WO2022230606A1 - 補修モルタル材料、補修モルタル組成物及び硬化体 - Google Patents

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WO2022230606A1
WO2022230606A1 PCT/JP2022/016667 JP2022016667W WO2022230606A1 WO 2022230606 A1 WO2022230606 A1 WO 2022230606A1 JP 2022016667 W JP2022016667 W JP 2022016667W WO 2022230606 A1 WO2022230606 A1 WO 2022230606A1
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less
repair
repair mortar
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崇 佐々木
隆典 山岸
豪彦 磯貝
瑠奈 中村
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デンカ株式会社
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to a repair mortar material, a repair mortar composition and a hardened body used in repair/reinforcement work of concrete structures in the fields of civil engineering and construction.
  • Concrete structures may deteriorate due to salt damage, neutralization, freezing and thawing, chemical corrosion, and the like, and cracks, floats, and the like may occur on the surface.
  • the deteriorated part is confirmed by a hammering test, etc., removed by an electric pick, air pick, water jet, etc., and repaired by refilling with a new repair material.
  • the cross-section is often repaired by kneading polymer cement mortar and applying a trowel (for example, see Patent Documents 1 and 2).
  • an object of the present invention is to provide a repair mortar material, a repair mortar composition, and a hardened body that have high fluidity and can further enhance the self-healing effect.
  • the present invention has been made to solve the above problems. , the fluidity is high, the self-healing effect can be further enhanced, and the durability can be improved, leading to the completion of the present invention.
  • the gist of the present invention is as follows. [1] A repair mortar material containing cement, an expansive agent, a polymer emulsion, fibers and fine aggregate, wherein the expansive agent contains ternesite. [2] The repair mortar material according to [1] above , wherein the amount of SO3 is 0.5% by mass or more and 10.0% by mass or less, and the amount of MgO is 0.1% by mass or more and 3.0% by mass or less. .
  • repair mortar material according to any one of [1] to [4], wherein the content of the fine aggregate is 40 parts by mass or more and 300 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the cement.
  • repair mortar material [7] A repair mortar composition containing the repair mortar material according to any one of [1] to [6] above and water. [8] A cured product obtained by using the repair mortar composition according to [7] above.
  • the repair mortar material of the present invention contains cement, an expansive agent, a polymer emulsion, fibers, and fine aggregate , and has an SO3 content of 0.5% by mass or more and 10.0% by mass or less, and an MgO content of The amount is preferably 0.1% by mass or more and 3.0% by mass or less. Focusing attention on the amounts of SO 3 and MgO contained in the repair mortar material of the present invention, it was found that the amounts of SO 3 and MgO affect the fluidity and self-healing effect of the repair mortar material. That is, when the amount of SO 3 contained in the repair mortar material is less than 0.5% by mass and the amount of MgO is less than 0.1% by mass, the fluidity is lowered and the self-healing effect is lowered.
  • the amount of SO 3 contained in the repair mortar material is preferably 0.5% by mass or more , more preferably 0.7% by mass or more, and even more preferably 0.8% by mass or more.
  • the amount of SO3 contained in the repair mortar material is required to be 10.0% by mass or less from the viewpoint of increasing fluidity and improving the self-healing effect, but it is 6.0% by mass or less. preferably 3.0% by mass or less.
  • the amount of MgO contained in the repair mortar material is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.15% by mass or more, and even more preferably 0.2% by mass or more.
  • the amount of MgO contained in the repair mortar material is required to be 3.0% by mass or less from the viewpoint of increasing fluidity and improving the self-healing effect, but it should be 1.5% by mass or less. is preferred, and 1.0% by mass or less is more preferred.
  • the amounts of SO 3 and MgO contained in the repair mortar material can be adjusted, for example, by adding an admixture containing SO 3 and MgO when preparing the repair mortar material. Also, the amounts of SO 3 and MgO can be measured by X-ray fluorescence diffraction (XRF).
  • XRF X-ray fluorescence diffraction
  • the cement used in the present invention is not particularly limited, and includes various cements such as ordinary, early-strength, ultra-early-strength, low-heat and moderate-heat cements, and blast-furnace slag, fly ash, silica fume, etc. mixed with these cements.
  • environmentally friendly cement eco-cement
  • eco-cement made from municipal waste incineration ash or sewage sludge incineration ash, commercially available fine particle cement, and white cement. It is also possible to use it after pulverizing it.
  • those adjusted by increasing or decreasing the amount of components (for example, gypsum, etc.) normally used in cement can also be used.
  • a combination of two or more of these can also be used.
  • the cement used in the present invention has a Blaine specific surface area value (hereinafter also referred to as Blaine value) of 2,500 cm 2 /g or more and 7,000 cm 2 /g or less from the viewpoint of production cost and strength development. more preferably 2,750 cm 2 /g or more and 6,000 cm 2 /g or less, and even more preferably 3,000 cm 2 /g or more and 4,500 cm 2 /g or less.
  • Blaine value is determined according to JIS R 5201 (physical test method for cement).
  • the expansive material used in the present invention is not particularly limited, and any material can be used as long as it produces an expansive hydrate and suppresses bleeding.
  • those containing free lime, free magnesia, calcium ferrite, ettringite, lime, and ettringite-lime composite are known and not particularly limited, but from the viewpoint of long-term stability, those containing free lime are known. is preferred.
  • Those containing free lime include, for example, free lime-anhydrous gypsum system, free lime-hydraulic compound system, and free lime-hydraulic compound-anhydrous gypsum system.
  • the expansive material used in the present invention preferably contains ternesite.
  • Ternesite is a mineral represented by 5CaO.2SiO2.SO3 and promotes hydraulic reaction.
  • ternesite since ternesite itself hardly reacts, it is presumed that it plays a role like a filler and improves fluid retention. Therefore, even at high temperatures, the effect of maintaining fluidity can be maintained.
  • 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, relative to 100 parts by mass of the expanding material. 0.5 parts by mass or more and 15 parts by mass or less is more preferable. When the content of ternesite is within the above range, both acceleration of curing and retention of fluidity can be improved.
  • the hydraulic compound includes, for example, one or more of Auin, calcium ferrite, calcium aluminoferrite, calcium silicate, calcium aluminate, and the like.
  • a commercially available expanding material or a static crushing material can be used as the expanding material. Expansive materials and static crushing materials are commercially available from various companies. Pan", “N-EX”, “Bryster” and pulverized products thereof.
  • the particle size of the expansive material used in the present invention is not particularly limited, but the Blaine value is preferably in the range of 2,000 cm 2 /g or more and 25,000 cm 2 /g or less, and 2,200 cm 2 /g. It is more preferably 15,000 cm 2 /g or more, and more preferably 2,400 cm 2 /g or more and 10,000 cm 2 /g or less.
  • the Blaine value of the expansive material is equal to or higher than the above lower limit, bleeding can be suppressed.
  • the Blaine value of the expansive material is equal to or less than the above upper limit, sufficient expansibility can be obtained.
  • the content of the expansive agent used in the present invention is preferably 0.5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass or more and 18 parts by mass or less, and 2 parts by mass or more and 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement. Part by mass or less is more preferable.
  • the content of the expansive material is equal to or higher than the above lower limit, it becomes easier to obtain the effect of suppressing cracks.
  • the content of the expansive material is equal to or less than the above upper limit, good strength development is obtained.
  • the content of the expansive agent is within the above range, it becomes easy to obtain a repair mortar material that satisfies the effects of the present invention and improves the self-healing effect of the repair mortar material.
  • the rapid hardening material used in the present invention is not particularly limited as long as it promotes setting and increases strength in a short period of time.
  • aluminates are preferable, and calcium aluminate (CA) is preferably included from the viewpoint of strength development. Calcium aluminate is more preferable from the viewpoint of good strength development when used in combination with gypsum.
  • the amount of gypsum used is preferably 80 parts by mass or more and 250 parts by mass or less, more preferably 90 parts by mass or more and 220 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of calcium aluminate. It is more preferably not more than parts by mass.
  • the content of gypsum is equal to or higher than the above lower limit value, it becomes easier to obtain early curability.
  • the content of gypsum is equal to or less than the above upper limit, strength development and self-healing effects are improved.
  • Calcium aluminate is obtained by mixing a calcia raw material and an alumina raw material, etc., firing in a kiln, or melting and cooling in an electric furnace, and has hydration activity mainly composed of CaO and Al 2 O 3 . It is a generic term for substances, and can be either crystalline or amorphous. It is a material that cures quickly and exhibits high initial strength.
  • a typical example of calcium aluminate is alumina cement, and a commercially available product can usually be used.
  • alumina cement No. 1 and alumina cement No. 2 can be used.
  • amorphous calcium aluminate obtained by melting and then quenching is preferable because it hardens in a shorter time than alumina cement and exhibits high initial strength thereafter.
  • the molar ratio between CaO and Al 2 O 3 is preferably 1.2 or more and 3.0 or less, more preferably 1.7 or more and 2.5. The following are more preferable. When the molar ratio is within the above range, the curing time can be further shortened and the initial strength development can be enhanced.
  • the impurity content in the calcium aluminate is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, from the viewpoint of early strength development.
  • impurities refer to substances other than CaO and Al 2 O 3 .
  • impurities include silicon oxide, magnesium oxide, and sulfur oxide, but there are also organic substances, alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, titanium oxide, iron oxide, alkali metal halides, and alkaline earth.
  • Some of CaO and Al 2 O 3 are partially substituted or solid-dissolved with metal halides, alkali metal sulfates, alkaline earth metal sulfates, and the like. However, it is not limited to these.
  • the vitrification rate of the calcium aluminate used in the present invention is preferably 70% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, in terms of reaction activity. When the vitrification rate is less than 70% by mass, the initial strength development property may deteriorate.
  • the vitrification rate of calcium aluminate is preferably 70% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, in terms of reaction activity.
  • the main peak area S of the crystal mineral was measured in advance by the powder X-ray diffraction method for the measurement sample, then heated at 1,000 ° C. for 2 hours, and then cooled at a cooling rate of (1 to 10 ° C.) / min.
  • Vitrification rate X (% by mass) 100 x (1-S/S 0 )
  • the particle size of calcium aluminate is preferably 3,000 cm 2 /g or more, more preferably 5,000 cm 2 /g or more, in terms of initial strength development. When the particle size of the calcium aluminate is at least the above lower limit, the hardening time is shortened, thereby improving initial strength development and improving self-healing performance.
  • the content of the rapid hardening material used in the present invention is preferably 1 part by mass or more and 30 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or more and 25 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of cement. More preferably, it is 5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less.
  • the content of calcium aluminate is preferably 2 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, and 3 parts by mass or more and 18 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement. It is more preferably 4 parts by mass or more and 15 parts by mass or less.
  • the content of the rapid hardening material When the content of the rapid hardening material is equal to or higher than the above lower limit, it becomes easier to obtain early curability and crack-suppressing effects. Further, when the content of the rapid hardening material is equal to or less than the above upper limit, good strength development is obtained. When the content of the rapid hardening material is within the above range, the self-healing effect can be easily improved, and a repair mortar material that satisfies the effects of the present invention can be obtained.
  • the polymer emulsion used in the present invention is not particularly limited. Resin emulsions such as acrylic acid ester, acrylic acid ester-based copolymers represented by styrene/acrylic acid ester copolymers and acrylonitrile/acrylic acid esters, and vinyl acetate vinyl versatate-based copolymers may be used. As for the form of the polymer, there are re-emulsified powder type and liquid type, which are used to improve the adhesion to the substrate and to improve the durability of the mortar.
  • Resin emulsions such as acrylic acid ester, acrylic acid ester-based copolymers represented by styrene/acrylic acid ester copolymers and acrylonitrile/acrylic acid esters, and vinyl acetate vinyl versatate-based copolymers may be used.
  • As for the form of the polymer there are re-emulsified powder type and liquid type, which are used to improve the adhesion to the substrate and to improve the durability
  • the content of the polymer emulsion is preferably 1 part by mass or more and 15 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or more and 12 parts by mass or less, and 3 parts by mass, based on 100 parts by mass of cement. More preferably, the amount is 10 parts by mass or less.
  • the content of the polymer emulsion is within the above range, the fluidity can be increased and the self-healing effect can be improved.
  • the fibers used in the present invention improve buildability and crack resistance.
  • the type of fiber is not particularly limited, but examples include polymeric fibers such as vinylon fiber, propylene fiber, acrylic fiber, nylon fiber, aramid fiber, steel fiber, glass fiber, carbon fiber, and basalt.
  • Inorganic fibers such as fibers obtained by melt-spinning rocks such as
  • the fiber content is preferably 0.02 parts by mass or more and 1.5 parts by mass or less, more preferably 0.03 parts by mass or more and 1.2 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of cement. , more preferably 0.05 parts by mass or more and 1.0 parts by mass or less.
  • the amount of the fiber used is 0.02 parts by mass or more, the effect of improving the sagging property can be sufficiently exhibited. Further, when the fiber content is 1.5 parts by mass or less, the fluidity can be enhanced and the self-healing effect can be improved.
  • the fiber length is preferably 15 mm or less, more preferably 12 mm or less, and even more preferably 10 mm or less, from the viewpoint of the appearance of the trowel-finished surface.
  • the lower limit of the fiber length is not particularly limited, and may be, for example, 1 mm or longer.
  • the proportion of CaO is 85 mass % or more and the proportion of SiO 2 is 0.2 mass % or more and 15 mass % or less.
  • the ratio of CaO and the ratio of SiO 2 are within the above ranges, so that a grout material with high fluidity, neutralization resistance, adhesion strength with reinforcing bars, and excellent rust prevention can be obtained.
  • the proportion of CaO is preferably 87% by mass or more, more preferably 89% by mass or more, and even more preferably 91% by mass or more.
  • the upper limit of the CaO ratio is not particularly limited, it is preferably 99% by mass or less, more preferably 98.5% by mass or less.
  • the proportion of SiO2 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 even more preferable to have Silica sand, calcite, metamorphic rock scapolite, igneous rock quartz, potassium feldspar, etc. are mixed to prepare the fine aggregate so that the chemical components thereof fall within the ranges described above and later described. The chemical components are adjusted by mixing each rock while confirming by fluorescent X-ray diffraction so that they fall within the scope of the present invention.
  • the chemical components of fine aggregates used in the present invention are calculated in terms of oxides.
  • fine aggregate used in the present invention fine aggregate similar to that used for ordinary cement mortar and concrete can be used. That is, river sand, crushed stone, crushed sand, lime sand, silica sand, colored sand, artificial lightweight aggregate, etc. can be used, and these can also be combined.
  • siliceous silica sand or lime sand for purposes of increasing fluidity and self-healing effect, it is preferable to use siliceous silica sand or lime sand. Sufficient fluidity and self-healing effect can be obtained when the particle size of the fine aggregate is within the above range.
  • the content ratio of the fine aggregate is preferably 40 parts by mass or more and 300 parts by mass or less, more preferably 45 parts by mass or more and 275 parts by mass or less, and 50 parts by mass or more and 250 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement. It is more preferably not more than parts by mass. Sufficient fluidity and self-healing effect can be obtained when the content of fine aggregate is within the above range.
  • the repair mortar material of the present invention can contain nitrite from the viewpoint of improving the self-healing effect, along with cement, expansive and/or rapid hardening material, polymer emulsion, fiber, and fine aggregate.
  • nitrites include, but are not limited to, lithium nitrite, sodium nitrite, potassium nitrite, calcium nitrite, magnesium nitrite, and barium nitrite. , lithium nitrite and calcium nitrite, which have no effect on the alkali-aggregate reaction.
  • the form of nitrite is not particularly limited, whether it is powder or solution.
  • the content of nitrite is preferably 2 to 20 parts by mass, more preferably 5 to 18 parts by mass, and even more preferably 7 to 16 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement.
  • the content of nitrite is within the above range, the fluidity can be increased and the self-healing effect can be improved.
  • the repair mortar material of the present invention together with cement, expansive and/or quick-hardening materials, polymer emulsions, fibers, and fine aggregates, improves fluidity and self-healing effects, and improves dimensional stability. , it is possible to contain siliceous fine powder.
  • siliceous fine powder examples include latent hydraulic substances such as blast furnace granulated slag fine powder, fly ash, and pozzolanic substances such as silica fume, among which silica fume is preferred.
  • latent hydraulic substances such as blast furnace granulated slag fine powder, fly ash, and pozzolanic substances
  • silica fume among which silica fume is preferred.
  • the type of silica fume is not limited, it is preferable to use silica fume containing 10% or less of ZrO 2 as an impurity or acidic silica fume from the viewpoint of fluidity.
  • Acidic silica fume means that when 1 g of silica fume is added to 100 cc of pure water and stirred, the pH of the supernatant liquid shows acidity of 5.0 or less.
  • the fineness of the siliceous fine powder is not particularly limited, the Blaine value of the granulated blast furnace slag and fly ash is usually in the range of 3,000 cm 2 /g or more and 9,000 cm 2 /g or less. 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 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 of the siliceous fine powder is equal to or higher than the above lower limit, it is possible to improve the strength development, the acid resistance, the working life, and the dimensional stability.
  • the content of the siliceous fine powder is equal to or less than the above upper limit, the fluidity can be improved.
  • Antifoaming agents can be used in the present invention as long as they do not adversely affect performance.
  • the antifoaming agent is used for the purpose of suppressing the amount of air entrained during kneading.
  • the type of antifoaming agent is not particularly limited as long as it does not significantly adversely affect the strength properties of the hardened mortar, and both liquid and powder can be used. Examples thereof include polyether antifoaming agents, polyhydric alcohol antifoaming agents such as polyhydric alcohol esters and alkyl ethers, alkyl phosphate antifoaming agents, and silicone antifoaming agents.
  • the content of the antifoaming agent is preferably 0.002 parts by mass or more and 0.5 parts by mass or less, and preferably 0.005 parts by mass or more and 0.45 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of cement. More preferably, it is 0.01 mass parts or more and 0.4 mass parts or less.
  • the content of the antifoaming agent is at least the above lower limit, the antifoaming effect can be fully exhibited.
  • the content of the antifoaming agent is equal to or less than the above upper limit, it is possible to suppress a decrease in fluidity and a decrease in self-healing effect.
  • setting retarders, gas foaming substances, water reducing agents, setting modifiers, AE agents, rust preventives, water repellents, antibacterial agents, coloring agents, antifreeze agents, and limestone fine particles are used as long as they do not adversely affect performance.
  • Admixtures such as powder, slow-cooled blast furnace slag powder, sewage sludge incineration ash and its molten slag, municipal waste incineration ash and its molten slag, and pulp sludge incineration ash, thickeners and shrinkage reducing agents, polymers, bentonite, One or two or more of clay minerals such as sepiolite and anion exchangers such as hydrotalcite can be used as long as the object of the present invention is not substantially impaired.
  • each material is not particularly limited, and each material may be mixed at the time of construction, or a part or all may be mixed in advance. do not have.
  • a mixing device any existing device such as a tilting drum mixer, an omni mixer, a Henschel mixer, a V-type mixer, a Proshare mixer and a Nauta mixer can be used.
  • the repair mortar composition of the present invention contains the aforementioned repair mortar material of the present invention and water, and is obtained by kneading the repair mortar material and water.
  • the amount of water for kneading in the present invention is not particularly limited because it varies depending on the purpose and application of use and the content ratio of each material, but it is 10 parts by mass or more and 70 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the repair mortar material. , more preferably 14 parts by mass or more and 65 parts by mass or less, and even more preferably 16 parts by mass or more and 60 parts by mass or less.
  • the amount of water for kneading is at least the above lower limit, good fluidity can be obtained and the self-healing effect can be improved. Further, when the amount of water for kneading is equal to or less than the above upper limit, it becomes easy to ensure fluidity and self-healing effect.
  • the repair method using the repair mortar material of the present invention includes a method of adding predetermined water and kneading and applying to the repaired portion using a trowel, a method of grouting the repaired portion, and a method of grouting the repaired portion.
  • a method of pumping mixed mortar using a pump and blowing it off using compressed air to the repaired area and finishing with a trowel can be mentioned.
  • the kneading method may be a method of putting the materials into a container such as a pail and kneading them with a hand mixer, or a method of kneading them with a pan-type mixer or the like.
  • the repair mortar composition of the present invention is kneaded and applied to form a cured body.
  • a primer is applied after removing the deteriorated concrete portion with a water jet.
  • the mixed mortar is then applied with a trowel or by spraying.
  • the restoration thickness is about 30 mm, it can be applied in one application, so the surface can be finished with a trowel.
  • the repair thickness exceeds 30 mm, the repair is performed by dividing into multiple layers. At that time, the spliced surface is not smoothed with a trowel, but is rough-finished so as to ensure adhesion.
  • the timing of joining the mortar changes depending on the outside temperature, it can be done at the stage when the mortar applied previously is touched with a finger and hardened to the extent that it does not become dented. Finally, a trowel finish is applied so that the surface becomes smooth. In order to perform more careful construction, it is preferable to take measures to prevent drying using a curing sheet, a curing agent, or the like.
  • Table 1 shows the content of ternesite contained in 100 parts by mass of the expanding material.
  • Rapidly hardened material A CaO raw material and Al 2 O 3 raw material are blended so that CaO 43% and Al 2 O 3 53%, amorphous calcium aluminate melted and rapidly cooled in an electric furnace, vitrification rate 98%
  • a mixture having a Blaine specific surface area of 6,050 cm 2 /g and 100 parts by mass of calcium aluminate mixed with 150 parts by mass of gypsum was used.
  • ⁇ Quick hardening material B calcium formate
  • reagent ⁇ Quick hardening material C calcium nitrate
  • reagent ⁇ Polymer emulsion polyacrylic acid ester re-emulsified resin, commercial product, moisture content 0.8%, density 0.5 g / mL
  • ⁇ Fiber vinylon fiber, fiber length 6 mm, fineness 6.6 dtex, dry strength 1,850 N/mm 2 , dry elongation 6.0%
  • Water Tap water
  • ⁇ Fine aggregate Lime sand, 50% below 0.6 mm and 50% between 0.6 and 1.2 mm were used.
  • Nitrite Lithium nitrite aqueous solution with a solid concentration of 40% was used. The parts by mass shown in Table 1 indicate the amount of solids.
  • the repair mortar material of the present invention can provide a repair mortar material, a repair mortar composition and a hardened body having high fluidity and self-healing effect by containing specific amounts of SO 3 and MgO. Therefore, it can be widely applied in civil engineering and construction fields such as repair method of concrete structures used in water supply and sewage, agricultural water, railways, electric power, roads, construction, other gap filling, fixing with reinforcing reinforcing bars, etc.

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Abstract

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である。　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。

Description

補修モルタル材料、補修モルタル組成物及び硬化体
　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ＳＯ３、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、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］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、上記［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、上記［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／Ａｌ２Ｏ３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、上記［１］～［３］のいずれか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、上記［１］～［４］のいずれか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、上記［１］～［５］のいずれかに記載の補修モルタル材料。
［７］上記［１］～［６］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。
［８］上記［７］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、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、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％以下であることが好ましい。
　本発明における補修モルタル材料は、含有するＳＯ３、ＭｇＯの量に着目し、ＳＯ３、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ＳＯ３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、ＳＯ３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ＳＯ３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ＳＯ３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ＳＯ３、ＭｇＯ量は、例えば、補修モルタル材料を作製する際にＳＯ３、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、ＳＯ３、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、２，５００ｃｍ２／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、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・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２，０００ｃｍ２／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Ａｌ２Ｏ３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Ａｌ２Ｏ３とのモル比（ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３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Ａｌ２Ｏ３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Ａｌ２Ｏ３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Ｓ０を求め、これらのＳ０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／Ｓ０）
　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３，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、５，０００ｃｍ２／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、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、補修箇所にグラウトする方法や、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ＳＯ３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ＳＯ３含有量及びＭｇＯ含有量となるようにＳＯ３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３，４５０ｃｍ２／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％、Ａｌ２Ｏ３５３％となるようにＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３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６，０５０ｃｍ２／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/ｍｍ２、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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の結果より、特定量のＳＯ３、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ＳＯ３、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. 　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、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／Ａｌ２Ｏ３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。

     
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