(57)【要約】【課題】混練水を大幅に増加させること無く、かつ、フライアッシュやシリカフュームのような微粒子を用いずとも、モルタルの流動性の改善を図ることが出来る技術を提供することである。【解決手段】モルタル中に発泡ガラス粒を含ませる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、骨材および水を少なくとも含むモルタルの流動性を改善する方法であって、
前記モルタルに発泡ガラス粒を添加する
ことを特徴とするモルタルの流動性改善方法。
【請求項２】
セメント、骨材および水を少なくとも含むモルタルを輸送する際の流動性を改善する方法であって、
前記モルタルに発泡ガラス粒を添加する
ことを特徴とするモルタルの流動性改善方法。
【請求項３】
セメント、細骨材および水を少なくとも含むモルタルの流動性を改善する方法であって、
前記細骨材の全部または一部に発泡ガラス粒を用いる
ことを特徴とするモルタルの流動性改善方法。
【請求項４】
セメント、細骨材および水を少なくとも含むモルタルを輸送する際の流動性を改善する方法であって、
前記細骨材の全部または一部に発泡ガラス粒を用いる
ことを特徴とするモルタルの流動性改善方法。
【請求項５】
モルタルがポリマー含有モルタルであることを特徴とする請求項１〜請求項４いずれかのモルタルの流動性改善方法。
【請求項６】
発泡ガラス粒は廃ガラスを造粒することによって構成されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項５いずれかのモルタルの流動性改善方法。
【請求項７】
発泡ガラス粒は、その平均粒径が０．１５〜２．５ｍｍのものであることを特徴とする請求項１〜請求項６いずれかのモルタルの流動性改善方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モルタル、特にポリマー含有モルタルの流動性改善方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、土木構造物の道路、鉄道、港湾構造物の補修にモルタルの吹付け技術が摘要されることが多くなって来ている。尚、モルタルは工場でプレミックスされた製品が各社から提供されている。そして、昨今では、補修材料にも長期耐久性が要求され、品質を向上させる為に、モルタルには各種の混和剤が添加されている。例えば、高性能減水剤、収縮低減剤などである。又、耐久性向上の観点からポリマーが含有されている場合もある。尚、高性能減水剤や収縮低減剤としてポリマーが用いられている場合もある。従って、このような場合にあってもポリマー含有モルタルと言うことが出来る。
【０００３】
ところで、モルタル、特にポリマー含有モルタルは粘性が高い。特に、モルタルの練り上がり温度が１５℃以下、或いは２５℃以上の場合、その傾向が顕著になる。
【０００４】
そして、粘性が高くなると、ポンプで圧送する工程が不可避な吹付工法ではホースの閉塞の危険性が高くなる。又、鉄筋に付着して鉄筋径の３倍位に膨れ、鉄筋背面への充填を阻害する原因になり、施工管理水準上問題となる。
【０００５】
ところで、混和剤によって前記施工性の問題に対応することは基本的に困難であると謂われており、唯一の方法は混練水を増加することである。
【０００６】
しかしながら、混練水を増加させることは、モルタルの強度低下、更には乾燥収縮率の増加と言う問題を引き起こす。
【０００７】
そこで、フライアッシュやシリカフュームを添加して流動性を向上させることが考えられるが、これらの微粒子を添加した場合に単位水量を多くせざるを得ないという矛盾を引き起こしてしまう。
【０００８】
従って、本発明が解決しようとする課題は、混練水を大幅に増加させること無く、かつ、フライアッシュやシリカフュームのような微粒子を用いずとも、モルタルの流動性の改善を図ることが出来る技術を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ところで、本願出願人は、先に、廃ガラスから骨材を製造することを提案している。例えば、ソーダ石灰ガラス（廃ガラス）の粉末、粘土質粉末（ベントナイト）、石灰石粉末、水ガラス、及び水を用い、造粒機により直径０．２〜４ｍｍ程度の大きさの球状に造粒し、この造粒物をロータリードライヤーにより乾燥し、次いでメタカオリンを加えてまぶし、まぶし機によりメタカオリンを造粒物の表面に付着させ、この後、外熱式ロータリーキルンにより焼成し、次いで外水冷ロータリークーラーにより徐冷し、そして振動篩い機により分級し、ガラスを主成分として構成された芯材の表面に耐アルカリ性・耐熱性を有する表面材（メタカオリン）が設けられた発泡ガラス製の骨材を提案している（特許第３０５８３２２号）。そして、この種の発泡ガラス製骨材は、軽量性を有することから、各所で使用されている。
【００１０】
この発泡ガラス粒は、その外形が、略球状のものである。従って、この発泡ガラス粒（発泡ガラス製骨材）は、その外形構造から、ベアリング効果を持っているであろうと考えた。しかも、その大きさはフライアッシュやシリカフュームに比べれば大きく、発泡ガラス粒を用いた場合には、混練水を大幅に増加させなければならないと言った問題は引き起こされないであろうと考えた。
【００１１】
すなわち、発泡ガラス粒を用いれば流動性が改善されるであろうと考えたのである。しかも、その際、フライアッシュやシリカフュームを添加した場合のような単位水量の増加の問題が起きないであろうと考えたのである。特に、骨材の代替品として用いた場合には、水セメント比を大きくしないで圧送時のホース内抵抗を低減でき、減水剤等の高価な混和剤の量を少なく出来るであろうと考えた。更には、流動性向上の為に発泡ガラス粒を用いたならば、発泡ガラス粒はガラス瓶、板ガラス、蛍光灯等の廃ガラスから構成できるので、産業廃棄物の再利用化になり、現代社会における廃棄物を如何に処理するかの一対策にも繋がり、社会的責任が果たされることにもなると考えたのである。
このような知見に基づいて本発明がなされたのである。
【００１２】
すなわち、前記の課題は、セメント、骨材および水を少なくとも含むモルタルの流動性を改善する方法であって、
前記モルタルに発泡ガラス粒を添加する
ことを特徴とするモルタルの流動性改善方法によって解決される。
【００１３】
又、セメント、骨材および水を少なくとも含むモルタルを輸送する際の流動性を改善する方法であって、
前記モルタルに発泡ガラス粒を添加する
ことを特徴とするモルタルの流動性改善方法によって解決される。
【００１４】
特に、セメント、細骨材および水を少なくとも含むモルタルの流動性を改善する方法であって、
前記細骨材の全部または一部に発泡ガラス粒を用いる
ことを特徴とするモルタルの流動性改善方法によって解決される。
【００１５】
更には、セメント、細骨材および水を少なくとも含むモルタルを輸送する際の流動性を改善する方法であって、
前記細骨材の全部または一部に発泡ガラス粒を用いる
ことを特徴とするモルタルの流動性改善方法によって解決される。
【００１６】
モルタルの流動性の低下は、このモルタルがポリマー含有モルタルである場合に著しい。従って、本発明はポリマー含有モルタルに適用された場合、その奏される特長は著しい。
【００１７】
発泡ガラス粒は、一般的には、廃ガラスを造粒することによって構成されたものである。尚、廃ガラスを用いなくても良いが、その場合には、現代社会における大きな問題である「廃棄物を如何に処理」の対策には繋がらず、社会的責任が果たされ難いことから、好ましくは廃ガラスを造粒することによって構成されたものである。
【００１８】
発泡ガラス粒は、一般的には、フライアッシュやシリカフュームに比べれば大きな形状をしている。従って、単位水量の増加と言う問題を引き起こし難い。尚、一般的に得られる発泡ガラス粒は、その平均粒径が０．１５〜２．５ｍｍ    であり、このような大きさのものである場合には単位水量の顕著な増加と言う問題は起きない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明になるモルタルの流動性改善方法は、セメント、骨材および水を少なくとも含むモルタルの流動性を改善、特に、セメント、骨材および水を少なくとも含むモルタルを輸送する際の流動性を改善する方法であって、前記モルタルに発泡ガラス粒を添加する（含有される）ものである。或いは、セメント、細骨材および水を少なくとも含むモルタルの流動性を改善、特に、セメント、細骨材および水を少なくとも含むモルタルを輸送する際の流動性を改善する方法であって、前記細骨材の全部または一部に発泡ガラス粒を用いるものである。本発明は、特に、ポリマー含有モルタルの流動性改善において有効である。
【００２０】
発泡ガラス粒は、一般的には、廃ガラスを造粒することによって構成されたものである。そして、用いられる発泡ガラス粒は、その平均粒径が０．１５〜２．５ｍｍのものである。又、発泡ガラス粒の表面には、耐アルカリ性を有する表面材、例えばカオリン、モンモリロナイト、パイロフィライト、タルク、粘土質雲母、緑泥石、ケイソウ土、シリカヒュームの群の中から選ばれる耐アルカリ性を有する鉱物からなる表面材が設けられていても良い。又、例えばセメント混和用のＳＢＲ、ゴムアスファルト、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂、特に非吸水性で耐アルカリ性に富む樹脂で表面コーティングされたものであっても良い。
【００２１】
以下、更に詳しく説明する。
本発明で用いる外形が略球状の発泡ガラス粒は、特に廃ガラスを用いて構成されたものである。中でも、ソーダ石灰ガラスを主体とした廃ガラスを用いて構成されたガラス製芯材の表面に、鉱物からなる耐アルカリ性を有する表面材が設けられたものである。或いは、ガラス製芯材の表面に非吸水性で耐アルカリ性に富む樹脂がコーティングされたものである。更には、鉱物からなる耐アルカリ性を有する表面材が設けられた後、非吸水性で耐アルカリ性に富む樹脂がコーティングされたものである。
【００２２】
このような発泡ガラス製の骨材は、ソーダ石灰ガラスを主体とした廃ガラスの粉末を用いて造粒し、この造粒された造粒物の表面に鉱物からなる耐アルカリ性を有する表面材を設け、焼成することにより得られる。或いは、少なくともソーダ石灰ガラスを主体とした廃ガラスの粉末及び粘土質粉末を含む混合物を用いて造粒し、この造粒された造粒物の表面に鉱物からなる耐アルカリ性を有する表面材を設け、焼成することにより得られる。上記製造に際して、表面材は造粒工程、或いは焼成工程、又は造粒工程及び焼成工程で設けられる。そして、表面材は耐熱性を有するものが特に用いられる。又、表面材は板状構造、層状構造、葉片状、あるいは鱗片状構造を有する。又、表面材は、その大きさが０．０１〜３μｍ（特に０．０１〜２μｍ）のものである。尚、表面材としては、例えばメタカオリンや含水カオリン等のカオリン、モンモリナイト、パイロフィライト、タルク、粘土質雲母、緑泥石、珪藻土、シリカフュームの群の中から選ぶことが出来る。
【００２３】
より具体的に説明すると次のとおりである。
先ず、ガラス瓶や窓ガラスといった廃棄物が回収される。この回収された廃ガラスは、ソーダ石灰ガラスを主体としたものである。そして、回収廃ガラスを粗粉砕したカレットがカレット受入ホッパーからカレットタンクに入れられ、粉砕機に送られ、粉砕機でブレーン値３０００〜３３００ｃｍ２／ｇまで微粉砕する。そして、バグフィルターを通して、原料タンクに送られる。
【００２４】
原料タンクには、例えばスレート、頁岩、シルト、あるいは泥岩などのようなガラスとの親和性を高めるブレーン値３０００〜４５００ｃｍ２／ｇ（特に３５００〜４０００ｃｍ２／ｇ）の粘土質粉末と、無機質で焼成過程において気体を発生する物質、例えば石灰石などのブレーン値５０００〜６０００ｃｍ２／ｇの発泡材粉末とが入れられている。
【００２５】
これらの原料タンクより前記ガラス粉末、粘土質粉末及び発泡材粉末（ガラス粉末：粘土質粉末：発泡材粉末＝１００重量部：５〜３５重量部（特に１０〜３０重量部）：０．０１〜５重量部（特に０．１〜３重量部）の割合）がプレミキサーに送られて混合撹拌され、この後造粒機により直径０．０３〜１０ｍｍの大きさの球状に造粒される。この造粒時には、水ガラスや水などが必要に応じて添加される。
【００２６】
造粒物は多量の水分を有していることから、ロータリードライヤーによりガラス軟化点以下の温度で乾燥する。そして、貯留タンクに送られた後、乾燥した造粒物がまぶし機に送られる。又、前記表面材物質もまぶし機に送られる。表面物質の量は、造粒物１００重量部に対して１〜１０重量部程度である。
【００２７】
そして、外熱式ロータリーキルンに送り、８００〜９００℃の温度で焼成する。この後、外水冷ロータリークーラーに送られ、焼成により発泡した発泡粒は亀裂を生じないように徐冷される。この後、振動篩い機により分級する。
【００２８】
次に、上記のようにして得られた発泡ガラス製骨材を、例えばエポキシ樹脂エマルジョン溶液が入れられている槽内に投入し、圧力を加えて保持し、所定時間経過後に引き上げて加熱・乾燥することによって、発泡ガラス製骨材の空孔の少なくとも入口部にはエポキシ樹脂が侵入して閉塞されると共に表面がエポキシ樹脂により覆われた発泡ガラス粒（骨材）が得られる。
【００２９】
尚、このようにして得られた表面コーティングされた発泡ガラス粒（骨材）は、その平均粒径が０．１５〜２．５ｍｍのものであり、しかも粒度分布は非常に狭いものであった。そして、外形は、言うまでもなく、略球形をしたものであった。
【００３０】
そして、上記平均粒径が０．１５〜２．５ｍｍの発泡ガラス粒（骨材）１００重量部、セメント２２３重量部、ポリマー２５．４重量部（アクリルエマルジョン固形分濃度４５％）、及び水５７重量部を混練した。
次に、上記のポリマー含有モルタルをポンプ圧送により輸送した。輸送に用いたホースは、直径２５ｍｍで長さ１０ｍの耐圧ゴムホースであり、ホースの途中には圧力計を設置している。
又、上記発泡ガラス粒（骨材）１００重量部の代わりに石灰石の砕砂１００重量部を用いて同様に行った。
【００３１】
その結果、（発泡ガラス粒（骨材）が用いられた場合の圧力計の値）／（石灰石の砕砂が用いられた場合の圧力計の値）＝２０％〜３５％であった。又、前記配合のモルタルの１時間当り圧送可能量は約２ｍ３で、先の内径のホースで圧送可能なモルタル量の約２倍に達した。
このことは、本発明の手法は流動性が改善されていることを示している。
【００３２】
尚、石灰石の砕砂を発泡ガラス粒（骨材）で代替した割合が２０〜１００ｗｔ％程度の場合には、その流動性改善効果は著しいものであった。そして、発泡ガラス粒（骨材）の割合が５ｗｔ％程度でも流動性改善効果は認められるものの、実用上では１０ｗｔ％以上、更には１５ｗｔ％以上、特には２０ｗｔ％以上の場合に著しい流動性改善効果が認められた。
【００３３】
【発明の効果】
モルタル、特にポリマー含有モルタルの流動性が改善される。そして、例えば吹付工法に際して、ポンプ圧送により輸送する場合、モルタルは良好に輸送され、ホースを損傷させる等の事故が起き難い。かつ、施工管理も容易となる。
更には、流動性が改善されるにも拘わらず、水セメント比を大きくしなくても済むことから、硬化体の機械的強度の低下の恐れが無い。又、収縮歪が小さなものとなる。
更には、流動性向上の為に発泡ガラス粒を用いるので、この発泡ガラス粒はガラス瓶、板ガラス、蛍光灯等の廃ガラスから構成でき、産業廃棄物の再利用化になり、現代社会における廃棄物を如何に処理するかの一対策にも繋がり、社会的責任が果たされ、社会的貢献が多大なものである。