(57)【要約】【課題】初期の強度発現性が良好であり、且つ、流動性にも優れるモルタル組成物及びモルタルを提供すること。【解決手段】セメントと、アルカリ金属硫酸塩と、石膏類と、細骨材とを含み、セメントは、粒径１０μｍ以下の粒子含有率がセメント全質量を基準として、５６〜６７質量％であり、アルカリ金属硫酸塩の含有量は、セメント１００質量部に対して０．３５〜２質量部である、モルタル組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、アルカリ金属硫酸塩と、石膏類と、細骨材とを含み、
前記セメントは、粒径１０μｍ以下の粒子含有率が前記セメント全質量を基準として、５６〜６７質量％であり、
前記アルカリ金属硫酸塩の含有量は、前記セメント１００質量部に対して０．３５〜２質量部である、モルタル組成物。
【請求項２】
前記石膏類の含有量が、前記セメント１００質量部に対して０．５〜８質量部である、請求項１に記載のモルタル組成物。
【請求項３】
膨張材を更に含む、請求項１又は２に記載のモルタル組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のセメント組成物と、水とを含み、
前記水の含有量が、前記セメント１００質量部に対して３０〜５５質量部である、モルタル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モルタル組成物及びモルタルに関する。
【背景技術】
【０００２】
土木構造物や建築構造物の構築若しくは補修、又は機械の設置等において、流動性の高いセメントモルタルが用いられている。このような現場では、道路や鉄道等の構造物の補修工事等のように工事できる時間が限られている。したがって、材料としては高い流動性に加え、材齢初期での強度発現性が求められている。
【０００３】
材齢初期での強度発現性を有する材料としては、例えば、カルシウムアルミネート等の速硬成分を使用した超速硬型のセメント材料（例えば、特許文献１及び２）、ブレーン比表面積が３３００ｃｍ２／ｇ以上の水硬性物質粉末を使用したグラウト材などがある（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０４０１３号公報
【特許文献２】特開２００７−２３０８３３号公報
【特許文献３】特開２００１−３５５３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３のような方法で初期の強度発現性を付与した場合、流動性が低下する傾向にあり、初期強度発現性と流動性のバランスをとることが困難であった。
【０００６】
したがって、本発明は、初期の強度発現性が良好であり、且つ、流動性にも優れるモルタル組成物及びモルタルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は上記課題について鋭意検討を重ねた結果、特定の粒度分布を示すセメントを用い、アルカリ金属硫酸塩の含有量を調整することで、初期の強度発現性及び流動性に優れるモルタル組成物及びモルタルが得られることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は以下の［１］〜［４］である。
［１］セメントと、アルカリ金属硫酸塩と、石膏類と、細骨材とを含み、セメントは、粒径１０μｍ以下の粒子含有率がセメント全質量を基準として、５６〜６７質量％であり、アルカリ金属硫酸塩の含有量は、セメント１００質量部に対して０．３５〜２質量部である、モルタル組成物。
［２］石膏類の含有量が、セメント１００質量部に対して０．５〜８質量部である、［１］のモルタル組成物。
［３］膨張材を更に含む、［１］又は［２］のモルタル組成物。
［４］［１］〜［３］のいずれかのセメント組成物と、水とを含み、水の含有量が、セメント１００質量部に対して３０〜５５質量部である、モルタル。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、初期の強度発現性が良好であり、且つ、流動性にも優れるモルタル組成物及びモルタルを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１１】
本実施形態のモルタル組成物は、セメントと、アルカリ金属硫酸塩と、石膏類と、細骨材とを含む。
【００１２】
セメントは、種々のものを使用することができ、例えば、普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント；高炉スラグ、フライアッシュ又はシリカフュームを含む混合セメント；エコセメント；速硬性セメント等が挙げられる。セメントとしては、初期の強度発現性が更に増加するという観点から、早強ポルトランドセメントが好ましい。セメントは、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。
【００１３】
本実施形態に係るセメントは、粒径１０μｍ以下の粒子含有率がセメント全質量を基準として、５６〜６７質量％である。粒径１０μｍ以下の粒子含有率が上記範囲外であると、良好な初期強度発現性と流動性の両立が困難になる。粒径１０μｍ以下の粒子含有率は、初期強度発現性を確保し、より良好な流動性が得られやすいという観点から、セメント全質量を基準として、５６．５〜６５質量％であることが好ましく、５７〜６２質量％であることがより好ましい。
【００１４】
セメントの粒径の測定方法は特に限定されるものではなく、粒径及び粒径分布が測定できるものであればよい。粒径の測定方法としては、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置等を利用したレーザー回折法（湿式、乾式）、Ｘ線透過沈降式粒度分布測定装置、高精度粒度分布測定装置、フロー式画像解析粒子径・形状測定装置、乾式篩法による粒径分布測定方法などが挙げられる。
【００１５】
アルカリ金属硫酸塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム等が挙げられる。アルカリ金属硫酸塩としては、より良好な流動性が得られやすいという観点から、硫酸ナトリウムが好ましく、無水硫酸ナトリウムがより好ましい。アルカリ金属硫酸塩は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。
【００１６】
アルカリ金属硫酸塩の含有量は、セメント１００質量部に対して０．３５〜２質量部である。アルカリ金属硫酸塩の含有量が上記範囲外であると、良好な初期強度発現性と流動性の両立が困難になる。アルカリ金属硫酸塩の含有量は、初期強度発現性を確保し、より良好な流動性が得られやすいという観点から、セメント１００質量部に対して０．４〜１．８質量部であることが好ましく、０．４５〜１．５質量部であることがより好ましい。
【００１７】
石膏類としては、例えば、無水石膏、半水石膏、二水石膏が挙げられる。石膏類としては、強度発現性を更に向上させるという観点から、無水石膏が好ましい。石膏類は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。
【００１８】
石膏類の含有量としては、セメント１００質量部に対して０．５〜８質量部であることが好ましく、１〜５質量部であることがより好ましく、１．２〜３質量部であることが更に好ましい。石膏類の含有量が上記範囲内であれば、強度発現性が更に良好になる。
【００１９】
細骨材としては、例えば、川砂、珪砂、砕砂、寒水石、石灰石砂、スラグ骨材等が挙げられる。細骨材は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。
【００２０】
細骨材の含有量は、より良好な流動性が得られるという観点から、セメント１００質量部に対して７０〜１１０質量部が好ましく、７５〜９５質量部がより好ましく、８０〜９０質量部が更に好ましい。
【００２１】
本実施形態のモルタル組成物は膨張材を含んでもよい。膨張材は、コンクリート用膨張材として一般に使用されているＪＩＳ適合の膨張材（ＪＩＳ  Ａ  ６２０２：２００８）であれば、何れの膨張材でもかまわない。膨張材としては、例えば、遊離生石灰を主成分とする膨張材（生石灰系膨張材）、アーウィンを主成分とする膨張材（エトリンガイト系膨張材）、遊離生石灰とエトリンガイト生成物質の複合系膨張材が挙げられる。膨張材は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。膨張材はブレーン比表面積が２０００〜６０００ｃｍ２／ｇのものを使用することが好ましい。
【００２２】
膨張材の含有量は、セメント成分１００質量部に対して１〜８質量部であることが好ましく、１．５〜６質量部であることがより好ましく、２〜５質量部であることが更に好ましい。膨張材の含有量が上記範囲内であれば、流動性を確保しつつ、硬化後に乾燥収縮によるひび割れを起こしにくい。
【００２３】
本実施形態のモルタル組成物は減水剤を含んでもよい。減水剤は、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ減水剤及び流動化剤を含む。このような減水剤としては、ＪＩＳ  Ａ  ６２０４：２０１１「コンクリート用化学混和剤」に規定される減水剤が挙げられる。減水剤としては、例えば、ポリカルボン酸系減水剤、ナフタレンスルホン酸系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、メラミン系減水剤、アクリル系減水剤が挙げられる。これらの中では、ナフタレンスルホン酸系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤が好ましい。減水剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。
【００２４】
減水剤の含有量は、セメント１００質量部に対し、０．２〜５質量部であることが好ましく、０．５〜３質量部であることがより好ましく、０．８〜２質量部であることが更に好ましい。減水剤の含有量が上記範囲内であれば、モルタルとした際に、材料分離が起き難く、より良好な流動性が得られやすく、硬化時の圧縮強度もより向上しやすい。
【００２５】
本実施形態のモルタル組成物は発泡剤を含んでもよい。発泡剤は特に限定されず、例えば水と混練後に気体を発生する物質であればよい。発泡剤としては、アルミニウムや亜鉛等の両性金属の粉末、過炭酸ナトリウム等の過酸化物質等が挙げられる。発泡剤としては、効果的に発泡し、膨張作用をより一層発揮することができるという観点から、アルミニウム粉末が好ましい。発泡剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。
【００２６】
発泡剤の含有量は、セメント成分１００質量部に対して０．０００１〜０．００５質量部であることが好ましく、０．０００２〜０．００４質量部であることがより好ましく、０．０００３〜０．００３質量部であることが更に好ましい。発泡剤の含有量が上記範囲内であれば、硬化時の初期膨張性に更に優れ、過度な膨張による強度低下を起こしにくい。
【００２７】
本実施形態のモルタル組成物には、本発明の効果が損なわれない範囲で各種混和剤（材）を配合してもよい。混和剤（材）としては、例えば、セメント用ポリマー、増粘剤、消泡剤、防水剤、防錆剤、収縮低減剤、保水剤、顔料、撥水剤、白華防止剤、繊維、高炉スラグ微粉末、石粉、土鉱物粉末、スラグ粉末、フライアッシュ、シリカフューム、無機質フィラー、火山灰等が挙げられる。
【００２８】
本実施形態のモルタル組成物を製造する方法は、特に限定されず、例えば、Ｖ型混合機や可傾式コンクリートミキサー等の重力式ミキサー、ヘンシェル式ミキサー、噴射型ミキサー、リボンミキサー、パドルミキサー等のミキサーにより混合することで製造することができる。
【００２９】
本実施形態のモルタル組成物は、水と混合してモルタルとして調製することができ、その水の含有量は用途に応じて適宜調整すればよい。水の含有量は、セメント１００質量部に対して３０〜５５質量部であることが好ましく、３２〜５０質量部であることがより好ましく、３３〜４５質量部であることが更に好ましい。水の含有量が上記範囲内であれば、より流動性を確保しやすく、材料分離の発生、硬化体の収縮の増加及び初期強度発現性の低下を抑制しやすい。
【００３０】
本実施形態のモルタルの調製は、通常のモルタル組成物と同様の混練器具を使用することができ、特に限定されるものではない。混練器具としては、例えば、モルタルミキサー、グラウトミキサー、ハンドミキサー、傾胴ミキサー、二軸ミキサー等が挙げられる。
【００３１】
本実施形態のモルタル組成物及びそのモルタルは、初期の強度発現性に優れ、且つ良好な流動性を備えるものである。したがって、狭い間隙や空洞等への補修・補強・充填材料としての間隙充填用グラウトとしても使用できる。また、本実施形態のモルタル組成物及びそのモルタルは、１０℃付近の低温環境下であっても十分な初期強度を示し、２０℃付近の常温環境下であっても良好な流動性を示し、多様な環境下で良好な初期の強度発現性と流動性を両立することができる。したがって、本実施形態のモルタル組成物及びそのモルタルは、例えば冬季において交通開放までの時間が比較的短い大規模な道路の更新工事での使用も可能となる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】
実施例で用いる材料は以下のとおりである。
セメント：早強ポルトランドセメント
セメント１：粒径１０μｍ以下の粒子含有率が５５．０％
セメント２：粒径１０μｍ以下の粒子含有率が５７．４％
セメント３：粒径１０μｍ以下の粒子含有率が５８．５％
セメント４：粒径１０μｍ以下の粒子含有率が６０．７％
セメント５：粒径１０μｍ以下の粒子含有率が６４．２％
セメント６：粒径１０μｍ以下の粒子含有率が６８．０％
石膏類：無水石膏
膨張材：生石灰系膨張材
細骨材：石灰砂と珪砂の混合品
硫酸ナトリウム：無水芒硝
減水剤：ナフタレンスルホン酸系減水剤
発泡剤：アルミニウム粉末
【００３４】
［セメントの粒径測定］
セメントの粒径は、日本レーザー社のレーザー回折式粒度分布測定装置ＨＥＬＯＳ（型番：ＨＥＬＯＳ−ＢＲ）を使用し、レーザー回折法（フランホーファ回折）にて測定した。
【００３５】
［モルタルの作製］
セメント１００質量部に対して、各種材料を表１及び表２に示す量として配合設計し、モルタル組成物を調製した。１０℃又は２０℃環境下において、１０Ｌの円筒容器に配合設計したモルタル組成物と水を添加し、ハンドミキサーで９０秒混練してモルタルを作製した。
【００３６】
［評価方法］
下記の評価方法にて、各種モルタルの評価を行った。各試験は表１及び表２に記載の環境温度条件下で行った。２０℃での試験結果を表１に示し、１０℃での試験結果を表２に示す。
・Ｊ漏斗流下値の測定
土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｆ ５４１−２０１３「充てんモルタルの流動性試験方法（案）」に準拠し、Ｊ１４漏斗流下時間を測定した。
・圧縮強度
土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｇ  ５０５−２０１０「円柱供試体を用いたモルタル又はセメントペーストの圧縮強度試験方法（案）」に準じて、材齢１日におけるモルタル硬化体の圧縮強度を測定した。供試体の寸法は、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍとした。養生は各温度にて型枠のまま湿潤養生とした。圧縮強度が２９Ｎ／ｍｍ２より大きいものを○と評価した。
【００３７】
【表１】
2020158332.tif 000002
【００３８】
【表２】
2020158332.tif 000003