくは合成系の水溶性高分子、又は多糖類系の不水溶性高分子を主成分とするものが好ましく、多糖類を主成分とするものが好ましい。
上記多糖類としては、セルロース系水溶性高分子、デンプン、ペクチン、グアーガム、キサンタンガム、カラギーナン等が挙げられる。

上記増粘剤の含有量としては、成分（ｄ）１００質量部に対し、０．００２〜２．０質量部が好ましく、０．０１〜０．５質量部がより好ましい。０．０１〜０．５質量部とすることにより、振動締固めによる施工性や充填性が向上する。

＜（ｄ）セメント＞
成分（ｄ）のセメントとしては、例えば、普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント；アルミナセメント；速硬性セメント；フライアッシュ、高炉スラグ、又はシリカや石灰石微粉末等をポルトランドセメントに混合した各種混合セメントが挙げられる。
これらの中でも、水和発熱や長期材齢強度の点から、ポルトランドセメントが好ましく、普通ポルトランドセメントが特に好ましい。

本発明のポリマーセメントモルタルは、上記成分（ａ）〜（ｄ）の他に、（ｅ）水、（ｆ）短繊維、（ｇ）減水剤を含んでいてもよい。

成分（ｅ）の水の含有量は、通常、成分（ｄ）１００質量部に対し、２５〜４５質量部程度であるが、流動性及び施工性の点から、２６〜３２質量部が好ましい。

成分（ｆ）の短繊維としては、例えば、鋼繊維、ガラス繊維、合成繊維、炭素繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維等が挙げられる。
上記短繊維の含有量は、通常、成分（ｄ）１００質量部に対し、０．０１〜０．３質量部程度である。

成分（ｇ）の減水剤としては、例えば、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ減水剤、流動化剤を含む減水剤が好ましい。このような減水剤としては、ＪＩＳＡ６２０４「コンクリート用化学混和剤」に規定される減水剤が挙げられる。
これらの中でも、ポリカルボン酸系のもの、ナフタレン系のもの、リグニンスルホン酸系のもの、アクリル系のものが好ましい。
上記減水剤の含有量は、通常、成分（ｄ）１００質量部に対し、０．１〜５質量部程度である。

なお、本発明のポリマーセメントモルタルは、上記成分（ａ）〜（ｇ）の他に、モルタルに通常使用されるもの、例えば、遅延剤、硬化促進剤、発泡剤、防水剤、防錆剤、収縮低減剤、顔料、撥水剤、白華防止剤等を含んでいてもよい。
上記遅延剤としては、例えば、フッ化物、リン酸塩、ホウ酸塩等の無機物や糖類、リグニンスルホン酸塩、クエン酸塩等の有機物が挙げられる。

本発明のポリマーセメントモルタルは、ふるい分け、混合等の操作によって成分（ａ）最大粒径５ｍｍ以下の細骨材を得た後、常法に従い製造できる。
そして、本発明のポリマーセメントモルタルは、勾配があるところで振動を与えても流れにくく、施工後の表面の平滑性及び圧縮強度に優れる。
したがって、勾配のある道路（路盤等）及び床版や、建築物の壁面（外壁等）の施工、或いは振動締固めによる上面増圧工法に用いるのに特に有用である。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例で使用したポリマーセメントモルタルの材料は、以下のとおりである。
細骨材（珪砂）：前田建材工業（株）、山形珪砂；高野商事（株）、鹿島珪砂
セメント用ポリマー：太平洋マテリアル（株）、太平洋ＣＸ−Ｂ（主成分：スチレンブタジエンゴム）
増粘剤：ＢＡＳＦポゾリス（株）、スタービス（主成分：多糖類）
セメント：太平洋セメント（株）、普通ポルトランドセメント
繊維（ガラス繊維（繊維長：１０ｍｍ））：太平洋マテリアル（株）、アンチクラック
減水剤（アクリル系）：昭和電工（株）、メルメント

＜ポリマーセメントモルタルの製造＞
（実施例１）
前述の複数の市販品の細骨材を混合し、これを、電動式ロータップふるい振動機を用いてふるいにかけ、以下のＡ〜Ｆに粒径でわけた。次いで、これら粒径の異なる細骨材を混ぜ合わせ、表１に示す粒径分布の細骨材を得た。なお、細骨材の粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて確認した。
Ａ：２．２６ｍｍ以上
Ｂ：１．１８ｍｍ以上２．２６ｍｍ未満
Ｃ：０．６ｍｍ以上１．１８ｍｍ未満
Ｄ：０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満
Ｅ：０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ未満
Ｆ：０．１５ｍｍ未満
次いで、得られた細骨材、セメント及び増粘剤を混合し、これに水及びセメント用ポリマーを添加し、ハンドミキサで９０秒間攪拌し、以下に示す配合処方のポリマーセメントモルタルを得た。

細骨材：３００質量部
セメント用ポリマー：１８質量部
増粘剤：０．０２質量部
セメント：１００質量部
水：２７質量部

（実施例２〜４及び比較例１〜４）
細骨材の粒径分布を表１に示す粒径分布に換えた以外は実施例１と同様にしてポリマーセメントモルタルを得た。
なお、下記表１中、実施例１〜３のＢ及び実施例４のＣが第１群であり、実施例１〜３のＣ及び実施例４のＤが第２群であり、実施例１〜３のＤ及び実施例４のＥが第３群である。

＜ポリマーセメントモルタルの評価＞
前記の操作で得られた各ポリマーセメントモルタルについて、以下に示す評価及び試験を行った。結果を表２に示す。

（振動締固め後のモルタルの厚み測定）
図１に示すような縦３０００ｍｍ×横１６００ｍｍの鋼板（横断勾配８％）に４０ｍｍ高さでポリマーセメントモルタルを振動締固めにより敷き均した後、５分間放置し、モルタルの厚み（ｍｍ）を測定した。
測定箇所は施工面上端から横断方向に、０ｍｍ、４００ｍｍ、８００ｍｍ、１２００ｍｍ、１６００ｍｍとした。

（平滑性の評価）
目視および指触による評価
○：部分的な凹凸が少なく、モルタル表面の波打ちが見られない。
△：部分的に２〜３ｍｍの凹凸があり、モルタル表面が波打つ部分がある。

（圧縮強度の測定）
直径５cm×高さ１０cmの供試体を３体作製し、供試体を材齢２８日まで気中養生した後、ＪＳＣＥ−Ｇ５０５−１９９９「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法」に準じて、圧縮強度を測定した。圧縮強度２５Ｎ／ｍｍ²以上であれば「良好」と判断した。

上記試験結果より、実施例１〜４のポリマーセメントモルタルは、勾配があるところで振動締固めにより施工しても、モルタルがダレにくく、厚みが均一になり、表面の平滑性にも優れることがわかった。

（実施例５及び６）
細骨材、セメント増粘剤、水及びセメント用ポリマーに加えて、表３に記載の成分を使用した以外は実施例１と同様にしてポリマーセメントモルタルを得た。
得られたポリマーセメントモルタルについて、前述の測定法と同様にして、振動締固め後のモルタルの厚みを測定した。結果を表４に示す。

Claims

（ａ）最大粒径５ｍｍ以下の細骨材、（ｂ）セメント用ポリマー、（ｃ）増粘剤及び（ｄ）セメントを含有し、
成分（ａ）を少なくとも３つ以上の群に粒径で分け、前記３つ以上の群のうちの連続する３つの群を、第１群、第２群及び第３群としたときに、
第１群、第２群及び第３群の各群の細骨材の含有量が、成分（ａ）１００質量部に対し、いずれも１０質量部以上であり、
前記第２群の細骨材の含有量が、前記第１群の細骨材の含有量及び前記第３群の細骨材の含有量よりも、１質量部以上低く、
前記第１群、第２群及び第３群の粒径の組み合わせが、
前記第１群の粒径が１．１８ｍｍ以上２．２６ｍｍ未満であり、前記第２群の粒径が０．６ｍｍ以上１．１８ｍｍ未満であり、且つ前記第３群の粒径が０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満である組み合わせ、又は
前記第１群の粒径が０．６ｍｍ以上１．１８ｍｍ未満であり、前記第２群の粒径が０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満であり、且つ前記第３群の粒径が０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ未満である組み合わせであることを特徴とするポリマーセメントモルタル。
（ａ）最大粒径５ｍｍ以下の細骨材、（ｂ）セメント用ポリマー、（ｃ）増粘剤及び（ｄ）セメントを含有し、
成分（ａ）を、２．２６ｍｍ以上、１．１８ｍｍ以上２．２６ｍｍ未満、０．６ｍｍ以上１．１８ｍｍ未満、０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満、０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ未満、及び０．１５ｍｍ未満の６つの群に粒径で分け、前記６つの群のうちの連続する３つの群を、第１群、第２群及び第３群としたときに、
第１群、第２群及び第３群の各群の細骨材の含有量が、成分（ａ）１００質量部に対し、いずれも１０質量部以上であり、
前記第２群の細骨材の含有量が、前記第１群の細骨材の含有量及び前記第３群の細骨材の含有量よりも、１質量部以上低く、
前記第１群、第２群及び第３群の粒径の組み合わせが、
前記第１群の粒径が１．１８ｍｍ以上２．２６ｍｍ未満であり、前記第２群の粒径が０．６ｍｍ以上１．１８ｍｍ未満であり、且つ前記第３群の粒径が０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満である組み合わせ、又は
前記第１群の粒径が０．６ｍｍ以上１．１８ｍｍ未満であり、前記第２群の粒径が０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満であり、且つ前記第３群の粒径が０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ未満である組み合わせであることを特徴とするポリマーセメントモルタル。
さらに、（ｆ）短繊維及び（ｇ）減水剤から選ばれる１種以上を含有する請求項１又は２に記載のポリマーセメントモルタル。
振動締固めによる上面増厚工法に用いるためのものである請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリマーセメントモルタル。