(57)【要約】【課題】モルタル時において良好な流動性及び水中不分離性を有し、且つ、硬化時の強度発現性に優れる水中不分離性モルタル組成物及び水中不分離性モルタルを提供すること。【解決手段】セメントと、細骨材と、粘度が２５０００〜１８００００ｍＰａ・ｓである増粘剤と、セメント用ポリマーとを含み、セメント１００質量部に対して、増粘剤の含有量が０．０５〜０．５５質量部であり、セメント用ポリマーの含有量が固形分換算で１〜２５質量部である、水中不分離性モルタル組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、細骨材と、粘度が２５０００〜１８００００ｍＰａ・ｓである増粘剤と、セメント用ポリマーとを含み、
前記セメント１００質量部に対して、前記増粘剤の含有量が０．０５〜０．５５質量部であり、前記セメント用ポリマーの含有量が固形分換算で１〜２５質量部である、水中不分離性モルタル組成物。
【請求項２】
前記増粘剤がセルロース系増粘剤である、請求項１に記載のモルタル組成物。
【請求項３】
膨張材を更に含む、請求項１又は２に記載のモルタル組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のモルタル組成物と、水とを含み、
前記水の含有量が、前記セメント１００質量部に対して３０〜７０質量部である、水中不分離性モルタル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中不分離性モルタル組成物及び水中不分離性モルタルに関する。
【背景技術】
【０００２】
土木工事又は建築工事において、水中（海中を含む）にモルタルを施工する場合、予め充填箇所の水をポンプ等で排出した後にモルタルを充填することが従来行われている。このような施工方法の一例として、ＲＣ橋脚等を補強するために行われる鋼板巻き立て工法による橋脚補強工事が挙げられる。鋼板巻き立て工法は、円柱状の橋脚に鋼板を巻き立て、橋脚と鋼板との空隙に無収縮グラウトやエポキシ樹脂等を注入する工法である。
【０００３】
水中にモルタルを施工する際、充填する箇所の水を排出する事なく一般的なモルタルを充填すると、モルタルが分離し、硬化不良及び強度不足を起こしてしまうといった問題がある。一方、鋼板巻き立て工法等により水中にモルタルを施工する場合には、充填箇所の水を排出することなくモルタルを打設しても、モルタルの著しい分離、硬化不良及び強度不足の起こらない水中不分離性グラウトが望まれている。例えば、特許文献１には、セメント、骨材、増粘剤、速効性ポリカルボン酸系減水剤及び遅効性メラミン系減水剤を含有する高温環境用水中不分離性モルタル組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６１３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、鋼板巻き立て工法のように橋脚と鋼板との空隙に充填するモルタルでは、水中不分離性に加えて鋼板に対する高い付着強度が求められる。鋼板に対する付着強度を高めるためには、水中不分離性モルタルにセメント用ポリマーを配合することが考えられる。しかしながら、セメント用ポリマーを配合すると、モルタルの流動性や硬化時の強度発現性が損なわれる可能性があり、これらの性質と水中不分離性との両立が困難であった。
【０００６】
したがって、本発明では、モルタル時において良好な流動性及び水中不分離性を有し、且つ、硬化時の強度発現性に優れる水中不分離性モルタル組成物及び水中不分離性モルタル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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、特定の粘度を有する増粘剤とセメント用ポリマーとを併用することで、モルタル時の良好な流動性及び水中不分離性及び硬化時の良好な強度発現性を確保できることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は例えば以下のとおりである。
［１］セメントと、細骨材と、粘度が２５０００〜１８００００ｍＰａ・ｓである増粘剤と、セメント用ポリマーとを含み、セメント１００質量部に対して、増粘剤の含有量が０．０５〜０．５５質量部であり、セメント用ポリマーの含有量が固形分換算で１〜２５質量部である、水中不分離性モルタル組成物。
［２］増粘剤がセルロース系増粘剤である、［１］のモルタル組成物。
［３］膨張材を更に含む、［１］又は［２］のモルタル組成物。
［４］［１］〜［３］のいずれかのモルタル組成物と、水とを含み、水の含有量が、セメント１００質量部に対して３０〜７０質量部である、水中不分離性モルタル。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モルタル時において良好な流動性及び水中不分離性を有し、且つ、硬化時の強度発現性に優れる水中不分離性モルタル組成物及び水中不分離性モルタルを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
本実施形態の水中不分離性モルタル組成物は、セメントと、細骨材と、粘度が２５０００〜１８００００ｍＰａ・ｓである増粘剤と、セメント用ポリマーとを含む。
【００１２】
セメントは種々のものを使用することができ、例えば、普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、エコセメント、速硬性セメント等が挙げられる。セメントは、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。
【００１３】
細骨材としては、例えば、川砂、珪砂、砕砂、寒水石、石灰石砂、スラグ骨材等が挙げられる。細骨材は、これらの中から、微細な粉や粗い骨材を含まない粒度に調整した珪砂、石灰石等の骨材を用いることが好ましい。細骨材は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。細骨材は、通常用いられる粒径５ｍｍ以下のもの(５ｍｍふるい通過分)を使用することが好ましい。
【００１４】
細骨材の粒度は特に限定されるものではなく、必要とする細骨材の粒度の範囲内で調整することができる。細骨材は、ＪＩＳ  Ａ  １１０２：２０１４「骨材のふるい分け試験方法」により規定される粗粒率からその粒度を考慮することができる。モルタル時において、より良好な流動性が得られやすく、ブリーディングを抑制しやすいという観点から、細骨材の粗粒率は１〜４であることが好ましく、１．５〜３．８であることがより好ましく、２〜３．５であることが更に好ましい。
【００１５】
細骨材の含有量は、セメント１００質量部に対して１００〜３５０質量部であることが好ましく、１５０〜３００質量部であることがより好ましく、２００〜２５０質量部であることが更に好ましい。細骨材の含有量が上記範囲内であれば、モルタル時において、より適切な流動性が得られやすい。
【００１６】
本実施形態に係る増粘剤は、粘度が２５０００〜１８００００ｍＰａ・ｓであれば特に限定されるものではない。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、グアーガム系増粘剤が挙げられる。増粘剤としてはセルロース系増粘剤が好ましく、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースが挙げられる。増粘剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。
【００１７】
増粘剤の粘度は、２５０００〜１８００００ｍＰａ・ｓである。増粘剤の粘度が上記範囲外であると、モルタルの水中不分離性が十分に得られない。増粘剤の粘度は、モルタルの水中不分離性がより一層向上するという観点から、３００００〜１５００００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、３５０００〜９００００ｍＰａ・ｓであることがより好ましく、４００００〜６００００ｍＰａ・ｓであることが更に好ましい。本明細書において、増粘剤の粘度は、２質量％となるように調製した増粘剤の水溶液を、２０℃の環境下において回転粘度計を用いて測定した値である。回転粘度計は通常用いられているものを使用することができ、例えば、内筒回転型粘度計、外筒回転型粘度計を用いることができる。
【００１８】
増粘剤の含有量は、セメント１００質量部に対して０．０５〜０．５５質量部である。増粘剤の含有量が上記範囲外であると、モルタルとした際に適切な流動性が得られず、また凝結が遅延する恐れもある。増粘剤の含有量は、モルタルとした際の流動性が更に向上するという観点から、セメント１００質量部に対して０．１５〜０．４５質量部であることが好ましく、０．２２〜０．４質量部であることがより好ましい。
【００１９】
セメント用ポリマーは、ＪＩＳ  Ａ  ６２０３：２０１５「セメント混和用ポリマーディスパージョン及び再乳化形粉末樹脂」に規定されるポリマーが好ましい。このようなセメント用ポリマーとしては、ポリマーディスパージョン、再乳化形粉末樹脂等が挙げられる。ポリマーディスパージョンとしては、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の合成ゴム系；天然ゴム系；ゴムアスファルト系；エチレン酢酸ビニル系；アクリル酸エステル系；樹脂アスファルト系等が挙げられる。ポリマーディスパージョンは、中でも、合成ゴム系、エチレン酢酸ビニル系及びアクリル酸エステル系が好ましく、具体的には、合成ゴムラテックス、ポリアクリル酸エステル、エチレン酢酸ビニルがより好ましい。再乳化形粉末樹脂としては、スチレンブタジエンゴム等の合成ゴム系；アクリル酸エステル系；エチレン酢酸ビニル系；酢酸ビニル／バーサチック酸ビニルエステル；酢酸ビニル／バーサチック酸ビニル／アクリル酸エステル等が挙げられる。セメント用ポリマーとしては、ポリマーディスパージョンを用いてもよく、再乳化形粉末樹脂を用いてもよく、ポリマーディスパージョン及び再乳化形粉末樹脂を併用してもよい。
セメント用ポリマーの中でも、コンクリートとの接着性がより向上するという観点から、スチレンブタジエンゴムのポリマーディスパージョン及び／又は再乳化粉末樹脂が好ましい。スチレンブタジエンゴムは、スチレン及びブタジエンを共重合した合成ゴムの一種であり、スチレン含有量や加硫量により品質を適宜調整することができる。セメント混和用としては、結合スチレン量が５０〜７０質量％のものが多く、安定性や接着性を向上させて使用されている。セメント用ポリマーは、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。
【００２０】
セメント用ポリマーの含有量は、セメント１００質量部に対して、固形分換算で１〜２５質量部である。セメント用ポリマーの含有量が上記範囲外であると、モルタルとした際の良好な流動性と、硬化時の良好な強度発現性を両立させることができない。セメント用ポリマーの含有量は、モルタルとした際により良好な流動性が得られやすく、硬化時の強度発現性が更に向上するという観点から、セメント１００質量部に対して、固形分換算で２〜２０質量部であることが好ましく、２．５〜９．５質量部であることがより好ましく、３〜８質量部であることが更に好ましい。
【００２１】
本実施形態の水中不分離性モルタル組成物は膨張材を含んでもよい。膨張材は、コンクリート用膨張材として一般に使用されているＪＩＳ適合の膨張材（ＪＩＳ  Ａ  ６２０２：２００８）であれば、何れの膨張材でもかまわない。膨張材としては、例えば、遊離生石灰を主成分とする膨張材（生石灰系膨張材）、アーウィンを主成分とする膨張材（エトリンガイト系膨張材）、遊離生石灰とエトリンガイト生成物質の複合系膨張材等が挙げられる。膨張材は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。膨張材はブレーン比表面積が２０００〜６０００ｃｍ２／ｇのものを使用することが好ましい。
【００２２】
膨脹材の含有量は、セメント１００質量部に対して５〜２０質量部であることが好ましく、７〜１８質量部であることがより好ましく、１０〜１５質量部であることが更に好ましい。膨張材の含有量が上記範囲内であれば、硬化後のひび割れを起こしにくい傾向にある。
【００２３】
本実施形態の水中不分離性モルタル組成物は減水剤を含んでもよい。減水剤としては、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ減水剤、流動化剤等を含む。このような減水剤としては、ＪＩＳ  Ａ  ６２０４：２０１１「コンクリート用化学混和剤」に規定される減水剤が挙げられる。減水剤としては、例えば、ポリカルボン酸系減水剤、ナフタレンスルホン酸系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、メラミン系減水剤、アクリル系減水剤が挙げられる。これらの中では、ナフタレンスルホン酸系減水剤が好ましい。減水剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。
【００２４】
減水剤の含有量は、セメント１００質量部に対し、０．３〜５質量部であることが好ましく、０．５〜３質量部であることがより好ましく、０．７〜２質量部であることが更に好ましい。減水剤の含有量が上記範囲内であれば、モルタルとした際により良好な流動性が得られやすく、硬化時の強度発現性が更に向上する傾向にある。
【００２５】
本実施形態の水中不分離性モルタル組成物には、本発明の効果が損なわれない範囲で各種混和剤（材）を配合してもよい。混和剤（材）としては、例えば、シリカフューム、発泡剤、消泡剤、防水剤、防錆剤、収縮低減剤、保水剤、顔料、撥水剤、白華防止剤、繊維が挙げられる。
【００２６】
本実施形態の水中不分離性モルタル組成物は、通常用いられる混練器具により上記した各成分を混合することで調製でき、その器具は特に限定されるものではない。混練器具としては、例えば、モルタルミキサ、ハンドミキサ、傾胴ミキサ、二軸ミキサ等が挙げられる。
【００２７】
本実施形態の水中不分離性モルタル組成物は、水と混合して水中不分離性モルタルとして調製することができ、その水の含有量は用途に応じて適宜調整すればよい。水の含有量は、セメント１００質量部に対して３０〜７０質量部であることが好ましく、４０〜６５質量部であることがより好ましく、４５〜６０質量部であることが更に好ましい。水の含有量が上記範囲内であれば、より流動性を確保しやすく、材料分離の発生、硬化体の収縮の増加及び初期強度発現性の低下を抑制しやすくなる。
【００２８】
本実施形態の水中不分離性モルタルの調製は、通常の水中不分離性モルタルと同様の混練器具を使用することができ、特に限定されるものではない。混練器具としては、例えば上述したものを用いることができる。
【００２９】
本実施形態の水中不分離性モルタル組成物及び水中不分離性モルタルは、モルタル時の流動性及び水中不分離性に優れ、且つ硬化時の強度発現性にも優れたものとなる。また、本実施形態の水中不分離性モルタル組成物及び水中不分離性モルタルは、セメント用ポリマーを有していることから鋼板等への付着強度にも優れたものとなる。そのため、このような水中不分離性モルタル組成物及び水中不分離性モルタルは、通常の水中への施工用途に加え、鋼板巻き立て工法のように橋脚と鋼板の空隙に充填する用途にも好適に用いることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３１】
実施例で用いる材料は以下のとおりである。
セメント：早強セメント
細骨材：珪砂
増粘剤
Ａ：メチルセルロース系増粘剤、粘度４８０００ｍＰａ・ｓ
Ｂ：メチルセルロース系増粘剤、粘度３００００ｍＰａ・ｓ
Ｃ：メチルセルロース系増粘剤、粘度３００ｍＰａ・ｓ
Ｄ：メチルセルロース系増粘剤、粘度１０００００ｍＰａ・ｓ
Ｅ：メチルセルロース系増粘剤、粘度１５００００ｍＰａ・ｓ
セメント用ポリマー：ＳＢＲエマルジョン
膨張材：生石灰系膨張材
減水剤：リグニンスルホン酸系減水剤
【００３２】
［水中不分離性モルタル組成物の配合設計］
セメント１００質量部に対して、細骨材、増粘剤、セメント用ポリマー（固形分換算）の各材料を表１に示す割合とし、膨張材を１２質量部とし、減水剤を１質量部として配合設計した。
【００３３】
［水中不分離性モルタルの作製］
２０℃環境下において、セメント用ポリマー（ポリマーディスパージョン）を１０Ｌの円筒容器に添加し、表１で配合設計した水中不分離性モルタル組成物の各材料及び水を添加し、ハンドミキサで９０秒混練して水中不分離性モルタルを約３Ｌ作製した。
【００３４】
【表１】
2019178020.tif 000002
【００３５】
［評価方法］
各項目については、以下の方法で評価した。評価結果を表２に示す。
・流動性
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」１２．フロー試験に準じて、２０℃環境下で水中不分離性モルタルのフロー値（０打）を測定し、これを流動性として評価した。
・圧縮強度
土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｇ  ５０５−２０１０「円柱供試体を用いたモルタル又はセメントペーストの圧縮強度試験方法（案）」に準じて、材齢７日における水中不分離性モルタル硬化体の圧縮強度を測定した。供試体の寸法は、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍとした。養生は常に２０℃の恒温槽内で行った。
・水中不分離性の評価
水中不分離性の評価は目視によって行った。水中不分離性は、５００ｍＬポリカップ容器に水中不分離性モルタル５０ｍＬを１０ｃｍの高さから水中へ落下させた際に、モルタルと水との界面が均一のものを◎、界面付近にモルタルがやや舞い上がったものを○、水中にモルタルが舞い上がり、水が濁ったものを×として評価した。
【００３６】
【表２】
2019178020.tif 000003