特開 2024-123366 モルタル用混和材、モルタル組成物及びモルタル

(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】P2024123366

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】モルタル用混和材、モルタル組成物及びモルタル

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/02 20060101AFI20240905BHJP

   C04B 22/06 20060101ALI20240905BHJP

   C04B 24/38 20060101ALI20240905BHJP

   C04B 22/14 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

C04B28/02

C04B22/06 Z

C04B24/38 D

C04B22/14 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030708

(22)【出願日】2023-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】501173461

【氏名又は名称】太平洋マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000084

【氏名又は名称】弁理士法人アルガ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中原 和彦

【テーマコード（参考）】

4G112

【Ｆターム（参考）】

4G112MA00

4G112MB12

4G112PB03

4G112PB10

4G112PB40

(57)【要約】

【課題】モルタルの製造時に混和材を一定量混和することで、施工温度によらずモルタルの性状に影響を及ぼし難く、施工に適した流動性を有し、ブリーディングも生じないモルタル用混和材、モルタル組成物及びモルタルを提供すること。
【解決手段】膨張材、減水剤、増粘剤、及びアルカリ金属硫酸塩を含むモルタル用混和材であって、
前記増粘剤の粘度（２０℃における２質量％水溶液）が１００００～１０００００ｍＰａ・ｓであり、
前記増粘剤の含有量が、前記モルタル用混和材１００質量部に対し、１～８質量部である、モルタル用混和材。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

膨張材、減水剤、増粘剤、及びアルカリ金属硫酸塩を含むモルタル用混和材であって、
前記増粘剤の粘度（２０℃における２質量％水溶液）が１００００～１０００００ｍＰａ・ｓであり、
前記増粘剤の含有量が、前記モルタル用混和材１００質量部に対し、１～８質量部である、モルタル用混和材。

【請求項2】

前記膨張材の含有量が、前記モルタル用混和材１００質量部に対し、８０～９５質量部である、請求項１記載のモルタル用混和材。

【請求項3】

セメント、細骨材及び請求項１又は２に記載のモルタル用混和材を含む、モルタル組成物。

【請求項4】

セメント、細骨材、請求項１又は２に記載のモルタル用混和材及び水を含むモルタル。

【請求項5】

請求項３に記載のモルタル組成物及び水を含む、モルタル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モルタル用混和材、モルタル組成物及びモルタルに関する。

【背景技術】

【0002】

土木、建築分野においてグラウト材のような流動性に優れたモルタルが幅広く使用されている。このようなモルタルはコンクリート構造物内部や機械基礎のベースプレート下の充填、間隙充填、補修・補強等に使用されている。求められる性能としては良好な流動性、必要に応じて流動性保持時間が長いこと、ブリーディングがないこと、材料分離がないこと、強度発現性に優れること等が挙げられる。

【0003】

流動性に優れたモルタルは、セメント、骨材、混和材及び混和剤が予め乾式混合されたプレミックス材と水とを現場で混練して打設されるのが一般的である。しかし、大量打設の場合、レディーミクストコンクリート工場の規定のベースモルタルに混和材を添加し混合することで作製する場合がある。このような混和材として、膨張性物と流動化物を主成分とするものや既設コンクリート構造物の補修または補強用のモルタル組成物が提案されている（例えば特許文献１～２）。これらのモルタルは上記プレミックス材と比べて比較的安価であり、経済性の観点において優れている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平３－０２３２４７号公報

【特許文献2】特開平９－２４９４３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一方で、混和材を用いたモルタルは同じ種類のセメントを使用しても、レディーミクストコンクリート工場や製造ロットの違いによるセメントの僅かな品質差や、施工現場の気温等によりモルタルの性状に影響を及ぼし、時間経過に伴う早期の流動性低下、ブリーディングの発生、又は過剰な流動性による材料分離等を誘発する可能性がある。そのため、都度配合調整の実施を必要とする場合があり、調整に時間を要するため手間がかかるという課題があった。

【0006】

したがって、本発明は、モルタルの製造時に混和材を一定量混和することで、施工温度によらずモルタルの性状に影響を及ぼし難く、施工に適した流動性を有し、ブリーディングも生じないモルタル用混和材、モルタル組成物及びモルタルを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題について本発明者が鋭意検討した結果、膨張材、減水剤、アルカリ金属硫酸塩に加えて特定の粘度を有する増粘剤を一定量使用することで、施工温度によらず良好な流動性を有し、ブリーディングが発生しないモルタル用混和材、モルタル組成物及びモルタルが得られることを見出した。

【0008】

すなわち、本発明は次の［１］～［５］のとおりである。
［１］膨張材、減水剤、増粘剤、及びアルカリ金属硫酸塩を含むモルタル用混和材であって、
前記増粘剤の粘度（２０℃における２質量％水溶液）が１００００～１０００００ｍＰａ・ｓであり、
前記増粘剤の含有量が、前記モルタル用混和材１００質量部に対し、１～８質量部である、モルタル用混和材。
［２］前記膨張材の含有量が、前記モルタル用混和材１００質量部に対し、８０～９５質量部である、［１］記載のモルタル用混和材。
［３］セメント、細骨材及び［１］又は［２］に記載のモルタル用混和材を含む、モルタル組成物。
［４］セメント、細骨材、［１］又は［２］に記載のモルタル用混和材及び水を含むモルタル。
［５］［３］に記載のモルタル組成物及び水を含む、モルタル。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、モルタルの製造時に混和材を一定量混和することで、施工温度によらずモルタルの性状に影響を及ぼし難く、施工に適した流動性を有し、ブリーディングを生じないモルタル用混和材、モルタル組成物及びモルタルを提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の好適な一実施形態について説明する。

【0011】

（モルタル用混和材）
本実施形態のモルタル用混和材は、膨張材、減水剤、増粘剤、及びアルカリ金属硫酸塩を含む。

【0012】

膨張材は、コンクリート用膨張材として一般に使用されているＪＩＳ適合の膨張材（ＪＩＳ Ａ ６２０２：２００８）であれば、何れの膨張材でもかまわない。膨張材としては、例えば、遊離生石灰を主成分とする膨張材（生石灰系膨張材）、アーウィンを主成分とする膨張材（エトリンガイト系膨張材）、遊離生石灰とエトリンガイト生成物質の複合系膨張材が挙げられる。膨張材は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。膨張材はブレーン比表面積が２０００～６０００ｃｍ²／ｇのものを使用することが好ましい。

【0013】

膨張材の含有量は、モルタル用混和材１００質量部に対し、８０～９５質量部であることが好ましく、８１～９３質量部であることがより好ましく、８２～９１質量部であることが更に好ましい。膨張材の含有量が上記範囲内であれば、得られるモルタルの圧縮強度、寸法変化率等がより一層優れたものとなる。

【0014】

減水剤は、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ減水剤及び流動化剤を含む。このような減水剤としては、ＪＩＳ Ａ ６２０４：２０１１「コンクリート用化学混和剤」に規定される減水剤が挙げられる。減水剤としては、例えば、ポリカルボン酸系減水剤、ナフタレンスルホン酸系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、メラミン系減水剤が挙げられる。これらの中では、ポリカルボン酸系減水剤が好ましい。減水剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。

【0015】

減水剤の含有量は、モルタル用混和材１００質量部に対し、１～１０質量部であることが好ましく、３～９質量部であることがより好ましく、５～７質量部であることが更に好ましい。減水剤の含有量が上記範囲内であれば、モルタルとした際により良好な流動性が得られやすく、圧縮強度も向上しやすい。

【0016】

増粘剤の種類は特に限定されず、例えば、セルロース系増粘剤、アクリル系増粘剤、グアーガム系増粘剤が挙げられる。増粘剤としてはセルロース系増粘剤が好ましい。セルロース系増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースが挙げられる。増粘剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。

【0017】

増粘剤の粘度は１００００～１０００００ｍＰａ・ｓである。増粘剤の粘度が上記範囲外であると、ブリーディングが発生する。ブリーディングが発生しにくく、流動性や強度発現性に一層優れるという観点から、増粘剤の粘度は、１２０００～１０００００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、１３０００～８００００ｍＰａ・ｓであることがより好ましく、１４０００～５００００ｍＰａ・ｓであることが更に好ましい。本明細書において、増粘剤の粘度は、濃度が２質量％となるように調製した増粘剤の水溶液を、２０℃の環境下において回転粘度計を用いて測定した値である。回転粘度計は通常用いられているものを使用することができ、例えば、内筒回転型粘度計、外筒回転型粘度計を用いることができる。

【0018】

増粘剤の含有量は、モルタル用混和材１００質量部に対し、１～８質量部である。増粘剤の含有量が上記範囲外であると、流動性の確保が困難となる、又はブリーディングが発生する。ブリーディングが発生しにくく、流動性に一層優れるという観点から、増粘剤の含有量は、１～５質量部であることが好ましく、１．１～３質量部であることがより好ましい。

【0019】

アルカリ金属硫酸塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等が挙げられる。アルカリ金属硫酸塩としては、より良好な流動性が得られやすいという観点から、硫酸ナトリウムが好ましい。アルカリ金属硫酸塩は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。

【0020】

アルカリ金属硫酸塩の含有量は、モルタル用混和材１００質量部に対し、１～１５質量部であることが好ましく、２～１２質量部であることがより好ましく、３～１０質量部であることが更に好ましい。アルカリ金属硫酸塩の含有量が上記範囲内であれば、時間経過による流動性の低下を更に抑制できる。

【0021】

本実施形態のモルタル用混和材には、本発明の効果が損なわれない範囲で各種混和剤（材）を配合してもよい。混和剤（材）としては、例えば、発泡剤、消泡剤、防水剤、防錆剤、収縮低減剤、保水剤、顔料、撥水剤、白華防止剤、繊維が挙げられる。

【0022】

本実施形態のモルタル用混和材を製造する方法は、特に限定されず、例えば、Ｖ型混合機や可傾式コンクリートミキサー等の重力式ミキサー、ヘンシェル式ミキサー、噴射型ミキサー、リボンミキサー、パドルミキサー等のミキサーにより混合することで製造することができる。

【0023】

（モルタル組成物）
本実施形態のモルタル組成物は、セメント、細骨材及び上記モルタル用混和材を含む。

【0024】

セメントは種々のものを使用することができ、例えば、普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、エコセメント、超速硬セメント、フライアッシュセメント等が挙げられる。セメントは、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。

【0025】

細骨材としては、通常のコンクリートの製造で使用される細骨材を何れも使用でき、例えば、山砂、川砂、珪砂、砕砂、寒水石、石灰石砂、スラグ骨材等が挙げられる。細骨材は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。

【0026】

細骨材の粒度は特に限定されるものではなく、必要とする細骨材の粒度の範囲内で調整することができる。細骨材は、ＪＩＳ Ａ １１０２：２０１４「骨材のふるい分け試験方法」により規定される粗粒率からその粒度を考慮することができる。モルタルとした時により良好な流動性が得られやすく、ブリーディングを抑制しやすいという観点から、細骨材の粗粒率は、１～４であることが好ましく、１．５～３．８であることがより好ましく、２～３．５であることが更に好ましい。

【0027】

細骨材の含有量は、セメント１００質量部に対し、８０～３５０質量部であることが好ましく、８５～３００質量部であることがより好ましく、９０～２５０質量部であることが更に好ましい。細骨材の含有量が上記範囲内であれば、良好な流動性と強度発現性を両立しやすい。

【0028】

モルタル用混和材の含有量は、セメント１００質量部に対し、３～１０質量部であることが好ましく、４～８質量部であることがより好ましく、４．５～７質量部であることが更に好ましい。モルタル用混和材の含有量が上記範囲内であれば、施工温度に依存しにくく、より良好な流動性を有し、時間経過による流動性の低下やブリーディングの発生を抑制できる傾向にある。

【0029】

本実施形態のモルタル組成物には、本発明の効果が損なわれない範囲で各種混和剤（材）を配合してもよい。混和剤（材）としては、例えば、発泡剤、消泡剤、防水剤、防錆剤、収縮低減剤、保水剤、顔料、撥水剤、白華防止剤、繊維が挙げられる。

【0030】

本実施形態のモルタル組成物を製造する方法は、特に限定されず、例えば、Ｖ型混合機や可傾式コンクリートミキサー等の重力式ミキサー、ヘンシェル式ミキサー、噴射型ミキサー、リボンミキサー、パドルミキサー等のミキサーにより混合することで製造することができる。

【0031】

（モルタル）
本実施形態のモルタルは、上記モルタル用混和材を使用してモルタルとして調製できるものであればよい。本実施形態のモルタルは、例えば、セメント、細骨材、上記モルタル用混和材及び水を含むものであってもよく、上記モルタル組成物及び水を含むものであってもよく、予めセメント、細骨材及び水等を混錬したベースモルタルと上記モルタル用混和材とを含むものであってもよい。

【0032】

モルタル調製時にセメント、細骨材、上記モルタル用混和材、その他混和材を添加する場合は、上述したモルタル組成物の配合割合及び各種混和材を準用することができる。

【0033】

水の含有量は用途に応じて適宜調整すればよい。水の含有量は、セメント１００質量部に対し、２５～５０質量部であることが好ましく、２８～４７質量部であることがより好ましく、３０～４５質量部であることが更に好ましい。水の含有量が上記範囲内であれば、より流動性を確保しやすく、材料分離の発生、及び強度発現性の低下を抑制しやすい。

【0034】

本実施形態のモルタルは、通常用いられる混練器具により上記した各成分を混合することで調製でき、その器具は特に限定されるものではない。混練器具としては、例えば、グラウトミキサ、ホバートミキサ、ハンドミキサ、傾胴ミキサ、２軸ミキサ等が挙げられる。

【0035】

本実施形態のモルタル用混和材、モルタル組成物及びモルタルは、施工温度によらずモルタルの性状に影響を及ぼし難く、施工に適した流動性を有し、ブリーディングも生じにくいものである。そのため、使用するセメントや骨材が異なる工場や施工現場での調製でも均一な性能を確保することができ、大量調製等に好適に用いることができる。

【実施例0036】

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。実施例において、材料調製及び評価試験は５℃及び２０℃環境下で行った。

【0037】

［材料］
・モルタル用混和材
膨張材：生石灰系膨張材
減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤
アルカリ金属硫酸塩：硫酸ナトリウム
増粘剤Ａ：メチルセルロース系増粘剤、２０℃における２％水溶液の粘度１００ｍＰａ・ｓ
増粘剤Ｂ：メチルセルロース系増粘剤、２０℃における２％水溶液の粘度４０００ｍＰａ・ｓ
増粘剤Ｃ：メチルセルロース系増粘剤、２０℃における２％水溶液の粘度１５０００ｍＰａ・ｓ
増粘剤Ｄ：メチルセルロース系増粘剤、２０℃における２％水溶液の粘度３００００ｍＰａ・ｓ
増粘剤Ｅ：メチルセルロース系増粘剤、２０℃における２％水溶液の粘度１０００００ｍＰａ・ｓ
・モルタル組成物
セメント：普通ポルトランドセメント
細骨材：山砂、粒度調整品

【0038】

［モルタル用混和材の調製］
表１に示す配合割合で使用材料を配合しヘンシェルミキサーに投入し、６分間混合してモルタル用混和材１～９を製造した。表１中の各材料の配合量は、モルタル用混和材の総量を１００質量部としたときの質量部で示す。

【0039】

【表1】

【0040】

［モルタルの調製］
表２に示す配合割合でセメント、細骨材、混和材１～９、水を強制二軸ミキサーに添加し、２分間攪拌してモルタルを約４０Ｌ製造した。

【0041】

［モルタルの評価］
・テーブルフロー値
ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」のフロー試験に準じて流動性試験を実施した。フロー値は引抜きフロー値を測定した。フロー値は、９０分まで３０分毎に経時変化の測定を行った。フロー値の経時変化は、練上げたモルタルを円筒容器に取り、静置しておいて時間が来たらハンドミキサで５秒間練り返して測定した。
・ブリーディング
土木学会基準ＪＳＣＥ－Ｆ ５４２－２０１３「充填モルタルのブリーディング率および膨張率試験方法」に準じてブリーディング率を測定した。ブリーディング水がないものを○、ブリーディング水があるものを×とした。
・圧縮強度
土木学会基準ＪＳＣＥ―Ｇ ５０５－２０１８「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法（案）」に準じて、モルタル硬化体の圧縮強度を測定した。供試体の寸法は、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍとした。養生は各環境温度にて材齢２４時間後まで型枠のまま湿潤養生とした。供試体は２４時間後に型枠を脱枠し、以降所定材齢まで各環境温度にて水中養生とした。

【0042】

【表2】

【0043】

モルタル用混和材２、５～８を用いた実施例のモルタルでは、環境温度によらず良好なテーブルフロー値が長時間維持し、ブリーディングの発生も見られなかった。一方、モルタル用混和材１、３、４、９を用いた比較例のモルタルでは、環境温度によってテーブルフロー値を長時間維持できない、ブリーディングが発生する、といった現象が確認された。