(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、土木構造物に用いることのできる耐爆裂性モルタル組成物および耐火被覆モルタル組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、コンクリート製土木構造物に用いることのできる耐火被覆モルタル組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、土木構造物に用いることのできる耐火被覆構造を提供することを目的とする。【解決手段】骨材量、セメント用ポリマー量及び用いる水量を特定の割合（セメント１００質量部に対して８０〜３００質量部と１〜３０質量部）とするセメント、骨材及びセメント用ポリマーを含有する耐爆裂性モルタル組成物。有機繊維を特定量含有すると好適である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、骨材及びセメント用ポリマーを含有し、セメント１００質量部に対して、骨材を８０〜３００質量部、セメント用ポリマーを１０５℃における不揮発性分換算で１〜３０質量部含有し、水セメント比３５〜６０％で用いる耐爆裂性モルタル組成物。
【請求項２】
更に、水と混練後のモルタルの体積に対し０．０５〜０．３体積％となる量の有機繊維を含有する請求項１記載の耐爆裂性モルタル組成物。
【請求項３】
上記請求項１又は２記載の耐爆裂性モルタル組成物からなる耐火被覆モルタル組成物。
【請求項４】
コンクリートの表面が、上記請求項３の耐火被覆モルタル組成物と水セメント比３５〜６０％となる量の水との混練物からなる耐火被覆モルタルで被覆されている耐火被覆構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐爆裂性モルタル組成物に関する。詳しくは、水と混練後のモルタルの硬化体が、加熱開始から５分で炉内温度が１２００℃に達し、２５分間に亘って１２００℃が維持され、その後１１０分で室温まで戻すＲＡＢＴ加熱曲線による３０分加熱（ＲＡＢＴ３０分加熱）による耐火試験を行っても爆裂しない耐爆裂性モルタル組成物に関する。また、本発明は、耐火被覆モルタル組成物に関する。詳しくは、水と混練後のモルタルの硬化体および当該モルタル硬化体で被覆されているコンクリート硬化体が、ＲＡＢＴ３０分加熱による耐火試験を行っても爆裂しない耐火被覆モルタル組成物に関する。また、本発明は、耐火被覆構造に関する。詳しくは、ＲＡＢＴ３０分加熱による耐火試験を行っても爆裂しない耐火被覆構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート等が火災等により高温に晒されるとコンクリート等の内部に発生する水蒸気の圧力および拘束応力による引張ひずみによりコンクリート表層部が吹き飛ぶ「爆裂」と呼ばれる現象が起こることがある。コンクリートの爆裂を抑制するために、水硬セメントを含有する無機質結合材と、吸熱物質と、無機質軽量骨材と、有機質軽量骨材とからなる耐火被覆材（耐火被覆モルタル）が開示されている（例えば特許文献１参照。）。また、セメント、水、セルロース繊維、水溶性ポリマーおよび各種添加（材）剤を含有する耐爆裂性セメントモルタル及び当該セメントモルタルを被覆するコンクリートの被覆方法が開示されている（例えば特許文献２参照。）。
【０００３】
耐火試験を行うに当たり、建築構造物では６０分加熱する場合であっても炉内温度が１０００℃に達しないＩＳＯ８３４の加熱曲線（ＪＩＳ  Ａ  １３０４：２０１７の標準加熱曲線Ａに相当、以下「ＩＳＯ加熱曲線」という。）で試験、検討されている。２０１７年にＪＩＳ  Ａ  １３０４が改正される以前は、建築構造物の耐火試験では、ＩＳＯ加熱曲線同様に６０分加熱する場合であっても炉内温度が１０００℃に達しない加熱曲線（ＪＩＳ  Ａ  １３０４：２０１７の標準加熱曲線Ｂと同じ、以下「旧ＪＩＳ加熱曲線」という。）を用いて試験を行っていた。それに対し、トンネルなどの土木構造物では加熱開始から５分で炉内温度が１２００℃に達するＲＡＢＴ加熱曲線による耐火試験を行うことが多い。これは、石油製品を運搬しているタンクローリーの火災を想定しているためで、建築構造物よりも過酷な条件である。本願発明者等の検討の結果、ＩＳＯ加熱曲線による耐火試験では爆裂しないモルタルであってもＲＡＢＴ加熱曲線による耐火試験では爆裂してしまうことがあることが分かってきた。耐火試験において、特許文献１（特開平１１−１１６３５７号公報）では、旧ＪＩＳ加熱曲線を用い試験を行い、特許文献２（特開２００４−３３１４５０号公報）では、ＩＳＯ加熱曲線を用い試験を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１６３５７号公報
【特許文献２】特開２００４−３３１４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、土木構造物に用いることのできる耐爆裂性モルタル組成物および耐火被覆モルタル組成物を提供することを目的とする。詳しくは、加熱開始から５分で炉内温度が１２００℃に達するＲＡＢＴ加熱曲線による耐火試験を行っても爆裂し難い耐爆裂性モルタル組成物および耐火被覆モルタル組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、コンクリート製土木構造物に用いることのできる耐火被覆モルタル組成物を提供することを目的とする。詳しくは、加熱開始から５分で炉内温度が１２００℃に達するＲＡＢＴ加熱曲線による耐火試験を行っても爆裂し難い、コンクリート製土木構造物用耐爆裂性モルタル組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、土木構造物に用いることのできる耐火被覆構造を提供することを目的とする。詳しくは、加熱開始から５分で炉内温度が１２００℃に達するＲＡＢＴ加熱曲線による耐火試験を行っても爆裂し難い耐火被覆構造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】
【０００６】
本発明者は、前記課題解決のため鋭意検討した結果、骨材量、セメント用ポリマー量及び用いる水量を特定の割合とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、以下の（１）又は（２）で表す耐爆裂性モルタル組成物、（３）で表す耐火被覆モルタル組成物、並びに（４）で表す耐火被覆構造である。
（１）セメント、骨材及びセメント用ポリマーを含有し、セメント１００質量部に対して、骨材を８０〜３００質量部、セメント用ポリマーを１０５℃における不揮発性分換算で１〜３０質量部含有し、水セメント比３５〜６０％で用いる耐爆裂性モルタル組成物。
（２）更に、水と混練後のモルタルの体積に対し０．０５〜０．３体積％となる量の有機繊維を含有する上記（１）の耐爆裂性モルタル組成物。
（３）上記（１）又は（２）の耐爆裂性モルタル組成物からなる耐火被覆モルタル組成物。
（４）コンクリートの表面が、上記（３）の耐火被覆モルタル組成物と水セメント比３５〜６０％となる量の水との混練物からなる耐火被覆モルタルで被覆されている耐火被覆構造。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、土木構造物に用いることのできる耐爆裂性モルタル組成物および耐火被覆モルタル組成物が得られる。本発明によれば、加熱開始から５分で炉内温度が１２００℃に達するＲＡＢＴ加熱曲線による耐火試験を行っても爆裂し難い耐爆裂性モルタル組成物および耐火被覆モルタル組成物が得られる。
【０００８】
また、本発明によれば、コンクリート製土木構造物に用いることのできる耐火被覆モルタル組成物が得られる。また、本発明によれば、加熱開始から５分で炉内温度が１２００℃に達するＲＡＢＴ加熱曲線による耐火試験を行っても爆裂し難い耐火被覆モルタル組成物が得られる。
【０００９】
また、本発明によれば、土木構造物に用いることのできる耐火被覆構造を提供することを目的とする。詳しくは、加熱開始から５分で炉内温度が１２００℃に達するＲＡＢＴ加熱曲線による耐火試験を行っても爆裂し難い耐火被覆構造が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の耐爆裂性モルタル組成物は、セメント、骨材及びセメント用ポリマーを含有し、セメント１００質量部に対して、骨材を８０〜３００質量部、セメント用ポリマーを１０５℃における不揮発性分換算で１〜３０質量部含有し、水セメント比３５〜６０％で用いることを特徴とする。
【００１１】
本発明に使用するセメントとは、水硬性セメントであればよく、例えば普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱の各種ポルトランドセメント、エコセメント、並びにこれらのポルトランドセメント又はエコセメントに、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカフューム又は石灰石微粉末等を混合した各種混合セメント、太平洋セメント社製「スーパージェットセメント」（商品名）や住友大阪セメント社製「ジェットセメント」（商品名）等の超速硬セメント、アルミナセメント等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を使用することができる。
【００１２】
本発明で用いる骨材としては、特に限定されず、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石、人工骨材、スラグ骨材、再生骨材等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を使用することが好ましい。本発明の耐爆裂性モルタル組成物における骨材の含有量は、セメント１００質量部に対し、８０〜３００質量部とする。８０質量部未満では、硬化後、特に加熱されたときの収縮が大きいため被覆モルタルとしたときに剥離が起こり易く、また、３００質量部を超えると被覆モルタルとしたときに下地との付着力が小さいため剥離が起こり易く且つ爆裂も起こり易い。被覆モルタルとしたときの剥離が起こり難く且つ爆裂も起こり難いことから、セメント１００質量部に対し、骨材を１００〜２５０質量部とすることが好ましい。
【００１３】
本発明に使用するセメント用ポリマーとしては、ポリマーセメントモルタルやポリマーセメントコンクリートの結合材として用いられるものであればよく、例えば、スチレン・ブタジエン共重合体，クロロプレンゴム，アクリロニトリル・ブタジエン共重合体又はメチルメタクリレート・ブタジエン共重合体等の合成ゴム、天然ゴム、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリクロロピレン、ポリアクリル酸エステル、スチレン・アクリル共重合体、オールアクリル共重合体、ポリ酢酸ビニル，酢酸ビニル・アクリル共重合体，酢酸ビニル・アクリル酸エステル共重合体，変性酢酸ビニル，エチレン・酢酸ビニル共重合体，エチレン・酢酸ビニル・塩化ビニル共重合体，酢酸ビニルビニルバーサテート共重合体，アクリル・酢酸ビニル・ベオバ（t-デカン酸ビニルの商品名）共重合体等の酢酸ビニル系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂及びエポキシ樹脂等の合成樹脂、アスファルト，ゴムアスファルト及びパラフィン等の瀝青質等が好ましい例として挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。下地との接着が良いという理由から、本発明に使用するセメント用ポリマーとしては、ポリ酢酸ビニル，酢酸ビニル・アクリル共重合体，酢酸ビニル・アクリル酸エステル共重合体，変性酢酸ビニル，エチレン・酢酸ビニル共重合体，エチレン・酢酸ビニル・塩化ビニル共重合体，酢酸ビニルビニルバーサテート共重合体，アクリル・酢酸ビニル・ベオバ（t-デカン酸ビニルの商品名）共重合体等の酢酸ビニル系樹脂；ポリアクリル酸エステル，ポリメタクリル酸エステル，アクリル酸エステル・スチレン共重合体，スチレン・アクリル共重合体，オールアクリル共重合体等のアクリル系樹脂；ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；スチレン・ブタジエン共重合体，クロロプレンゴム，アクリロニトリル・ブタジエン共重合体又はメチルメタクリレート・ブタジエン共重合体等の合成ゴムから選ばれる１種又は２種以上を用いることが好ましい。本発明に使用するセメント用ポリマーの状態は、液体、エマルション又はエマルションを粉末状にした再乳化型粉末樹脂の何れでもよい。
【００１４】
本発明の耐爆裂性モルタル組成物におけるセメント用ポリマーの含有量としては、１０５℃における不揮発性分（以下「固形分」という。）換算で、セメント１００質量部に対し１〜３０質量部とする。１質量部未満では、被覆モルタルとしたときに下地との付着力が小さいため剥離が起こり易く且つ爆裂も起こり易い。また、３０質量部を超えると、被覆モルタルとしたときの粘性が大き過ぎ、下地に被覆しづらく施工不良となり易い。被覆モルタルとしたときに下地との付着力が大きく、剥離が起こり難く、爆裂も起こり難く、更に下地に被覆し易く施工不良となり難いことから、本発明の耐爆裂性モルタル組成物におけるセメント用ポリマーの含有量としては、セメント１００質量部に対し、固形分換算で２〜２０質量部とすることが好ましい。
【００１５】
本発明におけるセメント用ポリマーとして酢酸ビニル系樹脂を用いる場合は、セメント１００質量部に対し固形分換算で２〜２０質量部とすること、本発明におけるセメント用ポリマーとしてアクリル系樹脂を用いる場合は、セメント１００質量部に対し固形分換算で２〜１５質量部とすること、本発明におけるセメント用ポリマーとして合成ゴムを用いる場合は、セメント１００質量部に対し固形分換算で２〜１０質量部とすることが、それぞれ、被覆モルタルとしたときに下地との付着力が大きく、剥離が起こり難く、爆裂も起こり難く、下地に被覆し易く施工不良となり難く、更にＪＩＳ  Ａ  ５４３０に規定される発熱性試験で不燃性を満たすことから好ましい。酢酸ビニル系樹脂をセメント１００質量部に対し固形分換算で２０質量部を超えて用いる場合、アクリル系樹脂をセメント１００質量部に対し固形分換算で１５質量部を超えて用いる場合、及び合成ゴムをセメント１００質量部に対し固形分換算で１０質量部を超えて用いる場合は、何れもＪＩＳ  Ａ  ５４３０に規定される発熱性試験で総発熱量が８．０ＭＪ／ｍ２を超える虞があり、不燃性を満たさない虞がある。
【００１６】
本発明の耐爆裂性モルタル組成物には、セメント、セメント用ポリマー、骨材以外に、その他の混和材料の一種又は二種以上を本発明の効果を損なわない範囲で併用することができる。このような混和材料としては、例えば高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤等の減水剤、凝結遅延剤、発泡剤、起泡剤、防水材（剤）、防錆剤、収縮低減剤、増粘剤、顔料、消泡剤、膨張材、繊維、撥水剤、白華防止剤、急結剤(材)、硬化促進剤(材)、強度促進剤(材)、高炉スラグ微粉末、フライアッシュやシリカフューム等のポゾラン粉末、表面硬化剤等が挙げられる。本発明の耐爆裂性モルタル組成物には、有機繊維を併用すると、爆裂がより起こり難くなることから好ましい。有機繊維を併用するときは、耐爆裂性モルタル組成物の水と混練後のモルタルの体積に対し０．０５〜０．３体積％の量とすることが好ましく、より好ましくは０．１〜０．２体積％の量とする。０．０５体積％未満では有機繊維を添加した効果が得られ難く、０．３体積％を超えるとモルタルの流動性が大きく低下し下地に被覆しづらく施工不良となり易い。
【００１７】
本発明の耐爆裂性モルタル組成物は、含まれる配合成分の全て又は一部が予め混合され、粉末状又は粉粒体状であるプレミックスモルタルとすることができる。本発明の耐爆裂性モルタル組成物は、好ましくは一部又は全部をプレミックスモルタルとして使用する。従って、当該プレミックスモルタルと、所定量の水、或いは水と水溶液及び／又はエマルションの混和材料を計量し混練するだけで直ぐに使用できる。本発明の耐爆裂性モルタル組成物の配合成分のうちセメント用ポリマーを含めてプレミックスモルタルとするときは、用いるセメント用ポリマーが再乳化型粉末樹脂であることが、プレミックスモルタルとしてから半年程度性能を劣化させずに保管することができることから好ましい。
【００１８】
本発明の耐爆裂性モルタル組成物の配合成分の全て又は一部をプレミックス化させる方法は限定されず、Ｖ型混合機や可傾式コンクリートミキサ等の重力式ミキサー、ヘンシェルミキサー、噴射型ミキサー、リボンミキサー、パドルミキサー等を用いることができる。本発明の耐爆裂性モルタル組成物に骨材として軽量骨材が含まれる場合は、軽量骨材の形状を保持し、品質を維持するにはリボンミキサーやパドルミキサーをプレミックス化するときに使用することが好ましい。また、袋やポリエチレン製容器等の容器に直接、各材料を計り取り投入する方法により、本発明の耐爆裂性モルタル組成物（その一部分を含む）をプレミックス化することもできる。
【００１９】
本発明の耐爆裂性モルタル組成物は、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が３５〜６０％となる量の水で混練する、即ち、水セメント比３５〜６０％で用いる。Ｗ／Ｃが３５％となる量より少ない量の水で混練すると、被覆モルタルとしたときの粘性が大き過ぎ、下地に被覆し難く施工不良となり易い。また、Ｗ／Ｃが６０％となる量より多い量の水で混練すると、硬化後、特に加熱されたときの収縮が大きいため又は／及び下地との付着力が小さいため被覆モルタルとしたときに剥離が起こり易く且つ爆裂も起こり易い。本発明の耐爆裂性モルタル組成物と水との混練には、ミキサを用いることが量を多く且つ短い時間で均一に混練できるので好ましい。用いることのできるミキサとしては連続式ミキサでもバッチ式ミキサでも良く、例えばパン型コンクリートミキサ、パグミル型コンクリートミキサ、重力式コンクリートミキサ、グラウトミキサ、ハンドミキサ、左官ミキサ等が挙げられる。
【００２０】
本発明の耐火被覆モルタル組成物は、上記の耐爆裂性モルタル組成物からなるモルタル組成物である。
【００２１】
耐火被覆構造は、コンクリートの表面が、上記耐火被覆モルタル組成物と水セメント比３５〜６０％となる量の水とを含有する耐火被覆モルタル、即ち、上記耐火被覆モルタル組成物と水セメント比３５〜６０％となる量の水との混練物からなる耐火被覆モルタルで被覆されていることを特徴とする。コンクリートの表面へ当該耐火被覆モルタルを被覆する方法は、特に限定されず、常法により行うことができる。例えば、鏝による塗り付け等の左官工法、モルタル吹付け等の吹付け工法、並びに、左官工法と吹付け工法を併用した方法等が好適な例として挙げられる。コンクリート表面を当該耐火被覆モルタルで被覆する前に、当該コンクリート表面に、合成ゴム、天然ゴム、酢酸ビニル系樹脂やアクリル系樹脂等の合成樹脂等からなる吸水調整材やプライマーを塗布してもよい。
【実施例】
【００２２】
［実施例１］
有機繊維を水と混練後のモルタルの体積に対し０．１体積％含有する上記の耐爆裂性モルタル組成物である２種類のプレミックスモルタル（プレミックスモルタルＰ１及びプレミックスモルタルＰ２）と、所定の水セメント比となる量の水とを混練することで耐爆裂性モルタルを２種類（モルタルＰ１及びモルタルＰ２）作製した。作製した耐爆裂性モルタルについて、公益社団法人日本コンクリート工学会の「コンクリートの爆裂試験方法−リング拘束供試体編（委員会試案）」（附属書Ａ乃至附属書Ｃ含む。）に準じて爆裂試験を行った。用いた加熱曲線は、ＲＡＢＴ加熱曲線（ＲＡＢＴ３０分加熱）及びＩＳＯ加熱曲線（加熱時間６０分、以下「ＩＳＯ６０分加熱」という。）を用い爆裂試験（加熱試験）を行った。作製した２種類の耐爆裂性モルタルの水セメント比（Ｗ／Ｃ）は、それぞれモルタルＰ１が４５％、モルタルＰ２が５０％であった。また、混練直後のＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」１１．フロー試験に準じて測定したフロー値（落下運動有り）（以下、「フロー値」という。）が、モルタルＰ１が１７２（mm）、モルタルＰ２が１３０（mm）であり、爆裂試験時の含水率は、モルタルＰ１が９．５％、モルタルＰ２が９．４％であった。また、２種類のプレミックスモルタルに含有する有機繊維は、プレミックスモルタルＰ１がナイロン繊維、プレミックスモルタルＰ２がポリプロピレン繊維であった。
【００２３】
また、合わせて普通ポルトランドセメント、珪砂及び水を混合したモルタル（以下、「普通モルタル」という。）を作製し、同様に爆裂試験を行った。このとき用いた普通モルタルは、砂セメント比（Ｓ／Ｃ）が３．０、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が５０％、混練直後のフロー値が１５４（mm）、爆裂試験時の含水率が６．３％であった。
【００２４】
爆裂試験の結果として、試験に用いたモルタルについて、用いた加熱条件（加熱曲線及び加熱時間）、爆裂発生の有無、円形の加熱面の中央部（円の中心）における加熱面からの測定点までの距離（深さ）毎の内部温度を、表１に示した。
【００２５】
【表１】
2019218226.tif 000002
【００２６】
普通モルタルは、ＩＳＯ６０分加熱の加熱試験では爆裂しなかったが、ＲＡＢＴ３０分加熱の加熱試験では、加熱開始後約５分で爆裂が発生し始め、更に経過時間とともに爆裂が進み、爆裂深さが徐々に深くなっていき、加熱時間１０分直前で爆裂深さ４０mmに達した。そのため、加熱時間１０分で加熱を中止した。尚、爆裂深さは、当該深さにおける急激な温度上昇及び水蒸気圧の急激な低下から推定した。ＲＡＢＴ３０分加熱の加熱試験における拘束応力は、普通モルタルは６ＭＰａを超え、爆裂開始直後に大きく低下したが、モルタルＰ１及びモルタルＰ２は、加熱開始から４〜５分で２ＭＰａ程度でその後僅かに低下した。また、ＩＳＯ６０分加熱の加熱試験における拘束応力は、普通モルタルでは加熱開始から１５分で６ＭＰａを超え更に加熱と伴に上昇したが、モルタルＰ１及びモルタルＰ２は、加熱開始から１５〜２０分程度で３ＭＰａ程度でその後徐々に２ＭＰａ程度まで低下した。
【００２７】
また、モルタルＰ１及びモルタルＰ２は、何れも、供試体の厚みが５０mm２段、即ち１００mmあるにもかかわらず、ＲＡＢＴ加熱曲線（ＲＡＢＴ３０分加熱）による加熱試験（爆裂試験）においても爆裂を起こさず、内部温度も低いことから、コンクリートに被覆すると、コンクリートの温度上昇を抑制し且つ爆裂も抑制することが分かった。従って、プレミックスモルタルＰ１及びプレミックスモルタルＰ２は、何れも、耐爆裂性モルタル組成物および耐火被覆モルタル組成物として優れていることが分かった。また、コンクリートに、プレミックスモルタルＰ１又はプレミックスモルタルＰ２と、所定量の水との混練物であるモルタルＰ１又はモルタルＰ２を被覆すると、土木構造物用の耐火被覆構造として優れていることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によれば、加熱開始から５分で炉内温度が１２００℃に達するＲＡＢＴ加熱曲線を用いるＲＡＢＴ３０分加熱による耐火試験を行っても爆裂し難い耐爆裂性モルタル組成物、耐火被覆モルタル組成物および耐火被覆構造が得られるので、本発明は、土木構造物に好適に用いることができる。更に、建築構造物にも好適に用いることができる。土木構造物用の耐火被覆構造、特にコンクリート製土木構造物用の耐火被覆構造に好適に用いることができ、更に、建築構造物用の耐火被覆構造、特にコンクリート製建築構造物の耐火被覆構造にも好適に用いることができる。