(57)【要約】【課題】水中に打設してもｐＨの上昇が抑制され、しかも一定の強度を必要とする構造物等にも適用可能なグラウト材の提供。【解決手段】本発明のグラウト材は、普通ポルトランドセメントと、高炉スラグと、フライアッシュ及び／又はシリカフュームと、無水石こうを包含している。また、本発明において、シリカフュームを包含せず、フライアッシュのみを添加することが可能である。或いは、フライアッシュを添加せず、シリカフュームのみを添加することも可能である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
普通ポルトランドセメントと、高炉スラグと、フライアッシュ及び／又はシリカフュームと、無水石こうを包含していることを特徴とするグラウト材。
【請求項２】
骨材と、増粘剤と、硬化促進剤と、消泡剤と、減水剤の何れかを包含する請求項１のグラウト材。
【請求項３】
水中で打設される請求項１、２の何れかのグラウト材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中での使用に好適なグラウト材に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良や、建造物構築の際に空洞や隙間を充填するグラウト材が各種提案されている。グラウト材としては、例えば普通ポルトランドセメントを主成分とするセメント系グラウトが存在する。
しかし、セメント系材料を水中に打設すると、セメントと水の水和反応により生成される水酸化カルシウムが溶出し、溶出した水酸化カルシウムは水中でカルシウムイオンと水酸化物イオン（ＯＨ−）に電離するので、水酸化物イオン（ＯＨ−）濃度が上昇し、ｐＨが上昇してしまう。
一般に水中打設に使用される水中不分離コンクリート（コンクリートに水溶性セルロース等の水中不分離剤を混和した材料）や、可塑性グラウト等を水中に打設する場合も同様な理由により、水和反応が進むにつれて、ｐＨが上昇してしまう。
【０００３】
その他のマグネシウム化合物に硫酸塩を混和した中性系のグラウト材（特許文献１参照）も存在するが、強度が非常に小さく、裏込め材料として適用することは出来るが、一定の強度を必要とする構造物等には適用することは出来ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８２３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、水中に打設してもｐＨの上昇が抑制され、しかも一定の強度を必要とする構造物等にも適用可能なグラウト材の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のグラウト材は、普通ポルトランドセメントと、（例えば微粉末状の）高炉スラグと、フライアッシュ及び／又はシリカフュームと、無水石こうを包含していることを特徴としている。
本発明において、シリカフュームを包含せず、フライアッシュのみを添加することが可能である。
或いは、フライアッシュを添加せず、シリカフュームのみを添加することも可能である。
【０００７】
本発明において、骨材（例えば珪砂）を包含することが可能である。
本発明において、増粘剤を包含することが可能である。
本発明において、硬化促進剤（例えば塩化カルシウム、亜硝酸塩）を包含することが可能である。
本発明において、消泡剤を包含することが可能である。
本発明において、減水剤（高性能ＡＥ減水剤）を包含することが可能である。
すなわち本発明において、骨材と、増粘剤と、硬化促進剤と、消泡剤と、減水剤の何れかを包含することが出来る。さらに、粘土鉱物を包含することが出来る。
また本発明のグラウト材は、水中で打設するのに好適である。
【発明の効果】
【０００８】
上述の構成を具備する本発明のグラウト材によれば、例えば微粉末状の高炉スラグを組成として包含しているので、高炉スラグ微粉末が硬化してグラウト材に必要な強度を確保することが出来る。換言すれば、普通セメントの配合比率を低くしても、高炉スラグが硬化することにより、必要な硬度を確保することが出来る。そして普通セメントの配合比率を低くすることが出来るため、水和反応に伴う水酸化カルシウムの生成と水酸化物イオン濃度の上昇を抑制し、グラウト材の使用現場（施工現場）におけるｐＨ上昇を抑制することが出来る。
ここで、高炉スラグは水酸化物イオンが多く存在するアルカリ環境下においては、その水酸化物イオンの刺激を受けて硬化する（アルカリ刺激）（潜在水硬性）。本発明のグラウト材では、（含有量が低く抑えられているとはいえ）普通セメントが存在し、セメントと水の水和反応により生成される水酸化カルシウムが水中で水酸化物イオンを分離するので、高炉スラグは硬化し、その結果、固化したグラウト材の強度が上昇する。
【０００９】
また本発明のグラウト材は無水石こうを添加するので、グラウト材の硬化が促進され、普通セメント（普通ポルトランドセメント）の含有量が少なくとも硬化が遅延することはない。ここで、硬化促進剤（例えば塩化カルシウム、亜硝酸塩）を包含すれば、さらに硬化が促進される。
そして硬化が促進される結果、初期強度が向上するので、例えば河川等の施工に使用されても、グラウト材が硬化前に流されてしまう恐れが低くなり、幅広い分野で本発明のグラウト材を使用することが可能である。
さらに硬化が促進されれば、グラウト材から水酸化カルシウムが溶出する時間が短くなり、水酸化カルシウムが溶出する時間が短くなった分だけｐＨの上昇が抑制される。
【００１０】
本発明のグラウト材はフライアッシュ及び／又はシリカフュームを包含しており、フライアッシュとシリカフュームは、水酸化カルシウムと反応し、カルシウムシリケート水和物を生成して固化する（いわゆる「ポゾラン反応」）ので、水酸化物イオン濃度及びｐＨの上昇を抑制することが出来る。そして、水酸化カルシウムとフライアッシュ及び／又はシリカフュームが固化する反応で水酸化カルシウムが消費されて減少する。そのため水酸化物イオン濃度の上昇が抑制され、グラウト材の使用現場（施工現場）におけるｐＨの上昇を抑制出来る。
【００１１】
ここで、フライアッシュ、シリカフュームと水酸化カルシウムは、瞬時に反応する訳ではないため、グラウト材の硬化前には（特に流水中で施工されている場合には）、グラウト材中のセメント粒子が拡散して、ｐＨが上昇し易い状況となる。
本発明において、グラウト材に増粘剤として水溶性セルロースを添加すれば、例えば流水中で施工されている場合であってもグラウト材中のセメント粒子の拡散が防止される。水溶性セルロースはコンクリートの水中不分離剤として使用される添加剤であり、水と混ぜると水の粘性を大きくする作用があるため、セメント粒子間の水の粘性が大きくなり、セメント粒子同士の粘着力が大きくなり、セメント粒子が拡散し難くなるからである。
【００１２】
本発明において、減水剤（高性能ＡＥ減水剤）を包含すれば、グラウト材に要求される流動性を確保することが出来る。
ここで、本発明に係るグラウト材において、混練（練混ぜ）作業に際して、いわゆる「空気を巻き込む」状態となり、グラウト材内に空気が内包されてしまう（いわゆる「空気が入る」状態）場合がある。空気が内包されてしまうと、グラウト材硬化前においては、グラウト材内の空気（特に表面付近の気泡）が水中に放出され、その際にセメント粒子が水中に拡散して、ｐＨを上昇する恐れがある。そして、グラウト材内の空気が多過ぎると、グラウト材が硬化した後に微小な空間（いわゆる「巣」）が数多く形成されるため、強度が低下する。
本発明において、消泡剤を添加すれば、グラウト材硬化前において、グラウト材内の空気（特に表面付近の気泡）が水中に放出され、その際にセメント粒子が水中に拡散して、ｐＨを上昇してしまうことが抑制される。また、グラウト材内の空気が多過ぎて、グラウト材が硬化した後に微小な空間（いわゆる「巣」）が数多く形成されて強度が低下してしまうことを抑制することが出来る。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態に係るグラウト材の組成が、下表１に示されている。
表１
2019077575.tif 000002
【００１４】
表１において、粉体Ｐを構成する成分（普通ポルトランドセメント、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフューム、無水石こう）の分量（上限値及び下限値）は、粉体Ｐ全体に対する容積％で表示されている。また、骨材の分量も、粉体Ｐ全体に対する容積％で表示されている。さらに、水Ｗについては、粉体Ｐ全体に対する質量％で表示されている。
一方、混和剤（混和材）を構成する成分において、増粘剤の分量（上限値及び下限値）は水に対する質量％で示されており、その他の混和剤の成分（硬化促進剤、高性能ＡＥ減水剤、消泡剤、粘土鉱物）は紛体Ｐに対する質量％で示されている。
混和剤は紛体や水、骨材に比較して少量であり、個々の成分により比重が異なるため、容積％で計測するよりも質量％で計測する方が容易だからである。
【００１５】
実施形態に係るグラウトにおいて、高炉スラグ微粉末、フライアッシュは、高炉スラグ微粉末或いはフライアッシュに関して定める規格に適合するものであれば、特に限定条件はない。
同様に、普通ポルトランドセメント、シリカフューム、混和剤としての増粘剤、高性能ＡＥ減水剤、骨材としての珪砂王等も、既存の規格に適合するものであれば、特に限定条件はない。
【００１６】
実施形態で用いられる粉体Ｐに関して、普通ポルトランドセメントは市販品（例えば、太平洋セメント株式会社製造）を用い、フライアッシュも市販品（例えば、北電興業株式会社製造）を用い、高炉スラグ微粉末も市販品（例えば、株式会社デイ・シイ製造の商品名「セラメント」）を用いた。なお、高炉セメントＢ種（例えば、太平洋セメント株式会社製造の市販品）も一部用いた。
シリカフュームは市販品（例えば、ＱＵＥＢＥＣ社製造）を用い、無水石こうとして、ＩＩ型無水石こう粉末である市販品（例えば、コクサイ商事株式会社製造、販売）を用いた。
【００１７】
実施形態で用いられる混和剤に関して、増粘剤としては、水溶性セルロース系増粘剤である市販品（例えば、ロッテファインケミカル社製造の商品名「ＨＥＣＥＬＬＯＳＥ  Ｂ１００Ｋ」、信越化学工業株式会社製造の商品名「アスカクリーンＤ」）、界面活性剤系増粘剤である市販品（例えば、花王株式会社製造の商品名「ビスコトップ」）を用いた。
硬化促進剤は塩化カルシウム二水和物を主成分とする市販品（例えば、株式会社トクヤマ製造）を用い、高性能ＡＥ減水剤はポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする市販品（例えば、ＢＡＳＦジャパン株式会社製造の商品名「マスターグレニウムＳＰ８ＳＶ」）を用いた。
【００１８】
消泡剤は脂肪族アルコールアルコキシレート系を主成分とする市販品（例えば、ＢＡＳＦジャパン株式会社製造の商品名「ＶＩＮＡＰＯＲ ＤＦ９０１０」）を用い、粘土鉱物の酸性白土として、モンモリナイトを主成分とする市販品（例えば、水澤化学工業株式会社製造の商品名「ミズカエース＃２０」）を用い、粘土鉱物のセピオライトとして、含水マグネシウムケイ酸塩を主成分とする市販品（例えば、ＩＭＶ社製造の商品名「ＴＨＥＲＭＯＧＥＬ」）を用いた。
骨材としては、珪砂５号の市販品（例えば、ＪＦＥミネラル株式会社製造の商品名「日光珪砂」）、及び珪砂５号、７号の市販品（例えば、三河珪石株式会社製造の商品名「三河珪砂」）を用いた。ただし、５号、７号以外の珪砂や、一般的なコンクリート用の細骨材でも、珪砂５号、７号の市販品と同様に用いられる。そのことは、明細書で記載されていない実験により、確認されている。
なお、硬化促進剤として亜硝酸塩、粘土鉱物としてベントナイトを用いることも出来る。
本明細書の「実験例」としては記載していないが、発明者の実験では、基本的に成分が同じであれば、メーカー（製造会社）が異なっても同様な結果が得られた。
実施形態では記載されていないが、粘土鉱物としてセピオライト、酸性白土、或いはベントナイトを添加することが出来る。そして増粘剤として、例えば、水溶性セルロースを添加することが出来る。
【００１９】
上述した組成を具備した実施形態に係るグラウト材によれば、高炉スラグ微粉末を添加するので、高炉スラグ微粉末が硬化してグラウト材に必要な強度を確保することが出来る。換言すれば、普通セメントの配合比率を低くしても（例えば１５容積％以下）、必要な硬度を確保することが出来る。そして普通セメントの配合比率を低くすることが出来るため、水和反応に伴う水酸化カルシウムの生成と水酸化物イオン濃度の上昇を抑制し、グラウト材の使用現場（施工現場）におけるｐＨ上昇を抑制することが出来る。
ここで、高炉スラグ微粉末は水酸化物イオンが多く存在するアルカリ環境下においては、その水酸化物イオンの刺激を受けて硬化する（アルカリ刺激：潜在水硬性）。実施形態では、含有量が低く抑えられているとはいえ普通セメントが存在し、セメントと水の水和反応により生成される水酸化カルシウムが水中で水酸化物イオンを分離するので、高炉スラグ微粉末は硬化し、その結果、固化したグラウト材の強度が上昇する。
【００２０】
実施形態のグラウト材は無水石こう及び硬化促進剤を添加するので、グラウト材の硬化が促進され、普通セメントの含有量が少なくとも硬化が遅延することはない。
そして硬化が促進される結果、初期強度が向上するので、例えば河川等の施工に使用されても、グラウト材が流されてしまう恐れが低くなる。換言すれば、幅広い分野で実施形態に係るグラウト材を使用することが可能である。
さらに硬化が促進されれば、グラウト材から水酸化カルシウムが溶出する期間が短くなり、水酸化カルシウムが溶出する期間が短くなった分だけｐＨの上昇が抑制される。
【００２１】
実施形態のグラウト材はフライアッシュとシリカフュームを包含しており、フライアッシュとシリカフュームは、水酸化カルシウムと反応し、カルシウムシリケート水和物を生成して固化する（いわゆる「ポゾラン反応」）ので、水酸化物イオン濃度及びｐＨの上昇を抑制することが出来る。そして、水酸化カルシウムと反応してフライアッシュとシリカフュームが固化する際に水酸化カルシウムが消費されて減少する。そのため水酸化物イオン濃度の上昇が抑制され、グラウト材の使用現場（施工現場）におけるｐＨの上昇を抑制出来る。
実施形態のグラウト材において、シリカフュームを包含せず、フライアッシュのみを添加することも可能である。フライアッシュに比較するとシリカフュームの粒子は小径であり（フライアッシュの１／１０〜１／１００程度）、水酸化カルシウムとの反応が迅速に行われる（ポゾラン反応の反応速度が速い）というメリットがある。しかし、シリカフュームの粒径が小さいため、多量に添加するとグラウト材内で均等に分布する様に練混ぜることが困難である。また、フライアッシュに比較するとシリカフュームは高価である。
但し、フライアッシュを添加せず、シリカフュームのみを添加することも可能である。
【００２２】
ここで、フライアッシュ、シリカフュームと水酸化カルシウムは、瞬時に反応する訳ではない。グラウト材の硬化前であれば、特に流水中で施工されている場合には、グラウト材中のセメント粒子が拡散して、ｐＨが上昇し易い状況となる。
これに対して、実施形態に係るグラウト材に増粘剤として水溶性セルロース系増粘剤を添加することにより、例えば流水中で施工されている場合であってもグラウト材中のセメント粒子の拡散が防止される。水溶性セルロース系増粘剤はコンクリートの水中不分離剤として使用される添加剤であり、水と混ぜると水の粘性を大きくする作用がある。そのため、セメント粒子間の水の粘性が大きくなり、セメント粒子同士の粘着力が大きくなるため、セメント粒子が拡散し難くなる。
【００２３】
実施形態に係るグラウト材において、混練（練混ぜ）作業に際して、いわゆる「空気を巻き込む」状態となり、グラウト材内に空気が内包されてしまう（いわゆる「空気が入る」状態）場合がある。空気が内包されてしまうと、グラウト材硬化前においては、グラウト材内の空気（特に表面付近の気泡）が水中に放出され、その際にセメント粒子が水中に拡散して、ｐＨを上昇する恐れがある。そして、グラウト材内の空気が多過ぎると、グラウト材が硬化した後に微小な空間（いわゆる「巣」）が数多く形成されるため、強度が低下する。
これに対して、実施形態のグラウト材では消泡剤を添加しているので、空気が内包されることによる上述した不都合を抑制することが出来る。
【００２４】
実施形態のグラウト材では、減水剤（高性能ＡＥ減水剤）を包含しているので、グラウト材に要求される流動性を確保することが出来る。
【００２５】
実施形態に係るグラウト材において、骨材として珪砂を包含しないことも可能である。
ただし、実施形態において珪砂を添加した場合には、セメント添加量を減少してｐＨの上昇を抑えることが出来る。
【００２６】
実施形態に係るグラウト材について、表１において、各組成（成分）について、それらを組成、上限値と下限値が示されている。
実施形態のグラウト材では、水紛体比Ｗ／Ｐの下限値を２０質量％に設定しているため、混練（練混ぜ）が困難になることはない。
一方、水紛体比Ｗ／Ｐの上限値を６０質量％に設定しているので、セメント粒子同士の距離が遠くなり、水和反応も緩やかとなり、水和生成物の強度が低下してしまうことが防止される。また、硬化後、反応に使われなかった水の占める体積が空隙となり、強度が低下してしまうことが防止される。さらに、水酸化カルシウムが溶出し易くなることはなく、ｐＨの上昇が防止される。
【００２７】
粉体Ｐを構成する普通ポルトランドセメントについて、実施形態のグラウト材では、普通ポルトランドセメントの上限値を１５容積％（粉体Ｐ全体に対する容積％）、下限値を２．５容積％（粉体Ｐ全体に対する容積％）に設定している。
そのため実施形態のグラウト材では、普通ポルトランドセメントの添加量が多過ぎて、ｐＨが大きく上昇してしまうという不都合はない。
一方、普通ポルトランドセメントの添加量が少な過ぎて、グラウト材の初期強度が低下してしまうという不都合もない。なお、グラウト材の初期強度は、打設後、１日を経過したグラウト材の一軸圧縮強度により確認している。
なお、普通ポルトランドセメンの添加量が紛体Ｐ全体に対して２．５容積％より少なくなると、ｐＨ値は低減しないことが、出願人による実験で確認されている。
【００２８】
実施形態のグラウト材では、フライアッシュの上限値を５０容積％（粉体Ｐ全体に対する容積％）、下限値を１０容積％（粉体Ｐ全体に対する容積％）に設定している。ここで、前記フライアッシュの上限値、下限値は、グラウト材にシリカフュームを包含しない場合の値である。また、後述するシリカフュームの上限値、下限値は、グラウト材にフライアッシュを包含しない場合の数値である。
上述した範囲のフライアッシュを包含している実施形態のグラウト材では、水酸化物イオン濃度及びｐＨの上昇が抑制されている。
また、フライアッシュの添加量が紛体Ｐ全体の５０容積％以下であるため、グラウト材の初期強度が著しく低下してしまう不都合はない。一方、フライアッシュの添加量が紛体Ｐ全体の１０容積％以上であるため、グラウト材にダイレイタンシーが生じて作業性が悪化してしまうことが防止される。
【００２９】
実施形態のグラウト材では、高炉スラグ微粉末の上限値を７７．５容積％（粉体Ｐ全体に対する容積％）、下限値を３０容積％（粉体Ｐ全体に対する容積％）に設定しており、グラウト材に必要な強度（初期強度）が確保され、同時に（普通セメントの配合比率を低くできるため）グラウト材の使用現場（施工現場）におけるｐＨの上昇が抑制される。
ここで、実施形態のグラウト材においては、高炉スラグ微粉末が粉体Ｐ全体に対して３０容積％未満であっても、グラウト材の初期強度が著しく低下してしまう不都合はない。高炉スラグ微粉末は含有量の調整幅が大きくとれる材料であるため、その上限値７７．５容積％は、粉体の他の材料（普通ポルトランドセメント、フライアッシュ、シリカフューム、無水石こう）が全て下限値の場合における高炉スラグ微粉末の含有量である。但し、高炉スラグ微粉末が多過ぎると固化した後に収縮する恐れがある。
【００３０】
実施形態のグラウト材では、シリカフュームの上限値を１５容積％（粉体Ｐ全体に対する容積％）、下限値を５容積％（粉体Ｐ全体に対する容積％）に設定している。シリカフュームを係る含有量に設定しているので、実施形態のグラウト材では水酸化物イオン濃度及びｐＨの上昇が抑制されている。
そして、実施形態のグラウト材では、シリカフュームの含有量が１５容積％以下であるため、グラウト材の粘性が大きくなり、混練（練混ぜ）が困難になってしまう不都合が防止される。また、シリカフュームの含有量が５容積％以上であるため、ダイレイタンシーが生じて作業性が悪化してしまう不都合はない。
【００３１】
実施形態のグラウト材では、無水石こうの上限値を１５容積％（粉体Ｐ全体に対する容積％）、下限値を５容積％（粉体Ｐ全体に対する容積％）に設定しており、無水石こうを含有する実施形態のグラウト材では硬化が促進され、普通セメントの含有量が少なくとも硬化が遅延することはない。
また、実施形態のグラウト材では、無水石こうが１５容積％以下であるため発熱によるひび割れが生じる不都合はなく、５容積％以上であるためグラウト材の初期強度が著しく低下する不都合はない。
【００３２】
実施形態のグラウト材では、増粘剤（例えば、水溶性セルロース）の上限値を１．５質量％（但し、水Ｗに対する質量％）、下限値を０．３質量％（水Ｗに対する質量％）に設定しており、例えば流水中で施工されている場合にセメント粒子が水中で拡散することが防止され、ｐＨの上昇が抑制される。
また、実施形態のグラウト材では、増粘剤が１．５質量％（水Ｗに対する質量％）以下であるため、粘性が大きくなり過ぎ、混練（練混ぜ）が困難になってしまう不都合はない。また、増粘剤が０．３質量％（水Ｗに対する質量％）以上であるため、水中不分離性は低下せず、セメント粒子が拡散してｐＨが上昇することが防止される。
【００３３】
実施形態のグラウト材では、硬化促進剤の上限値を１０質量％（粉体Ｐ全体に対する質量％）、下限値を１質量％（粉体Ｐ全体に対する質量％）に設定しており、グラウト材の硬化が促進され、普通セメントの含有量が少なくとも硬化が遅延することが防止される。
また、実施形態のグラウト材では、硬化促進剤が１０質量％以下であるため、粘性が増加して混練（練混ぜ）が困難になる不都合や、発熱によるひび割れが生じる不都合が防止される。そして、硬化促進剤が１質量％（粉体Ｐ全体に対する質量％）以上であるため、初期強度が大きく低下してしまうこともない。
【００３４】
実施形態のグラウト材では、高性能ＡＥ減水剤の上限値を３質量％（粉体Ｐ全体に対する質量％）に設定している。高性能ＡＥ減水剤はグラウト材の流動性を確保するために添加する薬剤であり、水紛体比Ｗ／Ｐ（質量比）が大きければ添加する必要がなく、水紛体比Ｗ／Ｐ（質量比）が小さい場合に必要に応じ添加すれば良い。
実施形態のグラウト材は、上述した範囲の高性能ＡＥ減水剤（例えば、ポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする減水剤）を添加しているので、グラウト材に要求される流動性が確保される。高性能ＡＥ減水剤が３質量％（粉体Ｐ全体に対する質量％）を超えた場合には、減水効果が収束して流動性はほとんど向上しない。すなわちコストパフォーマンスが低下してしまう。
即ち、実施形態のグラウト材では、コストパフォーマンスを維持しつつ、必要な流動性を確保することが出来る。
【００３５】
実施形態のグラウト材では、消泡剤の上限値を１質量％（粉体Ｐ全体に対する質量％）に設定している。グラウト材として消泡剤は添加しなくても良いが、多くの空気が巻き込まれる恐れがある場合には、消泡剤を添加するのが好適である。グラウト材硬化前において、グラウト材内の空気が水中に放出されて（セメント粒子が拡散して）ｐＨを上昇してしまうことが抑制されるからである。また、グラウト材が硬化した後に微小な空間（いわゆる「巣」）が数多く形成されて強度が低下してしまうことが抑制される。
ここで、消泡剤が１質量％（粉体Ｐ全体に対する質量％）を超えた場合には消泡効果は向上しないが、施形態のグラウト材では消泡剤の含有量は１質量％以下であるため、コストパフォーマンスが低下することが防止される。
【００３６】
実施形態のグラウト材では、粘土鉱物の含有量は５質量％（粉体Ｐ全体に対する質量％）以下であるため、グラウト材の粘性が大きくなり過ぎることはなく、混練（練混ぜ）、ポンプ圧送が困難になることが防止される。そして、良好な粘性を保持して混錬可能な状態を維持し、ポンプ圧送が可能な状態を確保することが出来る。
【００３７】
実施形態のグラウト材では、珪砂の含有量は２００容積％（粉体Ｐ全体に対する容積％）以下である。グラウト材に、骨材（珪砂）を添加しないことも可能である。但し、珪砂を添加することによりセメント添加量を減少して、ｐＨの上昇を抑えることが出来る。特に、珪砂を１００％以上添加するとｐＨの低減効果は大きい。
実施形態のグラウト材では、珪砂含有量は２００容積％以下であるため、グラウト材の粘性が大きくなり過ぎることはなく、混練（練混ぜ）、ポンプ圧送が困難になることもない。
【００３８】
［実施例］
本発明の実施例に係るグラウト材は、下表２に示すような組成（各成分の配合）となっている。
表２
2019077575.tif 000003
【００３９】
表２において、表１で上述したのと同様に、粉体Ｐを構成する成分（普通ポルトランドセメント、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフューム、無水石こう）の配合比は、粉体Ｐ全体に対する容積％で表示されている。また、骨材Ｓの配合比Ｓ／Ｐ（珪砂・粉体比）も、粉体Ｐ全体に対する容積％で表示されている。水・粉体比Ｗ／Ｐについては、粉体Ｐ全体に対する質量％で表示されている。
一方、混和剤（混和材）を構成する成分において、増粘剤（水溶性セルロース系増粘剤）の分量は水Ｗに対する質量％で示されており、その他の混和剤の成分（塩化カルシウム（硬化促進剤）、酸性白土、セピオライト（粘土鉱物））は紛体Ｐに対する質量％で示されている。
なお、実施例のグラウト材は、高性能ＡＥ減水剤及び消泡剤は含有しない。
【００４０】
発明者の実験では、表２の組成を具備する実施例に係るグラウト材は、ｐＨの最大値が８．９１、水酸化物イオン（ＯＨ−）の最大増加量が７７×１０−７であった。
開始からｐＨ＝８となるまでの時間が１時間４５分、ｐＨ＝８．５となるまでの時間が５時間２５分、最大のｐＨ（＝８．９１）となるまでの時間が１９時間２０分であり、ｐＨの上昇は十分に抑制されていた。
また、施工後、１日を経過したグラウト材の一軸圧縮強度（σ１：材齢１日の一軸圧
縮強度）は１．５０Ｎ／ｍｍ２、７日を経過したグラウト材の一軸圧縮強度（σ７：材
齢７日の一軸圧縮強度）は２７．１Ｎ／ｍｍ２、２８日を経過したグラウト材の一軸圧縮強度（σ２８：材齢２８日の一軸圧縮強度）は３５．９Ｎ／ｍｍ２であり、必要な強度を有していることが分かった。
【００４１】
実施形態のグラウト材の水紛体比（Ｗ／Ｐ）（（質量比）について、適切な配合（上限値、下限値）を確認するための実験を行った。なお、組成の上限値、下限値（質量％、容積％）については、実施形態の表１を参照して上述した通りであり、後述する［実験例２］〜［実験例１２］も同様である。
［実験例１］
グラウト材に添加する水の量を調整し、粉体（Ｐ）に対する水（Ｗ）の比率（Ｗ／Ｐ）を２％ずつ変動させて、その他の組成を実施例と同一にして、一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の困難性について、実験を行った。
一軸圧縮強度については、φ５０×１００ｍｍのモールドに４本供試体を採取し、２本を材齢７日で、もう２本を材齢２８日で圧縮強度試験を実施した。供試体の養生は、密封養生（２０℃環境）とした。また、別途同様な供試体を２本用意し、材齢１日で圧縮強度試験を実施した。
混練（練混ぜ）の困難性については、触覚により判断した。
【００４２】
ｐＨの実験は２０℃環境で行われた。実験に際して、先ず、水槽（横３０ｃｍ×幅１７ｃｍ×高さ２４ｃｍ）に水道水１０Ｌを投入し、水槽をマグネティックスターラーに載せ、水槽内に撹拌子を入れて２００〜２５０ｒｐｍで回転した。
水槽の隅部にｐＨ計を設置し、その際に、ｐＨ計の電極の位置は水面から５ｃｍ程度下にした。このｐＨ計はデータロガー機能を有し、自動で連続的にデータを採取できるタイプとした。また、容量１００ｃｃの使い捨てビーカー（デスカップ）の上部を５５ｃｃ程度のラインで切断したものを２個準備し、混練した直後のグラウト材をそれぞれ５０ｃｃずつ投入した。
ｐＨの自動計測を開始し、その後で、水槽内の２隅にグラウト材を入れたビーカーを設置する。そして、ビーカー設置後４８時間程度、ｐＨの計測を行った。
【００４３】
Ｗ／Ｐが２０％未満（１８％以下）であると、グラウト材の表面が乾燥した様な触感があり、混練（練混ぜ）が困難と判断された。
Ｗ／Ｐが６０％を上回っていると（６２％以上であると）一軸圧縮強度が低下した。また、ｐＨが上昇した。
Ｗ／Ｐが２０％〜６０％の範囲であれば、グラウト材の混練（練混ぜ）は困難ではなく、一軸圧縮強度は低下せず、ｐＨも上昇しないことが確認された。実験例１の結果から、Ｗ／Ｐの上限を６０％、下限を２０％に設定した。
【００４４】
［実験例２］
実施形態のグラウト材の粉体（Ｐ）を構成する普通ポルトランドセメントの含有量について、実験を行った。
実験例２では、サンプルの組成は実施例と概略同一の組成であるが、添加する普通ポルトランドセメントの量を調整し、粉体（Ｐ）全体に対する普通ポルトランドセメントの比率（容積％）を０．５％ずつ変動させて、一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の困難性について、実験を行った。一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の困難性の実験の実施要領は、［実験例１］と同様である。
【００４５】
実験例２では、普通ポルトランドセメントの添加量が粉体Ｐ全体に対して２．５％未満（２．０容積％以下）であると、グラウト材の一軸圧縮強度の初期強度が低下した。また、ｐＨはこれより下回っても低下しない（ｐＨ低減効果がそれ以上は向上しない）。
普通ポルトランドセメントの添加量が１５．５容積％以上であると、ｐＨは大きく上昇した。
普通ポルトランドセメントが２．５％〜１５％の範囲では、グラウト材の初期強度（一軸圧縮強度）は低下せず、ｐＨも上昇しないことが確認された。実験例２の結果から、普通ポルトランドセメントの上限を１５％、下限を２．５％に設定した。
【００４６】
［実験例３］
実施形態のグラウト材の粉体（Ｐ）を構成するフライアッシュの含有量に関する実験を行った。
実験例３で用いられたサンプルの組成は実施例と概略同一であるが、添加するフライアッシュの量を調整し、粉体（Ｐ）全体に対するフライアッシュの比率（容積％）を１％ずつ変動させて、一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の困難性、さらに流動性状／硬化性状について実験を行った。一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の困難性の実験の実施要領は、［実験例１］で説明した通りである。
流動性状／硬化性状についてはプロクター貫入試験で確認した。練混ぜ直後の材料の流動性状を確認するため、練混ぜ直後の試料について、貫入速度を変えた試験を行った。貫入長は通常の貫入試験同様に２．５ｃｍとし、２．５ｃｍ貫入するのに要する時間を、１０秒、５秒、２秒、１秒と変化させ、それぞれの貫入速度で貫入した際の最大荷重から、貫入抵抗値を求めた。
また、初期硬化性状の確認のため、練混ぜ完了後、２４時間及び４８時間で貫入試験を行い、初期における硬化性状を確認した。貫入時間は１０秒とした。
【００４７】
フライアッシュが９％以下であると、グラウト材のダイレイタンシーが生じ、作業性が悪化した。
フライアッシュが５１％以上であると、グラウト材の一軸圧縮強度の初期強度が著しく低下した。
フライアッシュが１０％〜５０％の範囲内の場合には、グラウト材の初期強度（一軸圧縮強度）は低下せず、ダイレイタンシーも発生せずに、ｐＨの上昇が抑制されることが確認された。実験例３の結果から、フライアッシュの上限を５０％、下限を１０％に設定した。
【００４８】
［実験例４］
実施形態のグラウト材の粉体（Ｐ）を構成する高炉スラグ（微粉末）の含有量について、実験を行った。
実験例４のサンプルは実施例と概略同一の組成であるが、添加する高炉スラグ微粉末の量を調整し、粉体（Ｐ）全体に対する高炉スラグ微粉末の比率（容積％）を２％ずつ変動させて、一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の困難性について、実験を行った。各実験の実施要領は、実験例１で説明した通りである。
【００４９】
高炉スラグ微粉末が２８％以下であると、グラウト材の初期強度（一軸圧縮強度）が著しく低下した。
上述した様に、高炉スラグ微粉末のグラウト材の上限値７７．５％は、他の粉体（普通ポルトランドセメント、フライアッシュ、シリカフューム、無水石こう）が全て下限値の場合の高炉スラグ微粉末含有量であり、実験例４では、高炉スラグ微粉末含有量が上限値７７．５％を超えても、格別な不都合は確認されなかった。
高炉スラグ微粉末の含有量が３０％〜７７．５％の範囲内では、グラウト材の初期強度（一軸圧縮強度）は低下せず、ｐＨの上昇が抑制されることが確認された。実験例４の結果から、高炉スラグ微粉末の上限を７７．５％、下限を３０％に設定した。
【００５０】
［実験例５］
実施形態のグラウト材の粉体（Ｐ）を構成するシリカフュームの含有量について、実験を行った。
実験例５で用いられたサンプルの組成は実施例と概略同一であるが、添加するシリカフュームの量を調整し、粉体（Ｐ）全体に対するシリカフュームの比率（容積％）を０．５％ずつ変動させて、一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の困難性、流動性状／硬化性状について、実験を行った。各実験の実施要領は、［実験例１］、［実験例３］で説明した通りである。
【００５１】
シリカフュームが４．５％以下であると、グラウト材のダイレイタンシーが生じ、作業性が悪化した。
シリカフュームが１５．５％以上であると）、グラウト材の粘性が大きくなり、混練（練混ぜ）が困難になった。
シリカフュームが５％〜１５％の範囲であれば、グラウト材のダイレイタンシーが発生して作業性が悪化することなく、粘性増加により混練（練混ぜ）が困難になることもなく、ｐＨの上昇が抑制されることが確認された。実験例５の結果から、シリカフュームの上限を１５％、下限を５％に設定した。
【００５２】
［実験例６］
実施形態のグラウト材の粉体（Ｐ）を構成する無水石こうの含有量について、実験を行った。
実験例６のサンプルの組成は実施例と概略同一であるが、添加する無水石こうの量を調整し、粉体（Ｐ）全体に対する無水石こうの比率（容積％）を０．５％ずつ変動させて、一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の困難、性流動性状／硬化性状について、実験を行った。各実験については、上述した通りである。
【００５３】
無水石こうが４．５％以下であると、グラウト材の初期強度（一軸圧縮強度）のが著しく低下した。
無水石こうが１５．５％以上であると）グラウト材に発熱によるひび割れが生じた。発熱によるひび割れが生じたか否かは目視により判断した。
無水石こうが５％〜１５％の範囲では、グラウト材の初期強度（一軸圧縮強度）は低下せず、発熱によるひび割れが生じることなく、硬化が促進することが確認された。実験例６の結果により、無水石こうの上限を１５％、下限を５％に設定した。
【００５４】
［実験例７］
実施形態のグラウト材の混和剤を構成する増粘剤として水溶性セルロース系増粘剤を選択し、その含有量について実験を行った。
実験例７で用いられたサンプルの組成は実施例と概略同一であるが、添加する水溶性セルロース系増粘剤の量を調整し、水（Ｗ）に対する水溶性セルロース系増粘剤の比率（質量％）を０．１％ずつ変動させて、一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の困難性について、実験を行った。各実験の実施要領は上述の通りである。
【００５５】
水溶性セルロース系増粘剤が０．２％以下であると、グラウト材の水中不分離性が低下し（セメント粒子が拡散して）、ｐＨが上昇した。
水溶性セルロース系増粘剤が１．６％以上であると、グラウト材の粘性が大きくなり過ぎ、混練（練混ぜ）が困難になった。
水溶性セルロース系増粘剤が０．３％〜１．５％の範囲では、グラウト材中のセメント粒子の拡散が防止され、ｐＨの上昇が抑制されることが確認された。また、混練（練混ぜ）が困難とはならないことも確認された。実験例７の結果から、水溶性セルロース系増粘剤の上限を１．５％、下限を０．３％に設定した。
【００５６】
［実験例８］
実施形態のグラウト材の混和剤を構成する硬化促進剤（塩化カルシウム或いは亜硝酸塩）について、同様な実験を行った。
実施例と概略同一の組成であるが、添加する硬化促進剤の量を調整し、粉体（Ｐ）全体に対する硬化促進剤の比率（質量％）を０．１％ずつ変動させて、一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の困難性、流動性状／硬化性状について、実験を行った。各実験の実施要領は上述した通りである。
【００５７】
硬化促進剤（塩化カルシウム或いは亜硝酸塩）が０．９％以下であると、グラウト材の初期強度（一軸圧縮強度）のが著しく低下した。
硬化促進剤が１０．１％以上であると、グラウト材の粘性が増加し、混練（練混ぜ）が困難になった。また、発熱によるひび割れが生じた。
硬化促進剤が１％〜１０％では、グラウト材の初期強度（一軸圧縮強度）は低下せず、粘性が増加し混練（練混ぜ）が困難になることもなく、さらに発熱によるひび割れが生じることなく、硬化が促進することが確認された。実験例８の結果から、硬化促進剤の上限を１０％、下限を１％に設定した。
なお実験例８で、硬化促進剤として塩化カルシウムを選択した場合も、亜硝酸塩を選択した場合も、粉体（Ｐ）全体に対する硬化促進剤の比率（質量％）の上限を１０％、下限を１％という結果は同一であった。
【００５８】
［実験例９］
実施形態のグラウト材の混和剤を構成する高性能ＡＥ減水剤（ポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする減水剤）の含有量について、実験を行った。
実験例９のサンプルの組成は実施例と概略同一であるが、高性能ＡＥ減水剤（ポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする減水剤）を添加し、その添加量を、粉体（Ｐ）全体に対する高性能ＡＥ減水剤の比率（質量％）を０．２％ずつ変動させて、流動性状／硬化性状について実験を行った。流動性状／硬化性状の実験要領は上述した通りである。
【００５９】
高性能ＡＥ減水剤が３．２％以上であると、減水効果が収束してグラウト材の流動性がほとんど向上しなかった。
高性能ＡＥ減水剤が３％以下では、良好なコストパフォーマンスを維持した上で、グラウト材の必要な流動性が確保された。実験例９の結果から、高性能ＡＥ減水剤の上限を３％に設定した。
【００６０】
［実験例１０］
実施形態のグラウト材の混和剤を構成する消泡剤（例えば、脂肪族アルコールアルコキシレート系化合物を主成分とする消泡剤）の含有量について、実験を行った。
実験例１０で用いたサンプルの組成は実施例と概略同一であるが、消泡剤（例えば、脂肪族アルコールアルコキシレート系化合物を主成分とする消泡剤）を添加し、粉体（Ｐ）全体に対する消泡剤の比率（質量％）を０．１％ずつ変動させて、一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の困難性について実験を行った。一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の各実験要領は上述した通りである。
【００６１】
消泡剤が１．１％以上であると、消泡効果（グラウト材内の空気の形成を抑制し、硬化前のｐＨの上昇、硬化後の強度の低下を防止する）が収束した。
消泡剤が１％以下では、良好なコストパフォーマンスを維持した上で、グラウト材硬化前において、ｐＨの上昇が抑制されると共に、グラウト材が硬化した後において、強度低下が抑制された。実験例１０の結果から、消泡剤の上限を１％に設定した。
【００６２】
［実験例１１］
実施形態のグラウト材の混和剤を構成する粘土鉱物（酸性白土、セピオライト、或いはベントナイト）の含有量について、同様な実験を行った。
実験例１１のサンプルの組成は実施例と概略同一であるが、添加する粘土鉱物の量を調整し、粉体（Ｐ）全体に対する硬化促進剤の比率（質量％）を０．５％ずつ変動させて、混練（練混ぜ）の困難性について、実験を行った。混練（練混ぜ）の困難性については、触覚により判断した。
【００６３】
粘土鉱物が５．５％以上であるとグラウト材の粘性が大きくなり過ぎて、混練（練混ぜ）、ポンプ圧送が困難になった。
粘土鉱物が５％以下では、グラウト材は良好な粘性により混錬可能な状態を維持し、ポンプ圧送が可能であった。実験例１１の結果から、粘土鉱物の上限を５％に設定した。
実験例１１において、粘土鉱物として酸性白土を選択した場合、セピオライトを選択した場合、ベントナイトを選択した場合の何れにおいても結果は同一であり、粉体（Ｐ）全体に対する硬化促進剤の比率（質量％）の上限は５％であった。
【００６４】
［実験例１２］
実施形態の骨材を構成する珪砂（珪砂５号、珪砂７号）の含有量について、実験を行った。
実験例１２で用いたサンプルの組成は実施例と概略同一であるが、添加する珪砂の量を調整し、粉体（Ｐ）全体に対する珪砂の比率（容積％）を５％ずつ変動させて、一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の困難性について実験を行った。一軸圧縮強度、ｐＨ、混練（練混ぜ）の困難性に関する実験要領は、上述した通りである。
【００６５】
珪砂が２０５％以上であると、グラウト材の粘性が大きくなり過ぎて、混練（練混ぜ）、ポンプ圧送が困難になった。
珪砂が２００％以下では、グラウト材は良好な粘性により混錬可能な状態を維持し、ポンプ圧送が可能であった。実験例１２の結果から、珪砂の上限を２００％に設定した。
実験例１２において、珪砂５号を用いた場合も珪砂７号を用いた場合も同一の結果となり、その上限は粉体（Ｐ）全体に対する珪砂の比率（容積％）で２００％だった。
【００６６】
本発明の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。