特許 7602675 グラウト材料

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-10

(45)【発行日】2024-12-18

(54)【発明の名称】グラウト材料

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/02 20060101AFI20241211BHJP

   C04B 7/153 20060101ALI20241211BHJP

   C04B 7/00 20060101ALI20241211BHJP

   C04B 7/38 20060101ALI20241211BHJP

   C04B 22/04 20060101ALI20241211BHJP

【ＦＩ】

C04B28/02

C04B7/153

C04B7/00

C04B7/38

C04B22/04

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024008217

(22)【出願日】2024-01-23

【審査請求日】2024-08-05

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003296

【氏名又は名称】デンカ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100207756

【弁理士】

【氏名又は名称】田口 昌浩

(74)【代理人】

【識別番号】100119666

【弁理士】

【氏名又は名称】平澤 賢一

(74)【代理人】

【識別番号】100135758

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 高志

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 誠

(72)【発明者】

【氏名】高木 聡史

【審査官】田中 永一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－１３９５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３４９９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１３８６３３４９（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７５４０３０３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ ２／００ － ３２／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

目開き９０μｍの篩を通過しない粗粉体と、目開き９０μｍの篩を通過する微粉体とを含み、目開き９０μｍの篩を通過した前記微粉体が、化学成分として、ＣａＯ、ＳｉＯ _２ 、Ａｌ _２ Ｏ _３ 、Ｆｅ _２ Ｏ _３ 及びＴｉＯ_２を含有し、前記ＴｉＯ _２ を０．０１質量％以上含有するグラウト材料。

【請求項2】

前記微粉体が、化学成分としてＴｉＯ_２を０．０３質量％以上含有する請求項１に記載のグラウト材料。

【請求項3】

目開き９０μｍの篩を通過せずに残った前記粗粉体の化学成分としてのＴｉＯ_２含有量が、前記微粉体の化学成分としてのＴｉＯ_２含有量よりも小さい請求項１又は２に記載のグラウト材料。

【請求項4】

前記微粉体が、化学成分としてＰ_２Ｏ_５を０．０５～５質量％含有する請求項１又は２に記載のグラウト材料。

【請求項5】

前記微粉体が、粒子径５μｍ以下の粒子を１０～４０質量％含有する請求項１又は２に記載のグラウト材料。

【請求項6】

発泡物質及び／又は減水剤を含有する請求項１又は２に記載のグラウト材料

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、グラウト材料に関する。

【背景技術】

【0002】

土木・建築分野で使用されるセメント系のグラウト材料としては、セメントに減水剤を加えたものが一般的である。これにさらに、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材又は石灰系膨張材や、アルミ粉等の発泡剤を必要に応じて添加して無収縮材料とし、これらに川砂や珪砂等を配合し、コンクリート構造物の細かい空隙や逆打ち工法での空隙、構造物の補修や補強箇所、機械装置のベースプレート下や軌道床板下等への充填に広く使用されている。

【0003】

グラウト材料を空隙に充填する場合、例えば１０ｃｍ以上の比較的広い空隙に直接充填する場合は、ある程度の流動性があれば充填することができる。しかし、より狭い隙間、例えば数センチ程度の空隙に充填する場合は、より高い流動性が必要とされる。

【0004】

そこで、例えば、特許文献１には、セメント及び所定の膨張材を含む結合材と骨材とを含むグラウト材料により、流動性がよく高耐久性となることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１１－１３０５０５公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１のような高い流動性のグラウト材料を用いると、材料分離を起こし易いという問題があった。

【0007】

以上から、本発明は、流動性が良好で、かつ、材料分離の生じにくいグラウト材料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】

【0008】

上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明者らは下記本発明に想到し当該課題を解決できることを見出した。すなわち本発明は下記のとおりである。

【0009】

［１］ 目開き９０μｍの篩を通過した微粉体が、化学成分としてＴｉＯ_２を含有するグラウト材料。
［２］ 前記微粉体が、化学成分としてＴｉＯ_２を０．０３質量％以上含有する［１］に記載のグラウト材料。
［３］ 目開き９０μｍの篩を通過せずに残った粗粉体の化学成分としてのＴｉＯ_２含有量が、前記微粉体の化学成分としてのＴｉＯ_２含有量よりも小さい［１］又は［２］に記載のグラウト材料。
［４］ 前記微粉体が、化学成分としてＰ_２Ｏ_５を０．０５～５質量％含有する［１］～［３］のいずれか１つに記載のグラウト材料。
［５］ 前記微粉体が、粒子径５μｍ以下の粒子を１０～４０質量％含有する［１］～［４］のいずれか１つに記載のグラウト材料。
［６］ 発泡物質及び／又は減水剤を含有する［１］～［５］のいずれか１つに記載のグラウト材料。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、流動性が良好で、かつ、材料分離の生じにくいグラウト材料を提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係る一実施形態（以下、「本実施形態」ということがある）について説明する。なお、本明細書において「部」、「％」は、特に規定しない限り質量基準である。

【0012】

本実施形態に係るグラウト材料は、目開き９０μｍの篩を通過した微粉体が、化学成分としてＴｉＯ_２を含有するグラウト材料である。当該微粉体が化学成分としてＴｉＯ_２を含有することで、グラウト材料として用いた際にチクソ性を付与することが可能となり、良好に充填性を示しながら、材料分離を生じにくくすることが可能となる。

【0013】

また、篩９０μｍ下という細かい微粉体は、初期の反応性が比較的高いため、その微粉体中にＴｉＯ_２が所定量含有されていることで、ＴｉＯ_２の機能、すなわち、上記チクソ性が発揮されやすくなると推察される。

【0014】

目開き９０μｍの篩を通過した微粉体は、チクソ性をより良好に発揮する観点から、化学成分としてＴｉＯ_２を０．０３質量％以上含有することが好ましく、０．０３～５質量％含有することがより好ましく、０．０５～３質量％含有することがさらに好ましい。化学成分としてＴｉＯ_２を０．０３質量％以上含有させるには、材料としてＴｉＯ_２を含む材料（例えば、酸化チタン）を用いればよい。

【0015】

本実施形態において、目開き９０μｍの篩を通過せずに残った粗粉体の化学成分としてのＴｉＯ_２含有量は、微粉体の化学成分としてのＴｉＯ_２含有量より小さいことが好ましい。すなわち、微粉体の化学成分としてのＴｉＯ_２含有量が粗粉体のＴｉＯ_２含有量より大きいことで、反応性の高い微粉体中のＴｉＯ_２の機能が発揮されやすくなって、チクソ性をより付与させやすくなって良好な充填性や、材料分離を生じにくくすることすることが可能となる。

【0016】

微粉体中のＴｉＯ_２の機能をより効果的に発揮させる観点から、粗粉体のＴｉＯ_２含有量（Ａ）に対する微粉体のＴｉＯ_２含有量（Ｂ）の割合（Ｂ／Ａ）は、１．１～１００であることが好ましく、１.５～５５であることがより好ましい。

【0017】

本実施形態に係るグラウト材料は、目開き９０μｍの篩を通過した微粉体が、化学成分としてＰ_２Ｏ_５を０．０５～５質量％含有することが好ましく、０．０８～３質量％含有することがより好ましい。Ｐ_２Ｏ_５の含有量を０．０５～５質量％とすることで、流動性を保持しやすくなり、フローダウン等を抑制することができる。

【0018】

化学成分としてＰ_２Ｏ_５を０．０５～５質量％含有させるには、材料としてＰ_２Ｏ_５を含む材料（例えば、リン酸カルシウム）を用いればよい。

【0019】

本実施形態において、粗粉体の化学成分としてのＰ_２Ｏ_５含有量は、微粉体の化学成分としてのＰ_２Ｏ_５含有量より小さいことが好ましい。すなわち、微粉体の化学成分としてのＰ_２Ｏ_５含有量が粗粉体のＰ_２Ｏ_５含有量より大きいことで、反応性の高い微粉体中のＰ_２Ｏ_５の機能がより発揮されやすくなる。

【0020】

微粉体中のＰ_２Ｏ_５の機能をより効果的に発揮させる観点から、粗粉体のＰ_２Ｏ_５含有量（Ｃ）に対する微粉体のＰ_２Ｏ_５含有量（Ｄ）の割合（Ｄ／Ｃ）は、１．１～１００であることが好ましく、２～６５であることがより好ましい。

【0021】

本実施形態のグラウト材料は、発泡物質及び／又は減水剤を含有することが好ましい。

【0022】

発泡物質は、グラウト材料を施工した後、まだ固まらない状態のグラウト材料がブリーディングによる沈下や収縮するのをより効果的に抑止する目的で用いるものをいう。当該発泡物質としては、水と混練後に気体を発生するガス発泡物質であることが好ましい。

【0023】

ガス発泡物質としては、植物油及び鉱物油等の油状物質が挙げられる。また、ガス発泡物質としては、ステアリン酸で表面処理した燐片状のアルミニウム粉末、及びアトマイズ製法で製造したアルミニウム粉末等の粉末物質が挙げられる。また、ガス発泡物質としては、アゾ化合物、ニトロソ化合物及びヒドラジン誘導体等のアルカリ雰囲気下で窒素ガスを発泡する窒素ガス発泡物質が挙げられる。また、ガス発泡物質としては、過炭酸ナトリウム、過炭酸カリウム及び過炭酸アンモニウムなどの過炭酸塩、過ホウ酸ナトリウムや過ホウ酸カリウム等の過ホウ酸塩、過マンガン酸ナトリウム及び過マンガン酸カリウムなどの過マンガン酸塩、並びに、過酸化水素等の過酸化物質が挙げられる。

【0024】

上記のガス発泡物質としては、沈下抑制効果が大きいことから、ステアリン酸等で表面処理したアルミニウム粉末を用いることが好ましい。

【0025】

発泡物質の含有割合は、ブリーディングをより抑制する観点から、グラウト材料中、０．０００１～１％であることが好ましく、０．０００５～０.５％であることがより好ましく、０．００１～０.２％であることがさらに好ましい。

【0026】

減水剤は、各材料の分散を助けるとともに、練り上がったグラウト材料の流動性をより良好にする役割を担う。

【0027】

当該減水剤は、特に限定されるものではなく、例えば、ナフタレン系減水剤、メラミン系流減水剤、アミノスルホン酸系減水剤、及びポリカルボン酸系減水剤等が挙げられ、これらは一種又は併用して使用可能である。

【0028】

減水剤の具体例としては、例えば、ナフタレン系減水剤としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ－９シリーズ」、花王社製商品名「マイティ２０００シリーズ」、及び日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ－１００」等が挙げられる。メラミン系減水剤としては、日本シーカ社製商品名「シーカメント１０００シリーズ」及び日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ－４０」等が挙げられる。アミノスルホン酸系減水剤としては、藤沢薬品工業社製商品名「パリックＦＰ－２００シリーズ」等が挙げられる。ポリカルボン酸系減水剤としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ－８シリーズ」、グレースケミカルズ社製商品名「ダーレックススーパー１００ＰＨＸ」、及び竹本油脂社製商品名「チューポールＨＰ－８シリーズ」、「チューポールＨＰ－１１シリーズ」等が挙げられる。

【0029】

減水剤には粉末状のものも存在する。具体的には、ナフタレン系減水剤としては、花王社製商品名「マイティ１００」、三洋化成工業社製商品名「三洋レベロンＰ」、及び第一工業製薬社製商品名「セルフロー１１０Ｐ」等が挙げられる。メラミン系減水剤としては、ＢＡＳＦポゾリス社製「メルメントＦ１０Ｍ」等が挙げられる。ポリカルボン酸系減水剤としては、例えば、三菱化成社製商品名「クインフロー７５０」や花王社製商品名「ＣＡＤ９０００Ｐ」等が挙げられる。

【0030】

減水剤の含有割合はより良好な流動性の観点から、グラウト材料中、固形分換算で０．１～２％であることが好ましく、０．２～１．８％であることがより好ましく、０．３～１．０％であることがさらに好ましい。

【0031】

本実施形態において、目開き９０μｍの篩を通過した微粉体は、粒子径５μｍ以下の粒子を１０～４０質量％含有することが好ましく、１５～３５質量％含有することがより好ましい。粒子径５μｍ以下の粒子を１０～４０質量％含有することで、より良好なチクソ性を得ることができる。

【0032】

本実施形態に係るグラウト材料において、目開き９０μｍの篩を通過した微粉体は、化学成分として、既述の化学成分以外に、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３を含むことが好ましい。
ＣａＯの含有量は、１０～７０質量％であることが好ましく、ＳｉＯ_２は、１０～５０質量％であることが好ましく、Ａｌ_２Ｏ_３は、１～２０質量％であることが好ましく、Ｆｅ_２Ｏ_３は、０．１～４０質量％であることが好ましい。

【0033】

本実施形態に係るグラウト材料は、例えば、ＣａＯ原料、Ａｌ_２Ｏ_３原料、Ｆｅ_２Ｏ_３原料、ＳｉＯ_２原料、そしてＴｉＯ_２原料と、必要応じてＰ_２Ｏ_５原料を混合し、焼成してクリンカを合成し、ボールミルを用いて粉砕した後、細骨材、発泡物質、減水剤等を適宜混合して製造することができる。
混合には、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサ等の混合装置を用いることができる。

【0034】

細骨材としては、通常用いられる細骨材を使用することができる。また、各種の混和材料を混合させることもできる。

【0035】

細骨材の含有量は、グラウト材料から細骨材を差し引いたセメント成分１００質量部に対して、５０～３５０質量部が好ましく、７０～２５０質量部であることがより好ましい。細骨材の含有量が上記範囲内であることで厚塗り性を高めることができるようになる。

【0036】

ＣａＯ原料は、例えば、酸化カルシウム粉末、石灰石粉末を、Ａｌ_２Ｏ_３原料は、例えば、酸化アルミニウム粉末、ボーキサイト粉末を、Ｆｅ_２Ｏ_３原料は、例えば、酸化鉄粉末を、ＳｉＯ_２原料は、例えば、二酸化ケイ素粉末、珪石粉末を、ＴｉＯ_２原料は、例えば、酸化チタン粉末を、Ｐ_２Ｏ_５原料は、例えば、リン酸カルシウム粉末を用いることができる。

【0037】

なお、微粉体の含有量は、その機能を効率よく発揮させる観点から、グラウト材料中、１０～８０質量％であることが好ましく、２０～７０質量％であることがより好ましい。

【0038】

本実施形態のグラウト材料は、水と混錬して使用することができる。
このときの練り混ぜ水量は、使用する目的・用途や各材料の含有割合によって変化するため特に限定されるものではないが、グラウト材料１００部に対して、１０～７０部であることが好ましく、１４～６５部であることがより好ましく、１６～６０部であることがさらに好ましい。練り混ぜ水量が上記下限値以上であることで、流動性の低下を抑制し、発熱量が極めて大きくなることを抑制することができる。また、練り混ぜ水量が上記上限値以下であることで、強度発現性を確保することができる。

【0039】

グラウト材料と水との練り混ぜ方法は特に限定されるものではないが、回転数が９００ｒｐｍ以上のハンドミキサ、通常の高速グラウトミキサ、又は二軸型の強制ミキサを使用することが好ましい。

【0040】

ハンドミキサや高速グラウトミキサでの練り混ぜは、例えば、ペール缶等の容器やミキサにあらかじめ所定の水を入れ、その後ミキサを回転させながらグラウトモルタル組成物を投入し、３分以上練り混ぜることが好ましい。

【0041】

また、強制ミキサでの練り混ぜは、例えば、あらかじめグラウトモルタル組成物をミキサに投入し、ミキサを回転させながら所定の水を投入し、少なくとも４分以上練り混ぜることが好ましい。

【0042】

練り混ぜられたグラウト材料は、通常、手動式注入ガン、ダイヤフラム式手押しポンプ、あるいは、スクイズ式等のモルタルポンプにより施工箇所まで圧送し、充填施工されることで、硬化体となる。

【実施例】

【0043】

（使用材料）
・ＣａＯ原料：石灰石粉末
・Ａｌ_２Ｏ_３原料：ボーキサイト粉末
・Ｆｅ_２Ｏ_３原料：酸化鉄粉末
・ＳｉＯ_２原料：珪石粉末
・ＴｉＯ_２原料：酸化チタン粉末
・Ｐ_２Ｏ_５原料：リン酸カルシウム粉末
・発泡物質（ガス発泡物質）：ステアリン酸で表面処理した燐片状のアルミニウム粉末、市販品
・減水剤：ナフタレン系減水剤、第一工業製薬社製「セルフロー１１０Ｐ」
水：水道水

【0044】

ＣａＯ原料、Ａｌ_２Ｏ_３原料、Ｆｅ_２Ｏ_３原料、ＳｉＯ_２原料、そしてＴｉＯ_２原料、Ｐ_２Ｏ_５原料を、微粉体及び粗粉体の化学成分が表１に示す割合となるように配合した後、１，３５０℃で焼成してクリンカを合成し、ボールミルを用いてブレーン比表面積で３，５００ｃｍ^２／ｇに粉砕して、セメント成分を製造し、当該セメント成分１００質量部に対して、細骨材２００質量部、水４５質量部、ガス発泡物質０．００２５質量部、減水剤０．５質量部を混合したグラウト材料を作製した。

【0045】

作製したグラウト材料を、目開き９０μｍの篩で篩分けし、通過した微粉体、篩上の粗粉体の化学成分の含有量を測定した。
ＣａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２については、蛍光Ｘ線回折法（ＸＲＦ）により測定した。ＴｉＯ_２及びＰ_２Ｏ_５等についても、蛍光Ｘ線回折法（ＸＲＦ）により測定した。
なお、表中の「他」成分は、ＳＯ_３、ＭｇＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ等の微量成分である。また、グラウト材料中の微粉体の含有量は３５質量％であった。

【0046】

また、目開き９０μｍの篩を通過した微粉体のうち、目開き５μｍの篩によって得た粒子径５μｍ以下の粒子の割合を測定した。結果を表１に示す。

【0047】

作製したグラウト材料について、下記の充填試験の空隙率、ブリーディング量及び流動性の評価を行った。結果を表１に示す。

【0048】

＜充填試験の充填率＞
縦１００ｃｍ、横１００ｃｍ、高さ５ｃｍの箱状で、相対する２側面それぞれの中央にΦ４ｃｍの穴のある容器に、片方の穴からモルタル（グラウト材料）を流し込む。もう片方の穴からモルタルが流れ出た時点で、モルタルの流し込みを終了する。モルタル硬化後、容器を取り外し、上面１００ｃｍ×１００ｃｍについて、モルタルの充填率を測定する。充填率は、１００ｃｍ×１００ｃｍのビニールを用意し、硬化体の上面に貼って、未充填部分をマークする。マークした部分を切り取り、充填部分のみを残したビニールの重量を測定し、下記式より算定する。
充填率（％）＝充填部分のビニールの重量（ｇ）／全ビニールの重量（ｇ）
なお、充填率は高い方が好ましい。

【0049】

＜ブリーディング率＞
ＪＳＣＥ－Ｆ５４２に準拠して、ブリーディング率（％）を求めた。ブリーディング率が低いほど、材料分離抵抗性が良好といえる。

【0050】

＜流動性＞
ＪＳＣＥ－Ｆ５４１に準拠し、３０℃環境下のＪ１４漏斗流下値で練混ぜ直後（グラウト材料を調製直後）と３０分後に測定した。

【0051】

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明のグラウト材料は、コンクリート構造物の細かい空隙や逆打ち工法での空隙、構造物の補修や補強箇所、機械装置のベースプレート下や軌道床板下等への充填等に好適に用いることができる。

【要約】

【課題】流動性が良好で、かつ、材料分離の生じにくいグラウト材料を提供する。
【解決手段】目開き９０μｍの篩を通過した微粉体が、化学成分としてＴｉＯ_２を含有するグラウト材料であり、当該微粉体は化学成分としてＴｉＯ_２を０．０３質量％以上含有することが好ましい。
【選択図】なし