(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水／結合材比３０〜４５％で練り混ぜて超低粘性ＰＣグラウトとするために使用されるプレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物であって、早強セメント１５〜９４．０質量％、膨張材１．２〜４．８質量％、増粘剤０．０２〜０．１質量％及びセメント分散剤０．５〜２．０質量％を含有し、セメント分散剤が、メラミンスルホン酸塩系減水剤である、プレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物。
【請求項２】
早強セメントの含有量が、３９．５〜８４．２質量％である請求項１に記載の超低粘性ＰＣグラウト組成物。
【請求項３】
さらに消泡剤０．００１〜０．８質量％を含有する請求項１又は２に記載の超低粘性ＰＣグラウト組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物を、水／結合材比３０〜４５％で練り混ぜた超低粘性ＰＣグラウト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレミックス型のＰＣグラウト組成物に関する。詳しくは、流動性が非常に優れ、材料分離抵抗性が大きく、材齢２８日における圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ2を超える超低粘性ＰＣグラウト組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＰＣグラウトはプレストレストコンクリート橋において、内ケーブルにおけるＰＣ鋼材緊張後のダクトの空隙充填材料として使用される。プレストレストコンクリート橋以外でも建築構造物や容器構造物、その他構造物の内ケーブル等にもＰＣグラウトは使用されており、その要求性能のとしては、ＰＣ鋼材を腐食から保護することと、ＰＣ鋼材と部材コンクリートの間の一体化を図る事が挙げられる。具体的には、材料分離が無くブリーディングが無いこと、安定した流動性を有し、空隙に容易に注入出来ること、十分な圧縮強度を有すること、塩化物量が低いこと等が要求される。
【０００３】
近年、上記要求性能に加えて、ＰＣ構造物の長大化に適応可能とすべく、狭い間隙やロングスパンにも施工が非常にスムーズで清掃作業も容易にできる様、より低粘性（超低粘性）のＰＣグラウト材が要求されている。具体的には、一般的にＪＰ  ロート流下時間（土木学会規準「ＰＣグラウト試験方法（ＪＳＣＥＦ５３１−１９９９）」に準じて測定する流動性を示す）で、流下時間が１４秒以上のものを高粘性型、６〜１４秒のものを低粘性型、６秒以下のものを超低粘性型の目安とされている。
【０００４】
ＰＣグラウト材は、現場での使用方法の違いにより、プレミックスタイプと混和剤タイプが有る。プレミックスタイプは、予め、水以外のＰＣグラウト材成分をプレミックスしておく材料であり、現場施工による労力の軽減、均一になされた品質性能を発揮する、混和剤の入れ忘れや配合ミス等のトラブルを回避するといった特徴を有する。一方で混和剤タイプは、現場調達セメントと混和剤、水を現場にて混合する方法であり、プレミックスタイプに比べ安価に施工できる特徴を有する。
【０００５】
プレミックスタイプとして、セメント、高性能減水剤、遅延剤、特定の無機質フィラーをＰＣグラウト材成分とするものが知られている（例えば、特許文献１）。しかし、自己収縮が大きく、シース管内におけるひび割れによるＰＣ鋼材との付着性の減弱やブリーディングの発生等の大きな課題があった。また、自己収縮を抑制する技術として、セメント、膨張材、炭酸カルシウム、高性能減水剤、遅延剤、消泡剤を主成分とするＰＣグラウト材が知られている（例えば、特許文献２）。しかしながら、これらのＰＣグラウトを含め多くは、ブリーディング率試験としてポリエチレン袋法［ＪＳＣＥ−Ｆ５３２−１９９９］が実施されている。この試験方法では、ＰＣ鋼材を配置するＰＣ実構造物へのグラウト施工時のＰＣ鋼材の影響が考慮されておらず、この方法でブリーディングが発生しないものであっても、実ＰＣ構造物にグラウトを注入施工するとブリーディングが発生する大きな問題が生じていた。また、超低粘性で高強度発現を有する高ビーライト系セメント、シリカフューム、セメント分散材からなるＰＣグラウト材も知られている（例えば、特許文献３）が、前記文献と同様に、実ＰＣ構造物にグラウトを注入施工するとブリーディングが発生する大きな問題が生じていた。
【０００６】
一方で混和剤タイプとして、上記実ＰＣ構造物を考慮したブリーディング率試験方法でブリーディングを抑制したポリカルボン酸系セメント分散剤と増粘剤、石灰系混和材を配合してなるＰＣグラウト用混和剤が知られている（例えば、特許文献４）。
この混和剤を使用したＰＣグラウトは、近年のＰＣ構造物の長大化に適応可能なＰＣグラウト材として、安定して高い流動性（混練直後のＪ１４  ロート流下時間４秒未満であり、６０分経過後の流下時間の増加が１秒未満）を有し、低い注入圧で良好な充填性を確保でき、さらに分離抵抗性に優れブリーディングを生じず、高い圧縮強度を発現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開１９９７−３０８５５号公報
【特許文献２】特開２００２−２８５１２号公報
【特許文献３】特開２００３−１３７６３４号公報
【特許文献４】特開２００５−３１４１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、近年、施工現場で調達されるセメントとＰＣグラウト用混和剤を組み合わせ水と混合しＰＣグラウトを現場で練り混ぜた場合、施工現場で調達されたセメントのキャラクターの影響により、流動性が担保できない等の課題が生じている。すなわち、施工現場で調達したセメントの品質により、流動性が大きく変動する場合が生じている。一般的に市販の流通セメントは、銘柄及び製造工場、ロット間（内）等に関係なく、セメントのＪＩＳ規格範囲内にすべて入っており、一般の生コンクリート等に使用しても特に問題は生じない。一方、近年、特にセメントへの廃棄物の受け入れ等により、そのキャラクターが大きくばらつく方向にあり、流動性に影響があることが把握されつつある。さらにＰＣグラウト材用混和剤とともに用いた場合、使用するセメントのキャラクターの違いがＰＣグラウトの流動性に大きく影響を与える。特に、このセメントキャラクターの流動性への影響は、粘性度の低い流動性に優れたＰＣグラウトがより影響を受けやすい。例えば、流動性が著しく低下し、施工現場で圧送不良や施工不良の発生や、流動性が良好であっても多量のブリーディングを生じることがあった。
【０００９】
従って本発明の課題は、超低粘性の高流動性を発現し、実ＰＣ構造物にグラウトを注入施工してもブリーディングが発生することが無く、且つ、自己収縮ひずみが小さく硬化収縮ひび割れを抑制し、安定した高い強度発現性を有するプレミックス型の超低粘性ＰＣグラウト組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明者は、プレミックス型のＰＣグラウト組成物の特性と各成分の種類及び配合量との関係について種々検討したところ、早強セメント及び膨張材を一定量含有させ、これに一定量の増粘剤とセメント分散剤を組み合せて配合すれば、前記課題を解決したプレミックスタイプのＰＣグラウト組成物が得られることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明は、早強セメント１５質量％以上、膨張材１．２〜４．８質量％、増粘剤０．０２〜０．１質量％及びセメント分散剤０．２〜２．０質量％を含有するプレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物を提供するものである。
また本発明は、上記プレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物を、水／結合材比３０〜４５％で練り混ぜた超低粘性ＰＣグラウトを提供するものである。
さらに、本発明は、上記プレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物に消泡剤を０．００１〜０．０８質量％混和し、水／結合材比３０〜４５％で練り混ぜた超低粘性ＰＣグラウトを提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のプレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物を用いれば、特定の水結合比で使用することにより、超低粘性の流動性を発現し、実ＰＣ構造物にグラウトを注入施工してもブリーディングが発生することが無く、且つ、自己収縮ひずみが小さく硬化収縮ひび割れを抑制し、安定した高い強度発現性を有する超低粘性ＰＣグラウトが得られる。また、プレミックス型のＰＣグラウト材であるため、常に安定した品質性能を保持し、ＰＣ鋼材を腐食から保護し、ＰＣ鋼材と部材コンクリートの間の一体化を図った各種ＰＣ構造物を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】鉛直管試験の概略図である。
【図２】傾斜管試験の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体的に説明する。なお、％は特に示す場合及び単位固有の場合を除き質量％である。
【００１５】
本発明で使用される（Ａ）早強セメントとしては特に限定はされないが、一般的には早強ポルトランドセメントが挙げられる。本発明のプレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物中の早強セメントの含有量は、１５％以上である。１５％未満では、特に高温度下において実ＰＣ構造物にグラウトを注入施工した場合に、ブリーディングが発生し、初期強度発現性も低下するので好ましくない。ブリーディングの発生を抑え、超高流動で可使時間を長く確保する上で、２０〜８０％が好ましく、４０〜８０％がより好ましい。
【００１６】
早強セメント以外に、本発明の効果を損なわない範囲でモルタルやコンクリートに使用できるセメントや混和材料を添加することができる。このセメントや混和材料としては、例えば普通、低熱、中庸熱、白色等の各種ポルトランドセメント、エコセメント、並びにこれらポルトランドセメント又はエコセメントにフライアッシュ、高炉スラグ、シリカヒューム等を混合した各種混合セメント、石膏、石粉、粘土鉱物粉末、スラグ粉末、フライアッシュ、シリカフューム、無機質フィラー等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を本発明による効果を阻害しない範囲で使用することができる。
【００１７】
本発明で使用される（Ｂ）膨張材としては、特に限定はされず、一般的には遊離生石灰を有効成分とする生石灰系膨張材、カルシウムサルホアルミネート等のエトリンガイト生成物質を有効成分とする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代表的なものとして挙げられる。このうち、生石灰系膨張材は一般に水和反応活性が高く、特にコンクリートの大規模な初期収縮を抑制する効果に優れることが知られている。
本発明のプレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物中の膨張材の含有量は、１．２〜４．８％であり、１．８〜４．０％がより好ましい。１．２％未満では、自己収縮が大きくなり、硬化体に収縮ひび割れ等が発生し耐久性を損ねるので好ましくない。４．８％を超えると、流動性不良、膨張過多による異常膨張や水和熱の上昇による温度ひび割れ等の恐れがあるため好ましくない。
【００１８】
本発明で使用される（Ｃ）増粘剤としては、特に限定はされず、セルロース系増粘剤、アクリル系増粘剤、グアーガム系増粘剤などが挙げられる。このうち、セルロース系増粘剤が好ましく、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースが好ましい例として挙げられる。本発明のプレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物中の増粘剤の含有量は０．０２〜０．１％であり、０．０２５〜０．０６５％がより好ましい。０．０２％未満では、増粘効果に乏しく、材料分離やブリーディングが発生するので好ましくない。０．１％を超えるとワーカビリティが著しく低下し、良好なフレッシュ性状を維持することが困難であるため好ましくない。
【００１９】
本発明で使用される（Ｄ）セメント分散剤は、特に限定されず、例えば、ポリカルボン酸塩系減水剤、ナフタレンスルホン酸塩系減水剤、メラミンスルホン酸塩系減水剤及びリグニンスルホン酸塩系減水剤が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。用いる減水剤としては、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いると、グラウトを超高強度とし易いことから好ましい。また、メラミンスルホン酸塩系減水剤が、セメントの水溶性アルカリの影響を受けにくく、セメントのばらつきに対して一定の流動性を保持し易いことから、品質の安定したプレミックス製品を製造する観点から好ましい。本発明のプレミックスタイプの低粘性ＰＣグラウト組成物中のセメント分散剤の含有量は、０．２〜２．０％であり、０．５〜１．５％がより好ましい。０．２％未満では、分散剤の効果が乏しく、ワーカビリティが著しく低下するので好ましくない。２．０％を超えると凝結時間が遅延し、且つ、ブリーディングが発生するため好ましくない。
【００２０】
本発明のプレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物には、（Ｅ）消泡剤を微量混和することができる。この消泡剤の混和により、僅かなグラウト中の気泡を消し、硬化体をより緻密化させることができる。本発明のプレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物中の消泡剤の含有量は、０．００１〜０．０３％が好ましく、さらに０．００３〜０．０１５％がより好ましい。０．００１％未満では、消泡剤の効果が発揮されず、０．０３％を超えると、表面に気泡が押し上げられ、肌分れ等脆弱部位が発生するため好ましくない。
【００２１】
本発明のプレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物には、本発明の効果を実質的に失わない範囲でモルタルやコンクリートに使用できる骨材を使用できる。例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石、人口骨材などを用いることができる。なお、骨材の種類は限定されないが、吸水率の大きい軽量骨材は好ましくない。
【００２２】
本発明の超低粘性ＰＣグラウト組成物は、プレミックス材として使用する。従って、所定量の水を計量し混練するだけですぐに使用できるように、本発明の超低粘性ＰＣグラウト組成物の配合成分のすべてが予め混合され、粉末状であるプレミックス製品とする。本発明の超低粘性ＰＣグラウト組成物の配合成分をプレミックス化させる方法は特に限定されず、Ｖ型混合機や可傾式コンクリートミキサ等の重力式ミキサー、ヘンシェルミキサー、リボンミキサー、パドルミキサー等で混合される。また、袋やポリエチレン製容器等の容器に直接、各材料を計り取り投入する方法により、本発明の超低粘性ＰＣグラウト組成物をプレミックス化することもできる。
【００２３】
本発明のプレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物を用いて超低粘性ＰＣグラウトを製造するには、水／結合材比３０〜４５％で練り混ぜるのが好ましい。３０％未満の場合、超流動性と可使時間のバランスが取れず、良好なワーカビリティを維持することができず好ましくない。また、４５％を超えると、ブリーディングの発生や強度発現性が低下するので好ましくない。
【００２４】
本発明における水／結合材比とは、結合材となるセメント、及び膨張材又は水硬性を有するセメント用混和材（シリカフューム、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末など）の合計質量に対する水の質量である。また、該水の質量は、使用するセメント混和剤等に含まれる水をも合わせた質量である。
【００２５】
本発明の超低粘性ＰＣグラウトは、上記水／結合材比で混練した場合ＪＰロート流下時間が６秒以下であり、超低粘性となる。本発明の超低粘性ＰＣグラウトを用いて施工すれば、実ＰＣ構造物にグラウトを注入施工してもブリーディングが発生することが無く、且つ、自己収縮ひずみが小さく硬化収縮ひび割れを抑制し、安定した高い強度発現性を有する。また、常に安定した品質性能を保持し、ＰＣ鋼材を腐食から保護し、ＰＣ鋼材と部材コンクリートの間の一体化を図った各種ＰＣ構造物を施工できる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施例を比較例と共に示すが、本発明は、実施例に限られたものではない。
【００２７】
〔実施例１・比較例１〕
使用材料を表１に示す。表１の材料を用いて、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、本発明のプレミックスタイプの超低粘性ＰＣグラウト組成物（本発明品１〜８）を作製した。また、比較参考品として参考品（１〜１０）も同時に作製した。作成した各グラウト組成物の配合割合を表２に示す。各グラウト組成物は、グラウトミキサーを用いて９０秒間、水と練り混ぜ、グラウト材料を作製した。尚、圧縮強度試験以外の品質試験は、何れも２０±３℃、湿度８０％以上の恒温室内で行った。なお、表２中の配合（％）は、最も配合量の多いセメントで合計１００％に調整している。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
【表２】
0005647465.tif 000003
【００３０】
表２で作製した本発明品（１〜８）と参考品（２、５、７、８）のグラウト材料について、流動性及びワーカビリティ（可使時間の確保）を測定し評価した。各評価試験方法を以下に示す。
流動性：土木学会コンクリート標準示方書ＪＳＣＥ  Ｆ５３１「ＰＣグラウトの流動性試験方法」によるＪＰ漏斗流下時間の測定値。超高流動（超低粘性）の指標として、練り上がり直後のＪＰ流下時間が６秒以下とした。
ワーカビリティ（可使時間の確保）：作業性は、６０分後においても流動性が保持し、可使時間を確保する指標として、練り上がりから６０分後のＪＰ漏斗流下時間の測定値が８秒未満を○（良好）、８秒以上のものを×（不可）とした。
【００３１】
流動性及び作業性試験結果を表３に示す。本発明の実施例は、何れも練り上り直後のＪＰ漏斗流下時間が６秒以下で流動性に優れており、且つ、練り上りから６０分後のＪＰ漏斗流下時間も８秒以下と何れも流動性に優れて十分な可使時間が確保し、作業性が良好であることが確認された。
一方で、膨張材を７．０％混和した比較例１−１は、練り上り直後のＪＰ漏斗流下時間が６．９秒と流動性に劣り、練り上りから６０分後までにしまりが認められた。セメント分散剤を０．１％混和とした比較例１−２や水結合材比を２５％にした比較例１−３、増粘剤を０．１５％混和した比較例１−４は、練り上り直後のＪＰ漏斗流下時間が１０秒以上と流動性に劣り、グラウト練り上がり後から６０分経過後では、著しくしまりが強く、作業性（可使時間）が確保できないことが確認された。
【００３２】
【表３】
0005647465.tif 000004
【００３３】
〔実施例２・比較例２〕
表２で作製した本発明品（１〜８）と参考品（１、４、６、９）のグラウト材料について、ブリーディング及び硬化体ひび割れ確認試験を実施した。評価試験方法を以下に示す。
ブリーディング及び硬化体ひび割れ確認試験  ：ＪＨＳ  ４２０−２００４「鉛直管試験」によるブリーディング率の測定値及び鉛直管に注入したグラウト硬化体の２４時間後のひび割れ発生の有無を目視で確認した。
【００３４】
以下に図１を参照して鉛直管試験を説明する。
図１に示すように、先ず、高さ１．７ｍ、外径８９ｍｍ、内径７９ｍｍのＰＶＣ製透明シース管の中心に、長さ約１．７ｍ超のＰＣ鋼より線を配置する。そして、シース管内に混練直後のグラウトをグラウトポンプを用いて１．５ｍの高さまで注入した。注入口は、板線でしっかり閉め、注入直後のグラウト長を測定し、スケール表示のあるシールをグラウト上端（１．５ｍ）に合わせて貼り付け、グラウト長を基長した。基長３時間後及び２４時間後のブリーディング水をシース管に貼り付けたスケールで測定し、次式により、ブリーディング率を算出した。
ブリーディング率（％）＝（ブリーディング水の高さ）／（グラウトの高さ）×１００
【００３５】
ブリーディング及び硬化体ひび割れ確認試験結果を表４に示す。本発明の実施例は、何れもブリーディングが発生せず、グラウト硬化体の２４時間後のひび割れ発生も認められなかった。膨張材を０．８％混和とした比較例２−１は、ブリーディングの発生はなかったものの、グラウト硬化体の２４時間後のひび割れ発生が認められた。セメント分散剤を２．１％混和した比較例２−２は、３時間後のブリーディングが０．６％認められた。また、水結合比４８％にした比較例２−３及び増粘剤を０．０１％混和した比較例２−４は、何れも１％以上の顕著なブリーディングが認められた。
【００３６】
【表４】
0005647465.tif 000005
【００３７】
〔実施例３・比較例３〕
表２で作製した本発明品（１〜８）と参考品（３）のグラウト材料について、圧縮強度試験を実施した。
評価試験方法を以下に示す。
圧縮強度：土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｇ  ５３１「ＰＣグラウトの圧縮強度試験方法」に準じ、材齢３、７、２８日の圧縮強度を測定した
【００３８】
圧縮強度試験結果を表５に示す。本発明の実施例は、材齢３日で６０Ｎ／ｍｍ2以上の強度発現性を示し、材齢２８日では、１００Ｎ／ｍｍ2以上の超高強度が確認された。早強セメント１０％混和し、低熱セメントを混和材料とした比較例２−１は、初期強度発現性が低く、材齢２８日強度も４５Ｎ／ｍｍ2と低い性状が確認された。
【００３９】
【表５】
0005647465.tif 000006
【００４０】
〔実施例４・比較例４〕
本発明でより好ましいと思われる超低粘性ＰＣグラウト組成物（表２の本発明品４及び５、６）と表２の比較参考品（４、１０）について、材料分離抵抗性試験及び自己収縮試験を実施した。評価試験方法を以下に示す。
材料分離抵抗性試験：ＪＨＳ  ４１９−２００４「傾斜管試験」による材料分離抵抗を確認した。以下に図２を参照して傾斜管試験を説明する
図２に示すように、ＰＣ鋼より線１２本を挿入した長さ約５ｍ、外径９０ｍ、内径７９ｍｍのＰＶＣ製透明シース管を角度３０度で設置し、ＰＣグラウトを注入して、ブリーディング水の発生、ブリーディング水の移動現象など材料分離抵抗性を目視で測定した。
材料分離抵抗性の指標を以下に示す。
○：ブリーディングの発生は認められない。
△：ブリーディング水がやや発生し、水の移動はあるが、上端に集中して留まることがない。
×：ブリーディング水が発生し、上端にブリーディングが溜まり、材料分離が生じる。
自己収縮試験：ＪＣＩ基準ＪＣＩ−ＳＡＳ３「コンクリートの自己収縮応力試験方法（案）」に準じて、自己収縮ひずみを測定した。このとき、自己収縮ひずみの起点は始発時間とした。
【００４１】
材料分離抵抗性及び自己収縮試験結果を表６に示す。本発明の実施例は、何れも３時間後及び２４時間後ともに、ブリーディングの発生が認められず、良好な材料分離抵抗性が確認された。自己収縮についても、材齢１日で３〜１００μの膨張を示した。一方、セメント分散剤を２．１％混和した比較例４−１は、ブリーディングが顕著に発生し、上端にもブリーディングが溜まることが確認された。自己収縮は１８０μの収縮を示した。膨張材を混和せず、消泡剤を０．１％混和した比較例４−２は、材料分離抵抗性試験では傾斜管上面に気泡とブリーディング水が若干現れ、やや水の移動が認められた。また、自己収縮は、材齢１日で６５０μの大きな収縮が確認された。
【００４２】
【表６】
0005647465.tif 000007
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、超低粘性の高流動で且つ作業時間が十分確保でき、材料分離抵抗性が大きく、圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ2を超え且つ硬化時の自己収縮が起こり難くい超低粘性ＰＣグラウトが得られるので、プレストレストコンクリート橋におけるＰＣ鋼材緊張後のダクトの空隙充填材料や、超高層建築物の各部材の接合部分や超高強度の部材内部の充填等に、好適に用いることができる。
【図１】
0005647465.tif 000008
【図２】
0005647465.tif 000009