(57)【要約】      （修正有）【課題】周辺環境に配慮した軽量のセメント系グラウト材組成物及び軽量のセメント系グラウト材を提供するする。より詳しくは、水と混練するときの発塵が少ない軽量のセメント系グラウト材組成物及び軽量のセメント系グラウト材を提供する。【解決手段】セメントと、単位容積質量が０．３ｋｇ／Ｌ未満の軽量骨材と、オキシアルキレンアルコール類を０．３〜５質量％含有する軽量グラウト材組成物。上記有機化合物のオキシアルキレン基の平均付加モル数（ｎ）が１〜５であり、上記軽量骨材の含有量が、セメント１００質量部に対し３〜２０質量部であり、膨張材、増粘剤及び発泡剤から選ばれる１種又は２種以上を含有する軽量グラウト材組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、単位容積質量が０．３kg／Ｌ未満の軽量骨材とを含有し、更に、下記式（１）で表わされるアルコール類を０．３〜５質量％含有する軽量グラウト材組成物。
ＨＯ（ＡＯ）ｎＨ        ・・・・・・  （１）
（式中ＡＯは炭素数２又は３のオキシアルキレン基を表し、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル数を表す。）
【請求項２】
上記オキシアルキレン基の平均付加モル数（ｎ）が１〜５である請求項１に記載の軽量グラウト材組成物。
【請求項３】
セメント１００質量部に対し、上記の軽量骨材を３〜２０質量部含有する請求項１又は２に記載の軽量グラウト材組成物。
【請求項４】
更に、膨張材、増粘剤及び発泡剤から選ばれる１種又は２種以上を含有する請求項１〜３何れかに記載の軽量グラウト材組成物。
【請求項５】
請求項１〜４何れかに記載の軽量グラウト材組成物と水とを混練してなる軽量グラウト材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量グラウト材組成物に関する。詳しくは、水と混練するときの発塵が少ない軽量グラウト材組成物に関する。また、本発明は、軽量グラウト材に関する。詳しくは、水と混練するときの発塵が少ない軽量グラウト材に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木構造物や建築構造物の構築や補修、或いは機械の設置等の土木工事又は建築工事において、無収縮セメント系グラウト材（無収縮モルタル）が多く使用されている。例えば、道路橋に用いられる鋼床版のデッキプレート下面に配置されているＵリブ等の鋼製中空部材にセメント系グラウト材を充填することで補強を行うことがある。また、橋脚の鋼鈑巻き立てによる補強工法において、元の橋脚と鋼鈑との間の充填材としても、無収縮セメント系グラウト材が多く利用されている。橋脚の鋼鈑巻き立てによる補強工法に用いる充填材は、一度に打ち込む高さを高くした場合に、鋼鈑が目視で確認できるほどに鋼鈑が膨らむことがあるといった問題がある為、単位容積質量の小さいグラウト材（軽量グラウト材）が好ましいとされている。また、鋼製中空部材にセメント系グラウト材を充填する場合も、構造物の負担を小さくするために、使用するグラウト材としては軽量グラウト材が好ましい。
【０００３】
無収縮モルタルは、プレミックスモルタル、即ち、セメント、乾燥した細骨材及び粉末状混和材料を乾式混合した粉粒体（粉と粒状が混ざった状態）で、工事現場まで運搬され、グラウト材（無収縮モルタル）の打ち込む直前に水とミキサで混練され製造されることも多い。この場合、混練時に発塵することから、作業環境が悪化することがあり、また、住宅街や人通りの多い場所で無収縮モルタル等のセメント系グラウト材を混練する場合は、周辺住民や通行人等に迷惑を掛ける虞がある。このため、混練時の発塵を抑制したセメント系グラウト材が望まれていた。セメント又はセメント組成物の発塵を抑制する技術として、発塵抑制剤として脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物の少なくとも１種以上を添加回数を２回に分けて添加混合する方法（例えば、特許文献１参照。）がある。また、セメントクリンカからセメントを製造する過程における発塵を抑制する技術として、脂肪族多価アルコール類からなる発塵抑制剤を、該発塵抑制剤の蒸気の雰囲気中にセメントクリンカを存置させることによってセメントクリンカに添加する方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
しかしながら、無収縮モルタル等のセメント系グラウト材としての性能を有し且つ混練時の発塵が少ない軽量グラウト材が得られる軽量グラウト材組成物は無かった。特許文献１や特許文献２等に記載されるような発塵抑制剤を、軽量グラウト材組成物に添加すれば混練時の発塵は抑制されることが期待される。しかし、本願発明者らの研究により、発塵抑制剤によっては、発塵抑制効果が低いものや添加した軽量グラウト材組成物がグラウト材としての品質を損なう場合があることが分かってきた。例えば、発塵低減効果を得るための添加量が多く必要な発塵抑制剤、低温環境下においてグラウト材の品質が著しく損なわれることがあることが分かってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８３６００５号公報
【特許文献２】特許第５３２１９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記問題の解決、即ち、本発明は、周辺環境に配慮した軽量のセメント系グラウト材組成物及び軽量のセメント系グラウト材を提供するすることを目的とする。より詳しくは、水と混練するときの発塵が少ない軽量のセメント系グラウト材組成物及び軽量のセメント系グラウト材を提供するすることを目的とする。また、本発明は、水と混練するときの発塵が少なく、低温環境下においてもグラウト材としての品質に優れる軽量のセメント系グラウト材組成物及び軽量のセメント系グラウト材を提供するすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、前記課題解決のため鋭意検討した結果、セメントと、特定の軽量骨材と、特定の有機化合物及び特定の混和剤量を特定の割合で含有することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、以下の（１）〜（４）で表す軽量グラウト材組成物、並びに、（５）表す軽量グラウト材である。
（１）セメントと、単位容積質量が０．３kg／Ｌ未満の軽量骨材とを含有し、更に、下記式（１）で表わされるアルコール類を０．３〜５質量％含有する軽量グラウト材組成物。
ＨＯ（ＡＯ）ｎＨ        ・・・・・・  （１）
（式中ＡＯは炭素数２又は３のオキシアルキレン基を表し、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル数を表す。）
（２）上記オキシアルキレン基の平均付加モル数（ｎ）が１〜５である上記（１）の軽量グラウト材組成物。
（３）セメント１００質量部に対し、上記の軽量骨材を３〜２０質量部含有する上記（１）又は（２）の軽量グラウト材組成物。
（４）更に、膨張材、増粘剤及び発泡剤から選ばれる１種又は２種以上を含有する上記（１）〜（３）の何れかに記載の軽量グラウト材組成物。
（５）上記（１）〜（４）の何れかに記載の軽量グラウト材組成物と水とを混練してなる軽量グラウト材。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水と混練するときの発塵が少ない軽量のセメント系グラウト材組成物が得られる。また、本発明によれば、水と混練するときの発塵が少ない軽量のセメント系グラウト材が得られる。また、本発明によれば、水と混練するときの発塵が少なく、低温環境下においてもグラウト材としての品質に優れる軽量のセメント系グラウト材組成物が得られる。本発明によれば、水と混練するときの発塵が少なく、低温環境下においてもグラウト材としての品質に優れる軽量のセメント系グラウト材が得られる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に用いるセメントは、水硬性セメントであればよく、例えば普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱の各種ポルトランドセメント、エコセメント、並びにこれらのポルトランドセメント又はエコセメントに、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカフューム又は石灰石微粉末等を混合した各種混合セメント、太平洋セメント社製「ジェットセメント」（商品名）や住友大阪セメント社製「ジェットセメント」（商品名）等の超速硬セメント、アルミナセメント等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を使用することができる。ワーカビリティを損ない難く可使時間が長く確保し易いことから、各種ポルトランドセメント、エコセメント及び各種混合セメントから選ばれる一種又は二種以上を使用することが好ましい。また、材齢１日の強度を高くし易いことから、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント及びエコセメントから選ばれる一種又は二種以上を使用することが更に好ましい。
【００１０】
本発明の軽量グラウト材組成物においてセメントの含有率は、特に限定されないが、好ましくは８０〜９７質量％とする。８０質量％未満では、材料分離をせずに流動性を得難い。また９７質量％を超える量では、発塵が多いとともに、軽量骨材の割合が不足するのでグラウト材の単位容積質量が大きくなり、軽量としての効果が少なくなる。材料分離をすることなく高い流動性が得られ且つ発塵を少なくすることができることから、セメントの含有率は、８３〜９６質量％とすることがより好ましい。
【００１１】
本発明において使用する軽量骨材は、モルタル又はコンクリートに使用可能な軽量骨材であれが良く、例えば黒曜石、シラス又は真珠岩等の火成岩を粉砕し過熱したパーライトやシラスバルーン等、並びにフライアッシュバルーン等が挙げられ、ｐＨ８以下の軽量骨材が好ましい。廃ガラスを原料に加熱発泡させて製造したガラス質発泡体等のｐＨ８を超える軽量骨材は、長期的にモルタル中で変質又は反応する虞が高いため、長期的に使用する場合は好ましくない。また、セメント水和物との付着が優れているので、グラウト材の硬化後の圧縮強度が高いことから、無機質軽量骨材が好ましい。また、グラウト材の圧縮強度が高く且つ混練後の単位容積質量が小さくすることができることから、本発明に使用する軽量骨材は、単位容積質量０．３０ｋｇ／Ｌ未満のものを用いることが好ましい。
【００１２】
本発明の軽量グラウト材組成物における軽量骨材の含有量は、セメント１００質量部に対し、３〜２０質量部とする。軽量骨材の含有量が３質量部未満の場合は混練後のグラウトの単位容積質量が大きくなる虞があり、軽量としての効果が小さくなる可能性がある。２０質量部を超えるとグラウトの圧縮強度が低すぎる虞があるので好ましくない。単位容積質量と圧縮強度の観点から軽量骨材の含有量は５質量部〜１８質量部が好ましい。
【００１３】
本発明において混練時に発生する粉塵を少なくするために下記式（１）で表されるアルコール類（エチレングリコール類）を用いる。さらに、発塵抑制効果並びにグラウト材に使用する場合に、グラウト材の品質に悪影響を及ぼさないことから平均付加モル数（ｎ）が１〜５であるエチレングリコール類を用いる。ここで云うエチレングリコール類としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールが挙げられる。これらは、単独で使用しても、２種以上併用して使用しても良い。
下記式（１）で表わされるアルコール類を０．３〜５質量％含有する軽量グラウト組成物。
ＨＯ（ＡＯ）ｎＨ        ・・・・・・  （１）
（式中ＡＯは炭素数２又は３のオキシアルキレン基を表し、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル数を表す。
【００１４】
本発明の軽量グラウト材組成物におけるアルコール類（エチレングリコール類）の添加量は、セメントと軽量骨材の合計量１００質量部に対し、０．３〜５質量部添加することとする。０．３質量部未満だと混練時に発生する粉塵を抑制できず、発塵抑制効果が期待できない。一方、５質量部を超えると、軽量グラウト材とした場合に、凝結がかなり遅延する虞がある為、グラウト材の品質としては好ましくない。発塵抑制効果とグラウトの品質を考慮すると０．５〜３質量部が好ましく、更には０．８〜２質量部がより好ましく、最も好ましくは１〜１．５質量部とする。
【００１５】
エチレングリコール類の添加方法は、セメントと軽量骨材を混合しながら添加することが好ましい。混合しながら添加することで、均一に添加することができ、且つ、エチレングリコール類が少ない添加量で発塵抑制効果が得られる。
【００１６】
本発明の軽量グラウト材組成物には、増粘剤を含有することが好ましい。増粘剤を用いると単位容積質量の小さい軽量骨材を用いても材料分離、即ちこの場合は軽量骨材が浮き他の材料と分かれることが防げるという利点がある。本発明で使用する増粘剤としては、例えばヒドロキシメチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロース等の水溶性セルロース； アルギン酸、β -１，３グルカン、プルラン、ウェランガム等の多糖類； アクリル樹脂やポリビニルアルコール等のポリビニル等が挙げられ、これらの一種又は二種以上の使用が可能であるが、凝結遅延の影響があまりない程度の少量で、上記の増粘剤を添加する効果が得易いことから、水溶性セルロースが好ましい。増粘剤を本発明の軽量グラウト材組成物に含有させる場合、セメント１００質量部に対し、０．０５〜０．２５質量部とすることが好ましい。０．０５質量部未満では増粘剤を含有させる効果が低く、０．２５質量部を超えると初期の強度が低下する虞がある。より好ましくは、０．１〜０．２質量部である。
【００１７】
更に、本発明の軽量グラウト材組成物を無収縮の軽量グラウト材組成物とするときは、膨張材、発泡剤を含有することが好ましい。本発明の軽量グラウト材組成物には、膨張材を含有することが好ましい。膨張材の種類は限定されず、一般的には遊離生石灰を有効成分とする生石灰系膨張材、カルシウムサルホアルミネート等のエトリンガイト生成物を有効成分とするエトリンガイト系膨張材、遊離生石灰とエトリンガイト生成物の複合系膨張材が代表的なものとして挙げられる。このうち、生石灰系膨張材は一般に水和反応活性が高く、特にコンクリートの大規模な初期収縮を抑制する効果に優れることが知られているので好ましい。本発明の軽量グラウト組成物において、ブリーディング抑制や乾燥収縮抑制、または、流動性不良や水和熱の上昇による温度ひび割れ等防止の点から、膨張材の含有量はセメント１００質量部に対し、０．０５〜２．５質量部であることが好ましく、０．８〜２．０質量部であるのがより好ましい。
【００１８】
本発明で使用する発泡剤の種類は限定されず、具体的には水と混練後に気体を発生する物質であればよい。発泡剤を用いることによって自己収縮を抑制し易くなるとともに、グラウト材を無収縮、即ちグラウト材の初期膨張率を０％よりも大きくすることができる。この膨張作用によりグラウト材の沈下現象を防止し、構造物との一体化を図る。その具体例として、例えば、アルミニウムや亜鉛等の両性金属の粉末や過酸化物質等が挙げられる。なかでも、アルミニウム粉末は効果的に発泡し、膨張作用を発揮することができるので好ましい。発泡剤の配合割合は特に限定されるものではないが、セメント１００質量部に対し、０．０００５〜０．００２５質量部が好ましい。０．０００５質量部未満では充分な初期膨張効果を付与することができない場合があり、０．００２５質量部を超えると過大膨張による強度発現性が悪くなる虞がある。より好ましくは０．００１〜０．００２質量部である。
【００１９】
本発明の軽量グラウト材組成物には、セメント、軽量骨材以外に、上記以外の混和材料の一種又は二種以上を本発明の効果を実質損なわない範囲で併用することができる。この混和材料としては、例えば減水剤，ＡＥ減水剤,高性能減水剤,高性能ＡＥ減水剤,流動化剤等のセメント分散剤、軽量骨材以外の骨材、セメント用ポリマー、起泡剤、防水材、防錆剤、収縮低減剤、保水剤、顔料、繊維、撥水剤、白華防止剤、急結剤(材)、急硬剤(材)、消泡剤、高炉スラグ微粉末、石粉、シリカフューム、火山灰、表面硬化剤、保水剤等が挙げられる。
【００２０】
本発明の軽量グラウト材組成物は、水を混練に用いる。混練する方法は特に限定されず、例えば水に本発明の軽量グラウト材組成物を全量加え混練する方法、水に本発明の軽量グラウト材組成物を混練しながら加え更に混練する方法、本発明の軽量グラウト材組成物に水を全量加え混練する方法、本発明の軽量グラウト材組成物に水を混練しながら加え更に混練する方法、水及び本発明の軽量グラウト材組成物のそれぞれ一部ずつを２つ以上に分けて混練し、混練したものを合わせて更に混練する方法等がある。また、混練に用いる器具や混練装置も特に限定されないが、ミキサを用いることが量を多く混練できるので好ましい。用いることのできるミキサとしては連続式ミキサでもバッチ式ミキサでも良く、例えばパン型コンクリートミキサ、パグミル型コンクリートミキサ、重力式コンクリートミキサ、グラウトミキサ、ハンドミキサ、左官ミキサ等が挙げられる。
【００２１】
使用する水は、特に限定されるものではない。混和材料に含まれる水を用いてもよい。このとき用いる水の量は、本発明の軽量グラウト材組成物１００質量部に対し、６０〜７５ 質量部とすることが、流動性、ブリーディング発生防止、強度発現性の観点から好ましいい。より好ましくは６５〜７５ 質量部である。
【実施例】
【００２２】
［実施例１］
表１に示す配合割合で金属製容器内でレーディゲミキサ（ＦＭ１３０Ｄ）により３分間混合し、軽量グラウト材組成物をそれぞれ５０ｋｇ作製した。その際、混合開始３０秒後に表２に示すアルコール類（エチレングリコール類、何れも液体）を軽量グラウト材組成物に対し、１．２質量％噴霧した。また、液体アルコール類を噴霧しない軽量グラウト材組成物も作製した。使用した材料を以下に示した。
＜使用材料＞
セメント： 早強ポルトランドセメント（ 太平洋セメント社製）
無機質軽量骨材：真珠岩系パーライト（単位容積質量：０．１５kg／Ｌ）
膨張材：石灰系膨張材（太平洋マテリアル社製市販品）
増粘剤：水溶性セルロース系増粘剤
発泡剤： アルミニウム粉末（ 市販品）
【００２３】
【表１】
2016124745.tif 000002
【００２４】
【表２】
2016124745.tif 000003
【００２５】
作製した軽量グラウト組成物（配合Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２）１００質量部と水７０質量部をハンドミキサで混練し、軽量グラウト材（配合Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２）を作製した。まず、容量約１０Ｌの金属製円筒容器内に水道水２１００ｇを入れ、ハンドミキサ（１０００ｒ．ｐ．ｍ．，撹拌羽根：直径１００ｍｍ円盤）の撹拌羽根が水に接する状態で該羽根を回転させながら、軽量グラウト材組成物３０００ｇを投入し、その後９０秒間混練した。混練前の各材料の温度は１０℃および２０℃に調整し、混練、及び品質評価試験は１０℃および２０℃の恒温室内で行った。作製したグラウト材の品質試験として、以下に示す試験を行った。その結果を表３に示した。
＜ 品質試験方法＞
・Ｊ１４漏斗流下時間
土木学会規準ＪＳＣＥ−Ｆ ５４１−２０１０「充てんモルタルの流動性試験方法（案）」に従い、Ｊ１４漏斗を用いて、混練直後の流下時間を測定した。
・単位容積質量
ＪＩＳ Ａ １１７１「ポリマーセメントモルタルの試験方法」６．３単位質量試験に準拠し、内容積０ ．５００Ｌの金属製容器に作製したグラウト材を容器上端まで充満させ、このときの容器内のグラウト材の質量を測った。容器内のグラウト材の質量を、容器の内容積で除することにより求めた。
・分離抵抗性
グラウト材中の材料が分離しているか否かを目視により確認した。軽量骨材が分離し、グラウト材中のセメントペースト分に浮いていることが確認できたものを× （ 分離抵抗性不良） 、軽量骨材の材料分離による浮きが見られなかったものを○ （ 分離抵抗性良好）と判断した。
・凝結時間
ＪＩＳ Ａ １１４７「コンクリートの凝結試験方法」に準じて、作製した軽量グラウト材の凝結時間（終結時間）を測定した。
・発塵の評価
軽量グラウト材組成物を、底面３９ｃｍ、高さ５９ｃｍの円筒容器の頂部投入口より２００ｇ投入し、その際の発塵量を該容器の底面より４５ｃｍ上方に設置した光散乱方式のデジタル粉塵計（柴田化学社製 ＬＤ−５Ｄ）を用いて測定した。測定値は、相対濃度ＣＰＭ（Ｃｏｕｎｔ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）で表した。また、液体アルコール類を噴霧していない軽量グラウト組成物の測定値と比較し、３０％以下のものを◎（発塵抑制効果が高い）、３０％〜６０％のものを○（発塵抑制効果あり）、６０％以上のものを×（発塵抑制効果が低い）と判断した。
【００２６】
【表３】
2016124745.tif 000004
【００２７】
本発明の実施例に相当するグラウト材は、常温（２０℃）、低温（１０℃）とも、流動性、分離抵抗性の何れもグラウト材として用いることのできる性能を備えており、更に、軽量で且つ低発塵であった。比較例に相当するアルコール類を添加した軽量グラウト材は、常温（２０℃）においては流動性、分離抵抗性の何れもグラウト材として用いることのできる性能を備えていたが、低温（１０℃）においては、分離抵抗性が不良で、軽量グラウト材としての性能を欠いていた。
【００２８】
［実施例２］
実施例１と同様に軽量グラウト材組成物を作製した。その際、混合開始３０秒後に表１記載のＮｏ．３の液体アルコール類を軽量グラウト材組成物に対し、表４に示す添加量を添加し作製した。実施例１と同様に作製したグラウト材の品質試験を行った。このとき、常温（２０℃）における凝結試験も行った。品質試験の結果を表４に液体アルコール類の添加量とともに示した。表４には、実施例１における実施例１−３も合わせて示した。
【００２９】
【表４】
2016124745.tif 000005
【００３０】
本発明の実施例に相当するグラウト材は、常温（２０℃）、低温（１０℃）とも、流動性、分離抵抗性の何れもグラウト材として用いることのできる性能を備えており、更に、軽量で且つ低発塵であった。また、本発明の実施例に相当するグラウト材は、常温（２０℃）において、混練開始から２４時間以内に終結となったことを確認した。比較例に相当するアルコール類の添加量の少ない軽量グラウト材（比較例２−１）は、発塵量がアルコール類無添加の軽量グラウト材（比較例１−１）に近く多かった。また、比較例に相当するアルコール類の添加量の多い軽量グラウト材（比較例２−２）は、常温（２０℃）において混練開始から２４時間以内に終結を確認できなかった。
。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明によれば、発塵量が少ない軽量グラウト材が得られるので、土木工事及び建築工事の何れにも好適に用いることができる。また、本発明の軽量グラウト材組成物及び軽量グラウト材は、混練時の発塵量が少ないので、作業環境の改善にも貢献でき、周辺住民や通行人等の工事現場周辺の人々の健康や安全にも貢献できる。