JP6891041B2 - 早強性超高強度グラウト組成物 - Google Patents

Description

本発明は早強性超高強度グラウト組成物に関する。

土木構造物や建築構造物の構築又は補修、或いは機械の設置等において、流動性の高いセメント系グラウト材が広く用いられている。
建築構造物は超高層化或いは大規模化される傾向にあり、超高層化や大規模化のために構造物自体に高強度化が求められている。そのため、各種部材の接合部等に用いられるグラウト材も高強度なものが求められている。また、構造物の補修に用いられるグラウト材も高強度なものが求められている。
高強度なグラウト材とするために、シリカフュームやメタカオリン等のポゾランをセメントに混和し、水セメント比（水結合材比）を小さくしたセメント系グラウト材が提案されている（例えば特許文献１〜２参照）。さらに最近では、特許文献１〜２記載の発明よりもより早期により高強度が得られる早強性超高強度グラウト組成物が求められている。

より早期により高強度とするためには、急硬性の混和材（剤）の添加又は増量、より低い水セメント比（水結合材比）で混練すること、或いは加熱養生することが考えられる。しかし、単に急硬性混和材（剤）の添加又は増量を行ったり、より低い水セメント比（水結合材比）で混練すると、流動性が低下しグラウト材として用いることができないレベルとなったり、練混ぜが行い難く、強制二軸式コンクリートミキサ等の強力な練混ぜ性能を有するミキサを用いないと練混ぜができないことになる。また、施工現場で加熱養生することは困難で、コストも手間も掛かってしまう。

このような状況下、二酸化珪素含有率が９０％以上のシリカ質微粉末（シリカフューム）と密度３．０ｇ／ｃｍ³以上のフェロニッケルスラグを含有し低水／結合材比とした高強度グラウト組成物も提案されている（例えば特許文献３参照）。

特開２００８−１４３７５９号公報 特開２０１１−１３６８６３号公報 特開２００８−０９４６７５号公報

しかしながら、特許文献３のような高強度グラウト組成物は混練し難く、混合層底部に攪拌羽根が配置され該攪拌羽根を高速で回転させてグラウト組成物を水と混練するタイプのミキサや高速ハンドミキサで混練しようとすると、混練できないことや、混練できたとしてもミキサに負荷が掛かり過ぎてしまうこと、又は混練時間に時間が掛かるという問題がある。さらには、細骨材として密度３．０ｇ／ｃｍ³以上の重量骨材が配合されているため、グラウトポンプで長距離圧送した場合に材料分離の虞があり、施工性に支障が生じる可能性がある。

従って、本発明は、特殊な装置を使用しなくても混練し易く、混練したグラウト材が流動性に優れグラウトポンプで容易に圧送可能であり、且つ蒸気養生を行わなくとも材齢７日で１２０Ｎ／ｍｍ²以上の圧縮強度が得られる早強性超高強度グラウト組成物を提供することを課題とする。

そこで、本発明者は、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末、石膏、減水剤、増粘剤及び細骨材を配合して種々検討した結果、これらの成分をそれぞれ特定割合で含有し、細骨材を特定の粒度分布とすることにより、現場で通常使用されるミキサを用いても混練し易く、混練したグラウト材の流動性が良好でグラウトポンプで容易に圧送可能であり、且つ蒸気養生を行わなくとも材齢７日で１２０Ｎ／ｍｍ²以上という優れた圧縮強度が得られる早強性超高強度グラウト組成物が得られることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、以下の発明〔１〕〜〔５〕を提供するものである。

〔１〕セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末、石膏、減水剤、増粘剤及び細骨材を含み、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、セメント７０〜９０質量部、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末８〜１８質量部、石膏４〜１２質量部、細骨材４０〜７０質量部、減水剤０．１５〜１．８０質量部、増粘剤０．００５〜０．１２質量部を含有し、
該細骨材が、２．５ｍｍを超える粒子の割合が２５質量％以下、０．１５ｍｍ以下の粒子が１５質量％以下且つ０．３ｍｍを超え２．５ｍｍ以下の粒子が７０質量％以上である早強性超高強度グラウト組成物。
〔２〕前記細骨材の０．３ｍｍを超え２．５ｍｍ以下の粒子が９０質量％以上である上記〔１〕の早強性超高強度グラウト組成物。
〔３〕水結合材比２０以上３０％以下で使用する上記〔１〕又は〔２〕の早強性超高強度グラウト組成物。
〔４〕前記増粘剤が、２０℃における２質量％水溶液の粘度が１００〜１５００ｍＰａ・ｓである水溶性セルロースである上記〔１〕〜〔３〕何れかの早強性超高強度グラウト組成物。
〔５〕更に、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、消泡剤を０．０３〜０．２質量部含有する上記〔１〕〜〔４〕何れかの早強性超高強度グラウト組成物。

本発明によれば、混練し易く、混練したグラウト材が流動性に優れ、且つ蒸気養生を行わなくとも材齢７日で１２０Ｎ／ｍｍ²以上の圧縮強度が得られる早強性超高強度グラウト組成物が提供できる。
また、本発明によれば、混合層底部に攪拌羽根が配置され該攪拌羽根を高速で回転させてグラウト組成物を水と混練するタイプのミキサ又は高速ハンドミキサで混練しても、混練し易く、混練したグラウト材が流動性に優れグラウトポンプで容易に圧送可能であり、且つ蒸気養生を行わなくとも材齢７日で１２０Ｎ／ｍｍ²以上の圧縮強度が得られる早強性超高強度グラウト組成物が提供できる。
本発明によれば、高強度建築構造物等の建設工事において、一般の混合層底部に攪拌羽根が配置され該攪拌羽根を高速で回転させるグラウトミキサで練混ぜたグラウトをグラウトポンプを用いて圧送し施工することにより、材齢７日で１２０Ｎ／ｍｍ²以上の圧縮強度が得られ、上記工事における工期短縮や作業効率化が図れる利点がる。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物は、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末、石膏、減水剤、増粘剤及び細骨材を含み、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、セメント７０〜９０質量部、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末８〜１８質量部、石膏４〜１２質量部、細骨材４０〜７０質量部、減水剤０．１５〜１．８０質量部、増粘剤０．００５〜０．１２質量部を含有し、
該細骨材が、２．５ｍｍを超える粒子の割合が２５質量％以下、０．１５ｍｍ以下の粒子が１５質量％以下且つ０．３ｍｍを超え２．５ｍｍ以下の粒子が７０質量％以上であることを特徴とする。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物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、並びにこれらのポルトランドセメント又はエコセメントに、フライアッシュ、高炉スラグ、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。ワーカビリティを損ない難く可使時間が長く確保し易く且つ材齢７日の圧縮強度が高いことから、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント及びエコ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。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物においてセメントの含有量は、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、７０〜９０質量部とする。７０質量部未満では材料分離を抑えながらグラウトとしての流動性を確保し難い。９０質量部を超えると、グラウトとしての流動性を確保しながら材齢７日の圧縮強度を１２０Ｎ／ｍｍ²以上とすることが難しい。材料分離し難く、材齢７日の圧縮強度をより高く且つグラウトとしての良好な流動性が得られることから、セメントの含有量をセメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、７５〜８５質量部とすることが好ましく、７６〜８４質量部とすることが更に好ましい。

本発明に用いる非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末は、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃を主要化学成分として含有する鉱物のうち非晶質のものである。ここでいう非晶質とは、粉末Ｘ線回折装置による測定で、ピークが見られなくなることをいい、本発明に用いる非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末は非晶質の割合が７０質量％以上であればよく、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは１００質量％のもの、即ち粉末Ｘ線回折装置による測定でピークが全く見られないものが最も好ましい。非晶質の割合が低いアルミノ珪酸鉱物粉末、即ち結晶質の割合が高いアルミノ珪酸鉱物粉末は、非晶質の割合が高いアルミノ珪酸鉱物粉末に比べて、同じ混和量における強度発現性が悪く、同じ強度を得るためにはより多くのアルミノ珪酸鉱物粉末を必要とする。本発明に用いる非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末には、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃以外に、ＴｉＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ等の微量成分が含まれていても良い。微量成分の合計が２０質量％以下とすることが、グラウトの圧縮強度を高めることから好ましく、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃以外の各微量成分が２．５質量％以下とすることがより好ましい。本発明に用いる非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末は、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₂を主要化学成分として含有する結晶質のアルミノ珪酸鉱物を加熱し非晶質化した非晶質アルミノ珪酸鉱物を粉末にすることによって得られる。また、早期に強度発現性を発揮させる観点で、Ａｌ₂Ｏ₂成分が３０質量％以上あることが好ましい。加熱による非晶質化の前に粉末にしても良い。ここで用いる結晶質のアルミノ珪酸鉱物は、鉱物中に結晶水や水酸基が含まれていても良い。本発明に用いる非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末としては、カオリナイト、ハロサイト、ディッカイト等のカオリン鉱物（粘土鉱物）を加熱し非晶質化した非晶質アルミノ珪酸鉱物の粉末が、化学成分が比較的安定したものを入手し易く、混和したグラウトの物性が比較的安定することから好ましい。アルミノ珪酸鉱物の非晶質化のための加熱としては、外熱キルン、内熱キルン、電気炉等による焼成、及び溶融炉を用いた溶融等が挙げられる。

本発明に用いる非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末の粉末度は、グラウトとしての良好な流動性を得る点及び材齢７日の高い圧縮強度を得る点から、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７に規定される比表面積試験による測定したブレーン比表面積の値が、１５０００〜４５０００ｃｍ²／ｇの範囲のものが好ましい。より好ましい非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末の粉末度は、ブレーン比表面積で２００００〜４００００ｃｍ²／ｇの範囲である。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物において非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末の含有量は、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、８〜１８質量部とする。８質量部より少ないと強度が不足するか、強度を得るために水量を水結合材比２０％よりも少なくせざるを得ないために練混ぜし難くなる。非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末の含有率が１８質量部を超えると、流動性が得られ難くなり、グラウトとしての流動性を確保するために水量又は減水剤量を増加させると強度が不足する。非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末の含有量をセメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して８．３〜１６質量部とすることが、練混ぜし易く、グラウトとしての良好な流動性を確保した上で強度を易い点でより好ましい。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物に用いる石膏は、無水石膏、二水石膏又は半水石膏を主成分とする粉末であれば特に限定されないが、強度増進作用の観点からＩＩ型無水石膏を主成分とするものが好ましい。石膏は、セメント中のアルミネート相等と反応しエトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＳＯ₄・３２Ｈ₂Ｏ）を生成させ、これによりグラウト硬化体の収縮を抑制することができるとともに、初期強度を高めることができる。使用する石膏の粉末度はブレーン法による比表面積で３０００ｃｍ²／ｇ以上のものが、反応活性が得られるので好ましい。より好ましくは粉末度が５０００ｃｍ²／ｇ以上の石膏が良い。粉末度の上限は特に制限されないが、粉末度を高めるコストが嵩む割にはその効果が鈍化することから概ね１５０００ｃｍ²／ｇ程度が適当である。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物において石膏の含有量は、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、４〜１２質量部とする。４質量部未満では自己収縮が大きくなるとともに強度が不足する。１２質量部を超えると、流動性が得られ難くなり、グラウトとしての流動性を確保するために水量又は減水剤量を増加させると強度が不足する。強度が高く且つ良好な流動性が得られることから、石膏の含有量を、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して５〜１０質量部とすることが好ましく、６．５〜８．５質量部とすることが更に好ましい。

本発明に用いる細骨材は、特に限定されず、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石、人工骨材、スラグ骨材などを用いることができる。材料不分離性・ポンプ圧送性に優れることから、密度が３．０ｇ／ｃｍ³未満の細骨材が好ましく、より好ましくは密度が３．０ｇ／ｃｍ³未満の細骨材、なかでも、比較的単粒度で細骨材の粒度変動が少なく、圧縮強度発現性の高い珪砂を使用することが好ましい。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物に用いる細骨材は、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、４０〜７０質量部含有する。４０質量部未満では結合材が多くなり、流動性が得られ難くなり、グラウトとしての流動性を確保するために水量又は減水剤量を増加させると強度が不足する。７０質量部を超えると、圧縮強度が低くなる。細骨材のより好ましい含有量は、前記結合材１００質量部に対して４５〜７０質量部である。

本発明に用いる細骨材は、２．５ｍｍを超える粒子の割合が２５質量％以下、０．１５ｍｍ以下の粒子が１５質量％以下且つ０．３ｍｍを超え２．５ｍｍ以下の粒子が７０質量％以上の粒度からなるものを使用し、上記の細骨材から選ばれる一種又は二種以上を混和し含有させることができる。２．５ｍｍを超える粒子の割合が２５質量％を超えると、練混ぜたグラウトの風合いを損ね、材料分離やポンプ圧送性に不具合が発生する。０．１５ｍｍ以下の粒子が１５質量％を超える、あるいは０．３ｍｍを超え２．５ｍｍ以下の粒子が７０質量％未満であると、グラウトミキサ等による練混ぜが容易でなくなるとともに、練混ぜたグラウトの初期流動性が低下し、流動性が確保できなくなる。グラウトの混練性及び流動性、圧縮強度発現性のバランスの観点から上記細骨材の０．３ｍｍを超え２．５ｍｍ以下の粒子が９０質量％以上であることがより好ましい。また、同様の観点から、２．５ｍｍを超える粒子の割合は２０質量％以下が好ましく、０．１５ｍｍ以下の粒子は１０質量％以下がより好ましい。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物に用いる減水剤は、特に限定されず、例えば、ポリカルボン酸塩系減水剤、ナフタレンスルホン酸塩系減水剤、メラミンスルホン酸塩系減水剤及びリグニンスルホン酸塩系減水剤が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。用いる減水剤としては、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いると、少ない添加量でグラウトを超高強度とし易いことから好ましい。ポリカルボン酸塩系高性能減水剤又はポリカルボン酸塩系高性能ＡＥ減水剤が、少量の含有で流動性保持時間を長くできることから特に好ましい。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物における減水剤の含有量は、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して０．１５〜１．８０質量部とする。０．１５未満では、減水効果が得られず、グラウトを容易に混練し難く且つ流動性が不足する。１．８０質量部を超えると、練混ぜたグラウトの風合いを著しく損ね、材料分離やポンプ圧送性に不具合が発生する。より好ましい減水剤の含有量は、前記結合材１００質量部に対して０．２〜１．５質量部である。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物に用いる増粘剤は、セルロース系増粘剤、アクリル系増粘剤、グアーガム系増粘剤などが使用でき、セルロース系増粘剤が好ましく、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースが好ましい例として挙げられる。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物に用いる増粘剤は、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、０．００５〜０．１２質量部含有させる。０．００５質量部未満では、グラウトに材料分離が発生し、強度不足となる。０．１２質量部を超えると、グラウトが混練し難く且つ流動性が不足するので好ましくない。材料不分離性に優れ且つ流動性に優れることから、増粘剤の含有量は、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、０．０１〜０．１０質量部とすることが好ましく、０．０２〜０．０８質量部とすることが更に好ましい。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物に用いる増粘剤は、２０℃における２質量％水溶液の粘度が１００〜１５００ｍＰａ・ｓである水溶性セルロースを使用することが好ましい。上記低粘度の増粘剤を使用することにより、グラウトの混練性が向上し、且つ材料分離を抑制する中で、本発明の流動性、圧縮強度発現性を確保することができる。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物には消泡剤を使用することが好ましい。消泡剤としては特に限定されるものではないが、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系、プルロニック系化合物等が挙げられる。その使用量はセメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、０．０３〜０．２質量部が圧縮強度を高くできることから好ましい。また、消泡剤の含有量をこの範囲とすることにより、十分な消泡効果が得られ、グラウト混練中に発生するエントラップエアや減水剤のエントレンドエアを抜くことができる。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物には、セメント及び非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末、石膏、増粘剤、骨材、減水剤、消泡剤以外に、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、例えば発泡剤、膨張材、セメント用ポリマー、防水材、防錆剤、収縮低減剤、保水剤、顔料、繊維、撥水剤、白華防止剤、急結剤（材）、急硬剤（材）、凝結遅延剤、高炉スラグ微粉末、石粉、シリカフューム、火山灰、空気連行剤、表面硬化剤等が挙げられる。

本発明の早強性超高強度グラウト組成物を水と練り混ぜたグラウトは、構造物等の部材との一体化を図るために無収縮性を付与することが好ましく、例えば、金属アルミ粉末等の発泡剤を適量添加することにより、容易に無収縮性を発揮することができる。発泡剤を添加する場合の添加量としては、グラウト組成物の質量に対し０．０００１〜０．００２質量％とすることが好ましい。

また、本発明で使用される混和材料は、粉末状でも水溶液状でも使用可能であるが、施工現場で複雑な計量操作等を必要とせずに、所定量の水を計量し混練するだけですぐに使用できるように、本発明の早強性超高強度グラウト組成物の配合成分のすべてが予め混合され粉末状である所謂「プレミックス製品」であるほうが施工現場での作業性が良い為、使用する混和材料自体も全て粉末状又は顆粒状であることが好ましい。

また、本発明の早強性超高強度グラウト組成物は、前記の早強性超高強度グラウト組成物と水結合材比２０％以上３０％以下となる量の水とを混練したものが好ましい。なかでも早強性超高強度発現性の観点から、水結合材比２０％以上２６％未満となる量の水とを混練したものがより好ましい。混練する方法は特に限定されず、例えば水に前記の早強性超高強度グラウト組成物を全量加え混練する方法、水に前記の超高強度グラウト組成物を混練しながら加え更に混練する方法、前記の超高強度グラウト組成物に水を全量加え混練する方法、前記の超高強度グラウト組成物に水を混練しながら加え更に混練する方法、水及び前記の超高強度グラウト組成物のそれぞれ一部ずつを２以上に分けて混練したものを合わせて更に混練する方法、水と水性の混和材料を合わせたものに前記の超高強度グラウト組成物を全量加え混練する方法、水と水性の混和材料を合わせたものに前記の超高強度グラウト組成物を混練しながら加え更に混練する方法、前記の超高強度グラウト組成物に水と水性の混和材料を合わせたものを全量加え混練する方法等が挙げられる。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、例えば強制二軸式コンクリートミキサ、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。なかでも混合層底部に攪拌羽根が配置され該攪拌羽根を高速で回転させてグラウト組成物を水と混練するタイプの一般的なグラウトミキサが短時間で容易に混練できるので好ましい。

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。

［実施例１］
以下に示す使用材料を用い、表１に示す配合割合で各水準６ｋｇのグラウト組成物を作製した。グラウト組成物の作製方法は、作製するグラウト組成物の質量が６ｋｇとなる量の表２に示す割合の各材料を、ポリ袋（縦６５０ｍｍ×横３５０ｍｍ×厚さ０．１ｍｍ）に投入し、密閉した後に６０秒間手で振り、各材料を混合することでグラウト組成物を作製した。作製したグラウト組成物を表１に示す水結合材比となる水量の水を加え、金属容器内でハンドミキサ（１１００ｒ．ｐ．ｍ．，羽根直径１００ｍｍ）により材料投入後、１２０秒間混練することによりグラウトを作製した。グラウトの作製は、何れも２０±３℃、湿度６０％以上の恒温室内で行った。
作製したグラウトの品質試験として、以下に示す通り、練り混ぜ直後及び６０分後のフロー値、並びにグラウト練り混ぜ時のハンドミキサによる混練性、練り混ぜ直後のグラウト不分離性、材齢７日，２８日の圧縮強度を確認した。これらの結果を表２に示す。尚、何れの品質試験も２０±３℃の恒温室内で行った。

＜品質試験方法＞
・流動性試験
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」１１．フロー試験に準じて、落下運動行わずに、フロー値を測定した。このとき、フローテーブルの上に載せたアクリル板（５０ｃｍ×５０ｃｍ×１ｃｍ）上で試験を行った。６０分後の測定については、上記ハンドミキサで１０秒間撹拌した後に行った。

・ハンドミキサの混練性
所定量の水が入った金属容器内に材料を投入後、混練時に過負荷によりモーターが唸ることなく、１２０秒間で練り残し（練り玉（グラウト組成物粉末が少量の水との接触により、指で簡単に潰れる程度の塊となったもの）等）が無く、均斉されたグラウトに混練できたものを○、混練時に過負荷によりモーターが唸り、混練時間１２０秒間では練り残し（練り玉等）が発生し、練り残し解消のため追加で練り混ぜを行ったものを△、練り混ぜし難く１２０秒間で混練できなかったものを×とした。

・不分離性の確認（骨材沈降の有無の確認）
作製したグラウトを２リットルポリビーカーに入れ、３０分間静置後に、ポリビーカー
の底部分に細骨材が溜まっているか否かを手触りにより確認することで不分離性を判断し
た。ポリビーカーの底部分に細骨材が沈降し溜まっているものを「材料分離（分離）」、
骨材が溜まっていないものを「良好」とした。

・圧縮強度試験
土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｇ ５０５−１９９９「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、各材齢の圧縮強度を測定した。このとき供
試体は、材齢１日で脱型し、その後２０℃の水中で試験直前まで養生した。

＜使用材料＞
セメントＨＣ：早強ポルトランドセメント（太平洋セメント社製市販品）（記号；ＨＣ）
セメントＮＣ：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製市販品）（記号；ＮＣ）
アルミノ珪酸鉱物粉末ＡＳ１：ＢＡＳＦジャパン社製メタカオリン市販品（非晶質）、ブレーン比表面積３１０６０ｇ／ｃｍ²、ＳｉＯ₂成分５５％、Ａｌ₂Ｏ₃成分４３％（記号；ＡＳ１）
II型無水石膏Ｇ：ブレーン比表面積：７１００ｇ／ｃｍ²、太平洋マテリアル社製（記号；Ｇ）
減水剤ＡＤ：ポリカンルボン酸塩系高性能減水剤（花王社製市販品）（記号；ＡＤ）
増粘剤ＭＣ：水溶性セルロース系、信越化学工業社製市販品、２０℃における２質量％水溶液の粘度が３００ｍＰａ・ｓ（記号；ＭＣ）
消泡剤：サンノプコ社製市販品（記号；ＡＦ）
細骨材Ｓ１：密度２．６０ｇ／ｃｍ³、市販珪砂（２号、３号、４号及び５号珪砂）を篩分けしたものを組み合わせて、２．５ｍｍを超える粒子を７質量％、０．１５ｍｍ以下の粒子を２質量％、０．３〜２．５ｍｍの粒子を９２質量％に骨材粒子を調整したもの（記号；Ｓ１）

本発明の実施例に相当するグラウト組成物は、フレッシュ性状において、何れもフロー値が練り混ぜ直後で３００ｍｍ以上、６０分後においても２９０ｍｍ以上ありグラウトとして充分な高い流動性が備わっているとともに、材料不分離性も備わっているのでグラウトポンプによる圧送も充分可能であり、作業性にも優れていることがわかる。また、ハンドミキサによる混練性が良好であり、セメント系グラウト材の混練に用いられている一般的なミキサで容易に練り混ぜができることが確認された。硬化性状である圧縮強度は、何れも材齢７日の短期材齢において１２０Ｎ／ｍｍ²以上と、早強性で且つ超高強度であった。

参考品である、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、セメント８５質量部を超えた比較例１−１は混練し難く、セメント６５質量部未満の１−２、細骨材を８１．８質量部とした比較例１−３、石膏を１５．３質量部及び３．８質量部とした比較例１−４、比較例１−５は、何れも材齢７日の短期材齢における圧縮強度が１０５Ｎ／ｍｍ²未満となった。

［実施例２］
下記に示す非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末以外は、実施例１と同じ使用材料を用いて表３に示す各水準６ｋｇのグラウト組成物を作製し、実施例１と同様に品質試験を実施した。結果を表４に示す。

＜使用材料＞
アルミノ珪酸鉱物粉末ＡＳ２：市販カオリナイトを小型内熱キルンにて７５０℃で焼成。ブレーン比表面積２３０３０ｇ／ｃｍ²に粉砕したもの。粉末Ｘ線回折装置による測定でピークが全く見られない。ＳｉＯ₂成分５２％、Ａｌ₂Ｏ₃成分４１％（非晶質）（記号；ＡＳ２）
アルミノ珪酸鉱物粉末ＡＳ３：市販カオリナイトを小型内熱キルンにて１３００℃で焼成し、ブレーン比表面積２３６００ｇ／ｃｍ²に粉砕したもの。ＳｉＯ₂成分５２％、Ａｌ₂Ｏ₃成分４１％。粉末Ｘ線回折装置による測定でピークが見られ、ムライトと同定した。（結晶質）（記号；ＡＳ３）
アルミノ珪酸鉱物粉末ＡＳ４：市販パイロフィライト及び市販バンド頁岩、市販珪石粉を調合し、小型内熱キルンにて７６０℃で焼成後、ブレーン比表面積２７６８０ｇ／ｃｍ²に粉砕したもの。粉末Ｘ線回折装置による測定でピークが全く見られない。ＳｉＯ₂成分５８％、Ａｌ₂Ｏ₃成分４０％（非晶質）（記号；ＡＳ４）

本発明の実施例に相当するグラウト組成物は、フレッシュ性状において何れもフロー値が練り混ぜ直後で３００ｍｍ以上、６０分後においても２８０ｍｍ以上ありグラウトとして充分な高い流動性が備わっているとともに、材料不分離性も備わっているのでグラウトポンプによる圧送も充分可能であり、作業性にも優れていることがわかる。また、ハンドミキサによる混練性が良好であり、セメント系グラウト材の混練に用いられている一般的なミキサで容易に練り混ぜができることが確認された。圧縮強度においては、何れも材齢７日の短期材齢において１２５Ｎ／ｍｍ²以上と、早強性で且つ超高強度であった。

一方で、結晶質アルミノ珪酸鉱物粉末を使用した比較例２−１、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末が６．３質量部の比較例２−３、減水剤を２．０１質量部及び０．０８質量部とした比較例２−４及び比較例２−５は、何れも材齢７日の短期材齢における圧縮強度が１０５Ｎ／ｍｍ²未満となった。

［実施例３］
下記に示す細骨材以外は、実施例１と同じ使用材料を用いて表５に示す各水準６ｋｇのグラウト組成物を作製し、実施例１と同様に品質試験を実施した。結果を表６に示す。

＜使用材料＞
細骨材Ｓ２：密度２．６０ｇ／ｃｍ³、市販珪砂（２号、３号、４号及び５号）を篩分けしたものを組み合わせて、２．５ｍｍを超える粒子を１質量％、０．１５ｍｍ以下の粒子を１質量％、０．３〜２．５ｍｍの粒子を９７質量％に骨材粒子を調整したもの。（記号；Ｓ２）
細骨材Ｓ３：密度２．６０ｇ／ｃｍ³、市販珪砂（２号、３号、４号及び５号）を篩分けしたものを組み合わせて、２．５ｍｍを超える粒子を２７質量％、０．１５ｍｍの粒子を１質量％、０．３〜２．５ｍｍの粒子を７１質量％に骨材粒子を調整したもの。（記号；Ｓ３）
細骨材Ｓ４：密度２．６０ｇ／ｃｍ³、市販珪砂（２号、３号、４号及び５号）を篩分けしたものを組み合わせて、２．５ｍｍを超える粒子を１質量％、０．１５ｍｍ以下の粒子を１６質量％、０．３〜２．５ｍｍの粒子を８１質量％に骨材粒子を調整したもの。（記号；Ｓ４）
細骨材Ｓ５：密度２．６０ｇ／ｃｍ³、市販珪砂（２号、３号、４号及び５号）を篩分けしたものを組み合わせて、２．５ｍｍを超える粒子を１６質量％、０．１５ｍｍ以下の粒子を９質量％、０．３〜２．５ｍｍの粒子を６７質量％に骨材粒子を調整したもの。（記号；Ｓ５）

本発明の実施例に当たるグラウト組成物は、フレッシュ性状において、何れもフロー値が練り混ぜ直後で２８５ｍｍ以上、６０分後においても２８０ｍｍ以上ありグラウトとして充分な高い流動性が備わっているとともに、材料不分離性も備わっており、作業性に優れていることがわかる。また、ハンドミキサによる混練性が良好であり、セメント系グラウト材の混練に用いられている一般的なミキサで容易に練り混ぜができることが確認された。圧縮強度においては、何れも材齢７日の短期材齢において１２０Ｎ／ｍｍ²以上と、早強性で且つ超高強度であった。

細骨材の２．５ｍｍを超える粒子を２７質量％に調整した比較例３−３、細骨材の０．３〜２．５ｍｍの粒子を６７質量％に調整した比較例３−５は、何れも材齢７日の短期材齢における圧縮強度が１０５Ｎ／ｍｍ²未満となった。また、細骨材の０．１５ｍｍ以下の粒子を１６質量％に調整した比較例３−４は、ハンドミキサで混練し難く、テストピースに成型することができなかった。

［実施例４］
本発明品でより好ましいと思われるグラウト組成物（本発明品１並びに本発明品７、本発明品９）に発泡剤を０．０００４質量部配合し、ヘンシェルミキサーで混合して各水準１２５ｋｇ（２５ｋｇ／袋×５袋）の表７に示すグラウト組成物を作製した。作製したグラウト組成物は１５０リットルグラウトミキサ（岡三機工社製、混練槽の底部に攪拌羽根が備わるミキサ、回転数：１０００ｒ．ｐ．ｍ）で、１２５ｋｇ（５袋）連続投入後、９０秒間混練した。混練したグラウトは、実施例１と同様の品質試験に加え、初期膨張率を測定し無収縮性を確認した。初期膨張率の測定は、土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｆ ５４２−１９９９「充てんモルタルのブリーディング率および膨張率試験方法」に準じて、材齢１日及び材齢７日の初期膨張率を測定した。結果を表８に示す。

＜使用材料＞
発泡剤Ｆ：アルミニウム粉末（東洋アルミニウム社製市販品）

本発明の実施例に当たるグラウト組成物は、発泡剤を混和してもフレッシュ性状において、何れもフロー値が練り混ぜ直後で３００ｍｍ以上、６０分後においても３００ｍｍ以上ありグラウトとして充分な高い流動性が備わり、且つ、材料不分離性も備わっていることがわかる。また、本発明の実施例に当たるグラウト組成物は、混練時に過負荷によりモーターが唸ることなく、グラウトミキサで９０秒間混練することで練り残しが無く均斉されたグラウトに混練でき、混練性が良好であった。圧縮強度においても何れも材齢７日の短期材齢において１３５Ｎ／ｍｍ²以上と、早強性で且つ超高強度であった。また、材齢１日及び材齢７日の初期膨張率は、＋０．３〜＋０．４％で正の値であり、良好な無収縮性が確認された。

さらに、グラウトミキサによる混練後、グラウトミキサからホッパーに排出した本発明品のグラウト各６２リットルをポンプ圧送し、ポンプ圧送性を確認した。グラウト用耐圧ホース（φ３８ｍｍ×１０ｍ）を接続したグラウトポンプ（岡三機工社製）を用い、１０ｍのホース内を圧送後、ホース筒先から排出されたグラウトの流動性と材料不分離性を確認した結果、何れも１０ｍ圧送前のフレッシュ性状（フロー値及び材料不分離性）と同等の品質が確認され、グラウトポンプによる圧送も十分可能であり、作業性にも優れていることがわかった。

本発明によれば、高流動性で早強性の超高強度グラウトが得られるので、超高層建築物の各部材の接合部分や超高強度の部材内部の充填等に、好適に用いることができる。また、高強度建築構造物等の建設工事において、一般の混合層底部に攪拌羽根が配置され該攪拌羽根を高速で回転させるグラウトミキサで練混ぜたグラウトをグラウトポンプにて容易に圧送し施工することができ、材齢７日で１２０Ｎ／ｍｍ²以上の圧縮強度が得られので、上記工事における工期短縮や作業効率化が図れる利点がある。

Claims (5)

1. セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末、石膏、減水剤、増粘剤及び細骨材を含み、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、セメント７０〜９０質量部、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末８〜１８質量部、石膏４〜１２質量部、細骨材４０〜７０質量部、減水剤０．１５〜１．８０質量部、増粘剤０．００５〜０．１２質量部を含有し、
   該細骨材が、２．５ｍｍを超える粒子の割合が２５質量％以下、０．１５ｍｍ以下の粒子が１５質量％以下且つ０．３ｍｍを超え２．５ｍｍ以下の粒子が７０質量％以上である早強性超高強度グラウト組成物。
2. 前記細骨材の０．３ｍｍを超え２．５ｍｍ以下の粒子が９０質量％以上である請求項１記載の早強性超高強度グラウト組成物。
3. 水結合材比２０以上３０％以下で使用する請求項１又は２記載の早強性超高強度グラウト組成物。
4. 前記増粘剤が、２０℃における２質量％水溶液の粘度が１００〜１５００ｍＰａ・ｓである水溶性セルロースである請求項１〜３の何れかに記載の早強性超高強度グラウト組成物。
5. 更に、セメント、非晶質アルミノ珪酸鉱物粉末及び石膏を含む結合材１００質量部に対して、消泡剤を０．０３〜０．２質量部含有する請求項１〜４の何れかに記載の早強性超高強度グラウト組成物。