(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性成分と、無機質微粉末としてフライアッシュと、細骨材と、ポリカルボン酸系流動化剤と、セルロース系増粘剤とを含む水硬性組成物であって、
フライアッシュが、ブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ〜１５０００ｃｍ２／ｇ、平均粒径が１０．０μｍ以下、平均円形度が０．９１５〜１．０００であり、
水硬性成分とフライアッシュとの合計質量１００質量％中のフライアッシュが３０〜４５質量％であり、
１μｍ以上〜８μｍ未満の粒子を２０．５〜３０．０質量％含み、８μｍ以上〜３２μｍ未満の粒子を１０．０〜２５．０質量％含み、３２μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１０．０〜４０．０質量％含み、３００μｍ以上〜８５０μｍ未満の粒子を１５．０〜５０．０質量％含み、８５０μｍ以上の粒子を０〜２質量％含むことを特徴とする水硬性組成物。
【請求項２】
無機系膨張材をさらに含み、前記無機系膨張材が石灰系膨張材を含有する、請求項１に記載の水硬性組成物。
【請求項３】
水硬性成分１００質量部に対してポリカルボン酸系流動化剤を０．０５〜１質量部、セルロース系増粘剤を０．０１〜０．０８質量部含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の水硬性組成物。
【請求項４】
水硬性成分１００質量部に対して無機系膨張材を３〜２０質量部、金属系膨張材を０．０００５〜０．００５質量部含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
【請求項５】
水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルは、２０℃でのフロー値Ｘと、３０℃でのフロー値Ｙ、５℃でのフロー値Ｚとの比率が、０．８０＜Ｙ／Ｘ＜１．１０かつ０．９０＜Ｚ／Ｘ＜１．１０であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
【請求項６】
水硬性組成物は、水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル調製・施工用トラックに搭載したミキサーを用いて、水硬性組成物と水とを連続的に混練して水硬性モルタルを調製し、前記トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介して水硬性モルタルを施工箇所へ連続的に供給・打設して硬化させるグラウト施工方法に用いられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタル。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる水硬性モルタルの硬化体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木建築工事に使用されるグラウト用の水硬性組成物であって、水との混練操作によって速やかに良好なスラリー状態が得られ、流動性に優れ、材料分離抵抗性が高い水硬性モルタル（スラリー）が得られる水硬性組成物に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、前記水硬性組成物と水とを混練して調製した水硬性モルタル（スラリー）および水硬性モルタル（スラリー）硬化体に関する。
【背景技術】
【０００３】
グラウト組成物と水とを連続混練又は連続混練機を用いて混練して安定した流動性を有するスラリーが得られるグラウト組成物を提供することを目的として、特許文献１には、ポルトランドセメントを含む水硬性無機結合材と流動化剤と膨張剤とを含むグラウト組成物が開示され、さらに前記グラウト組成物を用い、連続混練機を使用して連続混練して得られたスラリーをポンプを用いて施工部に連続して供給するグラウトスラリーの施工方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−２２０５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、水硬性組成物と水とを混練して、短時間に優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有し、調製した水硬性モルタル（スラリー）の流動特性に温度依存性が小さい、さらに、調製した水硬性モルタル（スラリー）をスラリーポンプによって圧送してスラリーホースを通じて離れた狭隘部の施工場所に供給しても材料分離を生じず、優れた充填性を有する水硬性モルタル（スラリー）を提供することを目的とした。
【０００５】
また、本発明は、前記水硬性組成物と水とを連続的に混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、スラリーポンプによって圧送してスラリーホースを通じて離れた狭隘部の施工場所に連続的に供給して施工する水硬性モルタル（スラリー）の施工方法を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、特定の構成要素を持つ無機質微粉末、水硬性成分および細骨材を含み、特定の粒度構成を持つ水硬性組成物は、水と混練した際に短時間に優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有し、調製した水硬性モルタル（スラリー）の流動特性は温度依存性が小さいことを見出した。さらに前記水硬性組成物と水とを連続的に混練して調製したスラリーを、ポンプを用いて離れた狭隘部の施工場所に連続的に供給した際にも材料分離を生じることなく安定して長距離圧送が可能であり、狭隘部に施工する際に優れた充填性を有することを見出した。
【０００７】
即ち、本発明の第一は、水硬性成分と無機質微粉末とを含む水硬性組成物であって、無機質微粉末が、ブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ〜１５０００ｃｍ２／ｇ、平均粒径が１０．０μｍ以下、平均円形度が０．９１５〜１．０００であり、水硬性成分と無機質微粉末との合計質量１００質量％中の無機質微粉末が２５〜４５質量％であることを特徴とする水硬性組成物である。
【０００８】
本発明の第ニは、本発明の第一の水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタル（スラリー）である。
【０００９】
本発明の第三は、
本発明の第一の水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタル（スラリー）を硬化させて得られる水硬性モルタル（スラリー）硬化体である。
【００１０】
本発明の水硬性組成物の好ましい態様を以下に示す。本発明ではこれらの態様は組合せることができる。
１）水硬性組成物は細骨材を含み、水硬性組成物が、１μｍ以上〜８μｍ未満の粒子を２０．５〜３０．０質量％含み、８μｍ以上〜３２μｍ未満の粒子を１０．０〜２５．０質量％含み、３２μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１０．０〜４０．０質量％含み、３００μｍ以上〜８５０μｍ未満の粒子を１５．０〜５０．０質量％含み、８５０μｍ以上の粒子を０．０〜２．０質量％含むこと。
２）流動化剤及び増粘剤を含むこと。
３）水硬性組成物は、水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル調製・施工用トラックに搭載したミキサーを用いて、水硬性組成物と水とを連続的に混練して水硬性モルタルを調製し、前記トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介して水硬性モルタルを施工箇所へ連続的に供給・打設して硬化させるグラウト施工方法に用いられること。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の水硬性組成物は、特定の構成要素を持つ無機質微粉末、水硬性成分および細骨材を含み、特定の粒度構成を持つことによって、水と混練した際に短時間に優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有し、流動特性の温度依存性が小さい水硬性モルタル（スラリー）を得ることができる。その結果、混練時間の長短に関わらずフロー値やＪ１４ロート流下値などの流動特性が安定した水硬性モルタル（スラリー）を季節を問わず製造することができる。
また、本発明の水硬性組成物を用いて調製した水硬性モルタル（スラリー）は、良好な材料分離抵抗性を有していることから、ポンプを使用して長距離圧送することができ、効率的にかつ安定性状の水硬性モルタル（スラリー）を狭隘部の施工場所へ充填することが可能となり、品質の安定した構造物の構築に優れた効果を発揮するものである。
さらに、本発明の水硬性組成物を用いて調製した水硬性モルタル（スラリー）の硬化体は、寸法変化率や断熱温度上昇が小さく、ひび割れ抵抗性にも優れており、高耐久な構造体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の水硬性組成物は、水硬性成分と無機質微粉末とを必須成分とする、土木建築工事に使用されるグラウト用の水硬性組成物であって、水との混練操作によって短時間に優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有し、流動特性の温度依存性が小さい水硬性モルタル（スラリー）を安定して調製することができる。
【００１３】
水硬性組成物の水硬性成分は、ポルトランドセメントを含み、ポルトランドセメントの他に、必要に応じて本発明の特性を損なわない範囲で石膏やアルミナセメントを含むことができる。
【００１４】
水硬性成分に含まれる成分としては、ポルトランドセメントのみ、ポルトランドセメントと石膏の２種、ポルトランドセメントとアルミナセメントの２種、ポルトランドセメントとアルミナセメントと石膏の３種、から選ぶことができる。
【００１５】
ポルトランドセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等が挙げられ、一種又は二種以上を混合して使用することができる。
【００１６】
水硬性成分１００質量％中に対して、ポルトランドセメントを好ましくは１０質量％以上、さらに好ましくは３０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上含むことが好ましい。
【００１７】
石膏としては、無水石膏、半水石膏、二水石膏等の石膏がその種類を問わず、一種又は二種以上の混合物として使用できる。
【００１８】
アルミナセメントとしては、鉱物組成の異なるものが数種知られ市販されているが、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であり、市販品はその種類によらず使用することができる。
【００１９】
本発明の水硬性組成物では、水と混練することにより短時間に優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有し、流動特性の温度依存性が小さい水硬性モルタル（スラリー）が得られることから、特定の構成要素を有する無機質微粉末を使用する。
【００２０】
無機質微粉末としては、フライアッシュ、高炉スラグ、製鋼スラグ、各種セラミック、炭酸カルシウムなどの微粉末や、これらを摩砕処理、熱処理、分級処理などによって粒子の平均円形度を高めた微粉末を用いることができ、これらの一種又は二種以上を混合して使用することができる。市販品では四電ビジネス社製ファイナッシュなどを好適に使用できる。
【００２１】
無機質微粉末としては、ブレーン比表面積が、好ましくは４０００ｃｍ２／ｇ〜１５０００ｃｍ２／ｇの微粉末、さらに好ましくはブレーン比表面積４３００ｃｍ２／ｇ〜１２０００ｃｍ２／ｇの微粉末、より好ましくは４７００ｃｍ２／ｇ〜１００００ｃｍ２／ｇの微粉末、特に好ましくはブレーン比表面積５０００ｃｍ２／ｇ〜８０００ｃｍ２／ｇの微粉末を好ましく用いることができる。
【００２２】
無機質微粉末としては、平均粒径が、好ましくは１０．０μｍ以下の微粉末、さらに好ましくは８．５μｍ以下の微粉末、より好ましくは７．０μｍ以下の微粉末、特に好ましくは６．０μｍ以下の微粉末を好適に使用することができる。
【００２３】
また、本発明で用いる無機質微粉末は、１次粒子の平均円形度が、好ましくは０．９１５〜１．０００の微粉末、さらに好ましくは０．９１６〜０．９８０の微粉末、より好ましくは０．９１７〜０．９７０の微粉末、特に好ましくは０．９１８〜０．９６５の微粉末が、温度依存性が小さくフロー性状が良好な流動性と、優れた材料分離抵抗性とを安定して得られることから好ましい。
本発明では、分散媒には分散助剤を０．００１％加えた水を用い、３００秒間超音波およびスターラー撹拌により無機質微粉末を分散し、粒度・形状分布測定器（ＰＩＴＡ−１、セイシン企業）を用いて粒子の円形度を測定して、観測粒子３０００個の平均を求めて平均円形度とする。なお、平均円形度は観測粒子の実投影面積Ａとし、周囲長Ｐとした際の４πＡ／Ｐ２の値とする。
【００２４】
無機質微粉末は、水硬性成分と無機質微粉末との合計質量１００質量％中に、好ましくは２５〜４５質量％、さらに好ましくは２７〜４３質量％、より好ましくは２９〜４１質量％、特に好ましくは３０〜４０質量％であることが好ましい。
【００２５】
本発明では、水硬性成分と、前記に示す特定の構成要素を有する無機質微粉末とを含む水硬性組成物と、水とを混練することにより、短時間に優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有し、流動特性の温度依存性が小さい水硬性モルタル（スラリー）を得ることができる。
【００２６】
本発明では、水硬性成分と特定の構成要素を有する無機質微粉末とを使用し、さらに細骨材を用いて、水硬性組成物が特定の粒度構成を有するものとすることによって、優れた材料分離抵抗性を有し、良好で安定した流動性状の水硬性モルタル（スラリー）を得られると共に、圧送した際にも骨材のアーチング現象による閉塞を回避できる水硬性モルタル（スラリー）を得ることができる。
【００２７】
細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂類、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒などの無機質材、ウレタン砕、ＥＶＡフォーム、発砲樹脂などの樹脂粉砕物、アルミナセメントクリンカー骨材などを用いることができる。
【００２８】
細骨材ついては、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂類、石英粉末、廃ＦＣＣ触媒などを用いることが特に好ましい。
【００２９】
本発明では、水硬性組成物は細骨材を含み、水硬性組成物の粒度構成が、好ましくは、１μｍ以上〜８μｍ未満の粒子を２０．５〜３０．０質量％含み、８μｍ以上〜３２μｍ未満の粒子を１０．０〜２５．０質量％含み、３２μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１０．０〜４０．０質量％含み、３００μｍ以上〜８５０μｍ未満の粒子を１５．０〜５０．０質量％含み、８５０μｍ以上の粒子を０．０〜２．０質量％含むものを好適に使用できる。
さらに好ましくは、１μｍ以上〜８μｍ未満の粒子を２１．０〜２９．０質量％含み、８μｍ以上〜３２μｍ未満の粒子を１２．０〜２４．０質量％含み、３２μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１１．０〜３９．０質量％含み、３００μｍ以上〜８５０μｍ未満の粒子を１６．０〜４８．０質量％含み、８５０μｍ以上の粒子を０．０〜１．０質量％含むものを好適に使用できる。
より好ましくは、１μｍ以上〜８μｍ未満の粒子を２２．０〜２７．０質量％含み、８μｍ以上〜３２μｍ未満の粒子を１５．０〜２２．０質量％含み、３２μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１２．０〜３８．０質量％含み、３００μｍ以上〜８５０μｍ未満の粒子を１７．０〜４６．０質量％含み、８５０μｍ以上の粒子を０．０〜０．５質量％含むものを好適に使用できる。
特に好ましくは、１μｍ以上〜８μｍ未満の粒子を２２．０〜２７．０質量％含み、８μｍ以上〜３２μｍ未満の粒子を１５．０〜２０．０質量％含み、３２μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を２５．０〜３８．０質量％含み、３００μｍ以上〜８５０μｍ未満の粒子を１８．０〜３０．０質量％含み、８５０μｍ以上の粒子を０．０〜０．２質量％含むものを好適に使用できる。
【００３０】
細骨材を含む水硬性組成物の粒度構成が前記の範囲にない場合には、水硬性モルタル（スラリー）が優れた材料分離抵抗性を安定して得られ難くなり、また水硬性モルタル（スラリー）をスラリーポンプを用いて圧送した際に、水硬性モルタル（スラリー）中の骨材がアーチング現象を引き起こし閉塞させることがあるため好ましくない。
【００３１】
細骨材の使用量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは２０〜２００質量部、さらに好ましくは４０〜１９０質量部、より好ましくは６０〜１８０質量部、特に好ましくは８０〜１７０質量部の範囲にすることにより、優れた流動特性と材料分離抵抗性、及び、良好な硬化体強度発現性が得られることから好ましい。
【００３２】
本発明では、水硬性組成物と水とを混練して速やかに良好な流動特性を有する水硬性モルタル（スラリー）を得るために、水硬性成分と特定の構成要素を有する無機質微粉末と細骨材とを使用して特定の粒度構成を有する水硬性組成物とし、さらに流動化剤と増粘剤とを用いることが好ましい。。さらに、本発明では現場での水硬性モルタル（スラリー）の調製の煩雑さや品質変動を回避するため、予め水硬性組成物の構成成分をプレミックスして現場に提供するため、流動化剤についても粉末状の流動化剤を選択して使用することが好ましい。
【００３３】
本発明で用いる粉末状の流動化剤としては、特に限定されるものではなく、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、リグニンスルホン酸系、ポリエーテル系など、ポリエーテルポリカルボン酸などの市販の流動化剤が、その種類を問わず使用できる。また、本発明で用いる粉末状の流動化剤としては、短時間に良好な流動性が得られることから、ポリカルボン酸系の粉末状流動化剤がより好ましく、変性ポリカルボン酸系の粉末状流動化剤を特に好ましく用いることができる。市販品ではＢＡＳＦ社製メルフラクス２６５１Ｆ等を好適に使用できる。
【００３４】
ポリカルボン酸系流動化剤の使用量は、水硬性成分１００重量部に対して、好ましくは０．００１〜５質量部、さらに好ましくは０．０１〜３質量部、より好ましくは０．０３〜２質量部、特に好ましくは０．０５〜１質量部の範囲であり、添加量が余り少ないと水硬性成分を速やかに分散させる効果が乏しくなって充分な効果が発現せず、また多すぎても添加量に見合った効果は期待できず単に不経済であるだけでなく、流動性の経時変化や水硬性モルタル（スラリー）の粘稠性が大きくなることがあることから好ましくない。
【００３５】
本発明では、水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタル（スラリー）の材料分離抵抗性をさらに高めるために、増粘剤を使用することが好ましい。
増粘剤は、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、及び水溶性ポリマー系などを用いることができ、特にセルロース系などを用いることができる。
【００３６】
増粘剤の添加量は、水硬性成分１００重量部に対して、好ましくは０．００１〜０．５０質量部、さらに好ましくは０．００３〜０．３０質量部、より好ましくは０．００５〜０．１５質量部、特に好ましくは０．０１〜０．０８質量部の範囲であり、添加量が余り少ないと材料分離抑制効果は期待できず、また多すぎても単に不経済であるだけでなく、モルタル（スラリー）の粘稠性が大きくなり、流動性を損なうことがあることから好ましくない。
【００３７】
本発明の水硬性組成物は、水硬性成分、無機質微粉末、細骨材、流動化剤及び増粘剤の他に、必要に応じて本発明の特性を失わない範囲で膨張材、凝結調整剤、消泡剤、樹脂粉末などの成分を少なくとも１種以上含むことができる。
【００３８】
膨張材としては、金属粉等の金属系膨張材や石灰類等の無機系膨張材の使用が好ましく、特に金属系膨張材及び無機系膨張材を併用して用いることが好ましい。
【００３９】
金属系膨張材としては、アルミニウム粉、鉄粉などの金属粉を使用することができるが、中でも比重の面から、アルミニウム粉の使用が特に好ましい。
【００４０】
アルミニウム粉は、ＪＩＳ・Ｋ−５９０６「塗装用アルミニウム粉」の第２種に準ずるものが好適に使用できる。
【００４１】
無機系膨張材としては、カルシウムサルフォアルミネート系ではアウイン、石灰系では生石灰、生石灰−石膏系、仮焼ドロマイト等が挙げられ、これらから選ばれた少なくとも１種を使用できる。石灰系膨張材としては、生石灰、生石灰−石膏系が好ましく、特に生石灰−石膏系が好ましい。
無機系膨張材としては、例えば遊離生石灰を膨張成分として含むものや、カルシウムサルホアルミネート等のエトリンガイト形成物質を膨張成分とする市販品を使用することができる。好ましくは、収縮補償効果とともに反応時の水和発熱によって低温環境下の強度増強効果を有する生石灰を有効成分として含む膨張材が特に好ましく、この場合膨張材中の生石灰含有量は特に限定されないが、生石灰含有量が高いもの（１００重量％を含む）では水和反応が急激に進行することがあるので８０重量％以下の含有量が好ましい。
【００４２】
金属系膨張材の添加量は、用いる水硬性成分により本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０００２〜０．０１質量部、さらに好ましくは０．０００５〜０．００８質量部、より好ましくは０．０００８〜０．００６質量部、特に０．００１〜０．００５質量部の範囲で用いることが好ましい。
【００４３】
無機系膨張材の添加量は、好ましくは１〜３０質量部、さらに好ましくは２〜２５質量部、より好ましくは３〜２０質量部、特に４〜１５質量部の範囲で用いることが好ましい。
【００４４】
凝結調整剤は、用いる水硬性成分に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができ、凝結促進剤及び凝結遅延剤の成分、添加量及び混合比率を適宜選択して、流動性、可使時間、硬化性状などを調整することができる。
【００４５】
消泡剤は、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系などの合成物質又は植物由来の天然物質など、公知のものを用いることが出来る。
【００４６】
消泡剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができる。
【００４７】
樹脂粉末としては、エチレン・酢酸ビニル共重合体、アクリル系重合体などの乳化重合した高分子エマルジョンを噴霧乾燥して調製した樹脂粉末などを用いることができる。
【００４８】
本発明の水硬性組成物を構成する場合に、好適な成分構成は、水硬性成分と特定の構成要素を持つ無機質微粉末と細骨材を含む特定の粒度構成を持つ水硬性組成物であって、さらにポリカルボン酸系の粉末流動化剤及び増粘剤を含むものである。
【００４９】
本発明の水硬性組成物を構成する場合に、特に好適な成分構成は、水硬性成分と特定の構成要素を持つ無機質微粉末と細骨材を含む特定の粒度構成を持つ水硬性組成物であって、さらにポリカルボン酸系の粉末流動化剤、増粘剤、金属系膨張材及び無機系膨張材を含むものである。
【００５０】
本発明では、水硬性成分、無機質微粉末及び細骨材と、流動化剤及び増粘剤と、必要に応じて、膨張材、凝結調整剤、消泡剤及び粉末樹脂等から選択される成分を１種以上添加し、混合機で混合して水硬性組成物のプレミックス粉体を得ることができる。
【００５１】
本発明の水硬性組成物は、混練装置を用いて、又は、混練機構を有するミキサー設備を用いて、水と混練することにより、安定して良好な流動性を有する水硬性モルタル（スラリー）を製造することができる。
【００５２】
また、本発明の水硬性組成物は水と共に、定量的かつ連続的に混練機構を有するミキサー設備に供給されることにより、速やかに混練されて安定した流動性状を有するスラリーが得られることから、図１に示すように、水硬性スラリータンク（リザーバータンク）に螺旋形状の撹拌羽根を備えた連続混練装置を好ましく用いることができる。螺旋形状の撹拌羽根としては、図２に示すような形状および寸法を有するものを好ましく使用できる。
【００５３】
さらに、大規模な現場で大量の水硬性モルタル（スラリー）を限られた期間内に施工する場合には、特に、水硬性モルタル（スラリー）を連続的に製造し、離れた施工場所へ供給・施工できる図３に示すような水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル（スラリー）調製・施工用トラックを使用し、該トラックに搭載した連続混練ミキサー（図１）を用いて、水硬性組成物と水とを連続的に混練して水硬性モルタル（スラリー）を連続的に調製し、該トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介して水硬性モルタル（スラリー）を施工箇所へ連続的に供給・打設する水硬性モルタル（スラリー）施工方法が施工効率および施工品質において極めて有効である。
本発明の水硬性組成物は、所定量の水と速やかに混練され、安定して優れた流動性状と良好な材料分離抵抗性とを有するスラリーが得られることから、前記の水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル（スラリー）調製・施工用トラックを使用した施工方法に好適に用いることができる。
【００５４】
本発明の水硬性組成物は、所定量の水と混練することによって速やかに良好な流動特性を有し、材料分離抵抗性に優れた水硬性モルタル（スラリー）を調製することができる。
【００５５】
本発明では、混練条件Ａの条件で水硬性組成物と水とを混練し、混練操作によって得られる水硬性モルタル（スラリー）の流動特性をフロー値によって評価する。
混練条件Ａとは、所定温度、湿度６５％の恒温室において、恒温室と同温度に養生した水硬性組成物と水を用い、２Ｌポリ容器に表１から６に示す所定水比の水を入れ、図４に示す形状のタービン羽根を取り付けた０．１５ＫＷ攪拌機を使用し、３００ｒｐｍで攪拌しながら水硬性組成物１５００ｇを全量投入後、７８０ｒｐｍで２分間混練して、水硬性モルタル（スラリー）を調製するものである。
【００５６】
本発明の水硬性組成物を混練条件Ａの条件で、室温２０度の恒温室にて混練して調製し、同恒温室にて測定した水硬性モルタル（スラリー）のフロー値は、好ましくは２５０〜３３０ｍｍの範囲、さらに好ましくは２５５〜３１５ｍｍの範囲、より好ましくは２６０〜３０５ｍｍの範囲、特に好ましくは２８０〜３００ｍｍの範囲であることが速やかに優れた流動性を安定して確保できることから好ましい。
【００５７】
本発明では、
水硬性組成物を混練条件Ａの条件で、室温２０度の恒温室にて調製し、同恒温室にて測定した水硬性モルタル（スラリー）のフロー値を常温時のフロー値（Ｘ）とし、水硬性組成物を混練条件Ａの条件で、室温３０度の恒温室にて調製し、同恒温室にて測定した水硬性モルタル（スラリー）のフロー値（Ｙ）を高温時のフロー値とし、水硬性組成物を混練条件Ａの条件で、室温５度の恒温室にて調製し、同恒温室にて測定した水硬性モルタル（スラリー）のフロー値（Ｚ）を低温時のフロー値とした場合に、ＸとＹとの比率が、好ましくはＹ／Ｘ＝０．８０〜１．１０の範囲であり、さらに好ましくはＹ／Ｘ＝０．８２〜１．０７の範囲であり、より好ましくはＹ／Ｘ＝０．８４〜１．０５の範囲であり、特に好ましくはＹ／Ｘ＝０．８５〜１．０３の範囲であることが好ましい。
さらに、ＸとＺとの比率が、好ましくはＺ／Ｘ＝０．９０〜１．１０の範囲であり、さらに好ましくはＹ／Ｘ＝０．９２〜１．０７の範囲であり、より好ましくはＹ／Ｘ＝０．９４〜１．０６の範囲であり、特に好ましくはＺ／Ｘ＝０．９５〜１．０５の範囲であることが、年間を通じて優れたフロー性を有する水硬性モルタル（スラリー）を安定して得られ、作業性が向上することから好ましい。
Ｙ／Ｘ、および／または、Ｚ／Ｘが上記範囲から外れた場合、高温時期もしくは低温時期に流動性が損なわれ、水硬性モルタル（スラリー）の性状を微調整しなければならない等、作業性が低下するため好ましくない。
【００５８】
本発明の水硬性組成物を混練条件Ａの条件で室温２０度の恒温室にて混練して調製し、同恒温室にて測定した水硬性モルタル（スラリー）のＪ１４ロート流下時間は、好ましくは４．０〜１５．０秒の範囲、さらに好ましくは４．５〜１２．０秒の範囲、特に好ましくは５．０〜１０．０秒の範囲であることが速やかに優れた流動性を安定して確保でき、優れた材料分離抵抗性を有する水硬性モルタル（スラリー）を安定して得られることから好ましい。
【００５９】
本発明の水硬性組成物は、水の添加量を調整することにより、水硬性モルタル（スラリー）の流動性、材料分離抵抗性などを、さらに硬化して得られる硬化体の強度などを調整することができる。
【００６０】
水の添加量は、用いる水硬性成分や水硬性組成物に応じて、適宜選択して用いることができる。水の添加量は、水硬性組成物１００質量部に対し、好ましくは８．０〜５０．０質量部、さらに好ましくは９．０〜４０．０質量部、より好ましくは１０．０〜３０．０質量部、特に好ましくは１１．０〜２５．０質量部加えて用いることが好ましい。
【００６１】
また、水硬性組成物と水との比率である水比は、好ましくは０．０８０〜０．５００、さらに好ましくは０．０９０〜０．４００、より好ましくは０．１００〜０．３００、特に好ましくは０．１１０〜０．２５０加えて用いることが好ましい。なお、水比は水の添加量を水構成組成物の質量で除した値を用いる。
【００６２】
水硬性モルタル（スラリー）の硬化体は、以下の特性を有することが好ましい。
１）圧縮強度（材齢２８日）が、好ましくは４０Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは４１Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは４１．５Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは４２Ｎ／ｍｍ２以上である。
２）長さ変化率（材齢７日）が、好ましくは−３０×１０−４以上、より好ましくは−２５×１０−４以上、特に好ましくは−２４×１０−４以上である。
３）簡易断熱養生温度の最高温度が、好ましくは９３℃以下、より好ましくは９０℃以下、特に好ましくは８５℃以下である。
【００６３】
本発明の水硬性モルタル（スラリー）は、トンネルやシールドの裏込め、ダムの継ぎ目、橋梁のシュウ、構造物の補修や補強、鉄筋継手、機械基礎の固定、下水道の補修等、土木・建築分野の各種グラウト工事において、高流動性、無収縮性及び高強度といった性能を有することからその利用価値は大きい。
特に、大規模な現場で大量のグラウチングを行うような場合に、連続的に水硬性モルタル（スラリー）を調製して、連続的に施工箇所へ供給・打設施工する場合にその性能を発揮するものである。
【実施例】
【００６４】
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるものでない。
【００６５】
（特性の評価方法）
１）Ｊ１４ロート流下値（秒）：
土木学会充てんモルタル試験方法（案）（ＪＳＣＥ・Ｆ５４２−１９９３）に準拠して、グラウトスラリーのＪ１４ロート法による流下値を示す。
２）フロー試験：
混練条件Ａで混練した水硬性モルタル（スラリー）を用い、建築改修工事管理指針に準拠して評価を行う。厚さ５ｍｍのみがき板ガラスの上に内径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの塩化ビニル製パイプを置き、スラリーを充填した後、パイプを引き上げる。広がりが静止した後、直角２方向の直径を測定し、その平均値をフロー値とする。
３）分離：ブリージング袋法（ＪＳＣＥ・Ｆ５２２−１９９９）に準拠して、ブリージング２％以下を有：分離あり、無：分離なしとする。
４）圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）：
温度２０℃、湿度６５％の条件で混練した水硬性モルタル（スラリー）を用い、温度２０℃、湿度９５％の条件で硬化させ、翌日脱型後、２０℃の水中で所定期間養生した試験体φ５×１０ｃｍを用い、ＪＩＳ・Ａ−１１０８に準拠して評価を行う。
５）ポンプ圧送性：
ミキサー装置の排出ポンプ出口に、内径３２ｃｍで長さ１０ｍ、５０ｍ又は１００ｍのスラリーホースを接続して評価を行う。
【００６６】
ポンプは、モーノポンプ、型番：２ＮＭ５０（兵神装備社製）を用いて行う。
水硬性モルタル（スラリー）の筒先にテーパー管を有する圧送試験の評価指標は、○：閉塞無し、×：閉塞ありとする。
水硬性モルタル（スラリー）の筒先にテーパー管を有する圧送試験：ホース１００ｍ筒先に図５に示すテーパー管を設置して圧送する。
６）長さ変化率：
長さ変化率の測定は、図６に示す装置を用いる。長さ変化率の測定は、混練直後の水硬性モルタル（スラリー）を型内部の型枠の高さまで打設し、打設直後より長さ変化の測定を開始し、測定間隔は１０分毎で行い、材齢７日まで測定する。測定条件は、２０℃、ＲＨ６５％の気中で行う。
【００６７】
水硬性モルタル（スラリー）の硬化時の長さ変化率は、図６（ａ）に示す変位センサーの端部と、変位センサーの端部と隣接するＳＵＳ製円盤との間隔の変化量（ｍｍ）を、水硬性モルタル（スラリー）の硬化体の内部に位置する２枚のＳＵＳ製円盤の間隔（ｂ＝４８０ｍｍ）で除した値とする。
７）簡易断熱養生温度：
簡易断熱養生温度の測定は、図９に示す装置を用いる。簡易断熱養生温度の測定は、混練直後の水硬性モルタル（スラリー）を断熱材中の型枠に打設し、打設直後より簡易断熱養生温度の測定を開始し、測定間隔は５分毎で行う。測定条件は、２０℃、ＲＨ６５％の恒温室内で行う。
８）混練条件Ａ：
所定温度、湿度６５％の恒温室において、恒温室と同温度に養生した水硬性組成物と水を用い、２Ｌポリ容器に表１から６に示す所定水比の水を入れ、図４に示すタービン羽根を取り付けた０．１５ＫＷ攪拌機（新東科学社製、品番：スリーワンモータＢＬ６００）を使用し、３００ｒｐｍで攪拌しながら水硬性組成物１５００ｇを全量投入後、７８０ｒｐｍで２分間混練して、水硬性モルタル（スラリー）を調製することを混練条件Ａとする。
９）粒度分布の測定方法（測定条件Ａ）：
分散媒にはエチルアルコールを用い、６０秒間超音波およびスターラー撹拌により無機質微粉末を分散し、屈折率を１．３３０に設定したレーザー粒度分析装置（ＬＭＳ−３０、セイシン企業）を使用して測定する。
１０）平均円形度の測定方法（測定条件Ｂ）：
分散媒には分散助剤を０．００１％加えた水を用い、３００秒間超音波およびスターラー撹拌により無機質微粉末を分散し、粒度・形状分布測定器（ＰＩＴＡ−１、セイシン企業）を用いて測定して、観測粒子３０００個の平均を求め、平均円形度とする。なお、平均円形度は観測粒子の投影面積Ａとし、周囲長Ｐとした際の４πＡ／Ｐ２の値とする。
【００６８】
原料は以下のものを使用した。
１）水硬性成分：
・ポルトランドセメント（宇部早強セメント、ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇ）。
比表面積の評価法は、ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に規定されているブレーン空気透過装置を用いて測定されたものである。また、篩を使用して測定したポルトランドセメントの粒度構成を表７に示す。
２）無機質微粉末
・無機質微粉末ａ：ファイナッシュ（四電ビジネス、ブレーン比表面積＝５８００ｃｍ２／ｇ、平均円形度＝０．９２１、平均粒径＝４．７μｍ）
・無機質微粉末ｂ：フライアッシュＪＩＳII種（四電ビジネス、ブレーン比表面積＝３５１０ｃｍ２／ｇ、平均円形度＝０．９０４、平均粒径＝１３．２μｍ）
・無機質微粉末ｃ：フライアッシュＪＩＳIV種（四電ビジネス、ブレーン比表面積＝２３２０ｃｍ２／ｇ、平均円形度＝０．８７６、平均粒径＝２２．７μｍ）
・無機質微粉末ｄ：炭酸カルシウム（宇部マテリアルズ、ブレーン比表面積＝５８２０ｃｍ２／ｇ、平均円形度＝０．９０５、平均粒径＝７．６μｍ）
・無機質微粉末ｅ：神鋼パワーメント（神戸製鋼、ブレーン比表面積＝４６３０ｃｍ２／ｇ、平均円形度＝０．８９５、平均粒径＝１０．８μｍ）
無機質微粉末ａ〜ｅのブレーン比比表面積は、ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に規定されているブレーン空気透過装置を用いて測定されたものである。
無機質微粉末ａ〜ｅの平均円形度は、測定条件Ｂにて測定した。
無機質微粉末ａ〜ｅの平均粒径および表７に示す無機質微粉末ａの粒度構成は、測定条件Ａにて測定した。
２）細骨材：
・珪砂Ａ  ：  ＳＳ５Ａ、宇部サンド工業社製。
・珪砂Ｂ  ：  Ｓ６、宇部サンド工業社製。
・珪砂Ｃ  ：  Ｓ７、宇部サンド工業社製。
・珪砂Ｄ  ：  ５号荒、瓢屋社製。
・珪砂Ｅ  ：  ＳＣ６、山川産業社製。
・珪砂Ｆ  ：  Ｓ８、山川産業社製。
篩を使用して測定した珪砂Ａ〜Ｆの粒度構成を表７に示す。
３）膨張材：
・無機系膨張材：アサノジブカル（太平洋セメント社製）。
・金属系膨張材：アルミニウム粉（粒度４４μｍ以下６０％以上、大和金属粉工業社製）。
４）減水剤：
・流動化剤ａ：ポリカルボン酸系流動化剤、メルフラクスＡＰ１０１Ｆ（ＢＡＳＦポゾリス社製）。
・流動化剤ｂ：ポリカルボン酸系流動化剤、メルフラクス２６５１Ｆ（ＢＡＳＦポゾリス社製）。
５）増粘剤：セルロース系増粘剤、ハイユーローズ（宇部興産社製）。
【００６９】
（比較例１〜１１、実施例１〜２）
室温２０℃の条件下、表１に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてフロー値（混練直後、練置１０分後）、Ｊ１４ロート流下値（秒）および材料分離状況を測定した。水硬性組成物を混練条件Ａで混練して調整したスラリーを硬化させた水硬性モルタル（スラリー）硬化体について圧縮強度を測定した。フロー値、Ｊ１４ロート流下値（秒）、分離状況及び圧縮強度の測定結果を表１に示す。また、使用した無機質微粉末ａ〜ｅの特性を表１に示す。
【００７０】
（比較例１２〜１４、実施例３〜８、参考例１）
室温２０℃の条件下、表２に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてフロー値（混練直後、練置１０分後）、Ｊ１４ロート流下値（秒）および材料分離状況を測定した。水硬性組成物を混練条件Ａで混練して調整したスラリーを硬化させた水硬性モルタル（スラリー）硬化体について圧縮強度を測定した。フロー値、Ｊ１４ロート流下値（秒）、分離状況及び圧縮強度の測定結果を表２に示す。また、使用した無機質微粉末ａの特性、および、水硬性組成物の粒度構成を表２に示す。
【００７１】
（比較例１５、１６、実施例９、１０）
室温５℃、２０℃、３０℃の条件下、表３に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてフロー値（混練直後）及びＪ１４ロート流下値（秒）の経時変化を測定した。フロー値、Ｊ１４及びロート流下値（秒）の測定結果を表３に示す。また、使用した無機質微粉末ａの特性、および、水硬性組成物の粒度構成を表３に示す。
【００７２】
（比較例１７、１８、実施例１１、１２）
室温２０℃の条件下、表４に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてフロー値（混練直後、練置１０分後、練置２０分後、練置３０分後）を測定した。フロー値の測定結果、使用した無機質微粉末ａの特性、および、水硬性組成物の粒度構成を表４に示す。
【００７３】
（比較例１９、２０、実施例１３〜１７）
室温５℃、２０℃、３０℃の条件下、表５に示す配合割合で水硬性組成物を調製した。
水硬性組成物を混練条件Ａの条件で、室温２０度の恒温室にて調製し、同恒温室にて測定した水硬性モルタル（スラリー）のフロー値を常温時のフロー値（Ｘ）、水硬性組成物を混練条件Ａの条件で、室温３０度の恒温室にて調製し、同恒温室にて測定した水硬性モルタル（スラリー）のフロー値（Ｙ）を高温時のフロー値、水硬性組成物を混練条件Ａの条件で、室温５度の恒温室にて調製し、同恒温室にて測定した水硬性モルタル（スラリー）のフロー値（Ｚ）を低温時のフロー値を測定した。測定結果を表５に示す。
また、使用した無機質微粉末ａの特性、および、水硬性組成物の粒度構成を表５に示す。
【００７４】
（実施例１８、参考例２）
表６に示す実施例１８及び参考例２の水硬性組成物を用いて、水硬性組成物と所定量の水とをミキサー装置を備えたスラリー製造・供給装置（図１）に供給して連続的に混練し、水硬性モルタル（スラリー）を連続製造してスラリーを一旦リザーバータンクに収容した。リザーバータンクに収容したスラリーは、スラリー製造設備の吐出ポンプ（スラリーポンプ）を用いて吐出し、ポンプから吐出直後を０ｍとして、ポンプに接続した内径が３２ｍｍで長さが１０ｍ、５０ｍ、１００ｍのスラリーホースの筒先および１００ｍのスラリーホースの筒先に設置したテーパー管より吐出させてポンプ圧送性を評価した。また、連続製造してリザーバータンクに収容したスラリーと、吐出ポンプ（スラリーポンプ）を用いて、ポンプからの吐出直後を０ｍとし、１０ｍ、５０ｍ及び１００ｍのスラリーホースの筒先より吐出させてスラリーについて、フロー値およびＪ１４ロート流下値（秒）を測定した。また、スラリー中に含まれる水分量（水比）は、リザーバータンクに収容したスラリーを一部取り出し電子レンジ法により測定した。
ポンプ圧送性、フロー値およびＪ１４ロート流下値の測定結果を表６に示す。
また、室温２０℃の条件下、実施例１８および参考例２の水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して調整した水硬性モルタル（スラリー）を用いて、長さ変化率および簡易断熱養生温度を測定した。長さ変化率測定結果及び簡易断熱養生温度測定結果をそれぞれ図７、図８に示す。
【００７５】
【表１】
0005589258.tif 000002
【００７６】
【表２】
0005589258.tif 000003
【００７７】
【表３】
0005589258.tif 000004
【００７８】
【表４】
0005589258.tif 000005
【００７９】
【表５】
0005589258.tif 000006
【００８０】
【表６】
0005589258.tif 000007
【００８１】
【表７】
0005589258.tif 000008
【００８２】
特定の構成要素を持つ無機質微粉末を用いた実施例１、２の場合、表１に示すように混練条件Ａで混練したスラリーのフロー性は比較例１〜１１よりも優れ、良好な材料分離抵抗性が得られている。
さらにポリカルボン酸系の粉末流動化剤、増粘剤を含み、平均円形度が０．９２１の無機質微粉末と水硬性成分および細骨材を含む水硬性組成物であって、水硬性組成物が特定の粒度構成を持つ実施例３〜８は、さらにフロー性が向上し、高い材料分離抵抗性を示している。
【００８３】
また、平均円形度が０．９２１の無機質微粉末を用い、特定の粒度構成を有する水硬性組成物を用いた場合、実施例９及び１０に示すように、低温（５℃）、常温（２０℃）、高温（３０℃）のフロー値およびＪ１４ロート流下時間に差異が少なく、さらに実施例１１及び１２に示すように、練り置き時間の経過（練直〜練置３０分）に対して、フロー値の安定性が高い（フローロスが小さい）。
さらに、平均円形度が０．９２１の無機質微粉末を用い、特定の粒度構成を有する水硬性組成物を用いた場合、実施例１３〜１７に示すように、温度変化及び水比（混練水量／水硬性組成物）が変化しても、Ｚ／Ｘは０．９７〜１．０２の間の値を示し、Ｙ／Ｘは０．９１〜０．９８の間の値を示し、安定したフロー値が得られている。
【００８４】
実施例１８、参考例２に示す水硬性組成物を用いて調製したスラリーをポンプ圧送し、１００ｍのスラリーホースを介してホース筒先にテーパー管を有する圧送実験を実施したところ、参考例２では骨材のアーチング現象に起因すると思われる閉塞現象を生じたのに対して、実施例１８では材料分離に伴う閉塞現象は見られず、良好なポンプ圧送性が得られた。実施例１８の水硬性モルタル（スラリー）を用いた場合、ポンプ圧送することによって、１００ｍのスラリーホースおよびホース筒先のテーパー管を通じて、優れたフロー性を有する水硬性モルタル（スラリー）を狭隘部へ好適に充填することができる。
また、実施例１８の水硬性組成物を用いた水硬性モルタル（スラリー）の硬化体は、図７に示すように長さ変化率が大幅に低減されるとともに、図８に示すように断熱温度上昇も小さい値を示し、高耐久な硬化体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】水硬性スラリーの連続混練装置を模式的に示す図である。
【図２】水硬性スラリータンク（リザーバータンク）に備えられた螺旋形状の撹拌羽根を模式的に示す図である。
【図３】水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル（スラリー）調製・施工用トラックを模式的に示す図である。
【図４】混練条件Ａで水硬性スラリーを調製する場合に用いる撹拌機の撹拌羽根（タービン羽根）の形状を模式的に示す図である。
【図５】水硬性スラリーのポンプ圧送試験でスラリーホース（１００ｍ）の先端に取り付けられたテーパー管を示す図である。
【図６】長さ変化率を測定する測定器の概要を示す模式図である。
【図７】本発明の水硬性組成物を用いたモルタル（スラリー）硬化体の長さ変化率を示す図である。
【図８】本発明の水硬性組成物を用いたモルタル（スラリー）硬化体の断熱温度上昇を示す図である。
【図９】簡易断熱温度を測定する測定器の概要を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０  ：  混練スクリュー
１１  ：  スラリー製造・供給装置
１２  ：  水硬性組成物
１３  ：  ホッパー
１４  ：  ホッパースクリュー
１５  ：  給水口
１６  ：  混練装置（ミキサー）
１７  ：  混練スクリュー
１８  ：  モルタル（スラリー）排出口
１９  ：  モルタル（スラリー）
２０  ：  リザーバータンク
２１  ：  モルタル（スラリー）
２２  ：  スターラースクリュー（螺旋形状撹拌羽根）
２３  ：  移送スクリュー
２４  ：  スネークポンプ（スラリーポンプ）
２５  ：  モルタル（スラリー）
２６、２７、２８  ：  モーター
２９、３０  ：  動力伝達ベルト
３１  ：  水硬性モルタル・スラリー調製・施工用トラック
３２  ：  水硬性組成物の供給口
３３  ：  水硬性組成物タンク
３４  ：  水硬性スラリー
３５  ：  混練装置（ミキサー）
３６  ：  ホッパー
３７  ：  水硬性組成物
３８  ：  スクリューフィーダー
３９  ：  水タンク
４０  ：  水供給ポンプ
４１  ：  水供給パイプ
４２  ：  スターラースクリュー（螺旋形状撹拌羽根）
４３  ：  水硬性スラリータンク（リザーバータンク）
４４  ：  スラリーポンプ
４５  ：  スラリーホース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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