(57)【要約】【課題】エアモルタルの製造に際して、気泡を別途調製する工程を不要にし、安定した品質のエアモルタルを簡便に製造でき、しかも、従来のプレフォーム方式で必要な起泡剤希釈液タンクや希釈液ポンプといった装置さらには起泡剤の希釈作業人員等の装置コストや人件費コストを大幅に低減できる、エアモルタルの製造方法を提供する。【解決手段】界面活性剤からなる起泡性成分とセメントを含有するスラリーを、発泡手段を内蔵した発泡ノズルに通すことにより直接エアモルタルとする。スラリーには、各種薬剤および／またはセメント混和剤、発泡手段を通過できる粒径の細骨材をさらに含有させることもできる。また、起泡性成分とセメント、さらに必要に応じて、各種薬剤および／またはセメント混和剤や発泡手段を通過できる粒径の細骨材を予め混合してプレミックス粉末としておき、施工現場で水を加えて撹拌混合してスラリーを調製すれば、各成分の現場での計量作業を不要とすることができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
界面活性剤からなる起泡性成分とセメントとを含有するスラリーを、発泡手段を内蔵した発泡ノズルに通すことにより直接エアモルタルとすることを特徴とするエアモルタルの製造方法。
【請求項２】
前記スラリーとして、各種薬剤および／またはセメント混和剤をさらに含有するスラリーを使用することを特徴とする請求項１に記載のエアモルタルの製造方法。
【請求項３】
前記スラリーとして、前記発泡ノズルの発泡手段を通過できる粒径の細骨材をさらに含有するスラリーを使用することを特徴とする請求項１または２に記載のエアモルタルの製造方法。
【請求項４】
界面活性剤からなる起泡性成分とセメントとを予め混合してプレミックス粉末としておき、このプレミックス粉末に水を加えて撹拌混合したスラリーを、発泡手段を内蔵した発泡ノズルに通すことにより直接エアモルタルとすることを特徴とするエアモルタルの製造方法。
【請求項５】
前記プレミックス粉末として、各種薬剤および／またはセメント混和剤をさらに混合したプレミックス粉末を使用することを特徴とする請求項４に記載のエアモルタルの製造方法。
【請求項６】
前記プレミックス粉末として、前記発泡ノズルの発泡手段を通過できる粒径の細骨材をさらに混合したプレミックス粉末を使用することを特徴とする請求項４または５に記載のエアモルタルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、起泡剤を用いて気泡を別途調製する工程が不要で、安定した品質のエアモルタルを簡便に製造することができる方法に関するものである。
【０００２】
なお本明細書中においては、細骨材を含むモルタルを発泡させたもの（エアモルタル）や細骨材を含まないセメントミルクを発泡させたもの（エアミルク）を、総称して「エアモルタル」と称している。
【０００３】
【従来の技術】
従来の起泡剤を用いたエアモルタルの製造方法としては、ミキシング方式とプレフォーム方式の２種類がある（例えば、非特許文献１参照）。
ミキシング方式は、図２に示したように、所定量の水と起泡剤をミキサーに投入し撹拌して泡立てを行って気泡を調製した後、セメントおよび必要に応じて骨材を投入しさらにミキサー内で撹拌混合して所定の容量とすることにより、気泡が混入したエアモルタルを製造する方法である。得られたエアモルタルは、圧送ポンプで施工箇所や型枠へ圧送して注入される。
【０００４】
一方、プレフォーム方式は、図３に示したように、予めミキサーで水とセメントと必要に応じて骨材を撹拌混合してセメントスラリーを作成する。これとは別に、起泡剤を水で所定割合に希釈し起泡剤希釈液を、発泡手段を内蔵した発泡ノズルに通して空気と混合させて気泡を調製する。この気泡をミキサー内のセメントスラリーに投入し撹拌混合することでエアモルタルを製造する。得られたエアモルタルは、ミキシング方式と同様にして、圧送ポンプで施工箇所や型枠へ圧送して注入される。
【０００５】
プレフォーム方式で使用される発泡ノズルは、例えば図４に示したように、鉄管、塩ビ管、ゴムホース等からなる所定長さの円筒体１の内部に、ガラスビーズ、セラミック粒子、金属タワシ等の充填物２からなる発泡手段を詰め、円筒体１の両端を金網等のメッシュ板３ａ、３ｂで押さえた構造を有するものが一般に使用されている。円筒体１の基端には起泡剤希釈液を円筒体内に導入する導入口４がガスケット５ａを介して螺合され、円筒体１の先端には所望形状のノズル６がガスケット５ｂを介して螺合されている。
【０００６】
導入口４から起泡剤希釈液と空気の混合物が円筒体１内に圧入されると、この混合物は円筒体内部の充填物２の間隙を通過する間に空気が細かい泡となって起泡剤希釈液中に均一に混入し、ノズル６先端から気泡として押し出される。
【０００７】
【非特許文献１】
笠井芳夫・小林正几著、「セメント・コンクリート用混和材料」、（株）技術書院、平成５年９月、ｐ．４３３−４５１。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のミキシング方式によるエアモルタルの製造方法は、製造量に応じた適当な大きさのミキサーがあればよく、発泡ノズルも不要であるため、簡単な設備で作業人員も少なくてすむという利点がある反面、品質管理が難しく、安定した品質のエアモルタルが製造しにくいという課題がある。
【０００９】
一方、プレフォーム方式は、安定した品質のエアモルタルを得ることが可能であるが、起泡剤希釈液を溜めておくタンクや起泡剤希釈液を発泡ノズルへ送る希釈液ポンプ等といった装置コストが必要となる。さらには、ミキサーの作業人員の他に起泡剤の希釈作業の人員も必要となり、人件費コストも多く必要となる。
【００１０】
さらに加えて、これら両方式に共通する課題として、エアモルタルに必要な気泡を別途調製する工程と、得られた気泡をセメントまたはセメントスラリーと混合する工程の二工程が必要となる。
【００１１】
そこで本発明は、気泡を別途調製する工程を不要にし、安定した品質のエアモルタルを簡便に製造でき、しかも、起泡剤希釈液を溜めておくタンクや希釈液ポンプ等といった装置や起泡剤の希釈作業の人員も不要にできるため、設備及び人件費コストも従来のプレフォーム方式より低く抑えることができる、新規かつ改良されたエアモルタルの製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明のエアモルタルの製造方法は、界面活性剤からなる起泡性成分とセメントとを含有するスラリーを、発泡手段を内蔵した発泡ノズルに通すことにより直接エアモルタルとすることを特徴とするものである。
【００１３】
前記のスラリーには、界面活性剤からなる起泡性成分とセメントの他に、各種薬剤および／またはセメント混和剤をさらに含有させてもよく、あるいは、前記発泡ノズルの発泡手段を通過できる粒径の細骨材をさらに含有させてもよい。また必要に応じて、前記のスラリーには、各種薬剤および／またはセメント混和剤と細骨材の両方を含有させることもできる。
【００１４】
本発明の好ましい実施態様においては、界面活性剤からなる起泡性成分とセメントとを予め混合してプレミックス粉末としておき、このプレミックス粉末に水を加えて撹拌混合して調製したスラリーを使用する。
【００１５】
すなわち本発明においては、界面活性剤からなる起泡性成分とセメントとを予め混合してプレミックス粉末としておき、このプレミックス粉末に水を加えて撹拌混合したスラリーを、発泡手段を内蔵した発泡ノズルに通すことにより直接エアモルタルとすることができる。
【００１６】
プレミックス粉末を使用する本発明によれば、施工現場においてこのプレミックス粉末に所定量の水を混合するだけで、発泡ノズルに通すスラリーが得られる。そのため、従来のミキシング方式やプレフォーム方式におけるように、起泡剤、水、セメント等を施工現場でそれぞれ個々に計量するという煩雑な作業を必要とせず、計量の間違いや起泡剤の希釈倍率の間違い等に起因するエアモルタルの品質不良の問題を解消することができる。
【００１７】
前記のプレミックス粉末には、界面活性剤からなる起泡性成分とセメントの他に、各種薬剤および／またはセメント混和剤をさらに混合してもよく、あるいは、前記発泡ノズルの発泡手段を通過できる粒径の細骨材をさらに混合してもよい。また必要に応じて、前記のプレミックス粉末には、各種薬剤および／またはセメント混和剤と細骨材の両方を混合することもできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のエアモルタルの製造方法において、発泡ノズルに導入するスラリー中に含有させる起泡性成分としての界面活性剤は、アニオン界面活性剤、両性界面活性剤、カチオン界面活性剤、非イオン界面活性剤等の合成系のものや、ケラチン加水分解物、コラーゲン加水分解物等の天然系のものが挙げられる。これらの中で好適に使用できるのはアニオン界面活性剤であり、ＲＣＯＯＮａ等のカルボン酸塩、ＲＯＳＯ３  Ｎａ等の硫酸エステル塩、ＲＳＯ３  Ｎａ等のスルホン酸塩、ＲＯＰＯ（ＯＮａ）２  等のリン酸エステル塩等が挙げられる。具体的には、高級脂肪酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルスルホン酸塩、アルファオレフィンスルホン酸塩、Ｎ−アシルアルキルタウリン塩、スルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸等が好ましく使用できる。また、エアモルタル製造用として市販されている起泡剤製品を起泡性成分として併用してもよい。
これらの起泡性成分は１種あるいは２種以上を組み合わせて使用することもできる。
【００１９】
上述した界面活性剤をプレミックス粉末の成分として使用する場合、粉末状のものに関してはそのまま、液状のものに関しては加熱乾燥や凍結乾燥等の手段で粉末状にした後、セメント等と混合する。また、液状の界面活性剤の場合でも、液状のままでセメント等の他の粉末成分と混合して混合物全体を微粒子状として使用することもできる。
【００２０】
発泡ノズルに導入するスラリー中に含有させるセメントとしては、普通、早強、白色、耐硫酸、中庸熱、低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の少なくとも１種と高炉スラグ、フライアッシュ等の少なくとも１種を混合した混合セメント、ジェットセメント、アルミナセメント等の特殊セメント、セメント系固化材等が使用できる。
【００２１】
発泡ノズルに導入するスラリー中には、必要に応じて、起泡性成分の起泡性を低下させない範囲内で、以下に挙げる各種薬剤の１種あるいは２種以上を組み合わせてさらに含有させることができる。すなわち、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール等の高級アルコール；ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸等の脂肪酸；メチルセルロース等のセルロース系誘導体やポリビニルアルコール、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン、アルギン酸ナトリウム等の水溶性高分子；ゼラチン、カゼイン等の蛋白質系増粘剤；ポリアクリル酸ナトリウム、デンプングリコール酸ナトリウム等の合成系増粘剤；グアーガム、アラビアガム、カラギナン、アルギン酸、カードラン等の天然系増粘剤；ペクチン、キチン、キトサン等の植物、甲殻類抽出物；水ガラス系薬剤やアルミニウム塩類等の無機塩類、ナトリウム塩（硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム等）、カリウム塩（硫酸カリウム、塩化カリウム等）、マグネシウム塩（硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム等）、カルシウム塩（硫酸カルシウム、塩化カルシウム等）等の水溶性無機金属塩；セロソルブ系溶剤（メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等）、カルビトール類（エチルカルビトール、ブチルカルビトール等）、エチレンオキシドの付加モル数が３〜１０のポリオキシエチレン低級アルキルエーテル、ジオール類（エチレングリコール、ジエチレングリコール等）等の水溶性有機溶媒；カオリン鉱物、蛇紋岩及び類縁鉱物、パイロフィライト、タルク、雲母粘土鉱物、緑泥岩、バーミキュライト、パーライト、スメクタイト、ベントナイト等の層状粘土鉱物、セピオライト、アタパルジャイト等の繊維状粘土鉱物、アロフェン及びイモゴライト等の非晶質粘土鉱物、その他、シリカ鉱物、長石、沸石、ドロマイト及びこれらの焼成物（メタカオリン、メタハロイサイト等）等の粘土鉱物；ポリカルボン酸系、リグニン系、スルファミン系、ナフタレンスルホン酸系、アルキル硫酸エステル塩等の減水剤；リグニン系、メラミン系、ナフタレン系、ポリカルボン酸系、リン酸塩系、クエン酸系、フミン酸系、スルホン酸系及びフミン誘導体、タンニン酸塩及びタンニン誘導体、アクリル酸ナトリウム等の分散剤；等が挙げられる。
【００２２】
上述した各種薬剤をプレミックス粉末の成分として使用する場合、粉末状のものに関してはそのまま、液状のものに関しては加熱乾燥や凍結乾燥等の手段で粉末化した後に、プレミックス粉末に混合する。あるいは、これらの薬剤をプレミックス粉末に予め混合せずに、プレミックス粉末に水を加えて撹拌混合してスラリーを調製する際に薬剤を添加することもでき、この場合には薬剤を液状のまま添加してもよい。また、これらの薬剤は１種あるいは２種以上を組み合わせて使用することもできる。
【００２３】
発泡ノズルに導入するスラリー中には、さらに必要に応じて、起泡性成分の起泡性を阻害しないものであれば、従来から慣用されている各種セメント混和剤を含有させることも可能である。これらのセメント混和剤としては、例えば、硬化遅延剤（ポリリン酸塩、クエン酸塩等）、硬化促進剤（塩化カルシウム等）、収縮低減剤（アルコール等）、撥水剤（高級脂肪酸等）、急結剤（アルミン酸カルシウム等）、高炉スラグ、シリカフューム、石膏、火山灰等が挙げられる
【００２４】
これらのセメント混和剤もプレミックス粉末の成分として使用する場合、上述した各種薬剤と同様に、粉末状のものに関してはそのまま、液状のものに関しては加熱乾燥や凍結乾燥等の手段で粉末化した後に、プレミックス粉末に混合する。あるいは、これらのセメント混和剤をプレミックス粉末に予め混合せずに、プレミックス粉末に水を加えて撹拌混合してスラリーを調製する際にセメント混和剤を添加することもでき、この場合にはセメント混和剤を液状のまま添加してもよい。また、これらのセメント混和剤は１種あるいは２種以上を組み合わせて使用することもできる。
【００２５】
発泡ノズルに導入するスラリー中には、さらに必要に応じて所定量の骨材を含有させることができる。この場合の骨材は、発泡ノズルに内蔵された発泡手段、すなわちガラスビーズ、セラミック粒子、金属タワシ等の充填物の間隙を通過できる粒径の細骨材が使用でき、例えば川砂、山砂、海砂、砕石粉末等の通常の砂や、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム、パーライト、シラスバルーン等が挙げられる。プレミックス粉末として使用する場合、細骨材もプレミックス粉末の成分としてその他の粉末成分とともに混合することができる。
【００２６】
本発明のエアモルタルの製造方法を実施するに際しては、図１に示したように、起泡剤とセメント、必要に応じて各種薬剤もしくはセメント混和剤、または両者を配合し、さらに必要に応じて細骨材を配合し、所定量の水を加えて撹拌混合してスラリーを調製する。このスラリーを圧送ポンプにより発泡手段を内蔵した発泡ノズルへ供給し、空気との混合物として発泡ノズルに圧入することにより、直接エアモルタルを得ることができる。
【００２７】
スラリーの調製には、図２に示した従来のミキシング方式で使用するような従来形式のミキサーを使用することができる。また、発泡手段を内蔵した発泡ノズルとしては、従来のプレフォーム方式で使用されていた図４に例示したような構造の発泡ノズルを使用することができる。
【００２８】
本発明の方法により得られたエアモルタルは、土木、建築に用いられる現場打設のコンクリートやモルタル、工場で生産される各種コンクリートやモルタル二次製品など、軽量化を必要とする種々のセメント質硬化体として使用することができる。
【００２９】
また、本発明により得られたエアミルク、エアモルタルやエアコンクリートの施工方法は従来の施工方法と同じでよく、型枠への充填、コーキングガンによる注入等種々の方法を採用することができる。また、養生方法は、気乾養生、湿空養生、加熱促進養生（蒸気養生、オートクレーブ養生等）の何れの方法でもよく、また、各々の養生方法を併用してもよい。
【００３０】
【実施例】
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
［実施例１〜９］
普通ポルトランドセメントと表１に示す起泡性成分としての界面活性剤（Ａ）と他の薬剤（Ｂ）を用いて、普通ポルトランドセメント：（Ａ）：（Ｂ）＝９５：２：３（質量比）の比率で混合し、表２に示すような組み合わせの組成を有するエアモルタル製造用プレミックス粉末を調製した。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【表２】
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【００３３】
実施例１〜９で調製したプレミックス粉末に、水・セメント比６５質量％になるように水を加えて撹拌混合してセメントミルクを調製した。直径６３．５ｍｍ、長さ５００ｍｍの鉄管からなる円筒体の内部に市販金属タワシを充填した図４に示したような構造の発泡ノズルに上記のセメントミルクを通し、生比重が０．５３になるように空気を混入して発泡させることにより、エアモルタルを製造した。
【００３４】
また比較として、図３に示したような従来のプレフォーム方式により市販液体起泡剤を用いてエアモルタルを製造した。すなわち、市販液体起泡剤（ケラチン蛋白質加水分解物「モノクリート」、第一化成産業（株）製）を水で５質量％に希釈した起泡剤希釈液を上記と同様の発泡ノズルに通して、比重０．０５となる気泡を作成した。これとは別に、普通ポルトランドセメント３２０ｋｇと水１７２ｋｇを攪拌混合してセメントミルクを調製し、このセメントミルクの中に発泡ノズルで予め作成した前記気泡を混入し、水・セメント比６５．６質量％、生比重０．５３のエアモルタルを製造した。
【００３５】
上記で得られた実施例および比較例のエアモルタルについて、空気量と一軸圧縮強度を下記の試験方法により測定した。結果を表３に示す。
（１）  空気量の測定：日本道路公団規格「エアモルタル及びエアミルクの試験方法（ＪＨＳＡ３１３−１９９２）」の空気量試験方法のシリンダー法に準拠して、５００ｍＬメスシリンダーに試料２００ｍＬを取り、水２５０ｍＬを加えた後、十分にメスシリンダーを振って静置する。５０ｍＬのメチルアルコールを少しずつ加えて気泡を消し、試料、加えた水及びアルコールの全量をメスシリンダーの目盛りで読み取る。空気量（体積％）は下記式により求める。
【００３６】
【式１】
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【００３７】
（２）  一軸圧縮強度の測定：日本道路公団規格「エアモルタル及びエアミルクの試験方法（ＪＨＳＡ３１３−１９９２）」の圧縮強度試験方法に準拠して行う。４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの供試体を２８日間、２０℃の恒温槽にて飽和湿気中で養生した後、一軸圧縮強度の測定を行う。
【００３８】
【表３】
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【００３９】
表３の結果から、本発明のエアモルタル製造方法を用いて製造したエアモルタルは、市販のエアモルタル製造用液体起泡剤を用いて従来のプレフォーム方式により製造したエアモルタルと同等の性能を有することが確認できた。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したところからわかるように本発明によれば、起泡剤とセメントを主成分とするスラリーを、発泡手段を内蔵した発泡ノズルに通すだけで直ちにエアモルタルを製造できるため、気泡を別途調製する工程が不要となり、安定した品質のエアモルタルを簡便に製造することができる。
【００４１】
また、起泡剤希釈液を溜めておくタンクや希釈液ポンプ等といった装置や起泡剤の希釈作業の人員も不要にできるため、設備及び人件費コストを従来のプレフォーム方式より低く抑えることができる。
【００４２】
特に、起泡剤やセメント、さらに必要に応じて各種薬剤、セメント混和剤、細骨材等を予めプレミックス粉末としておく実施態様によれば、施工現場においてプレミックス粉末に所定量の水を混合するだけで、発泡ノズルに通すスラリーが得られる。そのため、従来のミキシング方式やプレフォーム方式におけるように、起泡剤、セメント、各種薬剤、セメント混和剤、細骨材等を施工現場でそれぞれ個々に計量して混合するという煩雑な作業を必要とせず、計量の間違いや起泡剤の希釈倍率の間違い等に起因するエアモルタルの品質不良の問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエアモルタル製造方法の実施例を示す説明図。
【図２】従来のミキシング方式によるエアモルタル製造方法の説明図。
【図３】従来のプレフォーム方式によるエアモルタルの製造方法の説明図
【図４】発泡手段を内蔵した発泡ノズルの構造の実施例を示す分解図。
【符号の説明】
１：円筒体
２：充填物（発泡手段）
３ａ、３ｂ：メッシュ板
４：導入口
５ａ、５ｂ：ガスケット
６：ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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