特開 2023-30913 モルタル組成物及びその使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023030913

(43)【公開日】2023-03-08

(54)【発明の名称】モルタル組成物及びその使用方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/02 20060101AFI20230301BHJP

   C04B 14/38 20060101ALI20230301BHJP

   C04B 16/06 20060101ALI20230301BHJP

   C04B 24/26 20060101ALI20230301BHJP

   C04B 14/28 20060101ALI20230301BHJP

   E01D 19/12 20060101ALI20230301BHJP

【ＦＩ】

C04B28/02

C04B14/38 A

C04B16/06 A

C04B24/26 E

C04B14/28

E01D19/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021136331

(22)【出願日】2021-08-24

(71)【出願人】

【識別番号】521297587

【氏名又は名称】ＵＢＥ三菱セメント株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(72)【発明者】

【氏名】富井 孝喜

(72)【発明者】

【氏名】青木 峻二

(72)【発明者】

【氏名】石関 嘉一

(72)【発明者】

【氏名】川西 貴士

(72)【発明者】

【氏名】玉滝 浩司

(72)【発明者】

【氏名】藤野 由隆

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 隆紘

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 智章

【テーマコード（参考）】

2D059

4G112

【Ｆターム（参考）】

2D059AA14

2D059GG39

4G112PA10

4G112PA15

4G112PA19

4G112PA24

4G112PB31

(57)【要約】

【課題】高温環境下において適切な流動性を有し、短時間での強度発現性に優れるモルタル組成物を提供すること。
【解決手段】セメント、高張力繊維、急硬材、遅延剤、及び減水剤を含み、モルタル組成物１ｍ^３当たりの急硬材の単位量をＡ［ｋｇ／ｍ^３］、遅延剤の単位量をＢ［ｋｇ／ｍ^３］、減水剤の単位量をＣ［ｋｇ／ｍ^３］としたとき、Ａは１００～１８０ｋｇ／ｍ^３、Ｂは３～１５ｋｇ／ｍ^３、Ｃは５～３５ｋｇ／ｍ^３であり、Ａ／Ｂは１４．０～２９．５であり、Ｃ／Ｂは１．８～５．２である、モルタル組成物を提供する。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セメント、高張力繊維、急硬材、遅延剤、及び減水剤を含み、
モルタル組成物１ｍ^３当たりの前記急硬材の単位量をＡ［ｋｇ／ｍ^３］、前記遅延剤の単位量をＢ［ｋｇ／ｍ^３］、前記減水剤の単位量をＣ［ｋｇ／ｍ^３］としたとき、
Ａは１００～１８０ｋｇ／ｍ^３、Ｂは３～１５ｋｇ／ｍ^３、Ｃは５～３５ｋｇ／ｍ^３であり、
Ａ／Ｂは１４．０～２９．５であり、
Ｃ／Ｂは１．８～５．２である、モルタル組成物。

【請求項2】

前記セメントの鉱物組成は、Ｃ_３Ｓ含有量が２５．０～７５．０質量％、及びＣ_３Ａ含有量が４．０質量％未満であり、前記セメントの４５μｍふるい残分は２５．０質量％未満である、請求項１に記載のモルタル組成物。

【請求項3】

前記高張力繊維は、金属繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ＰＰ繊維、ＰＶＡ繊維、ＰＥ繊維、ガラス繊維、ナイロン繊維及びＰＢＯ繊維からなる群より選ばれる少なくとも一種の繊維を含む、請求項１又は２に記載のモルタル組成物。

【請求項4】

前記高張力繊維の引張強度は１００～１００００Ｎ／ｍｍ^２、及び、前記高張力繊維のアスペクト比は４０～２５０であり、
前記高張力繊維の単位量が１０～５００ｋｇ／ｍ^３である、請求項１～３のいずれか一項に記載のモルタル組成物。

【請求項5】

細骨材と無機質微粉末とをさらに含み、
前記無機質微粉末のブレーン比表面積が３０００～５０００ｃｍ^２／ｇである、請求項１～４のいずれか一項に記載のモルタル組成物。

【請求項6】

シリカフュームをさらに含む、請求項１～５のいずれか一項に記載のモルタル組成物。

【請求項7】

前記シリカフュームの平均粒子径が０．０５～２．０μｍである、請求項６に記載のモルタル組成物。

【請求項8】

前記シリカフュームの単位量が３０～３５０ｋｇ／ｍ^３である、請求項６又は７に記載のモルタル組成物。

【請求項9】

２０℃以上の環境下、道路の補修に用いられる、請求項１～８のいずれか一項に記載のモルタル組成物。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載のモルタル組成物を用いて道路を補修する工程を有し、
２０℃以上の環境下で前記モルタル組成物を前記道路に打設する、モルタル組成物の使用方法。

【請求項11】

気温に応じて、前記急硬材、前記遅延剤、及び前記減水剤からなる群より選ばれる少なくとも一つの配合割合を調節する工程を有する、請求項１０に記載のモルタル組成物の使用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モルタル組成物及びその使用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

道路の補修材として、補強用繊維を含むセメント複合材料が知られている。例えば、特許文献１では、補強用繊維、細骨材、減水剤、収縮低減剤、消泡剤及び水を混錬して生成された超高強度繊維補強コンクリートを打ち継ぎ面に打設する施工方法が提案されている。この施工方法によれば、従来の補修材に比べて硬化体の強度が高いため薄肉化を図ることができる旨が述べられている。

【0003】

特許文献２では、道路及び橋梁等の補修に使用される補修材として、セメント、シリカフューム、石灰石フィラーからなる結合材に、水、減水剤、消泡剤、チクソ剤および急硬材を添加したセメントペーストと、補強用繊維を混合して得られるセメント系補修材が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１３３３４４号公報

【特許文献2】特開２０２０－１７５６００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、高速道路の床版の補修の需要が増大している。補修は計画的に行う必要があるため、補修の順番が回ってくるまで、一時的に高速道路の損傷を低減して高速道路の運用を継続できるようにする技術が求められる。このような技術として、防水剤を塗布しなくてもひび割れを抑制できる程度の強度、靭性および耐久性と、補修工事の封鎖期間を短縮するために、施工時には適切な流動性を発現しつつ、短時間での強度発現性に優れる材料が有効であると考えられる。例えば、高速道路には横断勾配と縦断勾配があるため、短時間での強度発現性に優れつつも適切な流動性を有する材料を用いることによって、補修工事を円滑に行うことができる。

【0006】

ところが、冬場では好適な流動性を有するモルタル組成物であっても、夏場では流動性が必ずしも適度ではない場合があり、その場合、補修工事を円滑に進めることができなくなることが懸念される。また、適切な流動性、及び短時間での強度発現性は、勾配のある高速道路のみならず、様々な構造物の補修、及び被覆にも求められる可能性がある。そこで、本発明は、勾配のある高速道路の補修のみならず、道路、橋梁、港湾構造物、河川構造物及び地下構造物等の構造物の補修、被覆の種々の場面で、高温環境下においても適切な流動性を有し、短時間での強度発現性に優れるモルタル組成物を提供する。また、同様の場面で高温環境下においても円滑に補修作業を行うことが可能なモルタル組成物の使用方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、一つの側面において、セメント、高張力繊維、急硬材、遅延剤、及び減水剤を含み、モルタル組成物１ｍ^３当たりの急硬材の単位量をＡ［ｋｇ／ｍ^３］、遅延剤の単位量をＢ［ｋｇ／ｍ^３］、減水剤の単位量をＣ［ｋｇ／ｍ^３］としたとき、Ａは１００～１８０ｋｇ／ｍ^３、Ｂは３～１５ｋｇ／ｍ^３、Ｃは５～３５ｋｇ／ｍ^３であり、Ａ／Ｂは１４．０～２９．５であり、Ｃ／Ｂは１．８～５．２である、モルタル組成物を提供する。

【0008】

上記モルタル組成物は、高張力繊維とともに、急硬材、遅延剤、及び減水剤を含む。そして、急硬材、遅延剤、及び減水剤を所定量含み、遅延剤に対する急硬材の比（Ａ／Ｂ）及び遅延剤に対する減水剤の比（Ｃ／Ｂ）が、それぞれ所定の範囲にある。このように、これらの三成分をバランスよく含むため、高温環境下においても施工の際のモルタル組成物の流動性を適度な範囲にすることができる。また、流動性が適度な範囲にあるため作業性に優れるとともに、充填性が向上して短時間での強度発現性にも優れる。すなわち、上記モルタル組成物は、高張力繊維とともに、急硬材、遅延剤、及び減水剤をバランスよく含有するため、高温環境下において適度な流動性を有しつつ、短時間での強度発現性に優れる。なお、本明細書における「高温環境下」とは、気温が２０℃以上の環境下にあることを意味する。

【0009】

セメントの鉱物組成は、Ｃ_３Ｓ含有量が２５．０～７５．０質量％、及びＣ_３Ａ含有量が４．０質量％未満であり、セメントの４５μｍふるい残分が２５．０質量％未満であることが好ましい。これによって、流動性と短時間での強度発現性とを、一層高い水準で両立することができる。

【0010】

高張力繊維は、金属繊維、炭素繊維、アラミド繊維、、ＰＰ繊維、ＰＶＡ繊維、ＰＥ繊維、ガラス繊維、ナイロン繊維及びＰＢＯ繊維からなる群より選ばれる少なくとも一種の繊維を含むことが好ましい。これによって、十分に高い強度と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。

【0011】

高張力繊維の引張強度は１００～１００００Ｎ／ｍｍ^２、及び、高張力繊維のアスペクト比は４０～２５０であり、高張力繊維の単位量が１０～５００ｋｇ／ｍ^３であることが好ましい。このような高張力繊維を含むことによって、モルタル硬化体の靭性、及び引張強度を十分に高くすることができる。

【0012】

上記モルタル組成物は、細骨材と無機質微粉末をさらに含み、無機質微粉末のブレーン比表面積は３０００～５０００ｃｍ^２／ｇであることが好ましい。これによって、モルタル組成物の流動性を一層高くすることができる。なお、本明細書における無機質微粉末のブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７に記載のブレーン空気透過装置を用いて測定することができる。

【0013】

上記モルタル組成物は、シリカフュームをさらに含むことが好ましい。シリカフュームの平均粒子径は０．０５～２．０μｍであることが好ましい。上記モルタル組成物１ｍ^３当たりのシリカフュームの単位量は３０～３５０ｋｇ／ｍ^３であることが好ましい。これによって、モルタル組成物の硬化体の圧縮強度及びモルタル組成物の流動性を一層高くすることができる。

【0014】

上記モルタル組成物は、２０℃以上の環境下、道路の補修に用いられることが好ましい。このような環境下において、上記モルタル組成物は適度な流動性を有し、強度発現性にも優れる。したがって、施工性と信頼性に優れる。

【0015】

本発明は、一つの側面において、上述のいずれかのモルタル組成物を用いて道路を補修する工程を有し、２０℃以上の高温環境下でモルタル組成物を道路に打設する、モルタル組成物の使用方法を提供する。この使用方法では、高温環境下においても施工の際に適度な流動性を有するモルタル組成物を用いる。このため、この使用方法によれば、２０℃以上という高温環境下でも、円滑に道路の補修作業を行うことができる。

【0016】

上記使用方法では、気温に応じて、急硬材、遅延剤、及び減水剤からなる群より選ばれる少なくとも一つの配合割合を調節する工程を有することが好ましい。モルタル組成物の流動性は、気温に応じて大きく変動する。上記工程を有することによって、気温に見合うようにモルタル組成物の性状を適切な範囲に調整することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、高温環境下においても適切な流動性を有し、短時間での強度発現性に優れるモルタル組成物を提供することができる。また、高温環境下でも円滑に補修作業を行うことが可能なモルタル組成物の使用方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施例で用いた消泡剤の^１Ｈ－ＮＭＲスペクトルである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の一実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。

【0020】

一実施形態に係るモルタル組成物は、セメント、高張力繊維、急硬材、遅延剤、及び減水剤を含む。

【0021】

セメントの鉱物組成は、例えば、Ｃ_３Ｓ含有量が２５．０～７５．０質量％であり、Ｃ_３Ａ含有量が４．０質量％未満であってよい。Ｃ_３Ｓ含有量は、好ましくは４０．０～７３．０質量％、より好ましくは４８．０～７０．０質量％であり、さらに好ましくは５０．０～６８．０質量％である。Ｃ_３Ａ含有量は、好ましくは２．７質量％未満であり、より好ましくは２．３質量％未満である。なお、Ｃ_３Ａ含有量の下限は特に限定されず、例えば、０．１質量％であってよい。このような鉱物組成を有することによって、流動性を十分に高くしつつ、モルタル硬化体の圧縮強度を十分に高くすることができる。

【0022】

Ｃ_２Ｓ含有量は、好ましくは９．５～４０．０質量％であり、より好ましくは１０．０～３５．０質量％であり、さらに好ましくは１２．０～３０．０質量％である。Ｃ_４ＡＦ含有量は好ましくは９．０～１８．０質量％であり、より好ましくは１０．０～１５．０質量％であり、さらに好ましくは１１．０～１５．０質量％である。このような鉱物組成を有することによって、流動性を十分に高くしつつ、モルタル硬化体の圧縮強度を十分に高くすることができる。

【0023】

上述の鉱物組成は、下記のボーグ式により算出される値である。ボーグ式に用いられるセメントの各化学成分は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０「セメントの化学分析方法」に準拠して測定することができる。

【0024】

Ｃ_３Ｓ含有量＝（４．０７×ＣａＯ）－（７．６０×ＳｉＯ_２）－（６．７２×Ａｌ_２Ｏ_３）－（１．４３×Ｆｅ_２Ｏ_３）－（２．８５×ＳＯ_３）
Ｃ_２Ｓ含有量＝（２．８７×ＳｉＯ_２）－（０．７５４×Ｃ_３Ｓ）
Ｃ_３Ａ含有量＝（２．６５×Ａｌ_２Ｏ_３）－（１．６９×Ｆｅ_２Ｏ_３）
Ｃ_４ＡＦ含有量＝３．０４×Ｆｅ_２Ｏ_３

【0025】

セメントの４５μｍふるい残分は、例えば２５．０質量％未満であってよく、好ましくは２０．０質量％未満であり、より好ましくは１８．０質量％未満であり、さらに好ましくは１６．０質量％未満である。４５μｍふるい残分は０質量％であってよく、１．０質量％以上であってもよい。セメントの粒度が上述の範囲であれば、高い圧縮強度を確保することができる。また、このようなセメント含むモルタル組成物は適度な粘性を有するため、高張力繊維を含んでいても、十分な分散性を確保することができる。セメントの４５μｍふるい残分は、セメント協会標準試験方法 ＪＣＡＳ Ｋ－０２「４５μｍ網ふるいによるセメントの粉末度試験方法」に準拠して測定することができる。

【0026】

セメントのブレーン比表面積は、好ましくは２５００～４８００ｃｍ^２／ｇ、より好ましくは２８００～４０００ｃｍ^２／ｇ、さらに好ましくは３０００～３６００ｃｍ^２／ｇであり、特に好ましくは３１００～３５００ｃｍ^２／ｇである。セメントのブレーン比表面積が過小になるとモルタル組成物の強度が低くなる傾向があり、過大になると低水セメント比での流動性が低下する傾向がある。セメントのブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠して測定することができる。

【0027】

モルタル組成物１ｍ^３当たりのセメントの単位量は、７００～１１００ｋｇ／ｍ^３であってよく、７５０～１０００ｋｇ／ｍ^３であってもよい。

【0028】

高張力繊維は、金属繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ＰＰ（ポリプロピレン）繊維、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）繊維、ＰＥ（ポリエチレン）繊維、ガラス繊維、ナイロン繊維及びＰＢＯ（ポリパラフェニレン・ベンゾビズ・オキサゾール）繊維からなる群より選ばれる少なくとも一種の繊維を含む。金属繊維としては、鋼繊維、ステンレス繊維、及びアモルファス合金繊維等が挙げられる。高張力繊維の引張強度は、好ましくは１００～１００００Ｎ／ｍｍ^２であり、より好ましくは５００～５０００Ｎ／ｍｍ^２であり、さらに好ましくは２０００～３０００Ｎ／ｍｍ^２であり、特に好ましくは２０００～２５００Ｎ／ｍｍ^２である。高張力繊維のアスペクト比（繊維長／繊維径）は、好ましくは４０～２５０であり、より好ましくは５０～２００であり、さらに好ましくは６０～１７０である。このような高張力繊維を含むことによって、モルタル硬化体の靭性、及び引張強度を十分に高くすることができる。

【0029】

高張力繊維の繊維径は、例えば０．０５～１．２０ｍｍであってよい。高張力繊維の繊維長は３～６０ｍｍであってよい。高張力繊維の単位量は、好ましくは１０～５００ｋｇ／ｍ^３であり、より好ましくは５０～３００ｋｇ／ｍ^３であり、さらに好ましくは１００～２００ｋｇ／ｍ^３であり、一層好ましくは１２０～１８０ｋｇ／ｍ^３であってよい。

【0030】

急硬材は、モルタル組成物の強度発現を促進する混和剤であり、例えば、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩の混合物が挙げられる。このような急硬材は、化学成分として、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ及びＳＯ_３を含有する。市販品としては、例えば、デンカ株式会社製のビフォーム（登録商標）等を用いることができる。

【0031】

急硬材は、含有量が過小であるとモルタル組成物が短時間で十分な強度発現をすることができない。一方、含有量が過剰であると短時間で硬化が進行し過ぎて充填性が低下し十分な強度発現をすることができない。また、流動性が低下して施工性も悪化する。そこで、高温環境下においても適度な流動性を有し、短時間での強度発現性に優れるモルタル組成物とする観点から、モルタル組成物１ｍ^３当たりの急硬材の単位量Ａ［ｋｇ／ｍ^３］は、１００～１８０ｋｇ／ｍ^３である。急硬材の単位量Ａ［ｋｇ／ｍ^３］の下限は、好ましくは１１０ｋｇ／ｍ^３であり、より好ましくは１２０ｋｇ／ｍ^３であり、さらに好ましくは１３０ｋｇ／ｍ^３である。急硬材の単位量Ａ［ｋｇ／ｍ^３］の上限は、好ましくは１７０ｋｇ／ｍ^３であり、より好ましくは１６０ｋｇ／ｍ^３であり、さらに好ましくは１５０ｋｇ／ｍ^３である。

【0032】

遅延剤は、凝結調整剤又は凝結遅延剤とも称される混和剤であり、モルタル組成物の初期硬化を遅延する作用を有する。遅延剤としては、例えば、リグニンスルホン酸、珪弗化物、又は、アルカリ炭酸塩及びクエン酸を主体とするものが挙げられる。市販品としては、例えば、デンカ株式会社製のセッターＤ－３００等を用いることができる。

【0033】

遅延剤は含有量が過小であると、短時間で硬化が促進し過ぎて充填性が低下し十分な強度発現をすることができない。また、流動性が低下して施工性も悪化する。一方、遅延剤の含有量が過剰になると、フローが小さくなり施工性が低下することや短時間で目標強度が得られない傾向にある。高温環境下において適度な流動性を有し、短時間での強度発現性に優れる確保するモルタル組成物とする観点から、モルタル組成物１ｍ^３当たりの遅延剤の単位量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］は、３～１５ｋｇ／ｍ^３である。遅延剤の単位量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］の下限は、好ましくは４ｋｇ／ｍ^３であり、より好ましくは５ｋｇ／ｍ^３である。遅延剤の単位量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］の上限は、好ましくは１２ｋｇ／ｍ^３であり、より好ましくは１０ｋｇ／ｍ^３である。

【0034】

減水剤としては、モルタル組成物の流動性を向上する作用を有するものであり、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、アミノスルホン酸系、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤、及び高性能ＡＥ減水剤等を使用することができる。モルタル組成物の流動性向上の観点から、減水剤は、ポリカルボン酸系であることが好ましい。このような減水剤は、セメントクリンカ間の立体障害を形成して、モルタル組成物の流動性を向上することができる。

【0035】

減水剤は含有量が過小であると、モルタル組成物の流動性が低下し施工性が悪化する。一方、減水剤の含有量が過剰になると、材料分離が生じることやモルタル組成物が十分な強度発現をすることができない。高温環境下において適度な流動性を有し、短時間での強度発現性に優れるモルタル組成物とする観点から、モルタル組成物１ｍ^３当たりの減水剤の単位量Ｃ［ｋｇ／ｍ^３］は、５～３５ｋｇ／ｍ^３である。モルタル組成物１ｍ^３当たりの減水剤の単位量Ｃ［ｋｇ／ｍ^３］の下限は、好ましくは７ｋｇ／ｍ^３であり、より好ましくは９ｋｇ／ｍ^３であり、さらに好ましくは１１ｋｇ／ｍ^３である。減水剤の単位量Ｃ［ｋｇ／ｍ^３］の上限は、好ましくは２８ｋｇ／ｍ^３であり、より好ましくは２６ｋｇ／ｍ^３であり、さらに好ましくは２５ｋｇ／ｍ^３である。

【0036】

上述のとおり、本実施形態のモルタル組成物は、混和剤として、急硬材、遅延剤及び減水剤を含む。遅延剤の単位量Ｂに対する急硬材の単位量Ａの比（Ａ／Ｂ）は、１４．０～２９．５である。上記比（Ａ／Ｂ）の上限は、好ましくは２９．０であり、さらに好ましくは２８．０である。これによって、モルタル組成物が急速に硬化することを抑制し、施工性を向上することができる。上記比（Ａ／Ｂ）の下限は、好ましくは１５．０であり、より好ましくは１７．０である。これによって、モルタル組成物の短時間での強度発現性を十分に高くすることができる。また、横断勾配及び／又は縦断勾配を有する道路等に打設したときに、モルタル組成物が流動し過ぎることを十分に抑制できる。

【0037】

遅延剤の単位量Ｂに対する減水剤の単位量Ｃの比（Ｃ／Ｂ）は、１．８～５．２である。上記比（Ｃ／Ｂ）の上限、好ましくは４．０であり、より好ましくは３．５である。これによって、モルタル組成物の流動性を十分に確保することができる。上記比（Ｃ／Ｂ）の下限は、好ましくは１．９である。これによって、水の添加量を減らしても、モルタル組成物の優れた流動性を十分に維持することができる。

【0038】

減水剤の単位量Ｃに対する急硬材の単位量Ａの比（Ａ／Ｃ）は、１３．０以下であり、好ましくは１２．０以下であり、より好ましくは１１．５以下である。これによって、モルタル組成物が急速に硬化することを抑制し、流動性を確保して施工性を向上することができる。上記比（Ａ／Ｃ）は、好ましくは４．０以上であり、より好ましくは５．０以上である。これによって、モルタル組成物の短時間での強度発現性を十分に高くすることができる。

【0039】

本実施形態のモルタル組成物は、混和剤として、急硬材、遅延剤及び減水剤を、バランスよく含有する。したがって、高温環境下においても施工時に適切な流動性を有しつつ、短時間での強度発現性に優れている。このため、例えば、良好な施工性と短時間での強度発現が求められる高速道路の補修用途に特に有用である。

【0040】

本実施形態のモルタル組成物は、上述の混和剤に加えて、無機質微粉末及び細骨材を含んでよい。無機質微粉末としては、石灰石粉、珪石粉、及び砕石粉等を例示できる。無機質微粉末は、石灰石粉、珪石粉、砕石粉等を、粉砕及び／又は分級した微粉末であってよい。無機質微粉末は、細骨材の微粒分を補う目的で配合されてよい。無機質微粉末のブレーン比表面積は、好ましくは３０００～５０００ｃｍ^２／ｇであり、より好ましくは３２００～４７００ｃｍ^２／ｇであり、さらに好ましくは３４００～４６００ｃｍ^２／ｇである。このような無機質微粉末を含有することによって、モルタル組成物の流動性をさらに向上することができる。モルタル組成物１ｍ^３当たりの無機質微粉末の単位量は、好ましくは１００～３００ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは１５０～２５０ｋｇ／ｍ^３である。

【0041】

細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、石灰石骨材、高炉スラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、及び電気炉酸化スラグ細骨材等を例示できる。細骨材は、１０ｍｍふるいを全部通過し、５ｍｍふるいを８５質量％以上通過する粒度を有するものであってよい。ＪＩＳ Ａ １１０２：２０１４に準拠して測定される細骨材の粒子径は好ましくは５．０ｍｍ以下であり、粗粒率は好ましくは２．０～２．５である。ＪＩＳ Ａ １１０３：２０１４に準拠して測定される細骨材の微粒分量は好ましくは９％以下である。モルタル組成物１ｍ^３当たりの細骨材の単位量は、好ましくは６００～１０５０ｋｇ／ｍ^３であり、より好ましくは７００～１０００ｋｇ／ｍ^３であり、さらに好ましくは８００～９８０ｋｇ／ｍ^３である。細骨材は、粒度が異なる複数の細骨材を混合して調製してもよい。

【0042】

モルタル組成物１ｍ^３当たりの細骨材及び無機質微粉末の合計の単位量は、好ましくは８００～１２００ｋｇ／ｍ^３であり、より好ましくは９００～１１５０ｋｇ／ｍ^３であり、さらに好ましくは１０００～１１００ｋｇ／ｍ^３である。

【0043】

本実施形態のモルタル組成物は、シリカフュームを含んでよい。シリカフュームは、金属シリコン、フェロシリコン、又は電融ジルコニア等を製造する際に、発生する排ガス中のダストを集塵して得られる副産物である。シリカフュームは、主成分として、アルカリ溶液中で溶解する非晶質のＳｉＯ_２を含む。シリカフュームの平均粒子径は、好ましくは０．０５～２．０μｍであり、より好ましくは０．１０～１．５μｍであり、さらに好ましくは０．１８～０．２８μｍである。このようなシリカフュームを用いることで、モルタル組成物の適度な流動性を維持しつつ、モルタル硬化体の圧縮強度を十分に高くすることができる。

【0044】

セメントを基準とするシリカフュームの含有量は、好ましくは３～３０質量％であり、より好ましくは５～２０質量％であり、さらに好ましくは８～１８質量％である。また、モルタル組成物１ｍ^３当たりのシリカフュームの単位量は、好ましくは３０～３５０ｋｇ／ｍ^３であり、より好ましくは５０～２５０ｋｇ／ｍ^３であり、さらに好ましくは１００～１４０ｋｇ／ｍ^３である。

【0045】

本実施形態のモルタル組成物は、水を含んでもよい。モルタル組成物１ｍ^３当たりの単位水量は、好ましくは１５０～２８０ｋｇ／ｍ^３であり、より好ましくは１８０～２５０ｋｇ／ｍ^３であり、さらに好ましくは１９０～２３０ｋｇ／ｍ^３である。水結合材比は、適度な流動性とする観点から、好ましくは１０～３０質量％であり、より好ましくは１５～２５質量％である。結合材には、セメント、シリカフューム、及び急硬材が含まれる。

【0046】

モルタル組成物は、必要に応じて、上述の成分に加えて、膨張材、消泡剤、収縮低減剤、増粘剤、ガラス繊維、有機繊維、合成樹脂粉末、ポリマーエマルジョン及びポリマーディスパージョンから選ばれる少なくとも一種を含有していてもよい。膨張材は、市販品として入手可能であり、例えばエトリンガイト・石灰複合系又は石灰系のものを用いることができる。モルタル組成物１ｍ^３当たりの膨張材の単位量は、好ましくは１～５０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは２～４０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは５～３０ｋｇ／ｍ^３である。膨張材は、結合材に含まれる。

【0047】

消泡剤としては、特殊非イオン配合型界面活性剤、ポリアルキレン誘導体、疎水性シリカ、ポリエーテル系等が挙げられる。モルタル組成物１ｍ^３当たりの消泡剤の単位量は、好ましくは０．１～２０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは０．５～１０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは１～５ｋｇ／ｍ^３である。

【0048】

本実施形態のモルタル組成物は、気温が２０℃以上である高温環境下で用いたときに、適切な流動性を有するとともに短時間での強度発現性に優れる。例えば、流動性はモルタル０打フローで評価することができる。モルタル組成物のモルタル０打フローは、好ましくは１２０ｍｍ以上であり、より好ましくは１４０ｍｍ以上であり、さらに好ましくは１５０ｍｍ以上である。このようなモルタル組成物は打設時の充填性に優れるため、作業性に優れ、また、圧縮強度を十分に高くすることができる。モルタル組成物のモルタル０打フローは、好ましくは３００ｍｍ以下であり、より好ましくは２５０ｍｍ以下である。このようなモルタル組成物であれば、例えば打設箇所に横断勾配及び／又は縦断勾配がある場合に、モルタル組成物が下方に直ぐに流下することを抑制できる。したがって、作業性に優れる。なお、本明細書のモルタル０打フローは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠して、落下無しの条件で測定される値である。

【0049】

短時間での強度発現性は、例えば、材齢３時間の圧縮強度で評価することができる。モルタル組成物の材齢３時間の圧縮強度は、好ましくは２０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、より好ましくは２４Ｎ／ｍｍ^２以上である。圧縮強度は、ＪＩＳ Ａ １１３２：２００６「コンクリートの強度試験用供試体の作り方」を参考にして５ｃｍ×１０ｃｍの円柱供試体を作製し、ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６「コンクリートの圧縮強度試験方法」を参考にして圧縮強度試験を行って測定できる。

【0050】

モルタル組成物は、気温が２０℃以上、２５℃以上又は３０℃以上の環境下で用いられてもよい。特に気温の上限は制限されないが、例えば４０℃以下であってよい。モルタル組成物の用途は特に限定されず、例えば、補修材用又は被覆材用であってよい。具体的には、道路（高速道路）、橋梁、港湾構造物、河川構造物及び地下構造物等の補修材又は被覆材として用いてもよい。モルタル組成物は作業性に優れるとともに、初期の強度発現性に優れることから、短期間での施工が求められる高速道路の補修用に好適に使用することができる。

【0051】

モルタル組成物の製造方法は、全ての原材料を同時に配合して混合し調製してもよいし、一部の原材料のみを予め混合し、その後、残りの原材料を同時に又は順次に配合して混合し調製してもよい。例えば、水以外の原材料を配合して混合し、粉末状の混合物に水を添加してミキサに入れて練り混ぜて、モルタル組成物を調製してもよい。練り混ぜに使用するミキサとしては、モルタル用ミキサ、強制練りミキサ、パン型ミキサ、グラウトミキサ等を使用することができる。なお、上述の製造方法は例示であり、上述以外の製造方法で製造してもよい。

【0052】

一実施形態に係るモルタル組成物の使用方法は、モルタル組成物を用いて道路を補修する工程を有する。モルタル組成物は、上記実施形態に係るモルタル組成物を用いることができる。したがって、この使用方法には、上述のモルタル組成物の説明内容を適用することができる。また、この使用方法の説明内容も、上述のモルタル組成物の説明に適用することができる。上記工程では、気温が２０℃以上の環境下でモルタル組成物を道路に打設する。道路は、短期間での施工が求められる高速道路であることが好ましい。上記工程は、気温が２５℃以上、又は３０℃以上の環境下で行ってもよい。作業性を良好に維持する観点から、上記工程は、気温が４０℃以下の環境下で行うことが好ましい。

【0053】

上記使用方法では、上記工程の前に、モルタル組成物を使用する際の気温に応じて、急硬材、遅延剤、及び減水剤からなる群より選ばれる少なくとも一つの配合割合を調節する工程を有することが好ましい。モルタル組成物の流動性は、気温に応じて大きく変動する。このため、例えば気温の測定値に基づいて、急硬材、遅延剤、及び減水剤の配合割合（単位量）を決定し、当該配合割合（単位量）となるようにモルタル組成物を調製してもよい。このような工程を有することによって、気温に見合った最適な流動性となるようにモルタル組成物の性状を調製することができる。

【0054】

以上、本発明の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0055】

実施例及び比較例を参照して本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

【0056】

［モルタル組成物の調製］
各実施例及び各比較例のモルタル組成物を調製するために、以下に示す原材料を準備した。

【0057】

（１）セメント
セメントの化学成分を、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０「セメントの化学分析方法」に準拠して測定し、鉱物組成を上述のボーグ式により算出した。また、セメントの４５μｍふるい残分を、セメント協会標準試験方法 ＪＣＡＳ Ｋ－０２「４５μｍ網ふるいによるセメントの粉末度試験方法」に準拠して測定し、セメントのブレーン比表面積をＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠して測定した。結果は表１に示すとおりであった。

【0058】

【表1】

【0059】

（２）シリカフューム（ＳＦ）
シリカフュームを準備した。このシリカフュームの平均粒子径は０．２４μｍであった。この平均粒子径は、以下の手順で求めた。まず、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（堀場製作所製、商品名「ＬＡ－９５０Ｖ２」）を用いて、このシリカフュームの粒子径分布を測定した。測定結果に基づいて粒子径－通過分積算％曲線を算出し、粒子径－通過分積算％曲線より通過分積算が５０体積％となる粒子径を求めた。この粒子径を平均粒子径とした。

【0060】

（３）細骨材
珪砂（栃木県産、粒子径：５．０ｍｍ以下、微粒分量：０．６２％、粗粒率：２．３５）を準備した。

【0061】

（４）無機質微粉末
石灰石微粉末（密度：２．７１ｇ／ｃｍ^３、ブレーン比表面積：４５７０ｃｍ^２／ｇ）を準備した。

【0062】

（５）急硬材
急硬材として、デンカ株式会社製のビフォーム（登録商標）を準備した。この急硬材の化学成分の分析結果は表２に示すとおりであった。

【0063】

【表2】

【0064】

（６）遅延剤
遅延剤として、デンカ株式会社製のセッターＤ－３００（商品名）を準備した。
（７）減水剤
減水剤として、ポリカルボン酸系高性能減水剤（固形分濃度２５質量％）を準備した。
（８）消泡剤
消泡剤として、特殊非イオン配合型界面活性剤を準備した。図１は、この消泡剤を重メタノールに溶解し、ＮＭＲ測定装置（ＢＲＵＫＥＲ製、商品名「ＡＶＡＮＣＥ」）を用いて測定した^１Ｈ－ＮＭＲスペクトルである。上記消泡剤の構造単位である、ポリオキシプロピレン（以下、「ＰＯＰ」と略記する）の構造単位、ポリオキシエチレン（以下、「ＰＯＥ」と略記する）の構造単位及びアルキル鎖の構造単位のモル比を、ＰＯＰ中のメチル基に由来するシグナルの積分値を基準に算出した。この内、ＰＯＰに対するＰＯＥのモル比を、３．５ｐｐｍ付近に現れるＰＯＰのメチル基以外の炭化水素基に由来するシグナル及びＰＯＥの炭化水素基に由来するシグナルの積分値からＰＯＰのメチル基以外の炭化水素基に由来するシグナルの積分値を差し引くことにより算出した。消泡剤中のＰＯＰ、ＰＯＥ及びアルキル鎖の構造単位のモル比を表３に示す。

【0065】

【表3】

【0066】

（９）膨張材
膨張材として、デンカ株式会社製のエトリンガイト・石灰複合系膨張材を準備した。
（１０）高張力繊維
高張力繊維として、鋼繊維（東京製綱株式会社製、商品名「ＣＷ９４１６」、密度：７．８７ｇ／ｃｍ^３、繊維径：０．１６ｍｍ、繊維長：１３ｍｍ、アスペクト比：８１．２５、引張強度：２２００Ｎ／ｍｍ^２）を準備した。
（１１）練混ぜ水（Ｗ）として上水道水を準備した。

【0067】

（実施例１－１～１－８、比較例１－１～１－２５）
気温２０℃の環境下において、上述の原材料を表４に示す割合で配合してモルタル組成物を調製した。混合は、ホバートミキサを用いて、セメント、シリカフューム、無機質微粉末及、消泡剤、膨張材、細骨材を３０秒間空練りし、水、および高性能減水剤を投入して５分間練り混ぜた。その後、遅延剤を投入し１分間練り混ぜ、鋼繊維を投入してさらに２分間練り混ぜた。さらに急硬材を投入して１分間練り混ぜた。表４の数値の単位はｋｇ／ｍ^３であり、モルタル組成物１ｍ^３当たりの質量（単位量）を示している。

【0068】

（実施例２－１～２－１１）
気温２５℃の環境下において、上述の原材料を表４に示す割合で配合してモルタル組成物を調製した。混合は、実施例１－１と同様にして行った。表４の数値の単位はｋｇ／ｍ^３であり、モルタル組成物１ｍ^３当たりの質量（単位量）を示している。

【0069】

（実施例３－１～３－１１、比較例３－１，３－２）
気温３０℃の環境下において、上述の原材料を表５に示す割合で配合してモルタル組成物を調製した。混合は、実施例１－１と同様にして行った。表５の数値の単位はｋｇ／ｍ^３であり、モルタル組成物１ｍ^３当たりの質量（単位量）を示している。

【0070】

（実施例４－１～４－１２、比較例４－１～４－３）
気温３５℃の環境下において、上述の原材料を表５に示す割合で配合してモルタル組成物を調製した。混合は、実施例１－１と同様にして行った。表５の数値の単位はｋｇ／ｍ^３であり、モルタル組成物１ｍ^３当たりの質量（単位量）を示している。

【0071】

（実施例５－１～５－１３）
気温４０℃の環境下において、上述の原材料を表５に示す割合で配合してモルタル組成物を調製した。混合は、実施例１－１と同様にして行った。表５の数値の単位はｋｇ／ｍ^３であり、モルタル組成物１ｍ^３当たりの質量（単位量）を示している。

【0072】

【表4】

【0073】

【表5】

【0074】

［モルタル組成物の評価］
（１）フレッシュ性状
各実施例及び各比較例で調製したモルタル組成物の各気温環境下における練り混ぜ直後のモルタル０打フローを測定した。モルタル０打フローは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠し、落下無しの条件で測定した。測定結果は、表６及び表７の「フロー値」の欄に示すとおりであった。

【0075】

（２）強度試験
ＪＩＳ Ａ １１３２：２００６「コンクリートの強度試験用供試体の作り方」を参考にして５ｃｍ×１０ｃｍの円柱供試体を作製し、ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６「コンクリートの圧縮強度試験方法」を参考にして、各気温環境下における圧縮強度を測定した。材齢３時間、材齢７日及び材齢２８日の測定結果を表６及び表７に示す。表６及び表７には、水／結合材の比、遅延剤に対する急硬材の比（Ａ／Ｂ）、遅延剤に対する減水剤の比（Ｃ／Ｂ）、及び、減水剤に対する急硬材の比（Ａ／Ｃ）も併せて示した。

【0076】

【表6】

【0077】

【表7】

【0078】

表６及び表７に示すとおり、各実施例のモルタル０打フローの値は、１２３～２９１ｍｍの範囲であり、高温環境下においても適度な流動性を有することが確認された。また、材齢３時間の圧縮強度は２４Ｎ／ｍｍ^２以上であり、短時間での強度発現性に優れることが確認された。

【0079】

表８には、表４～表７に示した実施例のうち、気温が互いに異なり配合が似通っている実施例１－２と実施例２－６、及び、実施例３－９と実施例４－６のデータを抜粋して示した。

【0080】

【表8】

【0081】

表８に示すとおり、配合がほぼ同じであっても、気温が異なるとモルタル０打ちフローの値が大きく変化することが確認された。このため、施工を行う温度環境に応じて、配合割合を調節することが好ましいといえる。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本発明によれば、高温環境下において適切な流動性を有し、短時間での強度発現性に優れるモルタル組成物を提供することができる。また、高温環境下で円滑に補修作業を行うことが可能なモルタル組成物の使用方法を提供することができる。

【図1】