JPS61191550A - 速硬性無収縮グラウト材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はセメント系速硬性無収縮グラウト材に関する。

［従来技術］ セメント系の無収縮グラウト材とは一般にグラウトの施
工時に起こる硬化収縮あるいは硬化体の長期的乾燥収縮
を補償すべく膨張剤を配合したグラウト材をいう。

従来、この種の無収縮グラウト用膨張剤としては鉄粉の
酸化膨張を膨張機構とする酸化膨張型、あるいはカルシ
ウムサルホアルミネートよた１よ石灰系の水和膨張を膨
張機構とする水和膨張型と力ずある。しかし、これら従
来のグラウト材は以下に述べるような欠点があった。

［発明が解決しようとする問題点１ 酸化膨張型膨張剤は材料の比重差が大きく、高流動のグ
ラウトとした場合にはブリージングや骨材の沈下など材
料分離の傾向があるため、高流動性のグラウト材として
は不十分であり、比較的硬練りのモルタルとして使用さ
れる。

また、水利膨張型膨張剤は材令７日程度までの比較的水
利の初期に膨張を起し、その後の長期的乾燥収縮量を膨
張剤を配合しないものより小さくすることによって施工
時の体積をなるべく補償しようとするものであるが、過
剰膨張とならない程度の配合量では膨張量が不足であり
、硬化体が長期的に乾燥条件に置かれろと収縮し、施工
時の体積よりも小さくなり、無収縮性において十分でな
かった。　またさらに、これらの水和膨張型膨張剤は１
１ＣａＯ・７＾ｈｃｈ　・ＣａＬ（但し、Ｘは））ロデ
ンを示す）を含むｍ速硬セメントに配合してもセメント
自体の膨張量つまり１１ＣａＯ・７＾１□Ｏ１・ＣａＸ
２と石膏および水との反応により数時間後から生成する
エトリンがイトの膨張量の方が顕著であり、これら膨張
剤を配合しても、しなくてもその初期膨張効果は期待で
きなかった。本発明の目的は水和膨張型膨張剤のうち石
灰系膨張剤の前記問題点を解決して、２〜３時開の短時
間圧縮強度が大で、かつ硬化体が施工時の体積よりもな
るべく収縮しないグラウト材を得るにある。

ｆ問題点を解決するための手段］ 前述の目的は本発明により、セメント材組成物としてｍ
速硬セメントと、ナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮
合物、アルキルアリルスルホネートポリマー、ナフタリ
ンスルホン酸とりゲニンスルホン酸との共縮合物より選
ばれた少なくとも１種の減水剤と、メラミンホルムアル
デヒド縮合物のスルホン化変性樹脂よりなる流動化剤と
、石灰系膨張剤とを用い、これら各材料の配合比率を検
討し、その配合比率を特定することによって施工時の膨
張はエトリンがイトが担い、硬化体の長期的乾燥収縮に
対しては３力月後位から膨張を始める石灰系膨張剤の膨
張作用によって無収縮性を補償する短時間強度発現性の
優れた速硬性無収縮グラウト材を得るに至り、本発明を
完成した。即ち本発明は（イ）超速硬セメント１００重
量部、（ロ）石灰系膨張剤２〜１０重量部、（ハ）減水
剤０．２１〜２．１重量部、（ニ）流動化剤０．５〜２
．０重量部よりなるセメント材組成物１００重量部と細
骨材５０〜２００重１部とよりなることを特徴とする速
硬性無収縮グラウト材にある。

［作用］ セメントはグラウト材の強度付与の主材であり、速硬性
と施工時の膨張を付与するために超速硬セメントを用い
、ポルトランドセメントは使用しない。この超速硬セメ
ントの長期的乾燥収縮量は水／セメント比が小さく膨張
剤量が多い径小さい。従って減水剤の使用が必要である
。しかし、減水剤の使用により使用水量が減少すると、
グラウト材を水と混練した場合、粘稠性が増大して作業
性、充填率が低下する。ところが特定割合の減水剤と流
動化剤とを使用することにより充填率が大幅に改善され
、グラウト材の分離もな（、圧ｍ強度もそれら単独使用
の場合より改善されることを見出した。こうして、石灰
系膨張剤は超速硬セメント１００重量部当たり２〜１０
重量部の量で使用する。石灰Ｐ、膨張剤は減水剤と併用
して低水／セメント比とした場合にのみ有効であり、初
期の膨張は超速硬セメントのエトリンがイト生成による
膨張が担い、長期的乾燥収縮は３力月後位から始まる石
灰系膨張剤の膨張によって補償する。２重量部より少な
いと膨張量が不足して無収縮性が得難く、１０重量部よ
り多いと過剰膨張を起こし易い。石灰系膨張剤は硬化促
進作用があるので可使時間を保持するため遅延剤を使用
するのが好ましい。遅延剤の使用量は多くなればなるほ
ど短時間強度発現を遅らせることになるので１．０重量
部が限度である。減水剤は所要の流動性を得るのに要す
る水量を減少し、強度発現、硬化体の密実性および長期
乾燥収縮など番こ有利な効果を得ることを目的として配
合される。

減水剤として、ナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮合
物、アルキル７リルスルホネートボリマー、ナフタリン
スルホン酸とりゲニンスルホン酸との共縮合物が用いら
れ、その配合量は超速硬セメント１００重量部に対し固
形分で０．２１〜２．１重量部であ’）、０．２１重量
部未満だと減水効果が小さく、２．１重量部を越えると
減水効果は十分であるが、グラウトの硬化過程中に固液
の分離が生じ好ましくない。

流動化剤は単独ではあまり減水効果はなく減水剤と併用
することで圧縮強度の改善、と同時にグラウトの粘稠性
を改善し材料の分離を防止し、グラウトの充填性を高め
るものである。流動化剤はメラミンホルムアルデヒド縮
合物のスルホン化変性樹脂の他に水溶性アルカリカゼイ
ンも適用しうるが、特にメラミンホルムアルデヒド縮合
物のスルホン化変性樹脂を用いるのが好ましい。配合量
は超速硬セメント１００重量部当たす０．５〜２．０重
量部である。０．５重量部未満だと流動性改善の効果が
小さ仁上限の２．０重量部を越えると所要の流動性を得
るための水量が増加し、同時に粘稠性も大きくなるため
充填率が悪化し好ましくな−１，。

細骨材の配合割合はセメント材組成物に対し、５０〜２
００％がよく、この割合をはずれるとグラウトの流動性
が悪化するので好ましくない。細骨材の最大寸法は１．
２■以下がよく、それ以上だと分離し易く好ましくない
。必要に応じて、この他に本発明グラウト材には水と練
り混ぜ時に生ずる泡を消す消泡剤やアルミニウム粉末を
適当量添加して用いてもよい。

本発明の速硬性無収縮グラウト材はこれに必要量の水及
び遅延剤を添加して練り混ぜると、その流動性、軟度ま
たは可使時間などに応じて公知の市販グラウト材に較べ
て２〜３時間の短時間で極めて大きな圧縮強度を発現す
る速硬性無収縮グラウト材が得られる。

本発明のグラウト材は各種ボルト類の固定、プレパツク
ドコンクリート用グラウト、各種間隙の充填、逆打モル
タル、逆打コンクリートなど緊急性を要する各種工事に
広く適用できる。

以下に実験例および実施例を掲げて本発明を説明する６ 実験例 本発明グラウト材の各成分の作用効果を確認のために以
下の実験を行った。

実験には超速硬セメントとして小野田セメント社製小野
田ジェットセメント、石灰系膨張剤として小野田セメン
ト社製小野田エクスパン、減水剤として化工石鹸社製マ
イティ　１５０（主成分ナフタリンスルホン酸ホルマリ
ン高縮合物）（記号＾）、竹本油脂社製ボールファイン
（主成分アルキルアリルスルホネートポリマー）（記号
Ｂ）、山場国策パルプ社製サン７０−系（主成分ナフタ
リンスルホン酸とりゲニンスルホン酸との共縮合物）（
記号Ｃ）を使用し、これらの減水剤はいずれも固形分濃
度４２％の液体であるので、２倍希釈液として用いた。

流動化剤には昭和電工社製メルメン）　ＦＩＯ（主成分
メラミンホルムアルデヒド縮合物のスルホン化変性樹脂
）を用い、細骨材として市販乾燥珪砂の５号および６号
を半々に混合調整してセメント材組成物：細骨材＝１：
１の割合で使用した。また、グラウトの流動可使時間が
２５〜３０分になるように凝結遅延剤として小野田建材
社製ジェットセッター（主成分オキシカルボン酸塩）を
用いた。混練水は水道水を用い、流動性がＪＩ４０−ト
（土木学会規準ト１％’−２、Ｊｔｙ−トノ下端を切断
し、上端内径７ｏＩＩＩＩＩ１１下端内径１４ｍ１．高
さ３９５Ｉａｍとしたもの）で８±１秒となる量を使用
した。セメント材組成物の各成分の比率を変えてグラウ
トミキサーで３分間混合した。

試験温度は２０℃である。石灰系膨張剤１および減水剤
量を変えた場合の水／セメント材組成物比と圧縮強度の
結果を第１表に示す。

第１表の番号１は超速硬セメントのみに遅延剤を０．２
５％添加したものであるが、グラウトの分離が認められ
る。

番号２〜５は超速硬セメントに減水剤へを一定量配合し
、石灰系膨張剤を２〜１２重量部配合し、遅延剤を０．
３〜０．６５％添加したものであるが、石灰系膨張剤を
２〜１０重量部配合した番号２〜４は、番号１のものよ
りも圧縮強度が大きく、シがもグラウトの分離はない。

しかしながら石灰系膨張剤を１２重量部配合した番号５
のものは、番号１に比ベグラウドの分離は無いが、２１
１〜１ｄの圧縮強度が低くなることが認められる。従っ
て、石灰系膨張剤の配合量は２〜５重Ｍ　ｆ１５用いる
のがよいことが分る。

次に上記の結果から、石灰系膨張剤の配合量を５重量部
に一定とし、かっこの量に見合う遅延剤使用量を０．４
％一定とし、減水剤配合量を変えた場合の結果を番号６
〜１７に示した。但し、番号６は減水剤を添加しないも
のであり、番号１に比べ圧縮強度は大きくなり、また番
号４よりも２ｈ及び３ｈ強度は大き好ましくない。

減水剤を液状で０．５〜５．０重量部ｔこした番号７．
８．１０、比１２．１４．１５．１６のものは減水剤の
種類を変えてもいずれも初期並びに長期圧縮強度も大き
く、しかもグラウトの分離が認められないが、減水剤を
液状で５．５重量部にした番号９．１３．１７は初期並
びに長期の圧縮強度は大きいがグラウトの分離が有るの
で好ましくない。

以上、番号１〜１７の結果から、超速硬セメントに配合
する石灰系膨張剤量は２〜１０重量部、減水剤は液状で
０．５〜５．０重量部（固形分で０．２１〜２．１重量
部）配合したものが圧縮強度も大きくグラウトの分離が
無い。

次に、流動化剤配合の効果を石灰系膨張剤の配合量を５
．０重量部、遅延剤使用量を０．４％にそれぞれ一定と
した場合につき調べた結果を第２表に示す。

番号１８〜２１は減水剤を配合せず、流動化剤をＯ〜２
．５重量部間合したものであるが、流動化剤を配合した
番号１９〜２１のものは、流動化剤Ｏの番号１８に比べ
ると充填率は改善されるが、圧縮強度は同程度である。

一方、減水剤を液状で２．０重量部（固形分で０．８４
重量部）配合し、流動化剤を１．５重量部間合した番号
２５．２９．３３は、減水剤のみを配合したものよりも
、また流動化剤のみを配合したものよりも圧縮強度が大
で、かつ充填率もほぼ１００％に近くなっていることが
分る。

なお、第２表には示さなかったが、減水剤を液状で０．
５−５，０重量部（固形分テ０．２１−２．ｌｆｉ量部
）配合し、さらに流動化剤を０．５〜２．０重量部配合
併用すると圧縮強度はそれぞれ単独配合よりも大となり
、特にグラウト材に重要な流動性の一つである充填率が
大幅に改善され、材料分離もなくほぼ１００％に近い充
填率を示し、目視による流動性の観察でもグラウトの流
動性に優れていることが確認された。

なお、＄２表の充填率はφＩＯＸ　２０ｃｍ型枠中に表
面乾燥内部飽和状態の５号砕石を詰め、その空隙にグラ
ウトを自然注入し、重量法によりグラウト充填率として
測定した。

なお、圧縮強度は４Ｘ　４Ｘ　１６ｃｍ型枠にグラウト
を流し、材令２時間（２１＋）、３時間（３ｂ）および
１日（１ｄ）のデータは測定直前に脱型し、材令２８日
（２８ｄ）データは１日で脱型した後、２７日間２０″
Ｃ水中で養生し、ＪＩＳＲ５２０１に準じて測定した。

グラウトの分離は硬化供試体を切断し、細骨材の分離状
態を内服で観察した。

また、第１図に土木学会膨張コンクリート設計施行指針
（案）のマイクロメータ法による膨張率の測定結果を示
す。図に示すデータは石灰系膨゛張剤の配合量がいずれ
も５．５重量部で、減水剤しとして八を使用しない場合
（曲線へ−〇）おより２．０重量部（曲線Δ−２）使用
の場合を示す。この測定結果は型枠中での測定結果であ
り、硬化の初期に膨張が起こり、体積がそのまま持続さ
れるため完全無収縮グラウト材といえる。しかし、実際
現場では型枠が外され、大気中に暴露されるために乾燥
収縮が起こる。

そこで、初期膨張（材令１日まで２０℃、湿度８０％で
養生）の後、乾燥条件（材令１日　以後１年まで２０℃
、湿度６０％で気乾養生）で測定した結果を第２図に示
す。ｔＪｔＪ２図では膨張率は土木学会規準［膨張材規
格（案）Ｊ付属書「膨張材のモルタルによる膨張性試験
方法」によって供試試料の長さの変化（Ｘ　１０’″４
）を表した。第２図において、曲線＾−２−１５、八−
２−１０、八−２−５および八−２−０はいずれも減水
剤として＾２，０重量部、水セメント材組成物比４３．
０％を使用し、膨張材の配合量を順次に１５．０重量部
、１０重量部、５重量部お上ｌ１０（ゼロ）重量部使用
した時のデータで、曲線＾−０−１０，＾−０−５、＾
−〇−〇は減水剤として＾０（ゼロ）重１部、水セメン
ト材組成物比５８．０％で、順次に膨張材１０重量部、
５．０重量部、Ｏ（ゼロ）重量部を使用した時のデータ
、および曲線ロー２−１０およびＣ−２−５は減水剤配
合が２゜Ｏ重ｉｎで、水セメント材組成物比は４３．０
％で、［１−２−１０は減水剤がＢで、膨張剤量が１０
重量部、Ｃ−２−５は減水剤がＣで、膨張剤量が５重量
部である。上記いずれの場合も流動化剤を１．５重量部
品合したものである。材令１日までの初期膨張量は減水
剤使用の低水セメント材組成物比の方が太き（、同−水
セメント材組成物比であれば膨張剤量によって大差ない
。長期的乾燥収縮量は水セメント材組成物比が小さく、
膨張剤量が多い径小さい。材令３力月頃から若干の膨張
が起こり、収縮量の低減につながり、グラウト材を流し
込んだ時の元の長さに近付く現象は減水剤を用いた低水
セメント材組成物比の場合で、且つ膨張剤量が＾−２−
１０、＾−２−５、Ｂ−２−１０、Ｃ−２−５から分る
ように、本発明の配合量のものであって、減水剤を用い
ない水セメント材組成物比５８％のグラウト（＾−０−
１０，八−１ｏ−５、＾−０−０）はいずれも、元の長
さに近ずく傾向は認められない。なお、膨張剤ｊｉ１５
重量部の＾−２−１５では過膨張となり、破壊に至る。

以上第１表、＄２表、第１図及びｔｔＳ２図の結果から
、本発明に規定した配合のグラウト材は速硬性でかつ無
収縮性のものであることが分る。

実施例および比較例 超速硬セメント、石灰系膨張前１（小野田エクスパン）
、減水剤として「マイティ１００Ｊ（＾）、「ポール７
アイン５１０Ｊ（Ｂ）Ｊサン７０−１’５Ｊ（Ｃ）、流
動化剤として「メルメントＦ１０」をそれぞれ１００：
５，５：０．８４：１．２の重量比で混合したセメント
材組成物１００重量部に対して細骨材（５号および６号
珪砂を５０：５０で混合）１００重量部、水４３重１部
と遅延剤として「ジェットセッター」をセメントに対し
て０．３％添加し、グラウトミキサで３分間混合しグラ
ウトを調製した。試験温度は２０℃で、グラウトの練り
上り温度は２１．２°Ｃであった。土木学会規準１１−
■にょるブリージングおよび圧縮強度の測定結果を＠３
表に、コンパレータ法による長さ変化（供試体寸法４Ｘ
４Ｘ１６ｃｍ、成形後１日で脱型基艮、基長後６日間２
０’Ｃ水中養生、以降２０°Ｃ１湿度６０％の気乾養生
）の測定結果を第４表に示す。なお、比較例として市販
力ルシフムサルホアルミネート系無収縮グラウト材（Ｄ
）および鉄粉系無収縮グラウト材（Ｅ）の結果も併記し
た。

第３表および第４表によれば本発明のグラウト材は比較
例の市販品に比べて圧縮強度が大きく、収縮もないこと
が明瞭である。

［発明の効果］ 減水剤および流動化剤の含有量の選択により圧縮強度が
大きく、収縮の少ないグラウト材を提供する。

【図面の簡単な説明】

ｔ５１図はグラウトの型枠中での膨張率と材令との関係
を示す線図、第２図は材令１８迄型枠中、以降脱枠し、
乾燥養生した場合のグラウトの長さ変化と材令との関係
を示す線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （イ）超速硬セメント　１００重量部 （ロ）石灰系膨張剤　２〜１０重量部 （ハ）減水剤　０．２１〜２．１重量部 （ニ）流動化剤　０．５〜２．０重量部 よりなるセメント材組成物１００重量部と細骨材５０〜
   ２００重量部とよりなることを特徴とする速硬性無収縮
   グラウト材。