(57)【要約】【課題】  低強度領域のモルタルにおける水中不分離性、材料抵抗性を十分に確保するとともに、流動性にも優れた低強度モルタル組成物とこの低強度モルタル組成物から製造される人工地盤を提供する。【解決手段】  ５〜１５Ｎ／ｍｍ2の圧縮強度を有する人工地盤を製造する際に用いられる低強度モルタル組成物において、水セメント比を７０〜１２０％とするとともに、増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と、アニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する混和剤を、単位水量に対して、０．５〜５．０重量％の割合で配合して、流動性、材料分離抵抗性、水中不分離性を向上させるようにした。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
増粘性混和剤が配合された、５〜１５Ｎ／ｍｍ2の圧縮強度を有する低強度モルタルを製造するためのモルタル組成物であって、上記モルタルの水セメント比を７０〜１２０％とするとともに、上記増粘性混和剤として、第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤であり、上記化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）とが、両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）の組み合わせ、または、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、から選択される添加剤のうちのいずれかの添加剤を用いたことを特徴とする低強度モルタル組成物。
【請求項２】
上記増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）を含有する増粘性混和剤を用いるとともに、上記化合物(Ａ)と上記化合物(Ｂ)とを、単位水量に対して、それぞれ０．５〜５．０重量％の割合で配合したことを特徴とする請求項１に記載の低強度モルタル組成物。
【請求項３】
上記増粘性混和剤に加えて、セメント混和剤として、カルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を、セメントに対して、０．１〜２．０重量％の割合で配合したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の低強度モルタル組成物。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の低強度モルタル組成物を用いて作製したことを特徴とする人工地盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モルタル組成物に関するもので、特に、人工地盤などに用いられる水セメント比の大きな低強度領域におけるモルタル組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物や橋、道路などの構造物の地盤が軟弱な場合には、不同沈下や崖崩れ等の災害を引き起こす可能性があるため、予め地盤改良を実施するなどして、それぞれの構造物に適応した地盤を造成する必要がある。従来の地盤改良技術は、セメントミルクやセメントモルタルなどの改良材を上記地盤中の原位置で攪拌混合し、上記改良材が地盤と化学的な結合をすることで上記地盤を強固にするようにしている。
しかしながら、上記従来の地盤改良方法では、地盤中の原位置にて改良材を攪拌混合するようにしていることから、地盤改良に時間がかかるだけでなく、地盤の圧縮強度を均一にすることが困難であった。
そこで、セメントの一部をフライアッシュで置換したモルタルなどにより５〜１５Ｎ／ｍｍ3の圧縮強度を有する人工地盤を作製し、これを上記軟弱な地盤と置換えることにより上記各構造物に適応した地盤を造成したり、上記モルタルを支持岩盤上に打設して人工地盤とする方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】日本建築学会技術報告集、第５号、１９９７年１２月号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このような、人工地盤に用いられるモルタル組成物には、水中不分離性、材料抵抗性に優れるとともに、流動性にも優れていることが要求されるが、圧縮強度が１５Ｎ／ｍ3を下回るような、水セメント比の大きいモルタルでは、通常、ブリーディングが大きくなってしまうといった問題点がある。このブリーディングを抑えるには、通常、粘性を付与する材料を添加するが、これにより、材料分離抵抗性は増加するものの、今度は流動性が低下してしまうという新たな問題が生じてしまう。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、低強度領域のモルタルにおける水中不分離性、材料抵抗性を十分に確保するとともに、流動性にも優れた低強度モルタル組成物とこの低強度モルタル組成物から製造される人工地盤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の請求項１に記載の発明は、増粘性混和剤が配合された、５〜１５Ｎ／ｍｍ2の圧縮強度を有する低強度モルタルを製造するためのモルタル組成物であって、上記モルタルの水セメント比を７０〜１２０％とするとともに、上記増粘性混和剤として、第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤であり、上記化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）とが、両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）の組み合わせ、または、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、から選択される添加剤のうちのいずれかの添加剤を用いたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の低強度モルタル組成物において、上記増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）を含有する増粘性混和剤を用いるとともに、上記化合物(Ａ)と上記化合物(Ｂ)とを、単位水量に対して、それぞれ０．５〜５．０重量％の割合で配合したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の低強度モルタル組成物において、上記増粘性混和剤に加えて、セメント混和剤として、カルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を、セメントに対して０．１〜２．０重量％の割合で配合したものである。
請求項４に記載の発明は、構造物の地盤が軟弱な場合に、上記軟弱な地盤と置換えるための、所定の圧縮強度を有する人工地盤であって、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の低強度モルタル組成物を用いて作製したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、増粘性混和剤が配合されたモルタル組成物において、上記モルタルの水セメント比を７０〜１２０％とするとともに、上記増粘性混和剤として、第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤であり、上記化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）とが、両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）の組み合わせ、または、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、から選択される添加剤のうちのいずれかの添加剤を用いたので、高流動、水中不分離性に優れるとともに、材料分離抵抗性に優れたモルタル組成物を得ることができる。また、このモルタル組成物を用いることにより、５〜１５Ｎ／ｍｍ2の圧縮強度を有する人工地盤を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の最良の形態について説明する。
本発明の最良の形態に係るモルタル組成物は、セメント、水、細骨材に、セメント混和剤を配合するとともに、増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と、アニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する混和剤を用いたもので、その製造方法としては、はじめに、セメント、水、細骨材に、コンクリート用化学混和剤と、上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを練り混ぜて混練物を作製した後、この混練物に上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）を添加して再度混練して作製される。
上記セメントとしては、特に限定されるものではなく、石灰石・粘土・酸化鉄などを原料とした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，白色ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントや、高炉セメント，フライアッシュセメント，シリカセメントなどの混合セメントを用いることができる。
このとき、水セメント比（Ｗ／Ｃ）を７０〜１２０％とすることが好ましい。水セメント比が７０％未満であるとセメント量が多すぎるため強度が高くなり、これを人工地盤に適用した時に、基礎構築をする上で支障をきたす恐れがある。また、１２０％を超えるセメント量が過小となってブリーディングが大きくなり、必要強度が得られないだけでなく、耐久性状の品質も低下するので、７０〜１２０％とすることが好ましい。
また、上記細骨材は、１０ｍｍ網ふるいを全て通過し、５ｍｍ網ふるいを８５重量％以上通過する骨材であり、川砂から得られたものを用いているが、海砂，山砂，砕石などから得られたものでもよい。
【０００８】
また、本発明に用いられる第１の水溶性低分子化合物（Ａ）としては、４級アンモニウム塩型カチオン性界面活性剤が好ましく、特に、アルキルアンモニウム塩を主成分とする添加剤が好ましい。また、第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）としては、芳香環を有するスルフォン酸塩が好ましく、特に、アルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする添加剤が好ましいが、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）としては、ドデカン酸アミドプロピルベタインなどの両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とＰＯＥ（３）ドデシルエーテル硫酸エステル塩などのアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）の組み合わせ、または、上記カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭化ナトリウムなどの臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせであってもよい。
【０００９】
ところで、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とがある一定の割合でセメント中に混入されると、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とが電気的に配列して擬似ポリマーを形成することにより、上記混和剤は増粘剤として機能するが、このためには、上記のように、第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）を先に添加して混練した後、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）を添加するようにすることが肝要である。
これは、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを同時に添加すると、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とが不均質な状態で擬似ポリマーを形成してしまうので、擬似ポリマーを均質な状態で形成させて所望の特性を得るためには長時間の混練が必要となるためである。
また、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）を先に加えると、混練の際に泡が発生してモルタルの空気量が多くなり、強度の低下や比重の減少等が起こる場合がある。
【００１０】
上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）との添加量は、単位水量に対して、それぞれ０．５〜５．０重量％の割合で配合することが好ましい。上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）との添加量が０．５重量％未満である場合には、粘性が得られず、ブリーディングが増大するため材料分離抵抗性、水中不分離性が低下する。一方、５．０重量％を超えた場合には粘性が大きくなり、高流動、セルフレベリング性が低下するので、０．５〜５．０重量％配合することが好ましい。これにより、水中不分離性、材料分離抵抗性に優れるとともに、流動性にも優れたモルタル組成物を得ることができる
また、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）との配合比としては、２：５〜５：２の範囲が好ましい。なお、実験の結果では、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）との配合の割合が１：１の場合が最適であった。
【００１１】
また、上記セメント混和剤としては、リグニン系、ポリカルボン酸系、メラミン系、ナフタリン系、あるいは、アミノスルホン酸系などのポリエーテル系減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤などの、通常使用されているセメント混和剤の中から適宜選択することができる。中でも、上記増粘性混和剤との相溶性に優れたカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を、上記セメントに対して、好ましくは０．１〜２．０重量％の割合で配合することにより、セルフレベリング性、高流動性を確実に発揮させることができる。
【００１２】
このように、本実施の形態によれば、５〜１５Ｎ／ｍｍ2の圧縮強度を有する低強度モルタルを製造する際に、水セメント比を７０〜１２０％とするとともに、増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と、アニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する混和剤を、単位水量に対して、０．５〜５．０重量％の割合で配合したので、流動性に優れるとともに、材料分離抵抗性、水中不分離性に優れた低強度モルタル組成物を得ることができる。また、上記低強度モルタルを用いることにより、５〜１５Ｎ／ｍｍ2の範囲の圧縮強度を有する人工地盤を容易に製造することができる。
【実施例】
【００１３】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるものではない。
図１の表に示す、水セメント比、増粘性混和剤、セメント混和剤の配合が異なるモルタル組成物を作製し、このモルタル組成物を用いて人工地盤モルタルを作製した。なお、単位水量は４１０kg/m3と一定にし、目標空気量は６％とした。
ここで、セメントとしては、普通ポルトランドセメント（住友大坂セメント社製、普通ポルトランドセメント）に水を加え、水セメント比がそれぞれ７０〜９０％になるように調整した後、これに混和剤として、高性能特殊混和剤（花王株式会社製、カルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤、商品名「マイテイ４０００ＦＡ」）と、アルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする添加剤（花王株式会社製、商品名「ビスコトップ１００ＦＡ」）とを配合し、これに、川砂から得られた中目の細骨材を加えて練り混ぜた後、この混練物にアルキルアンモニウム塩を主成分とする添加剤（花王株式会社製、商品名「ビスコトップ１００ＦＢ」）を添加して再度混練し、モルタル組成物を作製し、フロー値、沈下量及びブリーディング量を測定した後（沈下量及びブリーディング量については、水セメント比が８０％であるモルタル組成物についてのみ測定）、上記モルタル組成物を用いて供試体を気中及び水中にて打設し、その圧縮強度を測定した。
なお、試験方法は以下の通りである。
（１）フロー試験
グラウト材のフロー試験に準じて実施した。測定は、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの塩ビパイプの上面までモルタルを詰め、パイプを上方に引き上げた時のモルタルの広がりをフロー値とした。
（２）ブリーディング及び沈下量
φ１０×２０ｃｍの型枠にモルタルを打設し、２４時間静置後のモルタル上面の下がり量により求めた。
（３）圧縮強度試験
φ５０×１００ｍｍの圧縮試験供試体を気中打設したものと、耐水性確認のため、水中打設したものを作製し、養生はいずれも供試体を湿布で覆うことによる湿空養生とし、圧縮強度を測定した。
図１の表に示すように、本発明のモルタル組成物は、いずれの場合も、フロー値が２００ｍｍ以上と流動性に優れているだけでなく、沈下量も極めて小さくブリーディングしないことから、材料分離抵抗性、水中不分離性にも優れた特性を有していることがわかる。また、気中打設、水中打設のいずれの場合も、Ｎｏ．４の試料を除いて、その圧縮強度は５〜１５Ｎ／ｍｍ2の範囲内にあり、人工地盤に使用可能な圧縮強度を有することが確認された。なお、上記Ｎｏ．４の試料についても、水中打設などを行う際には最大７０％の強度低下が認められるため、圧縮強度は５〜１５Ｎ／ｍｍ2の範囲内となる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、流動性に優れているだけでなく、材料分離抵抗性、水中不分離性に優れ、かつ、打設後の強度が５〜１５Ｎ／ｍｍ2のモルタル組成物を得ることができるので、人工地盤などに好適に使用されるモルタル組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による低強度モルタル組成物の配合比と特性を示す表である。
【図１】
2006143548.tif 000002