(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア、アルカリ金属系塩基、及び塩化カルシウムを含む塩基性の無機水溶液からなり、モルタルを練る水に均一に溶解してモルタルの性能を向上させるモルタル混和剤を粉末化する方法であって、前記無機水溶液１００重量部を、粒径１００〜３００メッシュのシリカゲル粉末４０〜７０重量部に吸収させて保持させることを特徴とする、無機水溶液からなるモルタル混和剤の粉末化方法。
【請求項２】
見掛比重０．２０以下のシリカ粉末を添加することを特徴とする請求項１記載の無機水溶液からなるモルタル混和剤の粉末化方法。
【請求項３】
前記シリカ粉末を１００〜２００重量部添加することを特徴とする請求項２記載の無機水溶液からなるモルタル混和剤の粉末化方法。
【請求項４】
アンモニア、アルカリ金属系塩基、及び塩化カルシウムを含む塩基性の無機水溶液からなり、モルタルを練る水に均一に溶解してモルタルの性能を向上させるモルタル混和剤の粉末化物であって、前記無機水溶液１００重量部が粒径１００〜３００メッシュのシリカゲル粉末４０〜７０重量部に吸収されて保持されていることを特徴とする、無機水溶液からなるモルタル混和剤の粉末化物。
【請求項５】
セメント及び骨材からなるモルタルプレミックスにおいて、請求項４に記載のモルタル混和剤の粉末化物を２〜５重量％含むことを特徴とするモルタルプレミックス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機水溶液からなるモルタル強化剤を取扱い易い粉末の形態に変換する方法及びこれにより得られる粉末化物に関する。特には、アンモニア等の揮発性物質または塩化カルシウム等の吸湿凝集性物質を含むものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、トンネルの掘削、建造において、コストと工期を短縮できる、ロックボルトを用いる工法の採用が拡大している。
【０００３】
ロックボルトとは、鉄又はガラス繊維強化樹脂等からなる長尺のボルト（通常１．５〜１０ｍ）であって、トンネルの壁面又は鏡に打ち込まれて、トンネルの壁面等を吊り上げるようにして該壁面等の崩落を防止するものである。トンネルを掘削する前または後に、トンネル壁面又は鏡の当該個所には、ロックボルトを地山に固定、定着するとともに、ロックボルトの周辺の岩盤を補強するために、セメントモルタル又は硬化性樹脂等からなる固結剤が注入される。
【０００４】
このような定着固結剤にあって特に性能の優れたものとして、シリカガラス系の成分とウレタンプレポリマーとの二液系からなるガンバンＳＲＦ（登録商標、第一工業製薬（株）製）を挙げることができる。
【０００５】
しかし、樹脂系の固結剤は比較的高価であるため、速硬化性等を必要としない用途では、より安価な定着固結剤が求められていた。
【０００６】
このような要求に答えるべく、最近、ロックボルト工法における定着固結剤に必要な充分な強度と信頼性を、汎用のポルトランドセメント系モルタルに付与することのできる新規モルタル強化剤が開発された（特願平８−１２７８４３）。
【０００７】
ＦＣ溶液（FC-500又はFC-800、（株）地球環境技術研究所製）と命名されたこの新規モルタル強化剤は、その優れた性能と低コストにより、急速に利用が拡大している。ＦＣを適宜添加することにより、セメントの水和反応の際に、エトリンガイト、モンサルフェートといった水酸化カルシウム系の不安定物質をほとんど含まない結晶体を生成するため、硬化後に非常に安定したセメント構造をとる。したがって、膨張、収縮が非常に小さく、また耐薬品性にも優れたモルタルが得られる。
【０００８】
また、硬化前の練りモルタルにおいても、骨材とセメントとの粘結性を改良するので、練りモルタルを軟らかくするとともにタレ落ちが防止され、また、柔らかさが維持される使用可能時間がかなり長くなる。したがって、先充填方式のロックボルト定着材として用いる場合、ロックボルトの挿入、及び吹き付けに使用した場合の壁面の整形が非常に簡単になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＦＣ等のモルタル強化剤は、水溶液として供給され使用される。そのため、このモルタル強化剤の水溶液が、セメントと骨材とのプレミックスとは別に、タンクで作業現場まで輸送されなければならない。例えばＦＣシリーズのFC 500-15は、濃度が１０重量％未満の無機水溶液であり、これをセメント１００重量部に対して４０〜５０重量部程度加える必要がある。そのため、トンネル工事現場といった作業現場にまで多量の水を輸送することとなる。
【００１０】
また、硬化したモルタルの強度信頼性のためには、モルタル強化剤がモルタル中に均一に混合される必要があるが、これにより、単に水だけを加える場合に比べて現場での作業負担が増大する。特には、作業手順を遵守するよう作業員を指導することが必要であった。
【００１１】
このような問題を解決するためには、モルタル強化剤水溶液をスプレードライ等により乾燥して粉末にすることも考えられる。
【００１２】
しかし、吸水性の塩を含むため乾燥のための負担が大きいばかりでなく、乾燥したとしても容易に吸湿して凝集してしまうという問題がある。吸湿しないように顆粒状とするならば、生モルタルを練る間に水に充分に溶解させることが困難である。
【００１３】
一方、モルタル強化剤を調合する際に、水溶液とはせずに、構成する無機成分の粉末の混合物としておくことも考えられが、上記と同様の、吸湿凝集の問題がある。
【００１４】
特に、ＦＣ等の場合には、揮発性のアンモニアが主要な有効成分として含まれているので、乾燥粉末の形態とすることは不可能である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の無機水溶液からなるモルタル強化剤の粉末化方法においては、無機水溶液を吸水材粉末に吸収させて保持させることを特徴とする。
【００１６】
上記構成により、乾燥を施さずとも、モルタル強化剤を構成する無機水溶液を粉末の形態にして取り扱うことが可能になる。特に、アンモニア等の揮発性物質または塩化カルシウム等の吸湿凝集性物質を含むものであっても粉末の形態で安定して保存することが可能になる。
【００１７】
請求項２記載の無機水溶液からなるモルタル強化剤の粉末化方法においては、請求項１記載の無機水溶液からなるモルタル強化剤の粉末化方法において、前記吸水材粉末として多孔質吸着材粉末が用いられることを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の無機水溶液からなるモルタル強化剤の粉末化方法においては、請求項２記載の無機水溶液からなるモルタル強化剤の粉末化方法において、前記多孔質吸着材粉末がシリカゲルであることを特徴とする。
【００１９】
上記構成により、吸収材粉末が、吸水性能とともに充分な強度を有し、モルタルの強度を損なわない。
【００２０】
請求項４記載の無機水溶液からなるモルタル強化剤の粉末化物においては、前記無機水溶液が吸水材粉末に吸収されて保持されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載のセメント及び骨材からなるモルタルプレミックスにおいては、モルタル強化剤を構成する無機水溶液を吸収して保持している吸水材粉末を含むことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明は、無機水溶液からなるモルタル強化剤を、吸水材粉末に吸収、保持させることにより、全体を取り扱いやすい粉末の形態にするものである。
【００２３】
モルタル強化剤は、モルタルを練る水に均一に溶解してモルタルの性能を向上させるものである。モルタル強化剤は、全体が無機水溶液のみからなるものであっても、これに他の成分が混和したものであっても良い。また、無機水溶液からなるＡ剤と水溶性粉末からなるＢ剤とから成るものであっても良い。
【００２４】
本発明の粉末化方法は、ＦＣ溶液といった、揮発性のアンモニア、アルカリ金属系塩基、及び吸湿性の塩化カルシウムを主たる有効成分として含むモルタル強化剤に関して特に有意義である。
【００２５】
本発明に用いる吸水材粉末としては、セメントの粒径（約１５０メッシュ）と同程度またはそれ以下の無機吸着剤が良い。このようなものとして、多孔質体粉末のみを用いることもでき、非多孔質の微粉体のみからものを用いることもできる。しかし、多孔質系吸着剤と、非多孔質微粉とを併用することがコスト面及び物性の面から好ましい。
【００２６】
多孔質吸着材としてはシリカゲルが好ましい。シリカゲルは、粒径が、モルタルの骨材の粒径程度またはそれ以下のものであればいずれも使用可能であるが、１００〜３００メッシュが好ましく、特に好ましくは、１５０〜２００メッシュである。シリカゲルは、吸湿特性によって、低湿度における吸湿性の高いＡ型と、吸湿量の大きいＢ型に大別できるが、本発明の目的には、Ｂ型がより好ましい。
【００２７】
モルタル強化剤を構成する無機水溶液に対する、多孔質系吸着剤の添加量は、遊離する自由水が残存しない量であれば良い。シリカゲルの場合、無機水溶液１００重量部に対して、３０〜１５０重量部程度、好ましくは、４０〜７０部程度である。シリカゲルの添加量が多すぎると硬化後のモルタル強度をいくぶん低下させる。また、シリカゲルの添加量が少なすぎると、粉末化物にべとつきが残り、粉末化物の流動性が良好でない。
【００２８】
非多孔質微粉としては、セメントの硬化反応やモルタル強化剤に悪影響を与えないものであって、真比重に対する見掛比重の比が小さくしたがって比表面積（重量当たりの総表面積）がある程度以上のものであれば、いずれも使用可能である。好ましいものとしては、微粉状の二酸化ケイ素（合成シリカ）、ケイソウ土等が挙げられる。これら二酸化ケイ素系のもの以外にも、合成硫酸アルミニウムや酸化マグネシウム−アルミナ複合体からなるものなどが挙げられる。二酸化ケイ素系の非多孔質微粉が他のものより好ましいのは、二酸化ケイ素系の粉末が骨材としての強度とセメントとの親和性とを有しているためではないかと考えられる。
【００２９】
非多孔質微粉の見掛比重としては、真比重が１．５〜２である二酸化ケイ素の場合、０．２５以下であるのが好ましい。より好ましくは０．２０以下である。
【００３０】
モルタル強化剤を粉末化する手順としては、モルタル強化剤水溶液に比較的多量の非多孔質微粉を加えて全体を粉末状とした後に、比較的少量の多孔質吸着剤を加えて粉末のべとつきをなくすようするのが好ましい。特に好ましい例を挙げるならば、モルタル強化剤水溶液１００重量部に対して上記の合成シリカ微粉１００〜２００重量部を加えて充分攪拌した後に、シリカゲル１０〜３０重量部を加えてさらに攪拌する。
【００３１】
本発明の方法により得られる、モルタル強化剤の粉末化物は、ロックボルト工法における定着固結用モルタルのみならず、トンネル壁や建造物の壁面への吹き付け用モルタルへの添加にも適している。
【００３２】
本発明の方法により得られる、モルタル強化剤の粉末化物は、セメント及び骨材と混合してプレミックスとして保存、輸送を行うことができる。プレミックスの包装には通常のセメント袋を用いることもできるが、必要によっては、内袋がポリエチレン袋となっているセメント袋であって、口をヒートシールできるものを用いる。
【００３３】
以下に具体的な実施例について説明する。
【００３４】
＜モルタル強化剤液の粉末化＞
［製造例］
モルタル強化剤の水溶液として、ＦＣシリーズのFC500-15を用いた。FC500-15は、塩化カルシウム、アンモニア、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム等を有効成分として含む塩基性の無機水溶液である。
【００３５】
このＦＣ水溶液１００重量部を、シリカ微粉（塩野義社製カープレックス８０Ｄ、かさ比重０．０８、見掛比重０．１７）２００重量部に対して、スプレーすることにより加え、モルタル練り用のミキサーにて充分に混合した。
【００３６】
この後、シリカゲル（Ｂ型、約１５０〜２００メッシュ、吸湿能０．８ｇの水／１ｇのシリカゲル）５０重量部を加えて、５〜１０分間、引き続きミキサーにて混合した。得られた粉末は、粒径がほぼ１５０〜２００メッシュであり、全くべとつきのないものであった。また、安息角は、約３０度であって、粉末としての流動性も良好であった。
【００３７】
さらに、長時間堆積した場合にも、粉末同士の結合や、流動性の低下は見られなかった。ポリ袋に５００ｇ程度ずつ詰めて、これを３個程度積み重ねて一週間放置した後、安息角を測定したところ、堆積放置の前との有意な差は見られなかった。
【００３８】
＜モルタル強化剤の粉末化物の評価＞
［使用例１］
製造例で得られた粉末化物について、先充填方式のロックボルト定着材用のモルタルに用いた場合の性能を評価した。
【００３９】
製造例で得られた粉末化物を、このような用途における典型的な組成のモルタルプレミックス中に配合した。具体的には、普通ポルトランドセメント、ミクロストーン（６〜０号）、炭化ケイ素、高炉水砕スラグ（微粉）からなるモルタルプレミックス中に、製造例の粉末化物が２〜５重量％含まれるように配合した。
【００４０】
ここで、ミクロストーン（６〜０号）とは、硬質採石製造の副産物であって、６号以下の種々の粒径の混合物である。ミクロストーンに代えて、ほぼ同一粒径の珪砂を用いても全く同様である。
【００４１】
上記のようなモルタルプレミックスについての、硬化後のモルタルの強度（圧縮強度）、及び、練りモルタルの流動性（フロー値）は、典型例において表１に示すとおりであった。圧縮強度はＪＩＳ  Ａ  １１１４により測定し、フロー値はＡＳＴＭ  Ｃ１２４−３９のフロー試験により測定した。
【００４２】
【表１】
0003968476.tif 000002
表１に示す結果は、ＦＣの粉末化物を用いた場合にも、得られたモルタルが、先充填用のロックボルト定着材として優れた性能を有することを示す。特に１日後の圧縮強度が充分に大きいものである。表１の結果は、前記特願平８−１２７８４３に記載の、ＦＣを水溶液のまま用いた場合の結果とほぼ同程度である。これより、モルタル強化剤を粉末化しても全く性能を損なわないことが知られる。
【００４３】
［使用例２］
製造例で得られた粉末化物について、吹き付け用モルタルに用いた場合の性能を評価した。
【００４４】
製造例で得られた粉末化物を、このような用途における典型的な組成のモルタルプレミックス中に配合した。具体的には、普通ポルトランドセメント、ミクロストーン（６〜７号）、高分子（酢ビ・ベオバ共重合体）、高炉水砕スラグ（微粉）、及び繊維質充填材（ガラス繊維）からなるモルタルプレミックス中に、製造例の粉末化物が２〜５重量％含まれるように配合した。
【００４５】
上記のようなモルタルプレミックスについての、硬化後のモルタルの強度（圧縮強度）、及び、練りモルタルの流動性（フロー値）は、典型例において表２に示すとおりであった。
【００４６】
【表２】
0003968476.tif 000003
表２に示す結果は、ＦＣの粉末化物を用いた場合にも、得られたモルタルが、壁面吹き付け用として優れた性能を有することを示す。特に１日後の圧縮強度が充分に大きいものである。表２の結果は、ＦＣを水溶液のまま用いた場合の結果とほぼ同程度である。
【００４７】
【発明の効果】
モルタル強化剤の輸送のためのコスト及び労力を低減する。また、作業現場でモルタルに混合するための労力を低減させるとともに、モルタル強化剤の均一添加についての信頼性を向上させる。