(57)【要約】【解決手段】低置換度ヒドロキシプロピルセルロースを有効成分とするセメント混和用不分離剤。【効果】本発明のセメント混和用不分離剤をモルタル、コンクリートに使用すると、施工時に材料の分離を起こさず、施工作業に何等の支障を生せず、また見かけ上の体積収縮が無いモルタル、コンクリートが得られる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
低置換度ヒドロキシプロピルセルロースを有効成分とするセメント混和用不分離剤。
【請求項２】
ヒドロキシプロピルセルロースの置換度が１．０以下である請求項１記載のセメント混和用不分離剤。
【請求項３】
請求項１又は２記載のセメント混和用不分離剤を含有する無収縮モルタル又はコンクリート用混和材。
【請求項４】
更に、膨張材、減水剤及び発泡剤を含有するものである請求項３記載の混和材。
【請求項５】
請求項３又は４記載の混和材を含有する無収縮モルタル又はコンクリート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント含有混練物の成分分離を抑制するためのセメント混和用不分離剤、また主に硬化過程で生じる鉛直方向の体積減少を防ぎ形状拘束下でのモルタルやコンクリートの収縮を無くすための無収縮モルタル又はコンクリート用混和材、並びに該混和材を用いた無収縮モルタル又はコンクリートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート構造物の耐震補強、補修、一体化、構築物内部の充填や機械基礎の形成等に使用される無収縮モルタルは、セメントと膨張物質を主成分とし、見かけ上の体積収縮を起こさないようにしたものであるが、充填性や施工作業性を高めるため分散剤等の流動化剤が加えられるのが一般である（例えば、特許文献１参照）。しかし、分散剤を使用するとモルタル構成成分の比重差から材料分離が生じ易くなり、特に強度を高める上でセメントに対する水の配合量比を低減した場合等、流動性低下を補うため大量の分散剤が使用されると材料分離は一層顕著になり易い。材料分離を抑制するためには、微粒分を多くした原料を使用する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。微粒分を増大させると粘性が増大するため、水の配合量を増やす必要があるが、それに伴い収縮量が増えブリーディングも起こりやすくなるので、当該方法での材料分離抑制には限界がある。微粒化に依らない方法としてメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等の水溶性増粘剤を併用すれば、材料分離がかなり抑制できることも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭５６−６３８１号公報
【特許文献２】
特公昭６３−２７３００号公報
【特許文献３】
特開平２０００−９５６５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、このような増粘剤を使用すると、増粘作用によって練り混ぜられたモルタルの粘性が上昇して施工作業時に注入できず、特にモルタル・コンクリート用の分散、減水成分として広く用いられている、例えばナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物のような高分子化合物を主成分とする高性能減水剤と併用すると、錯体を生成して流動性が極端に低下し、施工充填性が確保できないことがあった。
【０００５】
本発明の目的は、材料分離を起こさず、また施工作業上何等の支障も生じることのないセメント混和用不分離剤、また材料分離を起こさず、施工作業上何等の支障も生じること無く、見かけ上の体積収縮が無いモルタルやコンクリートを得るための、無収縮モルタル・コンクリート用混和材及び特に微粉を用いずとも材料分離を起こさず、施工作業上の支障も無い無収縮モルタル又はコンクリートを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、このような課題を解決すべく検討を重ねた結果、全く意外にも低置換度ヒドロキシプロピルセルロースがセメント含有組成物の材料分離を効果的に抑制し、また様々な既知のモルタル・コンクリート用減水剤と併用しても錯体が生成し難いため、施工作業上の支障となり得るような混練物の粘性上昇や流動性低下をもたらすことがなく、更にこれをセメントや骨材等と混和させると、前記特性に加えて水混練物から施工後の硬化物まで見かけ上の体積収縮を起こさないことを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、低置換度ヒドロキシプロピルセルロースを有効成分とするセメント混和用不分離剤を提供するものである。
また、本発明は該セメント混和用不分離剤を含有する無収縮モルタル又はコンクリート用混和材及びそれを含有する無収縮モルタル又はコンクリートを提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ヒドロキシプロピルセルロースは、グルコースがβ−１，４−グルコシド結合したセルロースのピラノース環の３個の水酸基の一部にプロピレンオキサイドを付加させたセルロースのヒドロキシプロピルエーテルであって、次の一般式（１）
【０００９】
【化１】
2004149362.tif 000002
【００１０】
（式中、Ｒは水素原子又は−（ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ３）−Ｏ）ｍ−Ｈ基（ｍは１以上の整数を示す）を示し、ｎは重合数を示す。）
で表わされる。
【００１１】
本発明で使用する低置換度ヒドロキシプロピルセルロースとは、置換度が１．０以下、さらに０．１〜０．７、特に０．２〜０．４が好ましい。ここで、置換度とはセルロースのピラノース環１個あたりに付加したプロピレンオキサイドの平均モル数をいう。また、ヒドロキシプロポキシ基として付加しているのが好ましい。
また、ピラノース環が３００〜１０００、更に５００〜６００重合した低置換度ヒドロキシプロピルセルロースが好ましい。
【００１２】
本発明で使用する低置換度ヒドロキシプロピルセルロースは、水に溶解せず、水中では微細な低置換度ヒドロキシプロピルセルロース繊維として分散し、これが膨潤する。更にセメントが共存するとアルカリによりこの膨潤が増大するため、分散系での粘性作用が上がり構成成分の分離を抑制することが可能となる。また、水に溶解しないため水中ではナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物のような高分子化合物と反応して錯体を形成する作用が非常に弱い。
【００１３】
本発明のセメント混和用不分離剤には、低置換度ヒドロキシプロピルセルロースを単独で用いてもよいが、アルカリ剤、減水剤等を含有してもよい。本発明のセメント混和用不分離剤は、セメント等を主成分とする水硬性組成物又は該水硬性組成物と他の混和材や骨材の水混練時の材料分離を抑制するために使用でき、また何れの化学成分の減水剤の類とも併用可能である。
【００１４】
本発明のセメント混和用不分離剤の使用混和量は、セメント１００重量部に対し、低置換度ヒドロキシプロピルセルロースとして０．０１〜０．５重量部が好ましく、更に０．０１〜０．１重量部とするのが好ましい。０．０１重量部未満では混和効果が殆ど得られず、また０．５重量部を超えて混和すると粘性過多となるため好ましくない。
【００１５】
本発明の無収縮モルタル又はコンクリート用混和材は、前記セメント混和用不分離剤を含有し、必要により膨張材、減水剤及び発泡剤を含有する。本発明の無収縮モルタル・コンクリート用混和材は、セメント又はセメント組成物に対して混和使用されるもので、モルタル又はコンクリートの何れを得る上でも適用できる。本発明無収縮モルタル又はコンクリート用混和材に含有される前記セメント混和用不分離剤の含有量は、本混和材を使用配合するセメント１００重量部に対し、低置換度ヒドロキシプロピルセルロースとして０．０１〜０．５重量部が好ましく、更に０．０１〜０．１重量部であるのが好ましい。０．０１重量部未満では配合効果が殆ど得られず、また０．５重量部を超えると混和した無収縮モルタル又は無収縮コンクリートの混練物の流動性が低下することがあるので好ましくない。
【００１６】
本発明の無収縮モルタル又はコンクリート用混和材に含有する膨張材は、水和反応を起こして結晶を生成することで膨張する無機物質であれば特に限定されず、例えばカルシウムサルファアルミネート系、石膏系又は石灰系等の市販膨張材を使用することができる。膨張材の含有量は本混和材を使用配合するセメント１００重量部に対し、３〜８重量部が好ましく、より好ましくは４〜７重量部とする。３重量部未満では硬化体の収縮を起こし易く、充填や一体化箇所に隙間が生じることがあるので好ましくない。また、８重量部を超えると、膨張量が過度となり硬化体強度が低下することがあるので好ましくない。
【００１７】
本発明の無収縮モルタル又はコンクリート用混和材に含有する減水剤は、減水効果を奏させるものであって、モルタル又はコンクリート用として使用できるものであれば特に限定されず、高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤と称されるものであっても良い。一例として、ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、リグニンスルホン酸系、ポリカルボン酸系等の減水剤類を挙げることができる。このうち、ナフタレンスルホン酸系又はポリカルボン酸系の高性能減水剤の使用が特に好ましい。減水剤の含有量は、その成分、種類によって、所定の水／セメント重量比とした時に流動性が発現される範囲で適宜選定すればよく、例えばナフタレンスルホン酸系の高性能減水剤を用いる場合は、本混和材を使用配合するセメント１００重量部に対し、０．５〜１．５重量部が好ましい。より好ましくは０．８〜１．２重量部とする。この場合、０．５重量部未満では所定の水／セメント重量比で流動性が得難くなるので好ましくなく、また１．５重量部を超えると、ブリーディングが発生することがあるので好ましくない。
【００１８】
本発明の無収縮モルタル又はコンクリート用混和材に含有する発泡剤は、金属アルミニウム、アルミニウム合金等の金属アルミニウム類がセメントのアルカリと容易に反応して水素気泡を効率的に発泡することから推奨される。発泡剤はモルタル又はコンクリートの主に硬化までの初期段階の膨張に寄与する。発泡剤の含有量は、本混和材を使用配合するセメント１００重量部に対し、０．００１〜０．００３重量部が好ましく、より好ましくは０．００１〜０．００２重量部とする。この場合、０．００１重量部未満では膨張量が不足し無収縮性を確保できないことがあるので好ましくなく、また０．００３重量部を超えると、気泡量過度となり強度低下が起こり易いので好ましくない。
【００１９】
本発明の無収縮モルタル又はコンクリート用混和材は、無収縮性や材料不分離性を始めとする性状に概ね支障をもたらさない範囲であれば、前記以外の成分を含むものであってもよい。具体例を挙げると、消泡剤、保水剤、収縮低減剤、ＡＥ剤、界面活性剤、撥水剤、白華防止剤その他一般にセメントと共に使用できる各種混和剤の何れか１種以上を含有したものでもよい。
【００２０】
また、本発明の無収縮モルタルは、前記無収縮モルタル又はコンクリート用混和材を含有するが、他にセメント、細骨材及び水を含有する。また無収縮コンクリートはこれにさらに粗骨材を含有する。無収縮モルタルの場合、その配合割合は、セメント１００重量部に対し、無収縮モルタル又はコンクリート用混和材５〜１５重量部、細骨材８０〜２００重量部及び水３０〜５０重量部とし、好ましくはセメント１００重量部に対し、無収縮モルタル又はコンクリート用混和材８〜１０重量部、細骨材１００〜１４０重量部及び水３５〜４５重量部とする。細骨材の配合量が８０重量部未満ではモルタルの温度上昇量が高まり温度応力によるひび割れが発生し易くなるため好ましくなく、また２００重量部を超えると強度が低下するので好ましくない。また水の配合量を３０重量部未満にするとモルタルとしての流動性に欠けるため好ましくなく、５０重量部を超えると強度低下をきたすので好ましくない。配合するセメントは、何れのセメントでもよく、例えば普通、早強、超早強又は中庸熱等の各種ポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメント、フライアッシュセメント、燐酸セメント、エコセメント等の他、各種の混合セメントが使用でき、またこれらのうち何れか２種以上を配合に用いてもよい。また配合する細骨材は、粒径５ｍｍ以下のものであれば微粉含有の有無や成分等特に限定されず、例えば一般に使用されている川砂、砕石、珪石、珪砂、珪石粉、石灰石、スラグ骨材、クリンカ骨材、各種人工骨材等を挙げることができる。また配合する水は特に限定されないが水道水が推奨される。
【００２１】
本発明の無収縮モルタル又はコンクリートは、無収縮性、材料不分離性及び流動性を始めとする性状に概ね支障をもたらさない範囲であれば前記以外の成分を配合したものであってもよい。具体例を挙げると、繊維、顔料、増量材等の一般にセメントと共に使用できる各種混和材の何れか１種以上を配合含有したものでもよい。
【００２２】
また、本発明の無収縮モルタルを製造する方法は特に限定されないが、所定の材料で調合された前記無収縮モルタル又はコンクリート用混和材とセメントと細骨材及び水、更には必要に応じて他の混和材を、グラウトミキサ等の混練機に一括投入して混練するのが好適である。より好適な例としては、前記無収縮モルタル又はコンクリート用混和材とセメントを工場等で予備混合したのもを施工現場等へ搬送し、そこで当該混合物に細骨材と水を加え、混練機で混練する。更に好適な例としては、水以外の配合材料を工場等で予備混合したものを施工現場等へ搬送し、そこで当該混合物に水を加え混練機で混練する。また本発明の無収縮モルタルの施工方法、使用方法は特に制限されず、例えば該混練物が流動性を有している間にこれをポンプ等で施工箇所に圧送し、施工対象に応じて敷設や充填すればよい。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２４】
実施例１
表１及び表２に示す組成となるように原料Ａ〜Ｌを混合機に一括投入し、乾式混合を行った。得られた混合物と水を表１に表す配合となるよう混練容器に投入し、約２０℃の温度下でハンドミキサーを使用し、設定回転数１０００ｒ／ｍｉｎにて混合、混練を９０秒間行ってモルタルを製造した。
【００２５】
【表１】
2004149362.tif 000003
【００２６】
【表２】
2004149362.tif 000004
【００２７】
Ａ：低置換度ヒドロキシプロピルセルロース（商品名：ＬＨＰＣ２０（置換度０．２、平均重合度５５０）、信越化学工業株式会社製）
Ｂ：ヒドロキシプロピルメチルセルロース（商品名：９０ＳＨ４０００（置換度０．２、平均重合度４００００）、信越化学工業株式会社製）
Ｃ：ヒドロキシエチルメチルセルロース（商品名：ＳＥＢ−０４Ｔ、信越化学工業株式会社製）
Ｄ：ポリカルボン酸系高性能減水剤（商品名：コアフローＮＦ−１００、太平洋セメント株式会社製）
Ｅ：ナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物系高性能減水剤（商品名：マイティー１００、花王株式会社製）
Ｆ：メラミンスルフォン酸系高性能減水剤（商品名：メルメントＦ．１０Ｍ、昭和電工株式会社製）
Ｇ：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）
Ｈ：早強ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）
Ｉ：石灰系膨張材（商品名：エクスパンＧ、太平洋マテリアル株式会社製）
Ｊ：無水石膏（ブレーンを６０００〜８０００ｃｍ２／ｇ範囲に調整した試製粉末）
Ｋ：金属アルミニウム粉末（商品名：Ｐ−１１００、東洋アルミ株式会社製）
Ｌ：細骨材（中国産珪砂；Ｆ．Ｍ．＝２．４）
【００２８】
製造したモルタルの流動性、不分離特性及びモルタル硬化時の形状寸法変化を次の試験法により測定した。
【００２９】
試験法：
（１）流動性試験；混練直後の各モルタルに対し、土木学会コンクリート標準示方書規格編ＪＳＣＥ−Ｆ５４１−１９９９「充填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。測定結果からの流動性評価は、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」に規定されているＪ１４ロートの流下時間８±２秒に適合したものを○、それ以外を×とした。
【００３０】
（２）不分離特性試験；土木学会コンクリート標準示方書規格編ＪＳＣＥ−Ｆ５４１−１９９９「充填モルタルの流動性試験方法」に準じた方法で、混練後３時間常温放置したモルタル表面に生じた液体（ブリーディング水）の状況により、ブリーディング水を目視で検出されないものを○、多少とも検出されたものを×とした。
【００３１】
（３）モルタル硬化時の形状寸法変化試験；「２００２年制定  コンクリート標準示方書「規準編」土木学会規準、Ｆ．フレッシュコンクリート、１８．ＰＣグラウトのブリーディング率及び膨張率試験方法（容器方法）（ＪＳＣＥ−Ｆ５３３−１９９９）」のｐ．１７６「４．膨張率試験方法」によって測定した。
【００３２】
測定した結果を表３に示す。
【００３３】
【表３】
2004149362.tif 000005
【００３４】
本発明品１〜８はいずれも流動性、不分離特性及び膨張率が全て良好であった。比較例１、２はポンプ圧送を試みたが困難であった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のセメント混和用不分離剤をモルタル、コンクリートに使用すると、施工時に材料の分離を起こさず、施工作業に何等の支障を生せず、また見かけ上の体積収縮が無いモルタル、コンクリートが得られる。