(57)【要約】【課題】超高層プレキャスト建築物等に用いられる８０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を確保する目地材は、早期強度発現性、初期材齢における無収縮性、施工性等の条件を満足しなければならないという課題があった。【解決手段】少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径３．５ｍ以下の細骨材、減水剤及び水を含むことを特徴とする超高強度モルタルを用いればよく、さらに膨張材や発泡剤を含むと好ましい。図１は膨張材混合量と圧縮強度との関係を示すグラフである。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径３．５ｍ以下の細骨材、減水剤及び水を含むことを特徴とする超高強度モルタル。
【請求項２】
膨張材を含むことを特徴とする請求項１記載の超高強度モルタル。
【請求項３】
発泡剤を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の超高強度モルタル。
【請求項４】
金属繊維及び／又は有機質繊維を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超高強度モルタル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高強度モルタルに関し、特に、早期及び長期の圧縮強度を大きくすることができる超高強度モルタルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、建築構造物や土木構造物に対する超高層化・大規模化・高耐久性化の要求が一層明確になっている、このような超高層ないしは大規模の建築物を実現するために、従来から、高強度モルタルの開発が行われている。
【０００３】
プレキャスト部材を用いた建築・土木構造を現実のものとするため、部材結合部には部材自身と同等以上の強度を有する目地材を用いることが必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
超高層プレキャスト建築物等に用いられる目地材としては８０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を有することが要求される。また、このような強度を確保する目地材としては、早期強度発現性、初期材齢における無収縮性、施工性等の条件を満足しなければならないという課題があった。本発明はこのような課題を満足する超高強度モルタルを提供することを目的とする。本発明において、「超高強度モルタル」とは硬化後の圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上のモルタルを云う。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意研究した結果、特定の材料を使用することによって、１２０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を発現するモルタルであっても、材齢初期に収縮がなく、特殊養生をしなくても早期材齢の圧縮強度を発現し、充填性の良いモルタルを作製できるとの知見を得て本発明を完成させたものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径３．５ｍｍ以下の細骨材、減水剤及び水を含むことを特徴とする超高強度モルタルであり、さらにこの超高強度モルタルは膨張材や発泡剤を含むことが好ましい。また、金属繊維及び／又は有機質繊維を含む超高強度モルタルとすると一層好適である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の超高強度モルタルについて詳細に説明する。本発明の超高強度モルタルは、少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径３．５ｍｍ以下の細骨材、減水剤及び水を含むものである。
【０００８】
本発明で使用されるセメントの種類は限定するものではなく、普通ポルトランドセメント、早強ポルドランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルドランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントを使用することができる。また、セメント質量部の４０〜５０％がビーライトである高ビーライトセメントも使用することができる。なお、モルタルの早期強度を向上しようとする場合は早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく、モルタルの流動性を向上しようとする場合は、高ビーライトセメントや中庸熱ポルトランドセメント又は低熱ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【０００９】
ポゾラン質微粉末としては、シリカフューム、シリカダスト、高炉スラグ、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。一般に、シリカフュームやシリカダストでは、その平均粒径は、１．０μｍ以下であり、粉砕等をする必要がなく、本発明のポゾラン質微粉末として好適である。ポゾラン質微粉末を配合することにより、そのマイクロフィラー効果およびボールベアリング効果によりモルタルが緻密化し、圧縮強度が向上する。一例として、シリカフュームの配合量が多くなると単位水量が増大するので、シリカフュームの配合量はセメント１００質量部に対して５〜２０質量部が好ましい。
【００１０】
本発明においては、粒径３．５ｍｍ以下の細骨材を用いる。粒径２ｍｍ以上の細骨材を増やすと、モルタルの粘性を低減することができ、充填性が向上する。細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂又はこれらの混合物を使用することができる。細骨材の配合量は、モルタルの作業性や分離抵抗性、硬化後の強度や収縮低減等から、セメント１００質量部に対して５０〜１５０質量部が好ましい。
【００１１】
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。これらのうち、減水効果の大きい高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。また、モルタル早期強度を高くする必要がある場合には、水和反応の早い高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いることが好ましい。減水剤の配合量は、モルタルの流動性や分離抵抗性、硬化後の強度、さらにはコスト等から、セメント１００質量部に対して、固形分換算で、０．１〜１．０質量部が好ましい。なお、減水剤は、液状又は粉末状どちらでも使用可能である。
【００１２】
水／セメント比は、モルタルの流動性や分離抵抗性、硬化体の強度や耐久性等から、１５〜３０質量％が好ましい。
【００１３】
本発明においては、モルタルの圧縮強度を高める観点から、前記モルタルに膨張材を含ませることが好ましい。膨張材としては、エトリンガイトを生成する材料又は水酸化カルシウムを生成する材料が挙げられる。中でもエトリンガイトを生成する材料が好ましい。エトリンガイトは水和初期の生成が顕著であり、早期強度発現性が高く、硬化後も膨張作用により内部応力が生じ、ケミカルプレストレスとして作用するため、強度増進に優れている。膨張材の配合量は、モルタルの作業性や分離抵抗性、硬化後の強度発現や収縮低減等から、セメント１００質量部に対し、３〜１５質量部が好ましい。
【００１４】
初期収縮を抑制する方策として、発泡剤を添加する。発泡剤としては、種々のガス発生機構を持つものが提案されているが、発泡性能、経済性から金属アルミニウム粉末が好ましい。アルミニウム粉末の量が多くなれば、発泡量が多くなるが、強度が低下するため、配合量はセメント１００質量部に対し、０．０００５〜０．００２５質量部が好ましい。
【００１５】
また、場合に応じて金属繊維、有機質繊維の一方又は両方を混入すると、強度及び靱性をさらに向上させることができ、好ましい。
【００１６】
本発明の高強度モルタルの製造方法は、特に限定するものではなく、例えば次の１）〜４）の手段等を採用すればよい。
【００１７】
１）水、減水剤、発泡剤以外の材料を予め混合した混合材（プレミックス）としておき、モルタルの混練の際に、このプレミックスと水、減水剤及び発泡剤をミキサに投入し、混練する。
【００１８】
２）水、減水剤以外の材料を予め混合した混合材（プレミックス）としておき、モルタルの混練の際に、このプレミックスと、水及び減水剤をミキサに投入し、混練する。
【００１９】
３）水以外の材料を予め混合して混合材（プレミックス、ただし減水剤は粉末タイプのものを使用する）としておき、モルタルの混練の際に、このプレミックスと水をミキサに投入し、混練する。このとき液状の減水剤をさらに加えてもよい。
【００２０】
４）モルタルの混練の際に、各材料を、それぞれ個別にミキサに投入し、混練する。
【００２１】
混練に用いるミキサは、通常のモルタルの混練に用いられるものであれば、何れのタイプのものでもよく、例えば、ホバートミキサ、ハンドミキサ、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ等が用いられる。
【００２２】
以上説明した本発明の高強度モルタルは、１２０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を発現するとともに、早期強度を発現し、初期の収縮を抑え、施工性の良好なモルタルの作製が可能となる。また、水結合材比を大きくすることにより、圧縮強度を低くすることができ、水結合材比を小さくすれば、強度を高めることも可能となる。
【００２３】
本発明において、モルタル、コンクリートの養生方法は、特に限定するものではなく、常温養生や蒸気養生等を行えばよい。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。使用材料として以下に示す材料を使用した。
【００２５】
セメント；高ビーライトセメント、又は早強ポルトランドセメント
ポゾラン質微粉末；シリカフューム
細骨材；珪砂２号、珪砂３号、珪砂５号又は珪砂６号
膨張材；エトリンガイトを生成する材料
高性能ＡＥ減水剤；ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
水；水道水
発泡剤；金属アルミニウム粉末
（実施例１）
セメントとして早強ポルトランドセメントを用い、ポゾラン質微粉末としてシリカフュームをセメント１００質量部に対して１０質量部の割合で加え、水結合材比（図中はＷ／Ｂと略記）が２２％又は２７％となるように水を加え、細骨材として珪砂を生成モルタル量１ｍ３に対してＷ／Ｂ＝２２％の場合１，０２５ｋｇ、Ｗ／Ｂ＝２７％の場合１，０００ｋｇの割合で加え、さらに減水剤としてポリカルボン酸系高性能減水剤をセメント１００質量部に対して固形分換算量でＷ／Ｂ＝２２％の場合０．４９、Ｗ／Ｂ＝２７％の場合０．３２質量部の割合で加えて高速ハンドミキサによりモルタルを製造した。発泡剤を用いることなく、膨張材の添加量を生成モルタル量１ｍ３に対してそれぞれ、０、３０、５０、１００ｋｇ添加した。このモルタルを硬化後常温水中で養生した。この実施例の膨張材混入量と材齢２８日の圧縮強度との関係を図１に示した。曲線１１は水結合材比２２％のもの、曲線１２は水セメント比２７％のものを示している。膨張材の添加量が多くなるほど、圧縮強度が高くなる傾向が見られる。
【００２６】
（実施例２）
セメントとして早強ポルトランドセメントを用い、ポゾラン質微粉末としてシリカフュームをセメント１００質量部に対して１０質量部の割合で加え、水結合材比が２５％となるように水を加え、細骨材として珪砂を生成モルタル量１ｍ３に対して１，０２０ｋｇの割合で加え、さらに減水剤としてポリカルボン酸系高性能減水剤をセメント１００質量部に対して固形分換算量で０．３９質量部の割合で加えて高速ハンドミキサによりモルタルを製造した。
【００２７】
膨張材の添加量を生成モルタル量１ｍ３当り５０ｋｇとし、発泡剤としてアルミニウム粉末を１０ｇ加えた。結果を図２に示した。曲線１３は水結合材比が２２％のもの、曲線１４は水結合材比が２５％のものである。水結合材比が２２％の場合、材齢１日の圧縮強度は６９．５Ｎ／ｍｍ２、材齢２８日の圧縮強度は１２９．７Ｎ／ｍｍ２となっており、材齢１日の圧縮強度はプレストレスを与えるために必要な圧縮強度を十分満たしている。水結合材比が２５％の場合でも材齢１日の圧縮強度は５２．６Ｎ／ｍｍ２となっており、材齢２８日では、１２０Ｎ／ｍｍ２を超える圧縮強度となっている。
【００２８】
（実施例３）
セメントとして高ビーライトセメントを用い、ポゾラン質微粉末としてシリカフュームをセメント１００質量部に対して１０質量部の割合で加え、水結合材比がそれぞれ２２％及び２５％とした。細骨材として珪砂を生成モルタル量１ｍ３に対してＷ／Ｂ＝２２％の場合１，０５７ｋｇ，Ｗ／Ｂ＝２５％の場合１，０２０ｋｇの割合で加え、さらに減水剤としてポリカルボン酸系高性能減水剤をセメント１００質量部に対して固形分換算量でＷ／Ｂ＝２２％の場合０．２９、Ｗ／Ｂ＝２５％の場合０．２５質量部の割合で加えて高速ハンドミキサによりモルタルを製造した。膨張材の添加量を生成モルタル量１ｍ３に対し５０ｋｇとし、発泡剤を加えたモルタルの初期強度を測定し、図３に示した。曲線１５は水結合材比２２％、曲線１６は水結合材比２５％のものである。
【００２９】
水結合材比２２％の場合（曲線１５）、材齢２０時間の圧縮強度は４２．７Ｎ／ｍｍ２、材齢７日の圧縮強度は８９．５Ｎ／ｍｍ２、材齢２８日の強度は１２２．９Ｎ／ｍｍ２であった。また、水結合材比２５％の場合（曲線１６）、材齢２０時間の圧縮強度は３４．９Ｎ／ｍｍ２、材齢７日の圧縮強度は７２．９Ｎ／ｍｍ２、材齢２８日の強度は１０８．５Ｎ／ｍｍ２であった。早期強度の発現が懸念される高ビーライトセメントの場合でも、材齢２０時間の強度はプレストレスを与えるために必要な圧縮強度２０Ｎ／ｍｍ２を十分に満たしており、長期材齢の強度発現にも優れている。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の超高強度モルタルは以上のように構成されているので、早期強度発現性、初期材齢における無収縮性、施工性等が優れた、超高層プレキャスト建築物等に用いられる８０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を確保することができ建築構造物や土木構造物に対する超高層化・大規模化・高耐久性化の要求に応えることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の膨張材混合量と圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図２】実施例の材齢と圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図３】実施例の材齢と圧縮強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１〜１６　　曲線
【図１】
2004043234.tif 000003
【図２】
2004043234.tif 000004
【図３】
2004043234.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成14年7月22日(2002.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
１）水、減水剤、発泡剤以外の材料を予め混合した混合材（プレミックス材）としておき、モルタルの混練の際に、このプレミックス材と水、減水剤及び発泡剤をミキサに投入し、混練する。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
２）水、減水剤以外の材料を予め混合した混合材（プレミックス材）としておき、モルタルの混練の際に、このプレミックス材と、水及び減水剤をミキサに投入し、混練する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
３）水以外の材料を予め混合して混合材（プレミックス材、ただし減水剤は粉末タイプのものを使用する）としておき、モルタルの混練の際に、このプレミックス材と水をミキサに投入し、混練する。このとき液状の減水剤をさらに加えてもよい。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
セメント；高ビーライトセメント、又は早強ポルトランドセメント
ポゾラン質微粉末；シリカフューム
細骨材；珪砂２号、珪砂３号、珪砂５号又は珪砂６号
膨張材；エトリンガイトを生成する材料
高性能ＡＥ減水剤；ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
水；水道水
発泡剤；金属アルミニウム粉末
（実施例１）
セメントとして早強ポルトランドセメントを用い、ポゾラン質微粉末としてシリカフュームをセメント１００質量部に対して１０質量部の割合で加え、水結合材比（図中はＷ／Ｂと略記）が２２％又は２７％となるように水を加え、細骨材として珪砂を生成モルタル量１ｍ３に対してＷ／Ｂ＝２２％の場合１，０２５ｋｇ、Ｗ／Ｂ＝２７％の場合１，０００ｋｇの割合で加え、さらに減水剤としてポリカルボン酸系高性能減水剤をセメント１００質量部に対して固形分換算量でＷ／Ｂ＝２２％の場合０．４９、Ｗ／Ｂ＝２７％の場合０．３２質量部の割合で加えて高速ハンドミキサによりモルタルを製造した。発泡剤を用いることなく、膨張材の添加量を生成モルタル量１ｍ３に対してそれぞれ、０、３０、５０、１００ｋｇ添加した。このモルタルを硬化後常温水中で養生した。この実施例の膨張材混入量と材齢２８日の圧縮強度との関係を図１に示した。曲線１１は水結合材比２２％のもの、曲線１２は水結合材比２７％のものを示している。膨張材の添加量が多くなるほど、圧縮強度が高くなる傾向が見られる。