(57)【要約】【課題】ひび割れのない高品質のモルタル・コンクリート構造物を施工する。【解決手段】耐アルカリ処理が施されたセルロース繊維からなるチップをモルタル・コンクリートに混入し、打設、塗布するモルタル・コンクリート施工方法であって、前記セルロース繊維チップを水に投入し、攪拌して前記セルロース繊維を水中に分散させた後、この分散液を前記モルタル・コンクリートに混入する方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐アルカリ処理が施されたセルロース繊維からなるチップをモルタル・コンクリートに混入し、打設、塗布するモルタル・コンクリート施工方法であって、
前記セルロース繊維チップを水に投入し、攪拌して前記セルロース繊維を水中に分散させた後、この分散液を前記モルタル・コンクリートに混入することを特徴とするモルタル・コンクリートの施工方法。
【請求項２】
前記セルロース繊維チップと前記水との重量比が、１：１０〜１：２００であることを特徴とする請求項１記載のモルタル・コンクリートの施工方法。
【請求項３】
攪拌は、９００〜２０００ｒｐｍの回転数で行うことを特徴とする請求項１または２記載のモルタル・コンクリートの施工方法。
【請求項４】
攪拌は、前記セルロース繊維チップ１００ｇに対して、１０秒以上の時間行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のモルタル・コンクリートの施工方法。
【請求項５】
前記セルロース繊維チップを投入する水は、ｐＨ１０〜１２のアルカリ水であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のモルタル・コンクリートの施工方法。
【請求項６】
前記セルロース繊維は、セルロース繊維を多価金属含有化合物および酸で処理したものであって、平均繊維長２．１ｍｍ、平均引張強度（ＫＳＩ）９０〜１３０、比表面積２５，０００ｃｍ２／ｇ、見かけ密度１．１０ｇ／ｃｍ３の繊維であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のモルタル・コンクリートの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ひび割れ低減効果に優れたモルタル・コンクリートの施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モルタルやコンクリートをマンションのベランダや踊り場、土間などに施工する際、プラスチック収縮や乾燥収縮などによる施工面のひび割れを防止するため、鋼繊維や、ビニロン、ポリプロピレンなどの有機繊維を混入することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。ひび割れが生じると美観が悪いだけでなく、水漏れの原因にもなる。
【０００３】
しかしながら、鋼繊維は、重量が重いうえに、腐食が進行して構造物の耐久性が低下するおそれがある。また、モルタルに混入するとファイバーボール（塊）が発生しやすいという問題もある。また、ビニロン繊維は、耐アルカリ性が不良で長期安定性に乏しいうえ、塩ビ系であるため環境上の問題もある。さらにポリプロピレン繊維は、セメントとの親和性が不良で、繊維の素抜け、引き抜きが生じやすいうえに、毛羽立ちにより仕上がり面の美観が不良であるという問題がある。
【０００４】
このようななかで、近時、セルロース繊維の表面に耐アルカリ処理を施したものが開発され、軽量で、腐食のおそれがなく、耐アルカリ性が良好で、セメントとの親和性、結合力に優れ、環境上の問題もないことから、注目されている（例えば、特許文献２参照。）。すなわち、この補強繊維を使用することにより、上記したような従来の問題を解決することができると期待される。
【０００５】
しかしながら、このセメント補強用繊維は、多数の繊維を集合した定形乃至不定形のチップ状の形態で提供されるため、従来の補強繊維のように、施工時にモルタルやコンクリートに単に混入しただけでは、十分な補強効果が得られないという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−２５３７３７号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０１８３７９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような従来の事情に対処してなされたものであり、軽量で、腐食のおそれがなく、耐アルカリ性が良好で、セメントとの親和性、結合力にも優れる補強繊維が十分に分散されて混入され、ひび割れのない高品質のモルタル・コンクリート構造物を施工することができる方法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、上記の目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、耐アルカリ処理が施されたセルロース繊維からなるチップを水に投入し、攪拌してセルロース繊維を水中に分散させた後、この分散液をモルタルまたはコンクリートに混入することにより、前記セルロース繊維のモルタルまたはコンクリート中の分散性を高めることができ、その本来の特性を十分に発現させることができることを見出し、本発明を完成させたものである。
【０００８】
すなわち、本発明の一態様によれば、耐アルカリ処理が施されたセルロース繊維からなるチップをモルタルまたはコンクリートに混入し、打設、塗布するモルタルまたはコンクリート施工方法であって、前記セルロース繊維チップを水に投入し、攪拌して前記セルロース繊維を水中に分散させた後、この分散液を前記モルタル・コンクリートに混入することを特徴するモルタル・コンクリートの施工方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、軽量で、腐食のおそれがなく、耐アルカリ性が良好で、セメントとの親和性、結合力にも優れる補強繊維が十分に分散された、ひび割れのない高品質のモルタル・コンクリート構造物を施工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明で用いる耐アルカリ処理が施されたセルロース繊維からなるチップとしては、多価金属含有化合物および酸で処理したセルロース繊維が定形もしくは不定形に集合されたものが挙げられる。通常、その体積は０．００５〜０．２ｃｍ３程度であり、密度は０．４〜０．７ｇ／ｃｍ３程度である。このようなセルロース繊維からなるチップは、例えば、米国ＢＵＣＫＥＹＥ社から「ＵｌｔｒａＦｉｂｅｒ５００」という商品名で販売されている。その物性値を、汎用のポリプロピレン繊維と比較して表１に示す。
【００１２】
【表１】
2008180076.tif 000002
【００１３】
上記耐アルカリ処理されたセルロース繊維は、軽量で、腐食のおそれがなく、耐アルカリ性が良好で、セメントとの親和性、結合力にも優れ、かつ、ダイオキシンなども含まない安全性の高い材料である。
【００１４】
しかしながら、このように優れた特徴を有するものの、モルタルやコンクリートに混入してマンションのベランダや踊り場、土間などに施工する際、単に混入しただけでは、均一に分散させることができず、十分な補強効果を得られなかった。
【００１５】
そこで、本発明においては、上記セルロース繊維チップをモルタルやコンクリートに混入するにあたり、予め水に投入し、攪拌してセルロース繊維を水中に分散させておき、これをモルタルやコンクリートに混入する。これにより、セルロース繊維をモルタルやコンクリート中に均一に分散させることが可能になり、施工性が向上するのみならず、ひび割れのない高品質のモルタル・コンクリート構造物を施工することができる。なお、攪拌過程で必要に応じて水を１〜２回程度分割して投入することも可能である。すなわち、例えば初めに分散に必要な量の半分量の水にセルロース繊維チップを投入して攪拌し、その後水を追加しさらに攪拌を続け、分散させるようにしてもよい。このような方法を採ることにより、分散時間の短縮、分散効率の向上が可能となる。
【００１６】
本発明の目的のためには、分散は、適当な混合容器にセルロース繊維チップおよび水を投入し、攪拌機で攪拌することにより行われるが、ジューサーミキサーなどの攪拌翼を備えた混合機などを用いることもできる。
【００１７】
上記攪拌機には、回転翼と、この回転翼の周囲に設けられたリングとを備えた攪拌機を用いて行うことが好ましく、短時間に効率よく分散させることができる。このような攪拌機の市販品としては、例えば、リョウビ社製のハンドミキサーＰＭＴ−１３６２（商品名）が挙げられる。
【００１８】
また、この場合、９００〜２０００ｒｐｍの回転数で行うことが好ましく、回転数があまり低いと、分散に時間がかかるばかりか、場合により、時間をかけても十分に分散されないおそれがある。また、回転数があまり高いと、効果はさほど変わらないうえに、消費電力が増大するため非経済的となる。より好ましい回転数は１０００〜１５００ｒｐｍである。
【００１９】
さらに、作業性の点から、攪拌時間は、セルロース繊維チップ１００ｇに対して、１０秒以上の時間で行うことが好ましく、１０〜６００秒の時間で行うことがより好ましい。
【００２０】
また、セルロース繊維を短時間に効率よく水中に分散させるためには、セルロース繊維チップの自重の１０〜２００倍量の水を用いることが好ましく、１５〜５０倍量の水を用いることがより好ましい。つまり、セルロース繊維チップと、これを投入する水との重量比が、１：１０〜１：２００であることが好ましく、１：１５〜１：５０であることがより好ましい。セルロース繊維チップの自重の１８〜２５倍量の水の使用が、特に好ましい。なお、この水の量はセルロース繊維チップを分散するために最終的に使用される水の量であり、先述したように、攪拌過程で水を分割投入する場合は、初めに用いた水の量と、攪拌過程で投入した水の量の合計量である。
【００２１】
水に代えて水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性の水溶液を使用するか、あるいは、分散処理の前に水に数時間（８〜２４時間程度）浸漬しておく（以下、予備浸漬という）と、分散時間を短縮することができる。また、３０〜５０℃程度に加温乃至加熱した水（またはアルカリ性水溶液）を使用した場合にも分散時間を短縮することができる。
【００２２】
こうしてセルロース繊維を分散させた分散液を、モルタルの場合、セメント、細骨材、水、適量の混和材（剤）とともに同時に攪拌するか、あるいは、セメント、細骨材、水および適量の混和材（剤）を混練し、練り上がった状態のモルタルに添加して攪拌する。また、コンクリートの場合、セメント、細骨材、粗骨材、水、適量の混和材（剤）とともに同時に攪拌するか、あるいは、セメント、細骨材、水および適量の混和材（剤）を混練し、練り上がった状態のコンクリートに添加して攪拌する。セルロース繊維チップの配合量は、モルタルの場合０．９〜３ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、コンクリートの場合、０．９〜１．５ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましい。
【００２３】
ここで、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、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、高ビーライト型低発熱セメントなどが使用される。また、細骨材としては、川、海、陸の砂、砕砂、砕石などが使用され、粗骨材としては、川、海、陸の砂利、砕石などが使用される。これらの細骨材や粗骨材の一部が、人工の軽量骨材、再生骨材、充填材などで置換することも可能である。この場合の置換材料としては、高炉スラグ、溶融スラグ、鉱滓、石灰石、発泡パーライト、発泡黒曜石、炭酸カルシウム、バーキュライト、シラスバルーン、フライアッシュ、シリカヒュームなどが挙げられる。
【００２４】
セルロース繊維を混入したモルタルおよびコンクリートを打設、塗布する方法は、特に限定されるものではなく、従来より一般に使用されている方法を用いることができる。
【００２５】
次に、本発明の効果を確認するため行った実験およびその結果について記載する。
【００２６】
まず、表２に示す条件で、円筒容器（内径２８．５ｍｍ、深さ２８５ｍｍ）に水（水道水（ｐＨ７））または水酸化ナトリウム水溶液（ｐＨ１１）およびＵｌｔｒａＦｉｂｅｒ５００（商品名）を投入し、リョウビ社製ハンドミキサー（商品名ＰＭＴ−１３６２、攪拌機Ａと表記）、汎用ハンドミキサーにリョウビ社製ハンドミキサー（ＰＭＴ−１３６２）の攪拌翼部分を装着したもの（攪拌機Ｂと表記）、または、汎用のハンドミキサー（攪拌機Ｃと表記）を用いて攪拌した。
【００２７】
攪拌後のセルロース繊維の分散状態を目視にて観察した。結果を表２に併せ示す。
【００２８】
【表２】
2008180076.tif 000003
【００２９】
表２から明らかなように、リョウビ社製ハンドミキサーを使用し、回転数１３００ｒｐｍで攪拌した場合に、セルロース繊維を短時間に分散させることができ、また、予備浸漬を行う、水を分割して投入する、あるいは、アルカリ水溶液を使用することにより、分散に要する時間をより短縮することができることが確認された。
【００３０】
次に、上記分散液のうち、完全に分散されたＮｏ．１、Ｎｏ．６〜Ｎｏ．８、Ｎｏ．１１の分散液を用いて表３に示す配合のモルタルスラリーを強制２軸型ミキサーにより混合した。すなわち、セメントおよび細骨材を添加して３０秒間攪拌し、次いで、水および上記分散液を、繊維量が表３に記載されている配合量になるように添加して１２０秒間混練して、モルタルスラリーを製造した。このモルタルスラリーを気温２８℃の環境下で２０ｍｍ厚さに打設した。
【００３１】
打設２４時間後、モルタル構造物表面のひび割れ（プラスチック収縮ひび割れ）を目視により観察し、さらに、２ヶ月後、再度、モルタル構造物表面のひび割れの発生状況を目視により観察した。なお、比較のために、補強繊維を混入していないプレーンモルタルについても同様の試験を行った。
【００３２】
補強繊維以外の表２に示す材料は次の通りである。
セメント：普通ポルトランドセメント
水：水道水
細骨材：掛川産山砂
【００３３】
【表３】
2008180076.tif 000004
【００３４】
結果は、補強繊維を配合した本発明に係るモルタル構造物では、２４時間後も２ヵ月後もひび割れが全く観察されなかったのに対し、補強繊維を混入していないプレーンモルタルを用いた構造物では、２４時間後の観察で多数のひび割れが認められ、２ヵ月後にはさらに多くのひび割れが観察された。
【００３５】
なお、本発明は、以上説明した実施の形態の記載内容に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはいうまでもない。