(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）セメント１００質量部、（Ｂ）減水剤０．５〜１．５質量部、（Ｃ）ブレーン比表面積２０００〜６０００ｃｍ2／ｇであるアウイン０．３〜２質量部、および（Ｄ）粒径１．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満が２５〜４０質量％、粒径０．６ｍｍ以上１．２ｍｍ未満が２５〜４５質量％、粒径０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満が２０〜３５質量％、粒径０．３ｍｍ未満が１０〜３０質量％の粒度構成であり、粒径２．５ｍｍ以上を含まない石灰石骨材９０〜１１０質量部を含有することを特徴とするグラウト組成物。
【請求項２】
さらに、（Ｅ）促進剤を含有する請求項１記載のグラウト組成物。
【請求項３】
水／セメント比（含有質量比率）が３２〜４０％である請求項１または２記載のグラウト組成物。
【請求項４】
さらに、（Ｆ）膨張材および（Ｇ）発泡剤を含有し、無収縮性である請求項１〜３のいずれか１項記載のグラウト組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木・建築業界において使用されるグラウト組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木・建築工事において、コンクリート構造物の細かい空隙の充填、構造物の補修および補強等を目的として、モルタルやセメントペーストを充填するグラウト工事が行われており、それに用いる各種グラウト材が開発されている。従来から、グラウト材料はセメント、減水剤、膨張材、発泡剤、増粘剤および骨材等から構成されている。
一般にグラウトおよびモルタルは水量が多い配合となっており、ブリーディングの発生が懸念されている。その課題に対して、ポゾラン系微粉末を使用しブリーディングの抑制が図られてきた（特許文献１）。
【０００３】
近年、コンクリート構造物の高強度化に伴い、グラウト材の圧縮強度の要求性能が高強度してきている。常温環境下のみならず低温環境下での強度発現性が良好なグラウト材が求められている。低温環境下での強度発現性の改善を図るため、ギ酸塩または硫酸アルミニウム等の凝結調整剤を使用している（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０２３０２号公報
【特許文献２】特開２００７−２６１８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ポゾラン系微粉末を使用することでブリーディングの抑制が図られる一方で所望の流動性を得るには水量が多量となり、水量の調整次第で強度発現の低下の恐れがあった。またポゾラン系微粉末は、コスト面においても安価とは言い難く、用途が限定される。また、ギ酸塩や硫酸アルミニウム等の凝結調整剤を用いることで、凝結時間および初期強度発現性が改善できるものの、流動性の点では、特に低温環境下でまだ課題があった。さらに、長期強度発現性についても必ずしも、良好とは言えず、課題であった。
【０００６】
従って、本発明の課題は、常温環境下に限らず低温環境下においても、良好な流動性を保持しながらブリーディングを発生させず、且つ高い強度発現性のグラウト組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明者は、グラウトの構成材料に、セメント、減水剤、特定粒度のアウインおよび特定の粒度構成の石灰石骨材を使用し、これらを特定の配合量にすることで、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔４〕を提供するものである。
【０００９】
〔１〕（Ａ）セメント１００質量部、（Ｂ）減水剤０．５〜１．５質量部、（Ｃ）ブレーン比表面積２０００〜６０００ｃｍ2／ｇであるアウイン０．３〜２質量部、および（Ｄ）粒径１．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満が２５〜４０質量％、粒径０．６ｍｍ以上１．２ｍｍ未満が２５〜４５質量％、粒径０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満が２０〜３５質量％、粒径０．３ｍｍ未満が１０〜３５質量％の粒度構成である石灰石骨材９０〜１１０質量部を含有することを特徴とするグラウト組成物。
〔２〕さらに、（Ｅ）促進剤を含有する〔１〕記載のグラウト組成物。
〔３〕水／セメント比（含有質量比率）が３２〜４０％である〔１〕または〔２〕記載のグラウト組成物。
〔４〕さらに、（Ｆ）膨張材および（Ｇ）発泡剤を含有し、無収縮性である〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載のグラウト組成物。
【発明の効果】
【００１０】
常温環境下に限らず低温環境下において、良好な流動性を保持しながらブリーディングを発生させず、且つ高い強度発現性のグラウト組成物が提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明で使用する（Ａ）セメントは、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、またはシリカを混合した各種混合セメント、また、石灰石粉末等の高炉徐冷スラグ微粉末を混合したフィラーセメント、各種の産業廃棄物を主原料として製造される環境調和型セメント、いわゆる、エコセメントなどが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上が併用可能である。本発明では初期強度発現性や材料分離抵抗性の観点から、普通ポルトランドセメントや早強ポルトランドセメントを選定することが好ましい。
【００１３】
本発明においては、流動性を得やすくするため、（Ｂ）減水剤を使用する。本発明で使用する減水剤とは、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤及び流動化剤等のセメント分散剤のことであり、これらの１種または２種以上を用いることが出来る。具体的には、ナフタレンスルホン酸系減水剤、リグニンスルホン酸塩系減水剤、ポリカルボン酸系減水剤、メラミンスルホン酸塩系減水剤等が挙げられる。
本発明グラウト組成物中の（Ｂ）減水剤の含有量は、セメント１００質量部に対して０．５〜１．５質量部である。０．５質量部未満では流動性が充分でない場合があり、１．５質量部を超えると材料分離を起こす場合がある。好ましくは、０．６５〜０．８５質量部である。
【００１４】
本発明においては、ブリーディング抑制のため、水和反応が早く、エトリンガイトを生成し速硬性を付与することのできる（Ｃ）アウイン（３ＣａＯ・３Ａｌ2Ｏ3・ＣａＳＯ4）を使用する。
アウインの粉末度はブレーン比表面積（以下、ブレーン値という）で２０００〜６０００ｃｍ2／ｇであり、２５００〜５０００ｃｍ2／ｇが好ましい。２０００ｃｍ2／ｇ未満ではブリーディングが生じやすい場合があり、６０００ｃｍ2／ｇを超えると流動性が悪くなる恐れがある。
本件グラウト組成物中の（Ｃ）アウインの含有量は、セメント１００質量部に対して、０．３〜２．０質量部である。０．３質量部未満では、速硬性の効果が小さく、ブリーディングの発生の恐れがあり、２．０質量部を超えると流動性が低下する恐れがある。好ましくは、０．５〜１．０質量部である。
【００１５】
本発明で使用する骨材としては、特定の粒度構成とする（Ｄ）石灰石細骨材を用いることが好ましい。骨材の粒度構成について、粒度が粗い方に偏る場合は、グラウト材の粘性が下がり、流動性が良くなる一方、ブリーディングの発生や強度低下する恐れがある。また、粒度が細かい方に偏る場合は、グラウト材の粘性が上がり、グラウト組成物がより緻密な組織を形成しやすくなり、強度発現性が良くなる一方、流動性が低下し、特に低温環境下でのシマリに影響を与える恐れがある。粒径１．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の骨材割合は、練上り直後の流動性ならびに施工性に影響を与える。粒径０．６ｍｍ以上１．２ｍｍ未満の骨材割合は、練上り直後の流動性に影響を与える。粒径０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満および０．３ｍｍ未満の骨材割合は強度発現性に影響を与える。また、粒度構成が極端に偏る場合、グラウト材の風合いが変わる恐れがある。例えば、練り上り直後からグラウト材中の骨材が沈下気味であったり、練り混ぜ後１５分程度で流動性が低下する等である。
石灰石骨材の粒度構成は、粒径１．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満が２５〜４０質量％、粒径０．６ｍｍ以上１．２ｍｍ未満が２５〜４５質量％、粒径０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満が２０〜３５質量％、粒径０．３ｍｍ未満が１０〜３５質量％が好ましい。また、粒径０．３ｍｍ未満の石灰石骨材は、粒径０．０９ｍｍ以上であるとより好ましい。
【００１６】
本発明のグラウト組成物中の石灰石骨材の含有量は、セメント１００質量部に対して、９０〜１１０質量部である。９０質量部未満では、流動性が低下する恐れがあり、１１０質量部を超えるとブリーディングの発生や低温環境下での強度が低下する恐れがある。好ましくは、９５〜１０５質量部である。
【００１７】
本発明においては、強度発現性を促進させるために（Ｅ）促進剤を含有するのが好ましい。（Ｅ）促進剤として、例えば、アルカリ金属の硫酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、硝酸塩、亜硫酸塩又は水酸化物等が挙げられる。その中でも、硫酸ナトリウムがコスト面または効果の面から好ましい。
（Ｅ）促進剤の含有量は、強度発現性及び長期強度の伸びの点から、セメント１００質量部に対して、０．１〜０．３質量部が好ましい。より好ましくは、０．１５〜０．２５質量部である。
【００１８】
本発明グラウト組成物における練混ぜ水量は、特に限定されるものではないが、流動性の確保、及びブリーデング防止や低温環境下での強度保持の点から、水／セメント比（含有質量比率）で３２〜４０％が好ましい。より好ましくは、３４〜３６％である。
【００１９】
本発明では、打設したモルタルの乾燥収縮を補償し、ひび割れの発生を抑制する目的で膨張材を含有させることができる。
本発明で使用する膨張材としては、水和反応により、水酸化カルシウムを生成するものが好ましく、例えば、生石灰系膨張材等が挙げられる。
膨張材の含有量は、適性な膨張性状を得る点、及び膨張量が大きくなりすぎ、硬化体の破壊を防止する点から、セメント１００質量部に対して、３〜６質量部が好ましい。より好ましくは、３．５〜５．５質量部である。
【００２０】
本発明では、グラウトモルタルの沈下現象を防止し、既設の壁や柱等の部材ならびに新規に設置する部材を一体化するために（Ｇ）発泡剤を含有させることができる。
（Ｇ）発泡剤としては、特に限定されず、例えば、アルミニウムや亜鉛等の両性金属の粉末や粉末状過酸化物質等が挙げられる。その中でも、アルミニウム粉末は効果的に発泡するため、好ましい。
発泡剤の含有量は、良好な発泡効果を得る点及び強度低下防止の点から、セメント１００質量部に対して、０．０００５〜０．００２質量部が好ましい。より好ましくは、０．００１〜０．００１５質量部である。
【００２１】
また本発明ではさらに、増粘剤、セメント用ポリマー、消泡剤、防水材、防錆剤、収縮低減剤、保水剤、顔料、繊維、撥水剤、白華防止剤、急結剤、急硬剤、凝結遅延剤、空気連行剤、表面硬化剤、高炉スラグ粉末等のスラグ粉末、シリカヒュームやフライアッシュ等のポゾラン等のうち１種または２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。
【００２２】
本発明のグラウト組成物の製造方法や製造で使用する混練器具・装置等は特に限定されない。例えば混練装置としてミキサを使用し、上記各成分を所定割合で混練することで、大量のグラウト組成物を容易に作製することができる。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、グラウトミキサ、オムニミキサ、ハンドミキサ、左官ミキサ等が挙げられる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の実施例に基づいて、本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。使用材料を表１に示す。
【００２４】
【表１】
0006682309.tif 000002
【００２５】
石灰石骨材および珪砂について、篩い分けし、以下の粒度構成となるように再混合した。石灰石骨材の粒度構成（Ｓ１〜Ｓ８）を表２に示す。また、珪砂（Ｓ９）はＳ１の粒度構成と同様になるように調整した。
【００２６】
【表２】
0006682309.tif 000003
【００２７】
［実施例１］
［配合設計］
セメント１００質量部に対して、減水剤、アウイン、，細骨材を表３となるように配合設計した。また、セメント１００質量部に対して、促進剤（ＮＳ）０．２質量部，消泡剤０．０１質量部、増粘剤０．００１質量部を添加した。但し、セメントは普通ポルトランドセメントおよび早強ポルトランドセメントを５０：５０の割合で混合したものとした。
表３より、１−１〜１−２０にＣＳＡ１、１−２１にＣＳＡ２、１−２２にＣＳＡ３を用いた。
【００２８】
［グラウト作製］
２０℃環境下において、水／セメント比３５％となるように調整した水を１０Ｌの円筒容器に添加し、表３で配合設計したグラウト組成物６０００ｇを添加し、高速ハンドミキサで６０秒練混し、グラウトを作製した。また、５℃環境下において、水／セメント比３８．５％となるように調整し、グラウトを作製した。
【００２９】
［評価方法］
・流動性
ＪＳＣＥ−Ｆ  ５４１−２０１０「充てんモルタルの流動性試験方法（案）」に準じて、Ｊ14流下値を、５および２０℃環境下で測定した。なお、Ｊ14流下値の良好さの目安として６〜１０秒であることとする。
・ブリーディング率
ＪＩＳ  Ａ  １１２３「コンクリートのブリーディング試験方法」に準じて、２０℃環境下でブリーディング率を測定した。
・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また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２８日における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。また、養生は、５および２０℃の恒温槽内で、翌日に脱型し、その後、材齢日まで標準養生した。
【００３０】
【表３】
0006682309.tif 000004
【００３１】
【表４】
0006682309.tif 000005
【００３２】
［実施例２］
［配合設計］
セメント１００質量部に対して表１の使用材料を用い表５となるように配合設計した。また、それ以外の使用材料をセメント１００質量部に対して、減水剤０．８質量部，アウイン０．７質量部、細骨材（Ｓ１）１００質量部、消泡剤０．０１質量部、増粘剤０．００１質量部となるようにした。但し、セメントは普通ポルトランドセメントおよび早強ポルトランドセメントを５０：５０の割合で混合したものとした。
【００３３】
［グラウト作製］
２０℃環境下において、水／セメント比が３３〜３７％となるように調整した水を１０Ｌの円筒容器に添加し、表５で配合設計したグラウト組成物６０００ｇを添加し、高速ハンドミキサで６０秒練混し、グラウトを作製した。
［評価方法］
【００３４】
流動性、ブリーディング率および圧縮強度について、実施例１と同様の評価方法により評価した。但し、２０℃環境下での測定を実施した。
＜体積膨張率＞
ＪＳＣＥ−Ｆ  ５３３−１９９９「ＰＣグラウトのブリーディング率および膨張率試験方法」の膨張率試験方法により、２０℃環境下で材齢７日の体積膨張率を測定した。但し、試験器への型詰めは練り上り直後のモルタルを充填し基長した。
なお、Ｎｏ．１−１、２−５および２−６について測定を実施した。
【００３５】
【表５】
0006682309.tif 000006
【００３６】
【表６】
0006682309.tif 000007
【００３７】
【表７】
0006682309.tif 000008