WO2022070682A1 - グラウト材料、グラウトモルタル及び硬化体 - Google Patents

グラウト材料、グラウトモルタル及び硬化体 Download PDF

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WO2022070682A1
WO2022070682A1 PCT/JP2021/031036 JP2021031036W WO2022070682A1 WO 2022070682 A1 WO2022070682 A1 WO 2022070682A1 JP 2021031036 W JP2021031036 W JP 2021031036W WO 2022070682 A1 WO2022070682 A1 WO 2022070682A1
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grout
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崇 佐々木
聡史 高木
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デンカ株式会社
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/02—Elements
    • C04B22/04—Metals, e.g. aluminium used as blowing agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B22/06—Oxides, Hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B22/08—Acids or salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates

Definitions

  • the present invention mainly relates to grout materials, grout mortars, and hardened bodies using grout mortars used in the civil engineering and construction industries.
  • Grout materials are used to improve workability and fillability of mortar and concrete and to facilitate grout work.
  • the main applications are construction of underground structures, installation of bridge supports, installation of various machinery, filling gaps between walls and pillars in seismic reinforcement, etc., to fill gaps in structures and integrate them. , (1) Required fluidity according to the filling location and filling method, (2) Non-shrinkage that does not cause bleeding, subsidence and voids after filling, (3) Required various strengths according to the usage conditions of the structure. Etc. (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • lime-based expanding material In addition to calcium sulfate-based (auin-based expanding material) containing 4 and CaO as the main component, lime-based (lime-based expanding material) containing free lime as the main component, free lime-hydraulic substance-sekkos are contained. There are expansion materials and the like.
  • a grout material has been proposed that has less temperature dependence, has a remarkably high fluidity / filling property retention effect, and has a long-term strength-enhancing effect by combining cement, an expansion material, and a specific water reducing agent. (See, for example, Patent Document 1). Further, a high-strength grout material having excellent fluidity, suppression of foam generation, optimum length change rate, and volume expansion rate has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
  • An object of the present invention is to provide a grout material, a grout mortar, and a cured product that improve durability by increasing fluidity, salt damage resistance, adhesion strength with reinforcing bars, and rust prevention rate of reinforcing bars.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the present inventors have made various efforts to solve the above-mentioned problems, and as a result, a grout material prepared by combining specific fine aggregates.
  • the gist of the present invention is as follows. [1] A grout material composed of cement, a swelling material, a gas foaming substance, a water reducing agent, and a fine aggregate, wherein the amount of chlorine is 3 ppm or more and 1,800 ppm or less.
  • the expansion material contains ternesite, and the content of the ternesite is 0.05 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the expansion material, according to [1].
  • Grout material [3] The grout according to [1] or [2], wherein the chemical component of the fine aggregate has a CaO ratio of 85% by mass or more and a SiO 2 ratio of 0.2% by mass or more and 15% by mass or less. material. [4] The fine aggregate is any one of [1] to [3], wherein the reduction in the coarse grain ratio by JIS A 1121 "Scraping test of coarse aggregate by Los Angeles testing machine" is 70% or more and 100% or less.
  • the chemical composition of the fine aggregate has a K 2 O ratio of 40 ppm or more and 3,000 ppm or less, an SO 3 ratio of 40 ppm or more and 3,000 ppm or less, and a Fe 2 O 3 ratio of 0.1% by mass or more.
  • a grout material a grout mortar and a cured product which improve durability by increasing fluidity, salt damage resistance, adhesion strength with reinforcing bars, and rust prevention rate of reinforcing bars.
  • the present invention will be described in detail. Unless otherwise specified, parts and% in the present specification are based on mass. Further, the grout mortar referred to in the present specification is a general term for a paste without coarse aggregate and a mortar containing fine aggregate.
  • the grout material of the present invention contains cement, a swelling material, a gas foaming substance, a water reducing agent, and a fine aggregate, and the amount of chlorine is 3 ppm or more and 1,800 ppm or less. Focusing on the amount of chlorine contained in the grout material in the present invention, it was found that the amount of chlorine affects the adhesion strength between the grout material and the reinforcing bar. That is, if the amount of chlorine contained in the grout material is less than 3 ppm, the adhesion strength with the reinforcing bar will be low. Further, if the amount of chlorine contained in the grout material exceeds 1,800 ppm, the rust preventive effect is deteriorated.
  • the amount of chlorine contained in the grout material is preferably 30 ppm or more, more preferably 40 ppm or more, further preferably 50 ppm or more, still more preferably 100 ppm or more, from the viewpoint of improving the adhesion strength with the reinforcing bar. It is more preferably present, and particularly preferably 130 ppm or more. Further, the amount of chlorine contained in the grout material is required to be 3 ppm or more and 1,800 ppm or less from the viewpoint of enhancing the rust preventive effect of the reinforcing bar and improving the durability, but it is 1,600 ppm or less. Is more preferable, and it is more preferably 1,500 ppm or less, and further preferably 1,400 ppm or less.
  • the amount of chlorine contained in the grout material can be adjusted, for example, by adding an admixture containing chlorine when producing the grout material.
  • the amount of chlorine can be measured by the method described in Examples described later.
  • the cement used in the present invention is not particularly limited, and various cements such as ordinary, early-strength, ultra-fast-strength, low-heat and moderate-heat, and blast furnace slag, fly ash, silica fume, etc. are mixed with these cements.
  • various cements such as ordinary, early-strength, ultra-fast-strength, low-heat and moderate-heat, and blast furnace slag, fly ash, silica fume, etc.
  • Examples include various mixed cements, environment-friendly cements (eco-cements) manufactured from urban waste incineration ash and sewage sludge incineration ash, and commercially available fine particle cements.
  • Various cements and various mixed cements are pulverized into fine powder. It is also possible to use it. Further, those adjusted by increasing or decreasing the amount of components (for example, gypsum) usually used for cement can also be used.
  • the cement used in the present invention preferably has a brain specific surface area value of 2,500 cm 2 / g or more and 7,000 cm 2 / g or less, preferably 2,750 cm 2 . It is more preferably 3,000 cm 2 / g or more and 6,000 cm 2 / g or less, and further preferably 3,000 cm 2 / g or more and 4,500 cm 2 / g or less.
  • the brain specific surface area value is determined in accordance with JIS R 5201 (physical test method for cement).
  • the swelling material used in the present invention is not particularly limited, and any swelling material that produces swelling hydrate and suppresses bleeding can be used.
  • the expanding material those containing free lime, free magnesia, calcium ferrite, ettringite system, lime system, and ettringite-lime complex system are known and are not particularly limited, but those containing free lime from the viewpoint of long-term stability. Is preferable.
  • the substance containing free lime include free lime-anhydrous sekkou system, free lime-hydraulic compound system, and free lime-hydraulic compound-anhydrous sekkou system.
  • the expansion material used in the present invention preferably contains ternesite.
  • Ternesite is a mineral represented by 5CaO , 2SiO 2 , and SO3, and promotes a water-hardening reaction. Moreover, since the ternesite itself hardly reacts, it is presumed that it plays a role like a filler and improves the fluidity retention. Therefore, the effect of maintaining fluidity can be maintained even at high temperatures.
  • the content of ternesite is preferably 0.05 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, more preferably 0.1 parts by mass or more and 18 parts by mass or less, and 0. It is more preferably 1.5 parts by mass or more and 15 parts by mass or less. When the content of ternesite is within the above range, both curing promotion and fluidity retention can be improved.
  • a free lime-hydraulic compound-anhydrous slaked system because of its good expansion performance, and it is particularly preferable to use a free lime content of more than 40%.
  • the hydraulic compound include one or more of hauyne, calcium ferrite, calcium aluminoferrite, calcium silicate, calcium aluminate and the like.
  • the expanding material a commercially available expanding material or a static crushing material can be used. Expansion materials and static crushing materials are commercially available from various companies, and typical examples thereof are “Denka CSA # 20" and “Denka Power CSA” manufactured by Denka, "Expan” and “Hyper Ex” manufactured by Pacific Materials. Examples include “bread”, “N-EX”, “Bryster” and crushed products thereof.
  • the particle size of the expanding material used in the present invention is not particularly limited, but a brain specific surface area value in the range of 2,000 cm 2 / g or more and 25,000 cm 2 / g or less is preferable, and 2,200 cm 2 Those of / g or more and 15,000 cm 2 / g or less are more preferable, and those of 2,400 cm 2 / g or more and 10,000 cm 2 / g or less are further preferable.
  • the brain specific surface area value of the expanding material is at least the above lower limit value, bleeding can be suppressed. Further, when the brain specific surface area value of the expandable material is not more than the above upper limit value, sufficient expandability can be obtained.
  • the content ratio of the expansion material used in the present invention is preferably 0.5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, more preferably 1.0 part by mass or more and 18 parts by mass or less, and 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement. It is more preferably 15 parts by mass or less.
  • the content ratio of the expanding material is at least the above lower limit value, it becomes easy to obtain the crack suppressing effect.
  • the content ratio of the expanding material is not more than the above upper limit value, the strength development is good.
  • a grout material that satisfies the effects of the present invention, that is, a grout material having high fluidity, salt damage resistance, adhesion strength to reinforcing bars, and rust prevention. become.
  • the gas effervescent substance used in the present invention refers to a substance used for the purpose of preventing the grout material in a state of not being solidified from sinking or shrinking due to bleeding after the grout mortar is applied.
  • the gas effervescent substance used in the present invention is not particularly limited as long as it generates a gas after kneading with water.
  • Examples of the gas foaming substance include oily substances such as vegetable oil and mineral oil.
  • Examples of the gas foaming substance include powdery substances such as flaky aluminum powder surface-treated with stearic acid and aluminum powder produced by an atomizing method.
  • Examples of the gas foaming substance include a nitrogen gas foaming substance that foams nitrogen gas in an alkaline atmosphere such as an azo compound, a nitroso compound, and a hydrazine derivative.
  • Examples of the gas foaming substance include percarbonates such as sodium percarbonate, potassium permanganate and ammonium permanganate, perborates such as sodium perborate and potassium perborate, sodium permanganate and potassium permanganate. Permanganate salts such as, and peroxide substances such as hydrogen peroxide can be mentioned.
  • As the gas effervescent substance used in the present invention it is preferable to use aluminum powder surface-treated with stearic acid or the like because it has a large effect of suppressing sinking.
  • the nitrogen gas foaming substance used as the gas foaming substance used in the present invention contains a compound that generates nitrogen gas by the reaction of the cement contained in the grout material with the alkali generated when kneaded with water. It may be a by-product of gases such as carbon monoxide, carbon dioxide, and ammonia.
  • the nitrogen gas effervescent substance used in the present invention is to be integrated with the structure, to prevent the grout mortar that has not yet solidified from sinking or shrinking, and to be placed in a dry state. It is not particularly limited as long as it can be used to improve the crack resistance at the time of occurrence.
  • the content ratio of the gas foaming substance is preferably 0.0001 part by mass or more and 1 part by mass or less, more preferably 0.0005 part by mass or more and 0.5 part by mass or less, and 0.001 part by mass with respect to 100 parts by mass of cement. It is more preferably 0.2 parts by mass or less.
  • the content ratio of the gas foaming substance is at least the above lower limit value, a sufficient initial expansion effect can be imparted. Further, when the content ratio of the gas foaming substance is not more than the above upper limit value, the strength development becomes good.
  • the water reducing agent used in the present invention plays a role of helping the dispersion of each material and imparting the fluidity of the kneaded grout mortar.
  • the water reducing agent used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a naphthalene-based water reducing agent, a melamine-based water reducing agent, an aminosulfonic acid-based water reducing agent, and a polycarboxylic acid-based water reducing agent. Then, one or more of these water reducing agents can be used. Specific examples of the water reducing agent include, for example, as naphthalene-based water reducing agents, the product name "Leobuild SP-9 series" manufactured by NMB, the product name "Mighty 2000 series” manufactured by Kao Corporation, and the product name "Sun” manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd. Flow HS-100 ”and the like.
  • Examples of the melamine-based water reducing agent include the product name "Sikament 1000 Series” manufactured by Nippon Sika and the product name “Sunflow HS-40" manufactured by Nippon Paper Industries.
  • Examples of the aminosulfonic acid-based water reducing agent include the trade name "Paric FP-200 series” manufactured by Fujisawa Pharmaceutical Co., Ltd.
  • As polycarboxylic acid-based water reducing agents the product name "Leobuild SP-8 series” manufactured by NMB, the product name “Darlex Super 100PHX” manufactured by Grace Chemicals, and the product name "Chupole HP-8 series” manufactured by Takemoto Oil & Fat Co., Ltd. , "Chupole HP-11 series” and the like.
  • Some water reducing agents are in powder form.
  • the product name "Mighty 100" manufactured by Kao Corporation, the product name “Sanyo Leberon P” manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., and the product name “Cellflow 110P” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. are available. Can be mentioned.
  • the melamine-based water reducing agent include "Melment F10M” manufactured by BASF Pozoris.
  • the polycarboxylic acid-based water reducing agent include a product name "Quinflow 750" manufactured by Mitsubishi Kasei Corp. and a product name "CAD9000P” manufactured by Kao Corporation.
  • the content ratio of the water reducing agent is preferably 0.1 part by mass or more and 2 parts by mass or less, more preferably 0.2 parts by mass or more and 1.8 parts by mass or less, and 0. More preferably, it is 3 parts by mass or more and 1.0 part by mass or less. Sufficient fluidity can be obtained when the content ratio of the water reducing agent is at least the above lower limit value. Further, when the content ratio of the water reducing agent is not more than the above upper limit value, material separation can be suppressed.
  • the chemical composition of the fine aggregate used in the present invention preferably has a CaO ratio of 85% by mass or more and a SiO 2 ratio of 0.2% by mass or more and 15% by mass or less.
  • a grout material having high fluidity, neutralization resistance, adhesion strength with reinforcing bars, and rust prevention can be obtained.
  • the proportion of CaO is preferably 87% by mass or more, more preferably 89% by mass or more, and further preferably 91% by mass or more.
  • the upper limit of the ratio of CaO is not particularly limited, but is preferably 99% by mass or less, and more preferably 98.5% by mass or less.
  • the ratio of SiO 2 is preferably 0.25% by mass or more and 13% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or more and 11% by mass or less, and 0.4% by mass or more and 10% by mass or less. It is more preferable to have.
  • siliceous sand, calcite, scapolite which is a metamorphic rock, quartz which is an igneous rock, potassium feldspar and the like are mixed and prepared.
  • the chemical composition is adjusted by mixing each rock so as to fall within the scope of the present invention while confirming by fluorescent X-ray diffraction.
  • the chemical composition of the fine aggregate used in the present invention is calculated in terms of oxide.
  • the fine aggregate used in the present invention preferably contains K2O , SO3 , Fe2O3 , and Al2O3 as chemical components.
  • K2O is preferably 40 ppm or more and 3,000 ppm or less, more preferably 50 ppm or more and 2,500 ppm or less, further preferably 60 ppm or more and 2,250 ppm or less, and 70 ppm or more and 2,000 ppm. The following is even more preferable.
  • the proportion of SO 3 is preferably 40 ppm or more and 3,000 ppm or less, more preferably 50 ppm or more and 2,500 ppm or less, further preferably 60 ppm or more and 2,250 ppm or less, and 70 ppm or more and 2,000 ppm or less. Is even more preferable.
  • the ratio of Fe 2 O 3 is preferably 0.1 or more and 3.0% by mass or less, more preferably 0.13 or more and 2.5% by mass or less, and 0.15 or more and 2.0% by mass or less.
  • the ratio of Al 2 O 3 is preferably 0.1 or more and 3.0% by mass or less, more preferably 0.13 or more and 2.5% by mass or less, and 0.15 or more and 2.0% by mass or less. The following is more preferable.
  • the fine aggregate used in the present invention preferably has a reduction in coarse grain ratio of 70% or more and 100% or less, preferably 75% or more and 99% or less, according to JIS A 1121 "Scraping test of coarse aggregate by Los Angeles testing machine". It is more preferably 80% or more and 98% or less, and even more preferably 85% or more and 97% or less.
  • the decrease in the coarse grain ratio of the fine aggregate is at least the above lower limit value, the adhesive force with the reinforcing bar can be improved. Further, when the decrease in the coarse grain ratio of the fine aggregate is not more than the above upper limit value, the salt damage resistance can be improved.
  • the "coarse grain ratio of fine aggregate” is a value obtained from the result of sieving, and refers to an index indicating an approximate value of the size of fine aggregate.
  • “decrease in the coarse grain ratio of the fine aggregate” means that the coarse grain ratio before the test and the coarse grain ratio after the test of the scraping test of the coarse aggregate by the Los Angeles testing machine are compared and after the test. The rate at which the coarse grain ratio of the grain is reduced.
  • siliceous sand, calcite, scapolite which is a metamorphic rock, quartz which is an igneous rock, potassium feldspar and the like are mixed and prepared.
  • each rock is mixed and adjusted so that the decrease in the coarse grain ratio of the fine aggregate is within the scope of the present invention while being confirmed by the test of the scraping test of the coarse aggregate by the Los Angeles testing machine.
  • the origin and origin of the fine aggregate are not particularly limited.
  • the content ratio of the fine aggregate is preferably 40 parts by mass or more and 300 parts by mass or less, more preferably 75 parts by mass or more and 250 parts by mass or less, and 100 parts by mass or more and 200 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of cement. It is more preferably less than or equal to parts by mass.
  • the content ratio of the fine aggregate is at least the above lower limit value, the calorific value can be reduced, shrinkage can be suppressed, and cracks can be suppressed.
  • the content ratio of the fine aggregate is not more than the above upper limit value, it is possible to obtain a grout material having excellent fluidity, salt damage resistance, adhesion strength with reinforcing bars, and rust prevention.
  • the grout material of the present invention together with cement, swelling material, gas foaming substance, water reducing agent, and fine aggregate, improves strength development, acid resistance, secures pot life, and has good dimensional stability. From this point of view, it is possible to contain siliceous fine powder.
  • siliceous fine powder examples include latent hydrohard substances such as blast furnace granulated slag fine powder, fly ash, and pozzolan substances such as silica fume, and silica fume is particularly preferable.
  • the type of silica fume is not limited, but from the viewpoint of fluidity, it is more preferable to use silica fume containing 10% or less of ZrO 2 as an impurity or acidic silica fume.
  • the acidic silica fume means that the pH of the supernatant liquid is 5.0 or less when 1 g of silica fume is put into 100 cc of pure water and stirred.
  • the degree of powderiness of the siliceous fine powder is not particularly limited, but usually, the blast furnace granulated slag fine powder and fly ash have a brain value in the range of 3,000 cm 2 / g or more and 9,000 cm 2 / g or less.
  • the silica fume has a BET specific surface area in the range of 20,000 cm 2 / g or more and 300,000 cm 2 / g or less.
  • the content ratio of the siliceous fine powder is preferably 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or more and 15 parts by mass or less, and further preferably 3 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of cement. preferable.
  • the content ratio of the siliceous fine powder is at least the above lower limit value, it is possible to improve the strength development, the acid resistance, the pot life, and the dimensional stability. Further, when the content ratio of the siliceous fine powder is not more than the above upper limit value, the fluidity can be improved, the adhesive force with the reinforcing bar, and the rust preventive effect can be improved.
  • a coagulation adjuster an AE agent, a rust preventive agent, a water repellent agent, an antibacterial agent, a colorant, an antifreeze agent, a limestone fine powder, a blast furnace slow cooling slag fine powder, and sewage sludge, as long as the performance is not adversely affected.
  • Mixture materials such as incineration ash and its molten slag, municipal waste incineration ash and its molten slag, and pulp sludge incineration ash, defoaming agents, thickeners, shrinkage reducing agents, steel fibers, vinylon fibers, carbon fibers, and wallast.
  • fibrous substances such as knight fibers, clay minerals such as polymers, bentonite and sepiolite, and anion exchangers such as hydrotalcite, to the extent that the object of the present invention is not substantially impaired. It is possible to use.
  • each material is not particularly limited, and each material may be mixed at the time of construction, or a part or all of them may be mixed in advance. ..
  • the mixing device any existing device such as a tilting mixer, an omni mixer, a Henschel mixer, a V-type mixer, and a Nauta mixer can be used.
  • the grout mortar of the present invention contains the grout material of the present invention described above and water, and is obtained by kneading the grout material and water.
  • the amount of kneaded water of the present invention is not particularly limited because it varies depending on the purpose and use of use and the content ratio of each material, but is 10 parts by mass or more and 70 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the grout material. It is preferably 14 parts by mass or more and 65 parts by mass or less, and more preferably 16 parts by mass or more and 60 parts by mass or less.
  • the amount of kneaded water is at least the above lower limit value, it is possible to suppress a decrease in fluidity and suppress an extremely large calorific value. Further, when the amount of kneaded water is not more than the above upper limit value, the strength development can be ensured.
  • the method of kneading the grout material and water is not particularly limited, but a hand mixer having a rotation speed of 900 rpm or more, a normal high-speed grout mixer, or a biaxial forced mixer can be used. preferable.
  • a container such as a pail can or a mixer may be filled with predetermined water in advance, and then the grout mortar composition may be added while rotating the mixer and mixed for 3 minutes or more.
  • the grout mortar composition may be added while rotating the mixer and mixed for 3 minutes or more.
  • the kneaded grout mortar is usually pumped to the construction site by a manual injection gun, a diaphragm type hand pump, or a squeeze type mortar pump, and filled with the grout mortar of the present invention. It becomes a hardened body.
  • Example 1 Prepared to contain 11.1 parts by mass of expansion material, 0.0025 parts by mass of gas foaming substance, 0.5 parts by mass of water reducing agent, and 166.7 parts by mass of fine aggregate with respect to 100 parts by mass of cement, and grout. Obtained the material.
  • a chlorine-containing admixture material name: sodium chloride
  • a grout mortar was prepared by kneading 100 parts by mass of the obtained grout material with 23 parts by mass of water.
  • the chlorine concentration, fluidity, chloride ion immersion depth, adhesion strength, and rusting rate of the reinforcing bar of the prepared grout mortar were measured. The results are also shown in Table 1.
  • Trial cement (various commercially available pure chemicals were used to adjust the compounding raw materials and chemical components of the cement factory, and pure gypsum anhydrous was used to adjust the amount of SO3) , chlorine content 1.5 ppm, Brain value 3,450 cm 2 / g -Expansion material: CaO raw material, Al 2 O 3 raw material, SiO 2 raw material, CaSO 4 raw material are mixed, mixed and pulverized, and then fired at 1,200 ° C to synthesize clinker, and the brain specific surface area is 3 using a ball mill. It was prepared by pulverizing to 000 cm 2 / g.
  • the mineral composition of ternesite was calculated by calculation based on the chemical composition obtained from fluorescent X-rays and the identification result of powder X-ray diffraction.
  • Table 1 shows the content of ternesite contained in 100 parts by mass of the expanding material.
  • -Gas foaming substance Phosphorus-like aluminum powder surface-treated with stearic acid
  • commercial product-Coagulation regulator Mixture of 25 parts of first-class reagent citric acid and 75 parts of first-class reagent potassium carbonate
  • Water reducing agent Naphthalene-based Water reducing agent, commercial product ("Self-Ro-110P" manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
  • -Water Tap water-Fine aggregate: The test was conducted using the components of the fine aggregate shown in Table 1.
  • the chemical composition of the fine aggregate was measured by fluorescent X-ray diffraction.
  • silica sand produced in Aichi Prefecture
  • feldspar CaCO 3
  • metamorphic rock scapolite (Na, Ca, K) 4 Al 4 Si 9 O 24 (Cl, CO 3 , SO 4 ))
  • Quartz SiO 2
  • potassium feldspar KALSi 3O 8
  • ⁇ Measurement items> -Chlorine concentration The prepared grout mortar was measured for chlorine concentration in accordance with JIS R5202.
  • -Fluidity According to JSCE-F 541, the measurement was performed immediately after kneading and 30 minutes after kneading at the J14 funnel flow value under a 30 ° C environment.
  • -Chloride ion immersion depth In accordance with JIS A 1171, after being cured in water at 20 ° C until the age of 28 days, at a temperature of 20 ° C, Annex 1 of JIS A 6205 (test method for dipping reinforcing bars in salt water) 3 Immerse in the salt solution specified in 2.1 (salt solution) and remove after 28 days.
  • -Adhesion strength The adhesion strength with the reinforcing bar at the time of pulling out a round steel having a depth of 16 cm and a diameter of 19 mm was determined. The curing was a 20 ° C seal curing, and the test was carried out at a material age of 28 days.
  • Rust rate of reinforcing bars A round steel with a depth of 18 cm and a diameter of 19 mm is covered with grout mortar so that the thickness is 10 mm, and after being cured in water at 20 ° C until the age of 28 days, JIS A 6205 The reinforcing bar was immersed in the salt solution specified in 3.2.1 (salt solution) of Annex 1 (test method for soaking the reinforcing bar in salt water) under the condition of 30 ° C. for 1 week. Then, the test piece was taken out and left to stand in a room at 30 ° C. for one week. This immersion and standing were repeated weekly, and the test was carried out for 182 days.
  • Example 2 The same procedure as in Experimental Example 1 was carried out except that the grout mortar was prepared by blending the fine aggregates shown in Table 2. The results are also shown in Table 2. As the ternesite in the expansion material, 5 parts by mass out of 100 parts by mass of the expansion material was used. In the scraping test of fine aggregate by the Los Angeles testing machine, first, 5 kg of fine aggregate and 6 iron balls are put into the Los Angeles testing machine. The average diameter of the iron ball is about 46.8 mm, and the mass of one iron ball is 390 to 445 g. The Los Angeles tester was then rotated 500 rpm (30 rpm).
  • the fine aggregate collected from the Los Angeles testing machine was screened using a metal mesh sieve having mesh dimensions of 5 mm, 2.5 mm, 1.2 mm, 0.6 mm, 0.3 mm, and 0.15 mm. rice field.
  • the coarse grain ratio (R 1 ) of the fine aggregate before being put into the Los Angeles testing machine is compared with the coarse grain ratio (R 2 ) of the fine aggregate after being put into the Los Angeles testing machine, and the coarse grain ratio after the test is reduced.
  • R 1 coarse grain ratio of the fine aggregate before being put into the Los Angeles testing machine
  • R 2 coarse grain ratio
  • Example 3 The same procedure as in Experimental Example 1 was carried out except that the grout mortar was prepared by blending the fine aggregates shown in Table 3. The results are also shown in Table 3.
  • the grout material of the present invention contains a specific amount of chlorine, and by using a specific fine aggregate, the fluidity, salt damage resistance, adhesion strength with the reinforcing bar, rust prevention rate of the reinforcing bar are further enhanced, and durability is improved.
  • Improveable grout mortar can be obtained, such as steel plate winding method for bridge pedestals, filling method for large embroidery seats, fixing material for reinforcing reinforcing bars, filling other gaps, concrete cross-section repair, self-leveling flooring, etc., as well as civil engineering and building applications. Etc., can be widely used.

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Abstract

流動性、塩害抵抗性、鉄筋との付着強度、鉄筋の防錆率を高めることで耐久性を向上させるグラウト材料、グラウトモルタル及び硬化体を提供する。　セメント、膨張材、ガス発泡物質、減水剤、細骨材からなるグラウト材料であって、塩素の量が３ｐｐｍ以上１，８００ｐｐｍ以下である、グラウト材料。

Description

グラウト材料、グラウトモルタル及び硬化体
　本発明は、主に、土木・建築業界において使用されるグラウト材料、グラウトモルタル、及びグラウトモルタルを用いてなる硬化体に関する。
　グラウト材料は、モルタル、コンクリートの作業性や充填性を改善し、グラウト工事を円滑に行うために使用されている。
　主な用途としては、地下構造物の施工、橋梁支承部の据付け、各種機械類の据付け、耐震補強における壁、柱の間隙充填等であり、構造物の間隙を充填して一体化するために、（１）充填箇所および充填方法等に応じた所要の流動性、（２）充填後にブリーディング、沈下および空隙を発生させない無収縮性、（３）構造物の使用条件に応じた所要の各種強度などが要求される（例えば、非特許文献１参照）。
　セメント硬化体は、セメントの水和又は乾燥に伴って体積が減少することから、ひび割れが発生したり、既存構造体との付着性能が低下したりする危険性がある。ひび割れの発生は美観を損ねるばかりか、構造物の安定性、防水性及び水密性に悪影響を与える危険性がある。
　そのため、セメントの収縮を補償し、ひび割れ発生抑制や、構造体との付着性能を保持する目的で、使用される膨張材としては、例えば、３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４（アウイン）、ＣａＳＯ４及びＣａＯを主成分とするカルシウムサルホアルミネート系(アウイン系膨張材)、遊離石灰を主成分とする石灰系（石灰系膨張材）のほか、遊離石灰－水硬性物質－セッコウ類を含有してなる膨張材等がある。
　セメント、膨張材の他、特定の減水剤を組み合せることにより、温度依存性が少なく、流動性・充填性保持効果が著しく高く、長期に亘り強度増進効果を付与したグラウト材料が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　さらに、優れた流動性、泡発生の抑制、最適な長さ変化率、体積膨張率を保持した高強度グラウト材料が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
　しかしながら、従来の膨張材を含有するグラウト材料は、品質保証期間を超えて貯蔵すると外部より浸入してくる水分、特に高温時での流動性の保持効果及び膨張性能が低下してしまうことや、塩害による鉄筋腐食よる硬化体のひび割れ発生や、構造体との付着性能が低下する危険性があった。
　そこで、より高い鉄筋との付着強度を有することで、構造物との一体性、耐久性を担保したいといった課題がある。
特許３８９４７８０号公報 国際公開第２００７／０２９３９９パンフレット
新セメント・コンクリート用混和材料、３０４－３０７頁、笠井芳夫・坂井悦郎著、技術書院、平成１９年1月１５発行
　本発明は、流動性、塩害抵抗性、鉄筋との付着強度、鉄筋の防錆率を高めることで耐久性を向上させるグラウト材料、グラウトモルタル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、特定の細骨材を組み合わせて調製したグラウト材料が、流動性、塩害抵抗性や鉄筋との付着強度、鉄筋の防錆率をより高め、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、ガス発泡物質、減水剤、細骨材からなるグラウト材料であって、塩素の量が３ｐｐｍ以上１，８００ｐｐｍ以下である、グラウト材料。
［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］に記載のグラウト材料。
［３］前記細骨材の化学成分は、ＣａＯの割合が８５質量％以上、ＳｉＯ２の割合が０．２質量％以上１５質量％以下である、［１］又は［２］に記載のグラウト材料。
［４］前記細骨材は、ＪＩＳ　Ａ　１１２１「ロサンゼルス試験機による粗骨材のすりへり試験」による粗粒率の低下が７０％以上１００％以下である、［１］～［３］のいずれかに記載のグラウト材料。
［５］前記細骨材の化学成分は、Ｋ２Ｏの割合が４０ｐｐｍ以上３，０００ｐｐｍ以下、ＳＯ３の割合が４０ｐｐｍ以上３，０００ｐｐｍ以下、Ｆｅ２Ｏ３の割合が０．１質量％以上３．０質量％以下、Ａｌ２Ｏ３の割合が０．１質量％以上３．０質量％以下である、［１］～［４］のいずれかに記載のグラウト材料。
［６］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］～［５］のいずれかに記載のグラウト材料。
［７］［１］～［６］のいずれかに記載のグラウト材料と水とを混練してなるグラウトモルタル。
［８］［７］に記載のグラウトモルタルを用いてなる硬化体。
　本発明によれば、流動性、塩害抵抗性、鉄筋との付着強度、鉄筋の防錆率を高めることで耐久性を向上させるグラウト材料、グラウトモルタル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、本明細書でいうグラウトモルタルとは、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。
　本発明のグラウト材料は、セメント、膨張材、ガス発泡物質、減水剤、細骨材を含有してなるものであり、塩素の量が３ｐｐｍ以上１，８００ｐｐｍ以下である。
　本発明におけるグラウト材料は、含有する塩素の量に着目し、塩素の量がグラウト材料と鉄筋との付着強度に影響することを突き止めた。すなわち、グラウト材料に含まれる塩素の量が３ｐｐｍ未満だと、鉄筋との付着強度が低くなってしまう。また、グラウト材料に含まれる塩素の量が１，８００ｐｐｍを超えると、防錆効果の低下をもたらしてしまう。
　グラウト材料に含まれる塩素の量は、鉄筋との付着強度を向上させる観点から、３０ｐｐｍ以上であることが好ましく、４０ｐｐｍ以上であることがより好ましく、５０ｐｐｍ以上であることがさらに好ましく、１００ｐｐｍ以上であることがよりさらに好ましく、１３０ｐｐｍ以上であることが特に好ましい。また、グラウト材料に含まれる塩素の量は、鉄筋の防錆効果を高め、耐久性を向上させる観点から、３ｐｐｍ以上、１，８００ｐｐｍ以下であることが求められるが、１，６００ｐｐｍ以下であることが好ましく、１，５００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１，４００ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。
　グラウト材料に含まれる塩素の量は、例えば、グラウト材料を作製する際に塩素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、塩素の量は後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
　本発明で使用するセメントは、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。
　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は、２，５００ｃｍ２／ｇ以上７，０００ｃｍ２／ｇ以下であることが好ましく、２，７５０ｃｍ２／ｇ以上６，０００ｃｍ２／ｇ以下であることがより好ましく、３，０００ｃｍ２／ｇ以上４，５００ｃｍ２／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、及び、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・２ＳｉＯ２・ＳＯ３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、特に遊離石灰含有量が４０％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、ブレーン比表面積値で２，０００ｃｍ２／ｇ以上２５，０００ｃｍ２／ｇ以下の範囲のものが好ましく、２，２００ｃｍ２／ｇ以上１５，０００ｃｍ２／ｇ以下のものがより好ましく、２，４００ｃｍ２／ｇ以上１０，０００ｃｍ２／ｇ以下のものがさらに好ましい。膨張材のブレーン比表面積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、膨張材のブレーン比表面積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、１．０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グラウト材料、即ち、高い流動性、塩害抵抗性や鉄筋との付着強度、防錆に優れるグラウト材料とすることが容易になる。
　本発明で使用するガス発泡物質とは、グラウトモルタルを施工した後、まだ固まらない状態のグラウト材料がブリーディングによる沈下や収縮するのを抑止する目的で用いものをいう。本発明で使用するガス発泡物質としては、水と混練後に気体を発生するものであればよく、特に限定されるものではない。
　ガス発泡物質としては、植物油及び鉱物油等の油状物質が挙げられる。また、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、及びアトマイズ製法で製造したアルミニウム粉末等の粉末物質が挙げられる。また、ガス発泡物質としては、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窒素ガス発泡物質が挙げられる。また、ガス発泡物質としては、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及び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挙げられる。
　本発明で使用するガス発泡物質としては、沈下抑制効果が大きいことから、ステアリン酸等で表面処理したアルミニウム粉末を用いることが好ましい。
　本発明で使用するガス発泡物質として使用する窒素ガス発泡物質は、グラウト材料中に含まれるセメントが、水と共に練混ぜた際に生成するアルカリとの反応により、窒素ガスを発生する化合物を含有するものであり、一酸化炭素、二酸化炭素、及びアンモニアなどのガスを副生してもよい。
　本発明で使用する窒素ガス発泡物質としては、構造物と一体化させるために、また、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、さらには、乾燥状態に置かれた際のひび割れ抵抗性を向上させるために使用できるものであれば特に限定されるものではない。
　ガス発泡物質の含有割合は、セメント１００質量部に対して、０．０００１質量部以上１質量部以下が好ましく、０．０００５質量部以上０.５質量部以下がより好ましく、０．００１質量部以上０.２質量部以下がさらに好ましい。ガス発泡物質の含有割合が上記下限値以上であることで、充分な初期膨張効果を付与することができる。また、ガス発泡物質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。
　本発明で使用する減水剤は、各材料の分散を助けるとともに、練り上がったグラウトモルタルの流動性を付与する役割を担う。
　本発明で使用する減水剤は、特に限定されるものではなく、例えば、ナフタレン系減水剤、メラミン系流減水剤、アミノスルホン酸系減水剤、及びポリカルボン酸系減水剤が挙げられ、本発明ではこれら減水剤のうちの一種又は二種以上が使用可能である。
　減水剤の具体例としては、例えば、ナフタレン系減水剤としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ－９シリーズ」、花王社製商品名「マイティ２０００シリーズ」、及び日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ－１００」などが挙げられる。メラミン系減水剤としては、日本シーカ社製商品名「シーカメント１０００シリーズ」及び日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ－４０」などが挙げられる。アミノスルホン酸系減水剤としては、藤沢薬品工業社製商品名「パリックＦＰ－２００シリーズ」などが挙げられる。ポリカルボン酸系減水剤としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ－８シリーズ」、グレースケミカルズ社製商品名「ダーレックススーパー１００ＰＨＸ」、及び竹本油脂社製商品名「チューポールＨＰ－８シリーズ」、「チューポールＨＰ－１１シリーズ」などが挙げられる。
　減水剤には粉末状のものも存在する。具体的には、ナフタレン系減水剤としては、花王社製商品名「マイティ１００」、三洋化成工業社製商品名「三洋レベロンＰ」、及び第一工業製薬社製商品名「セルフロー１１０Ｐ」などが挙げられる。メラミン系減水剤としては、ＢＡＳＦポゾリス社製「メルメントＦ１０Ｍ」などが挙げられる。ポリカルボン酸系減水剤としては、例えば、三菱化成社製商品名「クインフロー７５０」や花王社製商品名「ＣＡＤ９０００Ｐ」などが挙げられる。
　減水剤の含有割合は、セメント１００質量部に対して、固形分換算で０．１質量部以上２質量部以下が好ましく、０．２質量部以上１．８質量部以下がより好ましく、０．３質量部以上１．０質量部以下がさらに好ましい。減水剤の含有割合が上記下限値以上であることで、十分な流動性を得ることができる。また、減水剤の含有割合が上記上限値以下であることで、材料分離を抑制することができる。
　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、ＳｉＯ２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ＳｉＯ２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。
　ＳｉＯ２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は、化学成分として、Ｋ２Ｏ、ＳＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３を含有することが好ましい。細骨材がＫ２Ｏ、ＳＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３を含有することで、高い流動性、中性化抵抗性や鉄筋との付着強度、防錆に寄与することができる。
　Ｋ２Ｏの割合は、４０ｐｐｍ以上３，０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、５０ｐｐｍ以上２，５００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、６０ｐｐｍ以上２，２５０ｐｐｍ以下であることがさらに好ましく、７０ｐｐｍ以上２，０００ｐｐｍ以下であることがよりさらに好ましい。
　ＳＯ３の割合は、４０ｐｐｍ以上３，０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、５０ｐｐｍ以上２，５００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、６０ｐｐｍ以上２，２５０ｐｐｍ以下であることがさらに好ましく、７０ｐｐｍ以上２，０００ｐｐｍ以下であることがよりさらに好ましい。
　Ｆｅ２Ｏ３の割合は、０．１以上３．０質量％以下であることが好ましく、０．１３以上２．５質量％以下であることがより好ましく、０．１５以上２．０質量％以下であることがさらに好ましい。
　Ａｌ２Ｏ３の割合は、０．１以上３．０質量％以下であることが好ましく、０．１３以上２．５質量％以下であることがより好ましく、０．１５以上２．０質量％以下であることがさらに好ましい。
　本発明で使用する細骨材は、ＪＩＳ　Ａ　１１２１「ロサンゼルス試験機による粗骨材のすりへり試験」による粗粒率の低下が７０％以上１００％以下であることが好ましく、７５％以上９９％以下であることがより好ましく、８０％以上９８％以下であることがさらに好ましく、８５％以上９７％以下であることがよりさらに好ましい。細骨材の粗粒率の低下が上記下限値以上であることで、鉄筋との付着力を向上させることができる。また、細骨材の粗粒率の低下が上記上限値以下であることで、塩害抵抗性を向上させることができる。なお、本明細書において「細骨材の粗粒率」とは、ふるい分けを行った結果より求まる値であって、細骨材の大きさの概略値を示す指数をいう。また、本明細書において「細骨材の粗粒率の低下」とは、ロサンゼルス試験機による粗骨材のすりへり試験の試験前の粗粒率と試験後の粗粒率を対比し、試験後の粗粒率の低下した割合をいう。
　細骨材の粗粒率の低下を上記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。細骨材の粗粒率の低下は、本発明の範囲に入るよう、ロサンゼルス試験機による粗骨材のすりへり試験の試験で確認しながら、各岩を混合し調整する。
　細骨材の粗粒率の低下が上記範囲内であれば、細骨材の産地や原産は特に限定されるものではない。
　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、７５質量部以上２５０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。細骨材の含有割合が上記下限値以上であることで、発熱量を低減することができ、収縮を抑制し、ひび割れを抑制することができる。また、細骨材の含有割合が上記上限値以下であることで、高い流動性、塩害抵抗性や鉄筋との付着強度、防錆に優れるグラウト材料を得ることができる。
　本発明のグラウト材料は、セメント、膨張材、ガス発泡物質、減水剤、細骨材とともに、強度発現性の改善や耐酸性の向上、可使時間の確保に加えて、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ＺｒＯ２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３，０００ｃｍ２／ｇ以上９，０００ｃｍ２／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ｃｍ２／ｇ以上３０万ｃｍ２／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、鉄筋との付着力、防錆効果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、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、消泡剤、増粘剤、収縮低減剤、スチールファイバー、ビニロンファイバー、炭素繊維、及びワラストナイト繊維等の繊維物質、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。
　本発明のグラウト材料において、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、及びナウタミキサなどの使用が可能である。
　本発明のグラウトモルタルは、既述の本発明のグラウト材料と水とを含有するものであり、グラウト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、グラウト材料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、流動性の低下を抑制し、発熱量が極めて大きくなることを抑制することができる。また、練り混ぜ水量が上記上限値以下であることで、強度発現性を確保することができる。
　本発明において、グラウト材料と水との練り混ぜ方法は特に限定されるものではないが、回転数が９００ｒｐｍ以上のハンドミキサ、通常の高速グラウトミキサ、又は二軸型の強制ミキサを使用することが好ましい。
　ハンドミキサや高速グラウトミキサでの練り混ぜは、例えば、ペール缶等の容器やミキサにあらかじめ所定の水を入れ、その後ミキサを回転させながらグラウトモルタル組成物を投入し、３分以上練り混ぜることが好ましい。又、強制ミキサでの練り混ぜは、例えば、あらかじめグラウトモルタル組成物をミキサに投入し、ミキサを回転させながら所定の水を投入し、少なくとも４分以上練り混ぜることが好ましい。練り混ぜ時間が所定時間未満では、練り不足のため適切なグラウトモルタルの流動性が得られない場合がある。
　練り混ぜられたグラウトモルタルは、通常、手動式注入ガン、ダイヤフラム式手押しポンプ、あるいは、スクイズ式等のモルタルポンプにより施工箇所まで圧送し、充填施工されることで、本発明のグラウトモルタルを用いてなる硬化体となる。
　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１１．１質量部、ガス発泡物質０．００２５質量部、減水剤０．５質量部、細骨材１６６．７質量部を含有するように調製し、グラウト材料を得た。次いで、塩素含有混和剤（材質名：塩化ナトリウム）を混合し、グラウト材料を調製した。
　得られたグラウト材料１００質量部に対して、水２３質量部で混練しグラウトモルタルを調製した。
　調製したグラウトモルタルの塩素濃度、流動性、塩化物イオン浸漬深さ、付着強度、鉄筋の発錆率を測定した。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、ＳＯ３量の調整には純薬の無水せっこうを用いた。）、塩素量１．５ｐｐｍ、ブレーン値３，４５０ｃｍ２／ｇ
・膨張材：ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、ＳｉＯ２原料、ＣａＳＯ４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３，０００ｃｍ２／ｇに粉砕して、作製した。なお、テルネサイトの鉱物組成は蛍光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。
・ガス発泡物質：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、市販品
・凝結調整剤：試薬１級のクエン酸２５部と試薬１級の炭酸カリウム７５部の混合物
・減水剤：ナフタレン系減水剤、市販品（第一工業製薬社製「セルフロ－１１０Ｐ」）
・水：水道水
・細骨材：表１に示す細骨材の成分を用いて試験をした。細骨材の化学成分の測定は、蛍光Ｘ線回折で測定した。また、化学成分の調製のため、珪砂（愛知県産）、方解石（ＣａＣＯ３）、変成岩であるスカポライト（（Ｎａ,Ｃａ,Ｋ）４Ａｌ４Ｓｉ９Ｏ２４（Ｃｌ,ＣＯ３,ＳＯ４））、火成岩である石英（ＳｉＯ２）、カリ長石（ＫＡｌＳｉ３Ｏ８）を混合して、化学成分を調製した。
＜測定項目＞
・塩素濃度：調製したグラウトモルタルについて、ＪＩＳ　Ｒ　５２０２に準拠して塩素濃度を測定した。
・流動性：ＪＳＣＥ－Ｆ　５４１に準拠し、３０℃環境下のＪ１４漏斗流下値で練混ぜ直後と３０分後に測定した。
・塩化物イオン浸漬深さ：ＪＩＳ　Ａ　１１７１に準拠し、材齢２８日まで２０℃水中養生を施した後、温度２０℃でＪＩＳ　Ａ　６２０５の附属書１（鉄筋の塩水浸せき試験方法）の３．２．１（塩分溶液）に規定する塩分溶液に浸せきし、２８日経過した後に取り出す。塩分溶液に浸せき後の供試体を割裂して二分割し、その断面に０．１％フルオレセインナトリウム水溶液及び０．１ｍｏｌ／Ｌ硝酸銀溶液を噴霧して、蛍光を発する部分を塩化物イオン浸透深さとした。
・付着強度：埋め込み深さ１６ｃｍのφ１９ｍｍの丸鋼の引抜時の鉄筋との付着強度を求めた。養生は２０℃封緘養生とし、材齢２８日で試験した。
・鉄筋の発錆率：埋め込み深さ１８ｃｍのφ１９ｍｍの丸鋼をかぶり厚さが１０ｍｍとなるようにグラウトモルタルを充填し、材齢２８日まで２０℃水中養生を施した後、ＪＩＳ　Ａ　６２０５の附属書１（鉄筋の塩水浸せき試験方法）の３．２．１（塩分溶液）に規定する塩分溶液に３０℃条件下で１週間浸漬した。その後、試験体を取り出し、３０℃環境下の室内に１週間静置した。この浸漬と静置とを１週間毎に繰り返し、１８２日間試験を実施した。試験終了後、丸鋼を取り出し、１０％クエン酸２アンモニウム溶液で錆び落としを行って試験後の丸鋼の重量（ｍ２）を測定し、試験前の丸鋼の重量（ｍ１）との変化による鉄筋の発錆率を以下の式により算出した。
　鉄筋の発錆率（％）＝［（ｍ１－ｍ２）／ｍ１］×１００
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の結果より、特定の塩素量を含有し、特定の化学成分の細骨材を用いることで高い流動性、流動性の保持効果、塩害抵抗性、鉄筋との付着強度、鉄筋の発錆率を抑えることができることを確認した。
［実験例２］
　表２に示す細骨材を配合してグラウトモルタルを調製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。膨張材中のテルネサイトは膨張材１００質量部中５質量部のものを使用した。
　ロサンゼルス試験機による細骨材のすりへり試験は、まず、ロサンゼルス試験機に細骨材を５ｋｇと鉄球６個を投入する。鉄球の平均直径は約４６．８ｍｍとし、１個の質量は３９０～４４５ｇとする。次いで、ロサンゼルス試験機を５００回転（毎分３０回転）させた。次いで、篩目の寸法が５ｍｍ、２．５ｍｍ、１．２ｍｍ、０．６ｍｍ、０．３ｍｍ、０．１５ｍｍの金属製網ふるいを用いて、ロサンゼルス試験機から採取した細骨材のふるい分けを行った。ロサンゼルス試験機へ投入前の細骨材の粗粒率（Ｒ１）と、ロサンゼルス試験機へ投入後の細骨材の粗粒率（Ｒ２）を対比し、試験後の粗粒率の低下を以下の式により算出した。
　粗粒率の低下＝Ｒ２／Ｒ１
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２の結果より、特定の塩素量を含有し、特定の化学成分、粗粒率の低下が特定範囲である細骨材を用いることで高い流動性、塩害抵抗性、鉄筋との付着強度、鉄筋の発錆率を抑えることができることを確認した。
［実験例３］
　表３に示す細骨材を配合してグラウトモルタルを調製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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３の結果より、特定の塩素量を含有し、特定の化学成分の細骨材を用いることで高い流動性、塩害抵抗性、鉄筋との付着強度、鉄筋の発錆率を抑えることができることを確認した。
　本発明のグラウト材料は、特定の塩素量を含有し、特定の細骨材を用いることで、流動性、塩害抵抗性や鉄筋との付着強度、鉄筋の防錆率をより高め、耐久性が向上できるグラウトモルタルが得られ、橋脚の鋼板巻き立て工法、大型しゅう座の充填工法、補強鉄筋の定着材、その他の間隙充填、コンクリートの断面修復、セルフレベリング床材等、並びに、土木・建築用途等、広範囲に利用できる。

Claims (8)

  1. 　セメント、膨張材、ガス発泡物質、減水剤、細骨材からなるグラウト材料であって、塩素の量が３ｐｐｍ以上１，８００ｐｐｍ以下である、グラウト材料。
  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、請求項１に記載のグラウト材料。
  3. 　前記細骨材の化学成分は、ＣａＯの割合が８５質量％以上、ＳｉＯ２の割合が０．２質量％以上１５質量％以下である、請求項１又は２に記載のグラウト材料。
  4. 　前記細骨材は、ＪＩＳ　Ａ　１１２１「ロサンゼルス試験機による粗骨材のすりへり試験」による粗粒率の低下が７０％以上１００％以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載のグラウト材料。
  5. 　前記細骨材の化学成分は、Ｋ２Ｏの割合が４０ｐｐｍ以上３，０００ｐｐｍ以下、ＳＯ３の割合が４０ｐｐｍ以上３，０００ｐｐｍ以下、Ｆｅ２Ｏ３の割合が０．１質量％以上３．０質量％以下、Ａｌ２Ｏ３の割合が０．１質量％以上３．０質量％以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載のグラウト材料。
  6. 　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１～５のいずれか１項に記載のグラウト材料。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載のグラウト材料と水とを混練してなるグラウトモルタル。
  8. 　請求項７に記載のグラウトモルタルを用いてなる硬化体。

     
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