(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、水、骨材及び気泡剤を含む混合物を混練して得られる気泡モルタル組成物であって、
前記骨材が最大粒径０．２ｍｍ以下の微粒砂であり、
前記微粒砂の化学成分が、ＳiＯ2：３０〜７０重量％、ＦeＯ：５〜１５重量％、Ａl2Ｏ3：０．１〜５重量％、ＣaＯ：１〜１０重量％、ＭgＯ：１０〜４０重量％からなるフェロニッケルスラグである、気泡モルタル組成物。
【請求項２】
前記微粒砂が、前記混合物全体に対し２０〜６０重量％含有されている、請求項１に記載の気泡モルタル組成物。
【請求項３】
前記微粒砂の最大粒径が０．１５ｍｍ以下であり、且つ平均粒径が０．０１〜０．１ｍｍである、請求項１に記載の気泡モルタル組成物。
【請求項４】
前記微粒砂の絶乾比重が３以上である、請求項１に記載の気泡モルタル組成物。
【請求項５】
前記混合物が、セメント、水、骨材、気泡剤及びベントナイトを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の気泡モルタル組成物。
【請求項６】
前記ベントナイトが、前記混合物全体に対し１〜４重量％含有されている、請求項５に記載の気泡モルタル組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地下構造物の埋め戻し、基礎地盤、道路や鉄道の軽量盛土、路体、路床、トンネルやシールドの裏込、間隙充填等に使用される気泡モルタル組成物に関する。詳しくは、本発明は、単位容積重量（以下、「単重」という。）、強度等の調整が容易であり、且つ品質が安定した気泡モルタル組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、モルタル組成物は、粗骨材を配合してコンクリートとして建設材料等に使用されているが、地下構造物の埋め戻し、道路や鉄道の軽量盛土、路体、路床、トンネルやシールドの裏込、間隙充填等には、気泡剤を配合して空気を入れ、強度を抑制した気泡モルタル組成物が用いられている。
【０００３】
気泡モルタル組成物は、骨材を使用しないもの（ミルク）では、強度を抑制するためにセメント量を減らすとセメントに対する水の割合（Ｗ／Ｃ）が高くなってブリージングが発生し、一方、セメント量を増やすと、温度によりひび割れが発生しやすくなる、強度が過大になる、コストが上昇する、流動性が小さくなり長距離圧送が困難になる等の問題が発生する。また、強度を抑制するために空気量を増やし過ぎると透水性が高くなり、長期強度が低下するという問題がある。このようなことから、気泡モルタル組成物には通常砂や粘土等の骨材が配合されている。
【０００４】
しかし、骨材として従来の砂を使用すると、砂の粒径が大きく且つ不均一なので、気泡剤の性質や組成物の粘性によっては骨材が打設後に沈降する場合がある。また、配管での圧送の際に骨材が分離しやすく、混合プラントからの圧送打設は困難であった。
【０００５】
一方、粘土を使用すると、一般的な品質管理や施工管理は容易であるが、比重が小さいため、モルタル組成物自体の単重の調整が容易でなく、低強度になるように配合した場合の安定性が必ずしも高くない。また、粘土の配合量が増えた場合にコストが高くなるという欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、単重、空気量、強度等の調整が容易であり、且つ品質が安定し、コストが安い気泡モルタル組成物、更には流動性がよく、圧送しても骨材が分離しにくい気泡モルタル組成物を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、骨材として従来の砂や粘土の代わりに、微粒砂、特にニッケル鉱石等の製錬時の副産物であるフェロニッケルスラグ（以下、「微粒サンド」という）を使用することにより、単重、空気量、強度等の調整が容易で物性的に安定した気泡モルタル組成物が得られ、さらに、これにベントナイトの配合により、流動性が向上して圧送時における骨材の分離沈降が抑制される効果があることを見出し、本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明は、セメント、水、骨材及び気泡剤を含む混合物を混練して得られる気泡モルタル組成物であって、前記骨材が最大粒径０．２ｍｍ以下の微粒砂である、気泡モルタル組成物に関するものである。
【０００９】
また、本発明は、前記混合物が、セメント、水、骨材、気泡剤及びベントナイトを含むものである気泡モルタル組成物に関するものである。
本発明においては、比重の大きい微粒砂を使用しているため、モルタル組成物自体の単重、強度、空気量等の調整が容易である。すなわち、例えば強度を抑制するためにセメント量を低く抑えても、セメント量が減った分の比重を容易に確保し組成物全体の単重を容易に調整することができる。また、微粒砂は品質が安定しており経済的でもあるため、これを気泡モルタル組成物の骨材として使用することにより、安定した品質のモルタル組成物を低コストで供給することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明の気泡モルタル組成物は、主としてセメント、水、骨材及び気泡剤からなるものであり、前記骨材として最大粒径が０．２ｍｍ以下の微粒砂を用いることを特徴とする。すなわち、本発明における微粒砂としては、粒径が小さく、且つ比較的均一であって粒度分布が広すぎないものを用いることが必要である。好ましくは、平均粒径が０．０１〜０．１ｍｍであり、最大粒径が０．１５ｍｍ以下のものが用いられる。
【００１１】
このような微粒砂としては、例えばニッケル鉱石の製錬時に副産物として生成するフェロニッケルスラグ（微粒サンド）を使用するのが好ましい。
この微粒サンドは、粒径が小さく且つ粒度分布が狭い均一な微粒砂であり、好ましくは、その化学成分が主としてＳｉＯ2：３０〜７０重量％、ＦｅＯ：５〜１５重量％、Ａｌ2Ｏ3：０．１〜５重量％、ＣａＯ：１〜１０重量％、ＭｇＯ：１０〜４０重量％からなるものであり、有害物質は検出されない（環境庁告知１３号に基づく分析方法による）。
【００１２】
前記微粒サンドの絶乾比重（細骨材の比重試験により測定した値）は、好ましくは３以上、より好ましくは３．０５以上であり、通常モルタル組成物に用いられる砂や粘土に比べて比重が大きいものである。
【００１３】
このような微粒サンドは、塩分含有量が０．００５％以下であり、許容限度（０．０４％）の１０分の１以下であるため、従来使用されてきた海砂の場合と異なり、使用に際して塩分含有量を確認する必要がない。また、アルカリシリカ反応試験での膨張率は０．０３％以下であり、基準（０．１％以下）を満たしている。更に、比重や表面積等の物性がセメントと類似しているため、セメントの置換材として有効に利用することができ、これによりモルタル組成物の強度、単重、コスト等の調整を容易に行うことができる。すなわち、セメントの任意の量を微粒サンドに換えることによって、例えば単重を一定に保ちつつ強度を抑制したり、強度や単重を一定に保ちつつ単価を下げたりすることができるため、モルタル組成物に対して、容易に種々の特徴を付与することが可能となる。
【００１４】
このような微粒サンドに代表される本発明の微粒砂の含有量は、気泡モルタル組成物全体に対し、好ましくは２０〜６０重量％、より好ましくは２５〜４０重量％である。
【００１５】
本発明で使用するセメントは、従来から通常のモルタル組成物に使用されている公知のものを使用することができる。例えば、普通ポルトランドセメント、高炉セメント等が挙げられる。その含有量は、気泡モルタル組成物全体に対し２０〜６０重量％である。この範囲内であれば、セメントが少なすぎてブリージングが発生したり、セメントが多すぎて圧送が困難になったりすることがなく、好適である。
【００１６】
本発明で使用する気泡剤としては、モルタル又はコンクリートに添加するために当業界で通常用いられているものであれば特に限定されず、例えば、商品名モノクリート（第一化成産業（株）製）、商品名マールＰ（麻生フォームクリート（株）製）、商品名ＯＦＡ−２（秩父小野田（株）製）等が挙げられる。その含有量は、好ましくは、気泡モルタル組成物全体に対し０．２〜０．４重量％である。
【００１７】
本発明の気泡モルタル組成物は、前記セメント、水、気泡剤及び微粒砂を含む混合物を混練することにより得られるが、この混合物に更にベントナイトを含有させることにより、組成物全体の流動性を上げることができる。
【００１８】
ベントナイトは、含水アルミニウムケイ酸塩の一種であるモンモリロナイトを主成分とする粘土鉱物である。本発明で使用できるベントナイトとしては、例えば赤城産、笠岡産のもの等が挙げられる。また、その含有量は、気泡モルタル組成物全体に対し、好ましくは１〜４重量％、より好ましくは１．５〜２重量％である。
【００１９】
本発明の気泡モルタル組成物には、上述した各成分の他に、通常気泡モルタル組成物に用いられる公知の配合剤である粉末粘土、砕石微粉等が含有されていてもよい。
【００２０】
本発明の気泡モルタル組成物の製造方法は特に限定されず、通常のモルタル組成物の製造方法に従えばよい。具体例として、図１に、本発明の微粒砂を使用した気泡モルタル組成物の製造工程のフロー図を示す。微粒砂は、微粒砂ピット８からベルトコンベヤー７を用いて計量・混合器３へ供給され、セメント及びベントナイトとともに水と混合される。ここで、ベルトコンベヤー及び計量・混合器は、自動制御とすることができる。
【００２１】
得られた混合物は、アジテータータンク４及びモルタルポンプ５を経てミキシング装置１４に供給される。尚、モルタルポンプは打設量に応じて複数にすることができる。前記混合物は、ミキシング装置において気泡剤と混合され、打設ホース１５を通って打設される。このようにして得られる本発明の気泡モルタル組成物の単重は、使用目的によって決定される。
【００２２】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【００２３】
【実施例１】
表１は、骨材として粘土、砂を使用した場合、及び骨材を使用しなかった場合（以上、比較例）と、骨材として微粒砂を用いた場合（本発明例）とにおいて、得られた気泡モルタル組成物についてそれぞれの特性、配合割合及び効果を示している。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
この表１から明らかなように、微粒サンドを使用した本発明例では、圧送性が非常に良好であり、且つ経済性においても優れた気泡モルタル組成物であることが分かる。
【００２６】
また、表１によれば、本発明例においては、比較例に比し、より少ないセメント量、骨材量でも単重を減少させず、また強度、空気量を増大させることなく目的の気泡モルタル組成物が得られることが示されており、比重の大きな微粒サンドの使用効果がわかる。
【００２７】
【実施例２】
表２は、使用セメント量２１０〜２５０ｋｇ／ｍ3で、目標強度（２８日圧縮強度：σ28）６〜８ｋｇｆ／ｃｍ2に設定した気泡モルタル組成物の配合設計例（配合番号１〜１２）を示すものである。表３は、表２に示した１２種類の配合例について行った試験結果（単重、フロー値、空気量、７日圧縮強度及び２８日圧縮強度）を示すものである。尚、単重、フロー値、及び空気量は、日本道路公団規格JHS A 313「エアモルタル及びエアミルクの試験方法」に準拠し、また７日圧縮強度及び２８日圧縮強度は、日本工業規格JIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して測定算出した。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
【表３】
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【００３０】
表２及び表３から明らかなように、本発明の微粒サンドを使用すると、単重、空気量、フロー値等のバラツキが少なく、所期の目的に適った安定した品質の気泡モルタル組成物が得られることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の気泡モルタル組成物は、粘土等に比べて比重の大きい微粒砂を使用しているため、組成物自身の単重や強度、空気量の調整が容易であり、例えば、セメント量を減らしつつモルタル組成物の単重を容易に大きく保つことができる。
【００３２】
また、通常使用される砂などの他の材料を使った気泡モルタルに比べて粒径が均一で品質が一定しており、得られる気泡モルタル組成物の品質が安定し、施工管理が容易である。また、微粒サンドに代表される微粒砂は、ニッケル鉱石の製錬時の副産物（フェロニッケルスラグ）を原料としているため安価であり、これを有効利用することにより、組成物全体のコストを大幅に低減することができる。
【００３３】
さらに、ベントナイトを添加することによって、組成物の流動性を大きくすることができるため、長距離圧送が容易となり、小口径の配管でも圧送打設が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の気泡モルタル組成物の製造方法の一例を記載したフロー図である。
【符号の説明】
１  セメントサイロ
２  ベントナイトサイロ
３  計量・混合器
４  アジテータータンク
５  モルタルポンプ
６  上水道
７  ベルトコンベヤー
８  微粒砂ピット
９  気泡剤
１０  気泡剤溶液タンク
１１  気泡剤注入ポンプ
１２  コンプレッサー
１３  発泡筒
１４  ミキシング装置
１５  打設ホース
１６  打設設備
【図１】
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