水硬性組成物
【課題】 本発明は、土木建築分野の大規模なグラウト工事でも採用可能な、優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有し、硬化過程でのひび割れ抵抗性に優れる水硬性モルタル（スラリー）を効率的かつ安定的に製造でき、さらにスラリーポンプを用いて長い距離をスラリーホースを介して安定的にポンプ圧送し、離れた施工箇所へ水硬性モルタル（スラリー）を供給して打設・施工できる水硬性組成物を提供することを目的とした。
【解決手段】 本発明は、水硬性成分と、特定の粒度構成を有する細骨材と、ポリエーテル系収縮低減剤と、ポリカルボン酸系流動化剤又はナフタレンスルフォン酸系流動化剤、消泡剤と、無機系膨張材とを含む水硬性組成物である。
【解決手段】 本発明は、水硬性成分と、特定の粒度構成を有する細骨材と、ポリエーテル系収縮低減剤と、ポリカルボン酸系流動化剤又はナフタレンスルフォン酸系流動化剤、消泡剤と、無機系膨張材とを含む水硬性組成物である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木建築工事に使用されるグラウト用の水硬性組成物であって、水との混練操作によって速やかに良好なスラリー状態が得られ、流動特性に優れ、良好な材料分離抵抗性を有し、硬化過程でのひび割れ抵抗性に優れる水硬性モルタル（スラリー）が得られる水硬性組成物に関する。
さらに、本発明は、前記水硬性組成物と水とを混練して調製した水硬性モルタル（スラリー）および水硬性モルタル（スラリー）硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラウト組成物と水とを連続混練又は連続混練機を用いて混練して安定した流動性を有するスラリーが得られるグラウト組成物を提供することを目的として、特許文献１には、ポルトランドセメントを含む水硬性無機結合材と流動化剤と膨張剤とを含むグラウト組成物が開示され、さらに前記グラウト組成物を用い、連続混練機を使用して連続混練して得られたスラリーをポンプを用いて施工部に連続して供給するグラウトスラリーの施工方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２９８６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、土木建築分野の大規模なグラウト工事でも採用可能な、優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有し、硬化過程でのひび割れ抵抗性に優れる水硬性モルタル（スラリー）を効率的かつ安定的に製造でき、さらにスラリーポンプを用いて長い距離をスラリーホースを介して安定的にポンプ圧送し、離れた施工箇所へ水硬性モルタル（スラリー）を供給して打設・施工できる水硬性組成物を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、特定の構成要素を持つ水硬性成分と、特定の粒度構成を持つ細骨材と、ポリエーテル系収縮低減剤と、ポリカルボン酸系流動化剤またはナフタレンスルフォン酸系減水剤と、消泡剤と、無機系膨張材とを含む水硬性組成物は、水と混練した際に優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有し、調製した水硬性モルタル（スラリー）は硬化過程でのひび割れ抵抗性に優れることを見出した。
また、前記水硬性組成物と水とを連続的に混練して調製したスラリーは、ポンプを用いて離れた施工場所に連続的に供給した際にも材料分離を生じることなく安定して長距離圧送が可能であり、施工する際に優れた充填性を有することを見出して本発明を完成させた。
【０００５】
即ち、本発明の第一は、水硬性成分と、細骨材と、ポリエーテル系収縮低減剤と、ポリカルボン酸系流動化剤又はナフタレンスルフォン酸系流動化剤、消泡剤と、無機系膨張材とを含む水硬性組成物であって、水硬性組成物は水硬性組成物１００質量％中に、水硬性成分を３４.０〜３８.０質量％含み、ポリエーテル系収縮低減剤を０．１０〜０．５０質量％含み、ポリカルボン酸系流動化剤を０．０５０〜０．０７５質量％またはナフタレンスルフォン酸系流動化剤を０．３５０〜０．４８０質量％含み、消泡剤を０．００１〜０．０３９質量％含み、無機系膨張材を０．３〜４．０質量％含み、さらに、水硬性成分は、水硬性成分１００質量％中に早強ポルトランドセメントを５５.０〜６５.０質量％含み、普通ポルトランドセメントを３５.０〜４５.０質量％含むことを特徴とし、細骨材は、細骨材１００質量％中に、粒子径が３０μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１０．０〜２０．０質量％含み、粒子径が３００μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を１０．０〜２５．０質量％含み、粒子径が６００μｍ以上〜１１８０μｍ未満の粒子を３５．０〜７５．０質量％含み、粒子径が１１８０μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を１.０〜３５．０質量％含むことを特徴とする水硬性組成物である。
本発明の第ニは、本発明の第一の水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタル（スラリー）である。
本発明の第三は、本発明の第一の水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタル（スラリー）を硬化させて得られる水硬性モルタル（スラリー）硬化体である。
【０００６】
本発明で用いる水硬性組成物の好ましい態様を以下に示す。
１）水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルは、ブリーディング率が０．３％以下であり、エア量が４．５％以下であること。
２）水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる水硬性モルタルの硬化体は、材齢２８日の圧縮強度が４０Ｎ／ｍ２以上であり、材齢７日の長さ変化率が−２２×１０−４以上であること。
３）水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる水硬性モルタルの硬化体は、簡易断熱養生温度の最高温度が８７℃以下であること。
４）水硬性組成物は、水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル調製・施工用トラックに搭載したミキサーを用いて、水硬性組成物と水とを連続的に混練して水硬性モルタルを調製し、前記トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介して水硬性モルタルを施工箇所へ連続的に供給・打設して硬化させるグラウト施工方法に用いられること。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の水硬性組成物は、特定の構成要素を持つ水硬性成分と、特定の粒度構成を持つ細骨材と、ポリエーテル系収縮低減剤と、ポリカルボン酸系流動化剤またはナフタレンスルフォン酸系減水剤と、消泡剤と、無機系膨張材とを含むことによって、水と混練した際に優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有する水硬性モルタル（スラリー）を得ることができる。その結果、流動特性が良好で且つ安定した水硬性モルタル（スラリー）製造することができる。
また、本発明の水硬性組成物を用いて調製した水硬性モルタル（スラリー）は、良好な材料分離抵抗性を有していることから、ポンプを使用して長距離圧送することができ、効率的にかつ安定性状の水硬性モルタル（スラリー）を離れた施工場所へ充填することが可能となり、品質の安定した構造物の構築に優れた効果を発揮することができる。
さらに、本発明の水硬性組成物を用いて調製した水硬性モルタル（スラリー）の硬化体は、硬化過程での寸法変化率や断熱温度上昇が小さく、ひび割れ抵抗性に優れるため、高耐久な構造体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の水硬性組成物は、水硬性成分と細骨材と収縮低減剤と流動化剤と消泡剤と無機系膨張材とを必須成分とする、土木建築工事に使用されるグラウト用の水硬性組成物であって、水と混練することによって優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有し、硬化過程での寸法変化率や断熱温度上昇が小さく、ひび割れ抵抗性に優れる水硬性モルタル（スラリー）を安定して調製することができる。
【０００９】
水硬性組成物の水硬性成分は、
早強ポルトランドセメントと普通ポルトランドセメントとを含む水硬性成分であり、早強ポルトランドセメントは、水硬性成分１００質量％中に、好ましくは５５．０〜６５．０質量％、さらに好ましくは５５．５〜６４．７質量％、特に好ましくは５６．５〜６４．０質量％であることが好ましく、普通ポルトランドセメントは、水硬性成分１００質量％中に、好ましくは３５．０〜４５．０質量％、さらに好ましくは３５．３〜４４．５質量％、特に好ましくは３６．０〜４３．５質量％であることが好ましい。
水硬性成分の構成要素が前記の範囲にない場合には、水硬性モルタル（スラリー）が優れた流動特性や材料分離抵抗性を安定して得られ難くなり、さらに断熱温度の上昇による硬化過程でのひび割れ、圧縮強度の低下およびブリーディングなど硬化物性の不良を生じることがあるため好ましくない。
【００１０】
また、本発明で用いる水硬性成分は、水硬性組成物１００質量％中に、好ましくは３４．０〜３８．０質量％、さらに好ましくは３４．５〜３７．５質量％、より好ましくは３４．７〜３７．２質量％、特に好ましくは３５．０〜３７．０質量％であることが好ましい。
水硬性成分量が前記の範囲より多い場合には、流動特性が悪化する傾向が強くなり、さらに断熱温度が上昇して硬化過程でのひび割れを生じる確率が高まり、前記の範囲より少ない場合には、圧縮強度が低下する傾向が強くなり、さらにブリーディングを生じ易くなることから好ましくない。
【００１１】
さらに、本発明の水硬性成分は、早強ポルトランドセメントと普通ポルトランドセメントの他に、必要に応じて本発明の特性を損なわない範囲で石膏、アルミナセメント等の速硬性セメント、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等のポルトランドセメントを含むことができ、一種又は二種以上を混合して使用することができる。
【００１２】
石膏としては、無水、半水等の石膏がその種類を問わず、一種又は二種以上の混合物として使用できる。
【００１３】
アルミナセメントとしては、鉱物組成の異なるものが数種知られ市販されているが、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であり、市販品はその種類によらず使用することができる。
【００１４】
本発明の水硬性組成物では、水と混練することにより優れた流動特性が得られると共に、硬化過程でのひび割れ抵抗性に優れる水硬性モルタル（スラリー）が得られることから、収縮低減剤と流動化剤とを使用する。
【００１５】
本発明で用いる収縮低減剤としては、ポリエーテル系の収縮低減剤を用いることが好ましい。市販品では竹本油脂社製ヒビダン等を好適に使用できる。
【００１６】
ポリエーテル系収縮低減剤は、水硬性組成物１００質量％中に、好ましくは０．１０〜０．５０質量％、さらに好ましくは０．１５〜０．４５質量％、特に好ましくは０．２０〜０．４０質量％であることが好ましい。
添加量が前記の範囲より少ないと寸法変化率が大きく、硬化過程でひび割れを生じる傾向が高くなり、また前記の範囲より多すぎても添加量に見合った効果は期待できず単に不経済であるだけでなく、ブリーディングを生じる傾向が高まることから好ましくない。
【００１７】
また、本発明で用いる流動化剤としては、ポリカルボン酸系の流動化剤またはナフタレンスルフォン酸系の流動化剤から選ばれるいずれか１種を用いることが好ましい。
市販品では花王社製マイティ１００等を好適に使用できる。
【００１８】
ポリカルボン酸系流動化剤は、水硬性組成物１００質量％中に、好ましくは０．０５０〜０．０７５質量％、さらに好ましくは０．０５２〜０．０７４質量％、特に好ましくは０．０５４〜０．０７３質量％であることが好ましい。
また、ナフタレンスルフォン酸系流動化剤は、水硬性組成物１００質量％中に、好ましくは０．３５０〜０．４８０質量％、さらに好ましくは０．３６０〜０．４７５質量％、
特に好ましくは０．３８０〜０．４７０質量％であることが好ましい。
流動化剤の添加量が、それぞれの好ましい範囲より少ないと、水硬性成分を速やかに分散させる効果が乏しくなって充分な効果（良好な流動性状、優れた材料分離抵抗性）が発現せず、また好ましい範囲より多すぎても添加量に見合った効果は期待できず単に不経済であるだけでなく、ブリーディングを生じる傾向が高まることから好ましくない。
【００１９】
本発明の水硬性組成物では、水と混練することにより速やかに良好な流動性状を有する水硬性モルタル（スラリー）を得ることができ、さらに優れた材料分離抵抗性を有する水硬性モルタル（スラリー）を安定して得るために、最大粒径が２ｍｍ（２０００μｍ）未満で、最小粒径が３０μｍ以上の特定の粒度構成を有する細骨材を選択して使用する。前記細骨材を用いることによって、良好で安定した流動性状の水硬性モルタル（スラリー）を得られると共に、長距離をポンプ圧送した際にも、材料分離に伴うスラリーホースの閉塞を回避することができる。
【００２０】
細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂類、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒などの無機質材、ウレタン砕、ＥＶＡフォーム、発砲樹脂などの樹脂粉砕物、アルミナセメントクリンカー骨材などを用いることができる。
細骨材ついては、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂類、石英粉末、廃ＦＣＣ触媒などを用いることが特に好ましい。
【００２１】
本発明で使用する細骨材は、細骨材１００質量％中に好ましくは、３０μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１０．０〜２０．０質量％含み、３００μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を１０．０〜２５．０質量％含み、６００μｍ以上〜１１８０μｍ未満の粒子を３５．０〜７５．０質量％含み、１１８０μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を１．０〜３５．０質量％含むものを好適に使用でき、さらに好ましくは、３０μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１１．０〜１８．０質量％含み、３００μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を１１．０〜２３．０質量％含み、６００μｍ以上〜１１８０μｍ未満の粒子を４０．０〜７２．０質量％含み、１１８０μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を１．５〜２０．０質量％含むものを好適に使用でき、特に好ましくは、３０μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１２．０〜１７．０質量％含み、３００μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を１２．０〜２２．０質量％含み、６００μｍ以上〜１１８０μｍ未満の粒子を４２．０〜７０．０質量％含み、１１８０μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を２．０〜１０．０質量％含むものを好適に使用できる。
細骨材の粒度構成が前記の範囲にない場合には、水硬性モルタル（スラリー）が優れた流動特性や材料分離抵抗性を安定して得られ難くなり、また水硬性モルタル（スラリー）をスラリーポンプを用いて長距離（１００ｍ）圧送した際に、水硬性モルタル（スラリー）中の細骨材が材料分離を生じてスラリーホースを閉塞させることがあるため好ましくない。
【００２２】
細骨材の使用量は、水硬性組成物１００質量％中に、好ましくは２０〜９０質量％、さらに好ましくは４０〜８０質量％、特に好ましくは５０〜７０質量％の範囲にすることにより、優れた良好な流動性、材料分離抵抗性、ポンプ圧送性、及び、良好な硬化体強度発現性が得られることから好ましい。
【００２３】
本発明の水硬性組成物では、硬化過程での寸法変化率が小さく、ひび割れ抵抗性に優れる水硬性モルタル（スラリー）が得られることから、無機系膨張材を使用する。
【００２４】
無機系膨張材としては、カルシウムサルフォアルミネート系ではアウイン、石灰系では生石灰、生石灰−石膏系、仮焼ドロマイト等が挙げられ、これらから選ばれた少なくとも１種を使用できる。石灰系膨張材としては、生石灰、生石灰−石膏系が好ましく、特に生石灰−石膏系が好ましい。
無機系膨張材としては、例えば遊離生石灰を膨張成分として含むものや、カルシウムサルホアルミネート等のエトリンガイト形成物質を膨張成分とする市販品を使用することができる。好ましくは、収縮補償効果とともに反応時の水和発熱によって低温環境下の強度増強効果を有する生石灰を有効成分として含む膨張材が特に好ましく、この場合膨張材中の生石灰含有量は特に限定されないが、生石灰含有量が高いもの（１００重量％を含む）では水和反応が急激に進行することがあるので８０重量％以下の含有量が好ましい。
【００２５】
無機系膨張材の添加量は、水硬性組成物１００質量％に対して、好ましくは０．３〜４．０質量％、さらに好ましくは０．５〜３．５質量％、特に好ましくは１．０〜３．０質量％の範囲で用いることが好ましい。
添加量が少ないと寸法変化率も大きく、充分な膨張効果を発現せず、また多すぎても硬化過程で膨張過多によるひび割れを生じることから好ましくない。
【００２６】
本発明では水硬性組成物の必須成分として消泡剤を使用する。
本発明で使用する消泡剤としては、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系などの合成物質又は植物由来の天然物質などを用いることができる。特にポリエーテル系の消泡剤を好適に用いることができる。
消泡剤の添加量は、水硬性組成物１００質量％に対して、好ましくは０．００１〜０．０３９質量％、さらに好ましくは０．００３〜０．０３８質量％、特に好ましくは０．００５〜０．０３７質量％の範囲で用いることが好ましい。
添加量が好ましい範囲より少ないと充分な消泡効果を発現せず、型枠などに充填した際にエア溜りを生じやすく、構造物との一体性が損なわれることがあり、また添加量が好ましい範囲より多すぎても流動特性が悪化したり、ブリーディングを生じ易くなることから好ましくない。
【００２７】
本発明の水硬性組成物は、水硬性成分、細骨材、収縮低減剤、流動化剤、無機系膨張材及び消泡剤の他に、必要に応じて本発明の特性を失わない範囲で金属系膨張材、凝結調整剤、樹脂粉末、増粘剤及び無機質微粉末などの成分を少なくとも１種以上含むことができる。
【００２８】
金属系膨張材は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、無機系膨張材と併用して用いることが好ましい。
金属系膨張材としては、アルミニウム粉、鉄粉などの金属粉を使用することができるが、中でも比重の面から、アルミニウム粉の使用が特に好ましい。アルミニウム粉は、ＪＩＳ・Ｋ−５９０６「塗装用アルミニウム粉」の第２種に準ずるものが好適に使用できる。
【００２９】
凝結調整剤は、用いる水硬性成分に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができ、凝結促進剤及び凝結遅延剤の成分、添加量及び混合比率を適宜選択して、流動性、可使時間、硬化性状などを調整することができる。
【００３０】
樹脂粉末としては、エチレン・酢酸ビニル共重合体、アクリル系重合体などの乳化重合した高分子エマルジョンを噴霧乾燥して調製した樹脂粉末などを用いることができる。
【００３１】
増粘剤は、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、変性アクリルアミド系及び水溶性ポリマー系などを用いることができ、特に変性アクリルアミド系やセルロース系などを用いることが出来る。増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができる。
また、増粘剤及び消泡剤を併用して用いることは、水硬性成分や細骨材などの骨材分離の抑制、気泡発生の抑制、硬化体表面の改善に好ましい効果を与え、グラウト用途の水硬性モルタル（スラリー）としての特性を向上させるために好ましい。
【００３２】
無機質微粉末としては、必要に応じて本発明の特性を損なわない範囲で、高炉スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム、ミクロシリカ、溶融スラグなどを用いることができる。
【００３３】
本発明で用いる水硬性組成物を構成する場合に、好適な成分構成は、特定の構成要素を持つ水硬性成分と特定の粒度構成を持つ細骨材とポリエーテル系収縮低減剤とポリカルボン酸系流動化剤またはナフタレンスルフォン酸系減水剤と、消泡剤と、無機系膨張材とを含む水硬性組成物である。
【００３４】
本発明で用いる水硬性組成物を構成する場合に、特に好適な成分構成は、特定の構成要素を持つ水硬性成分と特定の粒度構成を持つ細骨材とポリエーテル系収縮低減剤とポリカルボン酸系流動化剤またはナフタレンスルフォン酸系減水剤と、消泡剤と、無機系膨張材とを含む水硬性組成物であって、さらに金属系膨張材及び増粘剤を含むものである。
【００３５】
本発明では、水硬性成分、細骨材、収縮低減剤及び流動化剤と、無機系膨張材及び消泡剤と、必要に応じて、金属系膨張材、凝結調整剤、粉末樹脂、樹脂粉末、増粘剤及び無機質微粉末などから選択される成分を１種以上添加し、混合機で混合して水硬性組成物のプレミックス粉体を得ることができる。
【００３６】
本発明の水硬性組成物は、混練装置を用いて、又は、混練機構を有するミキサー設備を用いて、水と混練することにより、安定して良好な流動性を有する水硬性モルタル（スラリー）を製造することができる。
【００３７】
また、本発明の水硬性組成物は水と共に、定量的かつ連続的に混練機構を有するミキサー設備に供給されることにより、速やかに混練されて安定した流動性状を有するスラリーが得られることから、図１に示すように、水硬性スラリータンク（リザーバータンク）に螺旋形状の撹拌羽根を備えた連続混練装置を好ましく用いることができる。螺旋形状の撹拌羽根としては、図２に示すような形状および寸法を有するものを好ましく使用でき、水硬性スラリータンク（リザーバータンク）中の水硬性モルタル（スラリー）の均一性をより高めて、水硬性モルタル（スラリー）の流動性状や材料分離特性などを安定化することができる。
【００３８】
さらに、大規模な現場で大量の水硬性モルタル（スラリー）を限られた期間内に施工する場合には、特に、水硬性モルタル（スラリー）を連続的に製造し、離れた施工場所へ供給・施工できる図３に示すような水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル（スラリー）調製・施工用トラックを使用し、該トラックに搭載した連続混練ミキサー（図１）を用いて、水硬性組成物と水とを連続的に混練して水硬性モルタル（スラリー）を連続的に調製し、該トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介して水硬性モルタル（スラリー）を施工箇所へ連続的に供給・打設する水硬性モルタル（スラリー）施工方法が、施工効率および施工品質において極めて有効である。
本発明の水硬性組成物は、所定量の水と速やかに混練され、安定して優れた流動性状と良好な材料分離抵抗性とを有するスラリーが得られることから、前記の水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル（スラリー）調製・施工用トラックを使用した施工方法に好適に用いることができ、調製した水硬性モルタル（スラリー）を好ましくは５０ｍ〜１５０ｍ、さらに好ましくは７５ｍ〜１３５ｍ、特に好ましくは１００〜１２０ｍポンプ圧送して施工箇所へ供給することができる。
【００３９】
本発明の水硬性組成物は、所定量の水と混練することによって速やかに良好な流動特性を有し、材料分離抵抗性に優れた水硬性モルタル（スラリー）を調製することができる。本発明では、混練条件Ａの条件で水硬性組成物と水とを混練し、混練操作によって得られる水硬性モルタル（スラリー）の流動特性をＪ１４ロート流下値によって評価する。
混練条件Ａとは、温度２０℃、湿度６５％の恒温室において、恒温室と同温度に養生した水硬性組成物と水を用い、２Ｌポリ容器に表１から表６に示す所定水比の水を入れ、図４に示す形状のタービン羽根を取り付けた０．１５ＫＷ攪拌機を使用し、３００ｒｐｍで攪拌しながら水硬性組成物１５００ｇを全量投入後、７８０ｒｐｍで２分間混練して、水硬性モルタル（スラリー）を調製するものである。
【００４０】
本発明の水硬性組成物を混練条件Ａの条件で混練して調製し、同恒温室にて測定した水硬性モルタル（スラリー）のＪ１４ロート流下値は、好ましくは４．０〜１０．１秒の範囲、さらに好ましくは５．０〜１０．０５秒の範囲、特に好ましくは６．０〜１０．０秒の範囲であることが速やかに優れた流動性を安定して確保でき、優れた材料分離抵抗性を有する水硬性モルタル（スラリー）を安定して得られることから好ましい。
【００４１】
本発明の水硬性組成物は、水の添加量を調整することにより、水硬性モルタル（スラリー）の流動性、材料分離抵抗性などを、さらに硬化して得られる硬化体の強度などを調整することができる。
水の添加量は、用いる水硬性成分や水硬性組成物に応じて、適宜選択して用いることができる。水硬性組成物と水との質量比率である水比（水／水硬性組成物）は、好ましくは０．０８０〜０．５００、さらに好ましくは０．０９０〜０．４００、特に好ましくは０．１１０〜０．２００の範囲であることが好ましい。なお、水比は水の添加量を水硬性組成物の質量で除した値を用いる。
【００４２】
水硬性モルタル（スラリー）は、以下の特性を有することが好ましい。
１）ブリーディング率が、好ましくは０．３％以下、より好ましくは０．２％以下、特に好ましくは０．１％以下である。
２）エア量が、好ましくは４．５％以下、より好ましくは４．０％以下、特に好ましくは３．５％以下である。
【００４３】
水硬性モルタル（スラリー）の硬化体は、以下の特性を有することが好ましい。
１）圧縮強度（材齢２８日）が、好ましくは４０Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは４５Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは５０Ｎ／ｍｍ２以上である。
２）長さ変化率（材齢７日）が、好ましくは−２２×１０−４以上、より好ましくは−２１×１０−４以上、特に好ましくは−２０×１０−４以上である。
３）簡易断熱養生温度の最高温度が、好ましくは８７℃以下、より好ましくは８６℃以下、特に好ましくは８５℃以下である。
４）ひび割れ確認（目視）が、○：ひび割れ無しである。
【００４４】
本発明の水硬性モルタル（スラリー）は、トンネルやシールドの裏込め、ダムの継ぎ目、橋梁のシュウ、構造物の補修や補強、鉄筋継手、機械基礎の固定、下水道の補修等、土木・建築分野の各種グラウト工事において、高流動性、無収縮性及び高強度といった性能を有することからその利用価値は大きい。
特に、大規模な現場で大量のグラウチングを行うような場合に、連続的に水硬性モルタル（スラリー）を調製して、連続的に施工箇所へ供給・打設施工する場合にその性能を発揮するものである。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるものでない。
【００４６】
（特性の評価方法）
１）Ｊ１４ロート流下値（秒）：
土木学会充てんモルタル試験方法（案）（ＪＳＣＥ・Ｆ５４２−１９９３）に準拠して、水硬性モルタル（スラリー）のＪ１４ロート法による流下値を示す。
２）ブリーディング率（％）
ＮＥＸＣＯ規格の「無収縮モルタル品質規格試験方法」（ＪＨＳ３１２−１９９９）に準拠して、水硬性モルタル（スラリー）の練り混ぜ２時間後のブリーディング率を示す。
３）圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）：
温度２０℃、湿度６５％の条件で混練した水硬性モルタル（スラリー）を用い、温度２０℃、湿度９５％の条件で硬化させ、翌日脱型後、２０℃の水中で２８日間養生した試験体φ５×１０ｃｍを用い、ＪＩＳ・Ａ−１１０８に準拠して評価を行う。
４）膨張収縮率（％）：
ＮＥＸＣＯ規格の「無収縮モルタル品質規格試験方法」（ＪＨＳ３１２−１９９９）に準拠して、材令７日の膨張収縮率を示す。
５）ポンプ圧送性：
ミキサー装置の排出ポンプ出口に、内径３２ｃｍで長さ２５ｍ、５０ｍ又は１００ｍのスラリーホースを接続して評価を行う。
ポンプは、モーノポンプ、型番：２ＮＭ５０（兵神装備社製）を用いて行う。
水硬性モルタル（スラリー）の圧送性の評価指標は、○：閉塞無し、×：閉塞ありとする。
６）長さ変化率：
長さ変化率の測定は、図５に示す装置を用いる。長さ変化率の測定は、混練直後の水硬性モルタル（スラリー）を型内部の型枠の高さまで打設し、打設直後より長さ変化の測定を開始し、測定間隔は１０分毎で行い、材齢７日まで測定する。測定条件は、２０℃、ＲＨ６５％の気中で行う。
水硬性モルタル（スラリー）の硬化時の長さ変化率は、図５（ａ）に示す変位センサーの端部と、変位センサーの端部と隣接するＳＵＳ製円盤との間隔の変化量（ｍｍ）を、水硬性モルタル（スラリー）の硬化体の内部に位置する２枚のＳＵＳ製円盤の間隔（ｂ＝４８０ｍｍ）で除した値とする。
７）簡易断熱養生温度（℃）：
簡易断熱養生温度の測定は、図６に示す装置を用いる。簡易断熱養生温度の測定は、混練直後の水硬性モルタル（スラリー）を断熱材中の型枠に打設し、打設直後より簡易断熱養生温度の測定を開始し、測定間隔は５分毎で行う。測定条件は、２０℃、ＲＨ６５％の恒温室内で行う。
８）ひび割れ確認（目視）：
温度２０℃、湿度６５％の条件で混練した水硬性モルタル（スラリー）を用い、縦２０ｃｍ×横１２ｃｍ×高さ２ｃｍのプラスティック容器に流し込み、温度３５℃、湿度６０％の条件で硬化させ、打ち込み７日後のひび割れ有無を目視にて確認する。評価指標は、○：ひび割れ無し、×：ひび割れ有りとする。
９）エア量（％）：
温度２０℃、湿度６５％の条件で混練した水硬性モルタル（スラリー）を用い、ＪＩＳＡ１１２８「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法」に準拠して、エア量を示す。
１０）混練条件Ａ：
温度２０℃、湿度６５％の恒温室において、恒温室と同温度に養生した水硬性組成物と水を用い、２Ｌポリ容器に表１から表６に示す所定水比の水を入れ、図４に示すタービン羽根を取り付けた０．１５ＫＷ攪拌機（新東科学社製、品番：スリーワンモータＢＬ６００）を使用し、３００ｒｐｍで攪拌しながら水硬性組成物１５００ｇを全量投入後、７８０ｒｐｍで２分間混練して、水硬性モルタル（スラリー）を調製することを混練条件Ａとする。
【００４７】
原料は以下のものを使用した。
１）水硬性成分：
・早強ポルトランドセメント（宇部早強セメント、ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇ）。
・普通ポルトランドセメント（宇部普通セメント、ブレーン比表面積３３００ｃｍ２／ｇ）。
比表面積の評価法は、ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に規定されているブレーン空気透過装置を用いて測定されたものである。
２）細骨材：
・珪砂Ａ ： Ｎ３０、瓢屋社製。
・珪砂Ｂ ： Ｓ４、ＪＦＥミネラル社製。
・珪砂Ｃ ： Ｎ５０、瓢屋社製。
・珪砂Ｄ ： Ｎ７０、瓢屋社製。
・珪砂Ｅ ： Ｎ４０、瓢屋社製。
３）膨張材：
・無機系膨張材：太平洋ハイパーエクスパン構造用（太平洋マテリアル社製）。
・金属系膨張材：アルミニウム粉（粒度４４μｍ以下６０％以上、大和金属粉工業社製）。
４）流動化剤：
・流動化剤ａ：ポリカルボン酸系流動化剤、メルフラクスＡＰ１０１Ｆ（ＢＡＳＦポゾリス社製）。
・流動化剤ｂ：ナフタレンスルフォン酸系流動化剤、マイティ１００（花王社製）。
５）収縮低減剤：ポリエーテル系収縮低減剤、ヒビダン（竹本油脂社製）
６）消泡剤：ポリエーテル系消泡剤、Ｂ１０７Ｆ（ＡＤＥＫＡ社製）
７）ミクロシリカ：ブレーン比表面積１９０００ｃｍ２／ｇ、ＳＫＷイーストアジア社製
８）増粘剤Ａ：セルロース系増粘剤、ハイユーローズ（宇部興産社製）。
９）増粘剤Ｂ：変性アクリルアミド系増粘剤、スタービス４３０２Ｆ（ＢＡＳＦポゾリス社製）。
【００４８】
（比較例１、実施例１〜５）
表１に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてＪ１４ロート流下値（秒）を、温度３５℃、湿度６０％の恒温室にてひび割れ確認（目視）を測定した。測定結果を表１に示す。また、同水硬性モルタル（スラリー）を用いて長さ変化率を測定した結果を図７に示す。
【００４９】
（比較例２〜５、実施例１、２、５）
表２に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてＪ１４ロート流下値（秒）、ブリーディング率（％）を測定した。さらに温度３５℃、湿度６０％の恒温室にてひび割れ確認（目視）を測定した。水硬性組成物を混練条件Ａで混練して調整したスラリーを硬化させた水硬性モルタル（スラリー）硬化体について２８日圧縮強度を測定した。測定結果を表２に示す。また、実施例１、２、５、比較例２、５の水硬性モルタル（スラリー）を用いて長さ変化率を測定した結果を図８に、実施例１、２、５、比較例２〜５の水硬性モルタル（スラリー）を用いて簡易断熱養生温度（℃）を測定した結果を図９に示す。
【００５０】
（比較例６〜７、実施例１、２、５、６）
表３に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてＪ１４ロート流下値（秒）およびブリーディング率（％）を測定した。水硬性組成物を混練条件Ａで混練して調整したスラリーを硬化させた水硬性モルタル（スラリー）硬化体について２８日圧縮強度を測定した。また、使用した細骨材の粒度構成を表３に示す。測定結果を表３に示す。
【００５１】
（比較例８〜１１、実施例１、５〜９）
表４に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてＪ１４ロート流下値（秒）、ブリーディング率（％）を測定した。測定結果を表４に示す。
【００５２】
（比較例１２〜１３、実施例１、２、５，１０）
表５に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてＪ１４ロート流下値（秒）、膨張収縮率（％）およびブリーディング率（％）を測定した。さらに温度３５℃、湿度６０％の恒温室にてひび割れ確認（目視）を測定した。測定結果を表５に示す。また、同水硬性モルタル（スラリー）を用いて長さ変化率を測定した結果を図１０に示す。
【００５３】
（比較例１４〜１５、実施例１、２、５、１１）
表６に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてＪ１４ロート流下値（秒）、ブリーディング率（％）およびエア量（％）を測定した。水硬性組成物を混練条件Ａで混練して調整したスラリーを硬化させた水硬性モルタル（スラリー）硬化体について２８日圧縮強度を測定した。測定結果を表６に示す。
【００５４】
（実施例１１）
実施例１１の水硬性組成物を用いて、水硬性組成物と所定量の水とをミキサー装置を備えたスラリー製造・供給装置（図１）に供給して連続的に混練し、水硬性モルタル（スラリー）を連続製造してスラリーを一旦リザーバータンクに収容した。
水硬性モルタル（スラリー）は、リザーバータンク中で約２分間、多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根を有する攪拌機によって強制攪拌条件下に保持した後、スラリー製造設備の吐出ポンプ（スラリーポンプ）を用いて吐出した。
スラリー製造設備の吐出ポンプ（スラリーポンプ）から吐出した水硬性モルタル（スラリー）は、ポンプから吐出直後を０ｍとし、ポンプに接続した内径が３２ｍｍで長さが２５ｍ、５０ｍ、７５ｍ及び１００ｍのスラリーホースの筒先より吐出させてポンプ圧送性を評価した。また、連続製造してリザーバータンクに収容したスラリーと、吐出ポンプ（スラリーポンプ）を用いて、ポンプからの吐出直後を０ｍとし、２５ｍ、５０ｍ、７５ｍ及び１００ｍのスラリーホースの筒先より吐出させてスラリーについて、Ｊ１４ロート流下値、ブリーディング率、ひび割れ（目視）及び２８日圧縮強度を測定した。
スラリー中に含まれる水比は、リザーバに収容したスラリーを一部取り出して電子レンジ法により測定した。
ポンプ圧送性、Ｊ１４ロート流下値、ブリーディング率、ひび割れ（目視）及び２８日圧縮強度の測定結果を表７に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
【表３】
【００５８】
【表４】
【００５９】
【表５】
【００６０】
【表６】
【００６１】
【表７】
【００６２】
所定量のポリエーテル系収縮低減剤を用いた実施例１〜５の場合、図７に示すように混練条件Ａで混練したスラリーの長さ変化率はポリエーテル系収縮低減剤を用いない比較例１よりも優れる。また、表１に示すように実施例１〜５のスラリーはひび割れ確認（目視）においても良好なひび割れ抵抗性が得られている。
特定の構成要素を持つ水硬性成分を用いた実施例１、２、５の場合、図９に示すように混練条件Ａで混練したスラリーは簡易断熱養生した際の最高温度が比較例５のスラリーと比較して低く、発熱が抑制されている。さらに図８および表２に示すように実施例１、２、５のスラリーは比較例５のスラリーと比較して長さ変化率が小さく、ひび割れ確認（目視）においても良好なひび割れ抵抗性が得られている。また表２に示すように、実施例１、２、５のスラリーは比較例２よりも材料分離抵抗性に優れる。特定の構成要素を持つ水硬性成分を用いた場合でも所定量よりも少ない比較例３のスラリーは、表２より実施例１、２、５のスラリーと比較して材料分離抵抗性が劣り、図８及び表２より比所定量よりも多い比較例４のスラリーは、実施例１、２、５のスラリーと比較してひび割れ抵抗性が劣る。
特定の粒度構成を持つ細骨材を用いた実施例１、２、５、６の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーは、表３に示すように比較例６と比較してＪ１４ロート流下値が良好で、比較例７よりも材料分離抵抗性に優れるため、優れたポンプ圧送性が得られている。
所定量のポリカルボン酸系流動化剤またはナフタレンスルフォン酸系流動化剤を用いた実施例１、５、７〜９の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーは、表４に示すようにＪ１４ロート流下値が良好で、材料分離抵抗性に優れるため、優れたポンプ圧送性が得られている。所定量よりも少ない比較例９、１０の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーは、Ｊ１４ロート流下値が悪化し、所定量よりも多い比較例８、１１の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーは、材料分離を生じるため優れたポンプ圧送性は得られない。
所定量の膨張材を用いた実施例１〜２、５、１０の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーは、図１０に示すように適度な長さ変化率が得られており、表５に示すひび割れ確認（目視）においても良好なひび割れ抵抗性および材料分離抵抗性が得られている。
所定量の消泡剤を用いた実施例１〜２、５、１１の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーは、表６に示すようにＪ１４ロート流下値が良好で、材料分離抵抗性に優れている。また同スラリーは比較例１４の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーと比較してエア量が少ないため、スラリーを充填した際にエア溜りを生じにくく、一体性の高い構造物を作製できる。
【００６３】
実施例１１に示す水硬性組成物を用いて調製したスラリーをポンプ圧送し、２５ｍ、５０ｍ、１００ｍのスラリーホースを介してポンプ圧送実験を実施したところ骨材のアーチング現象や材料分離に起因するホース内閉塞現象は見られず、良好なポンプ圧送性が得られた。また同ポンプ圧送試験において、２５ｍ、５０ｍ、１００ｍのスラリーホース先スラリーはＪ１４ロート流下値が良好で、優れた材料分離抵抗性が得られ、さらにひび割れ抵抗性にも優れているため、高耐久な硬化体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明で用いるスラリー製造・供給装置の構成の一例を説明するための模式断面図である。
【図２】本発明で用いる多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根の全体構成を示す図である。
【図３】水硬性組成物を貯蔵するタンク及びスラリー製造・供給装置を搭載した水硬性モルタル（スラリー）調製・施工用トラックの全体構成を示す模式図である。
【図４】混練条件Ａで水硬性モルタル（スラリー）を調製する場合に使用するタービン羽根を示す模式図である。
【図５】長さ変化率を測定する測定器の概要を示す模式図である。
【図６】簡易断熱養生温度を測定する測定器の概要を示す模式図である。
【図７】実施例１〜５、比較例１の水硬性組成物を用いたモルタル（スラリー）硬化体の長さ変化率を示す図である。
【図８】実施例１、２、５、比較例２、５の水硬性組成物を用いたモルタル（スラリー）硬化体の長さ変化率を示す図である。
【図９】実施例１、２、５、比較例２〜５の水硬性組成物を用いたモルタル（スラリー）硬化体の断熱温度上昇を示す図である。
【図１０】実施例１、２、５、１０、比較例１２、１３の水硬性組成物を用いたモルタル（スラリー）硬化体の長さ変化率を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０ ： 混練スクリュー
１１ ： スラリー製造・供給装置
１２ ： 水硬性組成物
１３ ： ホッパー
１４ ： ホッパースクリュー
１５ ： 給水口
１６ ： 混練装置（ミキサー）
１７ ： 水
１８ ： モルタル（スラリー）排出口
１９ ： 水硬性モルタル（スラリー）
２０ ： リザーバータンク
２１ ： 水硬性モルタル（スラリー）
２２ ： スターラースクリュー（多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根）
２３ ： 移送スクリュー
２４ ： スネークポンプ（スラリーポンプ）
２５ ： 水硬性モルタル（スラリー）
２６、２７ ： モーター
２８ ： 動力伝達ベルト
３１ ： 水硬性モルタル・スラリー調製・施工用トラック
３２ ： 水硬性組成物の供給口
３３ ： 水硬性組成物タンク
３４ ： 水硬性スラリー
３５ ： 混練装置（ミキサー）
３６ ： ホッパー
３７ ： 水硬性組成物
３８ ： スクリューフィーダー
３９ ： 水タンク
４０ ： 水供給ポンプ
４１ ： 水供給パイプ
４２ ： 多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根
４３ ： 水硬性スラリータンク（リザーバータンク）
４４ ： スラリーポンプ
４５ ： スラリーホース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木建築工事に使用されるグラウト用の水硬性組成物であって、水との混練操作によって速やかに良好なスラリー状態が得られ、流動特性に優れ、良好な材料分離抵抗性を有し、硬化過程でのひび割れ抵抗性に優れる水硬性モルタル（スラリー）が得られる水硬性組成物に関する。
さらに、本発明は、前記水硬性組成物と水とを混練して調製した水硬性モルタル（スラリー）および水硬性モルタル（スラリー）硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラウト組成物と水とを連続混練又は連続混練機を用いて混練して安定した流動性を有するスラリーが得られるグラウト組成物を提供することを目的として、特許文献１には、ポルトランドセメントを含む水硬性無機結合材と流動化剤と膨張剤とを含むグラウト組成物が開示され、さらに前記グラウト組成物を用い、連続混練機を使用して連続混練して得られたスラリーをポンプを用いて施工部に連続して供給するグラウトスラリーの施工方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２９８６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、土木建築分野の大規模なグラウト工事でも採用可能な、優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有し、硬化過程でのひび割れ抵抗性に優れる水硬性モルタル（スラリー）を効率的かつ安定的に製造でき、さらにスラリーポンプを用いて長い距離をスラリーホースを介して安定的にポンプ圧送し、離れた施工箇所へ水硬性モルタル（スラリー）を供給して打設・施工できる水硬性組成物を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、特定の構成要素を持つ水硬性成分と、特定の粒度構成を持つ細骨材と、ポリエーテル系収縮低減剤と、ポリカルボン酸系流動化剤またはナフタレンスルフォン酸系減水剤と、消泡剤と、無機系膨張材とを含む水硬性組成物は、水と混練した際に優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有し、調製した水硬性モルタル（スラリー）は硬化過程でのひび割れ抵抗性に優れることを見出した。
また、前記水硬性組成物と水とを連続的に混練して調製したスラリーは、ポンプを用いて離れた施工場所に連続的に供給した際にも材料分離を生じることなく安定して長距離圧送が可能であり、施工する際に優れた充填性を有することを見出して本発明を完成させた。
【０００５】
即ち、本発明の第一は、水硬性成分と、細骨材と、ポリエーテル系収縮低減剤と、ポリカルボン酸系流動化剤又はナフタレンスルフォン酸系流動化剤、消泡剤と、無機系膨張材とを含む水硬性組成物であって、水硬性組成物は水硬性組成物１００質量％中に、水硬性成分を３４.０〜３８.０質量％含み、ポリエーテル系収縮低減剤を０．１０〜０．５０質量％含み、ポリカルボン酸系流動化剤を０．０５０〜０．０７５質量％またはナフタレンスルフォン酸系流動化剤を０．３５０〜０．４８０質量％含み、消泡剤を０．００１〜０．０３９質量％含み、無機系膨張材を０．３〜４．０質量％含み、さらに、水硬性成分は、水硬性成分１００質量％中に早強ポルトランドセメントを５５.０〜６５.０質量％含み、普通ポルトランドセメントを３５.０〜４５.０質量％含むことを特徴とし、細骨材は、細骨材１００質量％中に、粒子径が３０μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１０．０〜２０．０質量％含み、粒子径が３００μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を１０．０〜２５．０質量％含み、粒子径が６００μｍ以上〜１１８０μｍ未満の粒子を３５．０〜７５．０質量％含み、粒子径が１１８０μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を１.０〜３５．０質量％含むことを特徴とする水硬性組成物である。
本発明の第ニは、本発明の第一の水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタル（スラリー）である。
本発明の第三は、本発明の第一の水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタル（スラリー）を硬化させて得られる水硬性モルタル（スラリー）硬化体である。
【０００６】
本発明で用いる水硬性組成物の好ましい態様を以下に示す。
１）水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルは、ブリーディング率が０．３％以下であり、エア量が４．５％以下であること。
２）水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる水硬性モルタルの硬化体は、材齢２８日の圧縮強度が４０Ｎ／ｍ２以上であり、材齢７日の長さ変化率が−２２×１０−４以上であること。
３）水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる水硬性モルタルの硬化体は、簡易断熱養生温度の最高温度が８７℃以下であること。
４）水硬性組成物は、水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル調製・施工用トラックに搭載したミキサーを用いて、水硬性組成物と水とを連続的に混練して水硬性モルタルを調製し、前記トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介して水硬性モルタルを施工箇所へ連続的に供給・打設して硬化させるグラウト施工方法に用いられること。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の水硬性組成物は、特定の構成要素を持つ水硬性成分と、特定の粒度構成を持つ細骨材と、ポリエーテル系収縮低減剤と、ポリカルボン酸系流動化剤またはナフタレンスルフォン酸系減水剤と、消泡剤と、無機系膨張材とを含むことによって、水と混練した際に優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有する水硬性モルタル（スラリー）を得ることができる。その結果、流動特性が良好で且つ安定した水硬性モルタル（スラリー）製造することができる。
また、本発明の水硬性組成物を用いて調製した水硬性モルタル（スラリー）は、良好な材料分離抵抗性を有していることから、ポンプを使用して長距離圧送することができ、効率的にかつ安定性状の水硬性モルタル（スラリー）を離れた施工場所へ充填することが可能となり、品質の安定した構造物の構築に優れた効果を発揮することができる。
さらに、本発明の水硬性組成物を用いて調製した水硬性モルタル（スラリー）の硬化体は、硬化過程での寸法変化率や断熱温度上昇が小さく、ひび割れ抵抗性に優れるため、高耐久な構造体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の水硬性組成物は、水硬性成分と細骨材と収縮低減剤と流動化剤と消泡剤と無機系膨張材とを必須成分とする、土木建築工事に使用されるグラウト用の水硬性組成物であって、水と混練することによって優れた流動特性が得られると共に、良好な材料分離抵抗性を有し、硬化過程での寸法変化率や断熱温度上昇が小さく、ひび割れ抵抗性に優れる水硬性モルタル（スラリー）を安定して調製することができる。
【０００９】
水硬性組成物の水硬性成分は、
早強ポルトランドセメントと普通ポルトランドセメントとを含む水硬性成分であり、早強ポルトランドセメントは、水硬性成分１００質量％中に、好ましくは５５．０〜６５．０質量％、さらに好ましくは５５．５〜６４．７質量％、特に好ましくは５６．５〜６４．０質量％であることが好ましく、普通ポルトランドセメントは、水硬性成分１００質量％中に、好ましくは３５．０〜４５．０質量％、さらに好ましくは３５．３〜４４．５質量％、特に好ましくは３６．０〜４３．５質量％であることが好ましい。
水硬性成分の構成要素が前記の範囲にない場合には、水硬性モルタル（スラリー）が優れた流動特性や材料分離抵抗性を安定して得られ難くなり、さらに断熱温度の上昇による硬化過程でのひび割れ、圧縮強度の低下およびブリーディングなど硬化物性の不良を生じることがあるため好ましくない。
【００１０】
また、本発明で用いる水硬性成分は、水硬性組成物１００質量％中に、好ましくは３４．０〜３８．０質量％、さらに好ましくは３４．５〜３７．５質量％、より好ましくは３４．７〜３７．２質量％、特に好ましくは３５．０〜３７．０質量％であることが好ましい。
水硬性成分量が前記の範囲より多い場合には、流動特性が悪化する傾向が強くなり、さらに断熱温度が上昇して硬化過程でのひび割れを生じる確率が高まり、前記の範囲より少ない場合には、圧縮強度が低下する傾向が強くなり、さらにブリーディングを生じ易くなることから好ましくない。
【００１１】
さらに、本発明の水硬性成分は、早強ポルトランドセメントと普通ポルトランドセメントの他に、必要に応じて本発明の特性を損なわない範囲で石膏、アルミナセメント等の速硬性セメント、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等のポルトランドセメントを含むことができ、一種又は二種以上を混合して使用することができる。
【００１２】
石膏としては、無水、半水等の石膏がその種類を問わず、一種又は二種以上の混合物として使用できる。
【００１３】
アルミナセメントとしては、鉱物組成の異なるものが数種知られ市販されているが、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であり、市販品はその種類によらず使用することができる。
【００１４】
本発明の水硬性組成物では、水と混練することにより優れた流動特性が得られると共に、硬化過程でのひび割れ抵抗性に優れる水硬性モルタル（スラリー）が得られることから、収縮低減剤と流動化剤とを使用する。
【００１５】
本発明で用いる収縮低減剤としては、ポリエーテル系の収縮低減剤を用いることが好ましい。市販品では竹本油脂社製ヒビダン等を好適に使用できる。
【００１６】
ポリエーテル系収縮低減剤は、水硬性組成物１００質量％中に、好ましくは０．１０〜０．５０質量％、さらに好ましくは０．１５〜０．４５質量％、特に好ましくは０．２０〜０．４０質量％であることが好ましい。
添加量が前記の範囲より少ないと寸法変化率が大きく、硬化過程でひび割れを生じる傾向が高くなり、また前記の範囲より多すぎても添加量に見合った効果は期待できず単に不経済であるだけでなく、ブリーディングを生じる傾向が高まることから好ましくない。
【００１７】
また、本発明で用いる流動化剤としては、ポリカルボン酸系の流動化剤またはナフタレンスルフォン酸系の流動化剤から選ばれるいずれか１種を用いることが好ましい。
市販品では花王社製マイティ１００等を好適に使用できる。
【００１８】
ポリカルボン酸系流動化剤は、水硬性組成物１００質量％中に、好ましくは０．０５０〜０．０７５質量％、さらに好ましくは０．０５２〜０．０７４質量％、特に好ましくは０．０５４〜０．０７３質量％であることが好ましい。
また、ナフタレンスルフォン酸系流動化剤は、水硬性組成物１００質量％中に、好ましくは０．３５０〜０．４８０質量％、さらに好ましくは０．３６０〜０．４７５質量％、
特に好ましくは０．３８０〜０．４７０質量％であることが好ましい。
流動化剤の添加量が、それぞれの好ましい範囲より少ないと、水硬性成分を速やかに分散させる効果が乏しくなって充分な効果（良好な流動性状、優れた材料分離抵抗性）が発現せず、また好ましい範囲より多すぎても添加量に見合った効果は期待できず単に不経済であるだけでなく、ブリーディングを生じる傾向が高まることから好ましくない。
【００１９】
本発明の水硬性組成物では、水と混練することにより速やかに良好な流動性状を有する水硬性モルタル（スラリー）を得ることができ、さらに優れた材料分離抵抗性を有する水硬性モルタル（スラリー）を安定して得るために、最大粒径が２ｍｍ（２０００μｍ）未満で、最小粒径が３０μｍ以上の特定の粒度構成を有する細骨材を選択して使用する。前記細骨材を用いることによって、良好で安定した流動性状の水硬性モルタル（スラリー）を得られると共に、長距離をポンプ圧送した際にも、材料分離に伴うスラリーホースの閉塞を回避することができる。
【００２０】
細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂類、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒などの無機質材、ウレタン砕、ＥＶＡフォーム、発砲樹脂などの樹脂粉砕物、アルミナセメントクリンカー骨材などを用いることができる。
細骨材ついては、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂類、石英粉末、廃ＦＣＣ触媒などを用いることが特に好ましい。
【００２１】
本発明で使用する細骨材は、細骨材１００質量％中に好ましくは、３０μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１０．０〜２０．０質量％含み、３００μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を１０．０〜２５．０質量％含み、６００μｍ以上〜１１８０μｍ未満の粒子を３５．０〜７５．０質量％含み、１１８０μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を１．０〜３５．０質量％含むものを好適に使用でき、さらに好ましくは、３０μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１１．０〜１８．０質量％含み、３００μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を１１．０〜２３．０質量％含み、６００μｍ以上〜１１８０μｍ未満の粒子を４０．０〜７２．０質量％含み、１１８０μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を１．５〜２０．０質量％含むものを好適に使用でき、特に好ましくは、３０μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１２．０〜１７．０質量％含み、３００μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を１２．０〜２２．０質量％含み、６００μｍ以上〜１１８０μｍ未満の粒子を４２．０〜７０．０質量％含み、１１８０μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を２．０〜１０．０質量％含むものを好適に使用できる。
細骨材の粒度構成が前記の範囲にない場合には、水硬性モルタル（スラリー）が優れた流動特性や材料分離抵抗性を安定して得られ難くなり、また水硬性モルタル（スラリー）をスラリーポンプを用いて長距離（１００ｍ）圧送した際に、水硬性モルタル（スラリー）中の細骨材が材料分離を生じてスラリーホースを閉塞させることがあるため好ましくない。
【００２２】
細骨材の使用量は、水硬性組成物１００質量％中に、好ましくは２０〜９０質量％、さらに好ましくは４０〜８０質量％、特に好ましくは５０〜７０質量％の範囲にすることにより、優れた良好な流動性、材料分離抵抗性、ポンプ圧送性、及び、良好な硬化体強度発現性が得られることから好ましい。
【００２３】
本発明の水硬性組成物では、硬化過程での寸法変化率が小さく、ひび割れ抵抗性に優れる水硬性モルタル（スラリー）が得られることから、無機系膨張材を使用する。
【００２４】
無機系膨張材としては、カルシウムサルフォアルミネート系ではアウイン、石灰系では生石灰、生石灰−石膏系、仮焼ドロマイト等が挙げられ、これらから選ばれた少なくとも１種を使用できる。石灰系膨張材としては、生石灰、生石灰−石膏系が好ましく、特に生石灰−石膏系が好ましい。
無機系膨張材としては、例えば遊離生石灰を膨張成分として含むものや、カルシウムサルホアルミネート等のエトリンガイト形成物質を膨張成分とする市販品を使用することができる。好ましくは、収縮補償効果とともに反応時の水和発熱によって低温環境下の強度増強効果を有する生石灰を有効成分として含む膨張材が特に好ましく、この場合膨張材中の生石灰含有量は特に限定されないが、生石灰含有量が高いもの（１００重量％を含む）では水和反応が急激に進行することがあるので８０重量％以下の含有量が好ましい。
【００２５】
無機系膨張材の添加量は、水硬性組成物１００質量％に対して、好ましくは０．３〜４．０質量％、さらに好ましくは０．５〜３．５質量％、特に好ましくは１．０〜３．０質量％の範囲で用いることが好ましい。
添加量が少ないと寸法変化率も大きく、充分な膨張効果を発現せず、また多すぎても硬化過程で膨張過多によるひび割れを生じることから好ましくない。
【００２６】
本発明では水硬性組成物の必須成分として消泡剤を使用する。
本発明で使用する消泡剤としては、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系などの合成物質又は植物由来の天然物質などを用いることができる。特にポリエーテル系の消泡剤を好適に用いることができる。
消泡剤の添加量は、水硬性組成物１００質量％に対して、好ましくは０．００１〜０．０３９質量％、さらに好ましくは０．００３〜０．０３８質量％、特に好ましくは０．００５〜０．０３７質量％の範囲で用いることが好ましい。
添加量が好ましい範囲より少ないと充分な消泡効果を発現せず、型枠などに充填した際にエア溜りを生じやすく、構造物との一体性が損なわれることがあり、また添加量が好ましい範囲より多すぎても流動特性が悪化したり、ブリーディングを生じ易くなることから好ましくない。
【００２７】
本発明の水硬性組成物は、水硬性成分、細骨材、収縮低減剤、流動化剤、無機系膨張材及び消泡剤の他に、必要に応じて本発明の特性を失わない範囲で金属系膨張材、凝結調整剤、樹脂粉末、増粘剤及び無機質微粉末などの成分を少なくとも１種以上含むことができる。
【００２８】
金属系膨張材は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、無機系膨張材と併用して用いることが好ましい。
金属系膨張材としては、アルミニウム粉、鉄粉などの金属粉を使用することができるが、中でも比重の面から、アルミニウム粉の使用が特に好ましい。アルミニウム粉は、ＪＩＳ・Ｋ−５９０６「塗装用アルミニウム粉」の第２種に準ずるものが好適に使用できる。
【００２９】
凝結調整剤は、用いる水硬性成分に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができ、凝結促進剤及び凝結遅延剤の成分、添加量及び混合比率を適宜選択して、流動性、可使時間、硬化性状などを調整することができる。
【００３０】
樹脂粉末としては、エチレン・酢酸ビニル共重合体、アクリル系重合体などの乳化重合した高分子エマルジョンを噴霧乾燥して調製した樹脂粉末などを用いることができる。
【００３１】
増粘剤は、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、変性アクリルアミド系及び水溶性ポリマー系などを用いることができ、特に変性アクリルアミド系やセルロース系などを用いることが出来る。増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができる。
また、増粘剤及び消泡剤を併用して用いることは、水硬性成分や細骨材などの骨材分離の抑制、気泡発生の抑制、硬化体表面の改善に好ましい効果を与え、グラウト用途の水硬性モルタル（スラリー）としての特性を向上させるために好ましい。
【００３２】
無機質微粉末としては、必要に応じて本発明の特性を損なわない範囲で、高炉スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム、ミクロシリカ、溶融スラグなどを用いることができる。
【００３３】
本発明で用いる水硬性組成物を構成する場合に、好適な成分構成は、特定の構成要素を持つ水硬性成分と特定の粒度構成を持つ細骨材とポリエーテル系収縮低減剤とポリカルボン酸系流動化剤またはナフタレンスルフォン酸系減水剤と、消泡剤と、無機系膨張材とを含む水硬性組成物である。
【００３４】
本発明で用いる水硬性組成物を構成する場合に、特に好適な成分構成は、特定の構成要素を持つ水硬性成分と特定の粒度構成を持つ細骨材とポリエーテル系収縮低減剤とポリカルボン酸系流動化剤またはナフタレンスルフォン酸系減水剤と、消泡剤と、無機系膨張材とを含む水硬性組成物であって、さらに金属系膨張材及び増粘剤を含むものである。
【００３５】
本発明では、水硬性成分、細骨材、収縮低減剤及び流動化剤と、無機系膨張材及び消泡剤と、必要に応じて、金属系膨張材、凝結調整剤、粉末樹脂、樹脂粉末、増粘剤及び無機質微粉末などから選択される成分を１種以上添加し、混合機で混合して水硬性組成物のプレミックス粉体を得ることができる。
【００３６】
本発明の水硬性組成物は、混練装置を用いて、又は、混練機構を有するミキサー設備を用いて、水と混練することにより、安定して良好な流動性を有する水硬性モルタル（スラリー）を製造することができる。
【００３７】
また、本発明の水硬性組成物は水と共に、定量的かつ連続的に混練機構を有するミキサー設備に供給されることにより、速やかに混練されて安定した流動性状を有するスラリーが得られることから、図１に示すように、水硬性スラリータンク（リザーバータンク）に螺旋形状の撹拌羽根を備えた連続混練装置を好ましく用いることができる。螺旋形状の撹拌羽根としては、図２に示すような形状および寸法を有するものを好ましく使用でき、水硬性スラリータンク（リザーバータンク）中の水硬性モルタル（スラリー）の均一性をより高めて、水硬性モルタル（スラリー）の流動性状や材料分離特性などを安定化することができる。
【００３８】
さらに、大規模な現場で大量の水硬性モルタル（スラリー）を限られた期間内に施工する場合には、特に、水硬性モルタル（スラリー）を連続的に製造し、離れた施工場所へ供給・施工できる図３に示すような水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル（スラリー）調製・施工用トラックを使用し、該トラックに搭載した連続混練ミキサー（図１）を用いて、水硬性組成物と水とを連続的に混練して水硬性モルタル（スラリー）を連続的に調製し、該トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介して水硬性モルタル（スラリー）を施工箇所へ連続的に供給・打設する水硬性モルタル（スラリー）施工方法が、施工効率および施工品質において極めて有効である。
本発明の水硬性組成物は、所定量の水と速やかに混練され、安定して優れた流動性状と良好な材料分離抵抗性とを有するスラリーが得られることから、前記の水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル（スラリー）調製・施工用トラックを使用した施工方法に好適に用いることができ、調製した水硬性モルタル（スラリー）を好ましくは５０ｍ〜１５０ｍ、さらに好ましくは７５ｍ〜１３５ｍ、特に好ましくは１００〜１２０ｍポンプ圧送して施工箇所へ供給することができる。
【００３９】
本発明の水硬性組成物は、所定量の水と混練することによって速やかに良好な流動特性を有し、材料分離抵抗性に優れた水硬性モルタル（スラリー）を調製することができる。本発明では、混練条件Ａの条件で水硬性組成物と水とを混練し、混練操作によって得られる水硬性モルタル（スラリー）の流動特性をＪ１４ロート流下値によって評価する。
混練条件Ａとは、温度２０℃、湿度６５％の恒温室において、恒温室と同温度に養生した水硬性組成物と水を用い、２Ｌポリ容器に表１から表６に示す所定水比の水を入れ、図４に示す形状のタービン羽根を取り付けた０．１５ＫＷ攪拌機を使用し、３００ｒｐｍで攪拌しながら水硬性組成物１５００ｇを全量投入後、７８０ｒｐｍで２分間混練して、水硬性モルタル（スラリー）を調製するものである。
【００４０】
本発明の水硬性組成物を混練条件Ａの条件で混練して調製し、同恒温室にて測定した水硬性モルタル（スラリー）のＪ１４ロート流下値は、好ましくは４．０〜１０．１秒の範囲、さらに好ましくは５．０〜１０．０５秒の範囲、特に好ましくは６．０〜１０．０秒の範囲であることが速やかに優れた流動性を安定して確保でき、優れた材料分離抵抗性を有する水硬性モルタル（スラリー）を安定して得られることから好ましい。
【００４１】
本発明の水硬性組成物は、水の添加量を調整することにより、水硬性モルタル（スラリー）の流動性、材料分離抵抗性などを、さらに硬化して得られる硬化体の強度などを調整することができる。
水の添加量は、用いる水硬性成分や水硬性組成物に応じて、適宜選択して用いることができる。水硬性組成物と水との質量比率である水比（水／水硬性組成物）は、好ましくは０．０８０〜０．５００、さらに好ましくは０．０９０〜０．４００、特に好ましくは０．１１０〜０．２００の範囲であることが好ましい。なお、水比は水の添加量を水硬性組成物の質量で除した値を用いる。
【００４２】
水硬性モルタル（スラリー）は、以下の特性を有することが好ましい。
１）ブリーディング率が、好ましくは０．３％以下、より好ましくは０．２％以下、特に好ましくは０．１％以下である。
２）エア量が、好ましくは４．５％以下、より好ましくは４．０％以下、特に好ましくは３．５％以下である。
【００４３】
水硬性モルタル（スラリー）の硬化体は、以下の特性を有することが好ましい。
１）圧縮強度（材齢２８日）が、好ましくは４０Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは４５Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは５０Ｎ／ｍｍ２以上である。
２）長さ変化率（材齢７日）が、好ましくは−２２×１０−４以上、より好ましくは−２１×１０−４以上、特に好ましくは−２０×１０−４以上である。
３）簡易断熱養生温度の最高温度が、好ましくは８７℃以下、より好ましくは８６℃以下、特に好ましくは８５℃以下である。
４）ひび割れ確認（目視）が、○：ひび割れ無しである。
【００４４】
本発明の水硬性モルタル（スラリー）は、トンネルやシールドの裏込め、ダムの継ぎ目、橋梁のシュウ、構造物の補修や補強、鉄筋継手、機械基礎の固定、下水道の補修等、土木・建築分野の各種グラウト工事において、高流動性、無収縮性及び高強度といった性能を有することからその利用価値は大きい。
特に、大規模な現場で大量のグラウチングを行うような場合に、連続的に水硬性モルタル（スラリー）を調製して、連続的に施工箇所へ供給・打設施工する場合にその性能を発揮するものである。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるものでない。
【００４６】
（特性の評価方法）
１）Ｊ１４ロート流下値（秒）：
土木学会充てんモルタル試験方法（案）（ＪＳＣＥ・Ｆ５４２−１９９３）に準拠して、水硬性モルタル（スラリー）のＪ１４ロート法による流下値を示す。
２）ブリーディング率（％）
ＮＥＸＣＯ規格の「無収縮モルタル品質規格試験方法」（ＪＨＳ３１２−１９９９）に準拠して、水硬性モルタル（スラリー）の練り混ぜ２時間後のブリーディング率を示す。
３）圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）：
温度２０℃、湿度６５％の条件で混練した水硬性モルタル（スラリー）を用い、温度２０℃、湿度９５％の条件で硬化させ、翌日脱型後、２０℃の水中で２８日間養生した試験体φ５×１０ｃｍを用い、ＪＩＳ・Ａ−１１０８に準拠して評価を行う。
４）膨張収縮率（％）：
ＮＥＸＣＯ規格の「無収縮モルタル品質規格試験方法」（ＪＨＳ３１２−１９９９）に準拠して、材令７日の膨張収縮率を示す。
５）ポンプ圧送性：
ミキサー装置の排出ポンプ出口に、内径３２ｃｍで長さ２５ｍ、５０ｍ又は１００ｍのスラリーホースを接続して評価を行う。
ポンプは、モーノポンプ、型番：２ＮＭ５０（兵神装備社製）を用いて行う。
水硬性モルタル（スラリー）の圧送性の評価指標は、○：閉塞無し、×：閉塞ありとする。
６）長さ変化率：
長さ変化率の測定は、図５に示す装置を用いる。長さ変化率の測定は、混練直後の水硬性モルタル（スラリー）を型内部の型枠の高さまで打設し、打設直後より長さ変化の測定を開始し、測定間隔は１０分毎で行い、材齢７日まで測定する。測定条件は、２０℃、ＲＨ６５％の気中で行う。
水硬性モルタル（スラリー）の硬化時の長さ変化率は、図５（ａ）に示す変位センサーの端部と、変位センサーの端部と隣接するＳＵＳ製円盤との間隔の変化量（ｍｍ）を、水硬性モルタル（スラリー）の硬化体の内部に位置する２枚のＳＵＳ製円盤の間隔（ｂ＝４８０ｍｍ）で除した値とする。
７）簡易断熱養生温度（℃）：
簡易断熱養生温度の測定は、図６に示す装置を用いる。簡易断熱養生温度の測定は、混練直後の水硬性モルタル（スラリー）を断熱材中の型枠に打設し、打設直後より簡易断熱養生温度の測定を開始し、測定間隔は５分毎で行う。測定条件は、２０℃、ＲＨ６５％の恒温室内で行う。
８）ひび割れ確認（目視）：
温度２０℃、湿度６５％の条件で混練した水硬性モルタル（スラリー）を用い、縦２０ｃｍ×横１２ｃｍ×高さ２ｃｍのプラスティック容器に流し込み、温度３５℃、湿度６０％の条件で硬化させ、打ち込み７日後のひび割れ有無を目視にて確認する。評価指標は、○：ひび割れ無し、×：ひび割れ有りとする。
９）エア量（％）：
温度２０℃、湿度６５％の条件で混練した水硬性モルタル（スラリー）を用い、ＪＩＳＡ１１２８「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法」に準拠して、エア量を示す。
１０）混練条件Ａ：
温度２０℃、湿度６５％の恒温室において、恒温室と同温度に養生した水硬性組成物と水を用い、２Ｌポリ容器に表１から表６に示す所定水比の水を入れ、図４に示すタービン羽根を取り付けた０．１５ＫＷ攪拌機（新東科学社製、品番：スリーワンモータＢＬ６００）を使用し、３００ｒｐｍで攪拌しながら水硬性組成物１５００ｇを全量投入後、７８０ｒｐｍで２分間混練して、水硬性モルタル（スラリー）を調製することを混練条件Ａとする。
【００４７】
原料は以下のものを使用した。
１）水硬性成分：
・早強ポルトランドセメント（宇部早強セメント、ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇ）。
・普通ポルトランドセメント（宇部普通セメント、ブレーン比表面積３３００ｃｍ２／ｇ）。
比表面積の評価法は、ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に規定されているブレーン空気透過装置を用いて測定されたものである。
２）細骨材：
・珪砂Ａ ： Ｎ３０、瓢屋社製。
・珪砂Ｂ ： Ｓ４、ＪＦＥミネラル社製。
・珪砂Ｃ ： Ｎ５０、瓢屋社製。
・珪砂Ｄ ： Ｎ７０、瓢屋社製。
・珪砂Ｅ ： Ｎ４０、瓢屋社製。
３）膨張材：
・無機系膨張材：太平洋ハイパーエクスパン構造用（太平洋マテリアル社製）。
・金属系膨張材：アルミニウム粉（粒度４４μｍ以下６０％以上、大和金属粉工業社製）。
４）流動化剤：
・流動化剤ａ：ポリカルボン酸系流動化剤、メルフラクスＡＰ１０１Ｆ（ＢＡＳＦポゾリス社製）。
・流動化剤ｂ：ナフタレンスルフォン酸系流動化剤、マイティ１００（花王社製）。
５）収縮低減剤：ポリエーテル系収縮低減剤、ヒビダン（竹本油脂社製）
６）消泡剤：ポリエーテル系消泡剤、Ｂ１０７Ｆ（ＡＤＥＫＡ社製）
７）ミクロシリカ：ブレーン比表面積１９０００ｃｍ２／ｇ、ＳＫＷイーストアジア社製
８）増粘剤Ａ：セルロース系増粘剤、ハイユーローズ（宇部興産社製）。
９）増粘剤Ｂ：変性アクリルアミド系増粘剤、スタービス４３０２Ｆ（ＢＡＳＦポゾリス社製）。
【００４８】
（比較例１、実施例１〜５）
表１に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてＪ１４ロート流下値（秒）を、温度３５℃、湿度６０％の恒温室にてひび割れ確認（目視）を測定した。測定結果を表１に示す。また、同水硬性モルタル（スラリー）を用いて長さ変化率を測定した結果を図７に示す。
【００４９】
（比較例２〜５、実施例１、２、５）
表２に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてＪ１４ロート流下値（秒）、ブリーディング率（％）を測定した。さらに温度３５℃、湿度６０％の恒温室にてひび割れ確認（目視）を測定した。水硬性組成物を混練条件Ａで混練して調整したスラリーを硬化させた水硬性モルタル（スラリー）硬化体について２８日圧縮強度を測定した。測定結果を表２に示す。また、実施例１、２、５、比較例２、５の水硬性モルタル（スラリー）を用いて長さ変化率を測定した結果を図８に、実施例１、２、５、比較例２〜５の水硬性モルタル（スラリー）を用いて簡易断熱養生温度（℃）を測定した結果を図９に示す。
【００５０】
（比較例６〜７、実施例１、２、５、６）
表３に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてＪ１４ロート流下値（秒）およびブリーディング率（％）を測定した。水硬性組成物を混練条件Ａで混練して調整したスラリーを硬化させた水硬性モルタル（スラリー）硬化体について２８日圧縮強度を測定した。また、使用した細骨材の粒度構成を表３に示す。測定結果を表３に示す。
【００５１】
（比較例８〜１１、実施例１、５〜９）
表４に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてＪ１４ロート流下値（秒）、ブリーディング率（％）を測定した。測定結果を表４に示す。
【００５２】
（比較例１２〜１３、実施例１、２、５，１０）
表５に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてＪ１４ロート流下値（秒）、膨張収縮率（％）およびブリーディング率（％）を測定した。さらに温度３５℃、湿度６０％の恒温室にてひび割れ確認（目視）を測定した。測定結果を表５に示す。また、同水硬性モルタル（スラリー）を用いて長さ変化率を測定した結果を図１０に示す。
【００５３】
（比較例１４〜１５、実施例１、２、５、１１）
表６に示す配合割合で水硬性組成物と水とを混練条件Ａにしたがって混練して水硬性モルタル（スラリー）を調製し、同恒温室にてＪ１４ロート流下値（秒）、ブリーディング率（％）およびエア量（％）を測定した。水硬性組成物を混練条件Ａで混練して調整したスラリーを硬化させた水硬性モルタル（スラリー）硬化体について２８日圧縮強度を測定した。測定結果を表６に示す。
【００５４】
（実施例１１）
実施例１１の水硬性組成物を用いて、水硬性組成物と所定量の水とをミキサー装置を備えたスラリー製造・供給装置（図１）に供給して連続的に混練し、水硬性モルタル（スラリー）を連続製造してスラリーを一旦リザーバータンクに収容した。
水硬性モルタル（スラリー）は、リザーバータンク中で約２分間、多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根を有する攪拌機によって強制攪拌条件下に保持した後、スラリー製造設備の吐出ポンプ（スラリーポンプ）を用いて吐出した。
スラリー製造設備の吐出ポンプ（スラリーポンプ）から吐出した水硬性モルタル（スラリー）は、ポンプから吐出直後を０ｍとし、ポンプに接続した内径が３２ｍｍで長さが２５ｍ、５０ｍ、７５ｍ及び１００ｍのスラリーホースの筒先より吐出させてポンプ圧送性を評価した。また、連続製造してリザーバータンクに収容したスラリーと、吐出ポンプ（スラリーポンプ）を用いて、ポンプからの吐出直後を０ｍとし、２５ｍ、５０ｍ、７５ｍ及び１００ｍのスラリーホースの筒先より吐出させてスラリーについて、Ｊ１４ロート流下値、ブリーディング率、ひび割れ（目視）及び２８日圧縮強度を測定した。
スラリー中に含まれる水比は、リザーバに収容したスラリーを一部取り出して電子レンジ法により測定した。
ポンプ圧送性、Ｊ１４ロート流下値、ブリーディング率、ひび割れ（目視）及び２８日圧縮強度の測定結果を表７に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
【表３】
【００５８】
【表４】
【００５９】
【表５】
【００６０】
【表６】
【００６１】
【表７】
【００６２】
所定量のポリエーテル系収縮低減剤を用いた実施例１〜５の場合、図７に示すように混練条件Ａで混練したスラリーの長さ変化率はポリエーテル系収縮低減剤を用いない比較例１よりも優れる。また、表１に示すように実施例１〜５のスラリーはひび割れ確認（目視）においても良好なひび割れ抵抗性が得られている。
特定の構成要素を持つ水硬性成分を用いた実施例１、２、５の場合、図９に示すように混練条件Ａで混練したスラリーは簡易断熱養生した際の最高温度が比較例５のスラリーと比較して低く、発熱が抑制されている。さらに図８および表２に示すように実施例１、２、５のスラリーは比較例５のスラリーと比較して長さ変化率が小さく、ひび割れ確認（目視）においても良好なひび割れ抵抗性が得られている。また表２に示すように、実施例１、２、５のスラリーは比較例２よりも材料分離抵抗性に優れる。特定の構成要素を持つ水硬性成分を用いた場合でも所定量よりも少ない比較例３のスラリーは、表２より実施例１、２、５のスラリーと比較して材料分離抵抗性が劣り、図８及び表２より比所定量よりも多い比較例４のスラリーは、実施例１、２、５のスラリーと比較してひび割れ抵抗性が劣る。
特定の粒度構成を持つ細骨材を用いた実施例１、２、５、６の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーは、表３に示すように比較例６と比較してＪ１４ロート流下値が良好で、比較例７よりも材料分離抵抗性に優れるため、優れたポンプ圧送性が得られている。
所定量のポリカルボン酸系流動化剤またはナフタレンスルフォン酸系流動化剤を用いた実施例１、５、７〜９の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーは、表４に示すようにＪ１４ロート流下値が良好で、材料分離抵抗性に優れるため、優れたポンプ圧送性が得られている。所定量よりも少ない比較例９、１０の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーは、Ｊ１４ロート流下値が悪化し、所定量よりも多い比較例８、１１の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーは、材料分離を生じるため優れたポンプ圧送性は得られない。
所定量の膨張材を用いた実施例１〜２、５、１０の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーは、図１０に示すように適度な長さ変化率が得られており、表５に示すひび割れ確認（目視）においても良好なひび割れ抵抗性および材料分離抵抗性が得られている。
所定量の消泡剤を用いた実施例１〜２、５、１１の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーは、表６に示すようにＪ１４ロート流下値が良好で、材料分離抵抗性に優れている。また同スラリーは比較例１４の水硬性組成物を混練条件Ａで混練したスラリーと比較してエア量が少ないため、スラリーを充填した際にエア溜りを生じにくく、一体性の高い構造物を作製できる。
【００６３】
実施例１１に示す水硬性組成物を用いて調製したスラリーをポンプ圧送し、２５ｍ、５０ｍ、１００ｍのスラリーホースを介してポンプ圧送実験を実施したところ骨材のアーチング現象や材料分離に起因するホース内閉塞現象は見られず、良好なポンプ圧送性が得られた。また同ポンプ圧送試験において、２５ｍ、５０ｍ、１００ｍのスラリーホース先スラリーはＪ１４ロート流下値が良好で、優れた材料分離抵抗性が得られ、さらにひび割れ抵抗性にも優れているため、高耐久な硬化体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明で用いるスラリー製造・供給装置の構成の一例を説明するための模式断面図である。
【図２】本発明で用いる多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根の全体構成を示す図である。
【図３】水硬性組成物を貯蔵するタンク及びスラリー製造・供給装置を搭載した水硬性モルタル（スラリー）調製・施工用トラックの全体構成を示す模式図である。
【図４】混練条件Ａで水硬性モルタル（スラリー）を調製する場合に使用するタービン羽根を示す模式図である。
【図５】長さ変化率を測定する測定器の概要を示す模式図である。
【図６】簡易断熱養生温度を測定する測定器の概要を示す模式図である。
【図７】実施例１〜５、比較例１の水硬性組成物を用いたモルタル（スラリー）硬化体の長さ変化率を示す図である。
【図８】実施例１、２、５、比較例２、５の水硬性組成物を用いたモルタル（スラリー）硬化体の長さ変化率を示す図である。
【図９】実施例１、２、５、比較例２〜５の水硬性組成物を用いたモルタル（スラリー）硬化体の断熱温度上昇を示す図である。
【図１０】実施例１、２、５、１０、比較例１２、１３の水硬性組成物を用いたモルタル（スラリー）硬化体の長さ変化率を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０ ： 混練スクリュー
１１ ： スラリー製造・供給装置
１２ ： 水硬性組成物
１３ ： ホッパー
１４ ： ホッパースクリュー
１５ ： 給水口
１６ ： 混練装置（ミキサー）
１７ ： 水
１８ ： モルタル（スラリー）排出口
１９ ： 水硬性モルタル（スラリー）
２０ ： リザーバータンク
２１ ： 水硬性モルタル（スラリー）
２２ ： スターラースクリュー（多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根）
２３ ： 移送スクリュー
２４ ： スネークポンプ（スラリーポンプ）
２５ ： 水硬性モルタル（スラリー）
２６、２７ ： モーター
２８ ： 動力伝達ベルト
３１ ： 水硬性モルタル・スラリー調製・施工用トラック
３２ ： 水硬性組成物の供給口
３３ ： 水硬性組成物タンク
３４ ： 水硬性スラリー
３５ ： 混練装置（ミキサー）
３６ ： ホッパー
３７ ： 水硬性組成物
３８ ： スクリューフィーダー
３９ ： 水タンク
４０ ： 水供給ポンプ
４１ ： 水供給パイプ
４２ ： 多重螺旋状攪拌板とパドル型攪拌板とを配置した複合攪拌羽根
４３ ： 水硬性スラリータンク（リザーバータンク）
４４ ： スラリーポンプ
４５ ： スラリーホース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性成分と、細骨材と、ポリエーテル系収縮低減剤と、ポリカルボン酸系流動化剤又はナフタレンスルフォン酸系流動化剤と、消泡剤と、無機系膨張材とを含む水硬性組成物であって、水硬性組成物は水硬性組成物１００質量％中に、水硬性成分を３４.０〜３８.０質量％含み、ポリエーテル系収縮低減剤を０．１０〜０．５０質量％含み、ポリカルボン酸系流動化剤を０．０５０〜０．０７５質量％またはナフタレンスルフォン酸系流動化剤を０．３５０〜０．４８０質量％含み、消泡剤を０．００１〜０．０３９質量％含み、無機系膨張材を０．３〜４．０質量％含み、さらに、水硬性成分は、水硬性成分１００質量％中に早強ポルトランドセメントを５５.０〜６５.０質量％含み、普通ポルトランドセメントを３５.０〜４５.０質量％含むことを特徴とし、細骨材は、細骨材１００質量％中に、粒子径が３０μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１０．０〜２０．０質量％含み、粒子径が３００μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を１０．０〜２５．０質量％含み、粒子径が６００μｍ以上〜１１８０μｍ未満の粒子を３５．０〜７５．０質量％含み、粒子径が１１８０μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を１.０〜３５．０質量％含むことを特徴とする水硬性組成物。
【請求項２】
水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルは、ブリーディング率が０．３％以下であり、エア量が４．５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の水硬性組成物。
【請求項３】
水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる水硬性モルタルの硬化体は、材齢２８日の圧縮強度が４０Ｎ／ｍ２以上であり、材齢７日の長さ変化率が−２２×１０−４以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水硬性組成物。
【請求項４】
水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる水硬性モルタルの硬化体は、簡易断熱養生温度の最高温度が８７℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
【請求項５】
水硬性組成物は、水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル調製・施工用トラックに搭載したミキサーを用いて、水硬性組成物と水とを連続的に混練して水硬性モルタルを調製し、前記トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介して水硬性モルタルを施工箇所へ連続的に供給・打設して硬化させるグラウト施工方法に用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる水硬性モルタルの硬化体。
【請求項１】
水硬性成分と、細骨材と、ポリエーテル系収縮低減剤と、ポリカルボン酸系流動化剤又はナフタレンスルフォン酸系流動化剤と、消泡剤と、無機系膨張材とを含む水硬性組成物であって、水硬性組成物は水硬性組成物１００質量％中に、水硬性成分を３４.０〜３８.０質量％含み、ポリエーテル系収縮低減剤を０．１０〜０．５０質量％含み、ポリカルボン酸系流動化剤を０．０５０〜０．０７５質量％またはナフタレンスルフォン酸系流動化剤を０．３５０〜０．４８０質量％含み、消泡剤を０．００１〜０．０３９質量％含み、無機系膨張材を０．３〜４．０質量％含み、さらに、水硬性成分は、水硬性成分１００質量％中に早強ポルトランドセメントを５５.０〜６５.０質量％含み、普通ポルトランドセメントを３５.０〜４５.０質量％含むことを特徴とし、細骨材は、細骨材１００質量％中に、粒子径が３０μｍ以上〜３００μｍ未満の粒子を１０．０〜２０．０質量％含み、粒子径が３００μｍ以上〜６００μｍ未満の粒子を１０．０〜２５．０質量％含み、粒子径が６００μｍ以上〜１１８０μｍ未満の粒子を３５．０〜７５．０質量％含み、粒子径が１１８０μｍ以上〜２０００μｍ未満の粒子を１.０〜３５．０質量％含むことを特徴とする水硬性組成物。
【請求項２】
水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルは、ブリーディング率が０．３％以下であり、エア量が４．５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の水硬性組成物。
【請求項３】
水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる水硬性モルタルの硬化体は、材齢２８日の圧縮強度が４０Ｎ／ｍ２以上であり、材齢７日の長さ変化率が−２２×１０−４以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水硬性組成物。
【請求項４】
水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる水硬性モルタルの硬化体は、簡易断熱養生温度の最高温度が８７℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
【請求項５】
水硬性組成物は、水硬性組成物を貯蔵するタンクを備えた水硬性モルタル調製・施工用トラックに搭載したミキサーを用いて、水硬性組成物と水とを連続的に混練して水硬性モルタルを調製し、前記トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介して水硬性モルタルを施工箇所へ連続的に供給・打設して硬化させるグラウト施工方法に用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる水硬性モルタルの硬化体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−９５３８９（Ｐ２０１０−９５３８９Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５９７８２（Ｐ２００８−２５９７８２）
【出願日】平成２０年１０月６日（２００８．１０．６）
【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２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月６日（２００８．１０．６）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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