(57)【要約】【課題】材料分離がなく、流動性が良好で、強度発現性が材齢２８日における圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２を超えて良好であり、しかも温度上昇量が少ないセメント組成物及びそれを用いた充填用モルタルを提供する。【解決手段】セメントが２０〜４５重量％、微粉末が３〜１０重量％、高性能減水剤が０．１％〜１．０重量％、膨張材が０．４重量％〜０．８重量％、骨材が５０％〜７０重量％であるセメント組成物及びそれを用いた充填用モルタル。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント組成物１００重量％に対して、セメントが２０〜４５重量％、微粉末が３〜１０重量％、高性能減水剤が０．１％〜１．０重量％、膨張材が０．４重量％〜２重量％、骨材が５０％〜７０重量％を含有してなるセメント組成物。
【請求項２】
請求項１記載のセメント組成物を用いた充填用モルタル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は土木、建築分野などで使用される、材料分離がなく流動性が良好で、かつ高強度であるにもかかわらず、硬化時の温度上昇が小さいセメント組成物及びそれを用いたグラウトモルタルなどの充填用モルタルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明における充填用モルタルとは、建築分野ではコンクリート部材の柱、梁、壁等の接合部、及び鋼管支柱の基礎部などに充填されるモルタルである。また、土木分野では橋梁支承部の基礎部の充填や大型機械の基礎部の充填などにも使用されるモルタルである。土木、建築両分野ともに充填用モルタルは高強度が求められることがある。また建造物の構造上複雑な隙間に充填されることもあり、充填用モルタルは流動性や材料不分離性も必要である。このような充填モルタルとして、特定割合のセメント、平均粒径１μｍ以下の超微粉、焼成ＣａＯ粉末、高性能減水剤、水及び骨材からなるセメント組成物を使用した無収縮グラウト材（例えば特公平５−６５５５２号公報）が提案されている。特公平５−６５５５２号公報の無収縮グラウト材は流動性、強度発現性は良好であるが、モルタルが練り上がりから硬化に至るまでの過程において温度上昇量が増大し、温度応力によるひび割れの発生や充填用型枠の変形の問題を生じる可能性が大きい。単に、セメントの割合を少なくして発熱量を小さくすると材料分離を起こしたり、流動性や強度の点で問題が発生してしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、材料分離がなく、流動性が良好で、強度発現性が材齢２８日における圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２を超えて良好であり、しかも温度上昇量が少ないセメント組成物及びそれを用いた充填用モルタルを提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の課題を解決する為に鋭意研究を行なった結果、材料分離がなく、流動性がよく、高強度であるが発熱が少ないセメント組成物を見出し本発明を完成した。すなわち、セメントが２０〜４５重量％、微粉末が３〜１０重量％、高性能減水剤が０．１％〜１．０重量％、膨張材が０．４重量％〜０．８重量％、骨材が５０％〜７０重量％であるセメント組成物及びそれを用いた充填用モルタルを提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のセメントとしては普通、早強、中庸熱、低熱、耐硫酸塩等のポルトランドセメントや高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、エコセメントなどが使用できる。
セメントは、本発明のセメント組成物中に２０〜４５重量％である。２０重量％未満の場合は材齢２８日の強度が１００Ｎ／ｍｍ２に達せず、４５重量％を超過すると練り上がりからの温度上昇量が高くなりすぎる。また強度発現性の点から２０重量％〜３５重量％で使用するのが好ましい。更に温度上昇と強度発現性のバランスが良いことから、セメントとして普通ポルトランドセメントを３０〜３５重量％で使用するのが好ましい。
【０００６】
本発明の微粉末とは、比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ以上の粉末である。例えば、シリカフューム、高炉スラグ微粉末、石灰石微粉末、フライアッシュなどが挙げられる。
微粉末は、本発明のセメント組成物中に３〜１０重量％である。３重量％未満の場合は強度が得られず、１０重量％を超過した場合は練り上がり時に流動性が確保できない。流動性、強度発現性の点において本発明のセメント組成物中に微粉末を３重量％〜５重量％使用することが好ましい。材料不分離性の点で比表面積が１５〜３０ｍ２／ｇのシリカフューム、比表面積が６０００ｃｍ２／ｇ以上の高炉スラグ微粉末、比表面積が７０００ｃｍ２／ｇ以上の石灰石微粉末、比表面積が５５００ｃｍ２／ｇ以上のフライアッシュが好ましい。更に、微粉末は流動性、強度発現性の点において比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのシリカフュームが好ましい。
【０００７】
本発明における高性能減水剤としては、ナフタレン系、ポリカルボン酸系、メラミン系等のものが使用できる。またナフタレン系、ポリカルボン酸、メラミン系等の高性能ＡＥ減水剤も使用できる。流動性の点において、ナフタレン系、ポリカルボン酸系のものが好ましい。
高性能減水剤は、本発明のセメント組成物中に固形分として０．１重量％〜１．０重量％である。０．１重量％未満の場合は流動性が確保できず、１．０重量％を超過した場合は練り上がり時に材料分離が発生する。また高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤は粉末、液体いずれの使用も可能であるが土木、建築現場で施工管理が煩雑になるため、あらかじめ粉末の高性能減水剤又は／及び粉末の高性能ＡＥ減水剤を本発明のセメント組成物中に０．１重量％〜０．５重量％、他の原材料とともに乾式混合しておくことが好ましい。更に、流動性と材料不分離性の点で高性能減水剤を本発明のセメント組成物中に０．３重量％〜０．５重量％で使用することが好ましい。
【０００８】
本発明における膨張材とは、水和もしくは酸化によって結晶を生成することにより膨張性状を発揮するものである。例えば、カルシウムサルファアルミネート（ＣＳＡ）系、生石灰系、石膏系、鉄粉系或いはＭｇＯ系等の膨張材が挙げられる。
膨張材は、本発明のセメント組成物中に０．４重量％〜２重量％である。０．４重量％未満の場合、硬化体の収縮により充填箇所に隙間が生じ充填不良となる。２重量％を超過すると、膨張が過大となり初期強度が低下する。また、膨張材はＣＳＡ系または石灰系膨張材が好ましく、特にＪＩＳ　Ａ　６２０２「コンクリート用膨張材」に適合するものが品質が安定しているのでより好ましい。
【０００９】
本発明の骨材とは、最大寸法が５ｍｍ未満の骨材である。例えば、川砂、海砂、山砂、砕砂、人工軽量細骨材などの使用が可能である。川砂、山砂、砕砂が強度発現性の点で好ましい。特に、酸化ケイ素や炭酸カルシウムを主成分とする骨材が強度発現性の点で好ましい。
骨材は、本発明のセメント組成物中に５０重量％〜７０重量％である。５０重量％未満の場合はモルタルの温度上昇量が５０℃を越え、７０重量％を超過した場合は流動性が低下する。強度発現性の点において、本発明のセメント組成物中に５２重量％〜６５重量％を使用することが好ましい。
【００１０】
本発明のセメント組成物を使用したモルタルに使用する水は水道水、河川水、湖沼水、地下水などが使用可能である。河川水、湖沼水、地下水には有機酸等が含まれ、強度低下や流動性が低くなる可能性が高いので、水道水の使用が好ましい。
水量はモルタルがブリーディングを生じない範囲で使用できる。水の重量が結合材（セメント組成物から骨材を除いたもの）の重量に対して３０％〜３５％で使用することが流動性の点および強度発現性の点において好ましく、３２％〜３４％での使用が材料不分離性の点で特に好ましい。
【００１１】
本発明のセメント組成物及び充填用モルタルには、更に水溶性高分子、吸水性高分子を使用でき、材料分離を抑制することができる。水溶性高分子としてはセルロース系又はアクリル樹脂系増粘剤等が挙げられ、吸水性高分子としては、例えばアクリル酸ナトリウム樹脂等が挙げられる。
【００１２】
本発明のセメント組成物及び充填用モルタルに、本発明の効果をそこなわない範囲で混和剤（材）を使用できる。例えば混和剤（材）としては、繊維、保水剤、顔料、収縮低減剤、界面活性剤、消泡剤、発泡剤、防水剤、防錆剤、作業性改善剤、分離防止剤、撥水剤、ＡＥ剤、白華防止剤、セメント用ポリマーなどが挙げられ、１種又は２種以上を必要に応じて用いることができる。
【００１３】
次に、本発明のセメント組成物の混練方法を説明する。本発明品は、主に建築現場、土木現場にて使用されるため、現場での各材料の計量は作業の工程上好ましくない。従って上記材料をあらかじめ乾式混合し、これに水を加え、ミキサにより機械混合する方法が好ましい。ミキサは通常のセメント組成物を練り混ぜる時に用いられるものが使用でき、高速回転を有するグラウトミキサ、回転数が１０００ｒｐｍ前後のハンドミキサ等が挙げられる。
【００１４】
本発明のセメント組成物は、橋梁私支承部の基礎部や大型機械の基礎部などの充填用に用いることができ、通常のモルタルや、グラウトモルタル等の充填用モルタルとしても使用することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに説明するが、本発明はこれらより何ら制限されるものではない。
【００１６】
表１に示す組成のセメント組成物を製造した。なお、表中の各成分は以下に示すものを用いた。表２に試験結果を示す。
【００１７】
＜使用材料＞
セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）、微粉末：シリカフューム（シムコア社製、比表面積（ＢＥＴ法）２４ｍ２／ｇ）、高性能減水剤：ナフタレンスルホン酸ソーダホルマリン縮合物系高性能減水剤（日産化学社製、アクセリート５５０）、骨材：珪砂３号（宇部サンド社製）、石灰石砕砂（Ｆ．Ｍ．２．８０）、膨張材：石灰系膨張材（太平洋マテリアル社製、ＪＩＳ　Ａ　６２０２適合品）　水：水道水。
【００１８】
＜試験方法＞
流動性試験：
土木学会コンクリート標準示方書　規準編ＪＳＣＥ−Ｆ５４１−１９９９「充てんモルタルの流動性試験方法」に従ってＪ１４ロートの流下時間を測定した。流動性の適正範囲は、日本道路公団構造物施工管理要領「無収縮モルタル品質基準」であるＪ１４ロート流下時間８秒±２とした。
圧縮強度試験：
日本道路公団規格ＪＨＳ−３１２「無収縮モルタル品質管理試験方法」に従って行なった。
簡易断熱温度上昇試験：
簡易温度上昇試験は、東京測器社製のデュワ瓶（φ１２５×３００ｍｍ）に練り上がり直後のモルタルを高さ１７０ｍｍに詰め、中心部に熱電対を挿入し密閉後、モルタル温度を５分おきに東京測器社製デ―タロガーＴＤＳ３０３にて測定した。最大温度上昇量は、モルタル温度の最大値と練り上がり直後との温度差により求めた。
不分離特性の評価試験：
土木学会コンクリート標準示方書　規準編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」に準じて試験を行なった。３時間経過後にモルタル表面のブリーディング水の量により次のように評価した。即ち、ブリーディング水がないものを○、ブリーディング水があるが採取不可能な僅かな量であるものを△、ブリーディング水があり採取可能なものを×とした。
【００１９】
【表１】
2004059403.tif 000002
【００２０】
【表２】
2004059403.tif 000003
【００２１】
表２の結果より本発明のセメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、材齢２８日の圧縮強度は１００Ｎ／ｍｍ２を超え、不分離性に優れているにもかかわらず、温度上昇量が小さいという結果であったので、充填用モルタルとして好適である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明のセメント組成物及び充填用モルタルは流動性、不分離性に優れ、強度発現性にも優れているにもかかわらず、温度上昇量が小さい。従って、厚い壁などの充填量が大きく、放熱しにくい部位への充填にも好適である。