(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムアルミネートとセッコウ類とからなる速硬材と、遊離石灰を含むカルシウムスルホアルミネートからなる膨張材とを含有してなり、Ｊ１４漏斗流下値が２〜12秒である超速硬性無収縮グラウトモルタル。
【請求項２】
さらに、凝結遅延剤を配合してなる請求項１記載の超速硬性無収縮グラウトモルタル。
【請求項３】
さらに、水溶性セルロースエーテルを配合してなる請求項１又は２記載の超速硬性無収縮グラウトモルタル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、法面等の傾斜部位を施工するのに適した流動性と打ち込み後のダレ抑制効果を有する、緊急用や寒冷地施工用などの超速硬性無収縮グラウトモルタルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プレパックドコンクリート用注入グラウトモルタルや充填用グラウトモルタルなどは高流動性を有しているので、プレパックドコンクリート工法、機械基礎への充填、及び鋼板補強用の充填等の用途に使用されている。
しかしながら、時間に制約があるような施工、具体的には、道路等あるいは緊急を要する施工等では数時間で実用強度を満足しなければならないという課題もあった。
また、これらのグラウトは、流動性が高すぎてグラウトが流れてしまい、道路や法面などの勾配のある傾斜部位の施工には適さないという課題があった（工業材料  1995年８月号、Vol.43 No.８）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、これらの課題を解決した超速硬性無収縮グラウトモルタルを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、カルシウムアルミネートとセッコウ類とからなる速硬材と、遊離石灰を含むカルシウムスルホアルミネートからなる膨張材とを含有してなり、Ｊ１４漏斗流下値が２〜12秒である超速硬性無収縮グラウトモルタルであり、さらに、凝結遅延剤を配合してなる該超速硬性無収縮グラウトモルタルであり、さらに、水溶性セルロースエーテルを配合してなる該超速硬性無収縮グラウトモルタルである。
【０００５】
本発明者らは、前記課題を解消すべく種々検討した結果、特定の材料を使用することにより、前記課題を解消できる知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明で使用する速硬材とは、結晶質又は非晶質のカルシウムアルミネートと、セッコウ類とからなり、水和反応でエトリンガイトを生成するものである。
ここでいうカルシウムアルミネートとは、カルシアを含む原料と、アルミナを含む原料などを混合して、キルンでの焼成や、電気炉での溶融などの熱処理をして得られる、CaO とAl2O3 とを主たる成分とし、水和活性を有する物質の総称であり、結晶質、非晶質いずれであっても良い。
具体的には、3CaO・Al2O3 (C3A) 、12CaO ・7Al2O3 (C12A7)、5CaO・3Al2O3 (C5A3) 、CaO ・Al2O3 (CA)、及びCaO ・2Al2O3 (CA2)等の結晶質のカルシウムアルミネート、これらに対応する組成の非晶質のカルシウムアルミネートが使用できる。
また、これらにハロゲン元素を含有した、例えば、11CaO ・7Al2O3・CaF2 (C11A7CaF2)や3CaO・3Al2O3・CaF2 (C3A3CaF2) も同様に使用可能である。
【０００７】
ここで、セッコウ類とは、無水セッコウ、半水セッコウ、及び二水セッコウで、そのうち速硬性の面で無水セッコウの使用が好ましい。
セッコウ類の使用量は、カルシウムアルミネート 100重量部に対して、50〜300 重量部が好ましい。
【０００８】
速硬材の使用量は、セメント 100重量部に対して、５〜50重量部が好ましく、20〜40重量部がより好ましい。５重量部未満ではその効果は少なく、50重量部を越えてもその効果は期待できない。
【０００９】
本発明で使用する膨張材としては、遊離石灰を含み、3CaO・3Al2O3・CaSO4 (C3A3CaSO4) と示される鉱物組成を有するカルシウムスルホアルミネートからなり、水和反応でエトリンガイトを生成するもの、又は、生石灰 (CaO)系で水和反応でCa(OH)2 を生成するものがある。
膨張材の使用量は、セメント 100重量部に対して、１〜10重量部が好ましく、３〜８重量部がより好ましい。１重量部未満ではその効果は少なく、10重量部を越えると膨張が大きく破壊するおそれがある。
【００１０】
本発明では、さらに、その使用水量を減らし、その流動性を高めるために、一般的に使用される減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、及び流動化剤等の混和剤を併用することが可能である。
混和剤の使用量は、セメント 100重量部に対して、0.1 〜５重量部が好ましい。0.1 重量部未満では減水効果がなく、５重量部を越えて使用してもその効果は期待できない。
【００１１】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、及び超早強等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、フライアッシュ若しくは高炉スラグを含有する各種混合セメントなどがあり、一般に、普通、早強、若しくは超早強のポルトランドセメントが用いられる。
【００１２】
本発明では、セメント、速硬材、及び膨張材に、砂と水を混合し、ミキサーで混練りし超速硬性無収縮グラウトモルタルを調製する。
【００１３】
超速硬性無収縮グラウトモルタルのセメントと細骨材の比であるセメント／砂比は通常１／0.5 〜１／３であり、水と、セメント、速硬材、及び膨張材からなる結合材との比である水／結合材比は、気温や水温などの外的要因や、所要の目標軟度により変えることができる。
【００１４】
混練りは、一般に使用されている、グラウトミキサー、高速ハンドミキサー、及び強制攪拌ミキサー等が使用され、練りあがったモルタルは、ポンプ圧送で施工現場に供給される。
【００１５】
本発明では、超速硬性無収縮グラウトモルタルのハンドリングタイム（可使時間）を調節するため凝結遅延剤を添加することが好ましい。
凝結遅延剤（以下、遅延剤という）としては、グルコン酸、酒石酸、及びクエン酸等の有機酸又はその塩を主成分とするものが用いられる。
遅延剤の使用量は、セメント 100重量部に対して、0.1 〜５重量部が好ましい。0.1 重量部未満ではその使用効果が少なく、５重量部を越えるとセメントが固まらなくなるおそれがある。
【００１６】
本発明の超速硬性無収縮グラウトモルタルの流動性は、Ｊ14漏斗流下値２〜12秒であり、３〜11秒が好ましい。２秒未満では材料が分離するおそれがあり、12秒を越えると注入性や充填性が極端に悪くなるおそれがある。
平坦部の施工においては超速硬性無収縮グラウトモルタルの注入性だけを考慮すれば良く、Ｊ14漏斗流下値３〜５秒のモルタルを使用することが好ましい。
また、傾斜部では、５〜12秒のモルタルを使用することが好ましい。特に、流動性の異なる二種類以上の超速硬性無収縮グラウトモルタルを併用することにより、傾斜部が存在する施工個所に用いるプレパックドコンクリート用注入グラウトモルタル又は充填用グラウトモルタルとして使用することが可能である。
【００１７】
本発明の超速硬性無収縮モルタルは、傾斜部の施工において、表層付近まで、超速硬性無収縮グラウトモルタルを充填する面や、表面仕上げが良好になるなどの面から、まだ固まらないモルタルであるフレッシュモルタルの降伏値が10〜40Pa、塑性粘度が 0.5〜3.0Pa ・ s 、及びＪ14漏斗流下値が５〜12秒であることが好ましく、降伏値が20〜30Pa、塑性粘度が 1.0〜2.0Pa ・ s 、及びＪ14漏斗流下値が７〜10秒であることがより好ましい。Ｊ14漏斗流下値、フレッシュモルタルの降伏値、及び塑性粘度は、速硬材量、膨張材量、及び水量などによって変化するもので、フレッシュモルタルの降伏値が10Pa未満、塑性粘度が 0.5Pa ・ s未満、又はＪ14漏斗流下値が５秒未満では、施工箇所の表層付近でダレを生じ、モルタルが流れてしまうおそれがあり、フレッシュモルタルの降伏値が40Pa超、塑性粘度が 3.0Pa ・ s超、又はＪ14漏斗流下値が12秒超では、充填不良となるおそれがある。
【００１８】
本発明で使用する水溶性セルロースエーテル（以下、単にセルロースエーテルという）は、冷水に投入した場合速やかに分散する一方で即座に粘度を発現せず、セメント中のアルカリと反応すると即座に粘度を発現する性質を持ったものが好ましい。具体的に、メチルセルロースやヒドロキシプロピルメチルセルロースなどを主成分としたものが挙げられる。
超速硬性無収縮グラウトモルタルにセルロースエーテルを添加することにより、同一Ｊ14漏斗流下値に対して、塑性粘度を小さくし、降伏値を大きくすることができるので、充分なポンプ圧送性や施工性を与えることが可能である。
さらに、セルロースエーテルを配合した超速硬性無収縮グラウトモルタルは、ポンプ圧送後や施工終了後は、必要以上に流動することのない、チクソトロピックな性状を発揮する。
セルロースエーテルの使用量は、セメント 100重量部に対して、0.001 〜0.05重量部が好ましく、0.005 〜0.02重量部がより好ましい。0.001 重量部未満ではモルタルにダレを生じるおそれがあり、0.05重量部を越えると充填が不良となるおそれがある。
セルロースエーテルの超速硬性無収縮グラウトモルタルへの添加方法としては、あらかじめセルロースエーテルを水に添加してスラリー水として、水／結合材比が30〜50％となるように配合して混練することが好ましい。
また、あらかじめセルロースエーテルを、セメント、速硬材、膨張材、及び細骨材等とドライブレンドすることも可能である。
【００１９】
傾斜部のある場合の施工例としては、勾配の低い方が打ちあがり面より５〜10cmまでＪ14漏斗流下値３〜５秒の超速硬性無収縮グラウトモルタルを注入し、次に、Ｊ14漏斗流下値５〜12秒の超速硬性無収縮グラウトモルタルを打ちあがり面まで注入するといった工法が考えられるが、これに制限されるものではない。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに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。
【００２１】
実験例１
セメント 100重量部、速硬材30重量部、膨張材２重量部、減水剤 0.5重量部、遅延剤１重量部、及び細骨材 140重量部の混合物に、水／（セメント＋速硬材＋膨張材）である水／結合材比が40％となるように水を混合して、グラウト専用ミキサーを用い混練して、超速硬性無収縮グラウトモルタルを調製した。
長さ 3,000mm×幅 600mm×深さ 250mmの試験型枠に最大粒径80mmの粗骨材を敷きつめ、調製した超速硬性無収縮グラウトモルタルを、ポンプ吐出量 2.0m3/hで注入し、Ｊ14漏斗流下値、可使時間、及び圧縮強度を測定し、充填状況を観察した。
その結果、調製した超速硬性無収縮グラウトモルタルの初期流動性のＪ14漏斗流下値は 3.5〜4.0 秒であり、可使時間は50分、圧縮強度は材齢２時間で11.2N/mm2 で、充填状況は良好であった。
注入開始から終了までに要した時間は１時間弱で、超速硬性無収縮グラウトモルタルの硬化後、型枠の側部を脱型したところ、いずれの部位でも粗骨材周囲は完全に該モルタルに包まれていた。
【００２２】
＜使用材料＞
セメント  ：普通ポルトランドセメント、市販品
速硬材    ：カルシウムアルミネートと無水セッコウの混合物、市販品
膨張材    ：遊離石灰を含むカルシウムスルホアルミネート、市販品
減水剤    ：市販品、主成分ナフタレンスルホン酸
遅延剤    ：酒石酸、市販品
【００２３】
＜測定方法＞
Ｊ14漏斗流下値：土木学会コンクリート標準示方書(JSCE-F531) に準拠
可使時間  ：連続打点式温度記録計を用い、混練からモルタル温度が２℃上昇するまでの時間
圧縮強度  ：土木学会コンクリート標準示方書(JSCE-G522) に準拠、２時間後
充填状況  ：脱型後目視
【００２４】
実験例２
セメント 100重量部、速硬材25重量部、膨張材５重量部、及び細骨材 130重量部の混合物に、表１に示すセルロースエーテルと、セメント 100重量部に対して、１重量部の遅延剤を配合し、表１に示す水／結合材比を用いて超速硬性グラウトモルタルを調製した。
JIS A 1106記載の10×10×40cmの型枠に最大粒径40mmの粗骨材を敷き詰め、全体の勾配が 100／1000となるように設置し、調製した超速硬性グラウトモルタルを注入し、Ｊ１４漏斗流下値、降伏値、塑性粘度、可使時間、及び圧縮強度を測定し、上面のダレ状況と脱型後の充填状況を観察した。結果を表１に併記する。
【００２５】
＜使用材料＞
セルロースエーテル：主成分ヒドロキシプロピルメチルセルロース、市販品
【００２６】
＜測定方法＞
降伏値    ：レオロジー定数、村田、鈴木；管壁にすべりを伴うグラウトモルタルの管内流動に関する研究、土木学会論文集、No.384に記載の傾斜管グラウト粘度測定器を用いて測定
塑性粘度  ：レオロジー定数、村田、鈴木；管壁にすべりを伴うグラウトモルタルの管内流動に関する研究、土木学会論文集、No.384に記載の傾斜管グラウト粘度測定器を用いて測定
ダレ      ：目視
【００２７】
【表１】
0004086969.tif 000002
【００２８】
表から明らかなように、セルロースエーテル無添加では充填状況やダレ状況の両方の条件を満足できない場合があるが、セルロースエーテルを添加すると、充填状況も良好で、ダレも生じていない。
また、Ｊ14漏斗流下値を同程度に設定した場合、セルロースエーテルを添加すると、塑性粘度を小さくすることができ、降伏値を大きくすることが可能である。
【００２９】
応用例１
セメント 100重量部、速硬材35重量部、膨張材３重量部、減水剤 0.5重量部、遅延剤１重量部、及び細骨材 133重量部を配合し、水／結合材比が42.0％の超速硬性無収縮グラウトモルタルＩと、超速硬性無収縮グラウトモルタルＩに、セメント 100重量部に対して、0.008 重量部のセルロースエーテルを配合し、水／結合材比が34.2％の超速硬性無収縮グラウトモルタルIIを調製した。
長さ 3,000mm×幅 600mmで深さが深い側が 550mm、浅い側が 250mmで上面が 100／1000の勾配をもつ簡易の木製の型枠を作製し、勾配の高い方から流動性の高い超速硬性グラウトモルタルＩを注入し、勾配の低い方の表層から５cm下となるまで注入して第１層とし、その後続けてやや流動性の低い超速硬性グラウトモルタルIIを注入して第２層とした。超速硬性無収縮グラウトモルタルＩとIIのＪ14漏斗流下値、可使時間、及び圧縮強度を測定し、充填状況とダレ状況を観察した。結果を表２に併記する。
【００３０】
【表２】
0004086969.tif 000003
【００３１】
表から明らかなように超速硬性グラウトモルタルIIは、注入終了直後勾配があるにもかかわらずダレを生じず、こて仕上げも容易に行え、コテ離れも良好な結果を示した。
また、振動を与えずとも表層部分の未充填部分は無かった。
さらに、硬化後側部型枠を脱型した結果、２層間の肌分かれなどはなく一体であった。
そして、超速硬性グラウトモルタルＩと超速硬性グラウトモルタルIIを併用により、平坦部のみならず傾斜部にも充分使用できることが明らかである。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超速硬性グラウトモルタルを使用することにより、次のような効果を奏することができる。
▲１▼  打込みのつど養生期間を必要としないため工期の短縮となる。
▲２▼  生コンクリート出荷日が限定されることによる工程への制約がない。
▲３▼  勾配のついた部分における施工であっても、表層部分にダレを生じることなく、かつ良好な充填性とコテ仕上げを両立することができ良好な表面仕上げとなる。