(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメント、細骨材および水中不分離剤を含有し、
前記水中不分離剤が、２０℃におけるｐＨが１２以上１４以下の溶媒への溶解速度をα、２０℃におけるｐＨが６以上８以下の溶媒への溶解速度をβとすると、前記αと前記βの比（α／β）が４０〜１２０であって、粒径１０μｍ以下の粒子含有率が１０質量％以下（０質量％を含む。）の粉末状のヒドロキシプロピルメチルセルロース又はヒドロキシエチルメチルセルロースを有効成分とする水中不分離剤である、水中不分離性モルタル。
【請求項２】
さらに、ポリカルボン酸系減水剤を含有する請求項１記載の水中不分離性モルタル。
【請求項３】
さらに水を含み、前記水の含有量が、前記ポルトランドセメント１００質量部に対し、５０〜１００質量部である、請求項１又は２記載の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、建築、土木工事等に使用するセメント系モルタルであって、水中や海中でも打設可能な水中不分離モルタルに関する。
【背景技術】
【０００２】
防波堤や護岸、橋脚土台などの建設・土木工事では、河川や海中でセメント系のモルタルやコンクリートの打設を必要とすることがある。しかし、水や海水中ではモルタルやコンクリート中のセメントからアルカリ成分の溶出・逸散が生じたり、打設時の水の巻き込み等により、大幅な強度低下をまねくという問題があった。この問題解決のため、水中不分離剤を混和させたモルタル・コンクリートが使用されている。水中不分離剤は、主に水溶性増粘物質であるセルロース誘導体を有効成分としたものであり、通常は、粉体状のものが使用されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
水や海水中でのモルタル・コンクリートの打設対象は、大規模なものばかりではなく、少ない打設量で済むものもある。そのような打設対象物件に対しては、大量のモルタルやコンクリートを製造する必要性がないため、製造関連装置に、生産性の観点から、大型装置ではなく、小型の機器を使用することがある。特に、モルタルを小規模量打設する場合では、粗骨材を含まないため、注水時の混合・混練作業は、例えば、二軸強制練りミキサ、パン型ミキサ等の比較的出力の高い混合装置は使用せずに、機動性に優れたハンドミキサー等の小型混合機器で間に合わすことが多い。一方、前記のような水中不分離剤を混和させたモルタルの粘性はかなり上昇する。この粘性上昇は混合・混練の際の抵抗となり、概して出力が低い小型混合機器の使用では負荷がかかり過ぎて、十分な混合・混練を行うことが難しくなり、そのため、例えば大型混合機や大出力の混合装置で製造すると発現されるような、本来の性状が発現できなくなる他、使用混合機器の故障や耐用期間の短縮をまねく虞もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２０６７５３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、例えば小規模量のモルタル製造に適した小型混合機器等の、比較的出力の低い混合機器を使用しても、過剰な負荷がかからずに、十分な混合・混練を容易に行うことができて、混合不良による性状低下をきたさない水中不分離性モルタルを得るための水中不分離剤の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、前記課題解決のため検討を重ねた結果、特定のセルロースエーテル粉末を水中不分離剤とすることと、これを混和したモルタルが、前記課題を総じて解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
即ち、本発明は、次の（１）で表す水中不分離剤及び（２）〜（３）で表す水中不分離性モルタルである。（１）２０℃におけるｐＨが１２以上１４以下の溶媒への溶解速度をα、２０℃におけるｐＨが６以上８以下の溶媒への溶解速度をβとすると、前記αとβの比（α／β）が４０〜１２０であって、粒径１０μｍ以下の粒子含有率が１０質量％以下（０質量％を含む。）の粉末状セルロースエーテルを有効成分とする水中不分離剤。（２）ポルトランドセメント、細骨材および前記（１）の水中不分離剤を含有する水中不分離性モルタル。（３）さらに、ポリカルボン酸系減水剤を含有する前記（２）の水中不分離性モルタル。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小規模量のモルタル製造に適した小型混合機器を使用しても、前記機器に必要以上の過剰負荷がかからずに、十分な混合・混練を行うことができて、本来の性状を発現できる水中不分離性モルタルを得ることができるため、その製造時の生産性とその後の施工効率が飛躍的に向上する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の水中不分離剤は、その有効成分が次のような溶解特性と粒度特性を具備する粉末状セルロースエーテルであることを必須とする。この粉末状セルロースエーテルの溶解特性とは、２０℃におけるｐＨが１２以上１４以下の水性溶媒への溶解速度をα、２０℃におけるｐＨが６以上８以下の水性溶媒への溶解速度をβとすると、前記αとβの比（α／β）が４０〜１２０であると云う特性である。ここで、温度の２０℃は、許容誤差±１℃までとし、溶解開始時の溶媒温度を表す。ｐＨが１２以上１４以下の水性溶媒、即ち注水後のセメントスラリーに匹敵するｐＨ領域での溶解速度を、ｐＨが６以上８以下の水性溶媒、即ち、通常の河川水や海水等に匹敵する概ね中性なｐＨ領域での溶解速度の４０倍以上遅い溶解速度のセルロースエーテルを使用することで、注水後の混練によりｐＨが上昇するセメント系モルタルに対しても、前記セルロースエーテルがゆっくりと溶解する。一般的なセルロースエーテルは、高ｐＨ溶媒には素早く溶解する。しかしながら、溶解度が早過ぎると、粘性上昇も早く、低出力の混練装置では十分混練できない。これに対し、本発明で使用する特定の溶解特性のセルロースエーテルでは、溶解直後のｐＨが未だ中性に近い領域では溶解速度の上昇が抑制され、混練抵抗が小さい時間を十分確保できるので、出力が低い混練装置でも良好な混練性が得られる。前記（α／β）が４０未満では、粘性が高くなるのが早すぎて、混練抵抗も高まるので好ましくない。前記（α／β）が１２０を超えてるような、ｐＨが６以上８以下の水性溶媒への溶解速度では、注水後のモルタルへの前記セルロースエーテルの溶解が遅くなるため、粘性上昇も低迷し、水中での分離抑制に必要な粘性を確保できないことがあるので好ましくない。このような溶解性状を具備する粉末状セルロースエーテルであれば、何れのものでも良く、化学構造的に特に限定されるものではない。具体的な例を示すと、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース等が、前記のような溶解特性が得易いので好ましい。
【００１０】
また、粉末状セルロースエーテルの粒度特性は、粒径１０μｍ以下の粒子含有率が１０質量％以下（０質量％を含む。）であることを必須とする。このような粒度特性の粉末状セルロースエーテルにより、微粉分が素早く溶解することによる粘性の急激な上昇の発生を防ぐことができる。粒径１０μｍ以下の粒子含有率が１０質量％を超えるセルロースエーテルでは微粒分が溶解し易く、粘性の上昇が急速に起こり、短時間に混練抵抗が高まるので好ましくない。
【００１１】
本発明の水中不分離剤は、前記粉末状セルロースエーテルのみからなるものでも、前記粉末状セルロースエーテルに加えて本発明の効果を阻害しない範囲で他の成分を含有するものでも、何れであっても良い。
【００１２】
また、本発明の水中不分離性モルタルは、前記の水中不分離剤とポルトランドセメントと細骨材を含有するものである。含有使用するポルトランドセメントの種類は特に限定されるものではなく、例えば普通、早強、超早強、中庸熱、低熱、耐硫酸等のポルトランドセメントの何れでも良く、またこのうち２種を併用するものでも良い。また、ポルトランドセメントの粒度も何等制限されない。例えば、通常の市販品並の粒度である、２５００〜４５００ｃｍ2／ｇ程度なら十分使用可能である。また、含有使用する細骨材は、モルタルやコンクリートに使用できる細骨材であれば、何れのものでも使用できる。具体的には、例えば、川砂、山砂、海砂、砕石の他、溶融鉱物の発泡粒や硬質樹脂粒等の人工細骨材を挙げることができる。本発明の水中不分離性モルタルは、前記の水中不分離剤とポルトランドセメントと細骨材の含有量は特に限定されるものではなく、具体的な含有使用成分と施工目的や施工環境に応じて適宜定めれば良い。望ましくは、予め試験等を行って最適配合を求めておくのが良いが、一例として、２０℃の水中に打設する場合の配合を示すと、ポルトランドセメント含有量１００質量部に対し、水中不分離剤含有量０．４〜１．２質量部、細骨材含有量５０〜２００質量部を挙げることができる。
【００１３】
また、本発明の水中不分離性モルタルは、さらに、ポリカルボン酸系の減水剤を含有するのが好ましい。前記減水剤は、例えば、流動化剤、分散剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤又は高性能ＡＥ減水剤と称されているものでも良い。また、液状であっても、粉体状であっても良い。ポリカルボン酸系の減水剤の含有により、混練初期から高い分散性能が付与され、混合性の向上をはかることができる。また、ポリカルボン酸系の減水剤を使用する場合の含有量は、ポルトランドセメント含有量１００質量部に対し、固形分換算で０．５〜４質量部が好ましい。
【００１４】
また、本発明の水中不分離性モルタルは、本発明の効果を実質的に喪失させない限り、前記以外の成分も含有可能である。含有可能な成分として、例えば、何れもモルタルやコンクリートで使用できる凝結促進剤、凝結遅延剤、乾燥収縮低減剤、膨張材、気泡剤、ポゾラン反応性物質、繊維、撥水剤等が挙げられる。
【００１５】
本発明の水中不分離性モルタルは、例えば工場などで、セメントと細骨材を含む粉体成分を、予め乾式混合してプレミックス体を作製し、これを打設に必要な量だけ施工現場に持ち込んで注水し、混練することで、打設用モルタルを得ることができる。また、液体状混和剤を使用するときは、注水時に配合することができる。混練は、一度の混練量が多くない場合、例えばフレッシュモルタルとして概ね０．０２ｍ3以下の場合は、例えばハンドミキサ等の比較的低出力の小型簡易混練機を使用することができる。また、注水の水量は特に制限されず、前記プレミックス体の配合や施工環境等に応じて、適宜定めれば良い。推奨される水量は、例えば２０℃程度の水の場合、ポルトランドセメント含有量１００質量部に対し、５０〜１００質量部が好ましい。打設方法も特に限定されず、例えば、市販のコンクリートポンプ等を使用して行うことができる。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１７】
表１にＡｄ１〜Ａｄ８で表すセルロースエーテルの粉末、普通ポルトランドセメント（市販品、ブレーン比表面積３２００ｃｍ2／ｇ）、石灰石砂（表乾密度：２．６６、中心粒径０．６ｍｍ）及び粉末状ポリカルボン酸系高性能減水剤（市販品）から選定される成分材料を使用し、表２に表す配合となるよう、ヘンシェルミキサで乾式混合し、プレミックスモルタルを作製した。尚、前記Ａｄ１〜Ａｄ８の溶解速度は、以下の方法で求めた。即ち、何れも２０（±１）℃に保ったｐＨ７．０の純水とｐＨ１２．４の水酸化カルシウム飽和水溶液の２種類の溶媒を透明なガラス製ビーカーに０．５リットル入れた。次いで、ビーカー中の溶媒量の２質量％に相当する量の前記Ａｄ１〜Ａｄ８を各溶媒に添加し、スターラーで攪拌した。添加から粉末状の添加物が、目視観察で全て溶解消失した時点までの時間（以下、全溶解時間という。）を測定した。前記添加物のｐＨ７．０の純水に対する全溶解時間をＸとし、また、前記添加物のｐＨ１２．４の水酸化カルシウム飽和水溶液に対する全溶解時間をＹとし、前記ＸとＹの比（Ｘ／Ｙ）をもって、前記Ａｄ１〜Ａｄ８のｐＨが１２．４の溶媒への溶解速度（α）とｐＨ７．０の溶媒への溶解速度（β）との比（α／β）とした。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
【表２】
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【００２０】
表２に表す配合のプレミックスモルタル１Ｋｇをトルネードミキサに投入し、次いで対応する表２に表す量の水を注水し、混練した。混練時のフレッシュモルタル温度は２０（±１）℃に保った。注水から３０秒経過時点の粘性（ρ１）と１０分経過時点の粘性（ρ２）をＢ型粘度計で測定した。前記ρ１とρ２の比（ρ２／ρ１）を算出し、混練抵抗の評価を行った。この結果を表３に表す。
【００２１】
また、表２に表す配合のプレミックスモルタル１Ｋｇをトルネードミキサに投入し、次いで対応する表２に表す量の水を注水し、１０分間混練し、フレッシュモルタルを得た。混練後直ちにフレッシュモルタル５００ｍｌを水５００ｍｌを入れて静置させたビーカーにゆっくりと流し込み、水の濁りを目視観察した。濁りが観察されなかったものを水中不分離性が「良好」と判断し、明らかに濁りが生じたものを水中不分離性が「不良」と判断した。また、流し込んだ状態で９６時間経過したモルタルをビーカーから取り出し、指で表面を押し、指圧で変形するか否かを確認した。変形しなかったものを水中硬化性が「良好」と判断し、それ以外の状況であったものを水中硬化性が「不良」と判断した。以上の結果も表３に表す。
【００２２】
【表３】
0006662684.tif 000004
【００２３】
さらに、表２に表したモルタルＮｏ．１、２および３について、次の２種類のミキサで混練を２分間行った。１バッチ当たりの混練量は、ミキサＡを使用するモルタルでは１５Ｌ、ミキサＢを使用するモルタルでは７５Ｌで行った。得られた混練物を、ＪＩＳ  Ａ  １１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に規定する強度試験用供試体を作製するための型枠に流し込み、脱型後は２０℃の水中で養生し、材齢２８日の供試体を作製した。前記供試体の圧縮強度を、同様に前記ＪＩＳ  Ａ  １１０８に準拠した方法で測定した。測定結果を表４に表す。
・ミキサＡ；ハンドミキサ（日本電産テクノモーター社製）
・ミキサＢ；大型高速ミキサ（最大混合量；約１００Ｌ、友定建機社製）
【００２４】
【表４】
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【００２５】
表３の結果から、本発明の水中不分離剤を使用したモルタルは、安定した水中不分離性を具備でき、水中でも十分硬化できるものであることがわかる。また、混練抵抗も少なく、混合性に優れることがわかる。そして、表４の結果から、混合出力の大きい大型ミキサでの混練を行ったモルタル供試体の圧縮強度と混合出力の小さい小型ミキサで混練を行ったモルタル供試体の圧縮強度が殆ど差が見られなかったことから、本発明の水中不分離剤を使用したモルタルは、これを混合・混練する装置に拘わらず、安定した硬化性状を発現できるものであることがわかる。