JP6276029B2

JP6276029B2 - 左官用モルタル

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Publication number: JP6276029B2
Application number: JP2013273632A
Authority: JP
Inventors: 浜中　昭徳; 昭徳浜中
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2013-12-28
Filing date: 2013-12-28
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2033-12-28
Also published as: JP2015127282A

Description

本発明は、左官用モルタルに関する。詳しくは、コンクリートに接合させたときに、コンクリートとの一体性が高い左官用モルタルに関する。

コンクリートの表面又は内部にモルタルを被覆、充填又は配設し、コンクリートとモルタルを接合させることが行われている。例えば、劣化したコンクリート構造物（鉄筋コンクリート構造物を含む。）をモルタルで補修する場合においても、コンクリートにモルタルを接合させることが行われる（例えば、特許文献１〜３参照）。コンクリート構造物の劣化した部分をコンクリートの健全な部分が露出するまでコンクリートハンマーで斫り取る等して除去する。その後、除去したコンクリートの代わりに補修用モルタルを配設（打設）する。また、コンクリート構造物の耐震補強工事においても、コンクリートにモルタルを接合することが行われている。更に、補修工事や補強工事だけではなく、新設のコンクリート製構造物においても、コンクリートにモルタルを接合することが行われている。コンクリート構造物の補修や補強に用いられるモルタルとして、コンクリート躯体と同程度の圧縮強度のモルタルを選定されることも多い。

ところで、受ける外力に対して、コンクリートと接合したモルタルが一体となり、同じ挙動を示すことが望まれる。しかし、同一強度のコンクリートとモルタルを比較した場合に、外力に対する変形性能、歪応答性に違いが生じる。外力が硬化体の最大耐力のおよそ３０％を超え５０％に至る付近においては粗骨材とモルタル界面の境界付着層に微細ひび割れが発生しひずみが増大する。また最大耐力の７０％を超えるとモルタル中の細骨材とセメントペースト界面の境界付着層に微細ひび割れが発生する。コンクリートの構造にかかわる部位の一部を同一強度のモルタルで修復した場合、最大耐力の３０％を超える外力が加わるとコンクリートのひずみ量に対しモルタルのひずみ量は小さくなる。即ち、モルタル部分に荷重集中が起こり、最悪の場合はモルタルが損傷を受ける。またコンクリートとモルタルの挙動の差から、両者の界面付近に大きなストレスが生じ、繰返しによりひび割れや界面剥離が起こる。従って、コンクリートと接合させたときに、コンクリートとより一体化することのできるモルタル、特に、外力を受けてもコンクリートと一体化を維持できるモルタルが望まれていた。

上記のコンクリート表面にモルタルを接合する方法として、鏝を用いた左官工法を行うことも多い。この鏝を用いた左官工法には、左官用モルタルが用いられる。

特開２００７−１７７５６７号公報特開２００５−０９０２１９号公報特開２００３−０１３６０８号公報

本発明は前記問題の解決、即ち、本発明は、コンクリートと接合させたときに、コンクリートとの一体性に優れる左官用モルタルを提供することを目的とする。また、本発明は、コンクリートと接合させたときに、外力を受けてもコンクリートと一体性を維持できる左官用モルタルを提供することを目的とする。また、コンクリート表面に一度に塗り付けるモルタルの厚みが厚くとも垂れを生じ難く、且つコンクリートとの一体性に優れる左官用モルタルを提供することを目的とする。

本発明者は、前記課題解決のため鋭意検討した結果、セメントと、特定の粒度の骨材を特定量含有させ、更に特定の混和材料を含有させることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、以下の（１）〜（３）で表す左官用モルタルである。
（１）セメントと、粒径２．５〜５．０mmの骨材を１０〜５０質量％と、増粘剤を０．００５〜１質量％とを含有し、更に、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、乳酸カルシウム、尿素から選ばれる１種又は２種以上を０．０１〜４質量％含有し、上記骨材が玉砂利、川砂利、砕石、珪石、川砂、砕砂、珪砂、スラグ骨材、再生骨材から選ばれる１種又は２種以上である左官用モルタル。
（２）更に、フライアッシュ，メタカオリンから選ばれる１種又は２種以上を３〜２０質量％含有する上記（１）の左官用モルタル。
（３）更に、膨張材、石膏、アルカリ金属硫酸塩から選ばれる１種又は２種以上を含有する上記（１）又は（２）の左官用モルタル。

本発明によれば、コンクリートと接合させたときに、コンクリートとの一体性に優れる左官用モルタルが得られる。本発明によれば、コンクリートと接合させたときに、外力を受けてもコンクリートと一体化を維持できる左官用モルタルが得られる。また、本発明によれば、また、コンクリート表面に一度に塗り付けるモルタルの厚みが厚くとも垂れを生じ難く、且つコンクリートとの一体性に優れる左官用モルタルが得られる。また、本発明によれば、コンクリートと接合する左官用モルタルとの一体性に優れるので、耐久性に優れるコンクリート構造物が得られる。

本発明の左官用モルタルは、セメントと、粒径２．５〜５．０mmの骨材を１０〜５０質量％と、増粘剤を０．００５〜１質量％とを含有し、更に、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、乳酸カルシウム、尿素から選ばれる１種又は２種以上を０．０１〜４質量％含有する。ここで、粒径２．５〜５．０mmの骨材とは、公称呼び寸法２．５mm（公称目開き（以下「目開き」と云う。）２．３６mm）の篩に留まり且つ目開き４．７５mmの篩を通過する骨材を云う。また、本発明で云う「質量％」は、特段断らない限りにおいては、左官用モルタルの質量から水及び液状混和材料の合計質量を除いた質量を１００質量％（基準）としたときの質量％を云い、左官用モルタルがプレミックスモルタルのときは、プレミックスモルタルの全質量（セメント、粉体混和材料及び絶乾状態の骨材の合計質量）を１００質量％（基準）としたときの質量％を云う。

本発明の左官用モルタルは、粒径２．５〜５．０mmの骨材（以下、「准粗骨材」と云うことがある。）を１０〜５０質量％含有することで、外力に対する歪の挙動が、一般的なモルタル（骨材として粒径２．５mm以下の骨材のみ含むモルタル、以下「一般モルタル」と云うことがある。）よりもコンクリートに近く、コンクリートの接合面（本発明の左官用モルタルとの界面）における密着性が高く、且つポンプ圧送性にも優れる。また、骨材の沈降も起こり難い。准粗骨材が５０質量％を超えると、骨材の沈降が起こる虞があり、又ポンプによる圧送性が低下するため、施工性に難がある。また、。准粗骨材が１０質量％未満であると、准粗骨材を含有する効果が乏しく、一般モルタルと変わらない。本発明の左官用モルタルにおいて、准粗骨材の含有率を好ましくは１５〜４６質量％とすることが好ましく、更に好ましくは２０〜４６質量％とする。

本発明に用いる准粗骨材としては、上記粒径の骨材であればよく、例えば、玉砂利、川砂利、砕石、珪石、川砂、砕砂、珪砂、スラグ骨材、再生骨材等が好ましい例として挙げられ、これらのうち上記粒径のものが使用でき、２種以上を併用してもよい。また、コンクリート用粗骨材や道路用砕石の篩い分けの際に得られる「びり」と呼ばれる粒径５．０mm以下の小砂利は、准粗骨材として好適である。また、用いる准粗骨材の形状としては、球形に近いものがより好適である。

本発明の左官用モルタルには、骨材として准粗骨材以外の骨材が含まれていてもよい。粒径５．０mmを超える骨材、即ち目開き４．７５mmの篩に留まる骨材を含有するときは、目開き１３．２mmの篩通過する骨材を用いることが、小型のスクイズポンプで圧送できることから好ましい。また、粒径５．０mmを超える骨材の含有量は、ポンプ圧送性に優れることから、１０質量％以下とすることが好ましく、より好ましくは７質量％以下とする。また、粒径２．５mm以下の骨材、即ち目開き２．３６mmの篩を通過する骨材を含有することが、コンクリートの接合面における密着性が高く、ポンプ圧送性にも優れ且つ骨材の沈降も起こり難いことから好ましく、粒径２．５mm以下の骨材の含有率は５〜８０％とすることが好ましく、１０〜６０質量％とすることがより好ましい。

本発明に用いるセメントは、水硬性セメントであればよく、例えば普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱の各種ポルトランドセメント、エコセメント及びポルトランドセメントに含まれないビーライトセメント等のケイ酸カルシウム鉱物を主成分とするセメント（ケイ酸カルシウム鉱物を５０質量％以上含むセメント）、並びに、これらのケイ酸カルシウム鉱物を主成分とするセメントに、フライアッシュ、高炉スラグ粉末、シリカフューム又は石灰石微粉末等を混合した各種混合セメント、太平洋セメント社製「スーパージェットセメント」（商品名）や住友大阪セメント社製「ジェットセメント」（商品名）等の超速硬セメント、アルミナセメント等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を使用することができる。ワービリティを損ない難く可使時間が長く確保し易いことから、各種ポルトランドセメント、エコセメント、ポルトランドセメントに含まれないビーライトセメント及び各種混合セメントから選ばれる一種又は二種以上を使用することが好ましい。

本発明の左官用モルタルにおいて、フライアッシュ、メタカオリン等のポゾランから選ばれる１種又は２種以上を含むことで、准粗骨材を所定量含有しても垂れが生じ難く且つ初期強度が得られ易いことから好ましい。フライアッシュ，メタカオリンから選ばれる１種又は２種以上を用いる場合は３〜２０質量％とすることが好ましく、更に好ましくは、５〜１５質量％とすることが好ましい。

本発明に用いる増粘剤としては、例えばヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）等のヒドロキシアルキルセルロース、或いは、ヒドロキシエチルメチルセルロース(ＨＥＭＣ)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(ＨＰＭＣ)、ヒドロキシエチルエチルセルロース(ＨＥＥＣ)等のヒドロキシアルキルアルキルセルロース等の水溶性セルロース；アルギン酸、β−１，３グルカン、プルラン、ウェランガム等の多糖類；アクリル樹脂やポリビニルアルコール等のポリビニル化合物；メチルスターチ，エチルスターチ，プロピルスターチ又はメチルプロピルスターチ等のアルキルスターチ、ヒドロキシエチルスターチ又はヒドロキシプロピルスターチ等のヒドロキシアルキルスターチ、或いは、ヒドロキシプロピルメチルスターチ等のヒドロキシアルキルアルキルスターチ等スターチエーテル等が挙げられ、これらの一種又は二種以上の使用が可能である。また、本発明に用いる増粘剤としては、プレミックスし易いことから、粉末のもの（粉末増粘剤）が好ましい。増粘剤の含有率は０．００５〜１質量％とすることが鏝作業性の確保及び垂れを生じ難いことから好ましい。更に好ましくは０．０２〜０．５質量％とする。少ないと垂れが生じ易く、多すぎると鏝作業性が低下する虞がある。

更に、本発明に膨張材を含有することがコンクリートとの長期的な一体化の点で好ましい。本発明に用いる膨張材としては、水和により例えば水酸化カルシウムやエトリンガイト等の水和物の結晶が成長し、嵩体積が大きくなる物質を主要成分とするものであれば何れのものでも良く、具体的には、生石灰、カルシウムサルホアルミネート、無水石膏、マグネシア、石灰系膨張材、エトリンガイト系膨張材等が好適な例として挙げられ、これら又はこれらに類する物質の一種又は二種以上を使用することが可能である。膨張材の含有率は、好ましくは０．５〜４質量％、更に好ましくは０．５〜２質量％とする。少ないと効果なく、多いと過膨張による破壊の虞がある。膨張材がブレーン比表面積３５００cm^２／ｇ以上の石灰系膨張材を含有し且つ石膏及びアルカリ金属硫酸塩を含有するとさらに好ましい。石膏としては無水石膏及び／または半水石膏を主成分とするものが好ましく、石膏の含有率は０．２〜１０質量％，さらに好ましくは０．８〜７質量％とすることが好ましい。アルカリ金属硫酸塩は好ましくは０．０８〜０．８質量％，さらに好ましくは０．１〜０．５質量％。これらは少ないと効果がなく，多いと遅れ膨張による破壊の虞がある。

本発明の左官用モルタルには、ギ酸カルシウム，酢酸カルシウム，乳酸カルシウム，尿素から選ばれる１種又は２種以上を含有することが、コンクリートとの長期的な一体化の点及び垂れの発生を抑制する点で更に好ましい。これらの好ましい含有率は０．０１〜４質量％、更に好ましくは０．０５〜２質量％とする。少ないと効果はほとんど得られず，多いとギ酸カルシウム，酢酸カルシウム，乳酸カルシウムではシマリが早く可使時間が確保できなくなり、尿素が多いと再結晶膨張圧での破壊の虞がある。

本発明の左官用モルタルには、上記のセメント、ポゾラン及び膨張材を合わせた結合材を、１０〜４５質量％含有することがコンクリートとの一体性を得る点、垂れの発生を抑制する点、一度に塗布できるモルタルの厚みを厚くできる点等から好ましく、更に、２０〜４０質量％とする。結合材が少ないと強度の低下、耐久性の低下等が起こる虞がある。

本発明の左官用モルタルには、上記のセメント、骨材及び混和材料以外に、他の混和材料から選ばれる一種又は二種以上を本発明の効果を実質損なわない範囲で併用することができる。この混和材料としては、例えば消泡剤、防水材、セルロース微粉末、防錆剤、収縮低減剤、保水剤、顔料、減水剤、増粘剤、ポリマーディスパージョン、高炉スラグ微粉末、シリカフューム、繊維、撥水剤、発泡剤、白華防止剤、急結剤（材）、急硬剤（材）、凝結遅延剤、空気連行剤、表面硬化剤等が挙げられる。また、本発明で使用される混和材料は、粉末状でも液状でも使用可能であるが、液状の混和材料の場合には、他の粉体又は顆粒状の成分（担体）に吸着させ見かけ上粉体状又は顆粒状とした上で用いることが好ましい。ここで用いる担体としては、シリカ粉末等の他、セメント、骨材或いは粉末状又は顆粒状の混和材料を用いてもよい。

本発明の左官用モルタルは、含まれる結合材の質量１００質量部に対し、３０〜６０質量部の水と混練して用いることが好ましい。即ち、水結合材比（Ｗ／Ｂ）３０〜６０％とすることが好ましい。このときの水量は、水性の液状混和材料（例えば液体減水剤やゴムラテックス。）を添加する場合は、左官用モルタルに添加する水性の液状混和材料に含まれる水の量も考慮する。また、混練に用いる器具や混練装置も特に限定されないが、ミキサを用いることが量を多く混練できるので好ましい。用いることのできるミキサとしては連続式ミキサでもバッチ式ミキサでも良く、例えばパン型コンクリートミキサ、パグミル型コンクリートミキサ、重力式コンクリートミキサ、グラウトミキサ、ハンドミキサ、左官ミキサ等が挙げられる。

［実施例１］
以下に示す材料を用いて表１に示す配合割合の左官用モルタルを、かご型羽根のハンドミキサを用い２分間混合することで１０種類(実施品１〜６及び参考品１〜４)作製した。
＜使用材料＞
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，密度 3.16 ｇ／cm^３

減水剤１：ポリカルボン酸系粉末高性能減水剤，太平洋マテリアル社製，NF-200（商品名）

減水剤２：ナフタレンスルホン酸系粉末高性能減水剤，花王社製，マイティ100（商品名）

高炉スラグ微粉末：新日鉄住金社製，スピリッツ4000（商品名），ブレーン比表面積 4000 cm^２／ｇ

フライアッシュ：常磐火力産業社製，ＪＩＳ II種
メタカオリン：ＢＡＳＦ社製，MetaMax HRM（商品名），平均粒径 1.2μｍ

膨張材１：低ブレーンタイプ太平洋マテリアル製石灰系膨張材，ブレーン比表面積 2300 cm^２／ｇ

膨張材２：高ブレーンタイプ太平洋マテリアル製石灰系膨張材，ブレーン比表面積 4600 cm^２／ｇ

無水石膏：フッ酸副生II型無水石膏，ブレーン比表面積 7000 cm^２／ｇ

無水硫酸ナトリウム：一級試薬

ギ酸カルシウム：一級試薬

酢酸カルシウム：一級試薬

乳酸カルシウム：一級試薬

尿素：一級試薬

細骨材１（≦2.5mm）：愛知県三河産珪砂，絶乾砂，F.M.；2.5

准粗骨材（2.5〜5.0mm）：茨城県鹿島産珪石，絶乾砂

増粘剤１：セルロースエーテル，松本油脂社製，マーポローズ90MP-4T（商品名）
増粘剤２：スターチエーテルＢＡＳＦ社製，Starvis SE25F （商品名）

繊維：東和織物社製，タフバインダー（商品名）５mm

セルロース微粉末：レッテンマイヤー社製，Arbocel PWC500 （商品名）
ポリマーディスパージョン１：スチレンアクリル系再乳化型ポリマーディスパージョン，ＢＡＳＦ社製，Acronal S430P（商品名）

作製した左官用モルタルについて、以下に示す品質評価試験を行った。その結果を表２に示した。
＜品質試験方法＞
・施工性評価
下面をサンドブラストしたコンクリート板に下方から鏝で施工。１０cm厚を仕上げるのに要する塗り回数を評価。５回以内を合格とした。その後屋外にて材齢２８日まで置いた後付着試験に供した。
・付着試験
上記により施工した試験体をφ５０mmのコアドリルにてコアリングし、鋼製治具を取り付けてアムスラー型万能試験機にて付着強度を測定。付着強度は１．５Ｎ／mm^２以上を以って合格とし、その際の破断箇所の評価は躯体コンクリート／断面修復材（左官用モルタル）界面の破断を非とする。
・負荷試験体
厚さ２００mm，幅３００mm，長さ２２００mm，使用鉄筋Ｄ１０ＳＤ３４５，鉄筋比０．５とした鉄筋コンクリート製模擬スラブを基材とした。長さ方向の中央部８００mmの下面厚さ１００mmを切欠き、表面をサンドブラスト処理を行った。同箇所にそれぞれの断面修復材（左官モルタル）にて断面修復を行った。屋外にて材齢３か月まで置いた後、試験に供した。
・負荷試験
同試験体を断面修復部を下側とし、支店間距離２０００mmとして設置する。その中央部に振幅０．３mm，振動周波数４Ｈｚで下向きに振動負荷を与えた。期間は７日間とする。
・負荷後の付着試験
断面修復部について上述と同様の方法にて試験を実施。評価も同様とした。
・吸水によるひび割れ幅の確認
断面修復部を付着試験同様にコアリングし、顔料で青く着色した水に２４時間浸漬する。その後割裂し、付着界面部分に着色したひび割れ幅をクラックゲージにて読み取る。０．０５mm以上を以って一体性が低下していると評価した。

本発明の実施例に当たる左官用モルタル（本発明品１〜６）を用い混練することで作製した断面修復材（左官モルタル（混練物））は、何れも塗り回数が少ない、即ち、一度に塗れる厚みが厚いことがわかった。本発明の実施例に当たる左官用モルタル（本発明品１〜６）を用い混練することで作製した左官用モルタルは、何れも付着試験（材齢２８日、負荷後ともに）２Ｎ／mm^２以上と値が高く、且つコンクリートと左官用モルタルの界面での破断は見られず、優れた結果であった。

本発明の左官用モルタルは、コンクリート製土木構造物やコンクリート製建築構造物の構築又は補修、或いは機械の設置等に用いることができる。また、本発明の左官用モルタルは、コンクリート構造物の大断面補修にも好適に用いることができる。

Claims

セメントと、粒径２．５〜５．０mmの骨材を１０〜５０質量％と、増粘剤を０．００５〜１質量％とを含有し、更に、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、乳酸カルシウム、尿素から選ばれる１種又は２種以上を０．０１〜４質量％含有し、上記骨材が玉砂利、川砂利、砕石、珪石、川砂、砕砂、珪砂、スラグ骨材、再生骨材から選ばれる１種又は２種以上である左官用モルタル。
更に、フライアッシュ，メタカオリンから選ばれる１種又は２種以上を３〜２０質量％含有する請求項１に記載の左官用モルタル。
更に、膨張材、石膏、アルカリ金属硫酸塩から選ばれる１種又は２種以上を含有する請求項１又は２に記載の左官用モルタル。