モルタル組成物、塗材及び吹付け材
【課題】 下水道処理施設のような酸性雰囲気下だけでなく高度浄水処理施設のようなオゾン雰囲気下でも使用可能なように耐酸性と耐オゾン性を有するとともに、鏝あるいは吹付けを用いて少なくとも２ｃｍ程度の被膜厚が確保でき、ひび割れが発生し難いモルタル組成物と、それによる左官用塗材及び吹付け材を提供する。
【解決手段】 セメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュと、膨張材からなり、必要に応じて無水石膏をも含む結合材組成物（Ｂ）に、３号〜８号珪砂からなる細骨材（Ｓ）を配合してなるモルタル組成物で、前記結合材組成物（Ｂ）中には前記セメントを４０〜５０重量％含み、前記結合材組成物（Ｂ）と前記細骨材（Ｓ）との重量比Ｓ／Ｂが２．０５〜２．１５であるようにした。
【解決手段】 セメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュと、膨張材からなり、必要に応じて無水石膏をも含む結合材組成物（Ｂ）に、３号〜８号珪砂からなる細骨材（Ｓ）を配合してなるモルタル組成物で、前記結合材組成物（Ｂ）中には前記セメントを４０〜５０重量％含み、前記結合材組成物（Ｂ）と前記細骨材（Ｓ）との重量比Ｓ／Ｂが２．０５〜２．１５であるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐酸性・耐オゾン性を有し、上下水道管の被覆材や高度浄水処理施設における処理槽の被覆材として好適なモルタル組成物、及び該モルタル組成物からなる塗材並びに吹付け材に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道処理施設や化成品工場における酸性排水処理施設で用いられているコンクリート部材の表面は常に酸性雰囲気に曝されているため劣化が激しい。そのため、従来から劣化の抑制について検討されており、その一つに耐酸性モルタルの被覆による方法がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー骨材及び製鋼ダストからなる耐酸性モルタル組成物をコンクリート成形体の表面に塗着する方法が記載されている。
【０００４】
また、劣化したコンクリートを補修するのに適した耐酸性モルタルも種々知られている。
例えば、特許文献２には、（Ａ）ＣａＯ／ＳｉＯ2のモル比が０．１０〜１．２０の溶融スラグ粉末、（Ｂ）水ガラス、（Ｃ）アルミナセメント、（Ｄ）高炉スラグと転炉スラグと脱リンスラグと脱ケイスラグと脱硫スラグから選ばれる結合材を含有する耐酸性モルタルが記載されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、アルミナセメント、化学成分としてＣａＯとＡｌ2Ｏ3を主成分とする球状粒体を含有する耐酸性モルタル組成物が記載されている。
一方、近年、水道水の水質を向上させるために、オゾン処理工程や生物活性炭吸着処理工程といった工程を新たに加えた工程での高度浄水処理が行われている。このような高度浄水処理は、通常の浄水処理（沈殿、ろ過、消毒）では、十分に対応できないかび臭の原因となる物質やカルキ臭のもととなるアンモニア性窒素などを取り除き、トリハロメタンのもととなる物質などを減少させるために行われる。
【０００６】
そして、前記各処理の多くは、普通コンクリートで造られたコンクリート槽内で行われている。しかし、前記のようなオゾン処理や生物活性炭吸着処理をコンクリート製の処理槽内で行うと、これまでの浄水処理による処理でのコンクリートの劣化に比べ、処理槽のコンクリートが早く劣化してしまうといったことが問題となってきている。
一方、上記処理槽に有機物を含む材料を使用すると、オゾン処理や生物活性炭吸着処理の過程で有機物が分解され、水質安全性が確保できないという問題もある。
【０００７】
この劣化を抑制するための対策について鋭意検討した結果、本発明者らは、耐オゾン性、耐炭酸・耐重炭酸性、耐磨耗性を有する水硬性無機材料及びそれを用いた高度浄水処理施設用のコンクリートを開発し、特願２００５−１７９９２４号として出願している。
この他、前記水硬性無機材料と同様の材料からなるモルタルで被覆して劣化を抑制する方法が考えられる。具体的には、耐酸性と耐オゾン性を有するモルタルを、劣化を抑制したいコンクリート表面に塗布あるいは吹き付けて被覆処理する方法である。
【０００８】
しかし、この水硬性無機材料を塗材（左官材）として用いるには、コテ仕上げ性が良好かどうか、厚塗りができるかどうか、厚塗りした際のひび割れに対する対策が十分であるかなど、未解決の課題を残していた。また、吹付け材として用いる場合も、上記同様厚みの確保やひび割れに対する未解決の問題を残していた。
【特許文献１】特開２００４−２９２２４５号公報
【特許文献２】特開２００１−２４０４５６号公報
【特許文献３】特開２００２−９７０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、下水道処理施設のような酸性雰囲気下だけでなく高度浄水処理施設のようなオゾン雰囲気下でも使用可能なように耐酸性と耐オゾン性を有するとともに、高度浄水処理においても水質安全性が確保でき、鏝を用いてあるいは吹き付けにより少なくとも２ｃｍ程度の厚みが確保でき、ひび割れが発生し難いモルタル組成物と、それによる左官用の塗材及び吹付け材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】
【００１０】
本発明者らは、前記課題について鋭意検討した結果、セメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュと、膨張材を少なくとも含み、更に必要に応じて無水石膏をも含む結合材組成物に特定の細骨材を配合した水硬性無機材料のみからなるモルタル組成物を用いれば、前記目的が達成できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１１】
すなわち、前記目的を達成するために、本発明は、セメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュと、膨張材からなり、必要に応じて無水石膏をも含む結合材組成物（Ｂ）に、３号〜８号珪砂からなる細骨材（Ｓ）を配合してなるモルタル組成物であって、前記結合材組成物（Ｂ）中にはセメントを４０〜５０重量％含み、前記結合材組成物（Ｂ）と前記細骨材（Ｓ）との重量比Ｓ／Ｂが２．０５〜２．１５であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る前記モルタル組成物は、実用的観点からの態様では、２０〜３０重量％の普通ポルトランドセメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュとからなり、必要に応じて無水石膏をも含む無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し、さらに、早強型ポルトランドセメント又はエコセメント３５〜４５重量部と、膨張材２．５〜３．５重量部を配合してなる前記結合材組成物（Ｂ）、及び３号〜８号珪砂からなる細骨材（Ｓ）２５０〜３５０重量部を含むことを特徴とする。この実施態様のモルタル組成物では、前記無機組成物（Ｎ）が、２０〜３０重量％の普通ポルトランドセメントと、１５〜２５重量％のシリカヒュームと、２５〜３５重量％の高炉水砕スラグと、２０〜３５重量％のフライアッシュとからなり、必要に応じて無水石膏をも含むことが好ましい。
【００１３】
また、前記結合材組成物（Ｂ）は、前記無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し、さらに粘土鉱物を２〜２０重量部含むことが好ましい。
【００１４】
本発明に係るモルタル組成物は、前記細骨材（Ｓ）の粒度構成で、各ふるいの通過率として、１．２ｍｍふるいが８０〜９５重量％、０．６ｍｍふるいが４５〜６０重量％、０．３ｍｍふるいが２５〜３５重量％、０．１５ｍｍふるいが１０〜３０重量％であることが好ましい。
【００１５】
曲げ強度の向上、ひび割れ防止効果の更なる向上を図る場合は、本発明に係るモルタル組成物に対し、さらに繊維（Ｆ）を０．０５〜２体積％含ませることが好ましい。
【００１６】
本発明は、別の側面で左官用の塗材であり、前記モルタル組成物からなることを特徴とする。同様に、本発明は、別の側面で吹付け材であり、前記モルタル組成物からなることを特徴とする。なお、本明細書中で、高度浄水処理施設とは、オゾンを用いて水の処理を行なう工程を含む処理施設をいう。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のモルタル組成物は、耐酸性を維持しつつ、作業性、強度、塗厚、ひび割れ発生等の面から左官用の塗材や吹付け材として好適である。したがって、下水処理施設のような酸性雰囲気下では優れた左官や吹付け等によるコンクリート躯体等のモルタル被覆材として広範な適用範囲を持つ。また、本発明のモルタル組成物は、有機材料を含まず、水硬性無機材料のみからできているので、人体や環境に対する安全性が高く、上水道処理施設や高度浄水処理施設における被覆材へも適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係るモルタル組成物、塗材、吹付け材について、その実施の形態を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００１９】
本発明に係るモルタル組成物は、大別して結合材組成物（Ｂ）と細骨材（Ｓ）とからなる。そして、必要に応じて、繊維（Ｆ）を含む。
結合材組成物（Ｂ）
結合材組成物（Ｂ）は、セメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュと、膨張材を少なくとも含む。そして、必要に応じて無水石膏が加えられる。
【００２０】
セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントもしくは超早強ポルトランドセメント等の早強型ポルトランドセメント、あるいはエコセメント、又はこれらを混合したものが使われる。
前記セメント中、早強ポルトランドセメントもしくは超早強ポルトランドセメント等の早強型ポルトランドセメント、又はエコセメントは、主として、初期強度の確保、ひび割れ防止といった観点から必要量用いられる。使用しすぎると、配合によっては耐酸性・耐オゾン性が悪くなる。これら早強型ポルトランドセメント又はエコセメントは、結合材組成物（Ｂ）中、後述の無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し、３５〜４５重量部含むのが好ましい。また、これらセメントと無機組成物（Ｎ）中の普通ポルトランドセメントと合わせたセメントの全量は、結合材組成物（Ｂ）中に４０〜５０重量％含まれるのが好ましい。４０重量％未満では、十分な強度が得られなくなる場合がある。５０重量％を超えると耐酸性・耐オゾン性が不十分となる場合がある。
【００２１】
シリカヒュームは、必要強度の確保、耐酸性及び耐オゾン性の向上といった観点から必要量用いられる。シリカヒュームの粒度及び粉末度は、特に限定しないが、ＪＩＳ Ａ ６２０７に規定される範囲が好ましい。シリカフュームは後述の無機組成物（Ｎ）中に１５〜２５重量％含まれるのが好ましい。使用しすぎると流動性が低下する場合がある。少なすぎると必要強度の確保、耐酸性及び耐オゾン性が不十分となる場合がある。
【００２２】
高炉水砕スラグは、流動性の確保、化学耐久性及び耐酸性・耐オゾン性の向上といった観点から必要量用いられる。高炉水砕スラグの粉末度は、特には限定しないが、ブレーン値で４０００ｃｍ2／ｇから１００００ｃｍ2／ｇが好ましい。高炉水砕スラグは後述の無機組成物（Ｎ）中に２５〜３５重量％含まれるのが好ましい。２５重量％に満たない場合は、流動性の確保、化学耐久性及び耐酸性・耐オゾン性の向上ができない場合がある。３５重量％を超えると、高炉水砕スラグの粉末度が高い場合にひび割れが発生する場合がある。
【００２３】
フライアッシュは、流動性（作業性）の確保、被覆厚の確保、ひび割れ防止、耐酸性・耐オゾン性の向上といった種々の観点から必要量用いられる。フライアッシュの種類は、特に限定しないがＪＩＳ Ａ ６２０１に規定されるものが好ましい。フライアッシュは後述の無機組成物（Ｎ）中に２５〜３５重量％含まれるのが好ましい。２５重量％を満たない場合は流動性（作業性）の確保、被覆厚の確保、ひび割れ防止、耐酸性・耐オゾン性の向上ができない場合がある。３５重量％を超えると、十分な強度が得られなくなる場合がある。
【００２４】
膨張材は、ひび割れ防止、乾燥収縮の低減といった観点から必要量用いられる。膨張材は無機系粉末膨張材であり、生石灰系膨張材（例えば、太平洋マテリアル社製ニューエクスパン）、カルシウムスルホアルミネート系膨張材（例えば、電気化学工業社製デンカＣＳＡ）を挙げることができる。使用する膨張材の種類は特に限定しない。結合材組成物（Ｂ）中、膨張材は後述の無機組成物（Ｎ）１００重量部に対して２．５〜３．５重量部含むことが好ましい。膨張材の使用量が２．５重量部に満たない場合は、ひび割れ防止、乾燥収縮の低減が不十分となる場合がある。膨張材の使用量が３．５重量部を超えると、耐酸性・耐オゾン性が不十分となる場合があり、ポップアウト現象やおくれ膨張をおこしたりするので好ましくない。
【００２５】
結合材組成物（Ｂ）には、必要に応じて無水石膏を加える。無水石膏を加えることにより初期強度の増加、流動性の向上が得られる。無水石膏は後述の無機組成物（Ｎ）中に５重量％以下含むことが好ましい。添加することによって、初期強度の増加、流動性の向上を図ることができる。５重量％を超えると遅れ膨張を生じる場合があるので好ましくない。
【００２６】
細骨材（Ｓ）
本発明では、前記目的を達成するために、特定の粒度範囲の珪砂を用いる。このような珪砂を採用するのは、塗材や吹き付け材として用いた場合の作業性や、厚みの確保、ひび割れ防止の観点から良好な特性を獲得するためである。具体的には、細骨材は、３号〜８号、好適には３号〜６号及び８号珪砂を配合してなる細骨材を用いる。３号珪砂は、粒度が１．２〜２．４ｍｍ程度の範囲のものである。４号珪砂は、粒度が０．６〜１．２ｍｍ程度の範囲のものである。５号珪砂は、粒度が０．３〜０．８ｍｍ程度の範囲のものである。６号珪砂は、粒度が０．２〜０．４ｍｍ程度の範囲のものである。８号珪砂は、粒度が０．０５〜０．２ｍｍ程度の範囲のものである。なお、７号珪砂は、０．１〜０．３ｍｍ程度の範囲である。7号珪砂は、必要に応じ、６号珪砂又は８号珪砂の一部に代替して用いることができる。
【００２７】
なお、前記細骨材（Ｓ）の好適な粒度構成は、各ふるいの通過率として、１．２ｍｍふるいが８０〜９５重量％、０．６ｍｍふるいが４５〜６０重量％、０．３ｍｍふるいが２５〜３５重量％、０．１５ｍｍふるいが１０〜３０重量％である。この範囲の粒度構成にすることにより、塗材や吹き付け材として用いた場合、作業性が良好であるとともに、厚みの確保やひび割れ防止が容易となる。例えば、細骨材（Ｓ）中、３号珪砂を３０〜４０重量％、４号珪砂を５〜２５重量％、５号珪砂を５〜２５重量％、６号珪砂を１５〜２５重量％、８号珪砂を１０〜２０重量％とすれば、前記ふるいの通過率の範囲をほぼ満たすことができる。
【００２８】
したがって、細骨材（Ｓ）中の各号珪砂のより好ましい割合は、例えば、細骨材中、３号珪砂は３５重量％程度、４号珪砂は１５重量％程度、５号珪砂は１５重量％程度、６号珪砂は２０重量％程度、８号珪砂は１５重量％程度である。
【００２９】
細骨材（Ｓ）は、前記結合材組成物（Ｂ）に対し重量比Ｓ／Ｂが２．０５〜２．１５となるように配合する必要がある。２．０５未満では単位容積あたりのセメント量が多くなり、乾燥収縮等によるひび割れが生じやすくなる場合がある。また、２．１５を超えると単位容積あたりのセメント量が少なくなり、十分な強度が得られない場合がある。十分な強度が得られなくなると、壁等の下地の拘束によってひび割れが発生する場合がある。
【００３０】
モルタル組成物のより実用的な配合
前記の通り、本発明のモルタル組成物は、基本的には結合材組成物（Ｂ）と細骨材（Ｓ）からなるものである。
一方、前記したように、主としてコンクリート躯体に用いる耐酸性・耐オソン性を備えた水硬性無機材料として、特願２００５−１７９９２４号に係るものを開発している。本発明のモルタル組成物の発明は該水硬性無機材料を塗材（左官材）や吹付け材へも適用できるように検討した結果なされたものである。したがって、本願明細書では、該水硬性無機材料との関係、モルタル組成物の位置づけを明確にするために無機組成物（Ｎ）という概念を導入し説明を行った。また、本発明のモルタル組成物を調合する場合は、係る水硬性無機材料を無機組成物（Ｎ）として調製し、該無機組成物に、さらに早強ポルトランドセメント等の早強型ポルトランドセメント又はエコセメントと膨張材と細骨材（Ｓ）等を外割で配合することが実用面から好適である。無機組成物（Ｎ）を調製しておけば、コンクリートだけではなくこれをベースに別配合したものを塗材や吹付け材等の用途にも用いることもできるからである。
【００３１】
本発明のモルタル組成物を製造する上では、例えば、２０〜３０重量％の普通ポルトランドセメントを含み、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュとからなり、必要に応じて無水石膏を含むものを無機組成物（Ｎ）とし、この無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し、さらに、早強型ポルトランドセメント又はエコセメント３５〜４５重量部、膨張材２．５〜３．５重量部、３号〜６号及び８号珪砂からなる細骨材（Ｓ）を２５０〜３５０重量部含んでなるものとして配合することが、より実用的な手法である。細骨材（Ｓ）が２５０重量部未満であると施工方法によってはひび割れが発生しやすくなる。また、３５０重量部を超えると施工方法によっては作業性が悪くなる。
【００３２】
無機組成物（Ｎ）の内訳は前述の通り、好適にはシリカヒュームは１５〜２５重量％、高炉水砕スラグは２５〜３５重量％、フライアッシュは２５〜３５重量％であり、必要に応じて添加される無水石膏は５重量％以下である。この範囲のものであれば耐酸性・耐オゾン性を有する塗材や吹付け材が得られやすい。
【００３３】
また、前記結合材組成物（Ｂ）中には、前記無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し粘土鉱物を２〜２０重量部含ませることが好ましい。２重量部未満では十分な効果が得られない。２０重量部を超えると混練水量を高くしないと作業性が悪くなる。好ましい粘土鉱物としては、セピオライト、メタカオリン（焼成カオリン）、アロフェン、ベントナイト等を挙げることができる。
【００３４】
セピオライトは保水性に優れる性質を有するので、セピオライトを添加することによって、ひび割れがより発生し難くなる。メタカオリン（焼成カオリン）やアロフェンを添加することによって、硫酸イオンや塩化物イオン等の浸透に対する抵抗性が増加されるので耐酸性が向上する。ベントナイトは膨潤性を持つので、ベントナイトを添加することによって、ダレが生じることがなく、より厚塗りが可能となる。
【００３５】
曲げ強度の向上、ひび割れ防止効果の更なる向上を図る場合は、前記モルタル組成物に対して０．０５〜２体積％の繊維（Ｆ）を含ませることが好ましい。０．０５体積％を満たないと十分な効果が得られない。２体積％を超えると混練水量を多くしないと作業性が悪くなる。繊維の種類は、ビニロン、ポリプロピレン、ナイロン等の有機繊維やガラスなどの無機繊維が挙げられる。曲げ強度の向上、ひび割れ防止等の効果が得られれば、繊維の種類は、特に限定されない。繊維長は、３〜３０ｍｍが好ましい。３ｍｍ未満では十分な曲げ強度の向上、ひび割れ防止効果の更なる向上を得ることができない。３０ｍｍを超えると、混練水量を多くしないと作業性が悪くなる。また、高度浄水処理施設に使用する場合はガラスなどの無機繊維が好ましいが、有機繊維でも厚生省令第１５号に基づく４５項目の溶出試験における溶出量が、いずれも基準値以下であれば使用できる。
【００３６】
モルタル組成物の製造
本発明のモルタル組成物は、プレミックスモルタルとして製造されることが好ましい。この場合は、従来のプレミックスモルタルを製造するのと同様の方法で、前記構成材料が混合され製造される。また、前記無機組成物（Ｎ）のみをプレミックス材として製造しておき、後でこのプレミックス材と早強型ポルトランドセメント又はエコセメントと膨張材と細骨材を混合することがより好ましい。これらの他、早強型ポルトランドセメントと膨張材と細骨材を別のプレミックス材としておき、現場でこのプレミックス材と前記無機組成物（Ｎ）のプレミックス材とを混合しても良い。また、結合材組成物（Ｂ）をプレミックス材としておき、現場でこのプレミックス材と所定の配合割合の細骨材（Ｓ）とを混合して良い。
【００３７】
繊維を含む本発明のモルタル組成物は、従来の繊維モルタル製造と同様の方法で行えば良い。繊維を混合する場合は、事前にカットした繊維をプレミックス材に混合しても良く、混練時にモルタル組成物と繊維と水とを混合しても良い。
【００３８】
塗材
本発明のモルタル組成物は、下水道処理施設、上水道処理施設、高度浄水処理施設等におけるコンクリート劣化防止用モルタル被覆材、劣化したコンクリートを補修する際の断面修復材として好適に用いることができるが、使い方は、一つとして左官用塗材として用いるのが良い。本発明のモルタル組成物を用いることによって、ひび割れが発生したりダレが生ずることなく良好な作業性で２ｃｍの厚塗りができる。また、施工した塗材は、耐酸性・耐オゾン性を有するものとなる。なお、塗材を製造する際の混練水量は、モルタル組成物に対し１３〜１５重量％が良い。本発明の塗材は、例えば、施工現場で前記プレミックス材等に混練水を添加し、混練することによって得ることができる。
施工は、例えば、メッシュ状に織り上げたネットを施工箇所に設置してから本発明の塗材を所定厚に左官ゴテを用いて塗っても良い。
【００３９】
吹付け材
本発明のモルタル組成物は、前記塗材の他に吹付け材としても用いることができる。本発明のモルタル組成物を用いることによって、ひび割れが発生したり吹付けた際にダレが生ずることなく２ｃｍの吹付厚が確保できる。また、施工した吹付け材は、耐酸性・耐オゾン性を有するものとなる。なお、吹付け材を製造する際の混練水量は、塗材と同様、モルタル組成物に対し１３〜１５重量％が良い。本発明の吹付け材は、例えば、施工現場で前記プレミックス材等に混練水を添加し、混練することによって得ることができる。吹付け方法は、常法に従って行えば良い。吹付け機も通常のものを用いれば良い。
施工は、上記同様、メッシュ状に織り上げたネットを施工箇所に設置してから本発明の吹き付け材を吹き付け機を用いて吹き付けても良い。
【実施例】
【００４０】
以下に本発明に係る実施例及び比較例を示す。
実施例１〜１１及び比較例１〜７として、表１のモルタル組成物を調製した。これらの実施例１〜１１及び比較例１〜７のモルタル組成物を用いて試験体を作製し、以下の各種試験を行った。なお、表２に各実施例及び比較例における細骨材（Ｓ）の粒度分布を示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
なお、表１中、比以外の単位は、重量部である。
また、表中の記号は、以下の原料を示す。
記号ＮＣ： 普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
記号ＢＳ： 高炉水砕スラグ（デイ・シイ社製ブレーン４０００級）
記号ＦＡ： フライアッシュ（電源開発社製、ＩＩ種相当品）
記号ＳＦ： シリカヒューム（ノルウェー産）
記号ＡＧ： 無水石膏（タイ産天然無水石膏）
記号ＨＣ： 早強ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
記号ＥＣ： エコセメント（太平洋セメント社製）
記号ＥＸ： 膨張材（太平洋マテリアル社製ニューエクスパン）
記号３Ｑ： ３号珪砂（ニッチツ社製珪砂Ｎ３０）
記号４Ｑ： ４・５号珪砂の混合砂（前田建材工業社製山形珪砂ミックス）
記号６Ｑ： ６号珪砂（東海サンド社製遠州珪砂）
記号８Ｑ： ８号珪砂（ニッチツ社製ニッチツ秩父珪砂８号）
記号ＳＥ： セピオライト（商品名：セピオライト粗目）
記号ＭＥ： メタカオリン（バーゲス社製イスバーグ）
記号ＧＦ： ガラス繊維（日本電気硝子社製チョップドスラストＡＣＳ６Ｈ−１０３）
記号Ｗ： 水道水
記号Ｃ： セメント
記号Ｂ： 結合材組成物
記号Ｎ： 無機組成物
記号Ｓ： 細骨材
【００４３】
【表２】
【００４４】
さらに、前記実施例１〜１１及び比較例１〜７に係るモルタル組成物を用いた塗材に水道水（Ｗ）を配合して塗材を調製した。同様に吹付け材も調整した。これらにおける結合材組成物（Ｂ）と細骨材（Ｓ）の合計に対する水道水（Ｗ）の比を、以下の表３に示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】
Ａ．基本的性能の確認試験
前記実施例１〜１１及び比較例１〜７に係るモルタル組成物を用いて、まず、耐酸性の試験、耐オゾン性の試験、及び溶出試験を行った。
【００４７】
Ａ−１．耐酸性試験
ＪＩＳＲ５２０１で規定される供試体に成形し、材齢２８日まで水中養生した後５％硫酸溶液に３０日間浸漬し、供試体の質量変化率を測定した。
【００４８】
耐酸性試験の結果を、以下の表４に示す。
【００４９】
【表４】
【００５０】
実施例１〜１１、比較例１、３〜６に係るモルタル組成物においては、硫酸溶液浸漬による質量の減少がなく耐酸性に優れた結果となった。早強ポルトランドセメントを無機組成物（Ｎ）１００重量部に対して５５重量部使用し、Ｃ／Ｂが０．５４（結合材組成物中のセメント量が５４重量％）である比較例２においては硫酸溶液浸漬後の供試体の質量減少が大きくなり、耐酸性に劣る結果となった。結合材組成物（Ｂ）が普通セメントのみである比較例７では、硫酸溶液浸漬後の供試体の質量減少が著しい結果となった。優れた耐酸性を持つためには無機組成物（Ｎ）が必要不可欠である。比較例７については以降の試験を行わないことにした。
【００５１】
Ａ−２．硫酸浸透深さ
上記Ａ−１．耐酸性試験で、質量変化率を測定した供試体を曲げ強さ試験装置で切断し、現れた断面にフェノールフタレイン溶液を塗布し、非呈色部分の表面からの深さを測定した。結果を以下の表５に示す。
実施例１〜１１の供試体は、いずれも硫酸浸透深さが５ｍｍ程度であり、良好な特性を示した。特に、メタカオリンを添加した実施例５から実施例７は２ｍｍ程度と更に良好な結果となった。
【００５２】
【表５】
【００５３】
Ａ−３．耐オゾン性試験
モルタル供試体を材齢２８日まで水中養生後に、水道水に溶存オゾンガス濃度２ｐｐｍ、温度２０℃に保った試験槽に２、４、１０週間浸漬後の質量変化率を測定した。
【００５４】
耐オゾン性試験の結果を、以下の表６に示す。
【００５５】
【表６】
【００５６】
実施例１〜１１、比較例１、３〜６に係るモルタル組成物において、耐オゾン性の安定性試験ですべて良好な結果が得られた。耐酸性の結果と同様に、早強ポルトランドセメントを無機組成物（Ｎ）１００重量部に対して５５重量部使用し、Ｃ／Ｂが０．５４（結合材組成物中のセメント量が５４重量％）である比較例２においては酸浸漬後の供試体の質量減少が大きくなり、耐オゾン性に劣る結果となった。
【００５７】
Ａ−４．溶出試験
平成１２年厚生省令第１５号（改正 平成１２年厚生省令第１２７号、平成１４年厚生労働省令第１３９号、平成１６年厚生労働省令第５号）に基づく、平成１２年厚生省告示第４５号（資機材等の材質に関する試験）による４５項目の溶出試験を行った。
【００５８】
実施例１〜１１、比較例１〜６に係るモルタル組成物において、４５項目の溶出試験における溶出量が、いずれも基準値以下であったため、人体や環境に対する安全性に優れ、上水施設への適用に有効であることが確認された。
【００５９】
Ｂ．塗材としての性能確認試験
次いで、前記実施例１〜１１及び比較例１〜６に係るモルタル組成物を用いて、圧縮強さ、接着強度、長さ変化率、及び塗材として用いた場合のひび割れ発生状況の確認、作業性・ダレの有無について試験を行った。
【００６０】
Ｂ−１．圧縮強さ
ＪＩＳ Ｒ ５２０１で規定される方法で行った。材齢は１、３、７、２８日で行った。
圧縮強さ試験の結果を以下の表７に示す。
【００６１】
【表７】
【００６２】
Ｃ／Ｂの低い比較例１，６及びＳ／Ｂの高い比較例４では、圧縮強さが低い結果となった。早強ポルトランドセメント又はエコセメントを無機組成物１００重量部に対して３５重量部以上を用いた実施例１〜１１では初期の段階から良好な強度発現を得られた。
【００６３】
Ｂ−２．接着強度
ハンドミキサーで１０リットルのモルタル組成物から調製した塗材を練り混ぜた後、壁にモルタルを塗布したあと、材齢７日で接着強度を測定した。接着試験方法は、ＪＳＣＥ−Ｋ ５３１−１９９９に従って実施した。
塗厚２．０ｃｍでの測定結果を以下の表８に示す。
【００６４】
【表８】
【００６５】
Ｃ／Ｂの低い比較例１，６及びＳ／Ｂの高い比較例４では、接着強度の発現が低い結果となった。早強ポルトランドセメント又はエコセメントを無機組成物１００重量部に対して３５重量部以上を用いた実施例１〜１１では良好な接着強度の発現が得られた。
【００６６】
Ｂ−３．長さ変化率
ＪＩＳ Ａ １１２９で規定される方法で行った。材齢７日まで水中養生後７、１４、２８日で行った。
長さ変化率を測定した結果を以下の表９に示す。
【００６７】
【表９】
【００６８】
比較例２以外の比較例では、長さ変化率が大きい結果となった。早強ポルトランドセメント又はエコセメントを無機組成物１００重量部に対して３５重量部以上を用いた実施例１〜１１では比較例に対して小さい長さ変化率が得られた。
【００６９】
Ｂ−４．ひび割れ発生状況の確認
壁にモルタル組成物を用いて調製した塗材を塗厚０．５ｃｍ、１ｃｍ、２ｃｍ、２．５ｃｍで鏝を用いて塗布したあと目視にてひび割れ発生状況を観察した。
結果を以下の表１０に示す。
【００７０】
【表１０】
【００７１】
Ｃ／Ｂの低い比較例１では、塗厚０．５ｃｍのとき３日後、それ以外のときは１０日後にひび割れが発生した。Ｓ／Ｂの低い比較例３では、塗厚０．５ｃｍのとき１日後、それ以外のときは３日後、Ｓ／Ｂの高い比較例４では３日後ひび割れが発生した。膨張材を用いない比較例５では、１０日後、ひび割れが発生した。早強ポルトランドセメント、エコセメント、膨張材のいずれも用いない比較例６では、１日後ひび割れが発生した。一方、早強ポルトランドセメント又はエコセメントと膨張材を用い、かつＣ／Ｂが０．４０〜０．５０、Ｓ／Ｂの値を２．０５〜２．１５である実施例１〜１１ではいずれもひび割れの発生が認められなかった。特にセピオライト、実施例１、実施例４、実施例９、ガラス繊維を用いた実施例１０、実施例１１では良好であった。
【００７２】
Ｂ−５．作業性、ダレの有無
Ｂ−４の試験と同様に壁にモルタルを塗厚０．５ｃｍ、１ｃｍ、２ｃｍ、２．５ｃｍで鏝を用いて塗布したときの作業性、ダレの有無を目視にて評価した。
結果を以下の表１１に示す。
【００７３】
【表１１】
【００７４】
３号珪砂を用いない比較例６では、モルタルに粘りがあり作業性が悪くなり、ダレが生じた。その他のモルタルはいずれも作業性が良く、ダレが生じなかった。
【００７５】
Ｃ．吹付け材としての性能確認試験
以下に説明するような吹付け試験機を用い、実施例１〜１１のモルタル組成物を吹付け材として用いた場合の性能確認試験を行った。
０．７５ＫＷ、容量０．０８ｍ3のモルタルミキサで混練を行い、３．７ＫＷ、吐出量７０リットル／分のスクイズポンプで吸い上げ、及び直径５０ｍｍ、４０ｍｍのテーパ管を用い吹き付け、さらにインバータを使用して、吐出量を調節した。
【００７６】
壁に実施例１〜１１のモルタルを塗厚０．５ｃｍ、１ｃｍ、２ｃｍ、２．５ｃｍで吹付けしたときのひび割れ、作業性、ダレの有無を目視にて評価した。付着厚さ２．０ｃｍにおいて材齢７日で接着強度を測定した。接着試験方法は、ＪＳＣＥ−Ｋ ５３１−１９９９に従って実施した。
結果を表１２に示す。
【００７７】
【表１２】
【００７８】
実施例１〜１１に係るモルタル組成物を用いた吹付け材はいずれも接着強度及び作業性が良く、ダレが生じなかった。また、材齢２８日においていずれのモルタルもひび割れが発生しなかった。
【００７９】
以上の実施例１〜１１及び比較例１〜７の結果から了解されるように、耐酸性、耐オゾン性及び塗材及び吹付け材として要求される圧縮強さ、接着強度、長さ変化率、ひび割れの発生、作業性、ダレ等に関して、すべて満足できる特性を得られたのは、本発明の範囲に入る実施例１〜１１であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐酸性・耐オゾン性を有し、上下水道管の被覆材や高度浄水処理施設における処理槽の被覆材として好適なモルタル組成物、及び該モルタル組成物からなる塗材並びに吹付け材に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道処理施設や化成品工場における酸性排水処理施設で用いられているコンクリート部材の表面は常に酸性雰囲気に曝されているため劣化が激しい。そのため、従来から劣化の抑制について検討されており、その一つに耐酸性モルタルの被覆による方法がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー骨材及び製鋼ダストからなる耐酸性モルタル組成物をコンクリート成形体の表面に塗着する方法が記載されている。
【０００４】
また、劣化したコンクリートを補修するのに適した耐酸性モルタルも種々知られている。
例えば、特許文献２には、（Ａ）ＣａＯ／ＳｉＯ2のモル比が０．１０〜１．２０の溶融スラグ粉末、（Ｂ）水ガラス、（Ｃ）アルミナセメント、（Ｄ）高炉スラグと転炉スラグと脱リンスラグと脱ケイスラグと脱硫スラグから選ばれる結合材を含有する耐酸性モルタルが記載されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、アルミナセメント、化学成分としてＣａＯとＡｌ2Ｏ3を主成分とする球状粒体を含有する耐酸性モルタル組成物が記載されている。
一方、近年、水道水の水質を向上させるために、オゾン処理工程や生物活性炭吸着処理工程といった工程を新たに加えた工程での高度浄水処理が行われている。このような高度浄水処理は、通常の浄水処理（沈殿、ろ過、消毒）では、十分に対応できないかび臭の原因となる物質やカルキ臭のもととなるアンモニア性窒素などを取り除き、トリハロメタンのもととなる物質などを減少させるために行われる。
【０００６】
そして、前記各処理の多くは、普通コンクリートで造られたコンクリート槽内で行われている。しかし、前記のようなオゾン処理や生物活性炭吸着処理をコンクリート製の処理槽内で行うと、これまでの浄水処理による処理でのコンクリートの劣化に比べ、処理槽のコンクリートが早く劣化してしまうといったことが問題となってきている。
一方、上記処理槽に有機物を含む材料を使用すると、オゾン処理や生物活性炭吸着処理の過程で有機物が分解され、水質安全性が確保できないという問題もある。
【０００７】
この劣化を抑制するための対策について鋭意検討した結果、本発明者らは、耐オゾン性、耐炭酸・耐重炭酸性、耐磨耗性を有する水硬性無機材料及びそれを用いた高度浄水処理施設用のコンクリートを開発し、特願２００５−１７９９２４号として出願している。
この他、前記水硬性無機材料と同様の材料からなるモルタルで被覆して劣化を抑制する方法が考えられる。具体的には、耐酸性と耐オゾン性を有するモルタルを、劣化を抑制したいコンクリート表面に塗布あるいは吹き付けて被覆処理する方法である。
【０００８】
しかし、この水硬性無機材料を塗材（左官材）として用いるには、コテ仕上げ性が良好かどうか、厚塗りができるかどうか、厚塗りした際のひび割れに対する対策が十分であるかなど、未解決の課題を残していた。また、吹付け材として用いる場合も、上記同様厚みの確保やひび割れに対する未解決の問題を残していた。
【特許文献１】特開２００４−２９２２４５号公報
【特許文献２】特開２００１−２４０４５６号公報
【特許文献３】特開２００２−９７０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、下水道処理施設のような酸性雰囲気下だけでなく高度浄水処理施設のようなオゾン雰囲気下でも使用可能なように耐酸性と耐オゾン性を有するとともに、高度浄水処理においても水質安全性が確保でき、鏝を用いてあるいは吹き付けにより少なくとも２ｃｍ程度の厚みが確保でき、ひび割れが発生し難いモルタル組成物と、それによる左官用の塗材及び吹付け材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】
【００１０】
本発明者らは、前記課題について鋭意検討した結果、セメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュと、膨張材を少なくとも含み、更に必要に応じて無水石膏をも含む結合材組成物に特定の細骨材を配合した水硬性無機材料のみからなるモルタル組成物を用いれば、前記目的が達成できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１１】
すなわち、前記目的を達成するために、本発明は、セメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュと、膨張材からなり、必要に応じて無水石膏をも含む結合材組成物（Ｂ）に、３号〜８号珪砂からなる細骨材（Ｓ）を配合してなるモルタル組成物であって、前記結合材組成物（Ｂ）中にはセメントを４０〜５０重量％含み、前記結合材組成物（Ｂ）と前記細骨材（Ｓ）との重量比Ｓ／Ｂが２．０５〜２．１５であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る前記モルタル組成物は、実用的観点からの態様では、２０〜３０重量％の普通ポルトランドセメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュとからなり、必要に応じて無水石膏をも含む無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し、さらに、早強型ポルトランドセメント又はエコセメント３５〜４５重量部と、膨張材２．５〜３．５重量部を配合してなる前記結合材組成物（Ｂ）、及び３号〜８号珪砂からなる細骨材（Ｓ）２５０〜３５０重量部を含むことを特徴とする。この実施態様のモルタル組成物では、前記無機組成物（Ｎ）が、２０〜３０重量％の普通ポルトランドセメントと、１５〜２５重量％のシリカヒュームと、２５〜３５重量％の高炉水砕スラグと、２０〜３５重量％のフライアッシュとからなり、必要に応じて無水石膏をも含むことが好ましい。
【００１３】
また、前記結合材組成物（Ｂ）は、前記無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し、さらに粘土鉱物を２〜２０重量部含むことが好ましい。
【００１４】
本発明に係るモルタル組成物は、前記細骨材（Ｓ）の粒度構成で、各ふるいの通過率として、１．２ｍｍふるいが８０〜９５重量％、０．６ｍｍふるいが４５〜６０重量％、０．３ｍｍふるいが２５〜３５重量％、０．１５ｍｍふるいが１０〜３０重量％であることが好ましい。
【００１５】
曲げ強度の向上、ひび割れ防止効果の更なる向上を図る場合は、本発明に係るモルタル組成物に対し、さらに繊維（Ｆ）を０．０５〜２体積％含ませることが好ましい。
【００１６】
本発明は、別の側面で左官用の塗材であり、前記モルタル組成物からなることを特徴とする。同様に、本発明は、別の側面で吹付け材であり、前記モルタル組成物からなることを特徴とする。なお、本明細書中で、高度浄水処理施設とは、オゾンを用いて水の処理を行なう工程を含む処理施設をいう。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のモルタル組成物は、耐酸性を維持しつつ、作業性、強度、塗厚、ひび割れ発生等の面から左官用の塗材や吹付け材として好適である。したがって、下水処理施設のような酸性雰囲気下では優れた左官や吹付け等によるコンクリート躯体等のモルタル被覆材として広範な適用範囲を持つ。また、本発明のモルタル組成物は、有機材料を含まず、水硬性無機材料のみからできているので、人体や環境に対する安全性が高く、上水道処理施設や高度浄水処理施設における被覆材へも適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係るモルタル組成物、塗材、吹付け材について、その実施の形態を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００１９】
本発明に係るモルタル組成物は、大別して結合材組成物（Ｂ）と細骨材（Ｓ）とからなる。そして、必要に応じて、繊維（Ｆ）を含む。
結合材組成物（Ｂ）
結合材組成物（Ｂ）は、セメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュと、膨張材を少なくとも含む。そして、必要に応じて無水石膏が加えられる。
【００２０】
セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントもしくは超早強ポルトランドセメント等の早強型ポルトランドセメント、あるいはエコセメント、又はこれらを混合したものが使われる。
前記セメント中、早強ポルトランドセメントもしくは超早強ポルトランドセメント等の早強型ポルトランドセメント、又はエコセメントは、主として、初期強度の確保、ひび割れ防止といった観点から必要量用いられる。使用しすぎると、配合によっては耐酸性・耐オゾン性が悪くなる。これら早強型ポルトランドセメント又はエコセメントは、結合材組成物（Ｂ）中、後述の無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し、３５〜４５重量部含むのが好ましい。また、これらセメントと無機組成物（Ｎ）中の普通ポルトランドセメントと合わせたセメントの全量は、結合材組成物（Ｂ）中に４０〜５０重量％含まれるのが好ましい。４０重量％未満では、十分な強度が得られなくなる場合がある。５０重量％を超えると耐酸性・耐オゾン性が不十分となる場合がある。
【００２１】
シリカヒュームは、必要強度の確保、耐酸性及び耐オゾン性の向上といった観点から必要量用いられる。シリカヒュームの粒度及び粉末度は、特に限定しないが、ＪＩＳ Ａ ６２０７に規定される範囲が好ましい。シリカフュームは後述の無機組成物（Ｎ）中に１５〜２５重量％含まれるのが好ましい。使用しすぎると流動性が低下する場合がある。少なすぎると必要強度の確保、耐酸性及び耐オゾン性が不十分となる場合がある。
【００２２】
高炉水砕スラグは、流動性の確保、化学耐久性及び耐酸性・耐オゾン性の向上といった観点から必要量用いられる。高炉水砕スラグの粉末度は、特には限定しないが、ブレーン値で４０００ｃｍ2／ｇから１００００ｃｍ2／ｇが好ましい。高炉水砕スラグは後述の無機組成物（Ｎ）中に２５〜３５重量％含まれるのが好ましい。２５重量％に満たない場合は、流動性の確保、化学耐久性及び耐酸性・耐オゾン性の向上ができない場合がある。３５重量％を超えると、高炉水砕スラグの粉末度が高い場合にひび割れが発生する場合がある。
【００２３】
フライアッシュは、流動性（作業性）の確保、被覆厚の確保、ひび割れ防止、耐酸性・耐オゾン性の向上といった種々の観点から必要量用いられる。フライアッシュの種類は、特に限定しないがＪＩＳ Ａ ６２０１に規定されるものが好ましい。フライアッシュは後述の無機組成物（Ｎ）中に２５〜３５重量％含まれるのが好ましい。２５重量％を満たない場合は流動性（作業性）の確保、被覆厚の確保、ひび割れ防止、耐酸性・耐オゾン性の向上ができない場合がある。３５重量％を超えると、十分な強度が得られなくなる場合がある。
【００２４】
膨張材は、ひび割れ防止、乾燥収縮の低減といった観点から必要量用いられる。膨張材は無機系粉末膨張材であり、生石灰系膨張材（例えば、太平洋マテリアル社製ニューエクスパン）、カルシウムスルホアルミネート系膨張材（例えば、電気化学工業社製デンカＣＳＡ）を挙げることができる。使用する膨張材の種類は特に限定しない。結合材組成物（Ｂ）中、膨張材は後述の無機組成物（Ｎ）１００重量部に対して２．５〜３．５重量部含むことが好ましい。膨張材の使用量が２．５重量部に満たない場合は、ひび割れ防止、乾燥収縮の低減が不十分となる場合がある。膨張材の使用量が３．５重量部を超えると、耐酸性・耐オゾン性が不十分となる場合があり、ポップアウト現象やおくれ膨張をおこしたりするので好ましくない。
【００２５】
結合材組成物（Ｂ）には、必要に応じて無水石膏を加える。無水石膏を加えることにより初期強度の増加、流動性の向上が得られる。無水石膏は後述の無機組成物（Ｎ）中に５重量％以下含むことが好ましい。添加することによって、初期強度の増加、流動性の向上を図ることができる。５重量％を超えると遅れ膨張を生じる場合があるので好ましくない。
【００２６】
細骨材（Ｓ）
本発明では、前記目的を達成するために、特定の粒度範囲の珪砂を用いる。このような珪砂を採用するのは、塗材や吹き付け材として用いた場合の作業性や、厚みの確保、ひび割れ防止の観点から良好な特性を獲得するためである。具体的には、細骨材は、３号〜８号、好適には３号〜６号及び８号珪砂を配合してなる細骨材を用いる。３号珪砂は、粒度が１．２〜２．４ｍｍ程度の範囲のものである。４号珪砂は、粒度が０．６〜１．２ｍｍ程度の範囲のものである。５号珪砂は、粒度が０．３〜０．８ｍｍ程度の範囲のものである。６号珪砂は、粒度が０．２〜０．４ｍｍ程度の範囲のものである。８号珪砂は、粒度が０．０５〜０．２ｍｍ程度の範囲のものである。なお、７号珪砂は、０．１〜０．３ｍｍ程度の範囲である。7号珪砂は、必要に応じ、６号珪砂又は８号珪砂の一部に代替して用いることができる。
【００２７】
なお、前記細骨材（Ｓ）の好適な粒度構成は、各ふるいの通過率として、１．２ｍｍふるいが８０〜９５重量％、０．６ｍｍふるいが４５〜６０重量％、０．３ｍｍふるいが２５〜３５重量％、０．１５ｍｍふるいが１０〜３０重量％である。この範囲の粒度構成にすることにより、塗材や吹き付け材として用いた場合、作業性が良好であるとともに、厚みの確保やひび割れ防止が容易となる。例えば、細骨材（Ｓ）中、３号珪砂を３０〜４０重量％、４号珪砂を５〜２５重量％、５号珪砂を５〜２５重量％、６号珪砂を１５〜２５重量％、８号珪砂を１０〜２０重量％とすれば、前記ふるいの通過率の範囲をほぼ満たすことができる。
【００２８】
したがって、細骨材（Ｓ）中の各号珪砂のより好ましい割合は、例えば、細骨材中、３号珪砂は３５重量％程度、４号珪砂は１５重量％程度、５号珪砂は１５重量％程度、６号珪砂は２０重量％程度、８号珪砂は１５重量％程度である。
【００２９】
細骨材（Ｓ）は、前記結合材組成物（Ｂ）に対し重量比Ｓ／Ｂが２．０５〜２．１５となるように配合する必要がある。２．０５未満では単位容積あたりのセメント量が多くなり、乾燥収縮等によるひび割れが生じやすくなる場合がある。また、２．１５を超えると単位容積あたりのセメント量が少なくなり、十分な強度が得られない場合がある。十分な強度が得られなくなると、壁等の下地の拘束によってひび割れが発生する場合がある。
【００３０】
モルタル組成物のより実用的な配合
前記の通り、本発明のモルタル組成物は、基本的には結合材組成物（Ｂ）と細骨材（Ｓ）からなるものである。
一方、前記したように、主としてコンクリート躯体に用いる耐酸性・耐オソン性を備えた水硬性無機材料として、特願２００５−１７９９２４号に係るものを開発している。本発明のモルタル組成物の発明は該水硬性無機材料を塗材（左官材）や吹付け材へも適用できるように検討した結果なされたものである。したがって、本願明細書では、該水硬性無機材料との関係、モルタル組成物の位置づけを明確にするために無機組成物（Ｎ）という概念を導入し説明を行った。また、本発明のモルタル組成物を調合する場合は、係る水硬性無機材料を無機組成物（Ｎ）として調製し、該無機組成物に、さらに早強ポルトランドセメント等の早強型ポルトランドセメント又はエコセメントと膨張材と細骨材（Ｓ）等を外割で配合することが実用面から好適である。無機組成物（Ｎ）を調製しておけば、コンクリートだけではなくこれをベースに別配合したものを塗材や吹付け材等の用途にも用いることもできるからである。
【００３１】
本発明のモルタル組成物を製造する上では、例えば、２０〜３０重量％の普通ポルトランドセメントを含み、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュとからなり、必要に応じて無水石膏を含むものを無機組成物（Ｎ）とし、この無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し、さらに、早強型ポルトランドセメント又はエコセメント３５〜４５重量部、膨張材２．５〜３．５重量部、３号〜６号及び８号珪砂からなる細骨材（Ｓ）を２５０〜３５０重量部含んでなるものとして配合することが、より実用的な手法である。細骨材（Ｓ）が２５０重量部未満であると施工方法によってはひび割れが発生しやすくなる。また、３５０重量部を超えると施工方法によっては作業性が悪くなる。
【００３２】
無機組成物（Ｎ）の内訳は前述の通り、好適にはシリカヒュームは１５〜２５重量％、高炉水砕スラグは２５〜３５重量％、フライアッシュは２５〜３５重量％であり、必要に応じて添加される無水石膏は５重量％以下である。この範囲のものであれば耐酸性・耐オゾン性を有する塗材や吹付け材が得られやすい。
【００３３】
また、前記結合材組成物（Ｂ）中には、前記無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し粘土鉱物を２〜２０重量部含ませることが好ましい。２重量部未満では十分な効果が得られない。２０重量部を超えると混練水量を高くしないと作業性が悪くなる。好ましい粘土鉱物としては、セピオライト、メタカオリン（焼成カオリン）、アロフェン、ベントナイト等を挙げることができる。
【００３４】
セピオライトは保水性に優れる性質を有するので、セピオライトを添加することによって、ひび割れがより発生し難くなる。メタカオリン（焼成カオリン）やアロフェンを添加することによって、硫酸イオンや塩化物イオン等の浸透に対する抵抗性が増加されるので耐酸性が向上する。ベントナイトは膨潤性を持つので、ベントナイトを添加することによって、ダレが生じることがなく、より厚塗りが可能となる。
【００３５】
曲げ強度の向上、ひび割れ防止効果の更なる向上を図る場合は、前記モルタル組成物に対して０．０５〜２体積％の繊維（Ｆ）を含ませることが好ましい。０．０５体積％を満たないと十分な効果が得られない。２体積％を超えると混練水量を多くしないと作業性が悪くなる。繊維の種類は、ビニロン、ポリプロピレン、ナイロン等の有機繊維やガラスなどの無機繊維が挙げられる。曲げ強度の向上、ひび割れ防止等の効果が得られれば、繊維の種類は、特に限定されない。繊維長は、３〜３０ｍｍが好ましい。３ｍｍ未満では十分な曲げ強度の向上、ひび割れ防止効果の更なる向上を得ることができない。３０ｍｍを超えると、混練水量を多くしないと作業性が悪くなる。また、高度浄水処理施設に使用する場合はガラスなどの無機繊維が好ましいが、有機繊維でも厚生省令第１５号に基づく４５項目の溶出試験における溶出量が、いずれも基準値以下であれば使用できる。
【００３６】
モルタル組成物の製造
本発明のモルタル組成物は、プレミックスモルタルとして製造されることが好ましい。この場合は、従来のプレミックスモルタルを製造するのと同様の方法で、前記構成材料が混合され製造される。また、前記無機組成物（Ｎ）のみをプレミックス材として製造しておき、後でこのプレミックス材と早強型ポルトランドセメント又はエコセメントと膨張材と細骨材を混合することがより好ましい。これらの他、早強型ポルトランドセメントと膨張材と細骨材を別のプレミックス材としておき、現場でこのプレミックス材と前記無機組成物（Ｎ）のプレミックス材とを混合しても良い。また、結合材組成物（Ｂ）をプレミックス材としておき、現場でこのプレミックス材と所定の配合割合の細骨材（Ｓ）とを混合して良い。
【００３７】
繊維を含む本発明のモルタル組成物は、従来の繊維モルタル製造と同様の方法で行えば良い。繊維を混合する場合は、事前にカットした繊維をプレミックス材に混合しても良く、混練時にモルタル組成物と繊維と水とを混合しても良い。
【００３８】
塗材
本発明のモルタル組成物は、下水道処理施設、上水道処理施設、高度浄水処理施設等におけるコンクリート劣化防止用モルタル被覆材、劣化したコンクリートを補修する際の断面修復材として好適に用いることができるが、使い方は、一つとして左官用塗材として用いるのが良い。本発明のモルタル組成物を用いることによって、ひび割れが発生したりダレが生ずることなく良好な作業性で２ｃｍの厚塗りができる。また、施工した塗材は、耐酸性・耐オゾン性を有するものとなる。なお、塗材を製造する際の混練水量は、モルタル組成物に対し１３〜１５重量％が良い。本発明の塗材は、例えば、施工現場で前記プレミックス材等に混練水を添加し、混練することによって得ることができる。
施工は、例えば、メッシュ状に織り上げたネットを施工箇所に設置してから本発明の塗材を所定厚に左官ゴテを用いて塗っても良い。
【００３９】
吹付け材
本発明のモルタル組成物は、前記塗材の他に吹付け材としても用いることができる。本発明のモルタル組成物を用いることによって、ひび割れが発生したり吹付けた際にダレが生ずることなく２ｃｍの吹付厚が確保できる。また、施工した吹付け材は、耐酸性・耐オゾン性を有するものとなる。なお、吹付け材を製造する際の混練水量は、塗材と同様、モルタル組成物に対し１３〜１５重量％が良い。本発明の吹付け材は、例えば、施工現場で前記プレミックス材等に混練水を添加し、混練することによって得ることができる。吹付け方法は、常法に従って行えば良い。吹付け機も通常のものを用いれば良い。
施工は、上記同様、メッシュ状に織り上げたネットを施工箇所に設置してから本発明の吹き付け材を吹き付け機を用いて吹き付けても良い。
【実施例】
【００４０】
以下に本発明に係る実施例及び比較例を示す。
実施例１〜１１及び比較例１〜７として、表１のモルタル組成物を調製した。これらの実施例１〜１１及び比較例１〜７のモルタル組成物を用いて試験体を作製し、以下の各種試験を行った。なお、表２に各実施例及び比較例における細骨材（Ｓ）の粒度分布を示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
なお、表１中、比以外の単位は、重量部である。
また、表中の記号は、以下の原料を示す。
記号ＮＣ： 普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
記号ＢＳ： 高炉水砕スラグ（デイ・シイ社製ブレーン４０００級）
記号ＦＡ： フライアッシュ（電源開発社製、ＩＩ種相当品）
記号ＳＦ： シリカヒューム（ノルウェー産）
記号ＡＧ： 無水石膏（タイ産天然無水石膏）
記号ＨＣ： 早強ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
記号ＥＣ： エコセメント（太平洋セメント社製）
記号ＥＸ： 膨張材（太平洋マテリアル社製ニューエクスパン）
記号３Ｑ： ３号珪砂（ニッチツ社製珪砂Ｎ３０）
記号４Ｑ： ４・５号珪砂の混合砂（前田建材工業社製山形珪砂ミックス）
記号６Ｑ： ６号珪砂（東海サンド社製遠州珪砂）
記号８Ｑ： ８号珪砂（ニッチツ社製ニッチツ秩父珪砂８号）
記号ＳＥ： セピオライト（商品名：セピオライト粗目）
記号ＭＥ： メタカオリン（バーゲス社製イスバーグ）
記号ＧＦ： ガラス繊維（日本電気硝子社製チョップドスラストＡＣＳ６Ｈ−１０３）
記号Ｗ： 水道水
記号Ｃ： セメント
記号Ｂ： 結合材組成物
記号Ｎ： 無機組成物
記号Ｓ： 細骨材
【００４３】
【表２】
【００４４】
さらに、前記実施例１〜１１及び比較例１〜７に係るモルタル組成物を用いた塗材に水道水（Ｗ）を配合して塗材を調製した。同様に吹付け材も調整した。これらにおける結合材組成物（Ｂ）と細骨材（Ｓ）の合計に対する水道水（Ｗ）の比を、以下の表３に示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】
Ａ．基本的性能の確認試験
前記実施例１〜１１及び比較例１〜７に係るモルタル組成物を用いて、まず、耐酸性の試験、耐オゾン性の試験、及び溶出試験を行った。
【００４７】
Ａ−１．耐酸性試験
ＪＩＳＲ５２０１で規定される供試体に成形し、材齢２８日まで水中養生した後５％硫酸溶液に３０日間浸漬し、供試体の質量変化率を測定した。
【００４８】
耐酸性試験の結果を、以下の表４に示す。
【００４９】
【表４】
【００５０】
実施例１〜１１、比較例１、３〜６に係るモルタル組成物においては、硫酸溶液浸漬による質量の減少がなく耐酸性に優れた結果となった。早強ポルトランドセメントを無機組成物（Ｎ）１００重量部に対して５５重量部使用し、Ｃ／Ｂが０．５４（結合材組成物中のセメント量が５４重量％）である比較例２においては硫酸溶液浸漬後の供試体の質量減少が大きくなり、耐酸性に劣る結果となった。結合材組成物（Ｂ）が普通セメントのみである比較例７では、硫酸溶液浸漬後の供試体の質量減少が著しい結果となった。優れた耐酸性を持つためには無機組成物（Ｎ）が必要不可欠である。比較例７については以降の試験を行わないことにした。
【００５１】
Ａ−２．硫酸浸透深さ
上記Ａ−１．耐酸性試験で、質量変化率を測定した供試体を曲げ強さ試験装置で切断し、現れた断面にフェノールフタレイン溶液を塗布し、非呈色部分の表面からの深さを測定した。結果を以下の表５に示す。
実施例１〜１１の供試体は、いずれも硫酸浸透深さが５ｍｍ程度であり、良好な特性を示した。特に、メタカオリンを添加した実施例５から実施例７は２ｍｍ程度と更に良好な結果となった。
【００５２】
【表５】
【００５３】
Ａ−３．耐オゾン性試験
モルタル供試体を材齢２８日まで水中養生後に、水道水に溶存オゾンガス濃度２ｐｐｍ、温度２０℃に保った試験槽に２、４、１０週間浸漬後の質量変化率を測定した。
【００５４】
耐オゾン性試験の結果を、以下の表６に示す。
【００５５】
【表６】
【００５６】
実施例１〜１１、比較例１、３〜６に係るモルタル組成物において、耐オゾン性の安定性試験ですべて良好な結果が得られた。耐酸性の結果と同様に、早強ポルトランドセメントを無機組成物（Ｎ）１００重量部に対して５５重量部使用し、Ｃ／Ｂが０．５４（結合材組成物中のセメント量が５４重量％）である比較例２においては酸浸漬後の供試体の質量減少が大きくなり、耐オゾン性に劣る結果となった。
【００５７】
Ａ−４．溶出試験
平成１２年厚生省令第１５号（改正 平成１２年厚生省令第１２７号、平成１４年厚生労働省令第１３９号、平成１６年厚生労働省令第５号）に基づく、平成１２年厚生省告示第４５号（資機材等の材質に関する試験）による４５項目の溶出試験を行った。
【００５８】
実施例１〜１１、比較例１〜６に係るモルタル組成物において、４５項目の溶出試験における溶出量が、いずれも基準値以下であったため、人体や環境に対する安全性に優れ、上水施設への適用に有効であることが確認された。
【００５９】
Ｂ．塗材としての性能確認試験
次いで、前記実施例１〜１１及び比較例１〜６に係るモルタル組成物を用いて、圧縮強さ、接着強度、長さ変化率、及び塗材として用いた場合のひび割れ発生状況の確認、作業性・ダレの有無について試験を行った。
【００６０】
Ｂ−１．圧縮強さ
ＪＩＳ Ｒ ５２０１で規定される方法で行った。材齢は１、３、７、２８日で行った。
圧縮強さ試験の結果を以下の表７に示す。
【００６１】
【表７】
【００６２】
Ｃ／Ｂの低い比較例１，６及びＳ／Ｂの高い比較例４では、圧縮強さが低い結果となった。早強ポルトランドセメント又はエコセメントを無機組成物１００重量部に対して３５重量部以上を用いた実施例１〜１１では初期の段階から良好な強度発現を得られた。
【００６３】
Ｂ−２．接着強度
ハンドミキサーで１０リットルのモルタル組成物から調製した塗材を練り混ぜた後、壁にモルタルを塗布したあと、材齢７日で接着強度を測定した。接着試験方法は、ＪＳＣＥ−Ｋ ５３１−１９９９に従って実施した。
塗厚２．０ｃｍでの測定結果を以下の表８に示す。
【００６４】
【表８】
【００６５】
Ｃ／Ｂの低い比較例１，６及びＳ／Ｂの高い比較例４では、接着強度の発現が低い結果となった。早強ポルトランドセメント又はエコセメントを無機組成物１００重量部に対して３５重量部以上を用いた実施例１〜１１では良好な接着強度の発現が得られた。
【００６６】
Ｂ−３．長さ変化率
ＪＩＳ Ａ １１２９で規定される方法で行った。材齢７日まで水中養生後７、１４、２８日で行った。
長さ変化率を測定した結果を以下の表９に示す。
【００６７】
【表９】
【００６８】
比較例２以外の比較例では、長さ変化率が大きい結果となった。早強ポルトランドセメント又はエコセメントを無機組成物１００重量部に対して３５重量部以上を用いた実施例１〜１１では比較例に対して小さい長さ変化率が得られた。
【００６９】
Ｂ−４．ひび割れ発生状況の確認
壁にモルタル組成物を用いて調製した塗材を塗厚０．５ｃｍ、１ｃｍ、２ｃｍ、２．５ｃｍで鏝を用いて塗布したあと目視にてひび割れ発生状況を観察した。
結果を以下の表１０に示す。
【００７０】
【表１０】
【００７１】
Ｃ／Ｂの低い比較例１では、塗厚０．５ｃｍのとき３日後、それ以外のときは１０日後にひび割れが発生した。Ｓ／Ｂの低い比較例３では、塗厚０．５ｃｍのとき１日後、それ以外のときは３日後、Ｓ／Ｂの高い比較例４では３日後ひび割れが発生した。膨張材を用いない比較例５では、１０日後、ひび割れが発生した。早強ポルトランドセメント、エコセメント、膨張材のいずれも用いない比較例６では、１日後ひび割れが発生した。一方、早強ポルトランドセメント又はエコセメントと膨張材を用い、かつＣ／Ｂが０．４０〜０．５０、Ｓ／Ｂの値を２．０５〜２．１５である実施例１〜１１ではいずれもひび割れの発生が認められなかった。特にセピオライト、実施例１、実施例４、実施例９、ガラス繊維を用いた実施例１０、実施例１１では良好であった。
【００７２】
Ｂ−５．作業性、ダレの有無
Ｂ−４の試験と同様に壁にモルタルを塗厚０．５ｃｍ、１ｃｍ、２ｃｍ、２．５ｃｍで鏝を用いて塗布したときの作業性、ダレの有無を目視にて評価した。
結果を以下の表１１に示す。
【００７３】
【表１１】
【００７４】
３号珪砂を用いない比較例６では、モルタルに粘りがあり作業性が悪くなり、ダレが生じた。その他のモルタルはいずれも作業性が良く、ダレが生じなかった。
【００７５】
Ｃ．吹付け材としての性能確認試験
以下に説明するような吹付け試験機を用い、実施例１〜１１のモルタル組成物を吹付け材として用いた場合の性能確認試験を行った。
０．７５ＫＷ、容量０．０８ｍ3のモルタルミキサで混練を行い、３．７ＫＷ、吐出量７０リットル／分のスクイズポンプで吸い上げ、及び直径５０ｍｍ、４０ｍｍのテーパ管を用い吹き付け、さらにインバータを使用して、吐出量を調節した。
【００７６】
壁に実施例１〜１１のモルタルを塗厚０．５ｃｍ、１ｃｍ、２ｃｍ、２．５ｃｍで吹付けしたときのひび割れ、作業性、ダレの有無を目視にて評価した。付着厚さ２．０ｃｍにおいて材齢７日で接着強度を測定した。接着試験方法は、ＪＳＣＥ−Ｋ ５３１−１９９９に従って実施した。
結果を表１２に示す。
【００７７】
【表１２】
【００７８】
実施例１〜１１に係るモルタル組成物を用いた吹付け材はいずれも接着強度及び作業性が良く、ダレが生じなかった。また、材齢２８日においていずれのモルタルもひび割れが発生しなかった。
【００７９】
以上の実施例１〜１１及び比較例１〜７の結果から了解されるように、耐酸性、耐オゾン性及び塗材及び吹付け材として要求される圧縮強さ、接着強度、長さ変化率、ひび割れの発生、作業性、ダレ等に関して、すべて満足できる特性を得られたのは、本発明の範囲に入る実施例１〜１１であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュと、膨張材からなり、必要に応じて無水石膏をも含む結合材組成物（Ｂ）に、３号〜８号珪砂からなる細骨材（Ｓ）を配合してなるモルタル組成物であって、前記結合材組成物（Ｂ）中には前記セメントを４０〜５０重量％含み、前記結合材組成物（Ｂ）と前記細骨材（Ｓ）との重量比Ｓ／Ｂが２．０５〜２．１５であることを特徴とするモルタル組成物。
【請求項２】
２０〜３０重量％の普通ポルトランドセメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュとからなり、必要に応じて無水石膏をも含む無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し、さらに早強型ポルトランドセメント又はエコセメント３５〜４５重量部と、膨張材２．５〜３．５重量部を配合してなる前記結合材組成物（Ｂ）、及び３号〜８号珪砂からなる細骨材（Ｓ）２５０〜３５０重量部を含むことを特徴とする請求項１に記載のモルタル組成物。
【請求項３】
前記無機組成物（Ｎ）が、２０〜３０重量％の普通ポルトランドセメントと、１５〜２５重量％のシリカヒュームと、２５〜３５重量％の高炉水砕スラグと、２０〜３５重量％のフライアッシュとからなり、必要に応じて無水石膏をも含むことを特徴とする請求項２に記載のモルタル組成物。
【請求項４】
前記結合材組成物（Ｂ）は、前記無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し、さらに粘土鉱物を２〜２０重量部含むことを特徴とする請求項２又は３に記載のモルタル組成物。
【請求項５】
前記細骨材（Ｓ）の粒度構成で、各ふるいの通過率として、１．２ｍｍふるいが８０〜９５重量％、０．６ｍｍふるいが４５〜６０重量％、０．３ｍｍふるいが２５〜３５重量％、０．１５ｍｍふるいが１０〜３０重量％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のモルタル組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のモルタル組成物に対して０．０５〜２体積％の繊維（Ｆ）を含むことを特徴とするモルタル組成物
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれかに記載のモルタル組成物からなる塗材。
【請求項８】
前記請求項１〜６のいずれかに記載のモルタル組成物からなる吹付け材。
【請求項１】
セメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュと、膨張材からなり、必要に応じて無水石膏をも含む結合材組成物（Ｂ）に、３号〜８号珪砂からなる細骨材（Ｓ）を配合してなるモルタル組成物であって、前記結合材組成物（Ｂ）中には前記セメントを４０〜５０重量％含み、前記結合材組成物（Ｂ）と前記細骨材（Ｓ）との重量比Ｓ／Ｂが２．０５〜２．１５であることを特徴とするモルタル組成物。
【請求項２】
２０〜３０重量％の普通ポルトランドセメントと、シリカヒュームと、高炉水砕スラグと、フライアッシュとからなり、必要に応じて無水石膏をも含む無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し、さらに早強型ポルトランドセメント又はエコセメント３５〜４５重量部と、膨張材２．５〜３．５重量部を配合してなる前記結合材組成物（Ｂ）、及び３号〜８号珪砂からなる細骨材（Ｓ）２５０〜３５０重量部を含むことを特徴とする請求項１に記載のモルタル組成物。
【請求項３】
前記無機組成物（Ｎ）が、２０〜３０重量％の普通ポルトランドセメントと、１５〜２５重量％のシリカヒュームと、２５〜３５重量％の高炉水砕スラグと、２０〜３５重量％のフライアッシュとからなり、必要に応じて無水石膏をも含むことを特徴とする請求項２に記載のモルタル組成物。
【請求項４】
前記結合材組成物（Ｂ）は、前記無機組成物（Ｎ）１００重量部に対し、さらに粘土鉱物を２〜２０重量部含むことを特徴とする請求項２又は３に記載のモルタル組成物。
【請求項５】
前記細骨材（Ｓ）の粒度構成で、各ふるいの通過率として、１．２ｍｍふるいが８０〜９５重量％、０．６ｍｍふるいが４５〜６０重量％、０．３ｍｍふるいが２５〜３５重量％、０．１５ｍｍふるいが１０〜３０重量％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のモルタル組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のモルタル組成物に対して０．０５〜２体積％の繊維（Ｆ）を含むことを特徴とするモルタル組成物
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれかに記載のモルタル組成物からなる塗材。
【請求項８】
前記請求項１〜６のいずれかに記載のモルタル組成物からなる吹付け材。
【公開番号】特開２００７−８４４２０（Ｐ２００７−８４４２０Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９１３３０（Ｐ２００６−１９１３３０）
【出願日】平成１８年７月１２日（２００６．７．１２）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５９２０３７９０７）株式会社デイ・シイ (36)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１２日（２００６．７．１２）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５９２０３７９０７）株式会社デイ・シイ (36)
【Ｆターム（参考）】
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