セメント組成物、モルタル組成物及びモルタル硬化体
【課題】良好な施工性を有するとともに、コンクリート構造体と一体化したときに適度な圧縮強度を有し、優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備えたモルタル硬化体を形成することが可能なセメント組成物を提供すること。
【解決手段】本発明のセメント組成物は、ポルトランドセメント、石灰石粉末、無機系膨張材、細骨材、軽量骨材及び再乳化形樹脂粉末を含み、軽量骨材は、主成分としてガラスを含む原料を焼成して得られたものであり、再乳化形樹脂粉末は、主成分としてスチレン／アクリル共重合系樹脂を含有し、且つガラス転移温度（Ｔｇ）が−１０〜２２℃である。
【解決手段】本発明のセメント組成物は、ポルトランドセメント、石灰石粉末、無機系膨張材、細骨材、軽量骨材及び再乳化形樹脂粉末を含み、軽量骨材は、主成分としてガラスを含む原料を焼成して得られたものであり、再乳化形樹脂粉末は、主成分としてスチレン／アクリル共重合系樹脂を含有し、且つガラス転移温度（Ｔｇ）が−１０〜２２℃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用いられるセメント組成物、モルタル組成物、及びモルタル硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種構造物に用いられるコンクリートは、本来耐久性に優れたものであるが、構造や使用環境によってその一部が劣化する場合がある。このような劣化は、コンクリートの強度低下等の原因となるため、修復する必要がある。修復の際には、劣化箇所を除去した後、モルタル組成物などの断面修復材が用いられる。
【０００３】
軽量、高強度で土木・建築分野の断面修復用に使用するモルタル組成物やモルタル組成物の製造に用いるセメント組成物としては、特許文献１〜４のものが知られている。特許文献１には、軽量で且つある程度の強度と接着力を兼ね備えるモルタル組成物として、セメントと、ガラス粉末に発泡剤を混合し、造粒し、焼成して製造されたガラス骨材とを含むモルタル組成物が開示されている。この特許文献１では、シリカヒュームを結合材の一部とすることで圧縮強度を改善すること、ポリマー結合剤を添加することにより、強度と接着力を良好にできること、及び廃ガラスをガラス骨材の原料にすることでリサイクルできることが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、セラミックス系焼成物細骨材とシリカフュームを配合してなり、特に吹き付け施工用の軽量モルタルとして、比重が１．６以下で、圧縮強度が５０Ｎ／ｍｍ２以上である軽量モルタルが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、強度に優れ、かつ耐アルカリ性や耐透水性にも優れたモルタル用軽量骨材として、発泡ガラスに有機ポリマーをコーティングしたモルタル用軽量骨材及び該モルタル用軽量骨材を用いたモルタル組成物が開示されている。特許文献４には、モルタル組成物を鏝で補修部に塗った場合、その塗膜表面には凹凸が目立たず、平滑性に富み、外観性に優れ、更には金鏝で塗る場合の作業性にも優れているセメント組成物として、造粒されたガラス粉末製骨材と硅砂（天然砂）とを含むセメント組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２３３９６１号公報
【特許文献２】特開２００１−０３９７８２号公報
【特許文献３】特開２００３−０８９５５８号公報
【特許文献４】特開２００４−２５６３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、造粒型の軽量骨材を用いたモルタル組成物は、良好な施工性や、コンクリート構造体と一体化したときに、適度な圧縮強度を得ることは可能であったものの、コンクリート構造体との接着性、特に接着耐久性が十分ではなかった。
【０００８】
本発明は、良好な施工性を有するとともに、コンクリート構造体と一体化したときに適度な圧縮強度を有し、優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備えたモルタル硬化体を形成することが可能なセメント組成物及びモルタル組成物を提供することを目的とする。また、適度な圧縮強度を有するとともに、優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備えたモルタル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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明では、ポルトランドセメント、石灰石粉末、無機系膨張材、細骨材、軽量骨材及び再乳化形樹脂粉末を含むセメント組成物であって、軽量骨材は、主成分としてガラスを含む原料を焼成して得られたものであり、再乳化形樹脂粉末は、主成分としてスチレン／アクリル共重合系樹脂を含有し、且つガラス転移温度（Ｔｇ）が−１０〜２２℃であるセメント組成物を提供する。
【００１０】
本発明のセメント組成物を、補修用セメント組成物として用いることにより、良好な施工性を有するとともに、コンクリート構造体と一体化したときに適度な圧縮強度（すなわちコンクリート構造体と同等以上の圧縮強度）を有し、且つ優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備えたモルタル硬化体を形成することができる。このように、本発明のセメント組成物を用いて得られるモルタル硬化体が優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備える理由は必ずしも明らかではないがその理由の一つとして、本発明者らはセメント組成物に含まれる各成分が相互に作用するとともに、特に特定の軽量骨材と特定の再乳化形樹脂粉末との組み合わせによって生じる作用が接着性及び接着耐久性の向上に寄与しているものと考えている。
【００１１】
別の理由としては、外気温の変動に対する接着界面での挙動が改善することが考えられる。即ち、通常モルタル組成物は、外気温の変動（例えば屋外で１年経過すること）により微細なひび割れが発生しやすく、接着性が低下する傾向にある。しかしながら、本発明のモルタル組成物によれば、ガラス転移温度が−１０〜２２℃であるスチレン／アクリル共重合系再乳化形樹脂粉末を含むことによって、低温又は高温と気温が変動する環境下で用いられる場合にも優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備えたモルタル硬化体を形成できると考えている。
【００１２】
本発明のセメント組成物は、以下の態様であることが好ましい。本発明のセメント組成物は、以下の態様を適宜組み合わせることがより好ましい。
【００１３】
軽量骨材は、嵩比重が０．２５〜０．６０であり、粒子径が１２００μｍ以上であり且つ２５００μｍ未満である粒子の質量割合が４５質量％以下であり、粒子径が６００μｍ以上であり且つ１２００μｍ未満である粒子の質量割合が４０〜７０質量％であることが好ましい。これによって、一層優れた施工性を有するセメント組成物とすることができる。
【００１４】
ポルトランドセメント１００質量部に対し、石灰石粉末を５〜８０質量部、無機系膨張材を５〜１５質量部、細骨材を５〜９０質量部、軽量骨材を３．５〜３０質量部、及び再乳化形樹脂粉末を３〜１５質量部含むことが好ましい。これによって、一層良好な圧縮強度と一層優れた接着耐久性を有するモルタル硬化体を形成することができる。
【００１５】
無機系膨張材は生石灰−石膏系膨張材を含むことが好ましい。これによって、一層良好な圧縮強度と一層優れた接着耐久性を有するモルタル硬化体を形成することができる。
【００１６】
本発明ではまた、上記セメント組成物と水とを含むモルタル組成物、及び当該モルタル組成物を硬化して得られるモルタル硬化体を提供する。このモルタル組成物は、上記特徴を有するセメント組成物を含むものであることから、優れた施工性を有するとともに、適度な圧縮強度、優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備えたモルタル硬化体を形成することができる。このため、補修用モルタル組成物として好適に用いることができる。また、上記モルタル硬化体は、このモルタル組成物を用いて得られるものであることから、コンクリートと一体化したときにコンクリートと同等以上の圧縮強度を有するとともに、優れた接着性及び優れた接着耐久性とを兼ね備える。したがって、劣化したコンクリートの修復材として好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、良好な施工性を有するとともに、コンクリート構造体と一体化したときに適度な圧縮強度を有し、優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備えたモルタル硬化体を形成することが可能なセメント組成物及びモルタル組成物を提供することができる。また、本発明によれば、適度な圧縮強度、優れた接着性及び優れた接着耐久性を兼ね備えた軽量タイプのモルタル硬化体を提供することができる。本発明のセメント組成物及びモルタル組成物は、補修用セメント組成物又は補修用モルタル組成物として、コンクリート構造体の断面修復に好適に用いられる。また、本発明のセメント組成物又はモルタル組成物を用いれば、鏝塗り又は吹き付け施工を容易に実施することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜セメント組成物＞
以下、本発明のセメント組成物の好適な実施形態を以下に説明する。本実施形態のセメント組成物は、コンクリートの補修に用いる補修用セメント組成物である。本実施形態のセメント組成物は、ポルトランドセメント、石灰石粉末、無機系膨張材、細骨材、軽量骨材及び再乳化形樹脂粉末を含む補修用セメント組成物である。
【００１９】
セメント組成物に含まれる軽量骨材は、主成分としてガラスを含有する原料を焼成して得られた軽量骨材（ガラス焼成軽量骨材）である。セメント組成物に含まれる再乳化形樹脂粉末は、主成分としてスチレン／アクリル共重合系樹脂を含有し、且つガラス転移温度が（Ｔｇ）−１０〜２２℃のものである。本実施形態の補修用セメント組成物と水とを配合し、混練して得られた補修用モルタル組成物は、良好な施工性を有する。また、この補修用モルタル組成物を用いれば、コンクリート構造体と一体化したときに適度な圧縮強度を有するとともに、優れた接着性及び優れた接着耐久性を兼ね備えた補修用モルタル硬化体を得ることができる。以下、本実施形態のセメント組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。
【００２０】
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、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。
【００２１】
石灰石粉末としては、通常の市販のものを用いることができる。これらのうち、白色度の高い石灰石粉末（寒水石粉末）を用いることが好ましい。
【００２２】
石灰石粉末は、好ましくは、石灰石粉末全体を基準として、粒子径３００μｍ以上の粒子を含まず、粒子径が１５０μｍ以上であり且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合が２０質量％未満であり、粒子径が７５μｍ以上であり且つ１５０μｍ未満である粒子の質量割合が１０〜５０質量％である。本実施形態のセメント組成物は、粒子径が上述の範囲にある石灰石粉末を含むことによって、補修用モルタル組成物を施工する時間を十分に確保することが可能になるとともに、良好な強度の発現を得ることができる。
【００２３】
石灰石粉末の粒子径は、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１５０μｍ以上であり且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合」とは、篩目３００μｍの篩いを用いたときに篩目３００μｍの篩いを通過し、且つ、篩目１５０μｍの篩を用いたとき、篩目１５０μｍの篩上に残る粒子の石灰石粉末全体に対する質量割合のことをいう。
【００２４】
本実施形態のセメント組成物における石灰石粉末の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、
好ましくは５〜８０質量部であり、
より好ましくは１０〜７０質量部であり、
さらに好ましくは１５〜６０質量部であり、
特に好ましくは２０〜５８質量部である。
【００２５】
石灰石粉末を、上述の好ましい範囲で含有することによって、補修用モルタル組成物を施工する時間を十分に確保することが可能になるとともに、良好な強度の発現を得ることができる。
【００２６】
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などを用いることができる。このうち、一層優れた接着耐久性を有するモルタル硬化体とする観点から、生石灰−石膏系膨張材を含むことが好ましい。
【００２７】
本実施形態のセメント組成物における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５〜１５質量部であり、
より好ましくは６〜１３質量部であり、
さらに好ましくは７〜１２質量部であり、
特に好ましくは８〜１１質量部である。
【００２８】
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、補修用モルタル硬化体の過度な収縮を抑制することができる。また、それとともに、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。
【００２９】
細骨材は、細骨材全体を基準として、粒子径が６００μｍ以上である粒子の質量割合が５質量％未満であり、吸水率が１．６％以下であることが好ましい。このような細骨材として、珪砂、川砂、陸砂、海砂、砕砂等の砂類から選択したものを好適に用いることができる。
【００３０】
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６００μｍ以上である粒子の質量割合」とは、篩目６００μｍの篩いを用いたときの篩上残分の粒子の細骨材全体に対する質量割合のことをいう。また、細骨材の吸水率は、ＪＩＳ Ａ １１０９：２００６に規定されている骨材の吸水率（単位：％）の測定方法に準じて測定した値をいう。
【００３１】
細骨材中が６００μｍ以上の粒子径を有する粗粒分を５質量％以上含む場合、又は、細骨材の吸水率が１．６％を超える場合、本実施形態のセメント組成物の十分に優れた施工性が損なわれる傾向にある。上記粗粒分の下限値に特に制限はなく、０質量％であってもよい。
【００３２】
一層優れた施工性を有するセメント組成物とする観点から、細骨材中の上記粗粒分は、
好ましくは０〜３質量％であり、
より好ましくは０〜０．５質量％であり、
さらに好ましくは０〜０．２質量％であり、
特に好ましくは０．０１〜０．１５質量％である。
【００３３】
吸水率の下限値に特に制限はなく、０％であってもよい。一層優れた施工性を有するセメント組成物とする観点から、細骨材の吸水率は、
好ましくは０〜１．５０％であり、
より好ましくは０〜１．４０％であり、
さらに好ましくは０〜１．３０％であり、
特に好ましくは０．１〜１．２８％である。
【００３４】
細骨材の単位容積質量は、１．４５〜１．７０ｋｇ／Ｌであることが好ましい。これによって、一層優れた施工性を有するセメント組成物とすることができる。ここで、「単位容積質量」とは、ＪＩＳ Ａ １１０４−２００６に規定される骨材の単位容積質量（単位：ｋｇ／Ｌ）をいう。
【００３５】
一層優れた施工性を有するセメント組成物とする観点から、細骨材の単位容積質量は、
好ましくは１．４５〜１．７０ｋｇ／Ｌであり、
より好ましくは１．５０〜１．６０ｋｇ／Ｌであり、
さらに好ましくは１．５１〜１．５７ｋｇ／Ｌであり、
特に好ましくは１．５２〜１．５５ｋｇ／Ｌである。
【００３６】
本実施形態のセメン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５〜９０質量部であり、
より好ましくは１０〜７０質量部であり、
さらに好ましくは１５〜５５質量部であり、
特に好ましくは３０〜４０質量部である。
【００３７】
セメント組成物中の細骨材の含有量を上記範囲とすることによって、一層良好な施工性を有するとともに、コンクリート構造体と一体化したときに、コンクリート構造体と同等以上の圧縮強度を有しつつ、一層優れた接着耐久性を有する補修用モルタル硬化体を得ることができる。
【００３８】
軽量骨材は、ガラスを主成分とする原料（例えば、ガラスの含有量が８０質量％以上）を焼成する焼成工程を有する製造方法によって得られるガラス骨材である。原料に含まれるガラスとしては、ビンや板ガラス等の廃ガラスを用いることができる。また、ガラス骨材は軽量であり、主成分としてガラスを含有する球状物であるため、強度が高いうえに吸水量も少ない。したがって、モルタル硬化体の強度を確保しながら、一層の軽量化を図ることができる。
【００３９】
軽量骨材（ガラス骨材）の製造方法は、例えば、主成分として廃ガラスを含む原料をボールミル等の粉砕機で粉砕して調合する調合工程と、調合した原料を造粒機又はスプレードライヤーで球状化して粒状物を得る球状化工程と、粒状物をロータリーキルン等で焼成する焼成工程と、振動篩機により分級する分級工程と、を有する。
【００４０】
軽量骨材の嵩比重は、
好ましくは０．２５〜０．６０であり、
より好ましくは０．３０〜０．５５であり、
さらに好ましくは０．３３〜０．５０であり、
特に好ましくは０．３５〜０．４５である。
【００４１】
軽量骨材の嵩比重を、上述の範囲にすることによって、施工性を一層良好にすることができる。
【００４２】
軽量骨材は、粒子径２５００μｍ以上の粒子を含まず、且つ軽量骨材全体に対し、粒子径が１２００μｍ以上であり且つ２５００μｍ未満である粒子の質量割合は、
好ましくは４５質量％以下であり、
より好ましくは１〜４０質量％であり、
さらに好ましくは２〜３７質量％である。
【００４３】
また、上述の質量割合を満足しつつ、軽量骨材全体に対し、粒子径が６００μｍ以上であり且つ１２００μｍ未満である粒子の質量割合が、
好ましくは４０〜７０質量％であり、
より好ましくは４５〜６５質量％であり、
さらに好ましくは５０〜６０質量％である。
【００４４】
軽量骨材の粒子径を、上述の質量割合の範囲とすることにより、一層良好な施工性を有しつつ、一層優れた接着性と接着耐久性を有するモルタル硬化体を得ることができる。
【００４５】
軽量骨材の粒子径は、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１２００μｍ以上であり且つ２５００μｍ未満の粒子の質量割合」とは、篩目２５００μｍの篩いを用いたとき、篩目２５００μｍの篩いを通過し、且つ篩目１２００μｍの篩を用いたとき、篩目１２００μｍの篩上に残る粒子の軽量骨材全体に対する質量割合のことをいう。
【００４６】
軽量骨材の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、
好ましくは１０〜７０容量部であり、
より好ましくは１５〜６０容量部であり、
さらに好ましくは２０〜５５容量部であり、
特に好ましくは３０〜５０容量部である。
【００４７】
軽量骨材は、通常容量基準で配合量を規定するため、含有量の範囲を「容量部」で示したが、質量基準では以下の含有量であることが好ましい。すなわち、軽量骨材の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、
好ましくは３．５〜３０質量部であり、
より好ましくは５〜２５質量部であり、
さらに好ましくは７〜２２質量部であり、
特に好ましくは９〜２０質量部である。
【００４８】
軽量骨材の含有量を、上記範囲にすることによって、良好な施工性有しつつ、一層優れた接着性及び接着耐久性を有するモルタル硬化体を得ることができる。
【００４９】
再乳化形樹脂粉末としては、公知の製造方法で製造されたものを用いることができる。例えば、水性ポリマーディスパージョンを噴霧する方法、又はフリーズドライなどの方法で溶媒を除去し、乾燥して得られる再乳化形樹脂粉末を用いることが好ましい。再乳化形樹脂粉末は、ブロッキング防止剤が再乳化形樹脂粉末の表面に付着しているものであってもよい。
【００５０】
再乳化形樹脂粉末としては、主成分としてスチレン／アクリル共重合系樹脂を含むものであり、総モノマー基準で、スチレン及び少なくとも１種のアルキル（メト）アクリレートを合計で５０質量％以上含有し、且つ総モノマー基準で、エポキシド基含有エチレン系不飽和コモノマーを基礎とするコポリマーを０．１〜５０質量％含有するものが好ましい。また、上記コポリマーのコモノマー単位は、反応性エポキシド基を含むことがより好ましい。これによって、一層優れた接着耐久性を有するモルタル硬化体を得ることができる。
【００５１】
再乳化形樹脂粉末のガラス転移温度（Ｔｇ）は、
−１０〜２２℃であり、
好ましくは０〜２１℃
より好ましくは５〜２０℃
さらに好ましくは１０〜２０℃である。
【００５２】
再乳化形樹脂粉末のガラス転移温度（Ｔｇ）が上述の範囲であると、一層優れた接着耐久性を有するモルタル硬化体を得ることができる。なお、本明細書におけるガラス転移温度は、ＤＳＣ法により測定することができる。具体的には、まず、試験片を室温から３℃／分の速度で昇温させ、示差走査熱量計にて吸熱量を測定し、吸熱曲線を得る。次に、得られた吸熱曲線のベースラインと変曲点（上に凸の曲線が下に凸の曲線に変わる点）における接線との交点からガラス転移温度（Ｔｇ）を求めることができる。
【００５３】
再乳化形樹脂粉末の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、
好ましくは３〜１５質量部であり、
より好ましくは４〜１２質量部であり、
さらに好ましくは５〜１０質量部であり、
特に好ましくは６〜９質量部である。
【００５４】
再乳化樹脂粉末の添加量を上記範囲とすることによって、モルタル硬化体とコンクリート構造体との接着性及び接着耐久性を一層優れたものとすることができる。
【００５５】
本実施形態のセメント組成物には、モルタル硬化体の曲げ強度を向上するとともにクラックの発生が十分に抑制された良好な表面を有するモルタル硬化体を得る観点から、合成樹脂繊維を含むことが好ましい。
【００５６】
合成樹脂繊維としては、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール及びポリ塩化ビニルなどの合成樹脂成分からなる合成樹脂繊維を用いることができる。これらの中から選択される一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５７】
合成樹脂繊維の繊維長は、セメント組成物との混合時のハンドリング性や補修用モルタル組成物中での分散性の点から
好ましくは２．０〜１５ｍｍであり、
より好ましくは３．０〜１０ｍｍであり、
さらに好ましくは４．０〜８．０ｍｍであり、
特に好ましくは５．０〜７．０ｍｍである。
【００５８】
合成樹脂繊維は、セメント組成物の特性を損なわない範囲で添加することができる。合成樹脂繊維の添加量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、
好ましくは０．０１〜５質量部であり、
より好ましくは０．０５〜２質量部であり、
さらに好ましくは０．０８〜１質量部であり、
特に好ましくは０．３〜０．５質量部である。
【００５９】
合成樹脂繊維の繊維長及び添加量を上述の範囲とすることによって、クラックの発生が十分に抑制された表面を有するモルタル硬化体を得ることができる。
【００６０】
本実施形態のセメント組成物は、コンクリート構造体の断面修復に好適に用いることができる。本実施形態のセメント組成物を用いて、鏝塗り又は吹き付け施工を容易に行うことが可能な軽量タイプの補修用モルタル組成物を得ることができる。
【００６１】
＜モルタル組成物＞
本発明のモルタル組成物は、上述のセメン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。本発明のモルタル組成物の好適な実施形態を以下に説明する。本実施形態のモルタル組成物は、補修用のモルタル組成物として好適に用いることができる。モルタル組成物を調製する際に、水の配合量を適宜変更することによって、モルタル組成物のフロー値及び単位容積質量を調整することができる。このように水の配合量を変更することによって、用途に適した補修用モルタル組成物を調製することができる。ここで、フロー値とは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載の試験方法に準拠して測定される値であり、単位容積質量とは、ＪＩＳ Ａ １１７１−２０００「ポリマーセメントモルタルの試験方法」に記載の試験方法に準拠して測定される値（単位：ｋｇ／Ｌ）である。
【００６２】
水の配合量は、セメント組成物１００質量部に対し、
好ましくは１２〜２７質量部であり、
より好ましくは１４〜２５質量部であり、
さらに好ましくは１６〜２４質量部であり、
特に好ましくは１８〜２３質量部である。
【００６３】
本実施形態のモルタル組成物のフロー値は、
好ましくは１５５〜２１０ｍｍであり、
より好ましくは１６０〜２００ｍｍであり、
さらに好ましくは１６５〜１９０ｍｍであり、
特に好ましくは１７０〜１８０ｍｍである。
【００６４】
フロー値を上述の範囲とすることによって、一層良好な施工性（良好な鏝塗り性や吹き付け性）を有するモルタル組成物とすることができる。
【００６５】
本実施形態のモルタル組成物の単位容積質量は、
好ましくは１．４５〜１．８５ｋｇ／Ｌであり、
より好ましくは１．５０〜１．８０ｋｇ／Ｌであり、
さらに好ましくは１．５５〜１．７８ｋｇ／Ｌであり、
特に好ましくは１．５０〜１．７６ｋｇ／Ｌ（リットル）である。
【００６６】
単位容積質量を上述の範囲とすることによって、モルタル組成物の良好な施工性（良好な鏝塗り性や吹き付け性）を維持しつつ、コンクリート構造体と一体化するための適度な圧縮強度と一層優れた接着性を兼ね備えたモルタル硬化体を得ることができる。
【００６７】
＜モルタル硬化体＞
本発明のモルタル硬化体は、上述のモルタル組成物を硬化させることによって得ることができる。本発明のモルタル硬化体の好適な実施形態を以下に説明する。本実施形態のモルタル硬化体は、補修用モルタル硬化体として好適に用いることができる。すなわち、上述のモルタル組成物が硬化して形成される本実施形態のモルタル硬化体は、コンクリート構造体と一体化するに際し、コンクリートと同等以上の圧縮強度を有するとともに、優れた接着性及び優れた接着耐久性を兼ね備える。
【００６８】
ここで、圧縮強度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載の試験方法に準拠して測定される値である。また、接着強度（標準時）は、ＪＩＳ Ａ ６９１６−２０００「建築用下地調整塗材」に記載の付着強さ試験方法（標準養生）に準拠して測定される値である。接着強度（湿潤時、温冷繰り返し試験後、耐アルカリ性試験後）は、東日本・中日本・西日本高速道路株式会社規格「構造物施工管理要領平成２１年７月版 ３−５−５断面修復の性能照査 表３−５−２左官工法による断面修復の性能照査項目」に記載のコンクリートとの付着性試験方法に準拠して測定される値である。
【００６９】
本実施形態のモルタル硬化体の圧縮強度は、
好ましくは３０Ｎ／ｍｍ２以上であり、
より好ましくは３２Ｎ／ｍｍ２以上であり、
さらに好ましくは３４Ｎ／ｍｍ２以上であり、
特に好ましくは３６Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００７０】
圧縮強度が上述の範囲であることによって、モルタル硬化体は、コンクリート構造体と一体化した際に、一体化に適した強度、すなわちコンクリートと同等以上の強度を有する。
【００７１】
本実施形態のモルタル硬化体の接着強度（標準時）は、
好ましくは１．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
より好ましくは２．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、
更に好ましくは２．３Ｎ／ｍｍ２以上であり、
特に好ましくは２．５Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００７２】
本実施形態のモルタル硬化体の接着強度（湿潤時）は、
好ましくは１．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
より好ましくは２．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、
さらに好ましくは２．３Ｎ／ｍｍ２以上であり、
特に好ましくは２．５Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００７３】
接着強度（標準時、湿潤時）が上述の値以上であることによって、補修用モルタル硬化体は、コンクリート構造体と一体化するに際し、十分に優れた接着性を有する。
【００７４】
本実施形態のモルタル硬化体の接着強度（温冷繰り返し試験後）は、
好ましくは１．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
より好ましくは１．７Ｎ／ｍｍ２以上であり、
さらに好ましくは１．９Ｎ／ｍｍ２以上であり、
特に好ましくは２．０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００７５】
本実施形態のモルタル硬化体の接着強度（耐アルカリ性試験後）は、
好ましくは１．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
より好ましくは１．７Ｎ／ｍｍ２以上であり、
さらに好ましくは１．９Ｎ／ｍｍ２以上であり、
特に好ましくは２．０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００７６】
接着強度（温冷繰り返し試験後、耐アルカリ性試験後）が上述の値以上であることによって、モルタル硬化体は、コンクリート構造体と一体化した後の接着耐久性に優れる。
【００７７】
本実施形態のモルタル硬化体は、促進中性化試験により、耐久性を評価することができる。モルタル硬化体の促進中性化試験は、ＪＩＳ Ａ １１５３−２００３「コンクリートの促進中性化試験」に記載の試験方法に準拠し、中性化深さを測定することができる。
【００７８】
本実施形態のモルタル硬化体の中性化深さ（平均値）は、
材齢２８日の場合には、好ましくは１．０ｍｍ以下であり、
材齢５６日の場合には、好ましくは１．０ｍｍ以下であり、
材齢９１日の場合には、好ましくは２．０ｍｍ以下であり、
材齢１８２日の場合には、好ましくは３．０ｍｍ以下である。
【００７９】
本実施形態のモルタル硬化体は、凍結融解試験により、耐凍害性を評価することができる。モルタル硬化体の凍結融解試験は、ＪＩＳ Ａ １１４８−２０１０「コンクリートの凍結融解試験方法（Ａ法）」に記載の試験方法に準拠し、たわみ振動の一次共鳴振動数及び質量を測定し、相対動弾性係数及び質量減少率を算出することができる。
【００８０】
本実施形態のモルタル硬化体の相対動弾性係数は、
約６０サイクルの場合には、好ましくは９６％以上であり、
約１５０サイクルの場合には、好ましくは９５％以上であり、
約２１０サイクルの場合には、好ましくは９３％以上であり、
約３００サイクルの場合には、好ましくは９０％以上である。
【００８１】
本実施形態のモルタル硬化体の質量減少率は、
約６０サイクルの場合には、好ましくは０．１％以下であり、
約１５０サイクルの場合には、好ましくは０．２％以下であり、
約２１０サイクルの場合には、好ましくは０．３％以下であり、
約３００サイクルの場合には、好ましくは０．５％以下である。
【００８２】
本実施形態のセメント組成物は、良好な施工性やコンクリート構造体と一体化するに際し、適度な圧縮強度を有し、且つ優れた接着性及び優れた接着耐久性を兼ね備える。
【００８３】
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】
【００８４】
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。
【００８５】
（実施例１〜５、比較例１〜９）
［補修用セメント組成物の調製］
以下（１）〜（７）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）石灰石粉末
・寒水石粉末（粒子径が１５０μｍ以上であり且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合＝１５．２質量％、粒子径が７５μｍ以上であり且つ１５０μｍ未満である粒子の質量割合＝３５．６質量％）
（３）無機系膨張材
・生石灰−石膏系膨張材（太平洋マテリアル株式会社製）
（４）細骨材
・珪砂（粒子径が６００μｍ以上である粒子の質量割合＝０．１質量％、吸水率＝１．２５％、単位容積質量＝１．５３ｋｇ／Ｌ）
【００８６】
（５）軽量骨材
・軽量骨材Ａ：主成分としてガラスを含む原料を焼成して得られたガラス骨材（嵩比重＝０．３５、粒子径が１２００μｍ以上であり且つ２０００μｍ未満である粒子の質量割合＝３６．７質量％、粒子径が６００μｍ以上であり且つ１２００μｍ未満である粒子の質量割合＝５４．４質量％）
・軽量骨材Ｂ：主成分としてガラスを含む原料を焼成して得られたガラス骨材（嵩比重＝０．４０、粒子径が１２００μｍ以上であり且つ２０００μｍ未満である粒子の質量割合＝３６．７質量％、粒子径６００μｍ以上であり且つ１２００μｍ未満の粒子の質量割合＝６０．２質量％）
・軽量骨材Ｃ：パーライト（嵩比重＝０．１９、粒子径が１２００μｍ以上であり且つ２０００μｍ未満である粒子の質量割合＝７９．９質量％、粒子径が６００μｍ以上であり且つ１２００μｍ未満である粒子の質量割合＝１０．５質量％）
【００８７】
（６）再乳化形樹脂粉末
・樹脂粉末Ａ：スチレン／アクリル共重合系再乳化形樹脂粉末（ガラス転移温度＝１５℃）
・樹脂粉末Ｂ：スチレン／アクリル共重合系再乳化形樹脂粉末（ガラス転移温度＝−１５℃）
・樹脂粉末Ｃ：スチレン／アクリル共重合系再乳化形樹脂粉末（ガラス転移温度＝２３℃）
・樹脂粉末Ｄ：アクリル系再乳化形樹脂粉末（ガラス転移温度＝−３℃）
・樹脂粉末Ｅ：酢酸ビニル／ベオバ／アクリル共重合系再乳化形樹脂粉末（ガラス転移温度＝１５℃）
（７）合成樹脂繊維
・ビニロン繊維（株式会社クラレ社製、繊維長＝６ｍｍ）
【００８８】
上述の（１）ポルトランドセメント、（２）石灰石粉末、（３）無機系膨張材、（４）細骨材、（５）軽量骨材、（６）再乳化形樹脂粉末、（７）合成樹脂繊維を表１及び表２に示す割合で配合し、各実施例及び各比較例の補修用セメント組成物を調製した。表１，２において、（２）石灰石粉末、（３）無機系膨張材、（４）細骨材、（６）再乳化形樹脂粉末の配合割合は、（１）ポルトランドセメント１００質量部に対する質量部で示し、（５）軽量骨材の配合割合は、（１）ポルトランドセメント１００質量部に対する容量部で示した。なお、表１，２に示された軽量骨材の配合割合（容量部）に、それぞれの軽量骨材の嵩比重を乗じれば、ポルトランドセメント１００質量部に対する軽量骨材の配合割合（質量部）を算出することができる。表１，２中の空欄は未配合を示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】
【表２】
【００９１】
［補修用モルタル組成物の調製］
表１及び表２に示す配合割合で調製した各補修用セメント組成物１ｋｇに対して、表３及び表４に示す水量を配合して混練し、各実施例及び各比較例の補修用モルタル組成物を調製した。混練は、温度２０℃、相対湿度６５％の条件下で、ホバートミキサーを用いて低速で３分間行った。
【００９２】
［補修用モルタル組成物及びモルタル硬化物の物性の評価方法］
調製した各実施例及び各比較例の補修用モルタル組成物又はモルタル硬化体のフロー値、単位容積質量、圧縮強度、及び接着強度を測定した。測定結果は、表３及び表４に示す通りであった。各測定は、以下に示す方法で行った。
【００９３】
（１）フロー値の測定方法
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載の試験方法に準拠してフロー値を測定した。
（２）単位容積質量の測定方法
ＪＩＳ Ａ １１７１−２０００「ポリマーセメントモルタルの試験方法」に記載の試験方法に準拠して単位容積質量を測定した。
（３）圧縮強度の測定方法
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載の試験方法に準拠して材齢２８日の圧縮強度を測定した。
（４）接着強度の測定方法
接着強度は、以下の通り異なる条件で測定を行った。
・標準時
ＪＩＳ Ａ ６９１６−２０００「建築用下地調整塗材」に記載の付着強さ試験方法（標準養生）に準拠して標準時の接着強度を測定した。
・湿潤時、温冷繰り返し試験後、耐アルカリ性試験後
東日本・中日本・西日本高速道路株式会社規格「構造物施工管理要領平成２１年７月版 ３−５−５断面修復の性能照査 表３−５−２左官工法による断面修復の性能照査項目」に記載のコンクリートとの付着性試験方法に準拠して、湿潤時、温冷繰り返し試験後及び耐アルカリ性試験後の接着強度を測定した。
【００９４】
標準時及び湿潤時の接着強度を接着性の評価の指標とし、温冷繰り返し試験後及び耐アルカリ性試験後の接着強度を、接着耐久性の評価の指標とした。
【００９５】
【表３】
【００９６】
【表４】
【００９７】
表３及び表４に示す通り、実施例１〜５のモルタル硬化体は、いずれの環境下においても、高い接着強度を有していた。実施例１〜５の補修用モルタル組成物のフロー値は、１７０〜１８０ｍｍであった。この結果は、各実施例の補修用セメント組成物が良好な施工性（良好な鏝塗り性及び吹き付け性）を有することを示している。
【００９８】
実施例１〜５の補修用モルタル組成物の単位容積質量は、１．５０〜１．８０ｋｇ／Ｌであった。この結果は、各実施例の補修用セメント組成物が良好な施工性（良好な鏝塗り性及び吹き付け性）を有することを示している。
【００９９】
軽量骨材Ｃ（パーライト）を用いた比較例６、８及び９のモルタル硬化体は、それぞれ異なるガラス転移温度（Ｔｇ）を有する樹脂粉末を用いたものであるが、いずれも接着強度が低かった。特に、接着耐久性の指標となる温冷繰り返し試験後及び耐アルカリ性試験後の接着強度が０Ｎ／ｍｍ２であり、耐久性に劣ることが確認された。また、比較例８は、圧縮強度が３０Ｎ／ｍｍ２以上であったが、接着強度が低いことから、圧縮強度の値と接着強度の値との間に相関関係は見出せなかった。
【０１００】
樹脂粉末Ｂを配合した比較例６と、樹脂粉末Ｂを配合し、軽量骨材Ｃ（パーライト）から軽量骨材Ａ（ガラス焼成軽量骨材）に置き換えた比較例５及び７との比較から、軽量骨材Ａを配合すると接着強度が高くなる傾向が確認された。ただし、比較例５及び７は、４種類の接着強度のうちの一部が１．５Ｎ／ｍｍ２以下と低かった。
【０１０１】
樹脂粉末Ｂを配合した比較例１と、樹脂粉末Ａを配合した実施例１との比較から、樹脂粉末Ａを配合することで、接着強度が高くなることが確認された。また、実施例１は、４種類の接着強度の全てが１．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、圧縮強度も３０Ｎ／ｍｍ２以上であった。
【０１０２】
樹脂粉末Ａを配合した実施例１と、樹脂粉末Ｄを配合した比較例２及び３との比較から、樹脂粉末Ｄを配合すると、軽量骨材Ａの配合量にかかわらず、温冷繰り返し試験後の接着強度が低くなることが確認された。
【０１０３】
樹脂粉末Ａを配合した実施例２及び３と樹脂粉末Ｄを配合した比較例４とを比較から、樹脂粉末Ａを配合することで軽量骨材Ａの配合量にかかわらず、４種類の接着強度の全てが１．５Ｎ／ｍｍ２以上となることが確認された。
【０１０４】
実施例４及び実施例５は、それぞれ嵩比重の異なる軽量骨材Ａ及びＢを配合しているが、どちらも４種類の接着強度が１．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、圧縮強度が３０Ｎ／ｍｍ２以上であった。
【０１０５】
以上のことから、実施例１〜５のように、ガラス転移温度が−１０〜２２℃の範囲で、且つスチレン／アクリル共重合系樹脂からなる再乳化形樹脂粉末（樹脂粉末Ａ）及びガラス焼成軽量骨材（軽量骨材Ａ、Ｂ）を含む補修用セメント組成物は、良好な施工性を有するとともに、コンクリート構造体と一体化した場合に適度な圧縮強度を有し、優れた接着性及び優れた接着耐久性を有することが確認された。すなわち、本実施例の補修用セメント組成物は、コンクリート構造体の断面修復に好適に用いることが可能であるうえに、鏝塗り又は吹き付け等の作業を容易に行うことができる。
【０１０６】
（中性化深さ）
実施例５の補修用モルタル組成物を実施例６とし、ＪＩＳ Ａ ５２０１−２００２「セメントの物理試験方法」に記載の配合で調製した１：３モルタルを比較例１０として、ＪＩＳ Ａ １１５３−２００３「コンクリートの促進中性化試験」に記載の試験方法に準拠し、中性化深さを測定した。促進中性化試験に用いる供試体は、断面形状が正方形で、その一辺の長さは１００ｍｍ、長さは４００ｍｍとし、３個用意した。
【０１０７】
供試体は、材齢１日後脱型し、材齢４週まで水中で養生を行い、その後材齢８週まで気中で養生を行った。また、材齢７〜８週の間に、供試体の打込み面、底面及び両端面をシールした。中性化の促進条件は、２０℃、相対湿度６５％、二酸化炭素濃度５％とした。各材齢期間における供試体について、端部から６０ｍｍの位置で切断し、フェノールフタレイン１％アルコール溶液を噴霧し、赤変しない部分の長さ（ｍｍ）について、１側面につき６等分した５か所を測定し、得られた値の平均値を算出した。実施例６及び比較例１０の測定結果（平均値）を表５に示す。
【０１０８】
【表５】
【０１０９】
表５に示すとおり、実施例６については材齢９１日まで中性化深さの平均値が０．０ｍｍであり、材齢１８２日でも平均値が２．０ｍｍと、耐久性に優れていることを示した。一方、比較例１０については、材齢２８日で平均値が２．４ｍｍになっており、耐久性に優れていないことを示した。
【０１１０】
（凍結融解）
実施例５の補修用モルタル組成物を実施例７とし、ＪＩＳ Ａ ５２０１−２００２「セメントの物理試験方法」に記載の配合で調製した１：３モルタルを比較例１１として、ＪＩＳ Ａ １１４８−２０１０「コンクリートの凍結融解試験方法（Ａ法）」に記載の試験方法に準拠し、たわみ振動の一次共鳴振動数及び質量を測定し、相対動弾性係数及び質量減少率を算出した。凍結融解試験に用いる供試体は、断面形状が正方形で、その一辺の長さは１００ｍｍ、長さは４００ｍｍとし、３個用意した。
【０１１１】
供試体は、材齢１日後脱型し、材齢４週まで２０℃の水中で養生を行った。試験開始材齢は２８日とし、凍結融解の１サイクルは、供試体の中心部温度が５℃から−１８℃に下がり、また、−１８℃から５℃に上がるものとし、３〜４時間とした。たわみ振動の一次共鳴振動数及び質量の測定は、約３０サイクルごとに行い、得られた値の平均値を算出した。実施例７及び比較例１１の測定結果（平均値）を表６に示す。
【０１１２】
【表６】
【０１１３】
表６に示すとおり、実施例７については比較例１１よりも相対動弾性係数及び質量減少率の変動が少なく、耐凍害性に優れていることを示した。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明によれば、良好な施工性を有するとともに、コンクリート構造体と一体化するに際し、一体化に適した圧縮強度と、優れた接着性及び接着耐久性とを兼ね備えた軽量タイプのモルタル硬化体を形成可能なセメント組成物及びモルタル組成物を提供することができる。また、適度な圧縮強度を有するとともに、優れた接着性及び優れた接着耐久性を兼ね備えた軽量タイプのモルタル硬化体を提供することができる。本発明のセメント組成物及びモルタル組成物は、補修用セメント組成物又は補修用モルタル組成物として、コンクリート構造体の断面修復に好適に用いられる。また、本発明のセメント組成物及びモルタル組成物を用いれば、鏝塗り又は吹き付け施工を容易に実施することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木・建築分野の各種工事に用いられるセメント組成物、モルタル組成物、及びモルタル硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種構造物に用いられるコンクリートは、本来耐久性に優れたものであるが、構造や使用環境によってその一部が劣化する場合がある。このような劣化は、コンクリートの強度低下等の原因となるため、修復する必要がある。修復の際には、劣化箇所を除去した後、モルタル組成物などの断面修復材が用いられる。
【０００３】
軽量、高強度で土木・建築分野の断面修復用に使用するモルタル組成物やモルタル組成物の製造に用いるセメント組成物としては、特許文献１〜４のものが知られている。特許文献１には、軽量で且つある程度の強度と接着力を兼ね備えるモルタル組成物として、セメントと、ガラス粉末に発泡剤を混合し、造粒し、焼成して製造されたガラス骨材とを含むモルタル組成物が開示されている。この特許文献１では、シリカヒュームを結合材の一部とすることで圧縮強度を改善すること、ポリマー結合剤を添加することにより、強度と接着力を良好にできること、及び廃ガラスをガラス骨材の原料にすることでリサイクルできることが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、セラミックス系焼成物細骨材とシリカフュームを配合してなり、特に吹き付け施工用の軽量モルタルとして、比重が１．６以下で、圧縮強度が５０Ｎ／ｍｍ２以上である軽量モルタルが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、強度に優れ、かつ耐アルカリ性や耐透水性にも優れたモルタル用軽量骨材として、発泡ガラスに有機ポリマーをコーティングしたモルタル用軽量骨材及び該モルタル用軽量骨材を用いたモルタル組成物が開示されている。特許文献４には、モルタル組成物を鏝で補修部に塗った場合、その塗膜表面には凹凸が目立たず、平滑性に富み、外観性に優れ、更には金鏝で塗る場合の作業性にも優れているセメント組成物として、造粒されたガラス粉末製骨材と硅砂（天然砂）とを含むセメント組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２３３９６１号公報
【特許文献２】特開２００１−０３９７８２号公報
【特許文献３】特開２００３−０８９５５８号公報
【特許文献４】特開２００４−２５６３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、造粒型の軽量骨材を用いたモルタル組成物は、良好な施工性や、コンクリート構造体と一体化したときに、適度な圧縮強度を得ることは可能であったものの、コンクリート構造体との接着性、特に接着耐久性が十分ではなかった。
【０００８】
本発明は、良好な施工性を有するとともに、コンクリート構造体と一体化したときに適度な圧縮強度を有し、優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備えたモルタル硬化体を形成することが可能なセメント組成物及びモルタル組成物を提供することを目的とする。また、適度な圧縮強度を有するとともに、優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備えたモルタル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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明では、ポルトランドセメント、石灰石粉末、無機系膨張材、細骨材、軽量骨材及び再乳化形樹脂粉末を含むセメント組成物であって、軽量骨材は、主成分としてガラスを含む原料を焼成して得られたものであり、再乳化形樹脂粉末は、主成分としてスチレン／アクリル共重合系樹脂を含有し、且つガラス転移温度（Ｔｇ）が−１０〜２２℃であるセメント組成物を提供する。
【００１０】
本発明のセメント組成物を、補修用セメント組成物として用いることにより、良好な施工性を有するとともに、コンクリート構造体と一体化したときに適度な圧縮強度（すなわちコンクリート構造体と同等以上の圧縮強度）を有し、且つ優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備えたモルタル硬化体を形成することができる。このように、本発明のセメント組成物を用いて得られるモルタル硬化体が優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備える理由は必ずしも明らかではないがその理由の一つとして、本発明者らはセメント組成物に含まれる各成分が相互に作用するとともに、特に特定の軽量骨材と特定の再乳化形樹脂粉末との組み合わせによって生じる作用が接着性及び接着耐久性の向上に寄与しているものと考えている。
【００１１】
別の理由としては、外気温の変動に対する接着界面での挙動が改善することが考えられる。即ち、通常モルタル組成物は、外気温の変動（例えば屋外で１年経過すること）により微細なひび割れが発生しやすく、接着性が低下する傾向にある。しかしながら、本発明のモルタル組成物によれば、ガラス転移温度が−１０〜２２℃であるスチレン／アクリル共重合系再乳化形樹脂粉末を含むことによって、低温又は高温と気温が変動する環境下で用いられる場合にも優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備えたモルタル硬化体を形成できると考えている。
【００１２】
本発明のセメント組成物は、以下の態様であることが好ましい。本発明のセメント組成物は、以下の態様を適宜組み合わせることがより好ましい。
【００１３】
軽量骨材は、嵩比重が０．２５〜０．６０であり、粒子径が１２００μｍ以上であり且つ２５００μｍ未満である粒子の質量割合が４５質量％以下であり、粒子径が６００μｍ以上であり且つ１２００μｍ未満である粒子の質量割合が４０〜７０質量％であることが好ましい。これによって、一層優れた施工性を有するセメント組成物とすることができる。
【００１４】
ポルトランドセメント１００質量部に対し、石灰石粉末を５〜８０質量部、無機系膨張材を５〜１５質量部、細骨材を５〜９０質量部、軽量骨材を３．５〜３０質量部、及び再乳化形樹脂粉末を３〜１５質量部含むことが好ましい。これによって、一層良好な圧縮強度と一層優れた接着耐久性を有するモルタル硬化体を形成することができる。
【００１５】
無機系膨張材は生石灰−石膏系膨張材を含むことが好ましい。これによって、一層良好な圧縮強度と一層優れた接着耐久性を有するモルタル硬化体を形成することができる。
【００１６】
本発明ではまた、上記セメント組成物と水とを含むモルタル組成物、及び当該モルタル組成物を硬化して得られるモルタル硬化体を提供する。このモルタル組成物は、上記特徴を有するセメント組成物を含むものであることから、優れた施工性を有するとともに、適度な圧縮強度、優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備えたモルタル硬化体を形成することができる。このため、補修用モルタル組成物として好適に用いることができる。また、上記モルタル硬化体は、このモルタル組成物を用いて得られるものであることから、コンクリートと一体化したときにコンクリートと同等以上の圧縮強度を有するとともに、優れた接着性及び優れた接着耐久性とを兼ね備える。したがって、劣化したコンクリートの修復材として好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、良好な施工性を有するとともに、コンクリート構造体と一体化したときに適度な圧縮強度を有し、優れた接着性及び接着耐久性を兼ね備えたモルタル硬化体を形成することが可能なセメント組成物及びモルタル組成物を提供することができる。また、本発明によれば、適度な圧縮強度、優れた接着性及び優れた接着耐久性を兼ね備えた軽量タイプのモルタル硬化体を提供することができる。本発明のセメント組成物及びモルタル組成物は、補修用セメント組成物又は補修用モルタル組成物として、コンクリート構造体の断面修復に好適に用いられる。また、本発明のセメント組成物又はモルタル組成物を用いれば、鏝塗り又は吹き付け施工を容易に実施することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜セメント組成物＞
以下、本発明のセメント組成物の好適な実施形態を以下に説明する。本実施形態のセメント組成物は、コンクリートの補修に用いる補修用セメント組成物である。本実施形態のセメント組成物は、ポルトランドセメント、石灰石粉末、無機系膨張材、細骨材、軽量骨材及び再乳化形樹脂粉末を含む補修用セメント組成物である。
【００１９】
セメント組成物に含まれる軽量骨材は、主成分としてガラスを含有する原料を焼成して得られた軽量骨材（ガラス焼成軽量骨材）である。セメント組成物に含まれる再乳化形樹脂粉末は、主成分としてスチレン／アクリル共重合系樹脂を含有し、且つガラス転移温度が（Ｔｇ）−１０〜２２℃のものである。本実施形態の補修用セメント組成物と水とを配合し、混練して得られた補修用モルタル組成物は、良好な施工性を有する。また、この補修用モルタル組成物を用いれば、コンクリート構造体と一体化したときに適度な圧縮強度を有するとともに、優れた接着性及び優れた接着耐久性を兼ね備えた補修用モルタル硬化体を得ることができる。以下、本実施形態のセメント組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。
【００２０】
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、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。
【００２１】
石灰石粉末としては、通常の市販のものを用いることができる。これらのうち、白色度の高い石灰石粉末（寒水石粉末）を用いることが好ましい。
【００２２】
石灰石粉末は、好ましくは、石灰石粉末全体を基準として、粒子径３００μｍ以上の粒子を含まず、粒子径が１５０μｍ以上であり且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合が２０質量％未満であり、粒子径が７５μｍ以上であり且つ１５０μｍ未満である粒子の質量割合が１０〜５０質量％である。本実施形態のセメント組成物は、粒子径が上述の範囲にある石灰石粉末を含むことによって、補修用モルタル組成物を施工する時間を十分に確保することが可能になるとともに、良好な強度の発現を得ることができる。
【００２３】
石灰石粉末の粒子径は、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１５０μｍ以上であり且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合」とは、篩目３００μｍの篩いを用いたときに篩目３００μｍの篩いを通過し、且つ、篩目１５０μｍの篩を用いたとき、篩目１５０μｍの篩上に残る粒子の石灰石粉末全体に対する質量割合のことをいう。
【００２４】
本実施形態のセメント組成物における石灰石粉末の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、
好ましくは５〜８０質量部であり、
より好ましくは１０〜７０質量部であり、
さらに好ましくは１５〜６０質量部であり、
特に好ましくは２０〜５８質量部である。
【００２５】
石灰石粉末を、上述の好ましい範囲で含有することによって、補修用モルタル組成物を施工する時間を十分に確保することが可能になるとともに、良好な強度の発現を得ることができる。
【００２６】
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などを用いることができる。このうち、一層優れた接着耐久性を有するモルタル硬化体とする観点から、生石灰−石膏系膨張材を含むことが好ましい。
【００２７】
本実施形態のセメント組成物における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５〜１５質量部であり、
より好ましくは６〜１３質量部であり、
さらに好ましくは７〜１２質量部であり、
特に好ましくは８〜１１質量部である。
【００２８】
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、補修用モルタル硬化体の過度な収縮を抑制することができる。また、それとともに、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。
【００２９】
細骨材は、細骨材全体を基準として、粒子径が６００μｍ以上である粒子の質量割合が５質量％未満であり、吸水率が１．６％以下であることが好ましい。このような細骨材として、珪砂、川砂、陸砂、海砂、砕砂等の砂類から選択したものを好適に用いることができる。
【００３０】
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６００μｍ以上である粒子の質量割合」とは、篩目６００μｍの篩いを用いたときの篩上残分の粒子の細骨材全体に対する質量割合のことをいう。また、細骨材の吸水率は、ＪＩＳ Ａ １１０９：２００６に規定されている骨材の吸水率（単位：％）の測定方法に準じて測定した値をいう。
【００３１】
細骨材中が６００μｍ以上の粒子径を有する粗粒分を５質量％以上含む場合、又は、細骨材の吸水率が１．６％を超える場合、本実施形態のセメント組成物の十分に優れた施工性が損なわれる傾向にある。上記粗粒分の下限値に特に制限はなく、０質量％であってもよい。
【００３２】
一層優れた施工性を有するセメント組成物とする観点から、細骨材中の上記粗粒分は、
好ましくは０〜３質量％であり、
より好ましくは０〜０．５質量％であり、
さらに好ましくは０〜０．２質量％であり、
特に好ましくは０．０１〜０．１５質量％である。
【００３３】
吸水率の下限値に特に制限はなく、０％であってもよい。一層優れた施工性を有するセメント組成物とする観点から、細骨材の吸水率は、
好ましくは０〜１．５０％であり、
より好ましくは０〜１．４０％であり、
さらに好ましくは０〜１．３０％であり、
特に好ましくは０．１〜１．２８％である。
【００３４】
細骨材の単位容積質量は、１．４５〜１．７０ｋｇ／Ｌであることが好ましい。これによって、一層優れた施工性を有するセメント組成物とすることができる。ここで、「単位容積質量」とは、ＪＩＳ Ａ １１０４−２００６に規定される骨材の単位容積質量（単位：ｋｇ／Ｌ）をいう。
【００３５】
一層優れた施工性を有するセメント組成物とする観点から、細骨材の単位容積質量は、
好ましくは１．４５〜１．７０ｋｇ／Ｌであり、
より好ましくは１．５０〜１．６０ｋｇ／Ｌであり、
さらに好ましくは１．５１〜１．５７ｋｇ／Ｌであり、
特に好ましくは１．５２〜１．５５ｋｇ／Ｌである。
【００３６】
本実施形態のセメン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５〜９０質量部であり、
より好ましくは１０〜７０質量部であり、
さらに好ましくは１５〜５５質量部であり、
特に好ましくは３０〜４０質量部である。
【００３７】
セメント組成物中の細骨材の含有量を上記範囲とすることによって、一層良好な施工性を有するとともに、コンクリート構造体と一体化したときに、コンクリート構造体と同等以上の圧縮強度を有しつつ、一層優れた接着耐久性を有する補修用モルタル硬化体を得ることができる。
【００３８】
軽量骨材は、ガラスを主成分とする原料（例えば、ガラスの含有量が８０質量％以上）を焼成する焼成工程を有する製造方法によって得られるガラス骨材である。原料に含まれるガラスとしては、ビンや板ガラス等の廃ガラスを用いることができる。また、ガラス骨材は軽量であり、主成分としてガラスを含有する球状物であるため、強度が高いうえに吸水量も少ない。したがって、モルタル硬化体の強度を確保しながら、一層の軽量化を図ることができる。
【００３９】
軽量骨材（ガラス骨材）の製造方法は、例えば、主成分として廃ガラスを含む原料をボールミル等の粉砕機で粉砕して調合する調合工程と、調合した原料を造粒機又はスプレードライヤーで球状化して粒状物を得る球状化工程と、粒状物をロータリーキルン等で焼成する焼成工程と、振動篩機により分級する分級工程と、を有する。
【００４０】
軽量骨材の嵩比重は、
好ましくは０．２５〜０．６０であり、
より好ましくは０．３０〜０．５５であり、
さらに好ましくは０．３３〜０．５０であり、
特に好ましくは０．３５〜０．４５である。
【００４１】
軽量骨材の嵩比重を、上述の範囲にすることによって、施工性を一層良好にすることができる。
【００４２】
軽量骨材は、粒子径２５００μｍ以上の粒子を含まず、且つ軽量骨材全体に対し、粒子径が１２００μｍ以上であり且つ２５００μｍ未満である粒子の質量割合は、
好ましくは４５質量％以下であり、
より好ましくは１〜４０質量％であり、
さらに好ましくは２〜３７質量％である。
【００４３】
また、上述の質量割合を満足しつつ、軽量骨材全体に対し、粒子径が６００μｍ以上であり且つ１２００μｍ未満である粒子の質量割合が、
好ましくは４０〜７０質量％であり、
より好ましくは４５〜６５質量％であり、
さらに好ましくは５０〜６０質量％である。
【００４４】
軽量骨材の粒子径を、上述の質量割合の範囲とすることにより、一層良好な施工性を有しつつ、一層優れた接着性と接着耐久性を有するモルタル硬化体を得ることができる。
【００４５】
軽量骨材の粒子径は、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１２００μｍ以上であり且つ２５００μｍ未満の粒子の質量割合」とは、篩目２５００μｍの篩いを用いたとき、篩目２５００μｍの篩いを通過し、且つ篩目１２００μｍの篩を用いたとき、篩目１２００μｍの篩上に残る粒子の軽量骨材全体に対する質量割合のことをいう。
【００４６】
軽量骨材の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、
好ましくは１０〜７０容量部であり、
より好ましくは１５〜６０容量部であり、
さらに好ましくは２０〜５５容量部であり、
特に好ましくは３０〜５０容量部である。
【００４７】
軽量骨材は、通常容量基準で配合量を規定するため、含有量の範囲を「容量部」で示したが、質量基準では以下の含有量であることが好ましい。すなわち、軽量骨材の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、
好ましくは３．５〜３０質量部であり、
より好ましくは５〜２５質量部であり、
さらに好ましくは７〜２２質量部であり、
特に好ましくは９〜２０質量部である。
【００４８】
軽量骨材の含有量を、上記範囲にすることによって、良好な施工性有しつつ、一層優れた接着性及び接着耐久性を有するモルタル硬化体を得ることができる。
【００４９】
再乳化形樹脂粉末としては、公知の製造方法で製造されたものを用いることができる。例えば、水性ポリマーディスパージョンを噴霧する方法、又はフリーズドライなどの方法で溶媒を除去し、乾燥して得られる再乳化形樹脂粉末を用いることが好ましい。再乳化形樹脂粉末は、ブロッキング防止剤が再乳化形樹脂粉末の表面に付着しているものであってもよい。
【００５０】
再乳化形樹脂粉末としては、主成分としてスチレン／アクリル共重合系樹脂を含むものであり、総モノマー基準で、スチレン及び少なくとも１種のアルキル（メト）アクリレートを合計で５０質量％以上含有し、且つ総モノマー基準で、エポキシド基含有エチレン系不飽和コモノマーを基礎とするコポリマーを０．１〜５０質量％含有するものが好ましい。また、上記コポリマーのコモノマー単位は、反応性エポキシド基を含むことがより好ましい。これによって、一層優れた接着耐久性を有するモルタル硬化体を得ることができる。
【００５１】
再乳化形樹脂粉末のガラス転移温度（Ｔｇ）は、
−１０〜２２℃であり、
好ましくは０〜２１℃
より好ましくは５〜２０℃
さらに好ましくは１０〜２０℃である。
【００５２】
再乳化形樹脂粉末のガラス転移温度（Ｔｇ）が上述の範囲であると、一層優れた接着耐久性を有するモルタル硬化体を得ることができる。なお、本明細書におけるガラス転移温度は、ＤＳＣ法により測定することができる。具体的には、まず、試験片を室温から３℃／分の速度で昇温させ、示差走査熱量計にて吸熱量を測定し、吸熱曲線を得る。次に、得られた吸熱曲線のベースラインと変曲点（上に凸の曲線が下に凸の曲線に変わる点）における接線との交点からガラス転移温度（Ｔｇ）を求めることができる。
【００５３】
再乳化形樹脂粉末の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、
好ましくは３〜１５質量部であり、
より好ましくは４〜１２質量部であり、
さらに好ましくは５〜１０質量部であり、
特に好ましくは６〜９質量部である。
【００５４】
再乳化樹脂粉末の添加量を上記範囲とすることによって、モルタル硬化体とコンクリート構造体との接着性及び接着耐久性を一層優れたものとすることができる。
【００５５】
本実施形態のセメント組成物には、モルタル硬化体の曲げ強度を向上するとともにクラックの発生が十分に抑制された良好な表面を有するモルタル硬化体を得る観点から、合成樹脂繊維を含むことが好ましい。
【００５６】
合成樹脂繊維としては、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール及びポリ塩化ビニルなどの合成樹脂成分からなる合成樹脂繊維を用いることができる。これらの中から選択される一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５７】
合成樹脂繊維の繊維長は、セメント組成物との混合時のハンドリング性や補修用モルタル組成物中での分散性の点から
好ましくは２．０〜１５ｍｍであり、
より好ましくは３．０〜１０ｍｍであり、
さらに好ましくは４．０〜８．０ｍｍであり、
特に好ましくは５．０〜７．０ｍｍである。
【００５８】
合成樹脂繊維は、セメント組成物の特性を損なわない範囲で添加することができる。合成樹脂繊維の添加量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、
好ましくは０．０１〜５質量部であり、
より好ましくは０．０５〜２質量部であり、
さらに好ましくは０．０８〜１質量部であり、
特に好ましくは０．３〜０．５質量部である。
【００５９】
合成樹脂繊維の繊維長及び添加量を上述の範囲とすることによって、クラックの発生が十分に抑制された表面を有するモルタル硬化体を得ることができる。
【００６０】
本実施形態のセメント組成物は、コンクリート構造体の断面修復に好適に用いることができる。本実施形態のセメント組成物を用いて、鏝塗り又は吹き付け施工を容易に行うことが可能な軽量タイプの補修用モルタル組成物を得ることができる。
【００６１】
＜モルタル組成物＞
本発明のモルタル組成物は、上述のセメン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。本発明のモルタル組成物の好適な実施形態を以下に説明する。本実施形態のモルタル組成物は、補修用のモルタル組成物として好適に用いることができる。モルタル組成物を調製する際に、水の配合量を適宜変更することによって、モルタル組成物のフロー値及び単位容積質量を調整することができる。このように水の配合量を変更することによって、用途に適した補修用モルタル組成物を調製することができる。ここで、フロー値とは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載の試験方法に準拠して測定される値であり、単位容積質量とは、ＪＩＳ Ａ １１７１−２０００「ポリマーセメントモルタルの試験方法」に記載の試験方法に準拠して測定される値（単位：ｋｇ／Ｌ）である。
【００６２】
水の配合量は、セメント組成物１００質量部に対し、
好ましくは１２〜２７質量部であり、
より好ましくは１４〜２５質量部であり、
さらに好ましくは１６〜２４質量部であり、
特に好ましくは１８〜２３質量部である。
【００６３】
本実施形態のモルタル組成物のフロー値は、
好ましくは１５５〜２１０ｍｍであり、
より好ましくは１６０〜２００ｍｍであり、
さらに好ましくは１６５〜１９０ｍｍであり、
特に好ましくは１７０〜１８０ｍｍである。
【００６４】
フロー値を上述の範囲とすることによって、一層良好な施工性（良好な鏝塗り性や吹き付け性）を有するモルタル組成物とすることができる。
【００６５】
本実施形態のモルタル組成物の単位容積質量は、
好ましくは１．４５〜１．８５ｋｇ／Ｌであり、
より好ましくは１．５０〜１．８０ｋｇ／Ｌであり、
さらに好ましくは１．５５〜１．７８ｋｇ／Ｌであり、
特に好ましくは１．５０〜１．７６ｋｇ／Ｌ（リットル）である。
【００６６】
単位容積質量を上述の範囲とすることによって、モルタル組成物の良好な施工性（良好な鏝塗り性や吹き付け性）を維持しつつ、コンクリート構造体と一体化するための適度な圧縮強度と一層優れた接着性を兼ね備えたモルタル硬化体を得ることができる。
【００６７】
＜モルタル硬化体＞
本発明のモルタル硬化体は、上述のモルタル組成物を硬化させることによって得ることができる。本発明のモルタル硬化体の好適な実施形態を以下に説明する。本実施形態のモルタル硬化体は、補修用モルタル硬化体として好適に用いることができる。すなわち、上述のモルタル組成物が硬化して形成される本実施形態のモルタル硬化体は、コンクリート構造体と一体化するに際し、コンクリートと同等以上の圧縮強度を有するとともに、優れた接着性及び優れた接着耐久性を兼ね備える。
【００６８】
ここで、圧縮強度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載の試験方法に準拠して測定される値である。また、接着強度（標準時）は、ＪＩＳ Ａ ６９１６−２０００「建築用下地調整塗材」に記載の付着強さ試験方法（標準養生）に準拠して測定される値である。接着強度（湿潤時、温冷繰り返し試験後、耐アルカリ性試験後）は、東日本・中日本・西日本高速道路株式会社規格「構造物施工管理要領平成２１年７月版 ３−５−５断面修復の性能照査 表３−５−２左官工法による断面修復の性能照査項目」に記載のコンクリートとの付着性試験方法に準拠して測定される値である。
【００６９】
本実施形態のモルタル硬化体の圧縮強度は、
好ましくは３０Ｎ／ｍｍ２以上であり、
より好ましくは３２Ｎ／ｍｍ２以上であり、
さらに好ましくは３４Ｎ／ｍｍ２以上であり、
特に好ましくは３６Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００７０】
圧縮強度が上述の範囲であることによって、モルタル硬化体は、コンクリート構造体と一体化した際に、一体化に適した強度、すなわちコンクリートと同等以上の強度を有する。
【００７１】
本実施形態のモルタル硬化体の接着強度（標準時）は、
好ましくは１．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
より好ましくは２．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、
更に好ましくは２．３Ｎ／ｍｍ２以上であり、
特に好ましくは２．５Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００７２】
本実施形態のモルタル硬化体の接着強度（湿潤時）は、
好ましくは１．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
より好ましくは２．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、
さらに好ましくは２．３Ｎ／ｍｍ２以上であり、
特に好ましくは２．５Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００７３】
接着強度（標準時、湿潤時）が上述の値以上であることによって、補修用モルタル硬化体は、コンクリート構造体と一体化するに際し、十分に優れた接着性を有する。
【００７４】
本実施形態のモルタル硬化体の接着強度（温冷繰り返し試験後）は、
好ましくは１．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
より好ましくは１．７Ｎ／ｍｍ２以上であり、
さらに好ましくは１．９Ｎ／ｍｍ２以上であり、
特に好ましくは２．０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００７５】
本実施形態のモルタル硬化体の接着強度（耐アルカリ性試験後）は、
好ましくは１．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
より好ましくは１．７Ｎ／ｍｍ２以上であり、
さらに好ましくは１．９Ｎ／ｍｍ２以上であり、
特に好ましくは２．０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００７６】
接着強度（温冷繰り返し試験後、耐アルカリ性試験後）が上述の値以上であることによって、モルタル硬化体は、コンクリート構造体と一体化した後の接着耐久性に優れる。
【００７７】
本実施形態のモルタル硬化体は、促進中性化試験により、耐久性を評価することができる。モルタル硬化体の促進中性化試験は、ＪＩＳ Ａ １１５３−２００３「コンクリートの促進中性化試験」に記載の試験方法に準拠し、中性化深さを測定することができる。
【００７８】
本実施形態のモルタル硬化体の中性化深さ（平均値）は、
材齢２８日の場合には、好ましくは１．０ｍｍ以下であり、
材齢５６日の場合には、好ましくは１．０ｍｍ以下であり、
材齢９１日の場合には、好ましくは２．０ｍｍ以下であり、
材齢１８２日の場合には、好ましくは３．０ｍｍ以下である。
【００７９】
本実施形態のモルタル硬化体は、凍結融解試験により、耐凍害性を評価することができる。モルタル硬化体の凍結融解試験は、ＪＩＳ Ａ １１４８−２０１０「コンクリートの凍結融解試験方法（Ａ法）」に記載の試験方法に準拠し、たわみ振動の一次共鳴振動数及び質量を測定し、相対動弾性係数及び質量減少率を算出することができる。
【００８０】
本実施形態のモルタル硬化体の相対動弾性係数は、
約６０サイクルの場合には、好ましくは９６％以上であり、
約１５０サイクルの場合には、好ましくは９５％以上であり、
約２１０サイクルの場合には、好ましくは９３％以上であり、
約３００サイクルの場合には、好ましくは９０％以上である。
【００８１】
本実施形態のモルタル硬化体の質量減少率は、
約６０サイクルの場合には、好ましくは０．１％以下であり、
約１５０サイクルの場合には、好ましくは０．２％以下であり、
約２１０サイクルの場合には、好ましくは０．３％以下であり、
約３００サイクルの場合には、好ましくは０．５％以下である。
【００８２】
本実施形態のセメント組成物は、良好な施工性やコンクリート構造体と一体化するに際し、適度な圧縮強度を有し、且つ優れた接着性及び優れた接着耐久性を兼ね備える。
【００８３】
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】
【００８４】
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。
【００８５】
（実施例１〜５、比較例１〜９）
［補修用セメント組成物の調製］
以下（１）〜（７）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）石灰石粉末
・寒水石粉末（粒子径が１５０μｍ以上であり且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合＝１５．２質量％、粒子径が７５μｍ以上であり且つ１５０μｍ未満である粒子の質量割合＝３５．６質量％）
（３）無機系膨張材
・生石灰−石膏系膨張材（太平洋マテリアル株式会社製）
（４）細骨材
・珪砂（粒子径が６００μｍ以上である粒子の質量割合＝０．１質量％、吸水率＝１．２５％、単位容積質量＝１．５３ｋｇ／Ｌ）
【００８６】
（５）軽量骨材
・軽量骨材Ａ：主成分としてガラスを含む原料を焼成して得られたガラス骨材（嵩比重＝０．３５、粒子径が１２００μｍ以上であり且つ２０００μｍ未満である粒子の質量割合＝３６．７質量％、粒子径が６００μｍ以上であり且つ１２００μｍ未満である粒子の質量割合＝５４．４質量％）
・軽量骨材Ｂ：主成分としてガラスを含む原料を焼成して得られたガラス骨材（嵩比重＝０．４０、粒子径が１２００μｍ以上であり且つ２０００μｍ未満である粒子の質量割合＝３６．７質量％、粒子径６００μｍ以上であり且つ１２００μｍ未満の粒子の質量割合＝６０．２質量％）
・軽量骨材Ｃ：パーライト（嵩比重＝０．１９、粒子径が１２００μｍ以上であり且つ２０００μｍ未満である粒子の質量割合＝７９．９質量％、粒子径が６００μｍ以上であり且つ１２００μｍ未満である粒子の質量割合＝１０．５質量％）
【００８７】
（６）再乳化形樹脂粉末
・樹脂粉末Ａ：スチレン／アクリル共重合系再乳化形樹脂粉末（ガラス転移温度＝１５℃）
・樹脂粉末Ｂ：スチレン／アクリル共重合系再乳化形樹脂粉末（ガラス転移温度＝−１５℃）
・樹脂粉末Ｃ：スチレン／アクリル共重合系再乳化形樹脂粉末（ガラス転移温度＝２３℃）
・樹脂粉末Ｄ：アクリル系再乳化形樹脂粉末（ガラス転移温度＝−３℃）
・樹脂粉末Ｅ：酢酸ビニル／ベオバ／アクリル共重合系再乳化形樹脂粉末（ガラス転移温度＝１５℃）
（７）合成樹脂繊維
・ビニロン繊維（株式会社クラレ社製、繊維長＝６ｍｍ）
【００８８】
上述の（１）ポルトランドセメント、（２）石灰石粉末、（３）無機系膨張材、（４）細骨材、（５）軽量骨材、（６）再乳化形樹脂粉末、（７）合成樹脂繊維を表１及び表２に示す割合で配合し、各実施例及び各比較例の補修用セメント組成物を調製した。表１，２において、（２）石灰石粉末、（３）無機系膨張材、（４）細骨材、（６）再乳化形樹脂粉末の配合割合は、（１）ポルトランドセメント１００質量部に対する質量部で示し、（５）軽量骨材の配合割合は、（１）ポルトランドセメント１００質量部に対する容量部で示した。なお、表１，２に示された軽量骨材の配合割合（容量部）に、それぞれの軽量骨材の嵩比重を乗じれば、ポルトランドセメント１００質量部に対する軽量骨材の配合割合（質量部）を算出することができる。表１，２中の空欄は未配合を示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】
【表２】
【００９１】
［補修用モルタル組成物の調製］
表１及び表２に示す配合割合で調製した各補修用セメント組成物１ｋｇに対して、表３及び表４に示す水量を配合して混練し、各実施例及び各比較例の補修用モルタル組成物を調製した。混練は、温度２０℃、相対湿度６５％の条件下で、ホバートミキサーを用いて低速で３分間行った。
【００９２】
［補修用モルタル組成物及びモルタル硬化物の物性の評価方法］
調製した各実施例及び各比較例の補修用モルタル組成物又はモルタル硬化体のフロー値、単位容積質量、圧縮強度、及び接着強度を測定した。測定結果は、表３及び表４に示す通りであった。各測定は、以下に示す方法で行った。
【００９３】
（１）フロー値の測定方法
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載の試験方法に準拠してフロー値を測定した。
（２）単位容積質量の測定方法
ＪＩＳ Ａ １１７１−２０００「ポリマーセメントモルタルの試験方法」に記載の試験方法に準拠して単位容積質量を測定した。
（３）圧縮強度の測定方法
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載の試験方法に準拠して材齢２８日の圧縮強度を測定した。
（４）接着強度の測定方法
接着強度は、以下の通り異なる条件で測定を行った。
・標準時
ＪＩＳ Ａ ６９１６−２０００「建築用下地調整塗材」に記載の付着強さ試験方法（標準養生）に準拠して標準時の接着強度を測定した。
・湿潤時、温冷繰り返し試験後、耐アルカリ性試験後
東日本・中日本・西日本高速道路株式会社規格「構造物施工管理要領平成２１年７月版 ３−５−５断面修復の性能照査 表３−５−２左官工法による断面修復の性能照査項目」に記載のコンクリートとの付着性試験方法に準拠して、湿潤時、温冷繰り返し試験後及び耐アルカリ性試験後の接着強度を測定した。
【００９４】
標準時及び湿潤時の接着強度を接着性の評価の指標とし、温冷繰り返し試験後及び耐アルカリ性試験後の接着強度を、接着耐久性の評価の指標とした。
【００９５】
【表３】
【００９６】
【表４】
【００９７】
表３及び表４に示す通り、実施例１〜５のモルタル硬化体は、いずれの環境下においても、高い接着強度を有していた。実施例１〜５の補修用モルタル組成物のフロー値は、１７０〜１８０ｍｍであった。この結果は、各実施例の補修用セメント組成物が良好な施工性（良好な鏝塗り性及び吹き付け性）を有することを示している。
【００９８】
実施例１〜５の補修用モルタル組成物の単位容積質量は、１．５０〜１．８０ｋｇ／Ｌであった。この結果は、各実施例の補修用セメント組成物が良好な施工性（良好な鏝塗り性及び吹き付け性）を有することを示している。
【００９９】
軽量骨材Ｃ（パーライト）を用いた比較例６、８及び９のモルタル硬化体は、それぞれ異なるガラス転移温度（Ｔｇ）を有する樹脂粉末を用いたものであるが、いずれも接着強度が低かった。特に、接着耐久性の指標となる温冷繰り返し試験後及び耐アルカリ性試験後の接着強度が０Ｎ／ｍｍ２であり、耐久性に劣ることが確認された。また、比較例８は、圧縮強度が３０Ｎ／ｍｍ２以上であったが、接着強度が低いことから、圧縮強度の値と接着強度の値との間に相関関係は見出せなかった。
【０１００】
樹脂粉末Ｂを配合した比較例６と、樹脂粉末Ｂを配合し、軽量骨材Ｃ（パーライト）から軽量骨材Ａ（ガラス焼成軽量骨材）に置き換えた比較例５及び７との比較から、軽量骨材Ａを配合すると接着強度が高くなる傾向が確認された。ただし、比較例５及び７は、４種類の接着強度のうちの一部が１．５Ｎ／ｍｍ２以下と低かった。
【０１０１】
樹脂粉末Ｂを配合した比較例１と、樹脂粉末Ａを配合した実施例１との比較から、樹脂粉末Ａを配合することで、接着強度が高くなることが確認された。また、実施例１は、４種類の接着強度の全てが１．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、圧縮強度も３０Ｎ／ｍｍ２以上であった。
【０１０２】
樹脂粉末Ａを配合した実施例１と、樹脂粉末Ｄを配合した比較例２及び３との比較から、樹脂粉末Ｄを配合すると、軽量骨材Ａの配合量にかかわらず、温冷繰り返し試験後の接着強度が低くなることが確認された。
【０１０３】
樹脂粉末Ａを配合した実施例２及び３と樹脂粉末Ｄを配合した比較例４とを比較から、樹脂粉末Ａを配合することで軽量骨材Ａの配合量にかかわらず、４種類の接着強度の全てが１．５Ｎ／ｍｍ２以上となることが確認された。
【０１０４】
実施例４及び実施例５は、それぞれ嵩比重の異なる軽量骨材Ａ及びＢを配合しているが、どちらも４種類の接着強度が１．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、圧縮強度が３０Ｎ／ｍｍ２以上であった。
【０１０５】
以上のことから、実施例１〜５のように、ガラス転移温度が−１０〜２２℃の範囲で、且つスチレン／アクリル共重合系樹脂からなる再乳化形樹脂粉末（樹脂粉末Ａ）及びガラス焼成軽量骨材（軽量骨材Ａ、Ｂ）を含む補修用セメント組成物は、良好な施工性を有するとともに、コンクリート構造体と一体化した場合に適度な圧縮強度を有し、優れた接着性及び優れた接着耐久性を有することが確認された。すなわち、本実施例の補修用セメント組成物は、コンクリート構造体の断面修復に好適に用いることが可能であるうえに、鏝塗り又は吹き付け等の作業を容易に行うことができる。
【０１０６】
（中性化深さ）
実施例５の補修用モルタル組成物を実施例６とし、ＪＩＳ Ａ ５２０１−２００２「セメントの物理試験方法」に記載の配合で調製した１：３モルタルを比較例１０として、ＪＩＳ Ａ １１５３−２００３「コンクリートの促進中性化試験」に記載の試験方法に準拠し、中性化深さを測定した。促進中性化試験に用いる供試体は、断面形状が正方形で、その一辺の長さは１００ｍｍ、長さは４００ｍｍとし、３個用意した。
【０１０７】
供試体は、材齢１日後脱型し、材齢４週まで水中で養生を行い、その後材齢８週まで気中で養生を行った。また、材齢７〜８週の間に、供試体の打込み面、底面及び両端面をシールした。中性化の促進条件は、２０℃、相対湿度６５％、二酸化炭素濃度５％とした。各材齢期間における供試体について、端部から６０ｍｍの位置で切断し、フェノールフタレイン１％アルコール溶液を噴霧し、赤変しない部分の長さ（ｍｍ）について、１側面につき６等分した５か所を測定し、得られた値の平均値を算出した。実施例６及び比較例１０の測定結果（平均値）を表５に示す。
【０１０８】
【表５】
【０１０９】
表５に示すとおり、実施例６については材齢９１日まで中性化深さの平均値が０．０ｍｍであり、材齢１８２日でも平均値が２．０ｍｍと、耐久性に優れていることを示した。一方、比較例１０については、材齢２８日で平均値が２．４ｍｍになっており、耐久性に優れていないことを示した。
【０１１０】
（凍結融解）
実施例５の補修用モルタル組成物を実施例７とし、ＪＩＳ Ａ ５２０１−２００２「セメントの物理試験方法」に記載の配合で調製した１：３モルタルを比較例１１として、ＪＩＳ Ａ １１４８−２０１０「コンクリートの凍結融解試験方法（Ａ法）」に記載の試験方法に準拠し、たわみ振動の一次共鳴振動数及び質量を測定し、相対動弾性係数及び質量減少率を算出した。凍結融解試験に用いる供試体は、断面形状が正方形で、その一辺の長さは１００ｍｍ、長さは４００ｍｍとし、３個用意した。
【０１１１】
供試体は、材齢１日後脱型し、材齢４週まで２０℃の水中で養生を行った。試験開始材齢は２８日とし、凍結融解の１サイクルは、供試体の中心部温度が５℃から−１８℃に下がり、また、−１８℃から５℃に上がるものとし、３〜４時間とした。たわみ振動の一次共鳴振動数及び質量の測定は、約３０サイクルごとに行い、得られた値の平均値を算出した。実施例７及び比較例１１の測定結果（平均値）を表６に示す。
【０１１２】
【表６】
【０１１３】
表６に示すとおり、実施例７については比較例１１よりも相対動弾性係数及び質量減少率の変動が少なく、耐凍害性に優れていることを示した。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明によれば、良好な施工性を有するとともに、コンクリート構造体と一体化するに際し、一体化に適した圧縮強度と、優れた接着性及び接着耐久性とを兼ね備えた軽量タイプのモルタル硬化体を形成可能なセメント組成物及びモルタル組成物を提供することができる。また、適度な圧縮強度を有するとともに、優れた接着性及び優れた接着耐久性を兼ね備えた軽量タイプのモルタル硬化体を提供することができる。本発明のセメント組成物及びモルタル組成物は、補修用セメント組成物又は補修用モルタル組成物として、コンクリート構造体の断面修復に好適に用いられる。また、本発明のセメント組成物及びモルタル組成物を用いれば、鏝塗り又は吹き付け施工を容易に実施することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメント、石灰石粉末、無機系膨張材、細骨材、軽量骨材及び再乳化形樹脂粉末を含むセメント組成物であって、
前記軽量骨材は、主成分としてガラスを含む原料を焼成して得られたものであり、
前記再乳化形樹脂粉末は、主成分としてスチレン／アクリル共重合系樹脂を含有し、且つガラス転移温度（Ｔｇ）が−１０〜２２℃であるセメント組成物。
【請求項２】
前記軽量骨材は、
嵩比重が０．２５〜０．６０であり、
粒子径が１２００μｍ以上であり且つ２５００μｍ未満である粒子の質量割合が４５質量％以下であり、
粒子径が６００μｍ以上であり且つ１２００μｍ未満である粒子の質量割合が４０〜７０質量％である、請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
前記ポルトランドセメント１００質量部に対し、
前記石灰石粉末を５〜８０質量部、前記無機系膨張材を５〜１５質量部、前記細骨材を５〜９０質量部、軽量骨材を３．５〜３０質量部、及び前記再乳化形樹脂粉末を３〜１５質量部含む、請求項１又は２に記載のセメント組成物。
【請求項４】
前記無機系膨張材は生石灰−石膏系膨張材を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセメント組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のセメント組成物と水とを含むモルタル組成物。
【請求項６】
請求項５に記載のモルタル組成物を硬化して得られるモルタル硬化体。
【請求項１】
ポルトランドセメント、石灰石粉末、無機系膨張材、細骨材、軽量骨材及び再乳化形樹脂粉末を含むセメント組成物であって、
前記軽量骨材は、主成分としてガラスを含む原料を焼成して得られたものであり、
前記再乳化形樹脂粉末は、主成分としてスチレン／アクリル共重合系樹脂を含有し、且つガラス転移温度（Ｔｇ）が−１０〜２２℃であるセメント組成物。
【請求項２】
前記軽量骨材は、
嵩比重が０．２５〜０．６０であり、
粒子径が１２００μｍ以上であり且つ２５００μｍ未満である粒子の質量割合が４５質量％以下であり、
粒子径が６００μｍ以上であり且つ１２００μｍ未満である粒子の質量割合が４０〜７０質量％である、請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
前記ポルトランドセメント１００質量部に対し、
前記石灰石粉末を５〜８０質量部、前記無機系膨張材を５〜１５質量部、前記細骨材を５〜９０質量部、軽量骨材を３．５〜３０質量部、及び前記再乳化形樹脂粉末を３〜１５質量部含む、請求項１又は２に記載のセメント組成物。
【請求項４】
前記無機系膨張材は生石灰−石膏系膨張材を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセメント組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のセメント組成物と水とを含むモルタル組成物。
【請求項６】
請求項５に記載のモルタル組成物を硬化して得られるモルタル硬化体。
【公開番号】特開２０１２−２１４３５５（Ｐ２０１２−２１４３５５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３６２１（Ｐ２０１１−２３３６２１）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【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８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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