JP6985548B1 - 補修モルタル材料、補修モルタル組成物及び硬化体 - Google Patents

Abstract

【課題】流動性が高く、自己治癒効果をより高めることができる補修モルタル材料、補修モルタル組成物及び硬化体を提供する。【解決手段】セメント、膨張材及び／又は急硬材、ポリマーエマルジョン、繊維、細骨材からなる補修モルタル材料であって、ＳＯ３の量が０．５質量％以上１０.０質量％以下、ＭｇＯの量が０．１質量％以上３．０質量％以下である、補修モルタル材料。【選択図】なし

Description

本発明は、土木及び建築分野におけるコンクリート構造物の補修・補強工事で使用される補修モルタル材料、補修モルタル組成物及び硬化体に関する。

コンクリート構造物は、塩害、中性化、凍結融解、及び化学的腐食等の作用により劣化が進行し、表面にひび割れや浮き等が発生する恐れがある。その対策として、劣化した部分を打音検査等で確認し、電動ピック、エアピック、ウォータージェット等により取り除き、新たに補修部材で充填し補修する工事が行われている。
修復断面が小さい小規模な補修工事では、ポリマーセメントモルタルを練り混ぜてコテ塗りで断面修復を行う場合が多い（例えば、特許文献１、２参照）。

コテ塗り等で補修する場合には、使用するモルタルの急硬性、練り混ぜ易さ、厚付け性といった作業性がよい材料が求められる。そのため、モルタルに適度な粘りや抗ダレ性を付与することを目的に特許文献１、２に記載されているようにフライアッシュ、シリカフューム等の無機微粉末を配合した材料や、非特許文献１、特許文献３〜６のようにセルロースエーテル類を配合した材料が使用されている。セルロースエーテル類は、粘性が大きくなり保水性も良好になるが、補修後もひび割れが発生し、再補修しなければならない課題がある。

また、セメント硬化体にひび割れが生じても自己治癒効果でセメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進する繊維などが提案されている（特許文献７）。しかしながら、混和すると流動性が低下し、作業性が劣りさらに自己治癒効果に時間がかかる課題がある。

特開２００１−３２２８５８号公報 特開２００３−８９５６５号公報 特開平１１−３４９３６４号公報 特開２０００−１０３６６２号公報 特開２０００−１２８６１７号公報 特開平０６−２１９８０７号公報 特開２０１７−２２２５５５号公報

長友新治編集：新・水溶性ポリマーの応用と市場、株式会社シーエムシー発行、ｐｐ．１７３−１９２、１９８８

そこで、本発明は、流動性が高く、自己治癒効果をより高めることができる補修モルタル材料、補修モルタル組成物及び硬化体を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明者らは、上記課題を解決すべく、種々の努力を重ねた結果、特定量のＳＯ_３、ＭｇＯを含有することで、流動性が高く、自己治癒効果をより高めることができ、耐久性が向上できることを知見し、本発明を完成するに至った。本発明の要旨は、以下のとおりである。
［１］セメント、膨張材及び／又は急硬材、ポリマーエマルジョン、繊維、細骨材からなる補修モルタル材料であって、ＳＯ_３の量が０．５質量％以上１０.０質量％以下、ＭｇＯの量が０．１質量％以上３．０質量％以下である、補修モルタル材料。
［２］前記膨張材は、テルネサイトを含有し、前記テルネサイトの含有量は、前記膨張材１００質量部に対して、０．０５質量部以上２０質量部以下である、［１］に記載の補修モルタル材料。
［３］前記急硬材は、カルシウムアルミネートを含有し、前記カルシウムアルミネートがＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比１．２以上３．０以下であり、前記カルシウムアルミネートの含有割合は、前記セメント１００質量部に対して、２質量部以上２０質量部以下である、［１］又は［２］に記載の補修モルタル材料。
［４］前記細骨材の含有割合は、前記セメント１００質量部に対して、４０質量部以上３００質量部以下である、［１］〜［３］のいずれかに記載の補修モルタル材料。
［５］さらに亜硝酸塩を含有し、前記亜硝酸塩の含有割合は、セメント１００質量部に対して、２質量部以上２０質量部以下である、［１］〜［４］のいずれかに記載の補修モルタル材料。
［６］［１］〜［５］のいずれかに記載の補修モルタル材料と水とを含有する補修モルタル組成物。
［７］［６］に記載の補修モルタル組成物を用いてなる硬化体。

本発明によれば、流動性が高く、自己治癒効果をより高めることができる補修モルタル材料、補修モルタル組成物及び硬化体を提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本明細書における部や％は特に規定しない限り質量基準である。
また、本明細書でいう補修モルタル組成物とは、粗骨材のないペースト、細骨材を含有するモルタルを総称するものである。

本発明の補修モルタル材料は、セメント、膨張材及び／又は急硬材、ポリマーエマルジョン、繊維、細骨材を含有してなるものであり、ＳＯ_３の量が０．５質量％以上１０.０質量％以下、ＭｇＯの量が０．１質量％以上３．０質量％以下である。
本発明における補修モルタル材料は、含有するＳＯ_３、ＭｇＯの量に着目し、ＳＯ_３、ＭｇＯの量が補修モルタル材料の流動性、自己治癒効果に影響することを突き止めた。すなわち、補修モルタル材料に含まれるＳＯ_３の量が０．５質量％未満、ＭｇＯの量が０．１質量％未満だと、流動性が低下し、自己治癒効果が低くなってしまう。また、ＳＯ_３の量が１０.０質量％、ＭｇＯの量が３．０質量％を超えると、流動性が低下し、自己治癒効果の低下をもたらしてしまう。
補修モルタル材料に含まれるＳＯ_３の量は、０．５質量％以上であることが好ましく、０．７％以上であることがより好ましく、０．８質量％以上であることがさらに好ましい。また、補修モルタル材料に含まれるＳＯ_３の量は、流動性を高め、自己治癒効果を向上させる観点から、１０.０質量％以下であることが求められるが、６．０質量％以下であることが好ましく、３．０質量％以下であることがさらに好ましい。
補修モルタル材料に含まれるＭｇＯの量は、０．１質量％以上であることが好ましく、０．１５質量％以上であることがより好ましく、０．２質量％以上であることがさらに好ましい。また、補修モルタル材料に含まれるＭｇＯの量は、流動性を高め、自己治癒効果を向上させる観点から、３．０質量％以下であることが求められるが、１．５質量％以下であることが好ましく、１．０質量％以下であることがさらに好ましい。

補修モルタル材料に含まれるＳＯ_３、ＭｇＯ量は、例えば、補修モルタル材料を作製する際にＳＯ_３、ＭｇＯを含有する混和剤を添加して調整することができる。また、ＳＯ_３、ＭｇＯの量は、蛍光Ｘ線回折法（ＸＲＦ）で測定することができる。

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、低熱および中庸熱等の各種セメント、これらのセメントに、高炉スラグやフライアッシュやシリカフュームなどを混合した各種混合セメント、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント（エコセメント）、市販されている微粒子セメント、白色セメントなどが挙げられ、各種セメントや各種混合セメントを微粉末化して使用することも可能である。また、通常セメントに使用されている成分（例えば石膏等）量を増減して調整されたものも使用可能である。さらに、これらを２種以上組み合わせたものも使用可能である。
本発明では、高い流動性、塩害抵抗性や鉄筋との付着強度、防錆の観点から、普通ポルトランドセメントや早強ポルトランドセメントを選定することが好ましい。

本発明で使用するセメントは、製造コストや強度発現性の観点から、セメントのブレーン比表面積値（以下、ブレーン値ともいう）は、２，５００ｃｍ^２／ｇ以上７，０００ｃｍ^２／ｇ以下であることが好ましく、２，７５０ｃｍ^２／ｇ以上６，０００ｃｍ^２／ｇ以下であることがより好ましく、３，０００ｃｍ^２／ｇ以上４，５００ｃｍ^２／ｇ以下であることがさらに好ましい。
ブレーン比表面積値は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）に準拠して求められる。

本発明で使用する膨張材は、特に限定されるものではなく、膨張性水和物を生成させ、ブリーディングを抑制するものであれば、いかなるものでも使用可能である。
膨張材として遊離石灰、遊離マグネシア、カルシウムフェライト、エトリンガイト系、石灰系、エトリンガイト−石灰複合系を含むものが知られ特に限定されるものではないが、長期安定性の観点から、遊離石灰を含むものが好ましい。遊離石灰を含むものとしては、例えば、遊離石灰−無水セッコウ系、遊離石灰−水硬性化合物系、ならびに、遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系などが挙げられる。
本発明で使用する膨張材は、テルネサイトを含有することが好ましい。テルネサイトは、５ＣａＯ・２ＳｉＯ_２・ＳＯ_３で表される鉱物であり、水硬反応を促進する。又、テルネサイト自体はほとんど反応しないためフィラーのような役割を果たして、流動性保持性を良好にすると推定される。そのため、高温時でも流動性の保持効果を保つことができる。
テルネサイトの含有量は、膨張材１００質量部に対して、０．０５質量部以上２０質量部以下であることが好ましく、０．１質量部以上１８質量部以下であることがより好ましく、０．５質量部以上１５質量部以下であることがさらに好ましい。テルネサイトの含有量が上記範囲内であることで、硬化促進と流動性保持性をともに良好にすることができる。
本発明では、膨張性能が良好なことから、遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系を用いることが好ましく、特に遊離石灰の含有量が４０質量％を超えるものが好ましい。
ここで、水硬性化合物としては、例えば、アウイン、カルシウムフェライト、カルシウムアルミノフェライト、カルシウムシリケート、カルシウムアルミネートなどの１種または２種以上が挙げられる。本発明では、膨張材としては、市販の膨張材や静的破砕材が利用できる。
膨張材や静的破砕材は各社より市販されており、その代表例としては、例えば、デンカ社製「デンカＣＳＡ♯２０」、「デンカパワーＣＳＡ」、太平洋マテリアル社製「エクスパン」、「ハイパーエクスパン」、「Ｎ−ＥＸ」、「ブライスター」やこれらの粉砕品などが挙げられる。

本発明で使用する膨張材の粒度は、特に限定されるものではないが、ブレーン値で２，０００ｃｍ^２／ｇ以上２５，０００ｃｍ^２／ｇ以下の範囲のものが好ましく、２，２００ｃｍ^２／ｇ以上１５，０００ｃｍ^２／ｇ以下のものがより好ましく、２，４００ｃｍ^２／ｇ以上１０，０００ｃｍ^２／ｇ以下のものがさらに好ましい。膨張材のブレーン値が上記下限値以上であることで、ブリーディングを抑制することができる。また、膨張材のブレーン値が上記上限値以下であることで、十分な膨張性を得ることができる。

本発明で使用する膨張材の含有割合は、セメント１００質量部に対して、０．５質量部以上２０質量部以下が好ましく、１質量部以上１８質量部以下がより好ましく、２質量部以上１５質量部以下がさらに好ましい。膨張材の含有割合が上記下限値以上であることで、ひび割れ抑制効果を得やすくなる。膨張材の含有割合が上記上限値以下であることで、強度発現性が良好となる。膨張材の含有割合が上記範囲内であることで、本発明の効果を満たす補修モルタル材料の自己治癒効果を向上させる補修モルタル材料とすることが容易になる。

本発明に使用する急硬材としては、凝結を促進し、短期での強度増進を図るものであれば、特に限定されるものではない。凝結を促進するものとして、ギ酸カルシウムに代表される有機酸のカルシウム塩、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、チオシアン酸塩、アミン類、無水マレイン酸、水ガラスに代表される珪酸塩、硫酸アルミニウム、及び、ミョウバンに代表されるアルミニウム塩、カルシウムアルミネート（アルミン酸カルシウム）、アルミン酸塩等が挙げられる。これらの中では、強度発現性の点から、アルミン酸塩が好ましく、カルシウムアルミネート（ＣＡ）を含むことが好ましい。カルシウムアルミネートは、石膏と併用することで強度発現性が良好となる観点でより好ましい。石膏の使用量は、カルシウムアルミネート１００質量部に対して、８０質量部以上２５０質量部以下であることが好ましく、９０質量部以上２２０質量部以下であることがより好ましく、１００質量部以上２００質量部以下であることがさらに好ましい。石膏の含有割合が上記下限値以上であることで、早期硬化性を得やすくなる。また、石膏の含有割合が上記上限値以下であることで、強度発現性、自己治癒効果が良好となる。石膏の含有割合が上記範囲内であることで、本発明の効果を満たす補修モルタル材料の早期硬化性、自己治癒効果を向上させる補修モルタル材料とすることが容易になる。
カルシウムアルミネートは、カルシア原料とアルミナ原料などを混合して、キルンで焼成し、あるいは、電気炉で溶融し冷却して得られるＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とを主成分とする水和活性を有する物質の総称であり、結晶質、又は非晶質のいずれであっても使用可能である。硬化時間が早く、初期強度発現性が高い材料である。カルシウムアルミネートの代表的なものとしてはアルミナセメントが挙げられ、通常、市販品が使用できる。例えば、アルミナセメント１号、アルミナセメント２号などが使用できる。なかでも、アルミナセメントよりも短時間で硬化し、その後の初期強度発現性が高い点から、溶融後に急冷した非晶質カルシウムアルミネートが好ましい。
カルシウムアルミネートのなかでも、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とのモル比（ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比）は、１．２以上３．０以下であることが好ましく、１．７以上２．５以下であることがより好ましい。モル比が上記範囲内であることで、硬化時間をより短縮して初期強度発現性を高めることができる。

本発明では、カルシウムアルミネート中に含まれる不純物は１５質量％以下であることが初期強度発現性の点から好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。ここで不純物とは、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３以外の物質をいう。該不純物が１５質量％を超えると硬化に時間を費やし、さらに低温時には固まらない場合がある。不純物の代表例としては、酸化ケイ素や酸化マグネシウムや酸化硫黄が挙げられるが、その他に、有機物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、該アルカリ土類金属硫酸塩等がＣａＯやＡｌ_２Ｏ_３の一部に置換又は固溶したものがある。しかし、これらに限定されない。

本発明で使用するカルシウムアルミネートのガラス化率は、反応活性の面で７０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましい。ガラス化率が７０質量％未満であると初期強度発現性が低下する場合がある。カルシウムアルミネートのガラス化率は、反応活性の点で７０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましい。ガラス化率は、測定サンプルについて、粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメインピーク面積Ｓを予め測定し、その後１，０００℃で２時間加熱後、（１〜１０℃）／分の冷却速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法による加熱後の結晶鉱物のメインピーク面積Ｓ_０を求め、これらのＳ_０及びＳの値を用い、次の式を用いてガラス化率_Ｘを算出する。
ガラス化率_Ｘ（質量％）＝１００×（１−Ｓ／Ｓ_０）
カルシウムアルミネートの粒度は、初期強度発現性の面で、ブレーン比表面積値３，０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、５，０００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。カルシウムアルミネートの粒度が上記下限値以上であることで、硬化時間が短くなることで初期強度発現性が良好となり、自己治癒性能が良好となる。

本発明で使用する急硬材の含有割合は、セメント１００質量部に対して、１質量部以上３０質量部以下であることが好ましく、３質量部以上２５質量部以下であることがより好ましく、５質量部以上２０質量部以下であることがさらに好ましい。また、急硬材としてカルシウムアルミネートを含有する場合、カルシウムアルミネートの含有割合は、セメント１００質量部に対して、２質量部以上２０質量部以下であることが好ましく、３質量部以上１８質量部以下であることがより好ましく、４質量部以上１５質量部以下であることがさらに好ましい。急硬材の含有割合が上記下限値以上であることで、早期硬化性、ひび割れ抑制効果を得やすくなる。また、急硬材の含有割合が上記上限値以下であることで、強度発現性が良好となる。急硬材の含有割合が上記範囲内であることで、自己治癒効果を向上させることが容易となり、本発明の効果を満たす補修モルタル材料を得られる。

本発明で使用するポリマーエマルジョンは、特に限定されるものではないが、例えば、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム等のゴムラテックスや、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリアクリル酸エステル、スチレン・アクリル酸エステル共重合体やアクリロニトリル・アクリル酸エステルに代表されるアクリル酸エステル系共重合体、酢酸ビニルビニルバーサテート系共重合体等の樹脂エマルジョン等が挙げられる。
ポリマーの形態としては、再乳化型粉末タイプや液体タイプがあり、下地部分との付着性改善、さらに、モルタルの耐久性向上のために使用される。

ポリマーエマルジョンの含有割合は、セメント１００質量部に対して、固形分量で１質量部以上１５質量部以下であることが好ましく、２質量部以上１２質量部以下であることがより好ましく、３質量部以上１０質量部以下であることがさらに好ましい。ポリマーエマルジョンの含有割合が上記範囲内であることで、流動性を高め、自己治癒効果を向上させることができる。

本発明で使用する繊維は、厚付け性、ひび割れ抵抗性を改善するものである。
繊維の種類としては、特に限定されるものではないが、例えば、ビニロン繊維、プロピレン繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維等の高分子繊維類や、鋼繊維、ガラス繊維、炭素繊維、及び玄武岩等の岩石を溶融紡糸した繊維等の無機繊維類が挙げられる。

繊維の含有割合は、セメント１００質量部に対して、０．０２質量部以上１．５質量部以下であることが好ましく、０．０３質量部以上１．２質量部以下であることがより好ましく、０．０５質量部以上１．０質量部以下であることがさらに好ましい。繊維の使用量が０．０２質量部以上であることで、ダレ性を改善する効果を十分に発揮することができる。また、繊維の含有割合が１．５質量部以下であることで、流動性を高め、自己治癒効果を良好とすることができる。

繊維の長さは、コテ仕上げ面の美観の観点から、１５ｍｍ以下であることが好ましく、１２ｍｍ以下であることがより好ましく、１０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。繊維の長さの下限は特に限定されず、例えば、１ｍｍ以上であればよい。

本発明で使用する細骨材の化学成分は、ＣａＯの割合が８５質量％以上、ＳｉＯ_２の割合が０．２質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。細骨材の化学成分として、ＣａＯの割合及びＳｉＯ_２の割合が上記範囲内であることで、高い流動性、中性化抵抗性や鉄筋との付着強度、防錆に優れるグラウト材料が得られる。
ＣａＯの割合は、８７質量％以上であることが好ましく、８９質量％以上であることがより好ましく、９１質量％以上であることがさらに好ましい。ＣａＯの割合の上限は、特に限定されないが、９９質量％以下であることが好ましく、９８．５質量％以下であることがより好ましい。
ＳｉＯ_２の割合は、０．２５質量％以上１３質量％以下であることが好ましく、０．３質量％以上１１質量％以下であることがより好ましく、０．４質量％以上１０質量％以下であることがさらに好ましい。
細骨材の化学成分を上記範囲内及び後述範囲内にするために、珪砂、方解石、変成岩であるスカポライト、火成岩である石英、カリ長石等を混合させて調製する。化学成分は、本発明の範囲に入るよう、蛍光Ｘ線回折で確認しながら、各岩を混合し調整する。なお、本発明で使用する細骨材の化学成分は、酸化物換算で計算したものである。

本発明で使用する細骨材としては、通常のセメントモルタルやコンクリートに使用するものと同様の細骨材が使用可能である。即ち、川砂、砕石、砕砂、石灰砂、けい砂、色砂、及び人工軽量骨材等が使用可能であり、これらを組み合わせることも可能である。特に、流動性を高め、自己治癒効果を目的とした用途では、シリカ質のけい砂や石灰砂の使用が好ましく、細骨材の粒度は、ＪＩＳ６〜８号が好ましい。細骨材の粒度が上記範囲内であることで、十分な流動性及び自己治癒効果が得られる。

細骨材の含有割合は、セメント１００質量部に対して、４０質量部以上３００質量部以下であることが好ましく、４５質量部以上２７５質量部以下であることがより好ましく、５０質量部以上２５０質量部以下であることがさらに好ましい。細骨材の含有割合が上記範囲内であることで、十分な流動性及び自己治癒効果が得られる。

本発明の補修モルタル材料は、セメント、膨張材及び／又は急硬材、ポリマーエマルジョン、繊維、細骨材とともに、自己治癒効果を向上させる観点から、亜硝酸塩を含有させることが可能である。亜硝酸塩としては、特に限定されるものではないが、亜硝酸リチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸カルシウム、亜硝酸マグネシウム、及び亜硝酸バリウムが挙げられ、これらのうち、自己治癒効果に優れ、アルカリ骨材反応に対して影響のない亜硝酸リチウム及び亜硝酸カルシウムが好ましい。亜硝酸塩の形態としては粉体でも溶液でも特に限定されるものではない。

亜硝酸塩の含有割合は、セメント１００質量部に対して、２質量部以上２０質量部以下が好ましく、５質量部以上１８質量部以下がより好ましく、７質量部以上１６質量部以下がさらに好ましい。亜硝酸塩の含有割合が上記範囲内であることで、流動性を高め、自己治癒効果を向上させることができる。

本発明の補修モルタル材料は、セメント、膨張材及び／又は急硬材、ポリマーエマルジョン、繊維、細骨材とともに、流動性や自己治癒効果の向上に加えて、寸法安定性を良好にする観点から、シリカ質微粉末を含有させることが可能である。

シリカ質微粉末としては、高炉水砕スラグ微粉末等の潜在水硬性物質、フライアッシュや、シリカフュームなどのポゾラン物質を挙げることができ、中でも、シリカフュームが好ましい。
シリカフュームの種類は限定されるものではないが、流動性の観点から、不純物としてＺｒＯ_２を１０％以下含有するシリカフュームや、酸性シリカフュームの使用がより好ましい。酸性シリカフュームとは、シリカフューム１ｇを純水１００ｃｃに入れて攪拌した時の上澄み液のｐＨが５．０以下の酸性を示すものをいう。

シリカ質微粉末の粉末度は特に限定されるものではないが、通常、高炉水砕スラグ微粉末とフライアッシュは、ブレーン値で３，０００ｃｍ^２／ｇ以上９，０００ｃｍ^２／ｇ以下の範囲にあり、シリカフュームは、ＢＥＴ比表面積で２万ｃｍ^２／ｇ以上３０万ｃｍ^２／ｇ以下の範囲にある。

シリカ質微粉末の含有割合は、セメント１００質量部に対して、１質量部以上２０質量部以下が好ましく、２質量部以上１５質量部以下がより好ましく、３質量部以上１０質量部以下がさらに好ましい。シリカ質微粉末の含有割合が上記下限値以上であることで、強度発現性の改善、耐酸性の向上、可使時間の確保、及び寸法安定性を良好にすることができる。また、シリカ質微粉末の含有割合が上記上限値以下であることで、流動性を向上させることができる。

本発明では、性能に悪影響を与えない範囲で消泡剤を使用することも可能である。消泡剤は、練り混ぜで巻き込む空気量を抑制する目的で使用するものである。
消泡剤の種類としては、硬化モルタルの強度特性に著しく悪影響を与えるものでない限り特に限定されるものではなく、液体状及び粉末状いずれも使用できる。例えば、ポリエーテル系消泡剤、多価アルコールのエステル化物やアルキルエーテル等の多価アルコール系消泡剤、アルキルホスフェート系消泡剤、シリコーン系消泡剤等が挙げられる。

消泡剤の含有割合は、セメント１００質量部に対して、０．００２質量部以上０．５質量部以下であることが好ましく、０．００５質量部以上０．４５質量部以下であることがより好ましく、０．０１質量部以上０．４質量部以下であることがさらに好ましい。消泡剤の含有割合が上記下限値以上であることで、消泡効果を十分に発現することができる。また、消泡剤の含有割合が上記上限値以下であることで、流動性の低下や自己治癒効果の低下を抑制することができる。

本発明では、性能に悪影響を与えない範囲で、凝結遅延剤、ガス発泡物質、減水剤、凝結調整剤、ＡＥ剤、防錆剤、撥水剤、抗菌剤、着色剤、防凍剤、石灰石微粉末、高炉徐冷スラグ微粉末、下水汚泥焼却灰やその溶融スラグ、都市ゴミ焼却灰やその溶融スラグ、及びパルプスラッジ焼却灰等の混和材料、増粘剤、及び収縮低減剤、ポリマー、ベントナイト、セピオライトなどの粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等のうちの一種又は二種以上を、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。

本発明の補修モルタル材料において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
混合装置としては、既存のいかなる装置、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、プロシェアミキサ及びナウタミキサなどの使用が可能である。

本発明の補修モルタル組成物は、既述の本発明の補修モルタル材料と水とを含有するものであり、補修モルタル材料と水とを混錬してなる。
本発明の練り混ぜ水量は、使用する目的・用途や各材料の含有割合によって変化するため特に限定されるものではないが、補修モルタル材料１００質量部に対して、１０質量部以上７０質量部以下であることが好ましく、１４質量部以上６５質量部以下であることがより好ましく、１６質量部以上６０質量部以下であることがさらに好ましい。練り混ぜ水量が上記下限値以上であることで、良好な流動性を得ることができ、自己治癒効果を向上させることができる。また、練り混ぜ水量が上記上限値以下であることで、流動性や自己治癒効果を確保することが容易となる。

本発明の補修モルタル材料を用いた補修方法は、所定の水を加え練り混ぜてコテを用いて補修箇所に塗り付ける方法や、場合によっては、施工に支障のない程度にポンプを用いて練り混ぜたモルタルを圧送し、補修箇所に圧縮空気を用いて吹き飛ばしコテで仕上げる方法が挙げられる。練混ぜ方法は、ペール缶等の容器に材料を投入しハンドミキサで練り混ぜる方法や、パン型ミキサ等を用いて練り混ぜる方法であればよい。本発明の補修モルタル組成物は、練り混ぜられ、塗り付けられることで硬化体となる。
具体的な補修方法を例に挙げると、劣化したコンクリート部分をウォータージェットで除去後、プライマーを塗布する。次に、練り混ぜたモルタルをコテで塗り付けるか、吹付けによって塗り付ける。壁面や天井面の場合は、３０ｍｍ程度の修復厚みであれば、１回で塗り付けられるので表面をコテによって仕上げればよい。３０ｍｍを超える修復厚みの場合は、複数層に分割して修復を行う。その際、打ち継ぎ面は平滑にコテ仕上げを行うのではなく、粗い仕上げ状態とし付着力を確保できるようにする。また、打ち継ぐときのタイミングは外気温等で変化するが、先に塗り付けたモルタルを指で触って、へこまない程度に硬化が進んだ段階で行えばよい。最後に、表面が平滑となるようにコテ仕上げを行う。より念入りな施工を行うには、養生シートや養生剤等を用いて乾燥防止対策を実施することが好ましい。

以下、本発明の実験例に基づいて、本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実験例１
セメント１００質量部に対して、膨張材１０質量部、ポリマーエマルジョン５質量部、繊維０．６質量部含有し、急硬材、細骨材、亜硝酸塩をセメント１００質量部に対して表１に示す質量部を含有するように調製し、補修モルタル材料を得た。次いで、当該補修モルタル材料について、蛍光Ｘ線回折によりＳＯ_３含有量を測定し、かつ、蛍光Ｘ線回折によりＭｇＯ含有量を測定したうえで、その測定値を考慮しながら、最終的な補修モルタル材料において下記表１に記載のＳＯ_３含有量及びＭｇＯ含有量となるようにＳＯ_３含有混和剤（材質名：硫酸ナトリウム）、ＭｇＯ含有混和剤（材質名：炭酸マグネシウム）を混合し、補修モルタル材料を調製した。
得られた補修モルタル材料１００質量部に対して、水２３質量部で混練し補修モルタル組成物を調製した。
調製したモルタルの流動性、自己治癒効果を測定した。結果を表１に併記する。

＜使用材料＞
・セメント：試製セメント（セメント工場の調合原料及び化学成分の調整に各種市販の純薬を用いた。）、ブレーン値３，４５０ｃｍ^２／ｇ
・膨張材：ＣａＯ原料、Ａｌ_２Ｏ_３原料、ＳｉＯ_２原料、ＣａＳＯ_４原料を配合し、混合粉砕した後１，２００℃で焼成してクリンカを合成し、ボールミルを用いてブレーン比表面積で３，０００ｃｍ^２／ｇに粉砕して、作製した。なお、テルネサイトの同定と含有量は、蛍光Ｘ線から求めた化学組成と粉末Ｘ線回折の同定結果に基づいて計算により求めた。膨張材１００質量部に含まれるテルネサイトの含有量を表１に示す。
・急硬材Ａ：ＣａＯ４３％、Ａｌ_２Ｏ_３５３％となるようにＣａＯ原料、Ａｌ_２Ｏ_３原料を配合し、電気炉で溶融・急冷した非晶質カルシウムアルミネート、ガラス化率９８％以上、ブレーン比表面積６，０５０ｃｍ^２／ｇ、カルシウムアルミネート１００質量部に石膏を１５０質量部混合したものを用いた。
・急硬材Ｂ：ギ酸カルシウム、試薬
・急硬材Ｃ：硝酸カルシウム、試薬
・ポリマーエマルジョン：ポリアクリル酸エステル再乳化樹脂、市販品、水分率０．８％、密度０．５ｇ/ｍＬ
・繊維：ビニロン繊維、繊維長６ｍｍ、繊度６．６ｄｔｅｘ、乾強度１，８５０Ｎ/ｍｍ^２、乾伸度６．０％
・水：水道水
・細骨材：石灰砂、０．６ｍｍ下を５０％、０．６〜１．２ｍｍを５０％混合したものを使用した。
・亜硝酸塩：亜硝酸リチウム水溶液、固形分濃度４０％を用いた。表１に示す質量部は固形分の量を示す。

＜測定項目＞
・流動性：ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準拠し、２０℃環境下でフロー値を測定した。
・自己治癒効果：ＪＩＳＡ６２０６に準拠し鉄筋拘束条件下で１０ｃｍ×１０ｃｍ×４０ｃｍの形状で補修材を打設し、材齢５６日後、供試体表面に歪ゲージを取り付け曲げ試験を行い、ひび割れ幅が０．１ｍｍのひび割れが生じた時点で、曲げ試験を終了させた。その後、湿度９８％、３５℃の条件下で２８日静置後、湿度６０％、２０℃の条件下で７日静置を５サイクル繰り返し、ひび割れが閉塞している面積割合（閉塞した面積／ひび割れが生じた面積）を測定し、自己治癒効果を確認した。

表１の結果より、特定量のＳＯ_３、ＭｇＯを含有することで高い流動性、自己治癒効果を示すことを確認した。

本発明の補修モルタル材料は、特定量のＳＯ_３、ＭｇＯを含有することで高い流動性、自己治癒効果を持つ補修モルタル材料、補修モルタル組成物及び硬化体を提供することが可能となる。そのため、上下水、農水、鉄道、電力、道路、建築などで使用されるコンクリート構造物の補修工法、その他の間隙充填、補強鉄筋との定着等、土木、建築分野に幅広く適用できる。

Claims (8)

1. セメント、膨張材、ポリマーエマルジョン、繊維、細骨材を含有する補修モルタル材料であって、前記膨張材がテルネサイトを含有する補修モルタル材料。
2. ＳＯ _３ の量が０．５質量％以上１０.０質量％以下、ＭｇＯの量が０．１質量％以上３．０質量％以下である、請求項１に記載の補修モルタル材料。
3. 前記テルネサイトの含有量は、前記膨張材１００質量部に対して、０．０５質量部以上２０質量部以下である、請求項１又は２に記載の補修モルタル材料。
4. さらに急硬材を含み、該急硬材は、カルシウムアルミネートを含有し、
   前記カルシウムアルミネートがＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比１．２以上３．０以下であり、
   前記カルシウムアルミネートの含有割合は、前記セメント１００質量部に対して、２質量部以上２０質量部以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の補修モルタル材料。
5. 前記細骨材の含有割合は、前記セメント１００質量部に対して、４０質量部以上３００質量部以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の補修モルタル材料。
6. さらに亜硝酸塩を含有し、
   前記亜硝酸塩の含有割合は、セメント１００質量部に対して、２質量部以上２０質量部以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の補修モルタル材料。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の補修モルタル材料と水とを含有する補修モルタル組成物。
8. 請求項７に記載の補修モルタル組成物を用いてなる硬化体。