JP6783222B2 - モルタルの製造方法および施工器 - Google Patents

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Description

本発明は、施工現場で構造要素の接着に用いられるモルタルの製造方法および施工器に関する。
従来、ブロックを用いた構造物の施工現場ではモルタルが用いられている。モルタルとは、セメントおよび砂に水を加えて練ったものをいい、施工現場では、プラ船にスコップやバケツでセメント、細骨材、水を入れ、練り混ぜて作製される。このようにして作製されるモルタルは、品質の安定性や接着性が作業者の技能に依存する。
モルタルについては、改良が検討されており、例えば、特許文献1は、コンクリート表面に厚付けの凹凸模様仕上げを施す組成物を開示している。この組成物は、セメント、平均粒子径0.1〜0.5mmの細骨材、嵩比重0.02〜0.20、平均粒子径30〜300μの軽量粉体、合成樹脂エマルションを主要成分としている。
また、特許文献2は、柔軟性を有する容器と、容器内に収容された目地材生成材料と、注入すべき水の量を指定する水量指定とを備える目地材生成供給具を開示している。利用者は、指定量の水を容器内に注入し、容器を振ったり揉んだりして内容物を十分に混和させ、絞り出し口から目地材を絞り出すことができる。
特開平8−183678号公報 特開2000−109096号公報
例えばモルタルでブロック間の目地(目地幅10mm)を埋める場合、品質が作業者に依存しているため、接着性が悪くてモルタル剥がれたり、現場で材料を計量する際の配合のバラツキが大きかったり、品質の変動が大きかったりすることがある。近年では、ゼロ目地のブロック構造体が選択されることも多い。また、施工現場での練混ぜに労力が必要となり、作業効率が悪い。一方、ポリマー系の接着剤、ポリマーモルタルも存在するが、セメント系ではないため、目地材としては不適格である。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、接着性が高く、品質が安定したモルタルを製造でき、現場での作業効率を向上できるモルタルの製造方法および施工器を提供することを目的とする。
(1)上記の目的を達成するため、本発明のモルタルの製造方法は、セメントと、前記セメント100質量部に対して400質量部以下の細骨材とを混合し、総量が200g以上5000g以下の粉粒体を用意する工程と、前記セメント100質量部に対して樹脂固形分が1質量部以上125質量部以下のポリマーエマルションを加える工程と、を含むことを特徴としている。
このように、予め用意された粉粒体に特定の配合でポリマーエマルションを加えることで、接着性が高く、品質が安定したモルタルを製造できる。また、用意した粉粒体にポリマーエマルションを加えるだけでよいため、現場での作業効率を向上できる。
(2)また、本発明のモルタルの製造方法は、セメントと、前記セメント100質量部に対して400質量部以下の細骨材と1質量部以上50質量部以下の粉末樹脂を混合し総量が200g以上5000g以下の粉粒体を用意する工程と、前記粉粒体100質量部に対して25質量部以上50質量部以下の水を加える工程と、を含むことを特徴としている。
このように、予め特定の配合で用意された粉粒体を用いることで、接着性が高く、品質が安定したモルタルを製造できる。また、用意した粉粒体に水を加えるだけでよいため、現場での作業効率を向上できる。
(3)また、本発明のモルタルの製造方法は、前記細骨材の粒径が、0.6mm以下であることを特徴としている。これにより、ゼロ目地のブロックの施工に対応ができる。
(4)また、本発明のモルタルの製造方法は、真珠岩、黒曜石またはこれらに準じる石質を有する岩石を粉砕し焼成膨張させた軽量骨材を、前記細骨材100質量部に対して1質量部以上100質量部以下で混合することを特徴としている。これにより、ゼロ目地に対応できる強度の高いモルタルを製造できる。
(5)また、本発明のモルタルの製造方法は、前記粉粒体にさらに着色剤を添加することを特徴としている。これにより、ブロックの目地を着色でき、ブロック構造体のデザイン性を高めることができる。
(6)また、本発明のモルタルの施工器は、セメントおよび前記セメント100質量部に対して400質量部以下の細骨材を有する総量が200g以上5000g以下の粉粒体と、開口部が形成され前記粉粒体を収容する可撓性の容器本体および前記開口部に設けられ内容物を外へ導く吐出口を有する容器と、を備えることを特徴としている。
このように、予め特定の配合で用意された粉粒体を用いることで、接着性が高く、品質が安定したモルタルを製造できる。また、現場での作業効率を向上できる。また、可撓性のある容器本体を用いることで材料の混錬が容易になる。
(7)また、本発明のモルタルの施工器は、前記粉粒体が、前記セメント100質量部に対して1質量部以上50質量部以下の粉末樹脂をさらに有することを特徴としている。このように予め粉末樹脂を含めることで水だけを追加すればよくなり、作業が容易になる。
(8)また、本発明のモルタルの施工器は、前記吐出口が、先端の開口の口径が2mm以上10mm以下のノズルを有することを特徴としている。これにより、ノズルを用いて細かい接着部にモルタルを施工できる。
(9)また、本発明のモルタルの施工器は、前記容器本体の幅が、前記開口部側に向かって小さくなっていることを特徴としている。これにより、粘性の高いモルタルでも小さな抵抗で絞り出すことができる。
本発明によれば、予め特定の配合で用意された粉粒体を用いることで、接着性が高く、品質が安定したモルタルを製造できる。また、用意した粉粒体に水を加えるだけでよいため、現場での作業効率を向上できる。
(a)、(b)それぞれモルタルの施工器およびモルタル製造の補助器を示す正面図である。 (a)〜(c)それぞれモルタルの製造方法の一工程を示す図である。 (a)、(b)それぞれモルタルの施工方法の一工程を示す図である。 打込み目地構造を示す断面図である。 (a)、(b)いずれも容器本体としてチューブ容器を用いたモルタルの施工器を示す正面図である。 (a)、(b)それぞれ実験の条件および結果を示す表である。
以下に、本発明の実施形態について説明する。
[第1の実施形態]
(施工器および補助器の構成)
図1(a)は、モルタルの施工器100を示す正面図である。モルタルの施工器100は、粉粒体110および容器120を備えている。粉粒体110は、セメントおよび細骨材を有し、総量が200g以上5000g以下である。これにより、セメント、骨材からなる粉粒体110を予めプレミックスして少量(200g以上5000g以下)に小分けでき、それに応じてポリマーエマルション210も小分けすることができる。
セメントの種類は、普通ポルトランドセメントが通常コスト等の観点で好ましいが、状況や用途に応じて早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、エコセメント等いずれのセメントを用いてもよい。
細骨材には、珪砂を用いることができ、その他、砕砂、炭酸カルシウム粉末等であってもよい。細骨材は、セメント100質量部に対して400質量部以下含まれている。このように、予め特定の配合で用意された粉粒体110を用いることで、接着性が高く、品質が安定したモルタルを製造できる。また、現場での作業効率を向上できる。
粉粒体110中では、予めセメントと細骨材とが混合され、細骨材がセメントに分散していることが、後の練り混ぜ工程を容易にすることから好ましい。なお、細骨材は、種類や粒度により目地幅10mmから1mm以下のゼロ目地まで対応可能である。特に粒径0.6mm以下であることが好ましい。これにより、目地幅1mm以下までの目地の施工に対応することが可能になる(ゼロ目地)。
容器120は、容器本体121および吐出口125を備えている。容器本体121は、一方に開口部122が形成された有底の形状で粉粒体110を収容している。容器本体121は、例えば樹脂製のシートをラミネート加工して形成されたパウチであり、作業者による揉む力で変形する程度の可撓性を有している。このように可撓性のある容器本体121を用いることで材料の混錬が容易になる。また、容器120は、混錬の具合が分かるように透明であることが好ましい。
パウチの仕様は、特に限定されないが、容器本体121の長手方向端部に開口部122が設けられ、開口部122を閉じたときには容器120内が密封されることが好ましい。これにより、施工時に容器120から吐出されるモルタル量が制御しやすくなる。図1(a)の例では、開口部122が容器本体121の幅方向中央に設けられているが、図1(b)の補助器200のように開口部122が容器本体121の幅方向の一方に偏った位置に向きを傾斜して設けられていてもよい。
例えば、開口部122は、樹脂製のキャップ123と円筒形状の連通部124とで形成され、キャップ123および連通部124は、互いに着脱可能に形成されている。キャップ123と連通部124とは互いにネジ溝が設けられ螺合可能に形成されていてもよいし、キャップ123の内壁に設けられた凸部と連通部124の外周に設けられた凹部とが嵌合可能に形成されていてもよい。
また、開口部122の連通部124には、付属のノズル125(吐出口)が着脱可能であることが好ましい。ノズル125は、容器本体121の開口部に設けられ、内容物の出入りを導く機能を有する。ノズル125は、樹脂製で先端が開口したコーン形状に形成され、例えば内側が連通部124に螺合または嵌合可能になっている。ノズル125先端の開口の口径は2mm以上10mm以下であることが好ましく、3mm以上4mm以下であることがさらに好ましい。これにより、ノズル125を用いて細かい接着部にモルタルを施工できる。
図1(b)は、モルタル製造の補助器200を示す正面図である。補助器200は、ポリマーエマルション210および容器220を備えている。ポリマーエマルション210は、ブロック等のコンクリート構造要素に対して接着性を向上させる特定の樹脂固形分が水に分散した液体である。ポリマーエマルション210には、樹脂固形分が、混合しようとするセメント100質量部に対して1質量部以上125質量部以下含まれる。なお、樹脂固形分は、混合しようとするセメント100質量部に対して4質量部以上50質量部以下含まれることがさらに好ましい。
ポリマーエマルション210を混入することでモルタルの接着性が上がりブロックとブロックを接着可能になる。なお、ポリマーエマルション210は、リグニンスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩またはメラミン系樹脂等の分散剤を用いることができる。樹脂固形分には、スチレンアクリル系、EVA系、天然ゴム系、SBR系を用いることができ、特にスチレンアクリル系を用いることが好ましい。
容器220は、容器本体221および開口部222を備え、ポリマーエマルション210を収容する。開口部222は、樹脂製のキャップ123と円筒形状の連通部124とで形成でき、キャップ223および連通部224は、互いに着脱可能にできる点では、施工器100と同様であるが、補助器200の連通部224の先端の外径は、施工器100の連通部124の先端の内径より小さいことが好ましい。これにより、ポリマーエマルション210を容器120に注入しやすくなる。
このように、セメントと骨材とポリマーエマルション樹脂をプレミックスしてセット化した建築用コンクリートブロック用のモルタルで、仮固定用の接着剤または目地モルタルとして利用できる。
上記のように構成されたモルタルの施工器100およびモルタル製造のための補助器200は、空洞ブロックや型枠状ブロックの施工に用いる仮止め接着剤や目地モルタルとして使用するのに特に適している。以下にその具体例として、モルタルの製造方法および施工方法を説明する。
(モルタルの製造方法)
図2(a)〜(c)は、それぞれモルタルの製造方法の一工程を示す図である。まず、図2(a)に示すように、施工器100および補助器200を準備する。その際には、セメントと、セメント100質量部に対して400質量部以下の細骨材とを混合し、総量が200g以上5000g以下の粉粒体110を用意し、施工器100の容器120に充填する。また、セメント100質量部に対して樹脂固形分が1質量部以上125質量部以下のポリマーエマルション210を準備し、補助器200の容器220に充填する。このような準備は、施工現場ではなく、専用の工場で行うことが好ましい。その結果、正確な秤量が可能となり、品質を安定させることができる。
上記のように準備された施工器100および補助器200を用いて、図2(b)に示すように、容器120に補助器200内のポリマーエマルション210を注入する。注入作業は、作業者が補助器200を手h0で持って行えばよい。このようにして、特定の配合でポリマーエマルションを加えることで、接着性が高く、品質が安定したモルタル310を製造できる。また、用意した粉粒体110にポリマーエマルション210を加えるだけでよいため、現場での作業効率を向上できる。この注入工程以降は、作業効率やモルタル310の鮮度(反応の進行による硬さに関連)の観点からモルタル310の施工現場で行うことが好ましい。
ポリマーエマルション210の注入を終えたら、図2(c)に示すように、施工器100の容器120を手h0で揉む。これにより、ポリマーエマルション210と粉粒体110とが練り混ぜられ、均一で施工に適したモルタル310を製造できる。また、セット化したミキサーを使用しないで練混ぜが可能となる。
(モルタルの施工方法)
上記のようにして製造されたモルタル310は、ブロックを用いた構造物の施工現場で用いられる。図3(a)、(b)は、それぞれモルタルの施工方法の一工程を示す図である。図3(a)、(b)では、ブロック400の仮止めにモルタル310を用いているが、これは一例であり、その他の施工にモルタル310を用いてもよい。
まず、図3(a)に示すように、施工器100を絞り、その内部のモルタル310を吐出させ、ブロック400同士を接着しようとする面(例えば図示するようにフェイスシェル)に塗布する。その際にはノズル125を用いることが好ましい。容器120先端にノズル125を取り付けて、圧力を加えて押し出すことで、ブロック400のフェイスシェルに適量塗ることが可能である。
そして、図3(b)に示すように、ブロック400同士を接着させ、モルタル310の塗布とブロック400の接着を繰り返すことで、ブロック構造体500を下から組み上げる。最後にブロック400の空洞部分にコンクリートを充填し固めることでブロック構造体500が完成する。
(打込み目地構造)
なお、上記のモルタル310の製造および施工方法は、打ち込み目地構造を有するブロック400を用いてブロック構造体500を構成する際に好ましい。特に、空洞ブロックや型枠状ブロックに特殊な切込み410を設けた打込み目地構造用のブロック400との組合せによる施工方法とすることで、施工速度が大幅に改善され、大幅な省力化が図れる。
図4は、打込み目地構造を示す断面図である。図4に示す例では、ブロック400の側端部に打込み目地形成用の切込み410を備えている。ブロック400同士を接着させる際には、その切込み410が対向して合わさることで凹部が形成されている。その凹部にモルタル310を充填することで打込み目地315が形成される。モルタル310の充填は上記のモルタル310の塗布工程で切込み410にモルタル310を塗布しておくことで実施できる。このようにして、ブロック構造体500の外から見たときに目地が無い構造(ゼロ目地)を形成できる。打ち込み目地でブロック400同士を仮止めし、空洞部分にコンクリート600を充填し、固めることでブロック構造体500が完成する。
[第2の実施形態]
粉粒体は、セメント100質量部に対して1質量部以上50質量部以下の粉末樹脂を有してもよく、2質量部以上25質量部以下の粉末樹脂を有することがさらに好ましい。その場合には、補助器200には、ポリマーエマルション210に代えて水を充填しておき、施工器100の容器120に水を注入する。この場合には、予め粉末樹脂を含めることで水だけを追加すればよくなり、作業が容易になる。粉末樹脂としては、スチレンアクリル系、EVA系、天然ゴム系、SBR系を用いることができ、特にスチレンアクリル系を用いることが好ましい。
具体的には、セメントと、セメント100質量部に対して400質量部以下の細骨材と1質量部以上50質量部以下の粉末樹脂を混合し総量が200g以上5000g以下の粉粒体を用意し、この粉粒体を施工器100の容器120に充填する。そして、粉粒体100質量部に対して25質量部以上50質量部以下の水を加える。このようにして接着性が高く、品質が安定したモルタルを製造できる。また、用意した粉粒体に水を加えるだけでよいため、現場での作業効率を向上できる。
[第3の実施形態]
上記の実施形態では、粉粒体として軽量骨材を用いていないが、骨材として発泡骨材のような低強度の軽量骨材を用いてもよい。例えば真珠岩、黒曜石またはこれらに準じる石質を有する岩石を粉砕し焼成膨張させた軽量骨材(例えばパーライト)を混合してもよい。これにより、ブロックを設置する際の自重等の圧力の作用により軽量骨材が潰れ、1mm以上の大きさの軽量骨材が1mm以下となる。その結果、ゼロ目地に対応できる強度の高いモルタルを製造できる。
この場合、軽量骨材を細骨材100質量部に対して1質量部以上100質量部以下で混合することが好ましい。また、軽量骨材の混合は、セメント100質量部に対して、0質量部以上400質量部以下とし、100質量部以上300質量部以下とすることが好ましい。
[第4の実施形態]
粉粒体にさらに着色剤を入れてもよい。これにより、ブロックの目地を着色でき、ブロック構造体のデザイン性を高めることができる。顔料(蛍光塗料)などで着色することにより、目地を活かしたデザイン性の優れた壁体を構築することができる。
[第5の実施形態]
上記の実施形態では、容器本体の幅は開口部に向かってほぼ一定であるが、容器本体の幅が開口部側に向かって小さくなる形状であってもよい。図5(a)、(b)は、容器本体721の幅が開口部側に向かって小さくなるように容器本体721が形成されたモルタルの施工器700を示す正面図である。モルタルの施工器700は、容器720およびノズル725(吐出口)で構成されており、容器720は、容器本体721および開口部722により形成されている。なお、容器720は、透明であることが好ましい。
図5(a)、(b)に示すように、容器本体721は、一方の端部721aが閉塞された筒状の胴部721bと、他端を閉塞するととともに中央に開口部722が設けられた肩部721cとが一体的に形成されている。容器本体721はチューブ容器であり、端部721aは胴部721bを形成する筒状の樹脂製シートを潰してシールすることで形成できる。肩部721cは、胴部721bのシートに対して垂直か傾斜を持たせた厚めの樹脂で形成され、開口部722を開口状態で維持している。
容器本体721の幅は、開口部722側に向かって小さくなるように形成されている。すなわち、開口部722における容器本体721の幅は、端部721aにおける容器本体721の幅より小さい。特に、容器本体721の幅が、開口部722側に向かってテーパ状に狭くなっていることが好ましい。このように吐出先に向かって細くなる構造を有することで、粘性の高いモルタルでも、胴部721bを開口部722側に押して絞り出すことで小さな抵抗で吐出できる。なお、幅方向は、吐出方向に対して垂直な方向のうち外形が最も大きい方向であり、厚さ方向は、吐出方向に対して垂直かつ幅方向に垂直な方向である。容器本体721の厚さは、必ずしも開口部722側に向かって小さくなっている必要はない。
ノズル725は、ノズル本体725aとその先端に着脱可能なノズルキャップ725bとで構成されることが好ましい。図5(a)は、ノズル本体725aにノズルキャップ725bが装着されたモルタルの施工器を示しており、図5(b)は、ノズル本体725aからノズルキャップ725bが外されたときのモルタル施工器を示している。ノズルキャップ725bを用いることで、施工器を使用しないときにはモルタルがノズル本体725aの先端から漏れないように封止することができる。
なお、以上の実施形態では主にブロックの仮止めまたは目地形成の目的に上記のモルタルが用いられる例を説明しているが、コンクリートの補修用にも利用可能である。
[実験]
上記のモルタルの製造方法に基づいて試料を作製し、接着性、作業性、目地幅1mm以下での接着の可否について実験した。図6(a)、(b)は、それぞれ実験の条件および結果を示す表である。セメントには普通ポルトランドセメント(N−C)を使用し、0.6mm以上または0.6mm以下骨材、粉末樹脂、パーライトをそれぞれの比率で混合して粉粒体を準備した。
粉末樹脂には、スチレンアクリル系樹脂を用いて、水と混合してポリマーエマルションを作製した。いずれのエマルションも樹脂固形分が45%を占めるように調整した。粒体に対し、エマルションまたは水をそれぞれの比率で混合してモルタルを製造し、各モルタルの試料を作製した。
接着性は、接着したブロックの一方に1.0N/mmの圧力をかけたときに接着が剥がれるか否かの基準で判断した。作業性は、人間の力で施工器の容器を絞ったときに先端口径10mmのノズルからモルタルを吐出できるか否かの基準で判断した。表中の「○」は基準を満たした場合、「×」は基準を満たさなかった場合を示している。目地幅1mm以下での接着の可否は、目地幅を測ることで判断した。
図6(a)に示すように、No1の試料は、接着性が不十分だった。粉末樹脂が少ないためと考えられる。一方、No2の試料は、作業性が低下した。粉末樹脂が多すぎるためと考えられる。一方、No3〜6の試料は、接着性および作業性のいずれについても基準を満たしていた。
また、No7、10の試料では、接着性が不十分だった。ポリマーエマルションの樹脂固形分の比率が少なすぎるためと考えられる。また、No8の試料では、作業性が低下した。樹脂固形分が多すぎるためと考えられる。一方、No9、11、12の試料は、接着性および作業性のいずれについても基準を満たしていた。
図6(b)に示すように、No13の試料は、目地幅1mm以下のブロックの接着ができなかった。これは、0.6mm以上の骨材を混合したためと考えられる。また、No17の試料では、作業性が低下し、目地幅1mm以下のブロックの接着もできなかった。パーライトを入れすぎたためと考えられる。一方、No14〜16の試料は、接着性、作業性および目地幅1mm以下での接着の可否のいずれについても基準を満たしていた。
以上の実験結果から、骨材の大きさ、粉末樹脂の混合比率、ポリマーエマルションの樹脂固形分の混合比率、パーライトの混合比率等が、モルタルの施工の成否に関連することが分かった。
100 モルタルの施工器
110 粉粒体
120 容器
121 容器本体
122 開口部
123 キャップ
124 連通部
125 ノズル(吐出口)
200 補助器
210 ポリマーエマルション
220 容器
221 容器本体
222 開口部
223 キャップ
224 連通部
310 モルタル
315 打込み目地
400 ブロック
410 切込み
500 ブロック構造体
600 コンクリート
700 モルタルの施工器
720 容器
721 容器本体(チューブ容器)
721a 端部
721b 胴部
721c 肩部
722 開口部
725 ノズル(吐出口)
725a ノズル本体
725b ノズルキャップ
h0 手

Claims (4)

  1. 目地幅mm以下のゼロ目地の打込み目地構造を有するコンクリートブロックの組積造の目地の施工に用いられるモルタルの製造方法であって、
    セメントと、前記セメント100質量部に対して400質量部以下の細骨材とを混合し、総量が200g以上5000g以下の粉粒体を目地施工用容器内に用意する工程と、
    前記セメント100質量部に対して樹脂固形分が1質量部以上125質量部以下のポリマーエマルションを前記目地施工用容器内の粉粒体に加える工程と、を含み、
    前記粉粒体に、真珠岩、黒曜石またはこれらに準じる石質を有する岩石を粉砕し焼成膨張させた軽量骨材を、前記細骨材100質量部に対して1質量部以上100質量部以下で混合することを特徴とするモルタルの製造方法。
  2. 目地幅mm以下のゼロ目地の打込み目地構造を有するコンクリートブロックの組積造の目地の施工に用いられるモルタルの製造方法であって、
    セメントと、前記セメント100質量部に対して400質量部以下の細骨材と1質量部以上50質量部以下の粉末樹脂を混合し総量が200g以上5000g以下の粉粒体を目地施工用容器内に用意する工程と、
    前記粉粒体100質量部に対して25質量部以上50質量部以下の水を前記目地施工用容器内の粉粒体に加える工程と、を含み、
    前記粉粒体に、真珠岩、黒曜石またはこれらに準じる石質を有する岩石を粉砕し焼成膨張させた軽量骨材を、前記細骨材100質量部に対して1質量部以上100質量部以下で混合することを特徴とするモルタルの製造方法。
  3. 前記細骨材の粒径は、0.6mm以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモルタルの製造方法。
  4. 前記粉粒体にさらに着色剤を添加することと特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載のモルタルの製造方法。
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