(57)【要約】【課題】流動性が良好で、ブリーディングや硬化収縮が無く、乾燥収縮によるひび割れ抵抗性が高いグラウト組成物、グラウトモルタル及びグラウト工法を提供する。【解決手段】セメント、膨張材、収縮低減剤、溶融紡糸した玄武岩繊維、減水剤、発泡剤、及び骨材を含有するグラウト組成物であり、溶融紡糸した玄武岩繊維がポルトランドセメントと膨張材の合計１００部に対して０．１〜１０部である（１）のグラウト組成物、（３）さらに、デキストリンを含有してなる（１）又は（２）のグラウト組成物、（４）（１）〜（３）のいずれかグラウト組成物と水を混合してなるグラウトモルタル、（５）（４）のグラウトモルタルを用いたグラウト工法、である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、膨張材、収縮低減剤、溶融紡糸した玄武岩繊維、減水剤、発泡剤、及び骨材を含有するグラウト組成物。
【請求項２】
溶融紡糸した玄武岩繊維がセメントと膨張材の合計１００部に対して０．１〜１０部である請求項１に記載のグラウト組成物。
【請求項３】
さらに、デキストリンを含有してなる請求項１又は２に記載のグラウト組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のグラウト組成物と水を混合してなるグラウトモルタル。
【請求項５】
請求項４に記載のグラウトモルタルを用いたグラウト工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、土木・建築業界において使用されるグラウト組成物、グラウトモルタル及びグラウト工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメント系グラウト材料としては、膨張物質と減水剤を主成分とするものが提案されている（特許文献１、特許文献２）。これらの材料は、いずれも作業性や充填性に優れ、グラウト工事を円滑に行う材料であった。
最近では、グラウト材料に要求される性能は益々高まり、その要求物性としては、（１）無収縮であること、（２）流動性が良好でその保持性が優れること、（３）ブリーディングや材料分離が無いこと、（４）水和熱による温度ひび割れが無いことなどが挙げられる。さらに、グラウト材料は、コンクリート構造物の補修・補強工事における断面修復や断面の増し打ち部に使用されることが多くなる傾向にあり、（５）乾燥収縮の低減によるひび割れ防止も求められるようになった。
【０００３】
しかしながら、従来のグラウト材料は、上記（１）〜（４）については要求を満たすものの、（５）の乾燥収縮の低減によるひび割れ防止については、性能を充分に満足していないのが現状である。
また、充填箇所によっては、さらなる高流動化が要求される場合もあり、この場合、特に高温下では著しく泡が発生することがあった。多量に泡が発生するとコンクリートとの付着がとれなくなるだけではなく、材料分離を起こす可能性があり、コンクリートとの間に間隙が生じることが考えられ、施工上の課題となっている（非特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１７１１６２号公報
【特許文献２】特開２００１−３２９２６３号公報
【非特許文献１】「高強度グラウト材の充填性に関する実験研究」、日本建築学会大会学術講演梗概集、Ｎｏ．１３１３、ｐｐ．６２５、１９９５年８月
【０００４】
材料自体に初期ひび割れ抵抗性を持たせる方法としては、短繊維を混入する方法が開示されている（非特許文献２）。また、溶融した玄武岩繊維の製造方法も開示されている（特許文献３）。
【非特許文献２】浜田敏祐、末森寿志、斉藤忠、平居孝之：ビニロン短繊維によるコンクリートのプラスチック収縮ひび割れ抑制に関する実験的研究、コンクリート工学年次論文集、ｖｏｌ．２２、Ｎｏ．２、ｐｐ．３１９−３２４、２０００
【特許文献３】特表平０９―５０００８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、流動性が良好でブリーディングや硬化収縮が無く、乾燥収縮によるひび割れ抵抗性が高く、さらに、水和熱による温度ひび割れが抑制され、材料分離が無く（泡の発生の無い）という効果を奏するグラウト組成物、グラウトモルタル及びグラウト工法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明は、（１）セメント、膨張材、収縮低減剤、溶融紡糸した玄武岩繊維、減水剤、発泡剤、及び骨材を含有するグラウト組成物、（２）溶融紡糸した玄武岩繊維がセメントと膨張材の合計１００部に対して０．１〜１０部である（１）のグラウト組成物、（３）さらに、デキストリンを含有してなる（１）又は（２）のグラウト組成物、（４）（１）〜（３）のいずれかグラウト組成物と水を混合してなるグラウトモルタル、（５）（４）のグラウトモルタルを用いたグラウト工法、である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のグラウト組成物を使用したグラウトモルタルは、流動性が良好でブリーディングや硬化収縮が無く、乾燥収縮によるひび割れ抵抗性が高く、さらに、水和熱による温度ひび割れが抑制され、材料分離が無く（泡の発生の無い）という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明における部や％は、特に規定しない限り質量基準で示す。
【０００９】
本発明で使用するセメントは、特に限定されるものではないが、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、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカ、又は石灰石粉末等を混合した各種混合セメント、並びに、廃棄物利用型セメント、いわゆるエコセメント等が挙げられる。
【００１０】
本発明で使用する膨張材は、特に限定されるものではなく、一般に使用されているカルシウムサルホアルミネート系膨張材、カルシウムアルミノフェライト系膨張材、及び生石灰系膨張材等のいずれも使用可能である。
膨張材の使用量は、セメント１００部に対して、２〜２０部が好ましく、４〜１５部がより好ましい。２部未満では収縮低減効果が小さい場合があり、２０部を超えても収縮低減効果の向上が期待できない。
【００１１】
本発明で使用する収縮低減剤は、硬化後のグラウトモルタルの乾燥収縮を抑制し、ひび割れの発生を抑制するもので、構成する収縮低減成分としては、ＲＯ（ＡＯ）ｎＨ（ただし、Ｒは炭素数４〜６のアルキル基、Ａは炭素数２〜３の一種又は二種以上のアルキレン基、ｎは１〜10の整数）で示される低級アルコールのアルキレンオキサイド付加物を主体としたものや、一般式Ｘ（ＡＯ）ｎＲ）ｍ（ただし、Ｘは２〜８個の水素基を有する化合物の残基、ＡＯは炭素数２〜１８のオキシアルキレン基、Ｒは水素原子、炭素数１〜１８の炭化水素基、又は炭素数２〜１８のアシル基、ｎは３０〜１０００、ｍは２〜８）で示され、そのオキシアルキレン基の６０モル％以上はオキシエチレン基であるポリオキシアルキレン誘導体等を使用することが可能である。
収縮低減剤の使用量は、セメント１００部に対して、１〜６部が好ましく、２〜５部がより好ましい。１部未満では乾燥収縮低減効果が小さい場合があり、６部を超えると強度発現性が低下する場合がある。
【００１２】
本発明で使用する溶融紡糸した玄武岩繊維（以下、玄武岩繊維という）は、天然の玄武岩を原料とし、高温で溶融紡糸した非晶質の人造好物繊維である。その特徴として、有機繊維に比べ耐熱性に優れ、ガラス繊維やロックウールに比べ耐薬品性に優れ、密度が２．８ｇ／ｃｍ３程度であることから、ドライモルタルと同程度であり、均一混合性に優れるという特徴がある。
玄武岩繊維の繊維径は、２〜５０μｍが好ましく、７〜２０μｍがより好ましい。２μｍより小さいと、安定的に製造することが困難であり、５０μｍを超えると初期ひび割れ低減効果が低下する場合がある。
玄武岩繊維の繊維長は、２〜１５ｍｍが好ましく、５〜１０ｍｍがより好ましい。２ｍｍより小さいと初期ひび割れ低減効果が小さく、１５ｍｍを超えるとドライモルタルに混合したときの分散性が悪くなる場合がある。
玄武岩繊維は、繊維が単独にほぐれた単繊維状態（繊維径としては、０．１ｍｍ以上となる）ではなく、サイジング剤等で繊維径５０μｍ以下の単繊維を束状にした収束状態のものを使用することが好ましい。適度に接着力のある収束状にすることで、ドライモルタルと混合したときに簡単にほぐれて均一な混合が可能となる。
本発明で使用する玄武岩繊維の使用量は、セメントと膨張材の合計１００部に対して、０．１〜１０部が好ましく、０．３〜５部がより好ましい。０．１部未満では、初期ひび割れ低減効果が期待できず、１０質量部を超えると均一な混合ができなくなる場合がある。
【００１３】
本発明で使用する減水剤は、特に限定されるものではないが、セメントに対する分散作用や空気連行作用を有し、流動性改善や強度増進するものであり、具体的には、ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物、ナフタレンスルホン酸塩の縮合物、リグニンスルホン酸塩の縮合物、メラミンスルホン酸塩の縮合物、及びポリカルボン酸塩の縮合物等が挙げられる。これらの減水剤は、液状あるいは粉末状で使用可能であるが、あらかじめ他の材料とプレミックスできる粉末状で使用することが効果的であり、本発明ではこれらのうちの一種又は二種以上を使用する。
減水剤（固形分）の使用量は、セメント１００部に対して、０．０５〜３部が好ましい。０．０５部未満では所定の流動性が得られず、３部を超えると材料分離の発生や圧縮強度が低下する場合がある。
【００１４】
本発明で使用する発泡剤は、特に限定されるものではないが、グラウトモルタルの初期膨張性を得るため、水と混練後に、気体を発生する物質であり、この作用によりグラウトモルタルの沈下現象を防止し、構造物との一体化を図る目的で使用される。その具体例としては、例えば、金属粉末や過酸化物質等が挙げられる。なかでもアルミニウム粉末が好ましいが、アルミニウム粉末の表面は酸化されやすく酸化皮膜で覆われると反応性が低下するため、植物油、鉱物油、又はステアリン酸等で表面処理したアルミニウム粉末が好ましい。
発泡剤の使用量は、セメント１００部に対して、０．０００１〜０．００３部が好ましい。０．０００１部未満では膨張量が極めて少なくなる場合があり、０．００３部を超えると膨張量が大きく強度が低下する場合がある。
【００１５】
本発明で使用する骨材は、特に限定されるものではないが、通常使用されている川砂、海砂、砕砂、及び珪砂等が使用可能であり、プレミックス製品として使用する際にはそれらの乾燥砂が好ましく、その最大粒径は５．０ｍｍ以下であることが好ましい。
骨材の使用量は、セメントと膨張材の合計１００部に対して、９０〜２５０部が好ましい。９０部未満では収縮量が多くなる場合があり、２５０部を超えると強度や流動性が低下する場合がある。
【００１６】
本発明では、部材断面の大きい箇所へ多量のグラウトを行う際に発生する水和熱を抑制する目的でデキストリンを使用することが好ましい。
本発明で使用するデキストリンは、デンプンを酸と共に加熱分解して得られる可溶性デンプンを総称するものであり、別名ばい焼デンプンとも呼ばれている。特に、冷水可溶分５〜５５％のものが好ましく、１０〜５０％のものがより好ましい。冷水可溶分が１０％未満では充分な水和熱抑制効果が得られない場合があり、５５％を超えると強度発現性が低下する場合がある。
本発明で言う冷水可溶分とは、デキストリンが温度２１℃の蒸留水に溶解した量を意味するものであり、具体的には、デキストリン１０ｇを２００ｍｌのフラスコに入れ、温度２１℃の蒸留水１５０ｍｌを加えて１時間後にろ別し、そのろ液を蒸留乾固して得られたデキストリンを供試デキストリンに対する割合で示したものである。
デキストリンの使用量は、セメント１００部に対して、０．０５〜１．５部が好ましく、０．１〜１．０部がより好ましい。０．０５部未満では充分な水和熱抑制効果が発揮できない場合があり、１．５部を超えると強度発現性が低下する場合がある。
【００１７】
本発明で使用する水は、特に限定されるものではないが、セメントと膨張材の合計１００部に対して、３０〜５５部が好ましく、３５〜５０部がより好ましい。この範囲外では、流動性の低下、材料分離の発生、強度発現性の低下等が起き易くなる場合がある。
【００１８】
本発明では、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、セメント急硬材、及び凝結調整剤のうちの一種又は二種以上を、また、高分子エマルジョン、ポゾラン微粉末、ベントナイトなどの粘土鉱物、及びハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００１９】
本発明では、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合してもよく、また、あらかじめその一部あるいは全部を混合しておいてもよい。
【００２０】
混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウターミキサ等が使用可能である。
【００２１】
本発明のグラウトモルタルは、あらかじめグラウト組成物を構成する成分の全部を混合し、現場で水を加えて練り混ぜるだけで使用可能なプレミックスタイプで使用することが好ましいが、構成成分の一部あるいは全部を使用現場で混合して調製することも可能である。
【００２２】
本発明のグラウトモルタルを使用した施工方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、コンクリートの表面にプライマー処理の後、型枠を設置し、型枠内に本発明のグラウトモルタルを充填し、硬化させる方法等が挙げられる。
本発明のグラウトモルタルは、従来のグラウト材料の用途に使用できるが、特に、部材断面の大きい箇所へ多量のグラウトが可能である。
【００２３】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２４】
セメント１００部に対して、表１に示す量の膨張材、収縮低減剤３部、減水剤１．５部、及び発泡剤０．００１６部、さらに、セメントと膨張材の合計１００部に対して、玄武岩繊維０．５部、骨材１８０部と水４３部を添加して、高速ハンドミキサを用い練り混ぜしグラウトモルタルを作製し、その流動性、ブリーディング率、長さ変化率、体積膨張率、及び圧縮強度を測定した。結果を表１に併記する。
【００２５】
＜使用材料＞
セメント：普通ポルトランドセメント、比重３．１５、市販品
膨張材：カルシウムサルホアルミネート系膨張材、比重２．８３、市販品
収縮低減剤：粉末収縮低減剤、市販品
玄武岩繊維：繊維径１０μｍ、繊維長６ｍｍ、収束タイプ、カナエ社製、商品名「バサルトファイバー」
減水剤：ナフタレンスルホン酸塩系減水剤、市販品
発泡剤：アルミニウム粉末、市販品
骨材：新潟県青海産石灰石砕砂、最大粒径４ｍｍ、比重２．６２
【００２６】
＜測定方法＞
流動性：土木学会標準示方書（ＪＳＣＥ−Ｆ５４１−１９９９）「充てんモルタルの流動性試験方法」に準じてＪ１４漏斗流下値を測定
ブリーディング率：土木学会標準示方書（ＪＳＣＥ―Ｆ５４２−１９９９）「充てんモルタルのブリーディング率および膨張率試験方法」に準じてブリーディング率を測定
長さ変化率：日本道路公団試験方法（ＪＨＳ  ４１６  １９９９）「断面修復材の品質規格試験方法」に準じて、グラウトモルタルを、２０℃、８０％ＲＨの恒温恒湿室で型枠に打設し、２日脱型後、２０℃、５０％ＲＨの気中養生として測定
体積膨張率：土木学会標準示方書（ＪＳＣＥ―Ｆ５４２−１９９９）「充てんモルタルのブリーディング率および膨張率試験方法」に準じて、グラウトモルタルを、２０℃、８０％ＲＨの恒温恒湿室で型枠に打設し、打設後１日に測定
圧縮強度：土木学会標準示方書（ＪＳＣＥ−Ｇ５４１−１９９９）「充てんモルタルの圧縮強度試験方法」に準じて、グラウトモルタルを、２０℃、８０％ＲＨの恒温恒湿室で型枠に打設し、１日後からの養生を２０℃水中養生として、材齢２８日の圧縮強度を測定
【００２７】
【表１】
2008120612.tif 000002
【００２８】
表１から、本発明のグラウトモルタルは、流動性が高く、ブリーディングや硬化収縮が無く、乾燥収縮が少なく、強度発現が高いことが分かる。
【実施例２】
【００２９】
セメント１００部に対して、膨張材１０部、表２に示す量の収縮低減剤、減水剤１．５部、及び発泡物質０．００１６部、セメントと膨張材の合計１００部に対して、玄武岩繊維０．５部、骨材１８０部と水４３部を添加したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００３０】
【表２】
2008120612.tif 000003
【００３１】
表２から、本発明のグラウトモルタルは、流動性が高く、ブリーディングや硬化収縮が無く、乾燥収縮が少なく、強度発現が高いことが分かる。
【実施例３】
【００３２】
セメント１００部に対して、膨張材１０部、収縮低減剤３部、減水剤１．５部、及び発泡物質０．００１６部、セメントと膨張材の合計１００部に対して、表３に示す量の玄武岩繊維、骨材１８０部と水４３部を添加してグラウトモルタルを作製し、ひび割れ抵抗性の評価を行ったこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００３３】
＜評価方法＞
ひび割れ抵抗性：日本工業規格ＪＩＳ  Ａ  １１３２「コンクリートの強度試験用供試体の作り方」記載の直径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの円柱鋼製型枠に外径６ｃｍ、内径５．２ｃｍの鋼製円筒管を中心にセットし、円柱鋼製型枠と鋼製円筒管の間隙に調整したグラウトモルタルを流し込み、翌日に脱型後２０℃、５０％ＲＨの気中養生でひび割れ発生の観察を行った。材齢９１日後の観察時にひび割れ発生がないものを良、材齢２８日後の観察時にひび割れ発生があるものを可、材齢７日後の観察時にひび割れ発生があるものを不可として評価した。
【００３４】
【表３】
2008120612.tif 000004
【００３５】
表３から、本発明のグラウトモルタルは、流動性が高く、ブリーディングや硬化収縮が無く、乾燥収縮が少なく、強度発現が高いことが分かる。さらに、ひび割れ抵抗性が高いことが分かる。
【実施例４】
【００３６】
セメント１００部に対して、膨張材１０部、収縮低減剤３部、表４に示す量の減水剤、及び発泡物質０．００１６部、セメントと膨張材の合計１００部に対して、玄武岩繊維０．５部、骨材１８０部と水４３部を添加し、材料分離を評価したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００３７】
材料分離：直径９ｃｍ×高さ１０ｃｍの円筒状の塩ビ製管に練り混ぜたグラウト組成物を充填し表面を平滑にする。次に、塩ビ管を引き抜いたときのモルタルの円状の広がりを観察し、その広がりの外周付近が、砂分が少なくほとんどがペースト分となっている場合は材料分離が有ると判断し、砂分とペースト分が均一にある場合は材料分離が無いと判断した。
【００３８】
【表４】
2008120612.tif 000005
【００３９】
表４から、本発明のグラウトモルタルは、流動性が高く、ブリーディングが少なく、硬化収縮が無く、乾燥収縮が少なく、強度発現が高いことが分かる。さらに、材料分離性に優れることが分かる。
【実施例５】
【００４０】
セメント１００部に対して、膨張材１０部、収縮低減剤３部、減水剤１．５部、及び表５に示す量の発泡物質、セメントと膨張材の合計１００部に対して、玄武岩繊維０．５部、骨材１８０部と水４３部を添加したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表５に併記する。
【００４１】
【表５】
2008120612.tif 000006
【００４２】
表５から、本発明のグラウトモルタルは、流動性が高く、ブリーディングや硬化収縮が無く、乾燥収縮が少なく、強度発現が高いことが分かる。
【実施例６】
【００４３】
セメント１００部に対して、膨張材１０部、収縮低減剤３部、減水剤１．５部、及び発泡剤０．００１６部、セメントと膨張材の合計１００部に対して、玄武岩繊維０．５部、表６に示す量の骨材と水４３部を添加したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表６に併記する。
【００４４】
【表６】
2008120612.tif 000007
【００４５】
表６から、本発明のグラウトモルタルは、流動性が高く、ブリーディングや硬化収縮が無く、乾燥収縮が少なく、強度発現が高いことが分かる。
【実施例７】
【００４６】
セメント１００部に対して、膨張材１０部、収縮低減剤３部、減水剤１．５部、及び発泡物質０．００１６部、セメントと膨張材の合計１００部に対して、玄武岩繊維０．５部、骨材１８０部、表７に示す種類と量のデキストリン、及び水温３０℃の水４３部を添加し、断熱温度上昇量を測定したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表７に併記する。
【００４７】
＜使用材料＞
デキストリンＡ：冷水可溶分５％
デキストリンＢ：冷水可溶分１０％
デキストリンＣ：冷水可溶分３０％
デキストリンＤ：冷水可溶分５０％
デキストリンＥ：冷水可溶分６５％
【００４８】
＜測定方法＞
断熱温度上昇量：試料容量０．０１ｍ３の断熱ポットを小型の変温室に入れ、モルタル温度と変温室の温度が常に同じになるように制御する東京理工社製の断熱温度上昇量測定装置を用いて測定した。
【００４９】
【表７】
2008120612.tif 000008
【００５０】
表７から、本発明のグラウトモルタルは、流動性が高く、ブリーディングや硬化収縮が無く、乾燥収縮が少なく、強度発現が高いことが分かる。さらに、デキストリンの添加により水和熱による発熱量が低減されることが分かる。
【実施例８】
【００５１】
セメント１００部に対して、膨張材１０部、収縮低減剤３部、減水剤１．５部、及び発泡物質０．００１６部、セメントと膨張材の合計１００部に対して、玄武岩繊維０．５部、骨材１８０部と表８に示す量の水を添加したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表８に併記する。
【００５２】
【表８】
2008120612.tif 000009
【００５３】
表８から、本発明のグラウトモルタルは、流動性が高く、ブリーディングや硬化収縮が無く、乾燥収縮が少なく、強度発現が高いことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のグラウト組成物を使用したグラウトモルタルは、流動性が良好でブリーディングや硬化収縮が無く、乾燥収縮によるひび割れ抵抗性が高く、さらに、水和熱による温度ひび割れが抑制され、材料分離が無く（泡の発生の無い）という効果を奏する。そのため、建築構造物の一般工事から補修工事の広範囲の用途に利用可能である。