JP6231818B2

JP6231818B2 - モルタル、モルタル硬化体及び粉体組成物

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Publication number: JP6231818B2
Application number: JP2013179668A
Authority: JP
Inventors: 坂田　昇; 昇坂田; 忍佐野; 山田　徹; 徹山田; 義行福永; 小林　聖; 聖小林
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: JP2015048264A

Description

本発明は、モルタル、モルタル硬化体及び粉体組成物に関する。

従来、コンクリートの打継部には、コンクリートの初期収縮による応力を緩和するため、凝結までの時間を遅らせた遅延モルタルが用いられている。例えば、特許文献１には、高ビーライト系ポルトランドセメントと、凝結遅延剤と、分散剤とを含むセメント系グラウト組成物が記載されている。

特開２００４−３００００３号公報

しかし、従来のモルタルでは、必ずしも優れた凝結遅延効果が得られない場合や、優れた凝結遅延効果が発現しても、その配合毎に凝結までの期間にばらつきが生じやすい場合あった。

本発明は、優れた凝結遅延効果を安定的に発揮することが可能なモルタル及びその硬化体を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、水と、ポルトランドセメントと、微粒分量が１質量％以下である細骨材と、凝結遅延剤とを含有する、モルタルに関する。このようなモルタルによれば、凝結遅延剤による凝結遅延効果が顕著に得られるとともに、凝結期間のばらつきを十分に抑制することができる。

一態様において、上記凝結遅延剤はオキシカルボン酸塩を含むことが好ましい。このような凝結遅延剤を用いたモルタルでは、細骨材の微粒分量を１質量％以下とすることによる凝結遅延効果及び凝結期間のばらつき抑制の効果を一層顕著に得ることができる。

一態様において、上記ポルトランドセメントは、ビーライトを４０質量％以上含む低熱ポルトランドセメントであることが好ましい。このようなポルトランドセメントを用いたモルタルでは、細骨材の微粒分量を１質量％以下とすることによる凝結遅延効果及び凝結期間のばらつき抑制の効果を一層顕著に得ることができる。

一態様において、上記モルタルは、ポリサッカライド系増粘剤をさらに含有することが好ましい。本発明のモルタルにポリサッカライド系増粘剤をさらに配合することで、凝結遅延効果をさらに向上させることができる。

本発明の他の側面は、上記モルタルが凝結してなる、モルタル硬化体に関する。

また、本発明のさらに他の側面は、上記ポルトランドセメントと、上記細骨材と、上記凝結遅延剤とを含有する、上記モルタルを製造するための粉体組成物に関する。このような粉体組成物によれば、水と混練することで容易に上記モルタルを製造することができる。

また、本発明のさらに他の側面は、上記粉体組成物と水とを混練する工程を有する、上記モルタルの製造方法に関する。このような製造方法によれば、例えば、作業現場等で容易に上記モルタルの調製を行うことができる。

また、本発明のさらに他の側面は、水と、ポルトランドセメントと、細骨材と、凝結遅延剤とを含有するモルタルの凝結期間のばらつきを抑制する方法であって、上記細骨材の微粒分量を１質量％以下とする、方法に関する。

本発明によれば、優れた凝結遅延効果を安定的に発揮することが可能なモルタル及びその硬化体を提供することができる。

本発明の好適な実施形態について以下に説明する。

本実施形態に係るモルタルは、水と、ポルトランドセメントと、微粒分量が１質量％以下の細骨材と、凝結遅延剤とを含有する。

このようなモルタルでは、凝結遅延剤による凝結遅延効果が顕著に得られるとともに、凝結期間のばらつきが十分に抑制される。このような効果が奏される理由の一つは、上記モルタルにおいて細骨材の微粒分が多く存在すると、凝結遅延剤と微粒分とが反応することで凝結遅延剤による凝結遅延効果が阻害される場合があり、細骨材の微粒分量を１質量％以下とすることでこの凝結遅延効果の阻害が十分に抑制されるためと考えられる。

ポルトランドセメントは、エーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ_２）、ビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ_２）、アルミネート（３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３）、フェライト（４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３）等を主な構成成分とするセメントである。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、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、耐硫酸塩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、これらのうち、低熱ポルトランドセメントが好ましい。

低熱ポルトランドセメントは、ビーライトを４０質量％以上含むポルトランドセメントである。このような低熱ポルトランドセメントによれば、細骨材の微粒分量を１質量％以下とすることによる凝結遅延効果及び凝結期間のばらつき抑制の効果を、一層顕著に得ることができる。また、低熱ポルトランドセメントのアルミネート含有量は、６質量％以下であることが好ましい。

本実施形態に係るモルタルにおいて、ポルトランドセメントの含有量（質量）に対する水の含有量（質量）の割合（Ｗ／Ｃ（％））は、３０〜６０％であることが好ましい。

細骨材は、ＪＩＳＡ５００５で定義される、１０ｍｍふるいを全て通過し、５ｍｍふるいを９０質量％以上が通過する骨材である。細骨材としては、例えば、川砂、山砂、海砂等の天然骨材；砕石、砕砂、高炉スラグ細骨材等の人工骨材；コンクリート廃材から取り出した再生骨材が挙げられる。また、細骨材としては、珪砂を好適に用いることができる。

細骨材の微粒分量は、ＪＩＳＡ５００５の規格では９質量％以下、ＪＩＳＡ５３０８の規格では３質量％以下であるが、本実施形態では、当該微粒分量を１質量％以下とすることにより、上述の優れた効果が奏される。なお、本明細書中、細骨材の微粒分量は、７５μｍふるいを通過する微粒子の量であり、ＪＩＳＡ１１０３（骨材の微粒分量試験方法）によって求められる。

細骨材の密度は、好ましくは２．５ｇ／ｃｍ^３以上であり、より好ましくは２．５〜３．０ｇ／ｃｍ^３である。

細骨材の配合量は、好ましくはポルトランドセメント１００質量部に対して０〜３００質量部であり、より好ましくは１００〜２００質量部である。このような配合量とすることで良好な施工性という効果が奏される。

凝結遅延剤としては、例えば、オキシカルボン酸塩が挙げられる。凝結遅延剤がオキシカルボン酸塩であるとき、細骨材の微粒分量を１質量％以下とすることによる凝結遅延効果及び凝結期間のばらつき抑制の効果が一層顕著に奏される。

オキシカルボン酸塩としては、例えば、グルコン酸，グルコヘプトン酸，クエン酸，酒石酸等を凝結遅延剤として好適に用いることができる。これらのオキシカルボン酸塩は、所望の凝結期間に応じて適宜選択することができる。

凝結遅延剤の配合量は、所望の凝結期間に応じて適宜調整することができ、例えば、ポルトランドセメント１００質量部に対して０．２〜４．０質量部であり、より好ましくは１．０〜２．０質量部である。凝結遅延剤の配合量を上記範囲とすることで、凝結期間のばらつきを一層顕著に抑制することができる。

本実施形態に係るモルタルは、増粘剤をさらに含有していてもよい。増粘剤としては、モルタルに添加される増粘剤を特に制限無く適用できる。増粘剤としては、例えば、ポリサッカライド系増粘剤、セルロース系増粘剤、バイオポリマー系増粘剤、アクリル系増粘剤、アルキルアリルスルホン酸塩及びアルキルアンモニウム塩の二つの界面活性剤を主剤とした特殊増粘剤、フッ化カルシウム系増粘剤が挙げられる。

凝結遅延効果が一層顕著に得られる観点からは、本実施形態に係るモルタルは、増粘剤としてポリサッカライド系増粘剤を含有することが好ましい。ポリサッカライド系増粘剤としては、増粘剤として用いられるポリサッカライドを特に制限無く適用できる。ポリサッカライド系増粘剤としては、例えば、ウェランガム、ダイユータンガム、キサンタンガム，ジェランガム等を好適に用いることができる。

増粘剤の配合量は、所望の流動性に応じて適宜調整することができ、例えば、ポルトランドセメント１００質量部に対して０．１〜１．０質量部であり、より好ましくは０．２〜０．５質量部である。増粘剤の配合量を上記範囲とすることで、凝結期間のばらつきを一層顕著に抑制することができる。

本実施形態に係るモルタルは、上記以外の成分を更に含有していてもよい。上記以外の成分としては、例えば、リグニンスルホン酸、メラミンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ポリカルボン酸、アミノスルホン酸、およびそれらを含む材料が挙げられる。

本実施形態に係るモルタルは、上述した各成分を混合することによって得ることができる。モルタルに配合する各成分は、一度にまとめて混合してもよいし、撹拌しながら各成分を適宜添加するなど別々に混合してもよい。

また、本実施形態に係るモルタルは、水以外の成分を混合した粉体組成物を事前に調製し、この粉体組成物と水とを混練して得ることもできる。粉体組成物は、ポルトランドセメント、細骨材及び凝結遅延剤を少なくとも含有し、このような粉体組成物を事前に調製することで、例えば、作業現場への運搬及び作業現場でのモルタルの調製を容易に行うことができる。

本実施形態に係るモルタルのフロー値は、施工性を考慮して適切な値に設定することができ、例えば、打撃が無い状態で１００〜３５０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは１５０〜２００ｍｍである。ここで、モルタルのフロー値は、ＪＩＳＲ５２０１に準拠して測定される値である。なお、モルタルのフロー値は、例えば水セメント比、単位水量、細骨材量、混和剤添加量を変更することで調整できる。

本実施形態に係るモルタルは、上述の各成分を含むものであるため、凝結までの期間が十分に遅延されており、且つ凝結までの期間のばらつきが少ない。

コンクリートの打継部に本実施形態に係るモルタルを適用することで、コンクリートの初期の収縮変形が生じている間、未硬化のモルタル層がそれによる応力を十分に緩和することができる。また、本実施形態に係るモルタルは、凝結までの期間のばらつきが少ないため、コンクリートの収縮変形が生じている間にモルタルが凝結してしまうことが避けられるとともに、モルタルの凝結が完了する時期を容易に予測することができるため作業効率の向上が期待できる。

以上、本発明のモルタルの好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、上述した実施形態は、本発明のモルタルとしての側面に関するものであるが、本発明は他の側面から捉えることもできる。

例えば、本発明の一側面は、上記ポルトランドセメントと、上記細骨材と、上記凝結遅延剤とを含有する、上記モルタルを製造するための粉体組成物に関するものである。このような粉体組成物によれば、水と混練することで容易に上記モルタルを製造することができる。

また、本発明の他の側面は、上記粉体組成物と水とを混練する工程を有する、上記モルタルの製造方法に関する。このような製造方法によれば、例えば、作業現場等で容易に上記モルタルの調製を行うことができる。すなわち、本発明の一態様では、水以外の材料を工場で一定量を袋詰めしておき、使用する際に所定量の水と混合することでモルタルを製造することができる。

さらに、本発明は、水と、ポルトランドセメントと、細骨材と、凝結遅延剤とを含有するモルタルの凝結期間のばらつきを抑制する方法であって、上記細骨材の微粒分量を１質量％以下とする方法であってもよい。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

［実施例１〜３］
水、ポルトランドセメント、細骨材及び凝結遅延剤を混合してモルタルを調整した。用いた材料は、表１に記載のとおりであり、その配合量は、表２に記載のとおりとした。得られたモルタルについて、ＪＩＳＲ５２０１のモルタルフロー試験によって打撃が無い状態でのフロー値を測定し、該フロー値が１００〜３００ｍｍ程度であることを確認した。

次いで、得られたモルタルを、φ１５０×１６０ｍｍの容器に高さ１５０ｍｍの位置まで打ち込み、定期的に凝結試験を行い、終結（貫入抵抗値２８Ｎ／ｍｍ^２）を超えた時を凝結遅延期間とした。なお、凝結試験はＪＩＳＡ１１４７に準じて行った。

さらに同様のモルタル調製及び凝結試験を複数回行って、凝結遅延期間の平均及び凝結遅延期間のばらつきを測定した。測定の結果、実施例１（Ｗ／Ｃ：４０％）では、凝結遅延期間の平均は２１日であり、凝結までの期間のばらつきは±３日程度であった。また、実施例２（Ｗ／Ｃ：４５％）では、凝結遅延期間の平均は２２日であり、凝結までの期間のばらつきは±３日程度であった。また、実施例３（Ｗ／Ｃ：５０％）では、凝結遅延期間の平均は２４日であり、凝結までの期間のばらつきは±３日程度であった。

［実施例４〜６］
セメントを低熱ポルトランドセメント（密度：３．２２ｇ／ｃｍ^３）に変更したこと以外は、実施例１〜３と同様にしてモルタルの調製を行い、得られたモルタルについて実施例１と同様にして凝結遅延期間の測定を行った。

測定の結果、実施例４（Ｗ／Ｃ：４０％）では、凝結遅延期間の平均は５４日であり、凝結までの期間のばらつきは±１日程度であった。また、実施例５（Ｗ／Ｃ：４５％）では、凝結遅延期間の平均は５５日であり、凝結までの期間のばらつきは±１日程度であった。また、実施例６（Ｗ／Ｃ：５０％）では、凝結遅延期間の平均は５６日であり、凝結までの期間のばらつきは±１日程度であった。

［比較例１〜３］
細骨材を、微粒分量が３質量％の砕砂に変更したこと以外は、実施例１〜３と同様にしてモルタルの調製を行い、得られたモルタルについて実施例１と同様にして凝結遅延期間の測定を行った。

測定の結果、比較例１（Ｗ／Ｃ：４０％）では，凝結遅延期間の平均は１３日であり、凝結までの期間のばらつきは−５〜＋１３日程度であった。また、比較例２（Ｗ／Ｃ：４５％）では、凝結遅延期間の平均は７日であり、凝結までの期間のばらつきは−２〜＋５日程度であった。また、比較例３（Ｗ／Ｃ：５０％）では、凝結遅延期間の平均は８日であり、凝結までの期間のばらつきは−３〜＋７日程度であった。

［実施例７］
セメントを低熱ポルトランドセメント（密度：３．２２ｇ／ｃｍ^３）に変更し、細骨材を微粒分量０質量％の砕砂に変更したこと以外は、実施例２（Ｗ／Ｃ：４５％）と同様にしてモルタルの調製を行い、得られたモルタルについて実施例１と同様にして凝結遅延期間の測定を行った。

測定の結果、凝結遅延期間の平均は６０日であり、凝結までの期間のばらつきは±２日程度であった。

［実施例８］
細骨材を、微粒分量１質量％の砕砂に変更したこと以外は、実施例７と同様にしてモルタルの調製を行い、得られたモルタルの評価を実施例１と同様にして行った。測定の結果、凝結遅延期間の平均は４０日であり、凝結までの期間のばらつきは±５日程度であった。

［比較例４］
細骨材を、微粒分量４質量％の砕砂に変更したこと以外は、実施例７と同様にしてモルタルの調製を行い、得られたモルタルの評価を実施例Ａ−１と同様にして行った。凝結試験の結果、凝結遅延期間の平均は１５日であり、凝結までの期間のばらつきは＋１０日〜−３日程度であった。

［比較例５］
細骨材を、微粒分量６質量％の砕砂に変更したこと以外は、実施例７と同様にしてモルタルの調製を行い、得られたモルタルの評価を実施例１と同様にして行った。凝結試験の結果、凝結遅延期間の平均は７日であり、凝結までの期間のばらつきは＋１５日〜−２日程度であった。

［比較例６］
細骨材を、微粒分量９質量％の砕砂に変更したこと以外は、実施例７と同様にしてモルタルの調製を行い、得られたモルタルの評価を実施例１と同様にして行った。凝結試験の結果、凝結遅延期間の平均は３日であり、凝結までの期間のばらつきは＋２５日〜−１日程度であった。

［実施例９］
セメントを低熱ポルトランドセメント（密度：３．２２ｇ／ｃｍ^３）に変更し、細骨材を微粒分量０質量％の砕砂に変更し、増粘剤（ポリサッカライド系増粘剤）をセメント１００質量部に対して０．２質量部加えたこと以外は、実施例２（Ｗ／Ｃ：４５％）と同様にしてモルタルの調製を行い、得られたモルタルについて実施例１と同様にして凝結遅延期間の測定を行った。

測定の結果、凝結遅延期間の平均は９２日であり、凝結までの期間のばらつきは±１日程度であった。

Claims

水と、ポルトランドセメントと、微粒分量が１質量％以下である細骨材と、凝結遅延剤とを含有し、
ＪＩＳＲ５２０１に準拠して測定されるフロー値が１５０〜２００ｍｍである、コンクリート打継部用モルタル。
前記凝結遅延剤がオキシカルボン酸塩を含む、請求項１に記載のモルタル。
前記ポルトランドセメントが、ビーライトを４０質量％以上含む低熱ポルトランドセメントである、請求項１又は２に記載のモルタル。
ポリサッカライド系増粘剤をさらに含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモルタル。
前記凝結遅延剤の配合量が、前記ポルトランドセメント１００質量部に対して１．０〜４．０質量部である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のモルタル。
打継されたコンクリート間に配置されたモルタル硬化体を備え、
前記モルタル硬化体が、水と、ポルトランドセメントと、微粒分量が１質量％以下である細骨材と、凝結遅延剤とを含有するモルタルが凝結してなるモルタル硬化体である、コンクリート打継部。
前記モルタルが、請求項１〜５のいずれか一項に記載のモルタルである、請求項６に記載のコンクリート打継部。
打継されるコンクリート間にモルタル層を設けることを特徴とし、
前記モルタル層が、水と、ポルトランドセメントと、微粒分量が１質量％以下である細骨材と、凝結遅延剤とを含有するモルタルから形成される層である、コンクリート打継部の形成方法。
前記モルタルが、請求項１〜５のいずれか一項に記載のモルタルである、請求項８に記載の形成方法。