(57)【要約】      （修正有）【課題】水への高分散性、混練時間の短縮化、低いモルタルの温度依存性、高いポンプ圧送性、製造の安定性、高いコテ仕上げの作業性が得られ、モルタルを厚付けでき、養生しなくても初期乾燥ひび割れが抑えられるポリマーセメントモルタル組成物を提供する。【解決手段】ポリマーセメントモルタル組成物の配合をポルトランドセメント１００重量部、珪砂５０〜３００重量部、再乳化粉末樹脂５〜３０重量部、粉末分散剤０．０３〜３．０重量部、消泡剤０．０３〜３．０重量部としたので、ポリマーセメントモルタルの温度依存性が小さく、一年を通して同一配合が可能で、物性も安定する。粉末分散剤の添加により再乳化粉末樹脂の分散性が高まる。よって、水への高分散性、混練時間の短縮化、高いポンプ圧送性、製造の安定性、高いコテ仕上げの作業性が得られ、しかもモルタルの厚付けが可能で、吹付後、養生しなくても初期乾燥ひび割れが抑えられる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメント１００重量部、珪砂５０〜３００重量部、再乳化粉末樹脂５〜３０重量部、粉末分散剤０．０３〜３．０重量部および消泡剤０．０３〜３．０重量部を含有し、
前記ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメントおよびまたは早強ポルトランドセメントからなるポリマーセメントモルタル組成物。
【請求項２】
前記粉末分散剤が、非イオン系の粉末状界面活性剤である請求項１に記載のポリマーセメントモルタル組成物。
【請求項３】
水とポリマーセメントモルタル組成物とを混練して得られたポリマーセメントモルタル中の空気量が、５〜３０％であるポリマーセメントモルタル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はポリマーセメントモルタル組成物、詳しくはコンクリート構造物を補強、補修するため、現場で水と混練してコンクリート躯体に吹き付けられるポリマーセメントモルタル組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物を補強、補修するため、現場で水と混練してポリマーセメントモルタル（フレッシュモルタル）とし、その後、コンクリート構造物の壁面に吹付け機を用いて吹付けられるポリマーセメントモルタル組成物が知られている。
従来のポリマーセメントモルタル組成物として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
特許文献１のポリマーセメントモルタル組成物は、普通または早強ポルトランドセメント、珪砂、再乳化粉末樹脂、セルロース誘導体、所望により粉末添加剤、繊維および軽量骨材などを混合調整したものである。
【特許文献１】特開平６−２４８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１のポリマーセメントモルタル組成物では、以下の欠点があった。
(1) 再乳化粉末樹脂を調合したモルタル組成物は、水への分散性が低い。そのため、この組成物に水を添加して混練し、ポリマーセメントモルタルを得るときに混練時間が長くなっていた。しかも、混練時には粉体のモルタル組成物が分離しやすくなる。これにより、ポンパビリティが低下し、ポンプによるポリマーセメントモルタルのポンプ圧送性が劣っていた。その結果、圧送距離が長くなると、フレッシュモルタルを圧送できない場合があった。
【０００４】
(2) このように、再乳化粉末樹脂を使用するため、温度および練混ぜ水量などの影響によって樹脂の溶解度が変動し、安定したポリマーセメントモルタルの製造が困難となっていた。しかも、モルタル中には再乳化粉末樹脂が十分に分散されていない。そのため、モルタル吹付け後、ドライアウトなどの作用により、ポリマーセメントモルタルの表面がこわばり（モルタルの表面近傍だけの硬化）、左官によるコテ仕上げの作業性が低下していた。さらに、このモルタル表面のこわばりにより、モルタル吹付け後、例えば養生剤の散布またはシート養生といった所定の養生を施さなければ、硬化後のモルタルに初期乾燥ひび割れが発生していた。
【０００５】
(3) また、特許文献１では、吹付け後のポリマーセメントモルタルのダレを防止するため、増粘剤であるセルロース誘導体が所定量添加されている。しかしながら、セルロース誘導体は温度依存性が高い。その結果、１年を通してポリマーセメントモルタルを安定して作製することは困難であった。
しかも、例えばコンクリート構造物の天井面にポリマーセメントモルタルを厚く吹付ける（以下、厚付け）場合、このようにポリマーセメントモルタルが高粘度であれば、吹き付けたポリマーセメントモルタルにダレが生じるという理由で、ポリマーセメントモルタルを厚付けすることは難しくなっていた。その結果、前記コテ仕上げ時にポリマーセメントモルタルのコテ離れが悪くなり、その作業性が低下していた。
【０００６】
(4) 特許文献１では、混練り時、ポリマーセメントモルタル中にエントラップドエアー（気泡）が大量に混入される。そこで、従来ではポリマーセメントモルタル組成物に若干量の消泡剤を添加し、ポリマーセメントモルタルに含まれる空気が低減している。しかしながら、これに起因してポンパビリティーの低下が増長され、ポリマーセメントモルタルの圧送性がさらに低下していた。
【０００７】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、ポリマーセメントモルタル組成物に脂肪酸系の界面活性剤を添加すれば、前述した混練時の水に対する再乳化粉末樹脂の分散性およびポリマーセメントモルタルの温度依存性が改善されることなどを知見し、この発明を完成させた。
【０００８】
この発明は、水への分散性が高く、水との混練時間の短縮化が図れ、ポリマーセメントモルタルの温度依存性が低いとともにポンプ圧送性が高く、モルタルの厚付けが可能で、モルタル吹付け後に養生を施さなくても初期乾燥ひび割れが発生し難く、しかも安定した製造が可能で、コテ仕上げの作業性も高めることができるポリマーセメントモルタル組成物を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、ポルトランドセメント１００重量部、珪砂５０〜３００重量部、再乳化粉末樹脂５〜３０重量部、粉末分散剤０．０３〜３．０重量部および消泡剤０．０３〜３．０重量部を含有し、前記ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメントおよびまたは早強ポルトランドセメントからなるポリマーセメントモルタル組成物である。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、再乳化粉末樹脂を有するポリマーセメントモルタル組成物中に粉末分散剤を添加したので、再乳化粉末樹脂の分散性が改善され、所定のポリマーセメントモルタルを短時間の混練で得ることができる。
再乳化粉末樹脂は温度依存性が高い。そのため、従来のポリマーセメントモルタル組成物では年間を通した品質保持に不安があったものの、この発明では粉末分散剤を添加することで、これを改善することができる。しかも、粉末分散剤が添加されたポリマーセメントモルタルは粘性が従来品に比べて低い。これにより、天井面または垂直面へのモルタル吹き付け時、モルタルの厚付け（厚さ２０ｍｍ以上) が可能となり、これに付随したコテ仕上げ時の作業性も高まる。例えば天井面に厚付けする場合、従来のように粘性が高ければ、厚付けがし難く、吹付け後のコテ仕上げ時におけるポリマーセメントモルタルのコテ離れが悪く、コテ仕上げの施工性が低下していた。
【００１１】
ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメントでもよいし、早強ポルトランドセメントでもよい。または、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの混合物でもよい。
珪砂の粒径は限定されない。例えば０．０１〜３．０ｍｍでもよい。
珪砂が５０重量部未満ではポリマーセメントモルタルがセメントリッチ（富配合）となり、モルタル硬化後に乾燥収縮ひび割れなどの耐久性を阻害する。また、３００重量部を超えるとポリマーセメントモルタルが貧配合となり、モルタル硬化後の強度低下などの物理的性質が低下する。珪砂の好ましい添加量は、１００〜２００重量部である。この範囲であれば十分な強度と耐久性および良好な施工性が確保される。
【００１２】
再乳化粉末樹脂としては、例えばエチレン酢酸ビニル、酢酸ビニルビニルバーサテート、スチレンアクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル系の樹脂などを採用することができる。
再乳化粉末樹脂が５重量部未満では、ポリマーセメントモルタルの性能（高い耐久性など）を十分に発揮することができない。また、３０重量部を超えると、ポリマー特有の粘性が増大し、吹き付け施工性（厚付け性）を著しく低下させる。再乳化粉末樹脂の好ましい添加量は８〜２５重量部である。この範囲であれば吹き付け施工性を損なうことなく、モルタルの物理的性能を低下させず、十分な耐久性を有することができる。
【００１３】
粉末分散剤としては、例えば非イオン系の粉末状界面活性剤（分散剤）であり、Ｃ１２〜Ｃ２２の脂肪アルコールに酸化エチレンを付加重合したものを採用することができる。脂肪アルコールには、ラウリル、セチル、オレイル、牛脂などの界面活性剤を採用することができる。
粉末分散剤の添加量が０．０３重量部未満では、分散効果が十分に発揮されない。また、３．０重量部を超えると、分散効果に変化はなく、コストが増大し、過剰に空気が混入されてしまう。粉末分散剤の好ましい添加量は０．１〜２．０重量部である。この範囲であれば適度な分散効果を発揮し、安定したポリマーセメントモルタルを製造することができる。また、ポンパビリティを良好にする適量の空気が混入される。
【００１４】
消泡剤としては、例えば無機担体と非イオン界面活性剤の混合物を採用することができる。
消泡剤の添加量が０．０３重量部未満では消泡効果がなく、混練時にエントラップドエアを多く含み、混練後、急激にエア量が減少してくるため、フレッシュ時の性状が短時間で変化する。また、３．０重量部を超えると消泡効果により、空気量が著しく減少し、それに伴い単位容積重量が大きくなる。そのため、ポンプ圧送時に圧送圧が大きくなり、圧送困難となる。消泡剤の好ましい添加量は０．１〜１．５重量部である。この範囲であれば適度な空気が混入（５．０〜３０％）し、ポンパビリティが良好となる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記粉末分散剤が、非イオン系の粉末状界面活性剤である請求項１に記載のポリマーセメントモルタル組成物である。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、粉末分散剤を非イオン系の粉末状界面活性剤としたので、再乳化粉末樹脂の分散性が改善され、所定のポリマーセメントモルタルを短時間の混練で作製することができる。また、再乳化粉末樹脂は温度依存性が大きく、年間を通して品質が安定しない欠点があったが、分散剤を添加することで、その欠点を補うことができる。また、天井および垂直面の吹き付けに不必要な粘性が小さいので、厚付けが可能となる。
【００１７】
非イオン系の粉末状界面活性剤とは、Ｃ１２〜Ｃ２２の脂肪アルコールに対して、酸化エチレンを付加重合したものである。
脂肪アルコールとしては、ラウリル、セチル、オレイル、牛脂などを採用することができる。非イオン系の粉末状界面活性剤のうち、最適なものは、ラウリルおよび牛脂である。これは、アクリル系の再乳化粉末樹脂と相性が非常に良好という理由による。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、水とポリマーセメントモルタル組成物とを混練して得られたポリマーセメントモルタル中の空気量が、５〜３０％であるポリマーセメントモルタルである。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、モルタル混練時、例えば適量の消泡剤を添加することで、モルタル中の空気量を５〜３０％に調整する。これにより、モルタルの単位容積当たりの重量が低下し、モルタルのポンプ圧送性は高まる。その結果、圧送距離が長い場合でもポリマーセメントモルタルを圧送することができる。この際、ポンプの圧送負荷が小さいため、混練したモルタルの水量を低減して製造することができる。その結果、モルタルの厚付性が向上し、モルタルの物性も高まる。圧送されたモルタルは、吹き付け時にその中の空気が飛散する。これにより、硬化後のポリマーセメントモルタルには、十分な強度と耐久性とが得られる。
また、ポリマーセメントモルタル中の空気は、吹き付け中に飛散する。そのため、吹き付けられた（または硬化後の）モルタルは、空気量が０．５〜５．０％まで低下することになる。その結果、ポリマーセメントモルタルの補修材としての物性は、従来品と比較して略同じである。
【００２０】
ポリマーセメントモルタルに含まれる空気が５．０％未満では、このモルタルの単位容積当たりの重量が嵩張り、モルタルのポンプ圧送時の圧力が増大し、ポンプ圧送が困難になる。また、このモルタルに含まれる空気が３０％を超えると、混練後、空気量が急激に減少し、混練時の性状が短時間で変化してしまう。
ポリマーセメントモルタル中の好ましい空気量は１０〜２０％である。この範囲であれば混練後からのモルタルの性状が安定し、圧送圧が小さくなるため、長距離の圧送が可能になるというさらに良好な効果が得られる。
【００２１】
次に、得られたモルタルの空気量が５〜３０％になるように消泡剤で調整する。これにより、ポンプ圧送性が高まり、圧送距離が長い場合でもポリマーセメントモルタルを圧送することができる。また、このときの圧送負荷が小さいため、混練したモルタルの水量を低減して製造できる。その結果、モルタルの厚付け性が向上する。圧送したモルタルを吹き付けることで、モルタル中のエアーが飛散し、モルタル自体の物性が向上する。これにより、吹き付けられたポリマーセメントモルタルは、十分な強度と耐久性とが得られる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、このようにポリマーセメントモルタル組成物の配合を、ポルトランドセメント（普通ポルトランドセメントおよびまたは早強ポルトランドセメント）１００重量部、珪砂５０〜３００重量部、再乳化粉末樹脂５〜３０重量部、粉末分散剤０．０３〜３．０重量部、消泡剤０．０３〜３．０重量部としたので、得られたポリマーセメントモルタルは温度依存性が小さく、一年を通して同一配合とすることが可能であり、その物性も安定する。
また、水との混練時に、短時間の混練で再乳化粉末樹脂が分散するため、混練り時間が短縮され、その施工性も高まる。すなわち、ポリマーセメントモルタルの圧送性およびコテ仕上げの作業性などがそれぞれ高まる。しかも、ポリマーセメントモルタルの流動性が高いことからモルタルの厚付けも可能で、モルタル吹付け後の養生を省略しても初期乾燥ひび割れが発生し難い。
【００２３】
特に、請求項２に記載の発明によれば、粉末分散剤を非イオン系の粉末状界面活性剤としたので、再乳化粉末樹脂の分散性が改善され、所定のポリマーセメントモルタルを短時間の混練で作製することができる。また、再乳化粉末樹脂は温度依存性が大きく、年間を通して品質が安定しない欠点があったが、粉末分散剤を添加することで、その欠点を補うことができる。また、天井および垂直面の吹き付けに不必要な粘性が小さいので、厚付けが可能となる。
【００２４】
また、請求項３に記載の発明によれば、モルタル中の空気量を５〜３０％に調整したので、モルタルの単位容積当たりの重量が下がり、モルタルのポンプ圧送性（流動性）をさらに高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ただし、この発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２６】
（１）使用材料
この発明に使用される材料を以下の表１に示す。また、表２には６種類のプレミックス材料の組成を示す。
表１中、細骨材を構成する珪砂３〜８号の粒度は０．０１〜３．０ｍｍである。
【００２７】
【表１】
2006044949.tif 000002
【００２８】
【表２】
2006044949.tif 000003
【００２９】
（２）評価項目および評価方法
ａ）吹付け厚の評価
コンクリート版に１０００×１０００ｍｍの型枠を組み、下面から吹き付けを行う。そのときに、吹き付けられた厚さを測定する。
ｂ）コテ仕上げ性の評価
コンクリート版に１０００×１０００ｍｍの型枠を組み、下面から吹き付けを行う。そのときに、吹き付けられたモルタルのコテ慣らしを実際に行う。コテにモルタルが引きずられるかどうかを評価する。引きずられない場合が良好である。
ｃ）ポンプ圧送性の評価
混練されたフレッシュモルタルを、実際にポンプ圧送する。スクイズポンプ、圧送距離１０ｍ（水平距離）、圧送管、耐圧ホース１．５インチ管を用いた場合の圧送圧を測定する。４．０ＭＰａを基準とする。
【００３０】
（３）モルタル混練方法
容量５０リットルの強制パン型モルタルミキサに、あらかじめセメント、珪砂、再乳化粉末樹脂、粉末分散剤および消泡剤をプレミックスした材料を投入し、所定量の水を加えて１８０秒間混練した。
（４）モルタル吹付け方法
混練したモルタルをポンプ圧送し、吹き付けノズル近傍で、圧縮空気（０．５〜０．７ＭＰａ）を利用して、モルタルを霧状に吹き付ける方法を採用した。
【００３１】
（５）モルタルのコテ仕上げ方法
吹き付けたモルタルに、金ゴテを用いて、平滑な面が出るような仕上げ方法を採用した。
（６）モルタルのポンプ圧送方法
モルタルポンプ（スクイズポンプ；岡三機工社製、型式；ＯＫＰ−１００Ｖ）を用いて、圧送は１．５インチ耐圧ホース、ホース長（水平距離）の圧送条件でポリマーセメントモルタルをノズル先端で、圧縮空気と同時に、噴霧上のモルタルを天井面に吹き付けた。
【００３２】
〔試験例１〜３８，比較例１〜４４〕
上記（３）のモルタル混練方法に則り、ミキサ内にあらかじめ原料をプレミックスした材料に水を加え、混練してポリマーセメントモルタルを作製した。
その際、図１ａ〜図１ｃのグラフに示すように、粉末分散剤を添加することで、環境温度が異なっても（図１ａ；５．０℃、図１ｂ；２０．０℃、図１ｃ；３５．０℃）、２〜３分程度の混練時間でフロー値（流動性）が一定し、十分に混練されることが分かった。一方、粉末分散剤を添加しなかった場合には、１０分以上混練してもフロー値は一定しなかった。
【００３３】
得られたポリマーセメントモルタルを用いて、粉末分散剤の添加量と施工性（天井面へのモルタルの吹き付け厚とコテ仕上げ性）の試験を行った。
すなわち、上記（６）のスクイズポンプを用いて、ポリマーセメントモルタルを１０ｍ水平圧送した。その後、吹付けられたポリマーセメントモルタルを（５）の方法でコテ仕上げした。その結果を、表３に示す。
【００３４】
【表３】
2006044949.tif 000004
注1)
×：材料分離のため閉塞(未試験)
△：吹付け性(天井面での厚付け厚；10mm以上20mm未満)
○：吹付け性(天井面での厚付け厚；20mm以上40mm未満)
◎：吹付け性(天井面での厚付け厚；40mm以上70mm未満)
注2)
×：材料分離のため閉塞(未試験)
△：コテ仕上げ性：悪(コテ離れが悪い)
○：コテ仕上げ性：良
◎：コテ仕上げ性：良好
注3)（表４，５の注3も同じ）
×：圧送不可能(閉塞)
○：圧送可能(圧送圧高い；3.0〜4.0MPa)
◎：圧送良好(圧送圧低い；1.0〜2.5MPa )
【００３５】
【表４】
2006044949.tif 000005
【００３６】
【表５】
2006044949.tif 000006
【００３７】
表３から明らかなように、粉末分散剤を０．０３〜３．０重量部添加することで、ポリマーセメントモルタルの吹き付けの施工性は、上記３つの何れの環境温度においても良好と判断することができた（吹付け厚２０ｍｍ以上、コテ仕上げが良好）。粉末分散剤を添加しない場合には、ポルトランドセメントが分離し、ポンプ圧送時点でホースが閉塞してしまった。粉末分散剤の添加量が３．５重量部以上では、モルタルに空気が過剰に混入され、モルタルの状態が短時間に変化し、圧送中に閉塞してしまった。
【００３８】
次に、ポリマーセメントモルタルを用いて、ポンプ圧送性の試験を行った。具体的には、消泡剤の添加量を増減して混練後のフレッシュモルタル（ポリマーセメントモルタル）の空気量を調整し、上記スクイズポンプによる１０ｍの水平圧送と、３０ｍの水平圧送と、１０ｍの水平圧送後に５ｍの鉛直上向きの圧送とをそれぞれ実施した。その結果を表４および表５に示す。
【００３９】
表４および表５から明らかなように、消泡剤を０．０３〜３．０重量部添加することで、ポリマーセメントモルタルのポンプ圧送性は、上記３つの環境温度の何れにおいても良好と判断することができた（モルタルの圧送圧４．０ＭＰａ以下）。
【００４０】
こうして得られたポリマーセメントモルタルは温度依存性が小さく、一年を通して同一配合とすることが可能であり、その物性も安定する。
また、ポリマーセメントモルタルは流動性が高く、モルタル吹付け後の養生を省略しても初期乾燥ひび割れが発生し難い。
粉末分散剤として非イオン系の粉末状界面活性剤を採用したので、再乳化粉末樹脂の分散性が著しく高められ、ポリマーセメントモルタルの温度依存性が小さく、１年間を通してポリマーセメントモルタルの組成の同一配合が可能で、物性も安定する。よって、混練時間の短縮化、高いポンプ圧送性、製造の安定性、高いコテ仕上げ性が得られる。しかも、モルタルの厚付けが可能になる。
さらに、ポリマーセメントモルタル中の空気量を５〜３０％としたので、モルタルの単位容積当たりの重量が低下し、モルタルのポンプ圧送性をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１ａ】この発明の実施例１に係るポリマーセメントモルタル組成物の環境温度５．０℃での混練時間とフロー値との関係を示すグラフである。
【図１ｂ】この発明の実施例１に係るポリマーセメントモルタル組成物の環境温度２０．０℃での混練時間とフロー値との関係を示すグラフである。
【図１ｃ】この発明の実施例１に係るポリマーセメントモルタル組成物の環境温度３５．０℃での混練時間とフロー値との関係を示すグラフである。
【図１ａ】
2006044949.tif 000007
【図１ｂ】
2006044949.tif 000008
【図１ｃ】
2006044949.tif 000009