WO2023248970A1 - セメント組成物、補修方法及びコンクリート構造物 - Google Patents

セメント組成物、補修方法及びコンクリート構造物 Download PDF

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崇 佐々木
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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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00—Working measures on existing buildings
    • E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging

Definitions

  • the present invention mainly relates to cement compositions, repair methods, and concrete structures used in the civil engineering and construction fields.
  • Concrete structures are subject to deterioration due to salt damage, carbonation, freezing and thawing, chemical corrosion, etc., and there is a risk that cracks, floating, etc. may occur on the surface.
  • the deteriorated parts are confirmed by hammering tests, etc., removed using electric picks, air picks, water jets, etc., and then repaired by filling them with new repair materials.
  • the cross section is often repaired by mixing polymer cement mortar and applying it with a trowel (for example, see Patent Documents 1 and 2).
  • An object of the present invention is to provide a cement composition, a repair method, and a concrete structure that have a high fluidity retention effect, low kneading resistance, rapid setting, and can further improve initial crack resistance. do.
  • the present invention has been made in order to solve the above problems, and as a result of various efforts made by the present inventors to solve the above problems, the present inventors have discovered that specific amounts of MnO, TiO 2 and P 2 O 5 The present inventors have discovered that by containing , the fluidity retention effect is high, the setting is accelerated, and the initial cracking resistance can be further improved, and the present invention has been completed.
  • the gist of the present invention is as follows. [1] Contains cement, the cement contains MnO, TiO 2 and P 2 O 5 as chemical components, and the total content of MnO, TiO 2 and P 2 O 5 in the cement is 0.05% by mass.
  • a cement composition which is: [2] The cement composition according to [1], further containing a pozzolan substance. [3] The cement composition according to [2], wherein the pozzolanic material is pulverized blast furnace slag powder. [4] The cement composition according to any one of [1] to [3], further containing aggregate. [5] The cement composition according to any one of [1] to [4], further containing a polymer emulsion. [6] A repair method using the cement composition described in any one of [1] to [5]. [7] A concrete structure repaired using the cement composition described in any one of [1] to [5].
  • concrete as used in the present invention is a general term for cement paste, mortar, and concrete.
  • the cement composition of the present invention contains cement.
  • the cement used in the present invention is not particularly limited, and includes various cements such as normal, early strength, ultra early strength, low heat and moderate heat, commercially available fine particle cement, white cement, etc. It is also possible to use pulverized cement or various mixed cements. Further, it is also possible to use a cement that has been adjusted by increasing or decreasing the amount of components (for example, gypsum, etc.) normally used in cement. Furthermore, combinations of two or more of these can also be used. In the present invention, it is preferable to select ordinary Portland cement or early-strength Portland cement from the viewpoint of high strength development and suppressing cracking.
  • 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. It is 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.
  • the Blaine value is determined in accordance with JIS R 5201 (physical testing method for cement).
  • the cement composition of the present invention contains MnO, TiO 2 and P 2 O 5 as chemical components in cement. By containing these, it is possible to promote coagulation and suppress initial cracking.
  • MnO in the cement is preferably 0.008% by mass or more and 0.35% by mass or less, more preferably 0.03% by mass or more and 0.25% by mass or less.
  • TiO 2 in the cement is preferably 0.01% by mass or more and 1.4% by mass or less, more preferably 0.03% by mass or more and 1.0% by mass or less.
  • P 2 O 5 in the cement is preferably 0.008% by mass or more and 0.35% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or more and 0.3% by mass or less.
  • cement contains MnO, TiO 2 and P 2 O 5 as chemical components
  • cement contains MnO, TiO 2 and P 2 O 5 as chemical components
  • the total content of MnO, TiO 2 and P 2 O 5 in the cement is 0.05% by mass or more and 2.0% by mass or less. If the total content of MnO, TiO 2 and P 2 O 5 in the cement is less than 0.05% by mass, the fluidity retention effect of the cement composition will be low, resulting in difficulties such as increased kneading resistance. occurs. Furthermore, if the total content of MnO, TiO 2 and P 2 O 5 in the cement exceeds 2.0% by mass, setting will be delayed and initial cracking resistance will be low.
  • the total content of MnO, TiO 2 and P 2 O 5 in cement has a high effect of maintaining fluidity of the cement composition, has low kneading resistance, accelerates setting, and improves initial cracking resistance. , preferably 0.07% by mass or more and 1.7% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 1.5% by mass or less.
  • the respective contents in the raw materials are measured, and the desired amounts of each and What is necessary is just to adjust the mixing amount of the raw materials each containing MnO, TiO2 , and P2O5 so that it may become total content .
  • Examples of raw materials containing MnO include manganese oxide.
  • Examples of raw materials containing TiO 2 include titanium oxide and the like.
  • Examples of raw materials containing P 2 O 5 include tricalcium phosphate.
  • the mass ratio of the total content of MnO and TiO 2 to the content of P 2 O 5 in the cement ((MnO+TiO 2 )/P 2 O 5 ) is 1.5 or more and 15 or less. . If the mass ratio ((MnO+TiO 2 )/P 2 O 5 ) is less than 1.5, the setting of the cement composition will be slow and the initial crack resistance will be low. Moreover, if the mass ratio ((MnO+TiO 2 )/P 2 O 5 ) is more than 15, difficulties arise such as the effect of maintaining the fluidity of the cement composition becomes low and the kneading resistance becomes high.
  • the mass ratio of the total content of MnO and TiO 2 to the content of P 2 O 5 in cement ((MnO + TiO 2 )/P 2 O 5 ) has a high effect of maintaining the fluidity of the cement composition, and has a high mixing resistance. From the viewpoints of lower properties, faster setting, and higher initial cracking resistance, the number is preferably 2 or more and 13 or less, and more preferably 3 or more and 10 or less.
  • the amounts of MnO, TiO 2 and P 2 O 5 in cement can be measured by X-ray fluorescence diffraction (XRF), and the mass ratio ((MnO + TiO 2 )/P 2 O 5 ) is calculated from the measured values. can do.
  • the cement composition of the present invention further contains a pozzolanic substance.
  • the pozzolan substance used in the present invention is a by-product and plays a role in promoting fluidity retention by being mixed with cement.
  • Pozzolanic substances are not particularly limited, and include, for example, granulated blast furnace slag powder, fly ash, silica fume, pulp sludge incineration ash, sewage sludge incineration ash, waste glass powder, etc., and one of these or Two or more types can be used. Among them, it is preferable to use granulated blast furnace slag powder and fly ash, and it is more preferable to use granulated blast furnace slag powder.
  • the fineness of the pulverized blast furnace slag powder is not particularly limited, but is usually in the range of about 3,000 to 9,000 cm 2 /g in Blaine value.
  • the fineness of fly ash and silica fume is not particularly limited, but the Blaine value for fly ash is usually in the range of about 3,000 to 9,000 cm 2 /g, and for silica fume,
  • the BET specific surface area is in the range of about 2 to 20 m 2 /g.
  • the blending ratio of cement and pozzolanic substance is not particularly limited, but it is preferably 30 to 80 parts of cement, more preferably 40 to 70 parts out of 100 parts of the binder consisting of cement and pozzolanic substance.
  • the pozzolanic substance is preferably used in an amount of 20 to 70 parts, more preferably 30 to 60 parts, based on 100 parts of the binder made of cement and pozzolanic material.
  • the cement composition of the present invention further contains aggregate.
  • aggregate fine aggregates and coarse aggregates similar to those used for ordinary cement mortar and concrete can be used. Namely, river sand, river gravel, mountain sand, mountain gravel, crushed stone, crushed sand, limestone aggregate, lime sand, silica sand, colored sand, artificial aggregate, blast furnace slag aggregate, sea sand, sea gravel, artificial lightweight aggregate, and heavy aggregate can be used, and it is also possible to combine these.
  • siliceous silica sand, limestone aggregate, or lime sand it is preferable to use.
  • the content ratio of aggregate is preferably 50 to 350 parts, more preferably 70 to 200 parts, based on 100 parts of the cement composition. When the content ratio of aggregate is within the above range, initial crack resistance can be further improved.
  • the cement composition of the present invention further contains a polymer emulsion.
  • the polymer emulsion used in the present invention is not particularly limited, but includes, for example, rubber latex such as acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, natural rubber, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyester, etc.
  • examples include resin emulsions such as acrylic esters, acrylic ester copolymers typified by styrene/acrylic ester copolymers and acrylonitrile/acrylic esters, and vinyl acetate vinyl versatate copolymers.
  • the form of the polymer includes a re-emulsifiable powder type and a liquid type, and either type can be used, and it is used to improve adhesion to the underlying part and to improve the durability of the mortar.
  • the content of the polymer emulsion is preferably 1 to 15 parts, more preferably 3 to 10 parts, in terms of solid content, based on 100 parts of the cement composition.
  • the content ratio of the polymer emulsion is within the above range, fluidity can be improved and initial cracks can be suppressed.
  • Fiber Fibers can also be used in the present invention to further improve initial cracking.
  • the types of fibers are not particularly limited, but include, for example, polymer fibers such as vinylon fibers, propylene fibers, acrylic fibers, nylon fibers, aramid fibers, steel fibers, glass fibers, carbon fibers, and basalt.
  • polymer fibers such as vinylon fibers, propylene fibers, acrylic fibers, nylon fibers, aramid fibers, steel fibers, glass fibers, carbon fibers, and basalt.
  • Inorganic fibers such as fibers made by melt-spinning rocks such as
  • the content ratio of fibers is preferably 0.02 to 1.5 parts, more preferably 0.05 to 1.0 parts, based on 100 parts of the cement composition.
  • the length of the fiber 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 aesthetic appearance of the troweled surface.
  • an antifoaming agent in the present invention, it is also possible to use an antifoaming agent within a range that does not adversely affect performance.
  • Antifoaming agents are used for the purpose of suppressing the amount of air involved during kneading and mixing.
  • the type of antifoaming agent is not particularly limited as long as it does not significantly adversely affect the strength characteristics of the cement composition, and both liquid and powder forms can be used. Examples include polyether antifoaming agents, polyhydric alcohol antifoaming agents such as esterified polyhydric alcohols and alkyl ethers, alkyl phosphate antifoaming agents, and silicone antifoaming agents.
  • the content ratio of the antifoaming agent is preferably 0.002 to 0.5 parts, more preferably 0.01 to 0.4 parts, based on 100 parts of the cement composition.
  • the content of the antifoaming agent is 0.002 parts or more, the antifoaming effect can be sufficiently exhibited.
  • the content of the antifoaming agent is 0.5 parts or less, it is possible to suppress a decrease in fluidity and initial cracking.
  • rapid hardening materials accelerators, setting retarders, gas foaming substances, expansion materials, water reducing agents, setting regulators, shrinkage reducing agents, AE agents, rust preventives, repellents, etc. are used within the range that does not adversely affect performance.
  • Admixture materials such as water agents, antibacterial agents, coloring agents, antifreeze agents, fine limestone powder, slowly cooled blast furnace slag powder, sewage sludge incineration ash and its molten slag, municipal waste incineration ash and its molten slag, pulp sludge incineration ash, etc.
  • thickeners such as bentonite, sepiolite, anion exchangers such as hydrotalcite, etc., which substantially inhibit the purpose of the present invention. It is possible to use it within the range of
  • each material is not particularly limited, and each material may be mixed at the time of construction, or some or all of the materials may be mixed in advance. do not have.
  • the mixing device any existing device can be used, such as a tilting mixer, an omni mixer, a Henschel mixer, a V-type mixer, and a Nauta mixer.
  • the repair method using the cement composition of the present invention includes adding a specified amount of water, mixing it, and applying it to the repaired area using a trowel.
  • One method is to pump mortar and use compressed air to blow the repaired area and finish with a trowel.
  • the kneading method may be any method in which the ingredients are put into a container such as a pail and kneaded with a hand mixer, or a method in which the materials are kneaded using a pan-type mixer or the like.
  • a primer is applied.
  • the mixed mortar with a trowel or by spraying In the case of walls and ceilings, if the repair thickness is about 30 mm, it can be applied in one go, so you can finish the surface with a trowel. If the thickness of the repair exceeds 30 mm, the repair will be performed in multiple layers. At this time, the joint surface is not finished with a smooth trowel, but rather with a rough finish to ensure adhesion.
  • the timing of pouring will vary depending on the outside temperature, etc., but it can be done when the previously applied mortar has hardened to the extent that it will not dent when touched with your fingers. Finally, finish with a trowel to make the surface smooth. For more careful construction, it is preferable to take measures to prevent drying by using a curing sheet, curing agent, etc.
  • ⁇ Pozzolan substance A pulverized blast furnace slag powder, Blaine value 4,000 cm 2 /g, commercial product ⁇ Pozzolan substance B: fly ash, Blaine value 4,300 cm 2 /g, commercial product ⁇ Aggregate A: fine aggregate , a mixture of 50% lime sand less than 0.6 mm and 50% 0.6 to 1.2 mm - Aggregate B: Coarse aggregate, river gravel, maximum dimension 20 mm ⁇ Polymer emulsion A: Styrene-butadiene rubber (solid content 45%), commercial product ⁇ Polymer emulsion B: Polyacrylic acid ester, re-emulsified powder type, commercial product ⁇ Water: Tap water
  • - Mixing resistance Mixed for 90 seconds using a hand mixer for mortar mixing in an environment of 20°C, the current value at this time was measured with a clamp meter, and the maximum value was taken as an index of mixing resistance.
  • - Setting Based on JIS A 1171, the time for completion of setting was measured.
  • ⁇ Crack resistance A cement composition measuring 40 cm x 40 cm x 2 cm was placed on top of the existing concrete measuring 40 cm x 40 cm x 30 cm, and a wind speed of 4 m/sec was applied to the poured surface for 5 days to prevent surface cracks from occurring. We confirmed the presence (number) of
  • the cement composition of the present invention has a high fluidity retention effect, low kneading resistance, and promotes setting. , it becomes possible to increase initial crack resistance. Therefore, it can be widely applied in the civil engineering and architectural fields, including ground improvement, water and sewage, agricultural water, railways, electric power, roads, concrete structures used in architecture, repair methods, other gap filling, and anchoring with reinforcing steel.

Abstract

流動性の保持効果が高く、練り混ぜ抵抗性が低く、凝結が早まり、初期ひび割れ抵抗性をより高めることができるセメント組成物、補修方法及びコンクリート構造物を提供する。　本発明のセメント組成物は、セメントを含有し、セメントが化学成分としてＭｎＯとＴｉＯ２とＰ２Ｏ５を含有し、セメント中のＭｎＯとＴｉＯ２とＰ２Ｏ５の合計含有量が０．０５質量％以上２．０質量％以下であり、セメント中のＰ２Ｏ５の含有量に対するＭｎＯとＴｉＯ２の合計含有量の質量比（（ＭｎＯ＋ＴｉＯ２）／Ｐ２Ｏ５）が１.５以上１５以下である。

Description

セメント組成物、補修方法及びコンクリート構造物
　本発明は、主に、土木・建築分野において使用するセメント組成物、補修方法及びコンクリート構造物に関する。
　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）。
　また、近年では環境負荷低減がさらに求められ、ポルトランドセメントに副産物である高炉スラグやフライアッシュ、シリカフューム等を多量に混和したモルタルやコンクリートが積極的に用いられている。さらにこれら副産物を用いた補修する方法も知られている（例えば、特許文献３、４参照）。
　一方で、このような副産物を利用した場合は特に流動性は改善され施工性は向上する傾向がある一方、凝結が遅れ工期を遅延させることや、初期にひび割れが発生しやすいといった課題がある。
特開２００１－３２２８５８号公報 特開２００３－８９５６５号公報 特開２０００－１２８６１８号公報 特開２０１７－２２６５５７公報
　本発明は、流動性の保持効果が高く、練り混ぜ抵抗性が低く、凝結が早まり、初期ひび割れ抵抗性をより高めることができるセメント組成物、補修方法及びコンクリート構造物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ＭｎＯ、ＴｉＯ２、及びＰ２Ｏ５量を含有することで、流動性の保持効果が高く、凝結が早まり、初期ひび割れ抵抗性をより高めることが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］セメントを含有し、前記セメントが化学成分としてＭｎＯとＴｉＯ２とＰ２Ｏ５を含有し、前記セメント中のＭｎＯとＴｉＯ２とＰ２Ｏ５の合計含有量が０．０５質量％以上２．０質量％以下であり、前記セメント中のＰ２Ｏ５の含有量に対するＭｎＯとＴｉＯ２の合計含有量の質量比（（ＭｎＯ＋ＴｉＯ２）／Ｐ２Ｏ５）が１.５以上１５以下である、セメント組成物。
［２］さらにポゾラン物質を含有する、［１］に記載のセメント組成物。
［３］前記ポゾラン物質が高炉水砕スラグ微粉末である、［２］に記載のセメント組成物。
［４］さらに骨材を含有する、［１］～［３］のいずれかに記載のセメント組成物。
［５］さらにポリマーエマルジョンを含有する、［１］～［４］のいずれかに記載のセメント組成物。
［６］［１］～［５］のいずれかに記載されたセメント組成物を用いた補修方法。
［７］［１］～［５］のいずれかに記載されたセメント組成物を用いて補修したコンクリート構造物。
　本発明によれば、流動性の保持効果が高く、練り混ぜ抵抗性が低く、凝結が早まり、初期ひび割れ抵抗性をより高めることができるセメント組成物、補修方法及びコンクリート構造物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、本発明でいうコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、コンクリートを総称するものである。
［セメント組成物］
　本発明のセメント組成物は、セメントを含有する。
　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、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、強度発現性が高く、ひび割れを抑える観点から、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。
　本発明のセメント組成物は、セメントに化学成分としてＭｎＯとＴｉＯ２とＰ２Ｏ５を含有する。これらを含有することで、凝結の促進や初期ひび割れを抑えることができる。
　セメント中のＭｎＯは、０．００８質量％以上０．３５質量％以下であることが好ましく、０．０３質量％以上０．２５質量％以下であることがより好ましい。
　セメント中のＴｉＯ２は、０．０１質量％以上１．４質量％以下であることが好ましく、０．０３質量％以上１．０質量％以下であることがより好ましい。
　セメント中のＰ２Ｏ５は、０．００８質量％以上０．３５質量％以下であることが好ましく、０．０１質量％以上０．３質量％以下であることがより好ましい。
　本発明において、「セメントに化学成分としてＭｎＯとＴｉＯ２とＰ２Ｏ５を含有する」とは、Ｘ線回折測定でＭｎＯ、ＴｉＯ２、及びＰ２Ｏ５のそれぞれを同定できるほどのピークは観察されないが、蛍光Ｘ線測定でそれぞれの含有量を測定できる状態をいい、構造的には、セメントにＭｎＯ、ＴｉＯ２、及びＰ２Ｏ５のそれぞれが固溶しているような状態と推察される。
　本発明のセメント組成物は、セメント中のＭｎＯとＴｉＯ２とＰ２Ｏ５の合計含有量が０．０５質量％以上２．０質量％以下である。セメント中のＭｎＯとＴｉＯ２とＰ２Ｏ５の合計含有量が０．０５質量％未満であると、セメント組成物の流動性の保持効果が低くなり、練り混ぜ抵抗性が高くなる等の困難が生じる。また、セメント中のＭｎＯとＴｉＯ２とＰ２Ｏ５の合計含有量が２．０質量％超であると、凝結が遅くなったり、初期ひび割れ抵抗性が低くなったりしてしまう。
　セメント中のＭｎＯとＴｉＯ２とＰ２Ｏ５の合計含有量は、セメント組成物の流動性の保持効果が高く、練り混ぜ抵抗性が低く、凝結が早まり、初期ひび割れ抵抗性をより高める観点から、０．０７質量％以上１．７質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以上１．５質量％以下であることがより好ましい。
　ＭｎＯ、ＴｉＯ２及びＰ２Ｏ５のそれぞれの量、並びに、これらの合計含有量を上記範囲とするには、例えば、原料中のそれぞれの含有量を測定しておき、所望の各量、及び合計含有量となるように、ＭｎＯ、ＴｉＯ２及びＰ２Ｏ５をそれぞれ含む原料の混合量を調整すればよい。
　ＭｎＯを含む原料としては、例えば、酸化マンガン等が挙げられる。
　ＴｉＯ２を含む原料としては、例えば、酸化チタン等が挙げられる。
　Ｐ２Ｏ５を含む原料としては、例えば、リン酸三カルシウム等が挙げられる。
　本発明のセメント組成物は、セメント中のＰ２Ｏ５の含有量に対するＭｎＯとＴｉＯ２の合計含有量の質量比（（ＭｎＯ＋ＴｉＯ２）／Ｐ２Ｏ５）が１.５以上１５以下である。質量比（（ＭｎＯ＋ＴｉＯ２）／Ｐ２Ｏ５）が１．５未満であると、セメント組成物の凝結が遅くなったり、初期ひび割れ抵抗性が低くなったりしてしまう。また、質量比（（ＭｎＯ＋ＴｉＯ２）／Ｐ２Ｏ５）が１５超であると、セメント組成物の流動性の保持効果が低くなり、練り混ぜ抵抗性が高くなる等の困難が生じる。
　セメント中のＰ２Ｏ５の含有量に対するＭｎＯとＴｉＯ２の合計含有量の質量比（（ＭｎＯ＋ＴｉＯ２）／Ｐ２Ｏ５）は、セメント組成物の流動性の保持効果が高く、練り混ぜ抵抗性が低く、凝結が早まり、初期ひび割れ抵抗性をより高める観点から、２以上１３以下であることが好ましく、３以上１０以下であることがより好ましい。
　セメント中のＭｎＯ、ＴｉＯ２及びＰ２Ｏ５の量は、蛍光Ｘ線回折法（ＸＲＦ）で測定することができ、測定した値から質量比（（ＭｎＯ＋ＴｉＯ２）／Ｐ２Ｏ５）を算出することができる。
（ポゾラン物質）
　本発明のセメント組成物は、さらにポゾラン物質を含有することが好ましい。
　本発明で使用するポゾラン物質は、副産物からなりセメントに混和することで、流動性の保持効果を助長する役割を担う。ポゾラン物質としては、特に限定されるものではなく、例えば、高炉水砕スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム、パルプスラッジ焼却灰、下水汚泥焼却灰、廃ガラス粉末等が挙げられ、これらの１種または２種以上を使用することができる。なかでも、高炉水砕スラグ微粉末及びフライアッシュの使用が好ましく、高炉水砕スラグ微粉末の使用がより好ましい。
　高炉水砕スラグ微粉末の粉末度は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン値で３，０００～９，０００ｃｍ２／ｇ程度の範囲にある。
　フライアッシュとシリカヒュームの粉末度は、特に限定されるものではないが、通常、フライアッシュについては、ブレーン値で３，０００～９，０００ｃｍ２／ｇ程度の範囲にあり、シリカヒュームについては、ＢＥＴ比表面積で２～２０ｍ２／ｇ程度の範囲にある。
　セメントとポゾラン物質の配合割合は、特に限定されるものではないが、セメントとポゾラン物質からなる結合材１００部中、セメント３０～８０部が好ましく、４０～７０部がより好ましい。ポゾラン物質は、セメントとポゾラン物質からなる結合材１００部中、２０～７０部が好ましく、３０～６０部がより好ましい。セメントが上記下限値以上であり、ポゾラン物質が上記上限値以下であることで、練り混ぜ抵抗性が低く、凝結が早まり、初期ひび割れ抵抗性をより高めることができるようになる。また、セメントが上記上限値以下であり、ポゾラン物質が上記下限値以上であることで、流動性の保持効果が十分となる。
（骨材）
　本発明のセメント組成物は、さらに骨材を含有することが好ましい。
　本発明で使用する骨材としては、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や粗骨材が使用可能である。即ち、川砂、川砂利、山砂、山砂利、砕石、砕砂、石灰石骨材、石灰砂、けい砂、色砂、人口骨材、高炉スラグ骨材、海砂、海砂利、人工軽量骨材、及び重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、流動性の保持効果が高く、練り混ぜ抵抗性が低い効果を目的とした用途では、シリカ質のけい砂や石灰石骨材や石灰砂の使用が好ましい。
　骨材の含有割合は、セメント組成物１００部に対して、５０～３５０部が好ましく、７０～２００部であることがより好ましい。骨材の含有割合が上記範囲内であることで、初期ひび割れ抵抗性をより高めることができるようになる。
（ポリマーエマルジョン）
　本発明のセメント組成物は、さらにポリマーエマルジョンを含有することが好ましい。
　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、いずれの使用も可能であり、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、セメント組成物１００部に対して、固形分量で１～１５部が好ましく、３～１０部がより好ましい。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、初期ひび割れを抑制することができる。
（繊維）
　本発明では初期ひび割れのさらなる向上のため繊維を使用することもできる。
　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、セメント組成物１００部に対して、０．０２～１．５部が好ましく、０．０５～１．０部がより好ましい。繊維の含有割合が上記範囲内であることで、セメント組成物の流動性を維持しつつ、初期ひび割れ抵抗性をより高めることができる。
　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。
（消泡剤）
　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、セメント組成物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、セメント組成物１００部に対して、０．００２～０．５部が好ましく、０．０１～０．４部がより好ましい。消泡剤の含有割合が０．００２部以上であることで、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０．５部以下であることで、流動性の低下や初期ひび割れを抑制することができる。
（その他添加剤）
　本発明では、性能に悪影響を与えない範囲で、急硬材、促進剤、凝結遅延剤、ガス発泡物質、膨張材、減水剤、凝結調整剤、収縮低減剤、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。
　本発明のセメント組成物において、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。
［補修方法］
　本発明のセメント組成物を用いた補修方法は、所定の水を加え練り混ぜてコテを用いて補修箇所に塗り付ける方法や、場合によっては、施工に支障のない程度にポンプを用いて練り混ぜたモルタルを圧送し、補修箇所に圧縮空気を用いて吹き飛ばしコテで仕上げる方法が挙げられる。練混ぜ方法は、ペール缶等の容器に材料を投入しハンドミキサで練り混ぜる方法や、パン型ミキサ等を用いて練り混ぜる方法であればよい。
　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。
［コンクリート構造物］
　以上のような補修方法により、既述の本発明のセメント組成物を用いて補修したコンクリート構造物が得られる。
　以下、実施例に基づいて、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。
（セメント組成物の作製）
　普通ポルトランドセメントにＭｎＯ、ＴｉＯ２、及びＰ２Ｏ５量が表１に示す割合となるように、酸化マンガン（試薬）、酸化チタン（試薬）、リン酸三カルシウム（試薬）を添加し、セメント組成物を作製した。
　得られたセメント組成物１００質量部に対して、ポゾラン物質Ａ、ポゾラン物質Ｂ、骨材Ａ、骨材Ｂ、ポリマーエマルジョンＡ、及びポリマーエマルジョンＢで表１に示す配合で混合し、さらにセメント組成物１００質量部に対して、水２５質量部を混練し、流動性保持効果、練混ぜ抵抗性、凝結、ひび割れ抵抗性を測定した。結果を表１に併記する。
＜使用材料＞
・ポゾラン物質Ａ：高炉水砕スラグ微粉末、ブレーン値４，０００ｃｍ２／ｇ、市販品
・ポゾラン物質Ｂ：フライアッシュ、ブレーン値４，３００ｃｍ２／ｇ、市販品
・骨材Ａ：細骨材、石灰砂０．６ｍｍ未満を５０％、０．６～１．２ｍｍを５０％混合したもの
・骨材Ｂ：粗骨材、川砂利、最大寸法２０ｍｍ
・ポリマーエマルジョンＡ：スチレン・ブタジエンゴム（固形分４５％）、市販品
・ポリマーエマルジョンＢ：ポリアクリル酸エステル、再乳化粉末タイプ、市販品
・水：水道水
＜測定項目＞
・流動性保持効果：ＪＩＳ　Ｒ　５２０１に準拠し、２０℃環境下で練混ぜ直後と２０分後のフロー値を測定し、練混ぜ直後フロー値から２０分後のフロー値を減じたものを流動性保持効果とした。
・練混ぜ抵抗性：２０℃環境下でモルタル混和用ハンドミキサを用い、９０秒間練り混ぜ、このときの電流値をクランプメーターで測定し、最大値を練混ぜ抵抗性の指標とした。
・凝結：ＪＩＳ　Ａ　１１７１に準拠し、凝結終結の時間を測定した。
・ひび割れ抵抗性：４０ｃｍ×４０ｃｍ×３０ｃｍの既設コンクリートの上に４０ｃｍ×４０ｃｍ×２ｃｍのセメント組成物を打設し、打設表面に風速４ｍ／秒の風を５日間あて、表面のひび割れの発生の有無（本数）を確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の結果より、特定のＭｎＯ、ＴｉＯ２、及びＰ２Ｏ５量を含有したセメント組成物を用いることで、流動性の保持効果が高く、練り混ぜ抵抗性が低く、凝結の促進、初期ひび割れ抵抗性を高める効果を確認した。
　本発明のセメント組成物は、特定のＭｎＯ、ＴｉＯ２、及びＰ２Ｏ５量を含有したセメント組成物を用いることで、流動性の保持効果が高く、練り混ぜ抵抗性が低く、凝結の促進、初期ひび割れ抵抗性を高めことが可能となる。そのため、地盤改良や上下水、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、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 (7)

  1. 　セメントを含有し、
    　前記セメントが化学成分としてＭｎＯとＴｉＯ２とＰ２Ｏ５を含有し、
    　前記セメント中のＭｎＯとＴｉＯ２とＰ２Ｏ５の合計含有量が０．０５質量％以上２．０質量％以下であり、
    　前記セメント中のＰ２Ｏ５の含有量に対するＭｎＯとＴｉＯ２の合計含有量の質量比（（ＭｎＯ＋ＴｉＯ２）／Ｐ２Ｏ５）が１.５以上１５以下である、セメント組成物。
  2. 　さらにポゾラン物質を含有する、請求項１に記載のセメント組成物。
  3. 　前記ポゾラン物質が高炉水砕スラグ微粉末である、請求項２に記載のセメント組成物。
  4. 　さらに骨材を含有する、請求項１又は２に記載のセメント組成物。
  5. 　さらにポリマーエマルジョンを含有する、請求項１又は２に記載のセメント組成物。
  6. 　請求項１又は２に記載されたセメント組成物を用いた、補修方法。
  7. 　請求項１又は２に記載のセメント組成物を用いて補修した、コンクリート構造物。
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