(57)【要約】【課題】流動性において、使用するセメントの組成及び混練温度による影響を受けにくい、セメント系グラウト組成物を提供する。【解決手段】セメント系無機粉体及び粉末ポリカルボン酸系分散剤を含む組成物であって、前記粉末ポリカルボン酸系分散剤が、（１）ａ）アクリル酸又はその塩とｂ）アクリル酸のポリアルキレンオキサイドエステルとの共重合体であって、（２）前記ａ）と前記ｂ）とのモル比が５：５〜７：３であり、（３）前記アルキレンオキサイドの繰り返し数が１５〜３５であることを特徴とするセメント系グラウト組成物に係る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント系無機粉体及び粉末ポリカルボン酸系分散剤を含む組成物であって、
前記粉末ポリカルボン酸系分散剤が、（１）ａ）アクリル酸又はその塩とｂ）アクリル酸のポリアルキレンオキサイドエステルとの共重合体であって、（２）前記ａ）と前記ｂ）とのモル比が５：５〜７：３であり、（３）前記アルキレンオキサイドの繰り返し数が１５〜３５である、
ことを特徴とするセメント系グラウト組成物。
【請求項２】
セメント系無機粉体１００重量部に対して、粉末ポリカルボン酸系分散剤０．０１〜５重量部を含む、請求項１に記載のセメント系グラウト組成物。
【請求項３】
セメント系無機粉体が、細骨材、セメント系膨張剤、消泡剤、発泡剤、乾燥収縮低減剤及び増粘剤の少なくとも１種とセメントとを含む、請求項１又は２に記載のセメント系グラウト組成物。
【請求項４】
１）粉末ポリカルボン酸系分散剤を含む組成物、２）セメント及び３）水を混合して混練物を調製するにあたり、前記セメントの組成及び／又は混練温度による混練物の流動性変動抑制方法であって、
前記粉末ポリカルボン酸系分散剤として、（１）ａ）アクリル酸又はその塩とｂ）アクリル酸のポリアルキレンオキサイドエステルとの共重合体であって、（２）前記ａ）とｂ）とのモル比が５：５〜７：３であり、（３）前記アルキレンオキサイドの繰り返し数が１５〜３５であるものを用いることを特徴とする流動性変動抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント系グラウト組成物及びセメント混練物の流動性変動抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、土木・建築工事において、コンクリート構造物の細かい空隙の充填、構造物の補修及び補強等を目的として、モルタルやセメントペーストを充填するグラウト工事が行われており、それに用いる各種グラウト材が開発されている（特許文献１及び２）。このとき、グラウト材の流動性を改善するために分散剤が用いられる。
【０００３】
そして、分散剤として粉末状のものを使用し、セメント等の粉末材料に分散剤を事前配合したグラウト組成物も開発されている。
【０００４】
このような、粉末状分散剤を用いたグラウト組成物として、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物の粉末又はメラミンスルホン酸塩ホルマリン縮合物の粉末を分散剤として含有するグラウト組成物が開発されている。
【０００５】
しかしながら、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物の粉末やメラミンスルホン酸塩ホルマリン縮合物の粉末を含むセメント系グラウト組成物は、時間の経過とともに減水性及び流動保持性が低下してしまう。その結果、高い充填性を長時間保持するためには、分散剤の添加量を増やしたり、水セメント比を高くしたりしなければならない。また、上記セメント系グラウト組成物は、セメントの組成の違いにより、流動性が著しく変動してしまう場合がある。その結果、グラウト材の品質にばらつきが生じてしまうおそれがある。
【０００６】
一方、粉末ポリカルボン酸系分散剤を含むセメント系グラウト組成物は、流動保持効果及び充填性の高い点で、他のセメント系グラウト組成物より有利である（特許文献３及び４）。
【０００７】
しかしながら、一般に粉末ポリカルボン酸系分散剤を含むグラウト組成物は温度に影響されやすく、特に、低温ではグラウト材の流動保持性が悪くなる。このため、冬期では分散剤の添加量を増す等の配合の変更が必要となるが、ポリカルボン酸系分散剤の添加量を増すと材料分離が生じやすくなる等の問題がある。
【特許文献１】特開平９−２６３４３８号公報
【特許文献２】特開平１０−９５６５２号公報
【特許文献３】特開２０００−３４１５６号公報
【特許文献４】特開２００１−１３０９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の主な目的は、流動性において、使用するセメントの組成及び混練温度による影響を受けにくい、粉末状分散剤を用いたセメント系グラウト組成物の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、従来技術の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、セメント系無機紛体と特定の分子構造をもった粉末ポリカルボン酸系分散剤を含むセメント系グラウト組成物が、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、下記のセメント系グラウト組成物及び流動性変動抑制方法に係る。
１．  セメント系無機粉体及び粉末ポリカルボン酸系分散剤を含む組成物であって、前記粉末ポリカルボン酸系分散剤が、（１）ａ）アクリル酸又はその塩とｂ）アクリル酸のポリアルキレンオキサイドエステルとの共重合体であって、（２）前記ａ）と前記ｂ）とのモル比が５：５〜７：３であり、（３）前記アルキレンオキサイドの繰り返し数が１５〜３５である、ことを特徴とするセメント系グラウト組成物。
２．  セメント系無機粉体１００重量部に対して、粉末ポリカルボン酸系分散剤０．０１〜５重量部を含む、上記項１に記載のセメント系グラウト組成物。
３．  セメント系無機粉体が、細骨材、セメント系膨張剤、消泡剤、発泡剤、乾燥収縮低減剤及び増粘剤の少なくとも１種とセメントとを含む、上記項１又は２に記載のセメント系グラウト組成物。
４．  １）粉末ポリカルボン酸系分散剤を含む組成物、２）セメント及び３）水を混合して混練物を調製するにあたり、前記セメントの組成及び／又は混練温度による混練物の流動性変動抑制方法であって、前記粉末ポリカルボン酸系分散剤として、（１）ａ）アクリル酸又はその塩とｂ）アクリル酸のポリアルキレンオキサイドエステルとの共重合体であって、（２）前記ａ）とｂ）とのモル比が５：５〜７：３であり、（３）前記アルキレンオキサイドの繰り返し数が１５〜３５であるものを用いることを特徴とする流動性変動抑制方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る流動性変動抑制方法は、セメント等を混合して混練物を調整するにあたり、特定の分子構造をもった粉末ポリカルボン酸系分散剤を使用することにより、セメントの組成及び混練温度による混練物の流動性の変動を抑制するものである。
【００１２】
本発明に係るセメント系グラウト組成物も、セメント系無機粉体に加え上記分散剤を含有する結果、流動性がセメントの組成及び混練温度による影響を受けにくくなったものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
セメント系グラウト組成物
本発明のセメント系グラウト組成物は、セメント系無機粉体及び粉末ポリカルボン酸系分散剤を含む組成物であって、前記粉末ポリカルボン酸系分散剤が、（１）ａ）アクリル酸又はその塩とｂ）アクリル酸のポリアルキレンオキサイドエステルとの共重合体であって、（２）前記ａ）と前記ｂ）とのモル比が５：５〜７：３であり、（３）前記アルキレンオキサイドの繰り返し数が１５〜３５であることを特徴とする。
【００１４】
本発明のセメント系グラウト組成物に含まれる粉末ポリカルボン酸系分散剤は、（１）ａ）アクリル酸又はその塩とｂ）アクリル酸のポリアルキレンオキサイドエステルとの共重合体であって、（２）前記ａ）と前記ｂ）とのモル比が５：５〜７：３であり、（３）前記アルキレンオキサイドの繰り返し数が１５〜３５である。
【００１５】
より具体的には、以下の構成単位 a 及び b からなる共重合体である。
【００１６】
【化１】
2006182625.tif 000002
〔式中、Ｍは水素原子、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属、トリエチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等の有機アミン、アンモニウムであり、Ｒは、Ｈ、ＣＨ3、その他アルキル基であり、ｍは１〜３の自然数であり、ｎは１５〜３５である。〕
なお、Ｍがアルカリ土類金属の場合のアクリル酸塩とは、構成単位ａが隣どうしになっているときに二つのカルボキシル基から構成されている塩である。
【００１７】
上式ａ中、Ｍはナトリウム又はカルシウムが好ましい。上式ｂ中、ＲはＨ、ＣＨ3が好ましい。また、ｍは１または２が好ましい。さらに、ｎは２０〜２５が好ましい。
【００１８】
構成単位ａ）と構成単位ｂ）とのモル比は５：５〜７：３であればよく、特に限定されない。
【００１９】
構成単位ａ）と構成単位ｂ）の配列は、特に限定されず、例えばランダム、ブロック、交互等が挙げられる。
【００２０】
粉末ポリカルボン酸系分散剤の数平均分子量は、特に限定されないが、１万〜１００万の範囲が好ましく、特に２万〜２０万の範囲がより好ましい。
【００２１】
粉末ポリカルボン酸系分散剤の平均粒径は、特に限定されないが、１〜２０００μｍが好ましく、特に１０〜１０００μｍがより好ましい。平均粒径が１μｍ未満では、粉末ポリカルボン酸系分散剤が凝縮するおそれがある。また、平均粒径が２０００μｍを超えると水に対する溶解性が低下し、セメントに対する分散性の経時的な変動が大きくなることがある。
【００２２】
粉末ポリカルボン酸系分散剤の含有量は、特に限定されないが、セメント系無機粉体１００重量部に対して、０．０１〜５重量部、好ましくは０．０５〜１重量部である。０．０１重量部未満では分散効果がほとんどない。また、５  粉末ポリカルボン酸系分散剤の含有量は、特に限定されないが、セメント系重量部を超えると配合量の割りに分散剤の効果が現れず、また凝固遅延や強度低下の原因となる。
【００２３】
なお、上記粉末ポリカルボン酸系分散剤は、公知の方法に従って合成すればよい。
【００２４】
上記分散剤を用いることにより、グラウト組成物の流動性が発揮される。このときのグラウト組成物の流動性は、使用するセメントの組成及び混練温度による影響を受けにくい。
【００２５】
本発明のセメント系グラウト組成物に含まれるセメント系無機粉体は、特に限定されるものではなく、当該分野で通常用いられている種々の材料が混合されていてもよい。
【００２６】
前記材料としては、例えば細骨材、セメント系膨張剤、消泡剤、発泡剤、乾燥収縮低減剤、増粘剤、セメント等が挙げられる。これらは、１種又は２種以上用いることができる。
【００２７】
細骨材としては、セメント系グラウト組成物用として従来用いられているものが使用でき、天然骨材又は人工骨材のいずれも使用することができる。天然骨材としては、例えば川砂、山砂、陸砂、海砂、等が使用できる。人工骨材としては、例えば砕砂、人工軽量細骨材、高炉スラグ細骨材、フライアッシュ、乾燥珪砂等が使用できる。この中でも、特に乾燥珪砂及びフライアッシュが好ましい。なお、これら細骨材は１種又は２種以上で使用できる。
【００２８】
細骨材の大きさは特に限定されないが、５ｍｍふるいを全て通過する大きさのものが好ましい。細骨材の含有量は、特に限定されないが、通常、セメント１００重量部に対して、５０〜３００重量部程度が好ましい。
【００２９】
セメント系膨張剤としては、カルシウムサルフォアルミネート系膨張剤、酸化カルシウム系膨張剤等が挙げられる。この中でも、特にカルシウムサルフォアルミネート系膨張剤が好ましい。カルシウムサルフォアルミネート系膨張剤の含有量は、特に限定されないが、セメント１００重量部に対して、１〜３０重量部程度が好ましい。１重量部未満である場合には、膨張剤としての効果が小さくなる。また、３０重量部を超えると膨張破壊が生じるおそれがある。
【００３０】
消泡剤は、混練り時に抱き込んだ大径気泡の破泡・微細化の効果により、硬化体の組成を緻密化し均質的とするために使用する。消泡剤としては、コンクリート用として従来用いられているものが使用でき、例えばジメチルポリシロキサン等のシリコーン系消泡剤；ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル等の脂肪酸エステル系消泡剤；ポリアルキレングリコールエーテル等のエーテル系消泡剤等が挙げられる。消泡剤の含有量は、特に限定されないが、セメント１００重量部に対して、０．０５〜２重量部程度が好ましい。
【００３１】
発泡剤は、充填性を高める点で有効である。発泡剤としては、アルミニウム粉末、マグネシウム粉末、亜鉛粉末等が挙げられる。この中でも、特にアルミニウム粉末が好ましい。発泡剤の含有量は、特に限定されないが、セメント１００重量部に対して、０．００１〜１重量部程度が好ましい。
【００３２】
乾燥収縮低減剤としては、特に限定されず、公知のもの又は市販品を用いることができる。例えば低級アルコールアルキレンオキシド付加物、グリコールエーテル・アミノアルコール誘導体、ポリエーテル、低分子量アルキレンオキシド共重合体等を挙げることができる。これら乾燥収縮低減剤は、単独又は２種以上で用いることができる。乾燥収縮低減剤の含有量は、特に限定されないが、セメント１００重量部に対して、０．５〜１０重量部程度が好ましい。０．５重量部未満であれば、十分な乾燥収縮低減効果が得られないことがある。また、１０重量部を超えると、含有量の割に乾燥収縮低減効果は殆ど変わらない。
【００３３】
増粘剤は、混練り液の粘性が適度に保持されるため、同時混合の各材料が分離したり、沈積したりすることを制御し、ブリーディングの発生を防ぐと共に、均質性を高める点で有効である。増粘剤としては、例えばセルロース系増粘剤、アクリル系増粘剤、バイオポリマ系増粘剤等が挙げられる。これらは１種又は２種以上で使用できる。増粘剤の含有量は、特に限定されないが、セメント１００重量部に対して、０．００１〜１重量部程度が好ましい。
【００３４】
セメントとしては、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、低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、ジェットセメント、アルミナセメント等が挙げられる。セメントのブレーン比表面積は、特に限定されないが、２５００〜６５００ｃｍ2／ｇ 程度が好ましい。
【００３５】
本発明のセメント系グラウト組成物は、上記セメント系無機粉体及び粉末ポリカルボン酸系分散剤を上記含有量となるように秤量し、常法に従って混合すればよい。
【００３６】
本発明のセメント系グラウト組成物は、一般的には、粉末状のまま建築現場に提供され、建築現場にて所定量の水と混練することにより使用できる。これにより建築コストを大幅に削減できる。なお、セメント系無機粉体及びポリカルボン酸系分散剤は、現場にて計量し順次配合することもできるし、また、事前に混合したものを現場に運んで使用してもよい。
【００３７】
流動性変動抑制方法
本発明の流動性変動抑制方法は、１）粉末ポリカルボン酸系分散剤を含む組成物、２）セメント及び３）水を混合して混練物を調製するにあたり、前記セメントの組成及び／又は混練温度による混練物の流動性変動抑制方法であって、前記粉末ポリカルボン酸系分散剤として、（１）ａ）アクリル酸又はその塩とｂ）アクリル酸のポリアルキレンオキサイドエステルとの共重合体であって、（２）前記ａ）とｂ）とのモル比が５：５〜７：３であり、（３）前記アルキレンオキサイドの繰り返し数が１５〜３５であるものを用いることを特徴とする。
【００３８】
本発明の流動性変動抑制方法は、上記セメント系グラウト組成物に含まれる粉末ポリカルボン酸系分散剤と同じものを使用することができる。なお、該分散剤の添加量は、特に限定されないが、上記セメント系グラウト組成物における含有量となるような範囲内であればよい。
【００３９】
粉末ポリカルボン酸系分散剤を含む組成物としては、特に限定されないが、粉末ポリカルボン酸系分散剤以外に、例えば上述したような細骨材、セメント系膨張剤、消泡剤、発泡剤、乾燥収縮低減剤、増粘剤等を含んでいてもよい。これら細骨材等の含有量は、特に限定されないが、上記セメント系グラウト組成物における含有量となるような範囲で設定すればよい。
【００４０】
本発明における粉末ポリカルボン酸系分散剤を含む組成物の添加量は、特に限定されないが、セメント１００重量部に対して、０．０１〜５重量部とするのが好ましい。
【００４１】
本発明におけるセメントは、上記セメント系グラウト組成物に含まれるようなセメントであればよく、特に限定されない。
【００４２】
本発明では、セメントの組成の違いによる流動性の変動を効果的に抑制することができるので、使用できるセメントの組成（種類）に制約はなく、いずれのセメントも自由に使用することができる。
【００４３】
使用される水としては、例えば上水道水、地下水、河川水、湖沼水及び工業用水道水等が挙げられる。水の添加量は、特に限定されないが、セメント１００重量部に対して、２５〜１００重量部とするのが好ましい。
【００４４】
上記各構成材料を混練する際の混練方法としては、特に限定されず、例えば手練り、ハンドミキサによる混練等の公知の混練方法により混練すればよい。また、上記各構成材料の添加順序、混合時間等は特に限定されない。
【００４５】
混練温度は、特に限定されない。すなわち、本発明の流動性変動抑制方法は、混練温度が低いときでも、分散剤の添加量を増やす等の配合の変更をすることなく、混練物の流動性の変動を抑制することができる。
【実施例】
【００４６】
以下に実施例及び比較例を示し、本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。
【００４７】
実施例１
セメントサンプル１（早強ポルトランドセメント：Ａ社製）１００重量部、細骨材（乾燥珪砂）１００重量部を混合し、セメント系無機粉体を調製した。次に、得られたセメント系無機粉体に、分散剤（アクリル酸カルシウム塩とアクリル酸のポリエチレンオキサイドエステルの共重合体からなり分子構造中のアクリル酸カルシウム塩とアクリル酸エステルの比が７：３であり、エチレンオキサイドの繰り返し数が２０である粉末ポリカルボン酸系分散剤）をセメント１００重量部に対し、０．２重量部添加し混合することによりグラウト組成物を得た。
【００４８】
実施例２
セメントをセメントサンプル２（早強ポルトランドセメント：Ｂ社製）としたほかは実施例１と同様にしてグラウト組成物を得た。
【００４９】
比較例１
分散剤をナフタレンスルホン酸ナトリウム塩のホルマリン縮合物としたほかは、実施例１と同様にしてグラウト組成物を得た。
【００５０】
比較例２
分散剤をナフタレンスルホン酸ナトリウム塩のホルマリン縮合物としたほかは、実施例２と同様にしてグラウト組成物を得た。
【００５１】
比較例３
分散剤をメラミンスルホン酸ナトリウム塩のホルマリン縮合物としたほかは、実施例１と同様にしてグラウト組成物を得た。
【００５２】
比較例４
分散剤をメラミンスルホン酸ナトリウム塩のホルマリン縮合物としたほかは、実施例２と同様にしてグラウト組成物を得た。
【００５３】
比較例５
分散剤をアクリル酸カルシウム塩とアクリル酸のポリエチレンオキサイドエステルの共重合体からなり分子構造中のアクリル酸カルシウム塩とアクリル酸エステルの比が７：３であり、エチレンオキサイドの繰り返し数が１０である粉末ポリカルボン酸系分散剤としたほかは、実施例１と同様にしてグラウト組成物を得た。
【００５４】
比較例６
分散剤をアクリル酸カルシウム塩とアクリル酸のポリエチレンオキサイドエステルの共重合体からなり分子構造中のアクリル酸カルシウム塩とアクリル酸エステルの比が７：３であり、エチレンオキサイドの繰り返し数が１０である粉末ポリカルボン酸系分散剤としたほかは、実施例２と同様にしてグラウト組成物を得た。
【００５５】
試験方法
２０℃及び５℃の恒温室内において、上記実施例及び比較例で得られたグラウト組成物１００重量部に対して水１８重量部を添加し、高速ハンドミキサーにより２分間混練した後、混練直後、１０分後、２０分後及び３０分後のＪ１４ロート流下時間を日本道路公団試験方法「ＪＨＳ ３１２−１９９２」の規定に従って測定した。その結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
2006182625.tif 000003