(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
必須の成分としてアルミナセメントと、石灰類及び／又はポルトランドセメントと、水と、軽質マグネシアとを含有してなることを特徴とするアンカー定着剤。
【請求項２】
凝結遅延剤を含有している請求項１に記載のアンカー定着剤。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアンカー定着剤の、固体成分と液体成分とを分離して封入したことを特徴とするアンカー定着剤アンプル。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のアンカー定着剤もしくは請求項３に記載のアンカー定着剤アンプルを用いて母材にアンカーを固定させることを特徴とする母材へのアンカー定着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンカー定着剤、アンカー定着剤アンプル及び母材へのアンカー定着方法に関するものであり、詳しくはコンクリートや岩盤などの母材に対して、ボルト（例えば全ねじボルト）、異形棒鋼などのアンカーを定着させるためのアンカー定着剤、アンカー定着剤アンプル及び母材へのアンカー定着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
天然の岩石や岩盤、コンクリート等を母材として、これに形成した孔内にアンカー定着剤を用いて上記のようなアンカーを定着させることが従来から行われている。例えば特許文献１にはポルトランドセメント、アルミン酸塩セメント、アルミナ溶融セメント等のセメントと、硬化剤としての水ガラスとをアンカー定着剤として用い、アンカーを定着させることが提案されており、実際にはポルトランドセメントを用いて行われている。【０００３】
しかしこのようなセメント組成物は粘性が高く母材表面、正確には母材に形成した孔の内表面の微細な凹凸を埋めることができないため大きな強度、特に経時的に大きな強度を維持することができないものであった。【０００４】
低濃度とすることにより粘度を下げることはできるが、この場合母材表面の微細な凹凸を埋めることはできてもセメント自体の強度不足の問題を有していた。
【特許文献１】特開２０００−１２８６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の目的は、母材に形成した孔の内表面の微細な凹凸を埋めることができ、且つ大きな強度、特に経時的に大きな強度を維持することができるアンカー定着剤、アンカー定着剤アンプル及びアンカー定着方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記に鑑み鋭意研究の結果本発明に到達した。即ち本発明は、必須の成分としてアルミナセメントと、石灰類及び／又はポルトランドセメントと、水と、軽質マグネシアとを含有してなることを特徴とするアンカー定着剤であり、凝結遅延剤を含有することが好ましい。また、本発明のアンカー接着剤アンプルは該アンカー定着剤の固体成分と液体成分を分離して封入したことを特徴とするものである。更に、本発明の母体へのアンカー定着方法は、該アンカー定着剤またはアンカー定着剤アンプルを用いて、母材にアンカーを固定させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の効果は、母材に形成した孔の内表面の微細な凹凸を埋めることができ、且つ大きな強度、特に経時的に大きな強度を維持することができるアンカー定着剤、アンカー定着剤アンプル及びアンカー定着方法を提供したことにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
まず、本発明のアンカー定着剤について説明する。
本発明のアンカー定着剤に使用されるアルミナセメントは、特に限定されるものではなく、土木建築資材として使用可能なアルミナセメントであれば全て使用することができ、市販のアルミナセメントも使用可能である。なお、１種でも２種以上の混合物でもよい。  【０００９】
本発明のアンカー定着剤に使用される石灰類は、水の存在下においてアルミナセメントと反応性を有する石灰類であればよく、特に限定されるものではないが、例えば消石灰、ドロマイトプラスター等およびこれらの混合物等を挙げることができ（水の存在下においてアルミナセメントと反応性を有さない炭酸カルシウムは含まれない）、凝結性、コスト等を考慮すると消石灰が好ましい。【００１０】
本発明のアンカー定着剤に使用されるポルトランドセメントは、特に限定されるものではなくどのようなポルトランドセメントであっても使用することができ、例えば、普通ポルトランドセメント（normal  portland  cement）、早強ポルトランドセメント（high  early  strength  portland  cement）、超早強ポルトランドセメント（ultra  high  early  strength  portland  cement）、中庸熱ポルトランドセメント（moderate  heat  portland  cement）、低熱ポルトランドセメント（low  heat  portland  cement）、耐硫酸塩ポルトランドセメント（sulfate-resisting  portland  cement）等、またはこれらの混合物等を挙げることができ、市販のポルトランドセメントも使用することができる。【００１１】
本発明のアンカー定着剤において、アルミナセメントと、石灰類及び／又はポルトランドセメントとの好ましい使用割合は、質量比でアルミナセメント：〔石灰類及び／又はポルトランドセメント〕＝１００：０．１〜１００：１００、より好ましくは１００：１０〜１００：５０がよい。なお、石灰類及び／又はポルトランドセメントについては一方の使用量が０である場合を含めて両者の合計質量で勘案する。上記割合よりアルミナセメントの割合が少なすぎると強度発現が遅くなりやすく、逆に多すぎると最終強度が低くなりやすい。【００１２】
本発明のアンカー定着剤は更に水を含有するものである。尚、水の割合が少なすぎるとアンカー定着剤にムラができやすく、逆に多すぎるとセメント成分が希薄となるので、いずれの場合においても強度が不足となりやすい。【００１３】
従って水の量は必ずしも限定されるものではないが、好ましくは本発明のアンカー定着剤の固形分含量が５０〜９９質量％、より好ましくは６０〜９５質量％、更に好ましくは７０〜９０質量％となるように選択するのがよい。なお、前記水分量には結晶水等の水を含有する材料を使用した場合、これに含まれる水の量も包含する。また、後述の任意成分を使用する場合はそれらも含めたアンカー定着剤全体としての固形分を勘案する。【００１４】
本発明のアンカー定着剤における必須成分であるアルミナセメントと、石灰類および／またはポルトランドセメントとを混合後に水練りすると苛烈な凝結反応を示す。【００１５】
使用形態にもよるが凝結時間を数秒もしくは数分確保したい場合は凝結遅延剤を使用することができる。【００１６】
凝結遅延剤としてはカルシウムイオンを封鎖（配位）させる機能があるものであれば特に限定されるものではなく、一例を示すと、有機物の凝結遅延剤としては例えば、ショ糖、オキシカルボン酸（例えばグルコン酸）、もしくはその塩（例えばナトリウム塩）、たんぱく質等またはこれらの混合物等が挙げられる。また無機物の凝結遅延剤としては、酸化銅、酸化亜鉛等の金属酸化物や硫酸塩、リン酸塩、ホウ酸等、及びこれらの混合物が挙げられる。【００１７】
ここで挙げた凝結遅延剤は本発明の固体成分と液体成分とを分離して封入するアンカー定着剤アンプルにおいて、固体成分に混合して使用する方法と、液体成分に事前に溶解して使用する方法のどちらかまたは両方の使用方法が採用できる。【００１８】
凝結遅延剤の使用量は本発明のアンカー定着剤を水練りしたときに目的とする凝結時間を確保できる量であればよく特に限定されないが、好ましくは、アルミナセメントと、石灰類および／またはポルトランドセメントとの合計量１００質量部に対して０．０１質量部〜１０質量部、より好ましくは０．０５質量部〜２質量部であればよい。【００１９】
本発明のアンカー定着剤における必須成分であるアルミナセメントと石灰類および／またはポルトランドセメントとを混合し水練り、硬化させたセメント固結物はその特性上、硬化後２週間程度より一軸圧縮強度の低下が見られる場合がある。【００２０】
本発明のアンカー定着剤には、これを防止し、定着後の強度を維持するために、軽質マグネシア（light  burned  magnesia）を含有させることが好ましい。軽質マグネシアは海水法、炭酸マグネシウムの焙焼法等、製法は特に限定されないが、好ましくは、焼成温度は７００〜１０００℃、好ましくは７５０〜９００℃の範囲で焼成したものである。【００２１】
軽質マグネシアの使用量は本発明のアンカー定着剤が硬化（固結）した後の一軸圧縮強度の低下を防止できる量であればよく特に限定されないが、好ましくは、アルミナセメントと、石灰類および／またはポルトランドセメントとの合計量１００質量部に対して１質量部〜２０質量部、より好ましくは３質量部〜１０質量部であればよい。【００２２】
また本定着剤配合はその特性を損なわない範囲内で所望により他の添加剤を含有させることができる。例えば、添加剤としては、砕石、炭酸カルシウム粒子、硅砂、砂、石英、ガラス、白墨、カオリン、ベントナイト等の骨材（形態としては限定されず、粒状であっても破片状であっても繊維状であってもよい）、粘度調整剤もしくは増粘剤（例えば、ガム質、セルロース、カルボキシメチルセルロース、ウレタン結合含有ポリエーテル等）、分散剤、界面活性剤（例えばドデシルベンゼンスルホン酸塩（例えばナトリウム塩、カリウム塩など）など）、揺変剤、高炉水砕スラグやシリカヒューム等の添加材、ポリカルボン酸等の減水剤、ＡＥ剤、エトリンガイトや石膏等の膨張剤、その他増量剤、繊維等を挙げることができる。【００２３】
本発明のアンカー定着剤は、その粘度が特に限定されるものではないが、その使用状態（アンカーの角度等）によっては極端に粘度が低くないことが好ましく、概ね０．１〜１０Ｐａ・ｓ程度であればよく、好ましくは０．５〜５Ｐａ・ｓであればよい。【００２４】
次に本発明のアンカー定着剤アンプルについて説明する。
上記本発明のアンカー定着剤は、その原料として固体成分と液体成分があるので、本発明のアンカー定着剤を製造するには、例えば固体成分と液体成分をカップ等で混合、スラリーとすることで製造することができ、また、このアンカー定着剤をコンクリート、岩盤等に掘削した孔に注入、アンカーを設置することにより定着させることもできる。しかし、施工性を考慮するとガラス等の破壊が容易な容器に固体成分、液体成分を分けてアンプルに封入し、そのアンプルをアンカー孔の中に挿入し、定着させるアンカーで直にアンプルを破壊し、本発明のアンカー定着剤成分をアンカー孔内で混合することにより封入されていた固体成分と液体成分をスラリーとし、本発明のアンカー定着剤とする方法がある。  【００２５】
即ち、本発明のアンカー定着剤アンプルは、上記した本発明のアンカー定着剤の、固体成分と液体成分を分離して封入したことを特徴とするアンカー定着剤アンプルである。【００２６】
本発明のアンカー定着剤アンプルの容器（アンプル自体）は、設置するアンカーによる打撃、例えばハンマードリル等でアンカーを打設、等することにより簡単に破壊できるものであれば特に限定されず、例えば、ガラス、プラスチック、プラスチックバッグ等を例示することができる。尚、破砕されたアンプルの破片は骨材として機能するため、アンプル素材は骨材としても好ましいガラスであることが好ましい。【００２７】
本発明のアンカー定着剤アンプルにおける、固体成分と液体成分の封入形態は、固体成分と液体成分が分離されて封入されていれば特に限定するものではないが、設置する孔のサイズに収まる外管と、外管の中に無理なく収まる内管の二重管の形態が好ましい。【００２８】
またアンカー定着剤アンプルを破砕したとき、固体成分と液体成分の混合性を向上させるために、シリカヒュームを使用することが好ましい。シリカヒュームの好ましい使用量は、アルミナセメント、石灰類、ポルトランドセメントの合計量に対して、５〜５０質量％、より好ましくは１０〜３０質量％である。
アンカー定着剤アンプルを破砕したとき、固体成分と液体成分の混合性を向上させるためには、界面活性剤の使用も好ましい。このような界面活性剤として好ましいものとしては、例えばドデシルベンゼンスルホン酸塩（例えばナトリウム塩、カリウム塩など。特にナトリウム塩が好ましい。）を例示することができる。界面活性剤の好ましい使用量は、水に対して０．０１〜０．５質量％、より好ましくは０．０５〜０．３質量％である。
また、粘度調整剤もしくは増粘剤等の添加剤を用いると、アンカーの挿入によるアンプルの破砕時にアンプル内の定着剤の散逸の抑制や、掘削孔の内壁表面への水の吸収を抑制することができる点で好ましい。このような粘度調整剤もしくは増粘剤として特に好ましいものとしては、カルボキシメチルセルロースを挙げることができる。粘度調整剤もしくは増粘剤の好ましい使用量は、水に対して０．０５〜１．５質量％、より好ましくは０．１〜０．８質量％である。【００２９】
尚、本発明のアンカー定着剤は上記の通り水を必須成分のひとつとしているので、本発明のアンカー定着剤アンプルにおいては、水に溶解可能な固体成分は所望により水に溶解して液体成分として扱うことができる。【００３０】
次に本発明のアンカー定着方法について説明する。
本発明のアンカー定着方法は、上記本発明のアンカー定着剤、もしくは上記本発明のアンカー定着剤アンプルを用いて、母材にアンカーを固定させることを特徴とする母材へのアンカー定着方法である。【００３１】
具体的な方法としては特に限定されるものではなく、従来公知のアンカー定着剤もしくはアンカー定着剤アンプルと同様に本発明のアンカー定着剤もしくはアンカー定着剤アンプルを用いればよい。【００３２】
例えば、天然の岩石、岩盤、人工岩石、コンクリート、レンガ等の母材にドリル等によってアンカー挿入に適した孔をあけ、アンカー定着剤自体を使用する場合は、この孔に上記本発明のアンカー定着剤を注入した後アンカーを挿入、もしくは該孔にアンカーを挿入した後に該孔の該アンカーとの隙間に上記本発明のアンカー定着剤を注入、または、上記本発明のアンカー定着剤の原料を該孔に投入した後、アンカー挿入時に該孔内で本発明の上記アンカー定着剤を製造してもよい。【００３３】
アンカー定着剤アンプルを使用する場合は、同様にアンカー挿入に適した孔をあけ、この孔にアンカー定着剤アンプルを挿入し、該孔へアンカーを挿入することによりアンプルを破砕してアンプル内の成分を混合すればよい。【００３４】
アンカー定着剤、もしくはアンカー定着剤アンプルの量（アンプル内の定着剤の量）は特に限定されないが、極端に少ないと強度が不足する場合があり、極端に多くすることは工業化適正を損ねるだけでなくやはり強度の悪化を来たすので、アンカーを単純円筒形と仮定した場合の孔内に位置するその表面積１ｃｍ2あたり、概ね０．０１〜１ｃｍ3、好ましくは０．０５〜０．５ｃｍ3とするのがよい。【００３５】
尚、母材に設ける、アンカーを挿入するための孔は、好ましくはアンカー自体の孔内部分の体積と上記した量のアンカー定着剤容量の合計が、ほぼ孔の容積と等しくなるようにすればよいが、作業性等を考慮して通常の工業的に適正な範囲内であれば多少アンカー定着剤が孔から溢れても差し支えない。但し、この場合は溢れた分のアンカー定着剤は本発明において用いたアンカー定着剤の量には算入しない。【００３６】
その後適切な硬化時間アンカーを保持することにより、母材にアンカーを定着させることができるものである。
【実施例】
【００３７】
以下に本発明の実施例を示す。
〔参考例１〜３及び実施例４〜６〕
アルミナセメント（太平洋セメント製）と消石灰（菱光石灰製）、炭酸カルシウム粒子（１ｍｍ径）、軽質マグネシア（宇部マテリアル製）、膨張剤（小野田製ハイパーエクスパン）、水、高性能減水剤（商品名：マイティ２１ＨＦ、花王製）、グルコン酸ソーダを下表（成分量を示す数値はいずれも質量部である）の通り混合しスラリーを作成した。作成したスラリーを、コンクリート躯体を直径１４．５ｍｍ、深さ１００ｍｍに掘削した孔に注入し、Ｍ−１２サイズのアンカーをハンマードリルにて設置した。設置後１日、２８日で引抜試験を実施したところ下記表１に示す結果となった。
【００３８】
【表１】
0005043443.tif 000002
【００３９】
表１より、アルミナセメントと消石灰の混合比は８０／２０が最も良好であることが確認できる。また軽質マグネシアを添加することで引抜耐力の経時低下を防ぐことも確認できる。【００４０】
〔参考例７〜９及び実施例１０〜１２〕
参考例１〜３及び実施例４〜６の配合をベースとして、その液体成分に更に界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ（水の０．１質量％）、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース（水の０．５質量％）を夫々に加え、ガラスアンプルに封入して本発明のアンカー定着剤アンプルとした（夫々、順に参考例７〜９及び実施例１０〜１２）。尚、このアンカー定着剤アンプルは、内管（直径７ｍｍ、長さ９０ｍｍ、肉厚０．４ｍｍ）、外管（直径１３．５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ）の二重管となっており、固体成分を外管と内管の間に、液体成分を内管内に、それぞれ個別に、固体成分全量が１０ｇとなる割合の量が、封入されている。
【００４１】
このアンカー定着剤アンプルをコンクリート躯体に削孔した孔に挿入、アンカーをハンマードリルを用いて打設しガラスアンプルを破壊、内部の固体成分、液体成分を混合し定着させた。このときアンカーの挿入性の確認と、１日後の引抜耐力を測定した。なお、設置したアンカーはＭ−１２タイプで、コンクリート躯体の孔はφ１４．５ｍｍ×深さ１００ｍｍとしている。【００４２】
試験の結果、アンカーの挿入性には何ら支障なく良好に設置することができ、１日後の引抜耐力はアンカー破断となった。【００４３】
〔実施例１３〕
アルミナセメント８０質量部、消石灰２０質量部、シリカヒューム２０質量部、炭酸カルシウム粒子（１ｍｍ径）１５０質量部、軽質マグネシア５質量部、膨張剤２．５質量部を混合して固体成分とした。
水５５．９質量部、高性能減水剤２．６質量部、グルコン酸ソーダ０．１６質量部、カルボキシメチルセルロース０．１１質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ０．０６質量部を混合して液体成分とした。
これらの固体成分及び液体成分を、上記参考例７〜９及び実施例１０〜１２と同様にしてガラスアンプルに封入して本発明のアンカー定着剤アンプルとした。
このアンカー定着剤アンプルを用いて、参考例７〜９及び実施例１０〜１２と同様にしてアンカーを定着させ、同様に試験したところ、アンカーの挿入性には何ら支障なく良好に設置することができ、１日後の引抜耐力はアンカー破断となった。