(57)【要約】  【課題】気泡の安定性が良好になることで施工品質が良好となり、且つ、比較的短期間で所望の強度が得られるセメント組成物等を提供することを課題とする  【解決手段】本発明は、セメントと、アルファオレフィンスルホン酸系の粉末起泡剤と、粘土鉱物とが含まれ、前記セメントと前記粘土鉱物との合計量に対して前記粘土鉱物が１０質量％以上２５質量％以下含まれているセメント組成物等である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤と、粘土鉱物とが含まれ、前記セメントと前記粘土鉱物との合計量に対して前記粘土鉱物が１０質量％以上２５質量％以下含まれているセメント組成物。
【請求項２】
前記粘土鉱物が、層状粘土鉱物、繊維状粘土鉱物、およびこれらの焼成物からなる群から選択される１種以上である請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
セメントと、アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤と、粘土鉱物と、水とを、前記セメントと前記粘土鉱物との合計量に対して前記粘土鉱物が１０質量％以上２５質量％以下含まれるように混合する気泡含有セメント組成物の製造方法。
【請求項４】
セメントと、アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤と、粘土鉱物と、水とを、前記セメントと前記粘土鉱物との合計量に対して前記粘土鉱物が１０質量％以上２５質量％以下含まれるように混合することで気泡含有セメント組成物を得て、前記気泡含有セメント組成物を施工現場に搬送して施工を行なう気泡含有セメント組成物を用いた施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、起泡剤を含むセメント組成物、気泡含有セメント組成物の製造方法、及びこれを用いた施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアミルク及びエアモルタル等の気泡含有セメント組成物は、空洞充填、軽量盛土、災害時の復旧作業等に用いられている（例えば特許文献１）。また、近年、管更正工法の中込材として水中不分離性能を付加したエアモルタルも開発されている。
【０００３】
特許文献１には、超速硬セメントに所定量の水及び必要な混和剤（エアモルタルの場合にはさらに細骨材）を混練してセメントミルクまたはセメントモルタルを形成し、それとは別に、起泡剤と水とで気泡を形成し、前記セメントミルクまたはセメントモルタルと、前記気泡とを混合するエアミルクまたはエアモルタルの製造方法が記載されている。
【０００４】
また、セメントモルタルと予め混合できるセメントモルタル用の粉末起泡剤が提案されている（例えば特許文献２）。
特許文献２には、所定量の粉末起泡剤をセメント等と予め混合しておき、これに水を添加して起泡させることにより気泡モルタル（エアモルタル）を製造する方法が記載されている。
また、特許文献２には、気泡を強固にするために、粉末起泡剤とともに粘土鉱物等を併用することが記載されている。
【０００５】
しかし、特許文献１のエアミルクまたはエアモルタルは、施工にあたりセメントミルクまたはセメントモルタルと、気泡とを、別々に製造及び搬送し、施工直前に現場で混合する必要があるため、施工現場において混合設備が必要となり、また、施工作業が煩雑である。
【０００６】
特許文献２に記載のエアモルタルでは、予め、起泡剤とセメントモルタルとを混合できるため、前述のような施工作業の煩雑さは解消できるが、粉末起泡剤と粘土鉱物とを併用しても、必ずしも、気泡の安定性は十分に良好なものではない。特に、起泡剤とセメントモルタルとを予め混合してから施工現場へ搬送する場合には、施工現場で施工する際にはエアモルタルから気泡が抜けて気泡の量が減少している、あるいは、気泡が不均一になるおそれがある。このように気泡量が減少したり、不均一であったりするエアモルタルを施工した場合には、施工箇所において設計した体積通りの硬化体を製造できない。さらに、特許文献２に記載のエアモルタルは、施工後、所望強度を得るまでに比較的時間がかかるため、早期に供用開始が求められる施工箇所に施工するには適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−７３９１８号公報
【特許文献２】特開２００４−８３３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記問題点に鑑み、気泡の安定性が良好であることで施工品質が良好となり、且つ、比較的短期間で所望の強度が得られるセメント組成物、気泡含有セメント組成物の製造方法および気泡含有セメント組成物を用いた施工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、特定の起泡剤と特定の配合量の粘土鉱物とを併用することで、セメント組成物中の気泡の安定性が極めて良好になり、且つ比較的短時間で所望の強度発現が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明のセメント組成物は、セメントと、アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤と、粘土鉱物とが含まれ、前記セメントと前記粘土鉱物との合計量に対して前記粘土鉱物が１０質量％以上２５質量％以下含まれている。
【００１１】
本発明は、セメントと、アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤と、粘土鉱物とが含まれ、前記セメントと前記粘土鉱物との合計量に対して前記粘土鉱物が１０質量％以上２５質量％以下含まれていることにより、気泡含有セメント組成物とした場合の気泡の安定性を良好にすることができる。また、気泡含有セメント組成物中の気泡を安定的に維持できるため、予め、起泡剤と起泡剤以外のセメント組成物成分とを混合した気泡含有セメント組成物の状態で施工現場まで搬送することができる。さらに、比較的短時間で所望の強度が発現されるため、施工後、比較的早期に施工箇所の供用が開始できる。
【００１２】
本発明の一態様として、前記粘土鉱物が、層状粘土鉱物、繊維状粘土鉱物、非晶質粘土鉱物、およびこれらの焼成物からなる群から選択される１種以上であってもよい。
【００１３】
前記前記粘土鉱物が、層状粘土鉱物、繊維状粘土鉱物、非晶質粘土鉱物、およびこれらの焼成物からなる群から選択される１種以上である場合には、気泡の安定性をより良好にすることができ、且つ、施工後により短時間で所望の強度が得られる。
【００１４】
気泡含有セメント組成物の製造方法に係る本発明は、セメントと、アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤と、粘土鉱物と、水とを、前記セメントと前記粘土鉱物との合計量に対して前記粘土鉱物が１０質量％以上２５質量％以下含まれるように混合する。
【００１５】
尚、本発明でいう気泡含有セメント組成物とは、起泡剤によって形成された気泡を含むセメント組成物を意味する。
【００１６】
セメント組成物を用いた施工方法に係る本発明は、セメントと、アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤と、粘土鉱物と、水とを、前記セメントと前記粘土鉱物との合計量に対して前記粘土鉱物が１０質量％以上２５質量％以下含まれるように混合することで気泡含有セメント組成物を得て、前記気泡含有セメント組成物を施工現場に搬送して施工を行なう。
【００１７】
セメント組成物を用いた施工方法に係る本発明によれば、前記気泡含有セメント組成物を用いて施工を行なうため、気泡の安定性が良好であることで施工箇所において設計した体積通りの硬化体を製造できない等の施工品質の低下を抑制しうる。また、比較的短時間で所望の強度が得られるため、早期に施工箇所の供用が開始できる。さらに、前記気泡含有セメント組成物を予め得ておき、かかる気泡含有セメント組成物を施工現場に搬送して、施工を行なうため、施工現場で気泡含有セメント組成物を混合する作業を行なう必要がなく、施工作業が容易に行なえる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、気泡の安定性が良好であることで施工品質が良好となり、且つ、比較的短期間で所望の強度が得られるセメント組成物、気泡含有セメント組成物の製造方法および気泡含有セメント組成物を用いた施工方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態について説明する。
まず、本発明のセメント組成物についての一実施形態を説明する。
本実施形態のセメント組成物は、セメントと、アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤と、粘土鉱物とが含まれ、前記セメントと前記粘土鉱物との合計量に対して前記粘土鉱物が１０質量％以上２５質量％以下含まれているセメント組成物である。
【００２０】
本実施形態のセメント組成物は、気泡含有セメント組成物用のセメント組成物である。尚、前記気泡含有セメント組成物とは、起泡剤によって形成された気泡を含むセメント組成物をいい、例えば、少なくともセメントと水とを含むセメントスラリーに、起泡剤で形成した気泡を含有させたエアミルク、エアモルタル等が挙げられる。
【００２１】
セメントとしては、公知のセメントであれば特に制限されることはないが、例えば、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、耐硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント等のポルトランドセメント；高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等の混合セメント；超速硬セメント、アルミナセメントなどが挙げられる。
中でも、高炉セメント、普通セメント等が、可使時間の調整が容易であること、および低コストであることから好ましい。
【００２２】
アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤としては、例えば、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウムを主成分（例えば、３５質量％以上含有する）とする粉末等が挙げられる。このような起泡剤として、例えば、ライオン株式会社製の商品名「リポランＰＪ−４００」、ライオン株式会社製の商品名「リポランＰＢ−８００」などを用いることができる。
前記起泡剤は、粉末であることには限定されるものではないが、粉末起泡剤である場合には、予め、セメント等の粉体成分と混合しておくことができ、製造しやすいため好ましい。
【００２３】
前記アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤の配合量は、例えば、セメントと粘土鉱物との合計量に対して、０．０３質量％以上１質量％以下、好ましくは、０．０５質量％以上０．８質量％以下、さらに好ましくは、０．２質量％以上０．６質量％以下程度である。
前記アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤の配合量が、かかる範囲である場合には、十分な量の気泡が得られると同時に、硬化体とした際に比較的短時間で所望の強度が得られる。
【００２４】
粘土鉱物としては、層状粘土鉱物、繊維状粘土鉱物、非晶質粘土鉱物、シリカ鉱物、長石、沸石、ドロマイト等、これらの粘土鉱物の焼成物、およびこれらの２種以上の混合物が挙げられる。
中でも、層状粘土鉱物、繊維状粘土鉱物、およびこれらの焼成物からなる群から選択される１種以上である粘土鉱物が好ましい。
前記層状粘土鉱物としては、カオリン鉱物、蛇紋岩及び類縁鉱物、パイロフィライト、タルク、雲母粘土鉱物、緑泥岩、バーミキュライト、スメクタイト、ベントナイト等が挙げられる。
前記繊維状粘土鉱物としては、セピオライト、アタパルジャイト等が挙げられる。
前記粘土鉱物の焼成物としては、カオリンの焼成物であるメタカオリン、ハロイサイトの焼成物であるメタハロイサイト等が挙げられる。
【００２５】
前記粘土鉱物の中でも、ベントナイト、アタパルジャイト等が気泡の安定性が良好になるという観点から、および、比較的短時間での所望の強度が得られやすいという観点から、好ましい。
【００２６】
前記粘土鉱物は、膨潤力が１５ｍｌ／２ｇ以上５０ｍｌ／２ｇ以下であることが好ましい。
前記粘土鉱物の膨潤力が前記範囲である場合には、より気泡の安定性が良好になる。
尚、前記膨潤力は日本ベントナイト工業会  標準試験方法（ＪＢＡＳ−１０４)に規定される方法に準拠して測定される膨潤力をいう。
【００２７】
前記粘土鉱物は、前記セメントと前記粘土鉱物との合計量に対して前記粘土鉱物が１０質量％以上２５質量％以下、好ましくは、１５質量％以上２２質量％以上含まれている。
【００２８】
粘土鉱物の配合量が前記範囲である場合には、起泡させた後に、セメント組成物中で安定的に気泡を維持することができる。また、起泡剤の起泡を抑制するおそれがなく、設計通りの体積の硬化体を得ることができる。
【００２９】
本実施形態のセメント組成物には、さらに、遅延剤、減水剤などを含んでいてもよい。また、気泡含有セメント組成物としてエアモルタルを得る場合には、骨材をさらに含んでいてもよい。
【００３０】
次に、本発明の気泡含有セメント組成物の製造方法の一実施形態について説明する。
【００３１】
本実施形態の気泡含有セメント組成物の製造方法は、セメントと、アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤と、粘土鉱物と、水とを、前記セメントと前記粘土鉱物との合計量に対して前記粘土鉱物が１０質量％以上２５質量％以下含むように混合する。
【００３２】
具体的には、粉体成分であるセメントと粘土鉱物と、アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤が粉末である場合には、これとを混合して混合粉体とし、該混合粉体に、所定の水を加えて混練して気泡含有セメント組成物を得る方法が挙げられる。
あるいは、前記粉体成分の各成分と、水とを一度に混合して混練することで気泡含有セメント組成物を得る方法が挙げられる。
いずれの方法においても、前記起泡剤が水に溶解することで気泡が発生し、混練によって該気泡をスラリー状のセメント組成物中に均一に混合することで、エアミルクあるいはエアモルタル等の気泡含有セメント組成物を製造する。
前記混練は、例えば、数Ｌ〜数１０Ｌの容器に、各材料を入れて、ハンドミキサー等で混練りすることで行なうことができる。
【００３３】
前記混練時に配合する水の量は、起泡剤の量などにあわせて適宜調整することが可能であるが、例えば、セメントと粘土鉱物との合計量に対して、６０質量％以上１２０質量％、好ましくは、８０質量％以上１００質量％程度である。
水の量がかかる範囲である場合には、起泡剤を十分に発泡させて、十分な量の気泡を含有させることができる。
【００３４】
尚、前記粉体成分として、充填材、骨材（エアモルタルの場合）などをさらに加えてもよく、液体成分として、遅延剤、減水剤などを水にさらに加えてもよい。
【００３５】
前記充填材を用いる場合に、重油を用いた乾燥を行っていない充填材を用いることが好ましい。充填材としては、例えばけい石粉、けい砂粉（エアモルタルの場合）などが挙げられ、これらは微粉であることが好ましい。硫黄酸化物及び窒素酸化物が付着していない充填材を用いることにより、気泡の安定性をより高めることができる。これは、乾燥時に発生する硫黄酸化物（ＳＯx）及び窒素酸化物（ＮＯx）が気泡を潰す要因の１つであると考えられるためである。
【００３６】
次に、前述のように製造された気泡含有セメント組成物を施工現場で用いて施工を行なう施工方法について説明する。
本実施形態のセメント組成物の施工方法では、セメントと、アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤と、粘土鉱物と、水とを、前記セメントと前記粘土鉱物との合計量に対して前記粘土鉱物が１０質量％以上２５質量％以下含まれるように混合することで気泡含有セメント組成物を得て、前記気泡含有セメント組成物を施工現場に搬送して施工を行なう。
【００３７】
具体的には、本実施形態のセメント組成物の施工方法では、予め工場などの施工現場から離れた場所において気泡含有セメント組成物を前述のような製造方法によって製造して、その後、施工現場に搬送して、施工現場で配合製品として用いることができる。
【００３８】
前記気泡含有セメント組成物を施工現場へ搬送する方法は特に限定されないが、例えば、ミキサー車、モービル車等の搬送車両を用いることが挙げられる。数Ｌ〜数１０ｍ3の工事規模の場合には、モービル車またはミキサー車を用い、数１０ｍ3以上の工事規模の場合には、ミキサー車を用いることが好ましい。
あるいは、製造場所から施工現場まで接続された移送パイプ等の搬送車両以外の搬送装置を用いて搬送してもよい。
【００３９】
前記施工現場に搬送された気泡含有セメント組成物は、そのまま、施工現場で施工してもよく、あるいは、施工現場でさらに水等を添加してから施工してもよい。
【００４０】
本実施形態のセメント組成物は、セメントと、アルファオレフィンスルホン酸系の起泡剤と、粘土鉱物とが含まれ、前記セメントと前記粘土鉱物との合計量に対して前記粘土鉱物が１０質量％以上２５質量％以下含まれていることにより、気泡含有セメント組成物とした時に、気泡が少なくなることを効果的に抑制でき、かつ気泡が抜けてしまうことを効果的に抑制でき、かつ気泡が不均一になることを効果的に抑制できるので、気泡の安定性を良好にすることができる。
このため、施工現場に到着前に予め、起泡剤によって気泡を発泡させておいても、気泡の安定性が高いため、施工現場で配合製品として用いることができ、施工現場において、セメント組成物の各成分を混合する煩雑な作業が不要になり、施工作業を容易に行なえる。
【００４１】
また、予め、セメントミルクまたはセメントモルタル等のスラリー状のセメント組成物と、起泡剤とを別々に搬送せずに事前に混合した状態で搬送できるので、搬送コストも抑制できる。
さらに、搬送に先立って混合した材料の必要分のみを製造、搬送すればよいので、材料ロスが小さく、コスト的に有利である。
また、施工現場では、別々の搬送媒体で搬送されたスラリー状のセメント組成物と起泡剤とを専用装置で混合する必要がなく、よって、施工現場において設備の小型化を図ることができる。
このように、本実施形態のセメント組成物、気泡含有セメント組成物の製造方法及びこれらの施工方法は、施工場所に大型設備を必要としないので、施工量が小規模（例えば１００ｍ3未満）の場合に特に有利である。
【００４２】
尚、本実施形態は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【実施例】
【００４３】
以下に実施例を示して、本発明にかかる気泡含有セメント組成物としてのセメントミルクについて、さらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４４】
（セメント組成物の配合）
本実施例で用いるセメントミルク用のセメント組成物として表１の配合量の実施例１乃至９、および比較例１乃至４を準備した。
尚、使用した各材料の詳細は以下のとおりである。
【００４５】
【表１】
2014091665.tif 000002
【００４６】
（材料）
セメント：高炉セメント（商品名「高炉セメントＢ種」、住友大阪セメント社製）
粘土鉱物：ベントナイト（ホージュン社製  スーパークレイ：膨潤力３０ｍｌ/2ｇ）
アタパルジャイト（林化成社製  アタゲル５０：膨潤力２５ｍｌ/2ｇ）
粉末起泡剤：商品名「リポランＰＢ−８００」、ライオン社製
【００４７】
（製造方法）
まず、粉体成分として、セメント、粘土鉱物および粉末気泡剤を容量５Ｌの容器に入れてゴム栓２個を入れて振とうして混合した後、容量５Ｌの容器で表１に記載の各分量の水を加えて、ハンドミキサー（商品名「ＵＴ−１３０５」、マキタ社製）を用いて１３００ｒｐｍで２分間混練して、エアミルクを得た。
【００４８】
（評価方法）
各実施例および比較例について、密度、空気量、フロー、性状および圧縮強度を以下のように測定した。
《密度／空気量》
混練から２分後の各エアミルクの総重量および体積を測定した。
密度は、前記総重量と体積とから求めた。さらに、空気量は、前記密度及び重量から求めた。
《フロー値》
フロー値は、ＮＥＸＣＯ試験法３１３に記載のフロー試験に準じて測定した。
《圧縮強度》
圧縮強度は、ＪＩＳ  Ａ  １２１６に記載の土の一軸圧縮試験方法に準じた方法を用いて、材齢１日、７日、２８日の圧縮強度を測定した。
《性状》
混練直後のエアミルクをブリーディング袋に充填し、３時間後の性状を目しで観察し、消泡、分離、底部の水が溜まりの有無を評価した。
これらの結果を表２に示した。
【００４９】
【表２】
2014091665.tif 000003
【００５０】
（評価結果）
表２に示すように、各実施例のエアミルクは、材齢１日で圧縮強度が２０ｋＮ／ｍ2を超えていた。さらに、目視による性状観察においても消泡、分離、底部の水が溜まりは発見されなかった。
このように各実施例のエアミルクは、材齢１日における圧縮強度が高く、且つ、十分に気泡を含み、あるいは、気泡抜けが抑制され、さらに、気泡の均一性が高いことがわかった。
【００５１】
一方、粘土鉱物を含まない比較例１および３では、泡が消えて減少しており、均一な泡がなかった。さらには、消泡によるセメントミルクの分離が発生していた。さらに、材齢１日では未硬化であったため圧縮強度は測定できなかった。
粘土鉱物の配合量が少ない比較例２は、空気量は比較的多かったが、性状観察では分離による水溜りが発生していた。さらに、材齢１日では圧縮強度が２０ｋＮ／ｍ2未満であった。
また、粘土鉱物の配合量が多い比較例４では、混練ができず、セメントミルクが得られなかった。