鏝塗り作業性が向上した高耐酸性モルタル組成物
【課題】 鏝塗り作業性に優れた耐酸性モルタル組成物、及びそのモルタル組成物の製造に有利に用いることができる耐酸性セメント組成物を提供する。
【解決手段】 アルミナセメント、アルミナセメント１００質量部に対して、２０〜３３０質量部のアルミナセメントクリンカ、そして０．１〜５．０質量部のホルマイト系粘土鉱物を含む耐酸性セメント組成物、及びこれが水に分散されてなる耐酸性モルタル組成物。
【解決手段】 アルミナセメント、アルミナセメント１００質量部に対して、２０〜３３０質量部のアルミナセメントクリンカ、そして０．１〜５．０質量部のホルマイト系粘土鉱物を含む耐酸性セメント組成物、及びこれが水に分散されてなる耐酸性モルタル組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の補修に有利に使用することができる高耐酸性のセメント組成物とモルタル組成物に関し、特に鏝塗り作業性が向上した高耐酸性モルタル組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場、汚泥処理場、道路側溝、河川岸壁、そして上下水道などのコンクリート構造物は、コンクリート表面が酸性雰囲気に曝されることが多く、この場合、コンクリートの溶出や腐食が発生する。このコンクリートの溶出と腐食の進行により、沈殿槽や配管等の構造物が崩壊することもある。従って、酸性雰囲気に曝されるコンクリート構造物を、予め耐酸性のコンクリートで被覆したり、あるいは、コンクリートの溶出や腐食が発生したコンクリート構造物の腐食部分を除去した後、その部分を耐酸性コンクリートで被覆する補修作業は非常に重要である。
【０００３】
耐酸性セメントとして、アルミナセメントが知られている。しかしながら、アルミナセメントは、相転移による強度の低下が起こり易く、アルミナセメントを水硬性成分として含むモルタル組成物は、コンクリートに対する接着性が低く、吹き付けや鏝塗りなどの塗設作業性が低いという問題がある。このため、アルミナセメントを水硬性成分とした強度、接着性、塗設作業性に優れたモルタル組成物の研究が進められている。
【０００４】
特許文献１には、アルミナセメントと、ブレーン比表面積３０００ｃｍ2／ｇ以上の高炉スラグ微粉末と、繊維長３〜２０ｍｍの短繊維と、ブレーン比表面積５０００ｃｍ2／ｇ以上の分級フライアッシュと、セメント混和用ポリマーディスパージョンまたは再乳化型粉末樹脂とが水に混合されてなるモルタル組成物（耐酸性コンクリート断面補修材）が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、アルミナセメントと、アルミナセメントクリンカ骨材、及び鉄鋼ダストを含有するセメント組成物からなる耐酸性モルタル組成物が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−８９５６５号公報
【特許文献２】特開２００４−２９２２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、水硬性成分としてアルミナセメントを含むモルタル組成物の強度、接着性及び塗設作業性の改良を目指して、種々の検討がなされているが、鏝塗り作業性に関してはさらなる改良の余地がある。
従って、本発明は、特に鏝塗り作業性に優れた耐酸性モルタル組成物、及びその製造に有利に用いることができる耐酸性セメント組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アルミナセメント、アルミナセメント１００質量部に対して、２０〜３３０質量部のアルミナセメントクリンカ、そして０．１〜５．０質量部のホルマイト系粘土鉱物を含む耐酸性セメント組成物にある。
【０００８】
本発明はまた、上記の耐酸性セメント組成物が水に分散されてなる耐酸性モルタル組成物にある。
【０００９】
本発明はまた、上記耐酸性モルタル組成物を、コンクリート構造物などの表面もしくは断面に塗設することからなるコンクリート構造物の表面もしくは断面の被覆方法にもある。
【００１０】
本発明の耐酸性セメント組成物の好ましい態様は、次の通りである。
（１）さらに、アルミナセメント１００質量部に対して１〜１２０質量部の高炉スラグを含む。
（２）さらに、アルミナセメント１００質量部に対して０．１〜１５質量部の収縮低減剤を含む。
（３）さらに、アルミナセメント１００質量部に対して１〜３０質量部の製鋼ダストを含む。
（４）さらに、アルミナセメント１００質量部に対して固形分換算量で１〜５０質量部の合成樹脂エマルジョンを含む。
（５）さらに、アルミナセメント１００質量部に対して１〜２５０質量部の細骨材を含む。
（６）ホルマイト系粘土鉱物が、アタパルジャイトもしくはセピオライトである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の耐酸性セメント組成物を用いて製造した耐酸性モルタル組成物は、高い耐酸性を示すのみならず、鏝塗り作業性に優れる。このため、本発明の耐酸性モルタル組成物を用いて道路側溝、河川岸壁、上下水道等のコンクリート構造物を鏝塗りにて補修することにより、信頼性の高い補修と高い耐酸性の付与が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の耐酸性セメント組成物は、アルミナセメント、そしてアルミナセメントクリンカ、及びホルマイト系粘土鉱物を含むものである。
【００１３】
アルミナセメントとしては、アルミナセメント１号、２号や、フォンデュ（Ｆｏｎｄｕ）など、公知のアルミナセメントを使用することができる。アルミナセメントは、潜在的に急硬性を有している。
【００１４】
アルミナセメントとしては、鉱物組成が異なるものが数種知られ、市販されており、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であり、これらを用いることができる。アルミナセメントとしては、Ｃａ含有量が５０質量％以上のものが好ましく、Ｃａ成分が多く且つＣ4ＡＦ等の少量成分が少ないアルミナセメントが好ましい。
【００１５】
アルミナセメントの配合割合は、セメント組成物全体の固形分１００質量部に対し、２５〜５５質量部の範囲にあることが好ましく、さらに３０〜５０質量部の範囲にあることが好ましい。
【００１６】
アルミナセメントクリンカは、アルミナセメントと鉱物組成が基本的に同じであり、耐腐食性に優れ、アルミナセメントとの結合性も非常に良好である。また、水和反応が継続して起こることから、アルミナセメント水和物の転移の抑制、耐腐食性の持続効果を有する。アルミナセメントクリンカは、粒径１５０μｍ〜４ｍｍのものを使用することが好ましく、モルタル組成物としたときの鏝塗り作業性を低下させないためには、粒径２．５ｍｍ以下のものを使用することが好ましい。なお、ここで言う粒径１５０μｍ〜４ｍｍのアルミナセメントクリンカとは、目開き１５０μｍと４ｍｍの二種の篩を用いて捕捉される粒分のことを言う。
【００１７】
アルミナセメントクリンカの配合割合は、アルミナセメント１００質量部に対して、２０〜３３０質量部の範囲であり、好ましくは４０〜２５０の範囲であり、より好ましくは５０〜１５０質量部の範囲であり、特に好ましくは６０〜１００質量部の範囲である。上記アルミナセメント／アルミナセメントクリンカの質量比において、結合材であるアルミナセメントが少ないと、十分な強度が発現し難く、一方、アルミナセメントが多すぎると、収縮増大、クラック発生の助長を誘発することに加え、モルタル組成物としたときの吹き付け、鏝塗り作業性等、施工性の低下に繋がる。
【００１８】
ホルマイト系粘土鉱物は、含水マグネシウム珪酸のような含水珪酸を主成分とする天然の粘土鉱物である。ホルマイト系粘土鉱物の例としては、セピオライト、アタパルジャイト、パリゴルスカイトなどが挙げられる。セピオライト及びアタパルジャイトが特に好ましい。二種以上のホルマイト系粘土鉱物を併用してもよい。
【００１９】
ホルマイト系粘土鉱物は、繊維状であることが好ましい。繊維状ホルマイト系粘土鉱物は、平均繊維径が０．０１〜１．０μｍ、平均繊維長が１〜１００μｍであって、アスペクト比（平均平均繊維長／平均繊維径）が５〜２００であることが好ましい。
【００２０】
ホルマイト系粘土鉱物の配合割合は、アルミナセメント１００質量部に対して０．１〜５．０質量部の範囲にあり、好ましくは０．５〜３．０質量部の範囲である。ホルマイト系粘土鉱物の配合割合が上記の範囲よりも少ないと、モルタル組成物としたときの鏝塗り作業性の向上効果が発現しにくく、一方、ホルマイト系粘土鉱物の配合割合が上記の範囲よりも多いと、ホルマイト系粘土鉱物の高い吸水性によりモルタル組成物を調製するのが難しくなる傾向にある。
【００２１】
本発明の耐酸性セメント組成物は、水硬性成分としてアルミナセメントのほかに必要に応じてポルトランドセメント及び石膏をそれぞれ単独で、もしくは混合して、本発明の特性を損なわない範囲で含むことができる。
【００２２】
ポルトランドセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントなどの公知のポルトランドセメントを用いることができる。
【００２３】
石膏としては、無水、半水等の各石膏などを一種又は二種以上の混合物として使用できる。
【００２４】
本発明の耐酸性セメント組成物では、フライアッシュ、高炉スラグ、製鋼ダスト、細骨材、無機物微粒子及び繊維質材料を添加することができる。
【００２５】
フライアッシュとしては、作業性等の改善の為、火力発電所などのボイラーで石炭の燃焼灰として排出されるフライアッシュをサイクロン等の分級機を用いて分級し、比表面積（粉末度）を３０００ｃｍ2／ｇ以上に粒度を調整したものを用いることができる。
【００２６】
高炉スラグは、硬化体の耐クラック性を高めるだけでなく、アルミナセメントの硬化体強度を向上させる効果も有している。高炉スラグの添加量は通常、アルミナセメント１００質量部に対して１〜１２０質量部（好ましくは５〜６０質量部、さらに好ましくは５〜３０質量部）の量にて用いる。また、高炉スラグとしては、ＪＩＳＡ６２０６に規定されるブレーン比表面積３０００ｃｍ2／ｇ以上ものを用いることができる。
【００２７】
製鋼ダストは、主要成分であるＦｅ2Ｏ3の他にＳｉ、ＭｇＦｅ2Ｏ3等を含む無機質粉体であり、粒径１〜５０μｍの球状物質を多量に含むもので、製鉄所の製鋼工程で発生する製鋼ダストを用いることができる。製鋼ダストは、製造由来によりＦｅ2Ｏ3含有量が異なり、Ｆｅ2Ｏ3含有量が１００質量％に近いものまで組成の異なるものが種々存在する。製鋼ダストは、接着性の向上効果を考慮すると、Ｆｅ2Ｏ3含有量の多いものが好ましく、Ｆｅ2Ｏ3含有量が５０質量％以上のものがより好ましく、さらに５２質量％以上、さらにまた５５質量％以上、特に５７質量％以上のものが好ましい。製鋼ダストの比重は、主にＦｅ2Ｏ3含有量に依存して、大きいものは５．２程度までであるが、接着力向上の観点からは、３．０以上のもの、さらに好ましくは３．４以上のものが好ましい。製鋼ダストの添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して１〜３０質量部の範囲とするのが好ましく、さらに１．５〜１５質量部の範囲とするのが好ましく、また２．０〜１０質量部の範囲とするのがさらに好ましく、特に２．５〜７質量部の範囲が好ましい。
【００２８】
細骨材としては、特に限定はないが、通常は、珪砂、山砂、川砂、海砂、砕砂などの砂類、ＦＣＣ触媒、石灰石、石英粉末などの公知の細骨材が用いられる。細骨材の添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して１〜２５０質量部の範囲、特に５〜２５０質量部の範囲にあることが好ましい。
【００２９】
無機物微粒子としては、シリカフューム、シリカダスト、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ、ロウ石（Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・２Ｈ2Ｏ）、葉ロウ石（Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ）、カオリンなどを用いることが出来る。無機物微粒子の添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して、好ましくは４０質量部以下、さらに好ましくは３〜１０質量部の範囲である。
【００３０】
繊維質材料としては、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維やポリプロピレンなどのポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、炭素繊維、耐アルカリガラスなどのガラス繊維等の繊維質材料を用いることができる。繊維質材料の添加は、硬化体の耐クラック性を高めるだけでなく、フレッシュモルタル組成物時の作業性を向上させる効果も有している。
【００３１】
繊維質材料としては、平均直径が０．００５〜１ｍｍ、平均繊維長が１〜３０ｍｍの繊維質材料を用いることが出来、さらに平均直径が０．０１〜０．８ｍｍ、平均繊維長２〜２５ｍｍの物を用いることが好ましい。繊維質材料のアスペクト比（平均繊維長／平均直径）は、好ましくは２０〜４００であり、より好ましくは３０〜３５０であり、特に好ましいのは１００〜３００の範囲である。繊維質材料の添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して０．０１〜２質量部の範囲にあることが好ましく、０．０３〜１質量部の範囲にあることがより好ましい。
【００３２】
本発明の耐酸性セメント組成物は、モルタル組成物調製の際に一般的に使用される合成樹脂エマルジョン、収縮低減剤、減水剤、増粘剤、凝結調整剤及び消泡剤を添加してもよい。
【００３３】
合成樹脂エマルジョンは、合成樹脂粒子が水または含水溶媒に乳化分散されたものを云う。
【００３４】
合成樹脂エマルジョンは、含まれる合成樹脂成分のガラス転移温度が０℃以上、さらに５℃以上、特に１０℃以上であることが、下地湿潤状態での接着性に優れ、また作業性が良好となるために好ましい。なお、合成樹脂エマルジョンに含まれる合成樹脂成分のガラス転移温度は、ガラス板の上にエマルジョンを適量滴下して、乾燥して乾燥塗膜を得た後、示差走査熱量計を用い下記の条件で測定することにより得ることができる。乾燥塗膜を、室温から１５０℃まで１０分間で昇温する条件で加熱し、１５０℃で１０分間保持した後に、計算で得られた試料のＴｇより５０℃低い温度まで温度を下げ、再度１５０℃まで１０分間で昇温する過程で１回目のガラス転移温度（Ｔｇ）を測定し、次に１回目で測定したＴｇより５０℃低い温度まで下げる過程で、２回目のＴｇの測定を行ない、この２回目のＴｇの測定値をエマルジョンのガラス転移温度とする。
【００３５】
合成樹脂エマルジョンとしては、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョンなど公知の建築材料用エマルジョンを用いることが出来る。すなわち、合成樹脂エマルジョンの合成樹脂としては、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステルなどの（メタ）アクリル酸誘導体、エチレン、酢酸ビニルなどのα−オレフィン化合物、スチレンなどのビニル化合物、ブタジエンなどの重合成分１種以上により重合体又は共重合体を用いることができる。
【００３６】
合成樹脂エマルジョンとしては、アクリル酸、メタクリル酸などの（メタ）アクリル酸、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸エステルなどの（メタ）アクリル酸誘導体の重合体、（メタ）アクリル酸誘導体とスチレンとの重合体などのアクリル系エマルジョンが好ましい。
【００３７】
合成樹脂エマルジョンの添加量は、固形分換算でアルミナセメント１００質量部に対して１〜５０質量部の範囲の量とするのが好ましく、２〜３０質量部の範囲の量とすることがより好ましく、３〜２０質量部の範囲の量とすることがさらに好ましく、特に４〜１２質量部の範囲の量とすることが好ましい。
【００３８】
収縮低減剤は、公知の収縮低減剤を用いることが出来る。そして、収縮低減剤としては、ポリオキシアルキレン化合物が好ましい。ポリオキシアルキレン化合物としては、市販品であるシュドックスＤＳＰ−Ｅ４０やシュドックスＤＳＰ−Ｅ６０を挙げることが出来る。収縮低減剤の添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して０．１〜１５質量部の範囲の量が好ましく、０．１〜１０質量部の範囲の量がより好ましく、０．５〜５質量部の範囲の量がさらに好ましく、１〜３質量部の範囲の量が特に好ましい。
【００３９】
減水剤としては、ナフタレン系、メラミン系、ポリカルボン酸系などの公知の減水剤を用いることが出来、併用する増粘剤との組合わせにもよるが、ポリカルボン酸系減水剤が好ましい。減水剤の添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して２質量部以下、特に０．０５〜０．５質量部の範囲が好ましい。
【００４０】
増粘剤としては、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、および水溶性ポリマー系などを用いることが出来、特にセルロース系が好ましい。増粘剤の添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して０．５質量部以下、好ましくは０．００１〜０．３質量部の範囲、特に好ましくは０．０５〜０．２質量部の範囲である。
【００４１】
凝結調整剤としては、凝結促進を行う成分である凝結促進剤、あるいは凝結遅延を行う成分である凝結遅延剤などを用いることができる。
【００４２】
凝結促進剤としては、公知の凝結促進剤を用いることが出来る。凝結促進剤の例としては、炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、水酸化リチウム、酢酸リチウム、酒石酸リチウム、リンゴ酸リチウム、クエン酸リチウムなどの有機酸などの、無機リチウム塩や有機リチウム塩などのリチウム塩を挙げることが出来る。特に炭酸リチウムは、効果、入手容易性、価格の面から好ましい。
【００４３】
凝結促進剤としては、特性を妨げない粒径の粉末を用いることが好ましく、粒径は５０μｍ以下にすることが好ましい。特にリチウム塩を用いる場合には、リチウム塩の粒径は５０μｍ以下、さらに３０μｍ以下、特に１０μｍ以下であることが好ましい。
【００４４】
凝結遅延剤としては、公知の凝結遅延剤を用いることが出来る。凝結遅延剤の例としては、硫酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウムなど有機酸などの、無機ナトリウム塩や有機ナトリウム塩などのナトリウム塩を挙げることが出来る。特に重炭酸ナトリウムや酒石酸ナトリウムは、効果、入手容易性、価格の面から好ましい。
【００４５】
消泡剤としては、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系、フッ素系、鉱油系などの合成物質または植物由来の天然物質など、公知のものを用いることが出来、これらは単独又は二種以上混合して用いることができる。消泡剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、アルミナセメント１００質量部に対して２質量部以下、特に０．５質量部以下とすることが好ましい。
【００４６】
本発明のモルタル組成物は、一般のモルタル組成物と同様、上記のセメント組成物に適当量の水を加えた上で、一般的な混練機を用いて混練して調製することができる。セメント組成物と水との配合割合は、セメント組成物１００質量部に対して水が好ましくは１〜２０質量部の範囲であり、さらに好ましくは２〜１８質量部の範囲であり、特に好ましくは３〜１５質量部の範囲である。
【００４７】
水性分散液として調製されたモルタル組成物は、コンクリート構造物や製品の表面や断面に、塗布、吹き付け、塗設などの方法で被覆させて使用される。被覆方法は、モルタル組成物の施工に一般的に用いられている、鏝塗り、吹き付けなどの方法で行なうことが出来る。
【００４８】
ひび割れ補修や欠損部補修等を目的とする場合には、一般的な断面修復工法と同様に、既設コンクリート不良部分（劣化部分）を、切削や研磨等の適当な手段で除去し、その後、劣化部分を除去した表面に本発明のモルタル組成物を塗設又は、吹付けして使用する。この場合の塗膜厚みは、除去した劣化部の深さにもよるが、５ｍｍ以上とするのが好ましく、特に１０〜３０ｍｍとするのが好ましい。
【実施例】
【００４９】
［実施例１〜６、比較例１〜３］
（１）実施例と比較例では、下記の材料を用いてモルタル組成物を調製した。
・アルミナセメント：ブレーン比表面積３２００ｃｍ2／ｇ、モノカルシウムアルミネート含有率５３質量％
・アルミナセメントクリンカ：アルミナ含有率４０質量％、粒度２．５ｍｍ以下
・珪砂：６号
・鉄鋼ダスト：Ｆｅ2Ｏ3含有率５８質量％、比重３．９（鉄鋼所の副産物）、平均粒径５０μｍ
・シリカフューム：粒径１０〜２０μｍ（（株）デグサ製）
・高炉スラグ：ブレーン比表面積４５００ｃｍ2／ｇ
・減水剤：ポリカルボン酸系（（株）デグサ製）
・増粘剤：メチルセルロース系（松本油脂製薬（株）製)
・ビニロン繊維：繊維長６ｍｍ、アスペクト比２３１
・酒石酸ナトリウム
・重炭酸ナトリウム
・収縮低減剤：ポリオキシアルキレン化合物
・アタパルジャイト：中国産アタパルジャイトの１００メッシュ相当品（ユニオン化成（株）製）
・セピオライト：平均繊維径０．２μｍ、平均繊維長５μｍ、アスペクト比２５（林化成（株）製、ミルコンＭＳ−２）
・エマルジョン：スチレン−アクリル共重合樹脂エマルジョン、ガラス転移温度（Ｔｇ）２３℃、最低成膜温度（ＭＦＴ）１７℃（旭化成ケミカルズ（株）製）
・消泡剤：シリコーン系
【００５０】
（２）モルタル組成物の調製
表１及び表２に示す成分と配合割合のモルタル組成物を得た後、さらにモルタル組成物１ｋｇに対し、表１及び表２に示す量の水を加え、モルタルミキサーで３分間混合してモルタル組成物（水混和物）を得た。
【００５１】
（３）鏝塗り作業性の評価
モルタル組成物をステンレス鏝でラスカット面に約３〜２０ｍｍの厚みで塗り付け、鏝塗り作業時のモルタル組成物の送り、伸び、切れ、離れ及び塗着性の五項目について評価を行った。
１）送り（重さ）の評価：モルタル組成物を塗り付ける際に作業者が感じた荷重（重さ）により評価した。荷重が少ないと感じた方が送りは良好である。ＡＡ：大変良好、ＢＢ良好、ＣＣ：普通、ＤＤ：やや劣るの四段階で評価した。
２）伸び（塗り面積）の評価：一回の塗り作業での塗布されたモルタル組成物の面積（塗り面積）により評価した。塗り面積の広い方が伸びは良好である。ＡＡ：大変良好、ＢＢ良好、ＣＣ：普通、ＤＤ：やや劣るの四段階で評価した。
３）切れ（鏝残り）の評価：塗り付け作業後の鏝に残ったモルタル組成物の量により評価した。モルタル組成物の量の少ない方が切れは良好である。ＡＡ：大変良好、ＢＢ良好、ＣＣ：普通、ＤＤ：やや劣るの四段階で評価した。
４）離れ（ベタツキ）の評価：ラスカット面に塗り付けたモルタル組成物のベタツキ状態により評価した。ベタツキの少ない方が離れは良好である。ＡＡ：大変良好、ＢＢ良好、ＣＣ：普通、ＤＤ：やや劣るの四段階で評価した。
５）塗着性（壁面への付き易さ、厚付け性能）：ラスカット面に塗り付けたモルタル組成物の厚さにより評価した。モルタル組成物の厚さが厚い方が塗着性は良好である。ＡＡ：大変良好、ＢＢ良好、ＣＣ：普通、ＤＤ：やや劣るの四段階で評価した。
【００５２】
表１
────────────────────────────────────────
モルタル 実施例１ 実施例２ 実施例３ 比較例１
組成物成分 （質量部） （質量部） （質量部） （質量部）
────────────────────────────────────────
アルミナセメント １００ １００ １００ １００
アルミナセメント
クリンカ ８０ ８０ ８０ ８０
珪砂 ３０ ３０ ３０ ３０
高炉スラグ １２ １２ １２ １２
シリカフューム ５ ５ ５ ５
鉄鋼ダスト ３ ３ ３ ３
減水剤 ０．１２ ０．１２ ０．１２ ０．１２
増粘剤 ０．０２ ０．０２ ０．０２ ０．０２
ビニロン繊維 ０．６ ０．６ ０．６ ０．６
酒石酸ナトリウム ０．２ ０．２ ０．２ ０．２
収縮低減剤 １．６ １．６ １．６ １．６
アタパルジャイト １．０ １．５ ２．０ ０
エマルジョン
（固形分） ８ ８ ８ ８
消泡剤 ０．１４ ０．１４ ０．１４ ０．１４
水 １４ １４ ２６ ２２
────────────────────────────────────────
鏝塗り作業性
鏝送り（重さ） ＢＢ ＣＣ ＣＣ ＣＣ
鏝伸び ＢＢ ＣＣ ＣＣ ＣＣ
鏝切れ ＣＣ ＢＢ ＢＢ ＤＤ
鏝離れ ＣＣ ＢＢ ＣＣ ＤＤ
塗着性 ＢＢ ＡＡ ＡＡ ＤＤ
────────────────────────────────────────
【００５３】
表２
────────────────────────────────────────
モルタル 実施例４ 実施例５ 実施例６ 比較例２ 比較例３
組成物成分 （質量部） （質量部） （質量部） （質量部） （質量部）
────────────────────────────────────────
アルミナセメント １００ １００ １００ １００ １００
アルミナセメント
クリンカ ８０ ８０ ８０ ８０ ８０
珪砂 ３０ ３０ ３０ ３０ ３０
高炉スラグ １２ １２ １２ １２ １２
ミクロシリカ ５ ５ ５ ５ ５
鉄鋼ダスト ３ ３ ３ ３ ３
流動化剤 ０．１２ ０．１２ ０．１２ ０．１２ ０．１２
増粘剤 ０．０２ ０．０２ ０．０２ ０．０２ ０．０２
ビニロン繊維 ０．６ ０．６ ０．６ ０．６ ０．６
酒石酸ナトリウム ０．１ ０．１ ０．１ ０．１ ０．１
重炭酸ナトリウム ０．２ ０．２ ０．２ ０．２ ０．２
収縮低減剤 １．６ １．６ １．６ １．６ １．６
セピオライト １．０ ２．０ ３．０ ０ ６．０
エマルジョン
（固形分） ８ ８ ８ ８ ８
消泡剤 ０．１４ ０．１４ ０．１４ ０．１４ ０．１４
水 ２６ ２９ ３２ ２３ ３７以上加 えても混練 不可
────────────────────────────────────────
鏝塗り作業性
鏝送り（重さ） ＢＢ ＢＢ ＢＢ ＣＣ
鏝伸び ＢＢ ＢＢ ＢＢ ＣＣ
鏝切れ ＢＢ ＡＡ ＡＡ ＤＤ
鏝離れ ＣＣ ＡＡ ＡＡ ＤＤ
塗着性 ＣＣ ＢＢ ＢＢ ＤＤ
────────────────────────────────────────
【００５４】
表１及び表２に示されているように、ホルマイト系粘土鉱物を含む本発明の組成のモルタル組成物は、ホルマイト系粘土鉱物を含ないモルタル組成物と比べて、鏝塗り作業性（特に、鏝切れ、鏝離れ、塗着性）が向上していることがわかる。
【００５５】
実施例１及び実施例５で調製したモルタル組成物を用いて、以下の評価を行なった。
【００５６】
（１）耐酸性試験（５％硫酸浸漬試験）
モルタル組成物をそれぞれ、径７．５ｃｍ×高さ１５ｃｍの円柱形鋼製型枠を用いて二層成形し、温度２０℃、相対湿度６５％の大気雰囲気下に静置し、２４時間経過したのち、脱型して供試体を得た。この供試体を用い、東京都下水道局施設管理部発行の「コンクリート改修技術マニュアル（汚泥処理施設編 平成１２年１０月）」に準拠した方法で、２０℃の５％硫酸に浸漬し、７日間毎に２８日間経過後まで試験サンプルの質量変化を測定して、試験サンプルの硫酸による腐食の進行を調べた。その結果を表３に示す。
【００５７】
（２）湿潤接着強度（湿潤下地における接着強度）
東京都下水道局施設管理部発行の「コンクリート改修技術マニュアル（汚泥処理施設編 平成１２年１０月）」に準拠した方法で行なった。すなわち、下地となるコンクリート板（ＪＩＳ舗道板、３０ｃｍ×３０ｃｍ角）を、２０±１℃の水道水に２４時間浸漬した後、清潔な布で表面を拭き取り、この表面に１０分以内に調製したモルタル組成物を塗設して被覆した（乾燥後の被覆層の厚さ：２０ｍｍ）。そして、２０℃（湿度６５％ＲＨ）で保存して、材齢２８日後に接着強度を測定した。その結果を表３に示す。
【００５８】
（３）圧縮強度
ＪＩＳ−Ｒ５２０１に準拠した方法で２８日圧縮強度（Ｎ／ｍｍ2）を測定した。その結果を表３に示す。
【００５９】
（４）寸法変化率
ＪＩＳ−Ａ１１２９のコンタクトゲージ法に準拠した方法で２８日寸法変化率（％）を測定した。その結果を表３に示す。
【００６０】
表３
────────────────────────────────────────
実施例１で調製した 実施例５で調製した
モルタル組成物 モルタル組成物
────────────────────────────────────────
耐硫酸性試験（重量変化率）
７日経過後 ＋０．７１質量％ ＋０．６４質量％
１４日経過後 ＋１．１２質量％ ＋０．８９質量％
２１日経過後 ＋１．１８質量％ ＋０．９５質量％
２８日経過後 ＋１．４５質量％ ＋１．１９質量％
────────────────────────────────────────
湿潤接着強度 ２．４Ｎ／ｍｍ2 ２．５Ｎ／ｍｍ2
────────────────────────────────────────
圧縮強度 ５１．３Ｎ／ｍｍ2 ５０．１Ｎ／ｍｍ2
────────────────────────────────────────
寸法変化率 −０．０７％ −０．０６％
────────────────────────────────────────
【００６１】
表３の結果から明らかなように、実施例１及び実施例５にて調製したモルタル組成物は、酸性雰囲気と長時間接触させても腐食が起こりにくく、優れた耐酸性を示すことがわかる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の補修に有利に使用することができる高耐酸性のセメント組成物とモルタル組成物に関し、特に鏝塗り作業性が向上した高耐酸性モルタル組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場、汚泥処理場、道路側溝、河川岸壁、そして上下水道などのコンクリート構造物は、コンクリート表面が酸性雰囲気に曝されることが多く、この場合、コンクリートの溶出や腐食が発生する。このコンクリートの溶出と腐食の進行により、沈殿槽や配管等の構造物が崩壊することもある。従って、酸性雰囲気に曝されるコンクリート構造物を、予め耐酸性のコンクリートで被覆したり、あるいは、コンクリートの溶出や腐食が発生したコンクリート構造物の腐食部分を除去した後、その部分を耐酸性コンクリートで被覆する補修作業は非常に重要である。
【０００３】
耐酸性セメントとして、アルミナセメントが知られている。しかしながら、アルミナセメントは、相転移による強度の低下が起こり易く、アルミナセメントを水硬性成分として含むモルタル組成物は、コンクリートに対する接着性が低く、吹き付けや鏝塗りなどの塗設作業性が低いという問題がある。このため、アルミナセメントを水硬性成分とした強度、接着性、塗設作業性に優れたモルタル組成物の研究が進められている。
【０００４】
特許文献１には、アルミナセメントと、ブレーン比表面積３０００ｃｍ2／ｇ以上の高炉スラグ微粉末と、繊維長３〜２０ｍｍの短繊維と、ブレーン比表面積５０００ｃｍ2／ｇ以上の分級フライアッシュと、セメント混和用ポリマーディスパージョンまたは再乳化型粉末樹脂とが水に混合されてなるモルタル組成物（耐酸性コンクリート断面補修材）が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、アルミナセメントと、アルミナセメントクリンカ骨材、及び鉄鋼ダストを含有するセメント組成物からなる耐酸性モルタル組成物が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−８９５６５号公報
【特許文献２】特開２００４−２９２２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、水硬性成分としてアルミナセメントを含むモルタル組成物の強度、接着性及び塗設作業性の改良を目指して、種々の検討がなされているが、鏝塗り作業性に関してはさらなる改良の余地がある。
従って、本発明は、特に鏝塗り作業性に優れた耐酸性モルタル組成物、及びその製造に有利に用いることができる耐酸性セメント組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アルミナセメント、アルミナセメント１００質量部に対して、２０〜３３０質量部のアルミナセメントクリンカ、そして０．１〜５．０質量部のホルマイト系粘土鉱物を含む耐酸性セメント組成物にある。
【０００８】
本発明はまた、上記の耐酸性セメント組成物が水に分散されてなる耐酸性モルタル組成物にある。
【０００９】
本発明はまた、上記耐酸性モルタル組成物を、コンクリート構造物などの表面もしくは断面に塗設することからなるコンクリート構造物の表面もしくは断面の被覆方法にもある。
【００１０】
本発明の耐酸性セメント組成物の好ましい態様は、次の通りである。
（１）さらに、アルミナセメント１００質量部に対して１〜１２０質量部の高炉スラグを含む。
（２）さらに、アルミナセメント１００質量部に対して０．１〜１５質量部の収縮低減剤を含む。
（３）さらに、アルミナセメント１００質量部に対して１〜３０質量部の製鋼ダストを含む。
（４）さらに、アルミナセメント１００質量部に対して固形分換算量で１〜５０質量部の合成樹脂エマルジョンを含む。
（５）さらに、アルミナセメント１００質量部に対して１〜２５０質量部の細骨材を含む。
（６）ホルマイト系粘土鉱物が、アタパルジャイトもしくはセピオライトである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の耐酸性セメント組成物を用いて製造した耐酸性モルタル組成物は、高い耐酸性を示すのみならず、鏝塗り作業性に優れる。このため、本発明の耐酸性モルタル組成物を用いて道路側溝、河川岸壁、上下水道等のコンクリート構造物を鏝塗りにて補修することにより、信頼性の高い補修と高い耐酸性の付与が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の耐酸性セメント組成物は、アルミナセメント、そしてアルミナセメントクリンカ、及びホルマイト系粘土鉱物を含むものである。
【００１３】
アルミナセメントとしては、アルミナセメント１号、２号や、フォンデュ（Ｆｏｎｄｕ）など、公知のアルミナセメントを使用することができる。アルミナセメントは、潜在的に急硬性を有している。
【００１４】
アルミナセメントとしては、鉱物組成が異なるものが数種知られ、市販されており、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であり、これらを用いることができる。アルミナセメントとしては、Ｃａ含有量が５０質量％以上のものが好ましく、Ｃａ成分が多く且つＣ4ＡＦ等の少量成分が少ないアルミナセメントが好ましい。
【００１５】
アルミナセメントの配合割合は、セメント組成物全体の固形分１００質量部に対し、２５〜５５質量部の範囲にあることが好ましく、さらに３０〜５０質量部の範囲にあることが好ましい。
【００１６】
アルミナセメントクリンカは、アルミナセメントと鉱物組成が基本的に同じであり、耐腐食性に優れ、アルミナセメントとの結合性も非常に良好である。また、水和反応が継続して起こることから、アルミナセメント水和物の転移の抑制、耐腐食性の持続効果を有する。アルミナセメントクリンカは、粒径１５０μｍ〜４ｍｍのものを使用することが好ましく、モルタル組成物としたときの鏝塗り作業性を低下させないためには、粒径２．５ｍｍ以下のものを使用することが好ましい。なお、ここで言う粒径１５０μｍ〜４ｍｍのアルミナセメントクリンカとは、目開き１５０μｍと４ｍｍの二種の篩を用いて捕捉される粒分のことを言う。
【００１７】
アルミナセメントクリンカの配合割合は、アルミナセメント１００質量部に対して、２０〜３３０質量部の範囲であり、好ましくは４０〜２５０の範囲であり、より好ましくは５０〜１５０質量部の範囲であり、特に好ましくは６０〜１００質量部の範囲である。上記アルミナセメント／アルミナセメントクリンカの質量比において、結合材であるアルミナセメントが少ないと、十分な強度が発現し難く、一方、アルミナセメントが多すぎると、収縮増大、クラック発生の助長を誘発することに加え、モルタル組成物としたときの吹き付け、鏝塗り作業性等、施工性の低下に繋がる。
【００１８】
ホルマイト系粘土鉱物は、含水マグネシウム珪酸のような含水珪酸を主成分とする天然の粘土鉱物である。ホルマイト系粘土鉱物の例としては、セピオライト、アタパルジャイト、パリゴルスカイトなどが挙げられる。セピオライト及びアタパルジャイトが特に好ましい。二種以上のホルマイト系粘土鉱物を併用してもよい。
【００１９】
ホルマイト系粘土鉱物は、繊維状であることが好ましい。繊維状ホルマイト系粘土鉱物は、平均繊維径が０．０１〜１．０μｍ、平均繊維長が１〜１００μｍであって、アスペクト比（平均平均繊維長／平均繊維径）が５〜２００であることが好ましい。
【００２０】
ホルマイト系粘土鉱物の配合割合は、アルミナセメント１００質量部に対して０．１〜５．０質量部の範囲にあり、好ましくは０．５〜３．０質量部の範囲である。ホルマイト系粘土鉱物の配合割合が上記の範囲よりも少ないと、モルタル組成物としたときの鏝塗り作業性の向上効果が発現しにくく、一方、ホルマイト系粘土鉱物の配合割合が上記の範囲よりも多いと、ホルマイト系粘土鉱物の高い吸水性によりモルタル組成物を調製するのが難しくなる傾向にある。
【００２１】
本発明の耐酸性セメント組成物は、水硬性成分としてアルミナセメントのほかに必要に応じてポルトランドセメント及び石膏をそれぞれ単独で、もしくは混合して、本発明の特性を損なわない範囲で含むことができる。
【００２２】
ポルトランドセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントなどの公知のポルトランドセメントを用いることができる。
【００２３】
石膏としては、無水、半水等の各石膏などを一種又は二種以上の混合物として使用できる。
【００２４】
本発明の耐酸性セメント組成物では、フライアッシュ、高炉スラグ、製鋼ダスト、細骨材、無機物微粒子及び繊維質材料を添加することができる。
【００２５】
フライアッシュとしては、作業性等の改善の為、火力発電所などのボイラーで石炭の燃焼灰として排出されるフライアッシュをサイクロン等の分級機を用いて分級し、比表面積（粉末度）を３０００ｃｍ2／ｇ以上に粒度を調整したものを用いることができる。
【００２６】
高炉スラグは、硬化体の耐クラック性を高めるだけでなく、アルミナセメントの硬化体強度を向上させる効果も有している。高炉スラグの添加量は通常、アルミナセメント１００質量部に対して１〜１２０質量部（好ましくは５〜６０質量部、さらに好ましくは５〜３０質量部）の量にて用いる。また、高炉スラグとしては、ＪＩＳＡ６２０６に規定されるブレーン比表面積３０００ｃｍ2／ｇ以上ものを用いることができる。
【００２７】
製鋼ダストは、主要成分であるＦｅ2Ｏ3の他にＳｉ、ＭｇＦｅ2Ｏ3等を含む無機質粉体であり、粒径１〜５０μｍの球状物質を多量に含むもので、製鉄所の製鋼工程で発生する製鋼ダストを用いることができる。製鋼ダストは、製造由来によりＦｅ2Ｏ3含有量が異なり、Ｆｅ2Ｏ3含有量が１００質量％に近いものまで組成の異なるものが種々存在する。製鋼ダストは、接着性の向上効果を考慮すると、Ｆｅ2Ｏ3含有量の多いものが好ましく、Ｆｅ2Ｏ3含有量が５０質量％以上のものがより好ましく、さらに５２質量％以上、さらにまた５５質量％以上、特に５７質量％以上のものが好ましい。製鋼ダストの比重は、主にＦｅ2Ｏ3含有量に依存して、大きいものは５．２程度までであるが、接着力向上の観点からは、３．０以上のもの、さらに好ましくは３．４以上のものが好ましい。製鋼ダストの添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して１〜３０質量部の範囲とするのが好ましく、さらに１．５〜１５質量部の範囲とするのが好ましく、また２．０〜１０質量部の範囲とするのがさらに好ましく、特に２．５〜７質量部の範囲が好ましい。
【００２８】
細骨材としては、特に限定はないが、通常は、珪砂、山砂、川砂、海砂、砕砂などの砂類、ＦＣＣ触媒、石灰石、石英粉末などの公知の細骨材が用いられる。細骨材の添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して１〜２５０質量部の範囲、特に５〜２５０質量部の範囲にあることが好ましい。
【００２９】
無機物微粒子としては、シリカフューム、シリカダスト、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ、ロウ石（Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・２Ｈ2Ｏ）、葉ロウ石（Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ）、カオリンなどを用いることが出来る。無機物微粒子の添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して、好ましくは４０質量部以下、さらに好ましくは３〜１０質量部の範囲である。
【００３０】
繊維質材料としては、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維やポリプロピレンなどのポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、炭素繊維、耐アルカリガラスなどのガラス繊維等の繊維質材料を用いることができる。繊維質材料の添加は、硬化体の耐クラック性を高めるだけでなく、フレッシュモルタル組成物時の作業性を向上させる効果も有している。
【００３１】
繊維質材料としては、平均直径が０．００５〜１ｍｍ、平均繊維長が１〜３０ｍｍの繊維質材料を用いることが出来、さらに平均直径が０．０１〜０．８ｍｍ、平均繊維長２〜２５ｍｍの物を用いることが好ましい。繊維質材料のアスペクト比（平均繊維長／平均直径）は、好ましくは２０〜４００であり、より好ましくは３０〜３５０であり、特に好ましいのは１００〜３００の範囲である。繊維質材料の添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して０．０１〜２質量部の範囲にあることが好ましく、０．０３〜１質量部の範囲にあることがより好ましい。
【００３２】
本発明の耐酸性セメント組成物は、モルタル組成物調製の際に一般的に使用される合成樹脂エマルジョン、収縮低減剤、減水剤、増粘剤、凝結調整剤及び消泡剤を添加してもよい。
【００３３】
合成樹脂エマルジョンは、合成樹脂粒子が水または含水溶媒に乳化分散されたものを云う。
【００３４】
合成樹脂エマルジョンは、含まれる合成樹脂成分のガラス転移温度が０℃以上、さらに５℃以上、特に１０℃以上であることが、下地湿潤状態での接着性に優れ、また作業性が良好となるために好ましい。なお、合成樹脂エマルジョンに含まれる合成樹脂成分のガラス転移温度は、ガラス板の上にエマルジョンを適量滴下して、乾燥して乾燥塗膜を得た後、示差走査熱量計を用い下記の条件で測定することにより得ることができる。乾燥塗膜を、室温から１５０℃まで１０分間で昇温する条件で加熱し、１５０℃で１０分間保持した後に、計算で得られた試料のＴｇより５０℃低い温度まで温度を下げ、再度１５０℃まで１０分間で昇温する過程で１回目のガラス転移温度（Ｔｇ）を測定し、次に１回目で測定したＴｇより５０℃低い温度まで下げる過程で、２回目のＴｇの測定を行ない、この２回目のＴｇの測定値をエマルジョンのガラス転移温度とする。
【００３５】
合成樹脂エマルジョンとしては、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョンなど公知の建築材料用エマルジョンを用いることが出来る。すなわち、合成樹脂エマルジョンの合成樹脂としては、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステルなどの（メタ）アクリル酸誘導体、エチレン、酢酸ビニルなどのα−オレフィン化合物、スチレンなどのビニル化合物、ブタジエンなどの重合成分１種以上により重合体又は共重合体を用いることができる。
【００３６】
合成樹脂エマルジョンとしては、アクリル酸、メタクリル酸などの（メタ）アクリル酸、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸エステルなどの（メタ）アクリル酸誘導体の重合体、（メタ）アクリル酸誘導体とスチレンとの重合体などのアクリル系エマルジョンが好ましい。
【００３７】
合成樹脂エマルジョンの添加量は、固形分換算でアルミナセメント１００質量部に対して１〜５０質量部の範囲の量とするのが好ましく、２〜３０質量部の範囲の量とすることがより好ましく、３〜２０質量部の範囲の量とすることがさらに好ましく、特に４〜１２質量部の範囲の量とすることが好ましい。
【００３８】
収縮低減剤は、公知の収縮低減剤を用いることが出来る。そして、収縮低減剤としては、ポリオキシアルキレン化合物が好ましい。ポリオキシアルキレン化合物としては、市販品であるシュドックスＤＳＰ−Ｅ４０やシュドックスＤＳＰ−Ｅ６０を挙げることが出来る。収縮低減剤の添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して０．１〜１５質量部の範囲の量が好ましく、０．１〜１０質量部の範囲の量がより好ましく、０．５〜５質量部の範囲の量がさらに好ましく、１〜３質量部の範囲の量が特に好ましい。
【００３９】
減水剤としては、ナフタレン系、メラミン系、ポリカルボン酸系などの公知の減水剤を用いることが出来、併用する増粘剤との組合わせにもよるが、ポリカルボン酸系減水剤が好ましい。減水剤の添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して２質量部以下、特に０．０５〜０．５質量部の範囲が好ましい。
【００４０】
増粘剤としては、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、および水溶性ポリマー系などを用いることが出来、特にセルロース系が好ましい。増粘剤の添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して０．５質量部以下、好ましくは０．００１〜０．３質量部の範囲、特に好ましくは０．０５〜０．２質量部の範囲である。
【００４１】
凝結調整剤としては、凝結促進を行う成分である凝結促進剤、あるいは凝結遅延を行う成分である凝結遅延剤などを用いることができる。
【００４２】
凝結促進剤としては、公知の凝結促進剤を用いることが出来る。凝結促進剤の例としては、炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、水酸化リチウム、酢酸リチウム、酒石酸リチウム、リンゴ酸リチウム、クエン酸リチウムなどの有機酸などの、無機リチウム塩や有機リチウム塩などのリチウム塩を挙げることが出来る。特に炭酸リチウムは、効果、入手容易性、価格の面から好ましい。
【００４３】
凝結促進剤としては、特性を妨げない粒径の粉末を用いることが好ましく、粒径は５０μｍ以下にすることが好ましい。特にリチウム塩を用いる場合には、リチウム塩の粒径は５０μｍ以下、さらに３０μｍ以下、特に１０μｍ以下であることが好ましい。
【００４４】
凝結遅延剤としては、公知の凝結遅延剤を用いることが出来る。凝結遅延剤の例としては、硫酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウムなど有機酸などの、無機ナトリウム塩や有機ナトリウム塩などのナトリウム塩を挙げることが出来る。特に重炭酸ナトリウムや酒石酸ナトリウムは、効果、入手容易性、価格の面から好ましい。
【００４５】
消泡剤としては、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系、フッ素系、鉱油系などの合成物質または植物由来の天然物質など、公知のものを用いることが出来、これらは単独又は二種以上混合して用いることができる。消泡剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、アルミナセメント１００質量部に対して２質量部以下、特に０．５質量部以下とすることが好ましい。
【００４６】
本発明のモルタル組成物は、一般のモルタル組成物と同様、上記のセメント組成物に適当量の水を加えた上で、一般的な混練機を用いて混練して調製することができる。セメント組成物と水との配合割合は、セメント組成物１００質量部に対して水が好ましくは１〜２０質量部の範囲であり、さらに好ましくは２〜１８質量部の範囲であり、特に好ましくは３〜１５質量部の範囲である。
【００４７】
水性分散液として調製されたモルタル組成物は、コンクリート構造物や製品の表面や断面に、塗布、吹き付け、塗設などの方法で被覆させて使用される。被覆方法は、モルタル組成物の施工に一般的に用いられている、鏝塗り、吹き付けなどの方法で行なうことが出来る。
【００４８】
ひび割れ補修や欠損部補修等を目的とする場合には、一般的な断面修復工法と同様に、既設コンクリート不良部分（劣化部分）を、切削や研磨等の適当な手段で除去し、その後、劣化部分を除去した表面に本発明のモルタル組成物を塗設又は、吹付けして使用する。この場合の塗膜厚みは、除去した劣化部の深さにもよるが、５ｍｍ以上とするのが好ましく、特に１０〜３０ｍｍとするのが好ましい。
【実施例】
【００４９】
［実施例１〜６、比較例１〜３］
（１）実施例と比較例では、下記の材料を用いてモルタル組成物を調製した。
・アルミナセメント：ブレーン比表面積３２００ｃｍ2／ｇ、モノカルシウムアルミネート含有率５３質量％
・アルミナセメントクリンカ：アルミナ含有率４０質量％、粒度２．５ｍｍ以下
・珪砂：６号
・鉄鋼ダスト：Ｆｅ2Ｏ3含有率５８質量％、比重３．９（鉄鋼所の副産物）、平均粒径５０μｍ
・シリカフューム：粒径１０〜２０μｍ（（株）デグサ製）
・高炉スラグ：ブレーン比表面積４５００ｃｍ2／ｇ
・減水剤：ポリカルボン酸系（（株）デグサ製）
・増粘剤：メチルセルロース系（松本油脂製薬（株）製)
・ビニロン繊維：繊維長６ｍｍ、アスペクト比２３１
・酒石酸ナトリウム
・重炭酸ナトリウム
・収縮低減剤：ポリオキシアルキレン化合物
・アタパルジャイト：中国産アタパルジャイトの１００メッシュ相当品（ユニオン化成（株）製）
・セピオライト：平均繊維径０．２μｍ、平均繊維長５μｍ、アスペクト比２５（林化成（株）製、ミルコンＭＳ−２）
・エマルジョン：スチレン−アクリル共重合樹脂エマルジョン、ガラス転移温度（Ｔｇ）２３℃、最低成膜温度（ＭＦＴ）１７℃（旭化成ケミカルズ（株）製）
・消泡剤：シリコーン系
【００５０】
（２）モルタル組成物の調製
表１及び表２に示す成分と配合割合のモルタル組成物を得た後、さらにモルタル組成物１ｋｇに対し、表１及び表２に示す量の水を加え、モルタルミキサーで３分間混合してモルタル組成物（水混和物）を得た。
【００５１】
（３）鏝塗り作業性の評価
モルタル組成物をステンレス鏝でラスカット面に約３〜２０ｍｍの厚みで塗り付け、鏝塗り作業時のモルタル組成物の送り、伸び、切れ、離れ及び塗着性の五項目について評価を行った。
１）送り（重さ）の評価：モルタル組成物を塗り付ける際に作業者が感じた荷重（重さ）により評価した。荷重が少ないと感じた方が送りは良好である。ＡＡ：大変良好、ＢＢ良好、ＣＣ：普通、ＤＤ：やや劣るの四段階で評価した。
２）伸び（塗り面積）の評価：一回の塗り作業での塗布されたモルタル組成物の面積（塗り面積）により評価した。塗り面積の広い方が伸びは良好である。ＡＡ：大変良好、ＢＢ良好、ＣＣ：普通、ＤＤ：やや劣るの四段階で評価した。
３）切れ（鏝残り）の評価：塗り付け作業後の鏝に残ったモルタル組成物の量により評価した。モルタル組成物の量の少ない方が切れは良好である。ＡＡ：大変良好、ＢＢ良好、ＣＣ：普通、ＤＤ：やや劣るの四段階で評価した。
４）離れ（ベタツキ）の評価：ラスカット面に塗り付けたモルタル組成物のベタツキ状態により評価した。ベタツキの少ない方が離れは良好である。ＡＡ：大変良好、ＢＢ良好、ＣＣ：普通、ＤＤ：やや劣るの四段階で評価した。
５）塗着性（壁面への付き易さ、厚付け性能）：ラスカット面に塗り付けたモルタル組成物の厚さにより評価した。モルタル組成物の厚さが厚い方が塗着性は良好である。ＡＡ：大変良好、ＢＢ良好、ＣＣ：普通、ＤＤ：やや劣るの四段階で評価した。
【００５２】
表１
────────────────────────────────────────
モルタル 実施例１ 実施例２ 実施例３ 比較例１
組成物成分 （質量部） （質量部） （質量部） （質量部）
────────────────────────────────────────
アルミナセメント １００ １００ １００ １００
アルミナセメント
クリンカ ８０ ８０ ８０ ８０
珪砂 ３０ ３０ ３０ ３０
高炉スラグ １２ １２ １２ １２
シリカフューム ５ ５ ５ ５
鉄鋼ダスト ３ ３ ３ ３
減水剤 ０．１２ ０．１２ ０．１２ ０．１２
増粘剤 ０．０２ ０．０２ ０．０２ ０．０２
ビニロン繊維 ０．６ ０．６ ０．６ ０．６
酒石酸ナトリウム ０．２ ０．２ ０．２ ０．２
収縮低減剤 １．６ １．６ １．６ １．６
アタパルジャイト １．０ １．５ ２．０ ０
エマルジョン
（固形分） ８ ８ ８ ８
消泡剤 ０．１４ ０．１４ ０．１４ ０．１４
水 １４ １４ ２６ ２２
────────────────────────────────────────
鏝塗り作業性
鏝送り（重さ） ＢＢ ＣＣ ＣＣ ＣＣ
鏝伸び ＢＢ ＣＣ ＣＣ ＣＣ
鏝切れ ＣＣ ＢＢ ＢＢ ＤＤ
鏝離れ ＣＣ ＢＢ ＣＣ ＤＤ
塗着性 ＢＢ ＡＡ ＡＡ ＤＤ
────────────────────────────────────────
【００５３】
表２
────────────────────────────────────────
モルタル 実施例４ 実施例５ 実施例６ 比較例２ 比較例３
組成物成分 （質量部） （質量部） （質量部） （質量部） （質量部）
────────────────────────────────────────
アルミナセメント １００ １００ １００ １００ １００
アルミナセメント
クリンカ ８０ ８０ ８０ ８０ ８０
珪砂 ３０ ３０ ３０ ３０ ３０
高炉スラグ １２ １２ １２ １２ １２
ミクロシリカ ５ ５ ５ ５ ５
鉄鋼ダスト ３ ３ ３ ３ ３
流動化剤 ０．１２ ０．１２ ０．１２ ０．１２ ０．１２
増粘剤 ０．０２ ０．０２ ０．０２ ０．０２ ０．０２
ビニロン繊維 ０．６ ０．６ ０．６ ０．６ ０．６
酒石酸ナトリウム ０．１ ０．１ ０．１ ０．１ ０．１
重炭酸ナトリウム ０．２ ０．２ ０．２ ０．２ ０．２
収縮低減剤 １．６ １．６ １．６ １．６ １．６
セピオライト １．０ ２．０ ３．０ ０ ６．０
エマルジョン
（固形分） ８ ８ ８ ８ ８
消泡剤 ０．１４ ０．１４ ０．１４ ０．１４ ０．１４
水 ２６ ２９ ３２ ２３ ３７以上加 えても混練 不可
────────────────────────────────────────
鏝塗り作業性
鏝送り（重さ） ＢＢ ＢＢ ＢＢ ＣＣ
鏝伸び ＢＢ ＢＢ ＢＢ ＣＣ
鏝切れ ＢＢ ＡＡ ＡＡ ＤＤ
鏝離れ ＣＣ ＡＡ ＡＡ ＤＤ
塗着性 ＣＣ ＢＢ ＢＢ ＤＤ
────────────────────────────────────────
【００５４】
表１及び表２に示されているように、ホルマイト系粘土鉱物を含む本発明の組成のモルタル組成物は、ホルマイト系粘土鉱物を含ないモルタル組成物と比べて、鏝塗り作業性（特に、鏝切れ、鏝離れ、塗着性）が向上していることがわかる。
【００５５】
実施例１及び実施例５で調製したモルタル組成物を用いて、以下の評価を行なった。
【００５６】
（１）耐酸性試験（５％硫酸浸漬試験）
モルタル組成物をそれぞれ、径７．５ｃｍ×高さ１５ｃｍの円柱形鋼製型枠を用いて二層成形し、温度２０℃、相対湿度６５％の大気雰囲気下に静置し、２４時間経過したのち、脱型して供試体を得た。この供試体を用い、東京都下水道局施設管理部発行の「コンクリート改修技術マニュアル（汚泥処理施設編 平成１２年１０月）」に準拠した方法で、２０℃の５％硫酸に浸漬し、７日間毎に２８日間経過後まで試験サンプルの質量変化を測定して、試験サンプルの硫酸による腐食の進行を調べた。その結果を表３に示す。
【００５７】
（２）湿潤接着強度（湿潤下地における接着強度）
東京都下水道局施設管理部発行の「コンクリート改修技術マニュアル（汚泥処理施設編 平成１２年１０月）」に準拠した方法で行なった。すなわち、下地となるコンクリート板（ＪＩＳ舗道板、３０ｃｍ×３０ｃｍ角）を、２０±１℃の水道水に２４時間浸漬した後、清潔な布で表面を拭き取り、この表面に１０分以内に調製したモルタル組成物を塗設して被覆した（乾燥後の被覆層の厚さ：２０ｍｍ）。そして、２０℃（湿度６５％ＲＨ）で保存して、材齢２８日後に接着強度を測定した。その結果を表３に示す。
【００５８】
（３）圧縮強度
ＪＩＳ−Ｒ５２０１に準拠した方法で２８日圧縮強度（Ｎ／ｍｍ2）を測定した。その結果を表３に示す。
【００５９】
（４）寸法変化率
ＪＩＳ−Ａ１１２９のコンタクトゲージ法に準拠した方法で２８日寸法変化率（％）を測定した。その結果を表３に示す。
【００６０】
表３
────────────────────────────────────────
実施例１で調製した 実施例５で調製した
モルタル組成物 モルタル組成物
────────────────────────────────────────
耐硫酸性試験（重量変化率）
７日経過後 ＋０．７１質量％ ＋０．６４質量％
１４日経過後 ＋１．１２質量％ ＋０．８９質量％
２１日経過後 ＋１．１８質量％ ＋０．９５質量％
２８日経過後 ＋１．４５質量％ ＋１．１９質量％
────────────────────────────────────────
湿潤接着強度 ２．４Ｎ／ｍｍ2 ２．５Ｎ／ｍｍ2
────────────────────────────────────────
圧縮強度 ５１．３Ｎ／ｍｍ2 ５０．１Ｎ／ｍｍ2
────────────────────────────────────────
寸法変化率 −０．０７％ −０．０６％
────────────────────────────────────────
【００６１】
表３の結果から明らかなように、実施例１及び実施例５にて調製したモルタル組成物は、酸性雰囲気と長時間接触させても腐食が起こりにくく、優れた耐酸性を示すことがわかる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナセメント、アルミナセメント１００質量部に対して、２０〜３３０質量部のアルミナセメントクリンカ、そして０．１〜５．０質量部のホルマイト系粘土鉱物を含む耐酸性セメント組成物。
【請求項２】
さらに、アルミナセメント１００質量部に対して１〜１２０質量部の高炉スラグを含む請求項１に記載の耐酸性セメント組成物。
【請求項３】
さらに、アルミナセメント１００質量部に対して０．１〜１５質量部の収縮低減剤を含む請求項１もしくは２に記載の耐酸性セメント組成物。
【請求項４】
さらに、アルミナセメント１００質量部に対して１〜３０質量部の製鋼ダストを含む請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載の耐酸性セメント組成物。
【請求項５】
さらに、アルミナセメント１００質量部に対して固形分換算量で１〜５０質量部の合成樹脂エマルジョンを含む請求項１乃至４のうちのいずれかの項に記載の耐酸性セメント組成物。
【請求項６】
さらに、アルミナセメント１００質量部に対して１〜２５０質量部の細骨材を含む請求項１乃至５のうちのいずれかの項に記載の耐酸性セメント組成物。
【請求項７】
ホルマイト系粘土鉱物が、アタパルジャイトもしくはセピオライトである請求項１乃至６のうちのいずれかの項に記載の耐酸性セメント組成物。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれかの項に記載の耐酸性セメント組成物が水に分散されてなる耐酸性モルタル組成物。
【請求項９】
請求項８に記載の耐酸性モルタル組成物を、コンクリート構造物の表面もしくは断面に塗設することからなるコンクリート構造物の表面もしくは断面の被覆方法。
【請求項１】
アルミナセメント、アルミナセメント１００質量部に対して、２０〜３３０質量部のアルミナセメントクリンカ、そして０．１〜５．０質量部のホルマイト系粘土鉱物を含む耐酸性セメント組成物。
【請求項２】
さらに、アルミナセメント１００質量部に対して１〜１２０質量部の高炉スラグを含む請求項１に記載の耐酸性セメント組成物。
【請求項３】
さらに、アルミナセメント１００質量部に対して０．１〜１５質量部の収縮低減剤を含む請求項１もしくは２に記載の耐酸性セメント組成物。
【請求項４】
さらに、アルミナセメント１００質量部に対して１〜３０質量部の製鋼ダストを含む請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載の耐酸性セメント組成物。
【請求項５】
さらに、アルミナセメント１００質量部に対して固形分換算量で１〜５０質量部の合成樹脂エマルジョンを含む請求項１乃至４のうちのいずれかの項に記載の耐酸性セメント組成物。
【請求項６】
さらに、アルミナセメント１００質量部に対して１〜２５０質量部の細骨材を含む請求項１乃至５のうちのいずれかの項に記載の耐酸性セメント組成物。
【請求項７】
ホルマイト系粘土鉱物が、アタパルジャイトもしくはセピオライトである請求項１乃至６のうちのいずれかの項に記載の耐酸性セメント組成物。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれかの項に記載の耐酸性セメント組成物が水に分散されてなる耐酸性モルタル組成物。
【請求項９】
請求項８に記載の耐酸性モルタル組成物を、コンクリート構造物の表面もしくは断面に塗設することからなるコンクリート構造物の表面もしくは断面の被覆方法。
【公開番号】特開２００７−７０１５３（Ｐ２００７−７０１５３Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５８３３９（Ｐ２００５−２５８３３９）
【出願日】平成１７年９月６日（２００５．９．６）
【出願人】（０００２３０５７１）日本下水道事業団 (46)
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月６日（２００５．９．６）
【出願人】（０００２３０５７１）日本下水道事業団 (46)
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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