(57)【要約】      （修正有） 【課題】耐熱性が良好で、耐火性能が要求されるコンクリート構造物の鉄筋等の建築物に適用可能なグラウト材組成物を提供する。【解決手段】比表面積１００ｍ2／ｇ以上のシリカゾルの様な水和酸化物ゾル（Ａ）、ホウ酸亜鉛及び／又はリン酸アルミニウムのような固結剤（Ｂ）、及び二酸化ケイ素成分含有量が１５質量％以上の無機充填剤（Ｃ）からなること。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水和酸化物ゾル（Ａ）、固結剤（Ｂ）、及び二酸化ケイ素成分含有量が１５質量％以上の無機充填剤（Ｃ）からなることを特徴とするグラウト材組成物。
【請求項２】
前記（Ａ）の比表面積１００ｍ2／ｇ以上である請求項１記載のグラウト材組成物。
【請求項３】
前記（Ａ）がシリカゾルである請求項１又は２記載のグラウト材組成物。
【請求項４】
前記（Ｂ）がホウ酸亜鉛及び／又はリン酸アルミニウムである請求項１〜３の何れか記載のグラウト材組成物。
【請求項５】
前記（Ｃ）の二酸化ケイ素成分含有量が２０質量％以上である請求項１〜４の何れか記載のグラウト材組成物。
【請求項６】
さらに、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤、重合性不飽和基含有化合物及び重合開始剤、ゴム系エラストマー、接着性付与剤、可塑剤、酸化防止剤、溶剤、防かび剤及び分散剤からなる群から選ばれる１種以上の添加剤を含有してなる請求項１〜５の何れか記載のグラウト材組成物。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか記載のグラウト材組成物を硬化させてなる硬化物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はグラウト材組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物の梁や柱に配筋される鉄筋は、結合して一本の長大な棒鋼にして施工することが一般に行われており、鉄筋の中央付近に孔を有するカプラーを用い、その孔にグラウト材を注入して、鉄筋の突き合わせ面や隙間に充填し、硬化させて鉄筋を一体化している。このグラウト材としてエポキシ樹脂系グラウト材を用いる方法（例えば、特許文献１）が提案されている。
【特許文献１】特開昭５１−１２７５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のエポキシ樹脂系グラウト材では耐熱性が十分ではなく、１〜３時間の耐火性能が要求される建築物に対しては、使用範囲が制限されるという問題があった。
本発明は、上記問題を解決するものであり、耐熱性が良好で、耐火性能が要求される建築物に適用可能なグラウト材組成物を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、水和酸化物ゾル（Ａ）、固結剤（Ｂ）、及び二酸化ケイ素成分含有量が１５質量％以上の無機充填剤（Ｃ）からなることを特徴とするグラウト材組成物である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のグラウト材組成物は、下記の効果を奏する。
（１）硬化物の強度に優れる。
（２）良好な耐熱性を有し、耐熱試験後も高強度である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明において、水和酸化物ゾル（Ａ）としては、シリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾル、セリアゾル、チタニアゾル、ハフニアゾル、オキシ水酸化鉄ゾル等が挙げられる。
これらは１種又は２種以上の混合物として用いてもよい。
これらのうち、硬化物の強度及び耐熱性の観点から、シリカゾル、アルミナゾル及びジルコニアゾルがより好ましく、特に好ましくは、シリカゾルである。
【０００７】
また、硬化物の強度及び鉄筋との接着性の観点から、（Ａ）の比表面積は１００ｍ2／ｇ以上であることが好ましく、１３０ｍ2／ｇ以上であることが特に好ましい。
なお、比表面積は、通常、ＢＥＴ法により測定される。
また、（Ａ）の体積平均粒径は、好ましくは１〜３００ｎｍであり、より好ましくは３〜１００ｎｍである。平均粒径が１ｎｍ以上であると作業性が良好となり、３００ｎｍ以下であると硬化物の物性が良好となる。
体積平均粒径は、（Ｃ）の各粒度分布を横軸が粒子径、縦軸が体積基準の含有量の対数確率紙にプロットし、全体の５０％を占めるところの粒子径を求める方法により測定する。この測定法としては、マイクロトラック、コールターカウンター等による測定法が挙げられる。
【０００８】
また、（Ａ）は水性ゾルが好ましい。この場合、ゾルの固形分濃度は、好ましくは１０〜７０質量％、より好ましくは２０〜６０質量％である。
ゾルの形状としては、球状、非球状のいずれでもよく、線状の構造を有するもの、あるいは凝集体構造を有するもののいずれも用いることができる。
【０００９】
固結剤（Ｂ）としては、例えば、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化アルミニウム等の金属酸化物；炭酸カルシウム、炭酸アルミニウム、炭酸ナトリウム等の金属炭酸塩；硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸ナトリウム等の金属硫酸塩；水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物；ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等のケイ酸アルカリ以外のケイ酸塩；ケイフッ化ナトリウム、ケイフッ化カリウム等のケイフッ化塩；ホウ酸、リン酸、ポリリン酸等の無機酸；ホウ酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸亜鉛等のホウ酸塩、ホウ酸と金属酸化物との混合焼成物又はその複塩；リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム等のリン酸塩、リン酸と金属酸化物との混合焼成物又はその複塩；ポリリン酸ナトリウム、ポリリン酸カルシウム、ポリリン酸アルミニウム等のポリリン酸塩、ポリリン酸と金属酸化物との混合焼成物又はその複塩；等が挙げられる。
これらは１種又は２種以上の混合物として用いてもよい。
【００１０】
これらのうち、硬化物の強度及び耐熱性の観点から、ホウ酸塩及びリン酸塩がより好ましく、特に好ましくは、ホウ酸亜鉛及びリン酸アルミニウムである。
【００１１】
無機充填剤（Ｃ）は、前記固結剤（Ｂ）として例示した化合物以外の無機系化合物で、二酸化ケイ素成分含有量が１５質量％以上であれば特に限定されない。二酸化ケイ素成分含有量が１５質量％以上であると硬化物の強度及び耐熱性が良好となる。
（Ｃ）としては、例えば、ケイ酸塩系ガラス粉、シリカ、ベントナイト、セピオライト、ウォラストナイト、シラス粉、フライアッシュ、スラグ、紅柱石粉、灰長石粉、長石粉、明ばん石粉、カオリン、タルク、マイカ、クレー、セリサイト、アスベスト、ジルコン、ゼオライト等が挙げられる。
これらは１種又は２種以上の混合物として用いてもよい。
これらのうち、硬化物の強度及び耐熱性の観点から、二酸化ケイ素成分含有量が２０質量％以上のものがより好ましく、特に好ましくは、ケイ酸塩系ガラス粉、シリカ、ベントナイト、セピオライト、ウォラストナイト、シラス粉、フライアッシュ、スラグ、カオリン、タルク、マイカ、クレー、セリサイト及びジルコンである。
【００１２】
（Ｃ）の形状は特に限定されず、粉砕状でもビーズ状（球状）でもよい。また、（Ｃ）は粒状でも中空状（バルーン）でもよい。
（Ｃ）の体積平均粒径は、好ましくは０．０５〜２００μｍであり、より好ましくは０．１〜１８０μｍである。平均粒径が０．０５μｍ以上であると作業性が良好となり、２００μｍ以下であると硬化物の物性が良好となる。体積平均粒径の測定法は（Ａ）と同じである。
【００１３】
本発明のグラウト材組成物は、上記（Ａ）〜（Ｃ）の配合物である。（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）の配合比は、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の合計を１００質量部としたとき、好ましくは２０〜８０：０．２〜８０：５〜８０質量部であり、より好ましくは３０〜７０：０．５〜７０：１０〜７０質量部である。（Ａ）が２０質量部以上であると硬化物の耐熱性が良好となり、８０質量部以下であると硬化物の物性が良好となる。（Ｂ）が０．２質量部以上であると硬化性が良好となり、８０質量部以下であると硬化物の物性が良好となる。（Ｃ）が５質量部以上であると硬化物の物性が良好となり、８０質量部以下であると作業性が良好となる。
組成物中の（Ａ）〜（Ｃ）の合計量は好ましくは５０質量％以上であり、より好ましくは６０質量％以上である。
【００１４】
本発明のグラウト材組成物には、必要により（Ｂ）、（Ｃ）以外の無機充填剤（Ｄ）及び／又は有機系充填剤（Ｅ）をさらに含有させることができる。
充填剤（Ｄ）としては、例えば、ケイ酸塩系以外のガラス粉、パーライト、蛍石粉、クロマイト、金属粉末等が挙げられる。
充填剤（Ｅ）としては、特に限定されないが、例えば、炭素繊維粉、アラミド繊維粉、ナイロン繊維粉、アクリル繊維粉、アクリル樹脂粉、フェノール樹脂粉、フェノール樹脂バルーン、塩化ビニリデンバルーン、石炭粉等が挙げられる。
これらは１種又は２種以上の混合物として用いてもよい。
（Ｄ）及び／又は（Ｅ）を含有させる場合、その添加量は特に限定されないが、好ましくは（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）の合計を１００質量部としたとき、５〜１００質量部である。
【００１５】
本発明の耐熱性グラウト材組成物には、さらに必要に応じて上記（Ａ）〜（Ｅ）以外の添加剤、例えば（１）エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂等）及びエポキシ樹脂硬化剤（変性ポリアミン等）、（２）重合性不飽和基含有化合物［アルキル（炭素数１〜５０）（メタ）アクリレート等］及び重合開始剤（パーオキサイド系重合開始剤等）、（３）ゴム系エラストマー（ジエン系ゴム、アクリル系ゴム、ウレタン系ゴム等）、（４）接着性付与剤（シランカップリング剤、チタンカップリング剤等）、（５）酸化防止剤（ヒンダードフェノール類、ヒンダードアミン類、硫黄含有化合物等）、（６）紫外線吸収剤（ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類、サリチル酸エステル類、金属錯塩類等）、（７）可塑剤（フタル酸エステル、リン酸エステル、脂肪酸エステル、ひまし油、流動パラフィン、アルキル多環芳香族炭化水素等）、（８）ワックス類［パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、密ロウ、鯨ロウ、低分子量（分子量１，０００〜１０，０００）ポリオレフィン等］、（９）非反応性希釈剤（ベンジルアルコール、タール、ピチューメン等）、（１０）水溶性溶剤［アルコール（メタノール等）、ケトン（メチルエチルケトン等）等］、（１１）発泡剤、（１２）消泡剤、（１３）帯電防止剤、（１４）抗菌剤、（１５）防かび剤、（１６）香料、（１７）難燃剤、（１８）分散剤等を添加することができる。これらは２種以上を併用することも可能である。
これらの添加量は特に限定されないが、好ましくは（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）の合計を１００質量部としたとき、０．０１〜３０質量部である。
【００１６】
また、本発明のグラウト材組成物には、必要により水を加えることができる。水を加えることにより、粘度を低下させ、作業性を調整することができる。水を加える場合、添加量は特に限定されないが、好ましくは（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）の合計を１００質量部としたとき、３〜４０質量部である。
【００１７】
本発明のグラウト材組成物の形成形態としては、以下の（ｉ）〜（ｉｖ）が例示される。
(i)（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）を各々独立した３成分の形で保存し、使用時に３成分を混合し硬化させる〔任意成分となる場合の（Ｄ）又は（Ｅ）は、第４成分として単独で保存し、使用時に他の成分と混合して用いることも、（Ａ）及び／又は（Ｂ）及び／又は（Ｃ）成分中に添加した形で保存することもできる。〕。
(ii)（Ａ）と（Ｃ）の混合物、及び（Ｂ）を各々独立した２成分の形で保存し、使用時に該２成分を混合し硬化させる〔任意成分となる場合の（Ｄ）又は（Ｅ）は、第３成分として単独で保存し、使用時に他の成分と混合して用いることも、（Ａ）と（Ｃ）の混合物及び／又は（Ｂ）成分中に添加した形で保存することもできる。〕。
【００１８】
(iii)（Ａ）及び、（Ｂ）と（Ｃ）の混合物を各々独立した２成分の形で保存し、使用時に該２成分を混合し硬化させる〔任意成分となる場合の（Ｄ）又は（Ｅ）は、第３成分として単独で保存し、使用時に他の成分と混合して用いることも、（Ａ）成分中及び／又は（Ｂ）と（Ｃ）の混合物に添加した形で保存することもできる。〕。
(iv)（Ａ）と（Ｃ）の混合物、及び（Ｂ）と（Ｃ）の混合物を各々独立した２成分の形で保存し、使用時に該２成分を混合し硬化させる〔任意成分となる場合の（Ｄ）又は（Ｅ）は、第３成分として単独で保存し、使用時に他の成分と混合して用いることも、（Ａ）と（Ｃ）の混合物及び／又は（Ｂ）と（Ｃ）の混合物中に添加した形で保存することもできる。〕。
なお、上記いずれの形態の場合も、溶媒である水は適宜添加することができる。
【００１９】
本発明のグラウト材組成物は万能混合機等の通常の混合機を使用して（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び必要によりその他の配合物を混合することにより製造される。（Ａ）と（Ｂ）は通常、使用時に配合される。該グラウト材組成物は、注入作業性、硬化性、接着性の点から２５℃における粘度は、好ましくは２０，０００〜１００，０００ｍＰａ・ｓであり、特に好ましくは３０，０００〜８０，０００ｍＰａ・ｓである。
【００２０】
本発明のグラウト材組成物の注入方法としては特に限定がなく、従来公知の注入手段を採用することができる。すなわち、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び必要によりその他を配合した後、コーキングガンに充填し、エポキシ樹脂が硬化を始める前にカプラー中央付近の孔から注入してもよいし、特開平９−１３６７５に示されている装置を用いて（Ａ）及び（Ｃ）の混合物並びに（Ｂ）の水分散液を各々独立した２液を別々に供給管に充填し、先端のミキサーで混練しながら注入してもよい。
グラウト材組成物の硬化条件は従来公知の条件でよく、温度は好ましくは−５〜４０℃であり、特に好ましくは０〜３５℃である。
【００２１】
また、本発明のグラウト材組成物の硬化物に対する耐火性能試験について以下に記述する。
建築基準法では、建物の規模や用途に応じて、壁、柱、梁、床の各部材に対して、１時間耐火性能、２時間耐火性能あるいは３時間耐火性能が要求されている。また、耐火試験方法については、ＪＩＳ  Ａ１３０４「建築構造物の耐火試験方法」に記載されている。
本発明のグラウト材組成物の耐熱性の指標としては、該組成物の硬化物を一定の大きさに成型し、前記ＪＩＳ  Ａ１３０４にしたがって、一定量のコンクリートかぶり厚を付与した試験体を加熱処理した後の物性変化を測定することにより判定した。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例及び比較例中の部は質量部を表す。
【００２２】
また、実施例中の評価項目の試験方法は以下の通りである。
［圧縮降伏強さ、圧縮弾性係数］
２５℃に温調した硬化前のグラウト材組成物１５０ｇを容器に投入し、２分間ガラス棒で攪拌した。これを、泡をかまないように注意しながら厚さ１０ｍｍの板状にし、２５℃で５日間養生した。養生後１０．４×１０．４×３０．０（ｍｍ）の直方体を２ｍｍ／分の試験速度でＪＩＳ  Ｋ７２０８に準じて測定した。
【００２３】
［耐火性能試験］
前記圧縮降伏強さ及び圧縮弾性係数測定試験体を、昭和４４年建設省告示第２９９９号別記第１に規定する「耐火性能試験方法」に準じて、加熱時間３時間の耐火性能試験を行った。なお、各試験体のコンクリートかぶり厚は４０ｍｍとした。
【００２４】
実施例１〜４、比較例１〜２
２５℃雰囲気下で、表１に示した配合量で各成分を混合攪拌してグラウト材組成物を得た。これを硬化させ、前記の試験方法によりグラウト材組成物としての性能評価試験を行った。また、前記耐火性能試験後の性能評価も行った。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
2005162551.tif 000002
【００２６】
なお、表１において配合成分としては下記のものを使用した。
（Ａ−１）：シリカゾル（グレース社製ルドックスＨＳ４０、比表面積２２０ｍ2／ｇ、固形分濃度＝４０％）；
（Ｂ−１）：ホウ酸亜鉛［堺化学工業社製；ＨＡ−１（Ｔ）］
（Ｂ−２）：リン酸アルミニウム（和光純薬工業社製）
（Ｃ−１）：ナトリウム／ケイ酸系ガラスビーズ（ユニオン社製：ＵＢ−６７Ｌ、平均粒径１００μｍ）；
（Ｃ−２）：ホウケイ酸系中空ガラスビーズ（東海工業社製Ｚ−３６、平均粒径６０μｍ）；
（Ｃ−３）：シリカ粉（龍森社製イムシルＡ−８、平均粒径２μｍ）；
（Ｃ−４）：スラグ（大同特殊鋼社製大同スラグ、粒径９７μｍ以下）；
（Ｃ−１）〜（Ｃ−４）の二酸化ケイ素成分含有量は２０質量％以上である。
【００２７】
（Ｄ−１）：銅粉（和光純薬工業社製、粒径６３μｍ以下）；
（Ｆ−１）：メタキシリレンジアミン（三菱ガス化学社製：ＭＸＤＡ、活性水素当量３４）
（Ｇ−１）ビスフェノールＦジグリシジルエーテル（ジャパンエポキシレジン社製：エピコート８０７、エポキシ当量１７０）
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のグラウト材組成物は耐火性能が要求されるコンクリート構造物の鉄筋等のグラウト材として有用である。