JP6284432B2

JP6284432B2 - 高流動軽量モルタル組成物及びそれを用いた高流動軽量モルタル

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Publication number: JP6284432B2
Application number: JP2014109214A
Authority: JP
Inventors: 八木　徹; 徹八木; 高木　聡史; 聡史高木; 盛岡　実; 実盛岡; 宮口　克一; 克一宮口
Original assignee: Denka Co Ltd; Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2018-02-28
Anticipated expiration: 2034-05-27
Also published as: JP2015224156A

Description

本発明は、主に、土木・建築分野において使用される高流動軽量モルタル組成物及びそれを用いた高流動軽量モルタルに関する。

土木・建築工事において使用されるセメント系モルタルのグラウト材料は、ＰＣグラウト、プレパックドコンクリート用グラウト、トンネルやシールド裏込めグラウト、プレキャスト用グラウト、構造物の補修や補強注入グラウト、橋梁の支承下グラウト、軌道下グラウト、耐震鉄骨ブレース周辺枠グラウト、増設壁逆打ちグラウト、鋼板巻き立て工法用グラウト、及び原子力発電所格納容器下グラウトなどがある。

そのグラウト材料に求められる性能としては、材料分離やブリーディングが発生しないこと、施工時に良好な流動性を示すことなどが挙げられる。
特に、橋脚の鋼板巻立て工法においてはＲＣ製橋脚の周囲に鋼板を巻立て、概ね３０〜５０ｍｍの間隙にグラウト材を充填するため良好な流動が求められるが、一般のグラウト材は、通常、単位容積質量が２ｔ／ｍ^３以上であることから、打設速度を早くすると鋼板に膨らみが生じることがあった。

そこでモルタルの単位容積質量が小さく、流動性に優れたモルタルが提案されている。
例えばモルタル中に気泡を導入する方法（特許文献１、２）や軽量骨材を添加する方法が知られている。軽量モルタルの圧縮強度は軽量化ともに直線的に低下し、さらに起泡剤や軽量骨材の使用はコスト増となる。一方で練混ぜ水の増量は直接的にはコスト増につながらないものの、ブリーディング発生や分離抵抗性の低下が起こることがあり、分離抵抗性を向上するため増粘剤の添加も提案されている（特許文献３，４，５）。
しかしながら、多量の増粘剤の添加は凝結遅延が生じ、強度発現が抑制されるといった課題があった。

一方で、高流動モルタルは温度依存性が大きく、低温環境下の強度発現性が課題となっていた。そこで、急硬性を付与するため、ポルトランドセメントにカルシウムアルミネートや、さらに、セッコウ類を添加することが古くから検討されている（特許文献６）。
しかしながら、これらのセメント組成物は、温度依存性が大きいものであった。そこで、温度依存性を改善するため、カルシウムアルミネート、セッコウ類に炭酸リチウムを配合した超速硬セメント（特許文献７）、ポルトランドセメントにカルシウムアルミネート、無水セッコウ、炭酸リチウムおよび消石灰を配合したモルタルも提案されている（特許文献８）。

特開平０９−２６８０４３号公報特開２００９−１６１３８８号公報特開平０７−２５８６３４号公報特開２００８−２９７１４０号公報特開２０１０−１５５７５５号公報米国特許第９０３０１９号明細書特開平０１−２９０５４３号公報特開２００５−３４３１４８号公報

本発明は、軽量で流動性に優れブリーディングや材料分離がなく、鋼板巻立て工法用充填材として施工後膨らみがなく、施工性も良好で、低温環境でも強度発現が良好な高流動軽量モルタル組成物及びそれを用いた高流動軽量モルタルを提供する。

本発明は、（１）ポルトランドセメントと、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が０．７５〜１．５の結晶質のカルシウムアルミネートと、無水セッコウと、水酸化カルシウムと、炭酸リチウムと、炭酸リチウム以外のアルカリ金属炭酸塩と、オキシカルボン酸及びそれらの塩のうちの１種または２種以上の有機酸と、密度が０．１〜０．７ｋｇ／ｌの軽量骨材と、水溶性セルロース系増粘剤及びアクリル系増粘剤とを含有しを含有し、減水剤を含有しないことを特徴とする高流動軽量モルタル組成物、（２）ポルトランドセメント、カルシウムアルミネート、無水セッコウ及び水酸化カルシウムからなる結合材１００部中、ポルトランドセメントが３５〜５５部、カルシウムアルミネートが２０〜４０部、無水セッコウが１０〜２５部、水酸化カルシウムが３〜１０部である（１）の高流動軽量モルタル組成物、（３）結合材１００部に対して、炭酸リチウム０．３〜２部、炭酸リチウム以外のアルカリ金属炭酸塩０．５〜３．０部、有機酸０．１〜１．０部である（２）の高流動軽量モルタル組成物、（４）高流動軽量モルタル組成物１００部中、結合材が９５〜５０部、水溶性セルロース系増粘剤が０．０５〜０．８部、アクリル系増粘剤が０．０１〜０．５部である（２）又は（３）の高流動軽量モルタル組成物、（５）ポリオキシエチレンアルキルエーテル系粉末起泡剤を含有してなる（１）〜（４）のいずれかの高流動軽量モルタル組成物、（６）（１）〜（５）のいずれかの高流動軽量モルタル組成物に対して、５０〜１００％の水比で練混ぜてな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組成物及びそれを用いた高流動軽量モルタルにより、軽量で流動性に優れブリーディングや材料分離がなく、鋼板巻立て工法用充填材として施工後膨らみがなく、施工性も良好で、低温環境でも強度発現が良好であるなどの効果を奏する。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明で使用する部や％は特に規定のない限り質量基準である。

本発明で使用するセメントとは、特に限定されるものではなく、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱のポルトランドセメントや、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、エコセメント、白色セメント、超速硬セメント、石灰石微粉末等を混合したフィラーセメント等が挙げられる。

本発明のカルシウムアルミネートとは、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする化合物を総称するものである。本発明では、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が０．７５〜１．５のカルシウムアルミネートを用いる。
カルシウムアルミネートの具体例としては、例えば、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３、１１ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＦ_２、３ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＳＯ_４等と表される結晶性のカルシウムアルミネート類や、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３成分を主成分とする非晶質の化合物が挙げられる。ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が０．７５未満では充分な強度発現性が得られない。また、逆に、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が１．５を超えると充分な流動性や可使時間が得られない。

カルシウムアルミネートを得る方法としては、ＣａＯ原料とＡｌ_２Ｏ_３原料をロータリーキルンや電気炉等によって熱処理して得る方法が挙げられる。
カルシウムアルミネートを製造する際のＣａＯ原料としては、例えば、石灰石や貝殻等の炭酸カルシウム、消石灰等の水酸化カルシウム、あるいは生石灰等の酸化カルシウムを挙げることができる。また、Ａｌ_２Ｏ_３原料としては、例えば、ボーキサイトやアルミ残灰と呼ばれる産業副産物のほか、アルミ粉等が挙げられる。

カルシウムアルミネートを工業的に得る場合、不純物が含まれることがある。
その具体例としては、例えば、ＳｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｓ、Ｐ_２Ｏ_５、及びＦ等が挙げられる。これらの不純物の存在は本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とはならない。具体的には、これらの不純物の合計が１０％以下の範囲では特に問題とはならない。

また、化合物としては、４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３、６ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３、６ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２Ｆｅ_２Ｏ_３等のカルシウムアルミノフェライト、２ＣａＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３やＣａＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３等のカルシウムフェライト、ゲーレナイト２ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２、アノーサイトＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２等のカルシウムアルミノシリケート、メルビナイト３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ_２、アケルマナイト２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ_２、モンチセライトＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ_２等のカルシウムマグネシウムシリケート、トライカルシウムシリケート３ＣａＯ・ＳｉＯ_２、ダイカルシウムシリケート２ＣａＯ・ＳｉＯ_２、ランキナイト３ＣａＯ・２ＳｉＯ_２、ワラストナイトＣａＯ・ＳｉＯ_２等のカルシウムシリケート、カルシウムチタネートＣａＯ・ＴｉＯ_２、遊離石灰、リューサイト（Ｋ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ）・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２等を含む場合がある。本発明ではこれらの結晶質または非晶質が混在していても良い。

本発明のカルシウムアルミネートの粒度は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積で３０００〜９０００ｃｍ^２／ｇの範囲にあり、４０００〜８００００ｃｍ^２／ｇ程度のものがより好ましい。３０００ｃｍ^２／ｇ未満では強度発現性が充分でない場合があり、９０００ｃｍ^２／ｇを超えるようなものは流動性や可使時間の確保が困難になる場合がある。

本発明の無水セッコウとは、特に限定されるものではないが、ＩＩ型の無水セッコウを使用することが好ましく、中でも、ｐＨが４．５以下の酸性無水セッコウを利用することが、可使時間の確保のしやすさと、その後の強度増進が良好なことから好ましい。
ここで、無水セッコウのｐＨとは、純水１００ｃｃに無水セッコウ１ｇを入れて撹拌した際の上澄液のｐＨを意味する。無水セッコウの粒度は、ブレーン比表面積で３０００〜９０００ｃｍ^２／ｇが好ましく、４０００〜８０００ｃｍ^２／ｇがより好ましい。

本発明の水酸化カルシウムとは、特に限定されるものではない。Ｃａ（ＯＨ）_２と表される化合物を総称するものである。
その不純物も環境に有害なものを含まなければ特に限定されるものではない。Ｃａ（ＯＨ）_２含有量で８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。不純物としては、炭酸カルシウムや酸化カルシウムを含む場合がある。

水酸化カルシウムの比表面積は特に限定されるものではないが、通常、ＢＥＴ比表面積で２０ｍ^２／ｇ以下が好ましく、１５ｍ^２／ｇ以下がより好ましい。水酸化カルシウムのＢＥＴ比表面積が２０ｍ^２／ｇを超えると、流動性が悪くなったり、可使時間の確保が困難になる傾向がある。

本発明の炭酸リチウムとは、カルシウムアルミネートの硬化を促進し、短時間での強度発現性を実現する役割を担う。
炭酸リチウム以外のリチウム塩もカルシウムアルミネートの硬化を促進することは知られているが、炭酸リチウム以外のリチウム塩を使用すると、まず、流動化することができず、また、可使時間も確保できない。

本発明の炭酸リチウム以外のアルカリ金属炭酸塩とは、流動化及び可使時間の確保に重要な役割を果たす。
アルカリ金属炭酸塩は、特に限定されるものではないが、その具体例としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸アンモニウム等が挙げられる。中でも、炭酸カリウムが好ましい。

本発明の有機酸とは、炭酸塩や流動化剤とともに流動化及び可使時間の確保に重要な役割を果たす。
有機酸は、特に限定されるものではないが、その具体例としては、例えば、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、コハク酸等のオキシカルボン酸及びそれらのナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、アルミニウム等の塩等が挙げられる。中でも、クエン酸やその塩が好ましい。本発明では、これらのうちの１種または２種以上を併用できる。

本発明の高流動軽量モルタル組成物を用いたモルタルにおける各材料の配合割合は、ポルトランドセメントと、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が０．７５〜１．５のカルシウムアルミネート、無水セッコウ及び水酸化カルシウムからなる結合材１００部中、ポルトランドセメントが３５〜５５部、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が０．７５〜１．５のカルシウムアルミネートが２０〜４０部、無水セッコウが１０〜２５部、水酸化カルシウムが１〜１０部であることが好ましい。

ポルトランドセメントが３５部未満では、可使時間の確保が困難になる場合や長期耐久性が得られにくい場合がある。一方、５５部を超えると、優れた初期強度発現性が得られない場合がある。
ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が０．７５〜１．５のカルシウムアルミネートが２０部未満では、優れた初期強度発現性が得られない場合があり、４０部を超えて使用すると、可使時間の確保が困難になる場合や長期耐久性が得られにくい場合がある。
無水セッコウが１０部未満では、可使時間の確保が困難になる場合があり、２５部を超えると、優れた初期強度発現性が得られない場合や過膨張が生じる場合がある。
水酸化カルシウムが１部未満では、十分な初期強度発現性が得られない場合や、材料分離抵抗性が得られない場合があり、１０部を超えると初期強度および長期強度の発現性が悪くなる場合がある。

炭酸リチウムの配合割合が、結合材１００部に対して、０．３部未満では、初期強度発現性が得られない場合がある。反対に２部を超えて使用しても更なる効果の増進が期待できない。

炭酸リチウム以外のアルカリ金属炭酸塩の配合割合が、結合材１００部に対して、０５．部未満では、充分な可使時間の確保が難しく、３部を超えると凝結遅延が強くなる場合がある。

有機酸の配合割合が、結合材１００部に対して、０．１部未満では、流動性や充分な可使時間の確保が難しく、１．０部を超えると凝結遅延が強くなり、５℃環境下において材齢６時間で硬化しない場合がある。

本発明では増粘剤を使用する。増粘剤を配合することにより、材料分離がなく単位容積質量の小さい軽量骨材を配合でき、さらに、ブリーディングを発生させずに練混ぜ水の増量ができる。これらによりモルタル組成物の軽量化が可能となる。
増粘剤としては、例えば、ヒドロキシメチルセルロースやヒドロキシプロピルメチルセルロース等の水溶性セルロース系、ポリアクリル酸やポリアクリルアミド等のアクリル系、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、ポリビニルアルコール等のポリビニル化合物等が挙げられる。
本発明では、水溶性セルロース系増粘剤とアクリル系増粘剤を併用することが好ましい。

水溶性セルロースは、粘性が大きく塑性粘度が小さく、少量で材料分離やブリーディング発生の防止に対して効果的に作用する。
しかしながら、水溶性セルロースのみで粘性を与えた場合、モルタルの広がり（フロー値）が大きく、充填した際、鋼鈑の間隙があった場合には漏れ出したり、鋼鈑にかかる側圧が大きくなってしまい、鋼鈑に膨らみが発生する場合がある。
一方、アクリル系増粘剤は、粘性の増大は小さいが、塑性粘度を上げることができる。ポリアクリルアミドは、デキストリンを含有したほうが水中での分散性が向上するので好ましい。
本発明では、水溶性セルロース系増粘剤とアクリル系増粘剤を併用することにより、材料分離抵抗性の向上、ブリーディングの抑制、高水材料比のモルタルの過度の広がり（フロー値）を抑えることができ、型枠の間隙からの漏れだし対する抵抗性の向上と、鋼鈑内部に充填したモルタルの側圧の下げることができる。

水溶性セルロース系増粘剤の使用量は、高流動モルタル組成物１００部に対して０．０５〜０．８部が好ましく、０．１〜０．５部がより好ましい。この水溶性セルロースの使用量が０．０５部未満では、ブリーディングが発生する場合があり、０．８部を超えると粘性が上がりすぎ充填に必要な流動性が得られない場合や、凝結遅延を起こす場合がある。
アクリル系増粘剤の使用量は、高流動モルタル組成物１００部に対して０．０１〜０．５部が好ましく、０．１〜０．３部がより好ましい。このアクリル共重合体系増粘剤の使用量が０．０１未満では、材料分離の発生の他、モルタルの広がりを小さくできず型枠の間隙からの漏れだし対する抵抗性の向上と、鋼鈑内部に充填したモルタルの側圧の低減ができず、０．５を超えると塑性粘度が上がりすぎ、充填に必要な流動性が得られない場合がある。

本発明において使用する軽量骨材は、セメント組成物に使用可能な軽量骨材であれが良く、例えば、黒曜石、シラス又は真珠岩等の火成岩を粉砕し過熱したパーライトやシラスバルーン等、並びにフライアッシュバルーン等が挙げられ、軽量の密度が０．１〜０．７ｋｇ／ｌのものを使用する。０．７ｋｇ／ｌを超えるとモルタルの密度が大きくなり、鋼板巻立て工法用の充填材として用いた場合、鋼板に膨らむ恐れがあり、０．１ｋｇ／ｌを下回る場合は、他の構成を十分に配合できず、圧縮強度不足が発生する場合がある。

軽量骨材の使用量は、水と高流動軽量モルタル組成物を練混ぜた高流動軽量モルタル１０００リットル中、８０〜４００リットルが好ましい。８０リットル以下ではモルタルの密度を小さくできず、鋼鈑間隙に充填した際にハラミが生じる場合がある。また４００リットルを超えると十分な圧縮強度が得られない場合がある。
軽量骨材の最大粒径は、１．２ｍｍ以下が好ましい。１．２ｍｍを超えると単位当たりの骨材粒の個数が少なくなり、プレミックスモルタルを製造する場合、各構成成分との密度差が大きいことから偏析が生じる場合がある。

本発明では、高流動軽量モルタル組成物に対して５０〜１００％、より好ましくは６０〜８０％の水比で練混ぜる。５０％以下だとモルタル密度を十分に小さくすることができず、反対に１００％を超えると圧縮強度が十分でなくなる場合がある。

本発明では、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系粉末起泡剤を配合することができる。モルタル密度の軽量化は起泡剤によっても調整でき、更に微細な空気をモルタル組成物中に導入することで、分離抵抗性を向上することができる。
ポリオキシエチレンアルキルエーテル系粉末起泡剤の使用量は、高流動軽量モルタル組成物１００部に対して０．０５〜０．５０部が好ましく、０．１０〜０．２０部がより好ましい。０．０５部未満だと起泡剤添加によるモルタル密度の軽量化の効果は小さく、０．５部を超えても空気導入量が頭打となり更なる軽量化にはならない場合がある。

本発明では、高流動軽量モルタル組成物をドライブレンドしたプレミックスタイプとすることが好ましい。プレミックスタイプとすることにより品質安定化や、施工現場においては水のみを用意し練混ぜることで施工でき簡便化でき好ましい。

本発明では、モルタル・コンクリートで一般的に使用する減水剤は使用しない。減水剤を使用すると所定の流動性を得るための練混ぜ水量が減少してしまい、モルタルの密度を減少させるために必要な練混ぜ水の増量ができなくなる。

構造物と一体化させるためや、まだ固まらない状態のグラウトモルタルが沈下や収縮するのを抑止するためにガス発泡物質を使用することができる。
ガス発泡物質としては、ステアリン酸で表面処理した燐片状のアルミニウム粉末やアトマイズ製法で製造したアルミニウム粉末や、アゾ化合物、ニトロソ化合物、及びヒドラジン誘導体等のアルカリ雰囲気下で窒素ガスを発泡する物質や、過炭酸ナトリウム、過炭酸カリウム、及び過炭酸アンモニウムなどの過炭酸塩、過ホウ酸ナトリウムや過ホウ酸カリウム等の過ホウ酸塩、過マンガン酸ナトリウムや過マンガン酸カリウムなどの過マンガン酸塩、並びに、過酸化水素等の過酸化物質が使用可能である。
ガス発泡物質の使用量は、結合材１００部に対してアルミニウム粉末は０．０００５〜０．００３部、窒素ガス発泡物質は０．０１〜０．５部、過酸化物質は０．０１〜０．１部が好ましい。

また、本発明の高流動軽量モルタル組成物に通常使用する細骨材を使用してもよい。細骨材として川砂、砕砂等が使用できプレミックスモルタルをするときは乾燥砂が好ましい。
さらに、各種添加材（剤）、気泡剤、ベントナイ等の粘土鉱物、シリカ質微粉末、炭酸カルシウムのうち１種又は２種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

「実験例１」
表１に示すような各種のカルシウムアルミネートを使用し、セメント４５部、カルシウムアルミネート３０部、無水セッコウ２０部、水酸化カルシウム５部からなる結合材を調製し、結合材１００部に対して、炭酸リチウム１部、炭酸リチウム以外のアルカリ金属炭酸塩（１）０．８部、有機酸α０．５部、軽量骨材Ａ１０部、細骨材２５部、増粘剤Ａ０．３部、増粘剤Ｂ０．２部をＶ型ブレンダーにて均一に混合し、高流動軽量グラウト組成物を得た。
そして、５℃の室内で、その高流動軽量グラウト組成物１００部に対して水６５部加えミキサで練混ぜて高流動軽量モルタルとし、Ｊ_１４漏斗値と圧縮強度試験を行った。結果を表１に併記する。

＜使用材料＞
セメント：市販普通ポルトランドセメント
カルシウムアルミネートＡ：ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比０．７５、結晶質、ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ
カルシウムアルミネートＢ：ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比１．００、結晶質、ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ
カルシウムアルミネートＣ：ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比１．５０、結晶質、ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ
カルシウムアルミネートＤ：ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比１．００、非晶質、カルシウムアルミネートＢに、試薬１級のシリカを５％添加して、１６５０℃で溶融後、急冷して合成、ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ
カルシウムアルミネートＥ：ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比１．５０、非晶質、カルシウムアルミネートＣに、試薬１級のシリカを３％添加して、１６５０℃で溶融後、急冷して合成、ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ
カルシウムアルミネートＦ：ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比０．６０、結晶質、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３とＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３が主成分、ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ
カルシウムアルミネートＧ：ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比１．６０、結晶質、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３が主成分、ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ
無水セッコウ：ＩＩ型無水セッコウ、ｐＨ３．０、ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ
水酸化カルシウム：市販品、ＢＥＴ比表面積１０ｍ^２／ｇ
炭酸リチウム：試薬１級
炭酸リチウム以外のアルカリ金属炭酸塩（１）：試薬１級炭酸カリウム
有機酸α：試薬１級クエン酸
軽量骨材Ａ：真珠岩系軽量骨材１．２ｍｍ全通、密度０．２６ｇ／ｌ（市販品）
増粘剤Ａ：水溶性セルロース系増粘剤、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（市販品）、２％水溶液粘度３２０００ｍＰａ・ｓ
増粘剤Ｂ：アクリル（ポリアクリルアミド）系増粘剤（市販品）、ポリアクリルアミド８０％、デキストリン６％、硫酸ナトリウム１４％、平均分子量３０万
細骨材：石灰石粉砕品０．６ｍｍ全通品
水：水道水

（測定方法）
流動性：ＪＳＣＥ−Ｆ５４１に準じてＪ_１４漏斗値を測定。
圧縮強度：ＪＳＣＥ−Ｇ５０５に準じて測定。
可使時間：Ｊ_１４漏斗値が２０秒を超え、充分な流し込みが出来なくなった時点とした。

表１によれば、本発明の高流動軽量モルタルは、流動性に優れ、充分な可使時間を確保しつつ、低温下での強度発現が良好であることが分かる。

「実験例２」
カルシウムアルミネートＢを使用し、セメント、カルシウムアルミネート、無水セッコウ、水酸化カルシウムの配合割合を表２に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。

表２によれば、本発明の高流動軽量モルタルは、流動性に優れ、充分な可使時間を確保しつつ、低温下での強度発現が良好であることが分かる。

「実験例３」
実験例１の実験No.1-2において、結合材１００部に対して、炭酸リチウム、炭酸リチウム以外のアルカリ金属炭酸塩、有機酸の種類と配合割合を表３に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。

＜使用材料＞
炭酸リチウム以外のアルカリ金属炭酸塩（２）：試薬１級炭酸ナトリウム
炭酸リチウム以外のアルカリ金属炭酸塩（３）：試薬１級炭酸水素ナトリウム
有機酸β：試薬１級酒石酸
有機酸γ：試薬１級グルコン酸ナトリウム

表３によれば、本発明の高流動軽量モルタルは、流動性に優れ、充分な可使時間を確保しつつ、低温下での強度発現が良好であることが分かる。

「実験例４」
実験例１の実験No.1-2について、高流動軽量グラウト組成物１００部に対して水の使用量と水溶性セルロース系増粘剤とアクリル系増粘剤の種類と使用量を変えて高流動軽量モルタルを調製し、流下値以外に、静置フロー値、ブリーディング、材料分離の有無を測定した。結果を表４に併記する。また、減水剤を添加して同様に試験した。結果を表４に併記する。

（使用材料）
減水剤Ａ：ナフタレン系「マイティー１００」（花王社製）
減水剤Ｂ：メラミン系「メルメントＦ１０Ｍ」（ＢＡＳＦジャパン社製）
減水剤Ｃ：ポリカルボン酸系「メルフラックス２６５１Ｆ」（ＢＡＳＦジャパン社製）

（測定方法）
静置フロー値：ＪＩＳＲ５２０２のフロー試験の１５回の落下運動をしない静置フロー値。
ブリーディング：ＪＳＣＥ−Ｆ５３３に準じて測定した。ブリーディング発生のないものを○、発生したものを×とした。
材料分離：ペースト層の浮きや、細骨材の沈降の有無を目視で観察。材料分離の発生がなかったものを○、発生したものを×とした。

表４によれば、水溶性セルロース系増粘剤とアクリル系増粘剤を併用することで、流下値と静置フロー値のバランスがよく、ブリーディングと材料分離発生の双方を抑制できることが分かる。

「実験例５」
表５に示す軽量骨材と細骨材を用いた以外、実験例１と同様に試験した。その高流動軽量グラウト組成物１００部に対して表２に示す水を加えミキサで練混ぜて高流動軽量モルタルとし、流下値、圧縮強度以外に、モルタル密度、さらに、鋼鈑内部に充填し鋼鈑の膨らみを計測した。結果を表５に併記する。

（使用材料）
軽量骨材Ｂ：真珠岩系軽量骨材１．２ｍｍ全通、密度０．１３kｇ／ｌ（市販品）
軽量骨材Ｃ：真珠岩系軽量骨材１．２ｍｍ全通、密度０．４８kg／ｌ（市販品）
軽量骨材Ｄ：真珠岩系軽量骨材１．２ｍｍ全通、密度０．６７kg／ｌ（市販品）

（試験方法）
モルタル密度：ＪＩＳＡ１１７１準じ測定した。
鋼鈑の膨らみ：□５０×５０ｃｍ×高さ２ｍのコンクリート柱に間隙幅４０ｍｍでｔ＝４．５ｍｍ鋼鈑を巻き立て、その間隙にモルタルを０．８ｍ^３／ｈの速度で連続的に充填して、充填終了後の鋼鈑の膨らみを目視で確認した。

表５より、本発明では、低温環境下でも圧縮強度も高く、鋼鈑の膨らみが小さいことがわかる。

「実験例６」
表６に示す起泡剤を使用し、高流動軽量グラウト組成物１００部に対して水６５部を加えミキサで練混ぜて高流動軽量モルタルとしたこと以外は、実験例１と同様に試験し、流動性とモルタル密度（実験例５と同様）、圧縮強度を測定した。結果を表５に示す。

（使用材料）
起泡剤：ポリオキシエチレンアルキルエーテル系粉末起泡剤（市販品：分子内に平均５０個のエチレンオキシド単位を有するセテアリルアルコールをベースとした脂肪アルコールポリグリコールエーテル）

表６によれば、起泡剤を添加することでモルタル密度の軽量化が可能であるが、０．５部を超えて添加しても、軽量化の効果は小さい。

本発明の高流動軽量モルタル組成物及びそれを用いた高流動軽量モルタルにより、軽量で流動性に優れブリーディングや材料分離がなく、鋼板巻立て工法用充填材として施工後膨らみがなく、施工性も良好で、低温環境でも強度発現が良好であるなどの効果を奏するので、土木、建築分野で広範に使用することができる。

Claims

ポルトランドセメントと、ＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃モル比が０．７５〜１．５の結晶質のカルシウムアルミネートと、無水セッコウと、水酸化カルシウムとからなる結合材と、
炭酸リチウムと、
炭酸リチウム以外のアルカリ金属炭酸塩と、
オキシカルボン酸及びそれらの塩のうちの１種または２種以上の有機酸と、
密度が０．１〜０．７ｋｇ／ｌの軽量骨材と、
水溶性セルロース系増粘剤及びアクリル系増粘剤と
を含有し、
減水剤を含有せず、
前記結合材１００部に対して、炭酸リチウムの量が０．３〜２部である
ことを特徴とする高流動軽量モルタル組成物。
ポルトランドセメント、カルシウムアルミネート、無水セッコウ及び水酸化カルシウムからなる結合材１００部中、ポルトランドセメントが３５〜５５部、カルシウムアルミネートが２０〜４０部、無水セッコウが１０〜２５部、水酸化カルシウムが３〜１０部である請求項１に記載の高流動軽量モルタル組成物。
結合材１００部に対して、炭酸リチウム０．３〜２部、炭酸リチウム以外のアルカリ金属炭酸塩０．５〜３．０部、有機酸０．１〜１．０部である請求項２に記載の高流動軽量モルタル組成物。
高流動軽量モルタル組成物１００部中、結合材が９５〜５０部、水溶性セルロース系増粘剤が０．０５〜０．８部、アクリル系増粘剤が０．０１〜０．５部である請求項２又は３に記載の高流動軽量モルタル組成物。
ポリオキシエチレンアルキルエーテル系粉末起泡剤を含有してなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の高流動軽量モルタル組成物。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の高流動軽量モルタル組成物に対して、５０〜１００％の水比で練混ぜてなる高流動軽量モルタル。