(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、細骨材、膨張材、減水剤、発泡剤および高分子エマルジョンからなるグラウト組成物において、これらの配合割合が、
セメント１００重量部、細骨材８０〜１５０重量部、膨張材３〜１５重量部、減水剤０．３〜２．０重量部、発泡剤０．００１〜０．０２重量部および高分子エマルジョン１０〜４０重量部であり、これらに２０℃における２重量％水溶液の塑性粘度が１２０００〜１８０００ｍＰａ・ｓの水溶性セルロース系ポリマー０．００１〜０．０２重量部を添加したものであることを特徴とするグラウト組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木・建築業界において使用されるグラウト組成物であって、特に鋼板巻き立て工法に適したグラウト組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＣ橋脚等を補強するために、鋼板巻き立て工法による橋脚補強工事が行われている。この鋼板巻き立て工法は、円柱状の橋脚に鋼板を巻き立て、橋脚と鋼板との空隙に無収縮グラウトやエポキシ樹脂等を注入する工法である。
【０００３】
鋼板巻き立て工法におけるグラウトとして、グラウトと鋼板との付着強度が１５ｋｇｆ／ｃｍ2以上であって、橋脚の補強効果の高いグラウトが望まれてきている。
【０００４】
このような鋼板との付着強度を高めたグラウトとして、セメント、細骨材、膨張材、減水剤、発泡剤および高分子エマルジョンからなるグラウトが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、鋼板巻き立て工法においてグラウトを橋脚と鋼板との空隙に注入する場合、該グラウトは首都高速道路公団の「無収縮モルタルに必要な品質とその確認試験方法（案）」に示されている品質（Ｊ14ロート流下時間、ブリージング率、膨張収縮率、凝結時間、圧縮強度）および施工性（ブリージング率、高さ別圧縮強度最大差、高さ別単位容積重量最大差、小間隙充填性）も満足する必要がある。
【０００６】
しかしながら、従来の鋼板との付着強度を高めたセメント、細骨材、膨張材、減水剤、発泡剤および高分子エマルジョンからなるグラウトを鋼板巻き立て工法に適用した場合、Ｊ14ロート流下時間を規定値（８±２秒）に調整すると、施工時において該グラウト中で気泡の浮き上がりが生じるため、橋脚上部のグラウトの圧縮強度が極端に低下するとともに、施工性、特に高さ別圧縮強度最大差と高さ別単位容積重量最大差を満足するものは得られなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、鋼板と１５ｋｇｆ／ｃｍ2以上の付着強度を有し、かつ、「無収縮モルタルに必要な品質とその確認試験方法（案）」に示されている品質および施工性を満足し、鋼板巻き立て工法に適用できるグラウト組成物を得るべく鋭意研究した結果、特定の粘度を有する水溶性セルロース系ポリマーを添加すること、グラウト組成物の配合を特定することによって所望のグラウト組成物が得られるとの知見を得、本発明に到達した。
【０００８】
即ち、本発明は、セメント、細骨材、膨張材、減水剤、発泡剤および高分子エマルジョンからなるグラウト組成物において、これらの配合割合が、
セメント１００重量部、細骨材８０〜１５０重量部、膨張材３〜１５重量部、減水剤０．３〜２．０重量部、発泡剤０．００１〜０．０２重量部および高分子エマルジョン１０〜４０重量部であり、これらに２０℃における２重量％水溶液の塑性粘度が１２０００〜１８０００ｍＰａ・ｓの水溶性セルロース系ポリマー０．００１〜０．０２重量部を添加したものであることを特徴とするグラウト組成物である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明において、グラウトと鋼板との付着強度とは、７×７×２ｃｍ程度の板状のモルタルに４×４×１ｃｍの型枠（塩ビ製）を取り付け、これにグラウトを充填した後、７×７×０．３ｃｍの鋼板を載せ、さらに該鋼板の上に１ｋｇの重りを載せた状態で２０℃で７日間養生後、鋼板に治具を取り付け、垂直に引っ張ることにより測定された値である。
【００１０】
本発明において、水溶性セルロース系ポリマーは、２０℃における２重量％水溶液の塑性粘度が１２０００〜１８０００ｍＰａ・ｓのものである。
２０℃における２重量％水溶液の塑性粘度が１２０００ｍＰａ・ｓ未満の水溶性セルロース系ポリマーでは、気泡の浮き上がりを防ぐことができず、橋脚上部のグラウトの圧縮強度が極端に低下する。また、高さ別圧縮強度最大差や高さ別単位容積重量最大差の規定値を満足することは困難である。
２０℃における２重量％水溶液の塑性粘度が１８０００ｍＰａ・ｓを越える水溶性セルロース系ポリマーでは、Ｊ14ロート流下時間を８±２秒に調整しようとすると水量が大きくなるため、気泡の浮き上がりが生じ橋脚上部のグラウトの圧縮強度が極端に低下する。また、高さ別圧縮強度最大差や高さ別単位容積重量最大差の規定値を満足することは困難である。
【００１１】
本発明における高分子エマルジョンは固形分が３０〜４５％のもので、ポリアクリル酸エマルジョン、ポリアクリル酸メチルエマルジョン、ポリアクリル酸エチルエマルジョン、ポリメタクリル酸エマルジョン等のアクリル系エマルジョンや、ＳＢＲ系エマルジョン、ＥＶＡ系エマルジョン等が挙げられる。
【００１２】
本発明におけるセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメントと、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントが挙げられる。
【００１３】
本発明における細骨材は、特にその材質は限定されないが、その最大粒径は１．５ｍｍ以下、平均粒径が０．４〜０．６ｍｍのものが好ましい。
【００１４】
本発明における膨張材としては、カルシウムサルホアルミネート系、生石灰系、石膏系、生石灰−石膏系等の膨張材が挙げられる。
【００１５】
本発明における減水剤としては、メラミン系、ナフタレンスルホン酸系、ポリカルボン酸系等の減水剤が挙げられる。
【００１６】
本発明における発泡剤としては、アルミニウム粉、鉄粉等の金属粉が挙げられる。これらの金属粉は、最大粒径が１ｍｍ以下、平均粒径が０．２〜０．３５ｍｍのものが好ましい。
【００１７】
本発明において、セメント、細骨材、膨張材、減水剤、発泡剤、水溶性セルロース系ポリマーおよび高分子エマルジョンの配合割合は、
セメント１００重量部、細骨材８０〜１５０重量部、膨張材３〜１５重量部、減水剤０．３〜２．０重量部、発泡剤０．００１〜０．０２重量部、水溶性セルロース系ポリマー０．００１〜０．０２重量部および高分子エマルジョン１０〜４０重量部である。
セメント１００重量部に対して、細骨材が８０重量部未満では、「無収縮モルタルに必要な品質とその確認試験方法（案）」に示されている膨張収縮率の規定値を満足するのが困難である。また、鋼板との付着強度が１５ｋｇｆ／ｃｍ2未満になる。細骨材が１５０重量部を越えると、材料分離が生じやすくなるため、気泡の浮き上がりが生じ橋脚上部のグラウトの圧縮強度が極端に低下する。また、高さ別圧縮強度最大差や高さ別単位容積重量最大差の規定値を満足することが困難である。
セメント１００重量部に対して、膨張材が３重量部未満では、膨張収縮率の規定値を満足するのが困難である。また、鋼板との付着強度が１５ｋｇｆ／ｃｍ2未満になる。膨張材が１５重量部を越えると、膨張量が過大となり硬化後のグラウトに亀裂が生じて圧縮強度の規定値を満足することが困難である。
セメント１００重量部に対して、減水剤が０．３重量部未満では、Ｊ14ロート流下時間を８±２秒に調整しようとすると水量が大きくなるため、気泡の浮き上がりが生じ橋脚上部のグラウトの圧縮強度が極端に低下する。また、高さ別圧縮強度最大差や高さ別単位容積重量最大差の規定値を満足することは困難である。減水剤が２．０重量部を越えると、凝結時間の規定値を満足することは困難である。
セメント１００重量部に対して、発泡剤が０．００１重量部未満では、膨張収縮率の規定値を満足するのが困難である。また、鋼板との付着強度が１５ｋｇｆ／ｃｍ2未満になる。発泡剤が０．０２重量部を越えると、膨張量が過大となり圧縮強度の規定値を満足することが困難である。
セメント１００重量部に対して、水溶性セルロース系ポリマーが０．００１重量部未満では、気泡の浮き上がりを防ぐことができず、橋脚上部のグラウトの圧縮強度が極端に低下する。また、高さ別圧縮強度最大差や高さ別単位容積重量最大差の規定値を満足することは困難である。水溶性セルロース系ポリマーが０．０２重量部を越えると、Ｊ14ロート流下時間を８±２秒に調整しようとすると水量が大きくなるため、気泡の浮き上がりが生じ橋脚上部のグラウトの圧縮強度が極端に低下する。また、高さ別圧縮強度最大差や高さ別単位容積重量最大差の規定値を満足することは困難である。
セメント１００重量部に対して、高分子エマルジョンが１０重量部未満では、鋼板との付着強度が１５ｋｇｆ／ｃｍ2未満となる。高分子エマルジョンが４０重量部を越えると、圧縮強度の規定値を満足することが困難である。
【００１８】
なお、本発明のグラウト組成物に従来から添加されている可塑剤、繊維材料、混和剤（例えば、防水材、安定剤等）、混和材（例えば、高炉スラグ、フライアッシュ等）を本発明の目的に影響しない程度に添加することは差し支えない。
【００１９】
本発明のグラウト組成物の使用に際しては、イオン交換水、蒸留水、水道水等を添加してグラウトを調製する。水はセメント１００重量部に対して１５〜３０重量部とするのが好ましい。
【００２０】
上記グラウトの製造における各構成材料の混練は、例えば、ハンドミキサ、グラウトミキサ等の従来から使用されている混合装置を使用すればよい。この場合、混合装置への各構成材料の添加順序および混合時間等は特に限定されない。
【００２１】
上記グラウトの施工は、ポンプ圧送等で行えばよい。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
【００２３】
0003641326.tif 000002
【００２４】
【表１】
0003641326.tif 000003
【００２５】
１．グラウトの配合条件および混合
表１に示す配合で、セメント、細骨材、減水剤、膨張材、発泡剤、水溶性セルロース、高分子エマルジョンおよび水を日立工機社製ハンドミキサを用いて３分間混練しグラウトを調製した。
【００２６】
２．評価
（１）品質および施工性
首都高速道路公団の「無収縮モルタルに必要な品質とその確認試験方法（案）」に示されている試験方法に準じて品質（Ｊ14ロート流下時間、ブリージング率、膨張収縮率、凝結時間、圧縮強度）および施工性（ブリージング率、高さ別圧縮強度最大差、高さ別単位容積重量最大差、小間隙充填性）を測定した。
（２）気泡の浮き上がり
上記施工性の試験後、頂部の泡の状態を観察した。
（３）鋼板との付着強度
７×７×２ｃｍのモルタルに４×４×１ｃｍの型枠（塩ビ製）を取り付け、これにグラウトを充填した後、７×７×０．３ｃｍの鋼板を載せ、さらに該鋼板の上に１ｋｇの重りを載せた状態で２０℃で７日間養生した。養生後、鋼板に治具を取り付け、垂直に引っ張ることにより鋼板との付着強度を測定した。
結果を表２に示す。なお、表２に記載していない項目（品質のブリージング率、施工性のブリージング率および小間隙充填性）は、規定値を満足した。
【００２７】
【表２】
0003641326.tif 000004
【００２８】
実施例１は、本発明で規定する２重量％水溶液の２０℃における塑性粘度が１５０００ｍＰａ・ｓである水溶性セルロース系ポリマーを用いて評価を行ったものであるが、「無収縮モルタルに必要な品質とその確認試験方法（案）」に示されている品質および施工性を満足し、気泡の浮き上がりも認められず、鋼板との付着強度も大きかった。
一方、比較例１に示すように、２重量％水溶液の２０℃における塑性粘度が４０００ｍＰａ・ｓと小さい水溶性セルロース系ポリマーでは、頂部に泡が多数認められた。また、高さ別圧縮強度最大差や高さ別単位容積重量最大差が規定値を越えた。比較例２に示すように、２重量％水溶液の２０℃における塑性粘度が３００００ｍＰａ・ｓと大きい水溶性セルロース系ポリマーでも、頂部に泡が多数認められた。また、高さ別圧縮強度最大差や高さ別単位容積重量最大差が規定値を越えた。
【００２９】
実施例２〜３は、細骨材の配合割合を変えて評価を行ったものであるが、本発明で規定するセメント１００重量部に対して細骨材８０〜１５０重量部の範囲では、「無収縮モルタルに必要な品質とその確認試験方法（案）」に示されている品質および施工性を満足し、気泡の浮き上がりも認められず、鋼板との付着強度も大きかった。一方、比較例３に示すように、細骨材の少ない６０重量部のものは、膨張収縮率が規定値より小さく、鋼板との付着強度も小さかった。比較例４に示すように、細骨材の多い１７０重量部のものは、頂部に泡が多数認められた。また、高さ別圧縮強度最大差および高さ別単位容積重量最大差が規定値を越えた。
【００３０】
実施例４〜５は、膨張材の配合割合を変えて評価を行ったものであるが、本発明で規定するセメント１００重量部に対して膨張材が３〜１５重量部の範囲では、「無収縮モルタルに必要な品質とその確認試験方法（案）」に示されている品質および施工性を満足し、気泡の浮き上がりも認められず、鋼板との付着強度も大きかった。一方、比較例５に示すように、膨張材の少ない２重量部のものは、膨張収縮率が規定値より小さく、鋼板との付着強度も小さかった。また、比較例６に示すように、膨張材の多い１７重量部のものは、圧縮強度が規定値より小さかった。
【００３１】
実施例６〜７は、減水剤の配合割合を変えて評価を行ったものであるが、本発明で規定するセメント１００重量部に対して減水剤が０．３〜２．０重量部の範囲では、「無収縮モルタルに必要な品質とその確認試験方法（案）」に示されている品質および施工性を満足し、気泡の浮き上がりも認められず、鋼板との付着強度も大きかった。一方、比較例７に示すように、減水剤の少ない０．２重量部のものは、頂部に泡が多数認められた。また、高さ別圧縮強度最大差および高さ別単位容積重量最大差が規定値を越えた。比較例８に示すように、減水剤の多い２．３重量部のものは、終結時間が規定値を越えた。
【００３２】
実施例８〜９は、発泡剤の配合割合を変えて評価を行ったものであるが、本発明で規定するセメント１００重量部に対して発泡剤が０．００１〜０．０２重量部の範囲では、「無収縮モルタルに必要な品質とその確認試験方法（案）」に示されている品質および施工性を満足し、気泡の浮き上がりも認められず、鋼板との付着強度も大きかった。一方、比較例９に示すように、発泡剤の少ない０．０００５重量部のものは、膨張収縮率が規定値より小さく、鋼板との付着強度も小さかった。また、比較例１０に示すように、発泡剤の多い０．０２５重量部のものは、圧縮強度が規定値より小さかった。
【００３３】
実施例１０〜１１は、水溶性セルロース系ポリマーの配合割合を変えて評価を行ったものであるが、本発明で規定するセメント１００重量部に対して水溶性セルロース系ポリマーが０．００１〜０．０２重量部の範囲では、「無収縮モルタルに必要な品質とその確認試験方法（案）」に示されている品質および施工性を満足し、気泡の浮き上がりも認められず、鋼板との付着強度も大きかった。一方、比較例１１に示すように、水溶性セルロース系ポリマーの少ない０．０００５重量部のものは、頂部に泡が多数認められた。また、高さ別圧縮強度最大差や高さ別単位容積重量最大差が規定値を越えた。比較例１２に示すように、水溶性セルロース系ポリマーの多い０．０２５重量部のものは、頂部に泡が多数認められた。また、高さ別圧縮強度最大差や高さ別単位容積重量最大差が規定値を越えた。
【００３４】
実施例１２〜１３は、高分子エマルジョンの配合割合を変えて評価を行ったものであるが、本発明で規定するセメント１００重量部に対して高分子エマルジョンが１０〜４０重量部の範囲では、「無収縮モルタルに必要な品質とその確認試験方法（案）」に示されている品質および施工性を満足し、気泡の浮き上がりも認められず、鋼板との付着強度も大きかった。一方、比較例１３に示すように、高分子エマルジョンの少ない７重量部のものは、鋼板との付着強度が小さかった。比較例１４に示すように、高分子エマルジョンの多い４３重量部のものは、圧縮強度が小さかった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により、鋼板との付着強度が１５ｋｇｆ／ｃｍ2以上と大きく、首都高速道路公団の「無収縮モルタルに必要な品質とその確認試験方法（案）」に示されている品質（Ｊ14ロート流下時間、ブリージング率、膨張収縮率、凝結時間、圧縮強度）および施工性（ブリージング率、高さ別圧縮強度最大差、高さ別単位容積重量最大差、小間隙充填性）を満足する鋼板巻き立て工法に適したグラウト組成物を提供できる。