(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、膨張材と、シリカフュームと、金属粉末と、スピネルとフォルステライト含有の骨材とを含有してなるグラウト材料。
【請求項２】
さらに、減水剤を含有してなる請求項１に記載のグラウト材料。
【請求項３】
膨張材が、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材である請求項１又は請求項２に記載のグラウト材。
【請求項４】
膨張材が、セメント100重量部に対して、３〜20重量部である請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載のグラウト材。
【請求項５】
シリカフュームが、セメント100重量部に対して、３〜20重量部であ  る請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載のグラウト材料。
【請求項６】
金属粉末が、アルミニウム粉末である請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項に記載のグラウト材料。
【請求項７】
金属粉末が、セメント100重量部に対して、0.0001〜0.01重量部である請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項に記載のグラウト材。
【請求項８】
セメント／骨材比が、１／0.5〜１／３である請求項１〜請求項７のうちのいずれか一項に記載のグラウト材。
【請求項９】
減水剤が、セメント100重量部に対して、0.1〜５重量部である請求項２〜請求項８のうちのいずれか一項に記載のグラウト材。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のうちのいずれか一項に記載のグラウト材料と水とを混練してなるモルタル。
【請求項１１】
水が、セメント100重量部に対して、20〜50重量部である請求項１０に記載のモルタル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築分野で使用されるグラウト材料に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来から、グラウト材料としては、セメントに減水剤を加えたものが一般的であり、さらに、カルシウムサルフォアルミネート系又は生石灰系の膨張材や、アルミ粉等の発泡剤を添加し無収縮材とし、これらに川砂や珪砂などを配合したものが知られている。
【０００３】
近年、土木、建築構造物に使われるコンクリートの品質が高性能化し、グラウト材料に要求される性能が高度化してきている。
グラウトには、ＰＣグラウト、プレパックドコンクリート用グラウト、トンネルやシールドの裏ごめグラウト、プレキャスト用グラウト、構造物の補修や補強注入グラウト、鉄筋継ぎ手グラウト、橋梁の支承下グラウト、機械台座下グラウト、舗装版下グラウト、軌道スラブ下グラウト、及び原子力発電所原子炉格納容器下グラウト等がある。そして、コンクリートの高強度化が進んできたため、用途によっては、グラウト材料の高強度化が必要となり、28日材齢で 80N/mm2以上の圧縮強度を有する高強度グラウト材料が必要となってきている（日本建築学会大会学術講演概要集、1995年５月、p625）。
【０００４】
本発明者は前記課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、特定の骨材を使用することにより、前記課題が解決できる知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、セメントと、膨張材と、シリカフュームと、金属粉末と、ウスタイトと非晶質珪酸塩含有の骨材とを含有してなるグラウト材料であり、さらに、減水剤を含有してなる該グラウト材料であり、膨張材が、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材である該グラウト材であり、膨張材が、セメント100重量部に対して、３〜20重量部である該グラウト材であり、シリカフュームが、セメント100重量部に対して、３〜20重量部である該グラウト材料であり、金属粉末が、アルミニウム粉末である該グラウト材料であり、金属粉末が、セメント100重量部に対して、0.0001〜0.01重量部である該グラウト材であり、セメント／骨材比が、１／0.5〜１／３である該グラウト材であり、減水剤が、セメント100重量部に対して、0.1〜５重量部である該グラウト材であり、該グラウト材料と水とを混練してなるモルタルであり、水が、セメント100重量部に対して、20〜50重量部である該モルタルである。
【０００６】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００７】
本発明で使用するスピネルとフォルステライト含有の骨材（以下本骨材という）とは、真比重の高いスピネル(MgO・Al2O3)とフォルステライト (2MgO・SiO2) とを成分として含有する骨材である。
具体的には、例えば、フェロクロム等の特殊鋼を製造する際に発生するスラグを、高温の溶融状態から冷却して得たものが使用可能である。
本骨材は、フレッシュモルタルの流動性を向上し、水／セメント比を低減するだけでなく、骨材成分のスピネルやフォルステライトのセメントとの付着性が良好であるため高強度の硬化体を得るものである。
本骨材の粒径は５mm以下であり、狭い箇所に充填する場合は、例えば、１mm以下の細かい骨材が使用される。
また、本骨材の真比重は、通常の骨材の真比重 2.6〜2.7 と比べ、2.8 以上と高く、それにより強度発現性が大きい。
セメント／本骨材比は特に限定されるものではなく、通常は１／0.5 〜１／３の範囲で使用される。
【０００８】
本発明で使用される膨張材としては、カルシウムサルフォアルミネート系や生石灰系の膨張材があるが、本骨材との付着性の面からカルシウムサルフォアルミネート系の膨張材を使用することが好ましい。
膨張材の粒度は、ブレーン比表面積2,000cm2/g以上が好ましい。2,000cm2/g未満ではブリーディングが生じやすいだけでなく、膨張破壊するおそれがある。
膨張材の使用量は、セメント 100重量部に対して、３〜20重量部が好ましく、５〜15重量部がより好ましい。３重量部未満では膨張量が極めて少なくなるおそれがあり、20重量部を越えると膨張量が大きくなり、硬化体の破壊に繋がるおそれがある。
【０００９】
本発明では、初期膨張を得るために金属粉末を併用することが好ましい。
金属粉末としては、アルミニウム粉末が代表的であるが特に限定されるものでない。
金属粉末の使用量は、セメント 100重量部に対して、0.0001〜0.01重量部が好ましい。0.0001重量部未満では膨張量が少なすぎ、0.01重量部を越えると膨張量が大きく強度低下が著しくなるおそれがある。
【００１０】
本発明では、流動性の向上と水セメント比の低減のため減水剤を使用することが好ましい。
減水剤としては、β−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、リグニンスルホン酸塩、及びポリカルボン酸又はその塩等が挙げられる。また、これらに、オキシカルボン酸又はその塩、デキストリンやショ糖などの糖類などを併用することができる。
減水剤の使用量は、セメント 100重量部に対して、0.1 〜５重量部が好ましい。
【００１１】
本発明では、セメントの水和反応から生じるフリーライムと反応し、カルシウムシリケート水和物を生成し緻密な組織を形成し強度発現に寄与する面から、シリカフュームを使用する。
シリカフューム（以下、活性シリカという）は、合金鉄を製造する際に発生する微粉などである。
活性シリカの使用量は、セメント 100重量部に対して、３〜20重量部が好ましい。３重量部未満では効果が少なく、20重量部を超えても効果の向上が期待できない。
【００１２】
セメントとしては特に限定されるものではないが、普通ポルトランドセメントや早強ポルトランドセメントなどの各種ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、又はシリカセメントの各種混合セメント、並びに、高炉スラグ微粉末に、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の重炭酸塩、アルカリ金属の珪酸塩、アルカリ金属の燐酸塩、及びアルカリ土類金属の水酸化物等のアルカリ刺激剤を添加した特殊セメント等が使用可能である。
【００１３】
水の使用量は、セメント 100重量部に対して、20〜50重量部が好ましい。
【００１４】
本発明のグラウト材料の混練り機としては、ハンドミキサー、強制攪拌ミキサー、連続練りミキサー、及び傾胴ミキサー等が使用され、攪拌力が強いものが好ましい。
混練り方法としては特に限定されるものではないが、通常、混練り容器に所定の水を満たした後、セメントと骨材などを添加し混練りする。
生コンプラントでは、セメントと骨材などを混合した後、水を添加し混練りする方法が取られる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を実施例と比較例を挙げて具体的に示す。
【００１６】
実験例１
ステンレス製容器に、セメント90重量部と、水／セメント比が30％になるように水を投入し、その後、膨張材10重量部、金属粉末 0.001重量部、及び減水剤 2.5重量部を添加し、さらに、骨材 100重量部を投入し、３分間ハンドミキサーで混練し、モルタルを調製した。
調製したモルタルを用いて、J14 ロート流下時間、可使時間、ブリーディング率、及び膨張量を測定し、その硬化体の圧縮強度を測定した。結果を合わせて表１に示す。
【００１７】
＜使用材料＞
セメント  ：普通ポルトランドセメント、市販品
膨張材    ：カルシウムサルホアルミネート系、市販品
金属粉末  ：アルミニウム粉末、市販品
減水剤    ：β−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、市販品
骨材Ａ    ：川砂、真比重2.6 、2.5 mm下品
骨材Ｂ    ：石灰砂骨材、真比重2.6 、2.5 mm下品
骨材Ｃ    ：本骨材、周南テクノクロム社製ＰＳサンド、真比重3.1 、2.5 mm下品
【００１８】
＜測定方法＞
J14 ロート流下値：土木学会規準「膨張コンクリートの設計施工指針」に準拠
可使時間  ：JIS R 5201「セメントの物理試験方法／凝結試験」に準拠
ブリーディング率：JIS A 1123「コンクリートのブリーディング試験方法」に準拠
膨張量    ：材齢１日の初期膨張量、土木学会規準「膨張コンクリートの設計施工指針」に準拠
圧縮強度  ：φ５cm×10cmの供試体を作製し、20℃気乾で１日養生後、水中養生し、JIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠
【００１９】
【表１】
0003916325.tif 000002
【００２０】
実験例２
骨材Ｃを使用し、セメント 100重量部に対して、表２に示す活性シリカを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００２１】
＜使用材料＞
活性シリカ：シリカフューム、市販品
【００２２】
【表２】
0003916325.tif 000003
【００２３】
【発明の効果】
本発明のグラウト材料を使用することにより、従来のグラウト材料と比べ、良好な流動性と強度発現性が得られるという効果を奏する。