グラウト組成物、グラウトスラリー及びグラウト硬化体
【課題】優れた流動性、流動保持性及び水中不分離性を有し、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができるグラウト組成物を提供すること。
【解決手段】 ポルトランドセメント、細骨材、増粘剤及び流動化剤を含むグラウト組成物であって、ポルトランドセメント１００質量部に対する流動化剤の含有量及び増粘剤の含有量が、下記式（１）及び式（２）で表される関係を満たすグラウト組成物。
Ｙ＝２０Ｘ＋ｔ （１）
Ｙ＝２Ｘ＋ｕ （２）
［式中、Ｘは増粘剤の含有量（質量部）を示し、Ｙは流動化剤の含有量（質量部）を示し、ｔ及びｕは係数を示し、−１１．４≦ｔ≦−６．２であり、−０．６≦ｕ≦０．４である。］
【解決手段】 ポルトランドセメント、細骨材、増粘剤及び流動化剤を含むグラウト組成物であって、ポルトランドセメント１００質量部に対する流動化剤の含有量及び増粘剤の含有量が、下記式（１）及び式（２）で表される関係を満たすグラウト組成物。
Ｙ＝２０Ｘ＋ｔ （１）
Ｙ＝２Ｘ＋ｕ （２）
［式中、Ｘは増粘剤の含有量（質量部）を示し、Ｙは流動化剤の含有量（質量部）を示し、ｔ及びｕは係数を示し、−１１．４≦ｔ≦−６．２であり、−０．６≦ｕ≦０．４である。］
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は土木・建築分野の各種工事において水中環境下で用いられるグラウト組成物、グラウトスラリー及びグラウト硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中環境下での土木・建築分野の各種工事は、従来、構造物周囲に堰を設け、水をポンプ等で除去した後に、一般的なセメント組成物やグラウト組成物等を施工するために、施工工程が多く、工期も掛かっていた。近年では、構造物周囲の水を除去することなく施工が可能な水中不分離性能を有するセメント組成物やグラウト組成物が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、現場での混合水量の増加や減水剤の多量の添加を行うことなく、極めて高い流動性と自己充填性を有し、初期及び長期に渡って流動性を維持することができ、水中環境下で使用しても、水中不分離性と高流動性が確保できる、セメント系充填組成物を提供することを目的として、普通セメントに、増粘剤及び減水剤を添加し、粒度を調整した細骨材を含有するセメント系充填組成物が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、高温環境下においても優れた水中不分離性を備え、短時間で練り上げることができ、且つ経時変化が小さい高温環境用水中不分離性モルタル組成物を提供することを目的として、セメント、骨材、増粘剤、速効性ポリカルボン酸系減水剤及び遅効性メラミン系減水剤を含有する高温環境用水中不分離性モルタル組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４９４５７
【特許文献２】特開２００９−１６１３８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、セメント系組成物の流動性及び流動保持性を向上すると、水中不分離性が低下し、水中環境下での水中分離度（懸濁物質量）が増加する傾向がある。また、セメント系組成物の水中不分離性を向上すると、流動性及び流動保持性が低下し、施工箇所への充填性が低下する傾向がある。そのため、この相反する性能を両立し、水中及び気中における優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することが望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、優れた流動性、流動保持性及び水中不分離性を有すると共に、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができるグラウト組成物、これを含有するグラウトスラリー、及び、該グラウトスラリーを硬化することによって得られるグラウト硬化体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】
【０００８】
本発明者らは、グラウト組成物を構成する増粘剤及び流動化剤の含有量を特定の範囲とすることにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、ポルトランドセメント、細骨材、増粘剤及び流動化剤を含むグラウト組成物であって、ポルトランドセメント１００質量部に対する流動化剤の含有量及び増粘剤の含有量が下記式（１）及び式（２）で表される関係を満たすグラウト組成物を提供する。
Ｙ＝２０Ｘ＋ｔ （１）
Ｙ＝２Ｘ＋ｕ （２）
［式中、Ｘは増粘剤の含有量（質量部）を示し、Ｙは流動化剤の含有量（質量部）を示し、ｔ及びｕは係数を示し、−１１．４≦ｔ≦−６．２であり、−０．６≦ｕ≦０．４である。］
【００１０】
上記グラウト組成物は、流動性及び流動保持性と、水中不分離性とをバランスよく両立し、水中及び気中における優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができる。
【００１１】
本発明のグラウト組成物において、増粘剤が、セルロース系増粘剤であり、２０℃における前記増粘剤の２質量％水溶液の粘度が３００００〜６００００ｍＰａ・ｓであると、水中不分離性をより確実に向上することができる。
【００１２】
流動化剤が、ポリカルボン酸系流動化剤であると、上記グラウト組成物の流動性及び流動保持性をより一層向上し、施工箇所への充填性に優れるものとなる。
【００１３】
本発明のグラウト組成物は、細骨材の粒子径が、１５０μｍ以上１２００μｍ未満であると、流動性及び流動保持性と、水中不分離性とをバランスよく両立し、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができるという本発明を奏する効果をより一層有効かつ確実に得ることができる。
【００１４】
本発明ではまた、上記グラウト組成物と水とを含むグラウトスラリーを提供する。このグラウトスラリーは、流動性及び流動保持性と、水中不分離性とをバランスよく両立し、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができるため、水中環境下での施工用のグラウトスラリーとして好適に用いられる。
【００１５】
本発明は更に、上記グラウトスラリーを硬化して得られるグラウト硬化体を提供する。上記グラウト硬化体は、上記グラウト組成物から形成されることから、水中及び気中における圧縮強度が十分に高く、優れた水中気中強度比（水中での圧縮強度／気中での圧縮強度）を兼ね備えるため、水中環境下で用いられるグラウト硬化体として好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、優れた流動性、流動保持性及び水中不分離性を有すると共に、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができるグラウト組成物、これを含有するグラウトスラリー、及び、該グラウトスラリーを硬化することによって得られるグラウト硬化体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜グラウト組成物＞
以下、本発明のグラウト組成物の好適な実施形態を以下に説明する。本実施形態のグラウト組成物は、ポルトランドセメント、細骨材、増粘剤及び流動化剤を含有し、ポルトランドセメント１００質量部に対する流動化剤の含有量及び増粘剤の含有量が特定の関係を満たすグラウト組成物である。
【００１８】
ポルトランドセメントとして、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、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント及び白色ポルトランドセメントから選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。
【００１９】
細骨材として、珪砂、川砂、陸砂、海砂、砕砂等の砂類からから選ばれる少なくとも一種を用いることができる。細骨材は、１５０μｍ以上１２００μｍ未満の範囲の粒径を有することが好ましい。
【００２０】
細骨材は、具体的には、粒子径１５０μｍ未満の粒子及び粒子径１２００μｍ以上の粒子を含まず、下記粒子径を有する粒子を含むことが好ましい。すなわち、細骨材は、粒子径８５０μｍ以上１２００μｍ未満の粒子を０質量％超２０質量％以下、粒子径６００μｍ以上８５０μｍ未満の粒子を２５〜４５質量％、粒子径４２５μｍ以上６００μｍ未満を３５〜５５質量％、粒子径３００μｍ以上４２５μｍ未満の粒子を５〜２５質量％、粒子径２１２μｍ以上３００μｍ未満の粒子を０質量％超５質量％以下、粒子径１５０μｍ以上２１２μｍ未満の粒子を０〜５質量％の割合でそれぞれ含むことがより好ましい。
【００２１】
細骨材は、粒子径８５０μｍ以上１２００μｍ未満の粒子を５〜１５質量％、粒子径６００μｍ以上８５０μｍ未満の粒子を２０〜４０質量％、粒子径４２５μｍ以上６００μｍ未満を４０〜５０質量％、粒子径３００μｍ以上４２５μｍ未満の粒子を１０〜２０質量％、粒子径２１２μｍ以上３００μｍ未満の粒子を０質量％超３質量％以下、粒子径１５０μｍ以上２１２μｍ未満の粒子を０〜３質量％の割合でそれぞれ含むことが更に好ましい。
【００２２】
本実施形態のグラウト組成物は、粒子径が上述の範囲にある細骨材を含むことによって、優れた流動性及び流動保持性を示し、施工箇所への充填性をより一層向上することができると共に、優れた水中不分離性をバランスよく両立できる。そして、水中及び気中での圧縮強度が高く、優れた水中気中強度比をより確実に達成する硬化体を作製することができる。
【００２３】
細骨材の粒子径は、ＪＩＳ Ｚ ８８０１：２００６に規定される呼び寸法の異なる数個の篩いを用いて測定することができる。また、本明細書において、「粒子径が８５０μｍ以上１２００μｍ未満である粒子の質量割合」とは、篩目１２００μｍの篩いを用いたときに篩目１２００μｍの篩いを通過し、かつ、篩目８５０μｍの篩を用いたときに篩目８５０μｍの篩上に残る粒子の細骨材全体に対する質量割合をいう。
【００２４】
本実施形態のグラウト組成物における細骨材の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜１２０質量部であり、より好ましくは６０〜１００質量部であり、更に好ましくは７０〜９０質量部であり、特に好ましくは７５〜８５質量部である。
【００２５】
細骨材の含有量を上記範囲とすることによって、グラウト組成物の流動性、流動保持性及び水中不分離性がより向上し、水中及び気中での圧縮強度がより高く、優れた水中気中強度比を示す硬化体を得ることができる。
【００２６】
増粘剤としては、セルロース系増粘剤を用いることが好ましい。セルロース系増粘剤は特に限定されないが、水中不分離性能を有するセルロース系増粘剤がより好ましい。このようなセルロース系増粘剤を用いることにより、グラウト組成物の流動性及び流動保持性をより向上し、かつ、水中不分離性をもより向上することができる。そして、水中及び気中での圧縮強度が高く、優れた水中気中強度比をより確実に達成する硬化体を作製することができる。
【００２７】
セルロース系増粘剤としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、グリオキザール付加ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース及びカルボキシルエチルセルロース等の水溶性セルロース誘導体を含む増粘剤を挙げることができ、特に、水中不分離性能を有するヒドロキシプロピルメチルセルロース系増粘剤を用いることが好ましい。
【００２８】
グラウト組成物の流動性及び水中不分離性をバランスよく両立する観点から、増粘剤は、２０℃における２質量％水溶液の粘度が、好ましくは３００００〜６００００ｍＰａ・ｓであり、より好ましくは３５０００〜５５０００ｍＰａ・ｓであり、更に好ましくは３８０００〜５２０００ｍＰａ・ｓであり、特に好ましくは４００００〜５００００ｍＰａ・ｓである。
【００２９】
なお、増粘剤の粘度は、増粘剤の２質量％水溶液を、Ｂ型粘度計（東機産業社製デジタル粘度計 ＤＶＬ−Ｂ形）を用い、回転速度６ｒｐｍ、ロータＮｏ．４、２０℃の条件で測定した値である。
【００３０】
流動化剤としては、グラウト組成物を水と混合してグラウトスラリーを作製する際の水の配合量を低減し、優れた流動性を示し、硬化後の水中及び気中における優れた圧縮強度を得るために、ポリカルボン酸系流動化剤を用いることが好ましい。また、グラウトスラリーの混練直後の流動性及び６０分後の流動性（流動保持性）をより向上するために、例えば、初期の流動性に優れる流動化剤と、長期（例えば、２０〜６０分経過後）の流動性に優れる流動化剤とを適宜組み合わせて用いることもできる。
【００３１】
初期の流動性に優れた流動化剤の例としては、側鎖長さが５０ｎｍ超であるポリカルボン酸系流動化剤（以下、「流動化剤ａ」という）が挙げられる。
【００３２】
流動化剤ａは、側鎖にエステル結合を有しないポリマーを含むことが好ましく、少なくとも下記式（Ａ２）で表される構造単位を有するポリマーを含むことがより好ましく、下記式（Ａ２）及び（Ｂ）で表される構造単位を有するポリマーを含むことが更に好ましい。式（Ａ２）中、Ｒは水素原子又はポリオキシエチレン基を示し、ポリオキシエチレン基であることが特に好ましい。すなわち、流動化剤ａは、ポリオキシエチレン鎖（ＰＯＥ：−（ＯＣ２Ｈ４）ｎ−）を側鎖として有するポリマーを含むことが好ましい。
【００３３】
【化１】
【００３４】
ポリオキシエチレン鎖の単位構造であるオキシエチレン基の繰り返し数ｎは、５０〜２００であることが好ましく、８０〜１９０であることがより好ましく、１２０〜１８０であることが更に好ましく、具体的には１６０であるとよい。
【００３５】
流動化剤ａを構成するポリマーは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置を用いて測定されるナトリウムの含有量が、好ましくは２０００μｇ／ｇ超３５００μｇ／ｇ以下、より好ましくは２２００〜３３００μｇ／ｇ、更に好ましくは２４００〜３０００μｇ／ｇ、特に好ましくは２６００〜２８００μｇ／ｇであり、具体的には２７００μｇ／ｇであるとよい。
【００３６】
長期の流動性に優れた流動化剤の例としては、側鎖長さが５０ｎｍ以下であるポリカルボン酸系流動化剤（以下、「流動化剤ｂ」という）が挙げられる。
【００３７】
流動化剤ｂは、側鎖にエステル結合を有するポリマーを含むことが好ましく、少なくとも下記式（Ｃ）で表される構造単位を有するポリマーを含むことがより好ましく、下記式（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）で表される構造単位を有するポリマーを含むことが更に好ましい。すなわち、流動化剤ｂは、ポリオキシエチレン鎖（ＰＯＥ：−（ＯＣ２Ｈ４）ｍ−）の側鎖をエステル結合で有するポリマーを含むことが好ましい。
【００３８】
【化２】
【００３９】
ポリオキシエチレン鎖の単位構造であるオキシエチレン基の繰り返し数ｍは、３０〜５０であることが好ましく、３５〜４８であることがより好ましく、４０〜４５であることが更に好ましく、具体的には４２であるとよい。
【００４０】
流動化剤ｂのポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーの、式（Ａ）で表される構造単位の数と、式（Ｃ）で表される構造単位の数との割合は、好ましくは９：１〜５：５、より好ましくは８：２〜６：４、更に好ましくは７．５：２．５〜６．５：３．５、特に好ましくは７．２：２．８〜６．８：３．２であり、具体的には、７：３であるとよい。
【００４１】
流動化剤ｂを構成するポリマーは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置により誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置を用いて測定されるナトリウムの含有量が、好ましくは３０００〜２００００μｇ／ｇ、より好ましくは５０００〜１５０００μｇ／ｇ、更に好ましくは７５００〜１２５００μｇ／ｇ、特に好ましくは８５００〜１１０００μｇ／ｇであり、具体的には９９００μｇ／ｇであるとよい。
【００４２】
流動化剤の総量を基準とする流動化剤ａの含有割合は、好ましくは５０質量％以上１００質量％未満であり、より好ましくは６０〜９７質量％であり、更に好ましくは７０〜９３質量％であり、特に好ましくは８０〜９０質量％である。
【００４３】
流動化剤の総量を基準とする流動化剤ｂの含有割合は、好ましくは０質量％超５０質量％以下であり、より好ましくは３〜４０質量％であり、更に好ましくは７〜３０質量％であり、特に好ましくは１０〜２０質量％である。
【００４４】
流動化剤中の流動化剤ａ及び流動化剤ｂの含有割合を、上述の範囲にすることによって、グラウト組成物の初期の流動性及び長期の流動性（流動保持性）をより一層良好にすることができる。
【００４５】
本実施形態のグラウト組成物において、ポルトランドセメント１００質量部に対する流動化剤の含有量及び増粘剤の含有量は、下記式（１）及び式（２）で表される関係を満たす。ここで、Ｘは増粘剤の含有量（質量部）を示し、Ｙは流動化剤の含有量（質量部）を示し、ｔ及びｕは係数を示し、−１１．４≦ｔ≦−６．２であり、−０．６≦ｕ≦０．４である。
Ｙ＝２０．０Ｘ＋ｔ （１）
Ｙ＝２．０Ｘ＋ｕ （２）
【００４６】
上記式（１）及び式（２）の関係を満たすとは、上記Ｘ及びＹが、下記式（３）〜（６）で表される直線で囲まれる範囲の内側にあることを意味する。
Ｙ＝２０．０Ｘ−１１．４ （３）
Ｙ＝２０．０Ｘ−６．２ （４）
Ｙ＝２．０Ｘ−０．６ （５）
Ｙ＝２．０Ｘ＋０．４ （６）
【００４７】
また、増粘剤の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対して０．３１〜０．６５質量部であることが好ましい。
【００４８】
流動化剤及び増粘剤の含有量を上述の範囲にすることによって、グラウト組成物は優れた流動性、流動保持性及び水中不分離性を有し、水中及び気中における優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができる。
【００４９】
本実施形態のグラウト組成物は、無機系膨張材を更に含むことができる。無機系膨張材としては、生石灰−石膏系膨張材、石膏系膨張材、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材等を用いることができる。このうち、硬化体の水中及び気中における圧縮強度をより向上する観点から、生石灰−石膏系膨張材を含むことが好ましい。
【００５０】
無機系膨張材の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、好ましくは１〜１０質量部であり、より好ましくは２〜８質量部であり、更に好ましくは３〜７質量部であり、特に好ましくは４〜６質量部である。
【００５１】
無機系膨張材の含有量を上述の範囲に調整することによって、一層適正な膨張性が発現され、グラウト硬化体の過度な収縮を抑制することができると共に、過剰な膨張作用に起因するクラックの発生を十分に抑制することができる。
【００５２】
＜グラウトスラリー＞
本発明のグラウトスラリーは、上述のグラウト組成物と水とを配合し、混練することによって調製することができる。本発明のグラウトスラリーの好適な実施形態を以下に説明する。
【００５３】
本実施形態のグラウトスラリーは、水中不分離グラウトスラリーとして好適に用いることができる。グラウトスラリーを調製する際に、水の配合量を適宜変更することによって、グラウトスラリーのフロー値、６０分後のフロー値及び懸濁物質量を調整することができる。ここで、フロー値及び６０分後のフロー値とは、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．６（１）スランプフロー」に記載の試験方法に準拠して混練直後に測定されるフロー値（単位：ｍｍ）及び混練６０分後に測定されるフロー値（単位：ｍｍ）である。ただし、本実施形態では、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載されたフローコーンを用いて、測定している。また、懸濁物質量とは、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、付属書２：水中不分離性コンクリートの水中分離度試験方法」に記載の試験方法に準拠して測定される値（単位：ｍｇ／Ｌ）である。
【００５４】
水の配合量は、グラウト組成物１００質量部に対し、好ましくは２０〜２８質量部であり、より好ましくは２１〜２７質量部であり、更に好ましくは２１．５〜２６．５質量部であり、特に好ましくは２２〜２６質量部である。
【００５５】
本実施形態のグラウトスラリーのフロー値は、好ましくは２１０〜２９０ｍｍであり、より好ましくは２２０〜２８０ｍｍであり、更に好ましくは２２５〜２７５ｍｍであり、特に好ましくは２３０〜２７０ｍｍである。
【００５６】
フロー値を上述の範囲とすることによって、一層優れた流動性を有するグラウトスラリーとすることができる。
【００５７】
本実施形態のグラウトスラリーの６０分後のフロー値は、好ましくは１８０〜２６０ｍｍであり、より好ましくは１９０〜２５０ｍｍであり、更に好ましくは１９５〜２４５ｍｍであり、特に好ましくは２００〜２４０ｍｍである。
【００５８】
６０分後のフロー値を上述の範囲とすることによって、一層優れた流動保持性を有するグラウトスラリーとすることができる。
【００５９】
本実施形態のグラウトスラリーの懸濁物質量は、好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以下であり、より好ましくは８０ｍｇ／Ｌ以下であり、更に好ましくは６０ｍｇ／Ｌ以下であり、特に好ましくは５０ｍｇ／Ｌ（リットル）以下である。
【００６０】
懸濁物質量を上述の範囲とすることによって、一層優れた水中不分離性を有するグラウトスラリーとすることができる。
【００６１】
＜グラウト硬化体＞
本発明のグラウト硬化体は、上述のグラウトスラリーを硬化させることによって得ることができる。本発明のグラウト硬化体の好適な実施形態を以下に説明する。
【００６２】
本実施形態のグラウト硬化体は、水中不分離グラウト硬化体として好適に用いることができる。すなわち、上述のグラウトスラリーが硬化して形成される本実施形態のグラウト硬化体は、水中及び気中での圧縮強度が十分に高く、優れた水中気中強度比（水中での圧縮強度／気中での圧縮強度）を兼ね備える。
【００６３】
ここで、圧縮強度（水中及び気中）は、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．６（６）圧縮強度」に準拠して測定される値である。ただし、本実施形態では供試体（グラウト硬化体）として、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を用いて、所定の材齢にて測定している。また、水中気中強度比は、水中ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．７（７） 水中気中強度比」に準拠して算出される値である。
【００６４】
本実施形態のグラウト硬化体の材齢７日の圧縮強度（水中）は、好ましくは１５．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは２０．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、更に好ましくは３０．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、特に好ましくは４０．０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００６５】
本実施形態のグラウト硬化体の材齢７日の圧縮強度（気中）は、好ましくは１９．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは２５．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、更に好ましくは３８．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、特に好ましくは５０．０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００６６】
本実施形態のグラウト硬化体の材齢２８日の圧縮強度（水中）は、好ましくは２５．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは３５．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、更に好ましくは４０．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、特に好ましくは４４．０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００６７】
本実施形態のグラウト硬化体の材齢２８日の圧縮強度（気中）は、好ましくは３２．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは４４．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、更に好ましくは５０．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、特に好ましくは５５．０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００６８】
本実施形態のグラウト硬化体の材齢７日及び材齢２８日での水中気中強度比（水中での圧縮強度／気中での圧縮強度×１００）は、好ましくは８０％以上であり、より好ましくは８２％以上であり、更に好ましくは８４％以上であり、特に好ましくは８５％以上である。
【００６９】
水中及び気中での圧縮強度及び水中気中強度比が上述の範囲であることによって、グラウト硬化体は、施工箇所が水中環境下においても優れた強度特性を有する。
【００７０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００７１】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７２】
以下（１）〜（５）に示す原材料を準備した。
（１）ポルトランドセメント
・普通ポルトランドセメント（宇部三菱セメント株式会社製、ブレーン比表面積＝３３００ｃｍ２／ｇ）
（２）細骨材
・珪砂：表１に示す粒子径の分布を有する。
【００７３】
【表１】
【００７４】
（３）増粘剤
・ヒドロキシプロピルメチルセルロース系増粘剤（信越化学社製、粘度４３６００ｍＰａ・ｓ）
（４）流動化剤
・流動化剤ａ（ＢＡＳＦ社製、側鎖長さ：７６ｎｍ、式（Ａ２）及び（Ｂ）で表される構造単位を有し、オキシエチレン基の繰り返し単位数ｎ：１６０、Ｎａ量：２７００μｇ／ｇ）
・流動化剤ｂ（ＢＡＳＦ社製、側鎖長さ：３５ｎｍ、式（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）で表される構造単位を有し、オキシエチレン基の繰り返し単位数ｍ：４２、Ｎａ量：９９００μｇ／ｇ）
（５）無機系膨張材
・生石灰−石膏系膨張材（太平洋マテリアル社製）
【００７５】
［グラウト組成物の調製］
上述の（１）ポルトランドセメント、（２）細骨材、（３）増粘剤、（４）流動化剤及び（５）無機系膨張材を表２に示す割合（質量部）で配合し、各実施例及び各比較例のグラウト組成物を調製した。
【００７６】
【表２】
【００７７】
［グラウトスラリーの調製］
実施例及び比較例で得られた各グラウト組成物２ｋｇに対して、水４６０ｇ（グラウト組成物１００質量部に対して、水２３質量部）を配合して混練し、各実施例及び各比較例のグラウトスラリーを調製した。混練は、温度２０℃、相対湿度６５％の条件下でケミスターラーを用いて、回転数７００ｒｐｍで２分間行った。
【００７８】
［グラウトスラリー評価］
調製した各実施例及び各比較例のグラウトスラリーのフロー値及び懸濁物質量を以下の方法により測定した。測定結果を表３に示す。ここで、表３中の「−」は、未測定を表している。
【００７９】
（１）フロー値
ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．６（１）スランプフロー」に記載の試験方法に準拠してフロー値を測定した。フローコーンは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載のものを使用し、混練直後のグラウトスラリーをフローコーンに充填し、直ぐにフローコーンを引き上げてから５分経過した時点で、フロー値を測定した。また、当該グラウトスラリーを６０分間静置した後に上記手順を繰り返し、６０分後のフロー値を測定した。フロー値を流動性（初期の流動性）の指標とし、６０分後のフロー値を流動保持性（長期の流動性）の指標とした。また、混練直後のフロー値及び６０分後のフロー値を施工箇所での充填性の指標とした。
（２）懸濁物質量
ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、付属書２：水中不分離性コンクリートの水中分離度試験方法」に記載の試験方法に準拠して懸濁物質量を測定した。懸濁物質量を水中不分離性の指標とした。
【００８０】
【表３】
【００８１】
［グラウト硬化体の評価］
（３）圧縮強度
実施例６及び１０で調製したグラウトスラリーを用いて作製したグラウト硬化体の水中及び気中での圧縮強度を、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「２．コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．６（６）圧縮強度」に記載の試験方法に準拠して測定した。ただし、供試体（グラウト硬化体）として、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を用いて、７日及び２８日の各材齢にて測定した。測定結果を表４に示す。
【００８２】
（４）水中気中強度比
実施例６及び１０で調製したグラウトスラリーを用いて作製したグラウト硬化体の水中気中強度比を、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「２．コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．７（７） 水中気中強度比」に記載の試験方法に準拠して算出した。結果を表４に示す。
【００８３】
【表４】
【００８４】
表３に示すように、実施例１〜１３のグラウトスラリーは、良好な流動性を示し、流動化剤の含有量及び増粘剤の含有量が式（１）及び（２）の関係を満足する各実施例のグラウト組成物は、施工箇所への良好な充填性を有することが確認された。また、実施例１〜１３のグラウトスラリーの懸濁物質量の測定結果から、各実施例のグラウト組成物が良好な水中不分離性を有することが確認された。
【００８５】
表３に示すように、実施例６及び実施例１０のグラウトスラリーを用いて作製したグラウト硬化体は、水中及び気中において良好な圧縮強度及び水中気中強度比を有していた。
【００８６】
以上のように、流動化剤の含有量及び増粘剤の含有量が特定の関係を満足する本発明のグラウト組成物は、優れた流動性、流動保持性及び水中不分離性を有し、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は土木・建築分野の各種工事において水中環境下で用いられるグラウト組成物、グラウトスラリー及びグラウト硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中環境下での土木・建築分野の各種工事は、従来、構造物周囲に堰を設け、水をポンプ等で除去した後に、一般的なセメント組成物やグラウト組成物等を施工するために、施工工程が多く、工期も掛かっていた。近年では、構造物周囲の水を除去することなく施工が可能な水中不分離性能を有するセメント組成物やグラウト組成物が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、現場での混合水量の増加や減水剤の多量の添加を行うことなく、極めて高い流動性と自己充填性を有し、初期及び長期に渡って流動性を維持することができ、水中環境下で使用しても、水中不分離性と高流動性が確保できる、セメント系充填組成物を提供することを目的として、普通セメントに、増粘剤及び減水剤を添加し、粒度を調整した細骨材を含有するセメント系充填組成物が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、高温環境下においても優れた水中不分離性を備え、短時間で練り上げることができ、且つ経時変化が小さい高温環境用水中不分離性モルタル組成物を提供することを目的として、セメント、骨材、増粘剤、速効性ポリカルボン酸系減水剤及び遅効性メラミン系減水剤を含有する高温環境用水中不分離性モルタル組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４９４５７
【特許文献２】特開２００９−１６１３８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、セメント系組成物の流動性及び流動保持性を向上すると、水中不分離性が低下し、水中環境下での水中分離度（懸濁物質量）が増加する傾向がある。また、セメント系組成物の水中不分離性を向上すると、流動性及び流動保持性が低下し、施工箇所への充填性が低下する傾向がある。そのため、この相反する性能を両立し、水中及び気中における優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することが望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、優れた流動性、流動保持性及び水中不分離性を有すると共に、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができるグラウト組成物、これを含有するグラウトスラリー、及び、該グラウトスラリーを硬化することによって得られるグラウト硬化体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】
【０００８】
本発明者らは、グラウト組成物を構成する増粘剤及び流動化剤の含有量を特定の範囲とすることにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、ポルトランドセメント、細骨材、増粘剤及び流動化剤を含むグラウト組成物であって、ポルトランドセメント１００質量部に対する流動化剤の含有量及び増粘剤の含有量が下記式（１）及び式（２）で表される関係を満たすグラウト組成物を提供する。
Ｙ＝２０Ｘ＋ｔ （１）
Ｙ＝２Ｘ＋ｕ （２）
［式中、Ｘは増粘剤の含有量（質量部）を示し、Ｙは流動化剤の含有量（質量部）を示し、ｔ及びｕは係数を示し、−１１．４≦ｔ≦−６．２であり、−０．６≦ｕ≦０．４である。］
【００１０】
上記グラウト組成物は、流動性及び流動保持性と、水中不分離性とをバランスよく両立し、水中及び気中における優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができる。
【００１１】
本発明のグラウト組成物において、増粘剤が、セルロース系増粘剤であり、２０℃における前記増粘剤の２質量％水溶液の粘度が３００００〜６００００ｍＰａ・ｓであると、水中不分離性をより確実に向上することができる。
【００１２】
流動化剤が、ポリカルボン酸系流動化剤であると、上記グラウト組成物の流動性及び流動保持性をより一層向上し、施工箇所への充填性に優れるものとなる。
【００１３】
本発明のグラウト組成物は、細骨材の粒子径が、１５０μｍ以上１２００μｍ未満であると、流動性及び流動保持性と、水中不分離性とをバランスよく両立し、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができるという本発明を奏する効果をより一層有効かつ確実に得ることができる。
【００１４】
本発明ではまた、上記グラウト組成物と水とを含むグラウトスラリーを提供する。このグラウトスラリーは、流動性及び流動保持性と、水中不分離性とをバランスよく両立し、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができるため、水中環境下での施工用のグラウトスラリーとして好適に用いられる。
【００１５】
本発明は更に、上記グラウトスラリーを硬化して得られるグラウト硬化体を提供する。上記グラウト硬化体は、上記グラウト組成物から形成されることから、水中及び気中における圧縮強度が十分に高く、優れた水中気中強度比（水中での圧縮強度／気中での圧縮強度）を兼ね備えるため、水中環境下で用いられるグラウト硬化体として好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、優れた流動性、流動保持性及び水中不分離性を有すると共に、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができるグラウト組成物、これを含有するグラウトスラリー、及び、該グラウトスラリーを硬化することによって得られるグラウト硬化体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜グラウト組成物＞
以下、本発明のグラウト組成物の好適な実施形態を以下に説明する。本実施形態のグラウト組成物は、ポルトランドセメント、細骨材、増粘剤及び流動化剤を含有し、ポルトランドセメント１００質量部に対する流動化剤の含有量及び増粘剤の含有量が特定の関係を満たすグラウト組成物である。
【００１８】
ポルトランドセメントとして、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、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント及び白色ポルトランドセメントから選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。
【００１９】
細骨材として、珪砂、川砂、陸砂、海砂、砕砂等の砂類からから選ばれる少なくとも一種を用いることができる。細骨材は、１５０μｍ以上１２００μｍ未満の範囲の粒径を有することが好ましい。
【００２０】
細骨材は、具体的には、粒子径１５０μｍ未満の粒子及び粒子径１２００μｍ以上の粒子を含まず、下記粒子径を有する粒子を含むことが好ましい。すなわち、細骨材は、粒子径８５０μｍ以上１２００μｍ未満の粒子を０質量％超２０質量％以下、粒子径６００μｍ以上８５０μｍ未満の粒子を２５〜４５質量％、粒子径４２５μｍ以上６００μｍ未満を３５〜５５質量％、粒子径３００μｍ以上４２５μｍ未満の粒子を５〜２５質量％、粒子径２１２μｍ以上３００μｍ未満の粒子を０質量％超５質量％以下、粒子径１５０μｍ以上２１２μｍ未満の粒子を０〜５質量％の割合でそれぞれ含むことがより好ましい。
【００２１】
細骨材は、粒子径８５０μｍ以上１２００μｍ未満の粒子を５〜１５質量％、粒子径６００μｍ以上８５０μｍ未満の粒子を２０〜４０質量％、粒子径４２５μｍ以上６００μｍ未満を４０〜５０質量％、粒子径３００μｍ以上４２５μｍ未満の粒子を１０〜２０質量％、粒子径２１２μｍ以上３００μｍ未満の粒子を０質量％超３質量％以下、粒子径１５０μｍ以上２１２μｍ未満の粒子を０〜３質量％の割合でそれぞれ含むことが更に好ましい。
【００２２】
本実施形態のグラウト組成物は、粒子径が上述の範囲にある細骨材を含むことによって、優れた流動性及び流動保持性を示し、施工箇所への充填性をより一層向上することができると共に、優れた水中不分離性をバランスよく両立できる。そして、水中及び気中での圧縮強度が高く、優れた水中気中強度比をより確実に達成する硬化体を作製することができる。
【００２３】
細骨材の粒子径は、ＪＩＳ Ｚ ８８０１：２００６に規定される呼び寸法の異なる数個の篩いを用いて測定することができる。また、本明細書において、「粒子径が８５０μｍ以上１２００μｍ未満である粒子の質量割合」とは、篩目１２００μｍの篩いを用いたときに篩目１２００μｍの篩いを通過し、かつ、篩目８５０μｍの篩を用いたときに篩目８５０μｍの篩上に残る粒子の細骨材全体に対する質量割合をいう。
【００２４】
本実施形態のグラウト組成物における細骨材の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜１２０質量部であり、より好ましくは６０〜１００質量部であり、更に好ましくは７０〜９０質量部であり、特に好ましくは７５〜８５質量部である。
【００２５】
細骨材の含有量を上記範囲とすることによって、グラウト組成物の流動性、流動保持性及び水中不分離性がより向上し、水中及び気中での圧縮強度がより高く、優れた水中気中強度比を示す硬化体を得ることができる。
【００２６】
増粘剤としては、セルロース系増粘剤を用いることが好ましい。セルロース系増粘剤は特に限定されないが、水中不分離性能を有するセルロース系増粘剤がより好ましい。このようなセルロース系増粘剤を用いることにより、グラウト組成物の流動性及び流動保持性をより向上し、かつ、水中不分離性をもより向上することができる。そして、水中及び気中での圧縮強度が高く、優れた水中気中強度比をより確実に達成する硬化体を作製することができる。
【００２７】
セルロース系増粘剤としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、グリオキザール付加ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース及びカルボキシルエチルセルロース等の水溶性セルロース誘導体を含む増粘剤を挙げることができ、特に、水中不分離性能を有するヒドロキシプロピルメチルセルロース系増粘剤を用いることが好ましい。
【００２８】
グラウト組成物の流動性及び水中不分離性をバランスよく両立する観点から、増粘剤は、２０℃における２質量％水溶液の粘度が、好ましくは３００００〜６００００ｍＰａ・ｓであり、より好ましくは３５０００〜５５０００ｍＰａ・ｓであり、更に好ましくは３８０００〜５２０００ｍＰａ・ｓであり、特に好ましくは４００００〜５００００ｍＰａ・ｓである。
【００２９】
なお、増粘剤の粘度は、増粘剤の２質量％水溶液を、Ｂ型粘度計（東機産業社製デジタル粘度計 ＤＶＬ−Ｂ形）を用い、回転速度６ｒｐｍ、ロータＮｏ．４、２０℃の条件で測定した値である。
【００３０】
流動化剤としては、グラウト組成物を水と混合してグラウトスラリーを作製する際の水の配合量を低減し、優れた流動性を示し、硬化後の水中及び気中における優れた圧縮強度を得るために、ポリカルボン酸系流動化剤を用いることが好ましい。また、グラウトスラリーの混練直後の流動性及び６０分後の流動性（流動保持性）をより向上するために、例えば、初期の流動性に優れる流動化剤と、長期（例えば、２０〜６０分経過後）の流動性に優れる流動化剤とを適宜組み合わせて用いることもできる。
【００３１】
初期の流動性に優れた流動化剤の例としては、側鎖長さが５０ｎｍ超であるポリカルボン酸系流動化剤（以下、「流動化剤ａ」という）が挙げられる。
【００３２】
流動化剤ａは、側鎖にエステル結合を有しないポリマーを含むことが好ましく、少なくとも下記式（Ａ２）で表される構造単位を有するポリマーを含むことがより好ましく、下記式（Ａ２）及び（Ｂ）で表される構造単位を有するポリマーを含むことが更に好ましい。式（Ａ２）中、Ｒは水素原子又はポリオキシエチレン基を示し、ポリオキシエチレン基であることが特に好ましい。すなわち、流動化剤ａは、ポリオキシエチレン鎖（ＰＯＥ：−（ＯＣ２Ｈ４）ｎ−）を側鎖として有するポリマーを含むことが好ましい。
【００３３】
【化１】
【００３４】
ポリオキシエチレン鎖の単位構造であるオキシエチレン基の繰り返し数ｎは、５０〜２００であることが好ましく、８０〜１９０であることがより好ましく、１２０〜１８０であることが更に好ましく、具体的には１６０であるとよい。
【００３５】
流動化剤ａを構成するポリマーは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置を用いて測定されるナトリウムの含有量が、好ましくは２０００μｇ／ｇ超３５００μｇ／ｇ以下、より好ましくは２２００〜３３００μｇ／ｇ、更に好ましくは２４００〜３０００μｇ／ｇ、特に好ましくは２６００〜２８００μｇ／ｇであり、具体的には２７００μｇ／ｇであるとよい。
【００３６】
長期の流動性に優れた流動化剤の例としては、側鎖長さが５０ｎｍ以下であるポリカルボン酸系流動化剤（以下、「流動化剤ｂ」という）が挙げられる。
【００３７】
流動化剤ｂは、側鎖にエステル結合を有するポリマーを含むことが好ましく、少なくとも下記式（Ｃ）で表される構造単位を有するポリマーを含むことがより好ましく、下記式（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）で表される構造単位を有するポリマーを含むことが更に好ましい。すなわち、流動化剤ｂは、ポリオキシエチレン鎖（ＰＯＥ：−（ＯＣ２Ｈ４）ｍ−）の側鎖をエステル結合で有するポリマーを含むことが好ましい。
【００３８】
【化２】
【００３９】
ポリオキシエチレン鎖の単位構造であるオキシエチレン基の繰り返し数ｍは、３０〜５０であることが好ましく、３５〜４８であることがより好ましく、４０〜４５であることが更に好ましく、具体的には４２であるとよい。
【００４０】
流動化剤ｂのポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーの、式（Ａ）で表される構造単位の数と、式（Ｃ）で表される構造単位の数との割合は、好ましくは９：１〜５：５、より好ましくは８：２〜６：４、更に好ましくは７．５：２．５〜６．５：３．５、特に好ましくは７．２：２．８〜６．８：３．２であり、具体的には、７：３であるとよい。
【００４１】
流動化剤ｂを構成するポリマーは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置により誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置を用いて測定されるナトリウムの含有量が、好ましくは３０００〜２００００μｇ／ｇ、より好ましくは５０００〜１５０００μｇ／ｇ、更に好ましくは７５００〜１２５００μｇ／ｇ、特に好ましくは８５００〜１１０００μｇ／ｇであり、具体的には９９００μｇ／ｇであるとよい。
【００４２】
流動化剤の総量を基準とする流動化剤ａの含有割合は、好ましくは５０質量％以上１００質量％未満であり、より好ましくは６０〜９７質量％であり、更に好ましくは７０〜９３質量％であり、特に好ましくは８０〜９０質量％である。
【００４３】
流動化剤の総量を基準とする流動化剤ｂの含有割合は、好ましくは０質量％超５０質量％以下であり、より好ましくは３〜４０質量％であり、更に好ましくは７〜３０質量％であり、特に好ましくは１０〜２０質量％である。
【００４４】
流動化剤中の流動化剤ａ及び流動化剤ｂの含有割合を、上述の範囲にすることによって、グラウト組成物の初期の流動性及び長期の流動性（流動保持性）をより一層良好にすることができる。
【００４５】
本実施形態のグラウト組成物において、ポルトランドセメント１００質量部に対する流動化剤の含有量及び増粘剤の含有量は、下記式（１）及び式（２）で表される関係を満たす。ここで、Ｘは増粘剤の含有量（質量部）を示し、Ｙは流動化剤の含有量（質量部）を示し、ｔ及びｕは係数を示し、−１１．４≦ｔ≦−６．２であり、−０．６≦ｕ≦０．４である。
Ｙ＝２０．０Ｘ＋ｔ （１）
Ｙ＝２．０Ｘ＋ｕ （２）
【００４６】
上記式（１）及び式（２）の関係を満たすとは、上記Ｘ及びＹが、下記式（３）〜（６）で表される直線で囲まれる範囲の内側にあることを意味する。
Ｙ＝２０．０Ｘ−１１．４ （３）
Ｙ＝２０．０Ｘ−６．２ （４）
Ｙ＝２．０Ｘ−０．６ （５）
Ｙ＝２．０Ｘ＋０．４ （６）
【００４７】
また、増粘剤の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対して０．３１〜０．６５質量部であることが好ましい。
【００４８】
流動化剤及び増粘剤の含有量を上述の範囲にすることによって、グラウト組成物は優れた流動性、流動保持性及び水中不分離性を有し、水中及び気中における優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができる。
【００４９】
本実施形態のグラウト組成物は、無機系膨張材を更に含むことができる。無機系膨張材としては、生石灰−石膏系膨張材、石膏系膨張材、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材等を用いることができる。このうち、硬化体の水中及び気中における圧縮強度をより向上する観点から、生石灰−石膏系膨張材を含むことが好ましい。
【００５０】
無機系膨張材の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、好ましくは１〜１０質量部であり、より好ましくは２〜８質量部であり、更に好ましくは３〜７質量部であり、特に好ましくは４〜６質量部である。
【００５１】
無機系膨張材の含有量を上述の範囲に調整することによって、一層適正な膨張性が発現され、グラウト硬化体の過度な収縮を抑制することができると共に、過剰な膨張作用に起因するクラックの発生を十分に抑制することができる。
【００５２】
＜グラウトスラリー＞
本発明のグラウトスラリーは、上述のグラウト組成物と水とを配合し、混練することによって調製することができる。本発明のグラウトスラリーの好適な実施形態を以下に説明する。
【００５３】
本実施形態のグラウトスラリーは、水中不分離グラウトスラリーとして好適に用いることができる。グラウトスラリーを調製する際に、水の配合量を適宜変更することによって、グラウトスラリーのフロー値、６０分後のフロー値及び懸濁物質量を調整することができる。ここで、フロー値及び６０分後のフロー値とは、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．６（１）スランプフロー」に記載の試験方法に準拠して混練直後に測定されるフロー値（単位：ｍｍ）及び混練６０分後に測定されるフロー値（単位：ｍｍ）である。ただし、本実施形態では、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載されたフローコーンを用いて、測定している。また、懸濁物質量とは、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、付属書２：水中不分離性コンクリートの水中分離度試験方法」に記載の試験方法に準拠して測定される値（単位：ｍｇ／Ｌ）である。
【００５４】
水の配合量は、グラウト組成物１００質量部に対し、好ましくは２０〜２８質量部であり、より好ましくは２１〜２７質量部であり、更に好ましくは２１．５〜２６．５質量部であり、特に好ましくは２２〜２６質量部である。
【００５５】
本実施形態のグラウトスラリーのフロー値は、好ましくは２１０〜２９０ｍｍであり、より好ましくは２２０〜２８０ｍｍであり、更に好ましくは２２５〜２７５ｍｍであり、特に好ましくは２３０〜２７０ｍｍである。
【００５６】
フロー値を上述の範囲とすることによって、一層優れた流動性を有するグラウトスラリーとすることができる。
【００５７】
本実施形態のグラウトスラリーの６０分後のフロー値は、好ましくは１８０〜２６０ｍｍであり、より好ましくは１９０〜２５０ｍｍであり、更に好ましくは１９５〜２４５ｍｍであり、特に好ましくは２００〜２４０ｍｍである。
【００５８】
６０分後のフロー値を上述の範囲とすることによって、一層優れた流動保持性を有するグラウトスラリーとすることができる。
【００５９】
本実施形態のグラウトスラリーの懸濁物質量は、好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以下であり、より好ましくは８０ｍｇ／Ｌ以下であり、更に好ましくは６０ｍｇ／Ｌ以下であり、特に好ましくは５０ｍｇ／Ｌ（リットル）以下である。
【００６０】
懸濁物質量を上述の範囲とすることによって、一層優れた水中不分離性を有するグラウトスラリーとすることができる。
【００６１】
＜グラウト硬化体＞
本発明のグラウト硬化体は、上述のグラウトスラリーを硬化させることによって得ることができる。本発明のグラウト硬化体の好適な実施形態を以下に説明する。
【００６２】
本実施形態のグラウト硬化体は、水中不分離グラウト硬化体として好適に用いることができる。すなわち、上述のグラウトスラリーが硬化して形成される本実施形態のグラウト硬化体は、水中及び気中での圧縮強度が十分に高く、優れた水中気中強度比（水中での圧縮強度／気中での圧縮強度）を兼ね備える。
【００６３】
ここで、圧縮強度（水中及び気中）は、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．６（６）圧縮強度」に準拠して測定される値である。ただし、本実施形態では供試体（グラウト硬化体）として、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を用いて、所定の材齢にて測定している。また、水中気中強度比は、水中ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．７（７） 水中気中強度比」に準拠して算出される値である。
【００６４】
本実施形態のグラウト硬化体の材齢７日の圧縮強度（水中）は、好ましくは１５．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは２０．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、更に好ましくは３０．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、特に好ましくは４０．０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００６５】
本実施形態のグラウト硬化体の材齢７日の圧縮強度（気中）は、好ましくは１９．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは２５．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、更に好ましくは３８．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、特に好ましくは５０．０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００６６】
本実施形態のグラウト硬化体の材齢２８日の圧縮強度（水中）は、好ましくは２５．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは３５．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、更に好ましくは４０．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、特に好ましくは４４．０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００６７】
本実施形態のグラウト硬化体の材齢２８日の圧縮強度（気中）は、好ましくは３２．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは４４．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、更に好ましくは５０．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、特に好ましくは５５．０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００６８】
本実施形態のグラウト硬化体の材齢７日及び材齢２８日での水中気中強度比（水中での圧縮強度／気中での圧縮強度×１００）は、好ましくは８０％以上であり、より好ましくは８２％以上であり、更に好ましくは８４％以上であり、特に好ましくは８５％以上である。
【００６９】
水中及び気中での圧縮強度及び水中気中強度比が上述の範囲であることによって、グラウト硬化体は、施工箇所が水中環境下においても優れた強度特性を有する。
【００７０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００７１】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７２】
以下（１）〜（５）に示す原材料を準備した。
（１）ポルトランドセメント
・普通ポルトランドセメント（宇部三菱セメント株式会社製、ブレーン比表面積＝３３００ｃｍ２／ｇ）
（２）細骨材
・珪砂：表１に示す粒子径の分布を有する。
【００７３】
【表１】
【００７４】
（３）増粘剤
・ヒドロキシプロピルメチルセルロース系増粘剤（信越化学社製、粘度４３６００ｍＰａ・ｓ）
（４）流動化剤
・流動化剤ａ（ＢＡＳＦ社製、側鎖長さ：７６ｎｍ、式（Ａ２）及び（Ｂ）で表される構造単位を有し、オキシエチレン基の繰り返し単位数ｎ：１６０、Ｎａ量：２７００μｇ／ｇ）
・流動化剤ｂ（ＢＡＳＦ社製、側鎖長さ：３５ｎｍ、式（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）で表される構造単位を有し、オキシエチレン基の繰り返し単位数ｍ：４２、Ｎａ量：９９００μｇ／ｇ）
（５）無機系膨張材
・生石灰−石膏系膨張材（太平洋マテリアル社製）
【００７５】
［グラウト組成物の調製］
上述の（１）ポルトランドセメント、（２）細骨材、（３）増粘剤、（４）流動化剤及び（５）無機系膨張材を表２に示す割合（質量部）で配合し、各実施例及び各比較例のグラウト組成物を調製した。
【００７６】
【表２】
【００７７】
［グラウトスラリーの調製］
実施例及び比較例で得られた各グラウト組成物２ｋｇに対して、水４６０ｇ（グラウト組成物１００質量部に対して、水２３質量部）を配合して混練し、各実施例及び各比較例のグラウトスラリーを調製した。混練は、温度２０℃、相対湿度６５％の条件下でケミスターラーを用いて、回転数７００ｒｐｍで２分間行った。
【００７８】
［グラウトスラリー評価］
調製した各実施例及び各比較例のグラウトスラリーのフロー値及び懸濁物質量を以下の方法により測定した。測定結果を表３に示す。ここで、表３中の「−」は、未測定を表している。
【００７９】
（１）フロー値
ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．６（１）スランプフロー」に記載の試験方法に準拠してフロー値を測定した。フローコーンは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載のものを使用し、混練直後のグラウトスラリーをフローコーンに充填し、直ぐにフローコーンを引き上げてから５分経過した時点で、フロー値を測定した。また、当該グラウトスラリーを６０分間静置した後に上記手順を繰り返し、６０分後のフロー値を測定した。フロー値を流動性（初期の流動性）の指標とし、６０分後のフロー値を流動保持性（長期の流動性）の指標とした。また、混練直後のフロー値及び６０分後のフロー値を施工箇所での充填性の指標とした。
（２）懸濁物質量
ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、付属書２：水中不分離性コンクリートの水中分離度試験方法」に記載の試験方法に準拠して懸濁物質量を測定した。懸濁物質量を水中不分離性の指標とした。
【００８０】
【表３】
【００８１】
［グラウト硬化体の評価］
（３）圧縮強度
実施例６及び１０で調製したグラウトスラリーを用いて作製したグラウト硬化体の水中及び気中での圧縮強度を、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「２．コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．６（６）圧縮強度」に記載の試験方法に準拠して測定した。ただし、供試体（グラウト硬化体）として、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を用いて、７日及び２８日の各材齢にて測定した。測定結果を表４に示す。
【００８２】
（４）水中気中強度比
実施例６及び１０で調製したグラウトスラリーを用いて作製したグラウト硬化体の水中気中強度比を、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「２．コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．７（７） 水中気中強度比」に記載の試験方法に準拠して算出した。結果を表４に示す。
【００８３】
【表４】
【００８４】
表３に示すように、実施例１〜１３のグラウトスラリーは、良好な流動性を示し、流動化剤の含有量及び増粘剤の含有量が式（１）及び（２）の関係を満足する各実施例のグラウト組成物は、施工箇所への良好な充填性を有することが確認された。また、実施例１〜１３のグラウトスラリーの懸濁物質量の測定結果から、各実施例のグラウト組成物が良好な水中不分離性を有することが確認された。
【００８５】
表３に示すように、実施例６及び実施例１０のグラウトスラリーを用いて作製したグラウト硬化体は、水中及び気中において良好な圧縮強度及び水中気中強度比を有していた。
【００８６】
以上のように、流動化剤の含有量及び増粘剤の含有量が特定の関係を満足する本発明のグラウト組成物は、優れた流動性、流動保持性及び水中不分離性を有し、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメント、細骨材、増粘剤及び流動化剤を含むグラウト組成物であって、
前記ポルトランドセメント１００質量部に対する前記流動化剤の含有量及び前記増粘剤の含有量が、下記式（１）及び式（２）で表される関係を満たす、グラウト組成物。
Ｙ＝２０Ｘ＋ｔ （１）
Ｙ＝２Ｘ＋ｕ （２）
［式中、Ｘは前記増粘剤の含有量（質量部）を示し、Ｙは前記流動化剤の含有量（質量部）を示し、ｔ及びｕは係数を示し、−１１．４≦ｔ≦−６．２であり、−０．６≦ｕ≦０．４である。］
【請求項２】
前記増粘剤は、セルロース系増粘剤であり、２０℃における前記増粘剤の２質量％水溶液の粘度が、３００００〜６００００ｍＰａ・ｓである、請求項１に記載のグラウト組成物。
【請求項３】
前記流動化剤は、ポリカルボン酸系流動化剤である、請求項１又は２に記載のグラウト組成物。
【請求項４】
前記細骨材の粒子径が、１５０μｍ以上１２００μｍ未満である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のグラウト組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のグラウト組成物と、水と、を含む、グラウトスラリー。
【請求項６】
請求項５に記載のグラウトスラリーを硬化して得られる、グラウト硬化体。
【請求項１】
ポルトランドセメント、細骨材、増粘剤及び流動化剤を含むグラウト組成物であって、
前記ポルトランドセメント１００質量部に対する前記流動化剤の含有量及び前記増粘剤の含有量が、下記式（１）及び式（２）で表される関係を満たす、グラウト組成物。
Ｙ＝２０Ｘ＋ｔ （１）
Ｙ＝２Ｘ＋ｕ （２）
［式中、Ｘは前記増粘剤の含有量（質量部）を示し、Ｙは前記流動化剤の含有量（質量部）を示し、ｔ及びｕは係数を示し、−１１．４≦ｔ≦−６．２であり、−０．６≦ｕ≦０．４である。］
【請求項２】
前記増粘剤は、セルロース系増粘剤であり、２０℃における前記増粘剤の２質量％水溶液の粘度が、３００００〜６００００ｍＰａ・ｓである、請求項１に記載のグラウト組成物。
【請求項３】
前記流動化剤は、ポリカルボン酸系流動化剤である、請求項１又は２に記載のグラウト組成物。
【請求項４】
前記細骨材の粒子径が、１５０μｍ以上１２００μｍ未満である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のグラウト組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のグラウト組成物と、水と、を含む、グラウトスラリー。
【請求項６】
請求項５に記載のグラウトスラリーを硬化して得られる、グラウト硬化体。
【公開番号】特開２０１２−２１１０５７（Ｐ２０１２−２１１０５７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８２７１（Ｐ２０１１−７８２７１）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【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２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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