特開 2024-135982 骨材組成物

(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】P2024135982

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】骨材組成物

(51)【国際特許分類】

   C04B 14/02 20060101AFI20240927BHJP

   C04B 24/42 20060101ALI20240927BHJP

   C04B 28/02 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

C04B14/02 Z

C04B24/42 Z

C04B28/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046922

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】515181409

【氏名又は名称】ＭＵマテックス株式会社

(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】森 裕克

(72)【発明者】

【氏名】蒔田 浩司

(72)【発明者】

【氏名】戸田 靖彦

【テーマコード（参考）】

4G112

【Ｆターム（参考）】

4G112PA02

4G112PB41

(57)【要約】

【課題】水硬性組成物の材料として使用した際に、骨材の含水率による流動性低下を抑制することが可能な骨材組成物を提供すること。
【解決手段】骨材と、撥水剤とを含む、モルタル用又はコンクリート用の骨材組成物。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

骨材と、撥水剤とを含む、
モルタル用又はコンクリート用の骨材組成物。

【請求項2】

前記骨材の含水率が１．５％以下である、
請求項１に記載の骨材組成物。

【請求項3】

前記撥水剤が、シリコーンオイルである、
請求項１に記載の骨材組成物。

【請求項4】

前記撥水剤の含有量が、前記骨材１００質量部に対して、０．００５～０．６質量部である、
請求項１に記載の骨材組成物。

【請求項5】

水硬性成分と、請求項１～４のいずれか一項に記載の前記骨材組成物と、水とを含む、
モルタル又はコンクリート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、骨材組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

砂、砂利等の骨材は、セメント等の水硬性組成物と混ぜることでモルタル及びコンクリートの骨格をなす重要な材料である。また、骨材の品質は、モルタル及びコンクリートの特性に大きな影響を与えるため、品種の選定、モルタル及びコンクリートの配合等での対策が必要となる場合がある。

【0003】

例えば、特許文献１には、表面の平滑性に優れたセルフレベリング材が開示されている。当該文献では、セルフレベリング材の配合を適度に調整し、水以外の材料を空練りした後に水を添加して混練りすることで、骨材及びセルフレベリング材用添加剤の塊状態の残留が少なくなり、平滑性が向上することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７－２２３８５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、モルタル及びコンクリートの製造に使用する混練水が骨材に吸収され、流動性に悪影響を及ぼすことがある。このような傾向は、含水率が低い骨材を使用する場合に顕著である。その対策として、骨材に吸水される水量を想定して、あらかじめ混練水を割り増しする方法が知られている。しかし、含水率は骨材の保管環境によって変動するため、混練水の適正な割り増しを行うためには、骨材の含水率を使用時に正確に把握する必要がある。そのため、含水率を測定する手間を省略することができ、混練水の割り増しが適正でなかった場合のモルタル及びコンクリートの圧縮強度、乾燥収縮等への悪影響を防ぐことができることから、骨材の含水率による流動性低下を抑制することが可能な骨材組成物が求められている。

【0006】

そこで、本発明は、モルタル、コンクリート等の水硬性組成物の材料として使用した際に、骨材の含水率による流動性低下を抑制することが可能な骨材組成物を提供することを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために鋭意検討したところ、本発明者らは、骨材と撥水剤とを含む骨材組成物を用いることにより、流動性低下を抑制することが可能であることを見出した。

【0008】

また、本発明者らのさらなる検討によると、流動性低下を抑制する効果は、骨材組成物に含水率が低い骨材（例えば、含水率が１．５％以下である骨材）を使用した場合において高いことが判明した。含水率が低い骨材を使用した場合において効果が高い理由として、本発明者らは以下のように推察している。含水率が低い骨材を使用した場合のモルタルの流動性低下は、骨材がモルタルの混練水を吸収する（吸水率と含水率との差が生じている）ことで発生することが推測される。そのため、撥水剤を用いる（骨材を撥水剤で被覆する）ことにより、骨材による吸水が抑制され、これによって、流動性低下を抑制することが可能になったと考えている。

【0009】

本発明は、［１］～［４］の骨材組成物、及び、［５］のモルタル又はコンクリートを提供する。
［１］骨材と、撥水剤とを含む、
モルタル用又はコンクリート用の骨材組成物。
［２］前記骨材の含水率が１．５％以下である、
［１］に記載の骨材組成物。
［３］前記撥水剤がシリコーンオイルである、
［１］又は［２］に記載の骨材組成物。
［４］前記撥水剤の含有量が、前記骨材１００質量部に対して、０．００５～０．６質量部である、
［１］～［３］のいずれかに記載の骨材組成物。
［５］水硬性成分と、［１］～［４］のいずれかに記載の前記骨材組成物と、水とを含む、
モルタル又はコンクリート。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、水硬性組成物の材料として使用した際に、骨材の含水率による流動性低下を抑制することが可能な骨材組成物が提供される。また、本発明によれば、このような骨材組成物を用いた、モルタル又はコンクリートが提供される。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0012】

本明細書中、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。

【0013】

本明細書中、以下で例示する材料は、特に断らない限り、条件に該当する範囲で、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。各成分の含有量は、各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、当該複数の物質の合計量を意味する。

【0014】

［骨材組成物］
本実施形態の骨材組成物は、骨材と、撥水剤とを含む。

【0015】

＜骨材＞
骨材としては、例えば、川砂、川砂利、山砂、山砂利、陸砂、陸砂利、海砂、海砂利、珪砂、砕石、砕砂、人工軽量骨材、高炉スラグ骨材、石灰石骨材、再生骨材等を、その粒径に関わらず用いることができる。

【0016】

骨材の含水率は、例えば、１．５％以下であってよい。骨材の含水率が１．５％以下であることにより、流動性低下をより一層抑制できる傾向がある。骨材の含水率は、１．４％以下、１．２％以下、１．０％以下、０．８％以下、０．６％以下、０．４％以下、０．２％以下、又は０．１％以下であってよく、０．０１％以上、０．１％以上、０．２％以上、０．４％以上、０．６％以上、０．８％以上、１．０％以上、又は１．２％以上であってよい。

【0017】

本明細書において、骨材の含水率は、ＪＩＳ Ａ １１２５：２０１５に準拠して測定した値を意味し、ある時点で骨材が含んでいる水分量を意味する。骨材の含水率は、温湿度環境等により変動し、例えば、骨材を乾燥することによって数値を低くすることができる。

【0018】

骨材の吸水率は特に制限されない。骨材の吸水率は、一実施形態において、１．６％以下であり、１．４％以下、１．２％以下、又は１．０％以下であってよく、０．３％以上、０．５％以上、又は０．７％以上であってよい。骨材の吸水率は、他の実施形態において、１．６％超であり、１．８％以上、２．０％以上、又は２．１％以上であってよく、５．０％以下、４．０％以下、又は３．０％以下であってよい。

【0019】

本明細書において、骨材の吸水率は、ＪＩＳ Ａ １１０９：２００６に準拠して測定した値を意味し、骨材が吸収することができる水の限界量を意味する。

【0020】

骨材組成物全量中の骨材の含有量は、例えば、８０質量％以上、９０質量％以上、９５質量％以上、９８質量％以上、又は９９質量％以上であってよい。

【0021】

＜撥水剤＞
撥水剤とは、撥水剤が付着した物の表面に撥水性を付与するものを意味する。骨材組成物が撥水剤を含むことにより、含水率の低い骨材を用いても、骨材による吸水を抑制することが可能となる。撥水剤は、室温（２５℃）で液体のものであってよく、好ましくは、５℃でも液体のものである。

【0022】

撥水剤としては、例えば、シリコーンオイル；流動パラフィン等の炭化水素油（鉱物油）などが挙げられる。撥水剤は、好ましくはシリコーンオイルである。

【0023】

シリコーンオイルは、ストレートシリコーンオイル又は変性シリコーンオイルであってよい。ストレートシリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル等が挙げられる。シリコーンオイルは、好ましくはストレートシリコーンオイルである。

【0024】

撥水剤の含有量は、骨材１００質量部に対して、例えば、０．００５～０．６質量部であってよく、好ましくは０．００６～０．５質量部、より好ましくは０．００７～０．４質量部、さらに好ましくは０．０１０～０．２質量部である。撥水剤の配合量が骨材１００質量部に対して０．６質量部以下であると、モルタル又はコンクリート製造時の混練が行い易い傾向がある。

【0025】

＜その他の成分＞
骨材組成物は、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、収縮低減剤等が挙げられる。

【0026】

本実施形態の骨材組成物は、モルタル用又はコンクリート用の材料として好適に用いることができる。

【0027】

［モルタル又はコンクリート］
本実施形態のモルタル又はコンクリートは、水硬性成分と、上記の骨材組成物と、水とを含む。本実施形態のモルタル又はコンクリートは、無機粉末、化学混和剤等をさらに含んでいてもよい。

【0028】

＜水硬性成分＞
水硬性成分は、セメントを含んでいてもよい。セメントとしては、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント等のポルトランドセメント；高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等が挙げられる。ポルトランドセメントのブレーン比表面積は、例えば、２５００ｃｍ^２／ｇ以上であってよい。

【0029】

本明細書において、ブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７又はＪＩＳ Ｒ ２５２１：１９９５に準拠して測定した値を意味する。

【0030】

これらの以外のセメントとして、結晶質及び／又は非結晶質のアルミナセメント、カルシウムサルフォアルミネートセメント等の速硬性セメントを用いてもよい。例えば、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、それらの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。中でも、２０００～６０００ｃｍ^２／ｇのブレーン比表面積を有するアルミナセメントを用いることが好ましい。

【0031】

水硬性成分は、石膏をさらに含んでいてもよい。石膏は、無水石膏、半水石膏、又は二水石膏であってよい。石膏は、フッ酸製造工程等で副産される石膏、又は、天然に産出される石膏であってよい。石膏のブレーン比表面積は、例えば、２０００ｃｍ^２／ｇ以上であってよい。

【0032】

モルタル全量中又はコンクリート全量中の水硬性成分の含有量は、例えば、１０～７０質量％であってよく、１５～６０質量％であってもよい。

【0033】

＜骨材組成物＞
骨材組成物の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、例えば、３０～３００質量部であってよく、５０～２５０質量部であってもよい。

【0034】

＜無機粉末＞
無機粉末としては、例えば、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカヒューム、炭酸カルシウム微粉末、ドロマイト微粉末等が挙げられる。無機粉末のブレーン比表面積は、例えば、３０００ｃｍ^２／ｇ以上であってよい。

【0035】

無機粉末の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、例えば、３０～３００質量部であってよく、５０～２５０質量部であってもよい。

【0036】

＜化学混和剤＞
化学混和剤としては、例えば、減水剤（流動化剤）、増粘剤、凝結遅延剤（硬化遅延剤）、凝結促進剤（硬化促進剤）、樹脂粉末、収縮低減剤等が挙げられる。

【0037】

減水剤としては、例えば、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、ポリカルボン酸系、ポリエーテル系、ポリエーテルポリカルボン酸系等の市販の減水剤が挙げられる。減水剤は、その種類を問わず使用できる。

【0038】

減水剤の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、例えば、０．０１～２．０質量部であってよく、０．０５～１．０質量部であってもよい。

【0039】

増粘剤としては、例えば、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、水溶性ポリマー系等の市販の増粘剤が挙げられる。

【0040】

増粘剤の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、例えば、０．０１～１．６質量部であってよく、０．０２～０．８０質量部であってもよい。

【0041】

＜水＞
水としては、例えば、水道水、蒸留水、脱イオン水等が挙げられる。水の配合量は、モルタル又はコンクリートの水以外の成分全量１００質量部に対して、例えば、５～８０質量部であってよく、１０～６０質量部であってもよい。

【実施例0042】

以下、本発明について、実施例を挙げてより具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

【0043】

［使用材料］
＜骨材＞
・６号珪砂（１）、吸水率２．２０％、粗粒率１．６４
・６号珪砂（２）、吸水率０．９７％、粗粒率１．３１
＜撥水剤＞
・シリコーンオイル（Ｈ－ＳＩＬＯＸＡＮＥ、旭化成ワッカーシリコーン社製、メチルハイドロジェンポリシロキサン含有量１００％）
＜水硬性成分＞
・ポルトランドセメント（ＪＩＳＲ５２１０：２０１９早強ポルトランドセメント、ＵＢＥ三菱セメント社製、ブレーン比表面積４２５０ｃｍ^２／ｇ）
＜化学混和剤＞
・減水剤（ポリカルボン酸系、花王社製）
・増粘剤（ヒドロキシエチルメチルセルロース系、松本油脂製薬社製、粘度：３００００ｍＰａ・Ｓ）

【0044】

骨材の吸水率は、ＪＩＳ Ａ １１０９：２００６に準拠して測定した。

【0045】

［含水率の異なる骨材の準備］
槽内温度１０５±５℃の乾燥機で骨材５ｋｇを２日間乾燥し、含水率の低い骨材を用意した。乾燥後の骨材に水を噴霧してよく混合した後に、ビニール袋に入れて密封し、２０℃、６５％ＲＨの恒温室にて２４時間保管することで含水率の異なる骨材を準備した。骨材の含水率は、ＪＩＳ Ａ １１２５：２０１５に準拠して測定した。各骨材の含水率を表１に示す。

【0046】

【表1】

【0047】

［骨材組成物の調製］
表２に示す各材料を表２に示す配合量（単位：質量部）でアイリッヒミキサーを用いて３分間混合し、実施例１－１～実施例１－６の骨材組成物Ａ～Ｆを得た。

【0048】

【表2】

【0049】

［プレミックスモルタルの調製］
表３に示す各材料を表３に示す配合量（単位：質量部）でアイリッヒミキサーを用いて３分間混合し、参考例２－１、２－２、実施例２－１～２－５、及び比較例２－１～２－５のプレミックスモルタルを得た。

【0050】

【表3】

【0051】

［モルタルスラリーの調製］
各プレミックスモルタル１．５ｋｇに水３９０ｇを加え、ケミスターラーを用いて３分間混練することにより、参考例２－１、２－２、実施例２－１～２－５、及び比較例２－１～２－５のモルタルスラリーを得た。

【0052】

［フロー値の測定］
流動性の評価のため、ＪＡＳＳ １５Ｍ－１０３「社団法人日本建築学会：セルフレベリング材の品質基準」に準拠した方法にて測定した。測定は、２０℃、６５％ＲＨの環境下で行った。フロー値の測定結果を表４に示す。

【0053】

【表4】

【0054】

表４に示すように、骨材と撥水剤とを含む骨材組成物を用いたモルタルスラリーは、骨材組成物を用いなかったモルタルスラリーに比べて、充分なフロー値が得られた。

【0055】

また、含水率が高い骨材（含水率：１．５％超）を用いたモルタルスラリーにおいては、参考例２－１及び参考例２－２のフロー値がいずれも１９０以上であり、大差が生じなかったことから、撥水剤を用いたことによる流動性低下を抑制する効果が認められなかった。これに対して、含水率の低い骨材（含水率：１．５％以下）を用いたモルタルスラリーにおいては、実施例２－１～２－５のフロー値がいずれも１９０以上であり、比較例２－１～２－５のフロー値がいずれも１９０未満であったことから、撥水剤を用いたことによる流動性低下を抑制する効果が高かった。これらより、流動性低下を抑制する効果は、骨材組成物における骨材の含水率が低いほど、高いことが判明した。

【0056】

これらの結果から、本発明の骨材組成物は、水硬性組成物の材料として使用した際に、骨材の含水率による流動性低下を抑制することが可能であることが確認された。