JP7777941B2 - Repair material, repair mortar composition and hardened body - Google Patents
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Description
本発明は、補修材料、補修モルタル組成物及び硬化体に関する。 The present invention relates to a repair material, a repair mortar composition, and a hardened product.
コンクリート構造物は、塩害、中性化、凍結融解、及び化学的腐食等の作用により劣化が進行し、表面にひび割れや浮き等が発生する恐れがある。その対策として、劣化した部分を打音検査等で確認し、電動ピック、エアピック、ウォータージェット等により取り除き、新たに補修部材で充填し補修する工事が行われている。
修復断面が小さい小規模な補修工事では、ポリマーセメントモルタルを練り混ぜてコテ塗りで断面修復を行う場合が多い(例えば、特許文献1、2参照)。
Concrete structures deteriorate due to salt damage, neutralization, freezing and thawing, chemical corrosion, etc., and there is a risk of cracks or loosening on the surface. As a countermeasure, deteriorated areas are identified by hammering tests, etc., and then removed using electric picks, air picks, water jets, etc., and repair work is carried out to fill in the gaps with new repair materials.
In small-scale repair work where the repair cross section is small, cross section repair is often carried out by mixing polymer cement mortar and applying it with a trowel (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
コテ塗り等で補修する場合には、使用するモルタルの急硬性、練り混ぜ易さ、厚付け性といった作業性がよい材料が求められる。そのため、モルタルに適度な粘りや抗ダレ性を付与することを目的に特許文献1、2に記載されているようにフライアッシュ、シリカフューム等の無機微粉末を配合した材料や、非特許文献1、特許文献3~6のようにセルロースエーテル類を配合した材料が使用されている。セルロースエーテル類は、粘性が大きくなり保水性も良好になるが、補修後もひび割れが発生し、再補修しなければならない課題がある。 When repairing with a trowel or other method, materials that are easy to work with, such as rapid hardening, ease of mixing, and ability to be applied thickly, are required. To achieve this, materials that contain inorganic fine powders such as fly ash and silica fume, as described in Patent Documents 1 and 2, and materials that contain cellulose ethers, as described in Non-Patent Document 1 and Patent Documents 3 to 6, are used to give the mortar appropriate viscosity and resistance to sagging. Cellulose ethers increase viscosity and improve water retention, but they also have the problem of cracks occurring even after repair, necessitating re-repairs.
また、特許文献7のように、セメント硬化体にひび割れが生じても自己治癒効果でセメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進する繊維などが提案されている。しかしながら、混和すると流動性が低下し、作業性が劣りさらに自己治癒効果に時間がかかる課題がある。 Furthermore, as in Patent Document 7, fibers have been proposed that have a self-healing effect that promotes the self-healing of cracks in hardened cement bodies, even if cracks occur in the hardened cement body. However, when mixed in, they have problems such as a decrease in fluidity, poor workability, and the self-healing effect takes time.
また、従来の補修材料は、流動性が低く、硬化体にひび割れが発生し、さらに、ひび割れ発生後も、自己治癒効果が低く、長期的な強度および耐摩耗性が低い課題がある。 In addition, conventional repair materials have low fluidity, causing cracks to form in the hardened material, and even after cracks occur, they have a low self-healing effect, resulting in low long-term strength and wear resistance.
そこで、本発明は、流動性が高く、自己治癒効果をより高めることができ、かつ、自然炭酸化により緻密となり、圧縮強度、耐摩耗性が向上する補修材料、補修モルタル組成物及び硬化体を提供することを目的とする。 The present invention therefore aims to provide a repair material, repair mortar composition, and hardened product that have high fluidity, can enhance the self-healing effect, and become dense through natural carbonation, improving compressive strength and abrasion resistance.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明者らは、上記課題を解決すべく、種々の努力を重ねた結果、特定の非水硬性材料を含む補修材料用混和材を含有することで、圧縮強度、耐摩耗性をより高めることができ、耐久性が向上できることを知見し、本発明を完成するに至った。本発明の要旨は、以下のとおりである。
[1]γ-2CaO・SiO2、3CaO・2SiO2、α-CaO・SiO2、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる1種又は2種以上の非水硬性化合物を含むグラウト用混和材、及びセメント、ポリマーエマルジョン、繊維、細骨材からなる補修材料。
[2]前記非水硬性化合物中にLiを含有し、前記非水硬性化合物中のLiの含有率が酸化物換算で0.001~1.0質量%である[1]に記載の補修材料。
[3]前記補修材料中の、SO3の量が0.5質量%以上10.0質量%以下、MgOの量が0.1質量%以上3.0質量%以下である、[1]~[2]のいずれか1項に記載の補修材料。
[4]さらに膨張材を含有する[1]~[3]のいずれか1項に記載の補修材料。
[5]さらに急硬材を含有し、前記急硬材は、カルシウムアルミネートを含有し、前記カルシウムアルミネートがCaO/Al2O3モル比1.0以上3.0以下であり、前記カルシウムアルミネートの含有割合は、前記セメント100質量部に対して、2質量部以上20質量部以下である、[1]~[4]のいずれか1項に記載の補修材料。
[6]前記細骨材の含有割合は、前記セメント100質量部に対して、40質量部以上300質量部以下である、[1]~[5]のいずれか1項に記載の補修材料。
[7][1]~[6]のいずれか1項に記載の補修材料と水とを含有する補修モルタル組成物。
[8][7]に記載の補修モルタル組成物を用いてなる硬化体。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and as a result of various efforts made by the inventors to solve the above-mentioned problems, they discovered that by adding a repair material admixture containing a specific non-hydraulic material, it is possible to further increase compressive strength and abrasion resistance, and improve durability, and have thereby completed the present invention. The gist of the present invention is as follows.
[1] A repair material comprising a grout admixture containing one or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of gamma-2CaO.SiO 2 , 3CaO.2SiO 2 , alpha-CaO.SiO 2 , and calcium magnesium silicate, and cement, a polymer emulsion, fibers, and fine aggregate.
[2] The repair material according to [1], wherein the non-hydraulic compound contains Li, and the Li content in the non-hydraulic compound is 0.001 to 1.0 mass% in terms of oxide.
[3] The repair material according to any one of [1] to [2], wherein the amount of SO 3 in the repair material is 0.5% by mass or more and 10.0% by mass or less, and the amount of MgO is 0.1% by mass or more and 3.0% by mass or less. Repair material.
[4] A repair material according to any one of [1] to [3], further containing an expanding agent.
[5] The repair material according to any one of [1] to [4], further comprising a hardening agent, wherein the hardening agent contains calcium aluminate, the calcium aluminate has a CaO/Al 2 O 3 molar ratio of 1.0 or more and 3.0 or less, and the content of the calcium aluminate is 2 parts by mass or more and 20 parts by mass or less relative to 100 parts by mass of the cement.
[6] A repair material described in any one of [1] to [5], wherein the content ratio of the fine aggregate is 40 parts by mass or more and 300 parts by mass or less per 100 parts by mass of the cement.
[7] A repair mortar composition containing the repair material according to any one of [1] to [6] and water.
[8] A hardened body obtained by using the repair mortar composition described in [7].
本発明によれば、流動性が高く、自己治癒効果をより高めることができ、かつ、自然炭酸化により緻密となり、圧縮強度、耐摩耗性が向上する補修材料、補修モルタル組成物及び硬化体を提供することができる。 The present invention provides repair materials, repair mortar compositions, and hardened products that have high fluidity, can enhance the self-healing effect, and become dense through natural carbonation, improving compressive strength and abrasion resistance.
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本明細書における部や質量%は特に規定しない限り質量基準である。
また、本明細書でいう補修モルタル組成物とは、粗骨材のないペースト、細骨材を含有するモルタルを総称するものである。
The present invention will be described in detail below.
In this specification, parts and mass % are based on mass unless otherwise specified.
The repair mortar composition as used herein is a general term for pastes containing no coarse aggregate and mortars containing fine aggregate.
本発明の補修材料は、γ-2CaO・SiO2、3CaO・2SiO2、α-CaO・SiO2、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる1種又は2種以上の非水硬性化合物を含む補修用混和材、及びセメント、ポリマーエマルジョン、繊維、細骨材からなる。 The repair material of the present invention comprises a repair admixture containing one or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of γ-2CaO·SiO 2 , 3CaO·2SiO 2 , α-CaO·SiO 2 , and calcium magnesium silicate, as well as cement, a polymer emulsion, fibers, and fine aggregate.
[補修用混和材]
<非水硬性化合物>
(γ-2CaO・SiO2)
γ-2CaO・SiO2とは、2CaO・SiO2で表される化合物のうちで、低温相として知られるものであり、高温相であるα-2CaO・SiO2やα’-2CaO・SiO2、β-2CaO・SiO2とは全く異なるものである。これらはいずれも、2CaO・SiO2で表されるが、結晶構造や密度は異なっている。
[Repair admixture]
<Non-hydraulic compound>
(γ-2CaO・SiO 2 )
γ- 2CaO.SiO2 is known as a low-temperature phase of the compound expressed as 2CaO.SiO2, and is completely different from the high-temperature phases α-2CaO.SiO2, α'- 2CaO.SiO2 , and β - 2CaO.SiO2 . Although all of these are expressed as 2CaO.SiO2 , they have different crystal structures and densities.
(3CaO・2SiO2)
3CaO・2SiO2とは、偽ケイ灰石にCaOを含有する鉱物でランキナイトと呼ばれる。水和活性は無く化学的に安定な鉱物であるが、炭酸(塩)化促進効果が大きい。
(3CaO・2SiO 2 )
3CaO.2SiO2 is a mineral called rankinite, which is a pseudowollastonite containing CaO. It is a chemically stable mineral with no hydration activity, but has a strong effect in promoting carbonation.
(α-CaO・SiO2)
α-CaO・SiO2(α型ワラストナイト)とは、CaO・SiO2で表される化合物のうちで、高温相として知られるものであり、低温相であるβ-CaO・SiO2とは全く異なるものである。これらはいずれも、CaO・SiO2で表されるが、結晶構造や密度は異なっている。
(α-CaO・SiO 2 )
α-CaO.SiO 2 (α-type wollastonite) is known as a high-temperature phase among compounds expressed as CaO.SiO 2 , and is completely different from the low-temperature phase β-CaO.SiO 2. Although both are expressed as CaO.SiO 2 , they have different crystal structures and densities.
天然に産出するワラストナイトは低温相のβ-CaO・SiO2である。β-CaO・SiO2は針状結晶を有し、ワラストナイト繊維等のような無機繊維質物質として利用されてはいるが、本実施形態に係るα-CaO・SiO2のような炭酸(塩)化促進効果はない。 Naturally occurring wollastonite is a low-temperature phase of β- CaO.SiO2 . β- CaO.SiO2 has needle-like crystals and is used as an inorganic fibrous material such as wollastonite fiber, but it does not have the carbonation (salt) promoting effect of α- CaO.SiO2 according to this embodiment.
(カルシムマグネシウムシリケート)
カルシムマグネシウムシリケートとは、CaO-MgO-SiO2系化合物を総称するものであるが、本実施形態では、3CaO・MgO・2SiO2(C3MS2)で表されるメルヴィナイト(Merwinite)であることが好ましく、メルヴィナイトによれば大きい炭酸(塩)化促進効果が達成される。
(Calcium magnesium silicate)
Calcium magnesium silicate is a general term for CaO-MgO- SiO2 compounds, but in this embodiment, merwinite, which is expressed as 3CaO.MgO.2SiO2 ( C3MS2 ) , is preferred, as merwinite achieves a significant carbonation (salt) promotion effect.
上記のような非水硬性化合物は1種でも2種以上でもよいが、当該非水硬性化合物中のLiの含有率は酸化物換算で0.001~1.0%であり、0.005~1.0%であることが好ましく、0.010~0.90%であることがより好ましく、0.015~0.80%であることがさらに好ましい。Liの含有率が酸化物換算で0.001%以上、1.0%以下であると炭酸化促進効果が得られる。酸化物換算のLiの含有率は、実施例に記載の方法にて測定することができる。
なお、非水硬性化合物が2種以上である場合、Liの含有率は、2種以上の非水硬性化合物の合計に対する該Liの酸化物換算での含有率をいう。
The non-hydraulic compound may be one type or two or more types, but the Li content in the non-hydraulic compound is 0.001 to 1.0%, preferably 0.005 to 1.0%, more preferably 0.010 to 0.90%, and even more preferably 0.015 to 0.80%, calculated as oxide. When the Li content is 0.001% or more and 1.0% or less, calculated as oxide, a carbonation-promoting effect is obtained. The Li content calculated as oxide can be measured by the method described in the Examples.
When two or more non-hydraulic compounds are used, the Li content refers to the Li oxide content relative to the total of the two or more non-hydraulic compounds.
上記の非水硬性化合物の中でも、特にγ-2CaO・SiO2は、製造時にダスティングと呼ばれる粉化現象をともなうため他化合物に比べて粉砕に要するエネルギーが少ないこと、長期にわたって炭酸(塩)化促進効果が大きいこと、一方、低水結合材比で高炉セメントと組み合わせた場合には中性化抑制効果が非常に大きい点で好ましい。 Among the above non-hydraulic compounds, γ- 2CaO.SiO2 is particularly preferred because it requires less energy to grind than other compounds due to the powdering phenomenon known as dusting that occurs during production, it has a significant effect of promoting carbonation over the long term, and when combined with blast furnace cement at a low water-binder ratio, it has a very significant effect of inhibiting carbonation.
本実施形態に係る非水硬性化合物は、CaO原料、SiO2原料、MgO原料及びLi原料を所定のモル比で配合して熱処理することによって得られる。CaO原料としては、例えば、石灰石などの炭酸カルシウム、消石灰などの水酸化カルシウム、アセチレン副生消石灰などの副生消石灰、廃コンクリート塊から発生する微粉末、などが挙げられる。SiO2原料としては、例えば、ケイ石や粘土、さらには、シリカフュームやフライアッシュに代表されるような産業副産物として発生する様々なシリカ質ダストなどが挙げられる。MgO原料としては、例えば、水酸化マグネシウムや塩基性炭酸マグネシウム、ドロマイトなどを挙げることができる。また、Li原料としては、炭酸リチウムなどを挙げることができる。なお、CaO原料、SiO2原料、MgO原料にLiが含まれる場合は、Li原料を新たに加える必要はない。熱処理時の非エネルギー由来CO2排出量の削減からも、副生消石灰、廃コンクリート塊から発生する微粉末、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰など、CaOを含む産業副産物から選ばれる1種又は2種以上を利用できる。中でも他の産業副産物に比べて不純物量が少ない副生消石灰の使用がさらに好ましい。 The non-hydraulic compound according to this embodiment is obtained by blending a CaO raw material, a SiO2 raw material, an MgO raw material, and a Li raw material in a predetermined molar ratio and then heat-treating the blend. Examples of CaO raw materials include calcium carbonate (e.g., limestone), calcium hydroxide (e.g., slaked lime), by-product slaked lime (e.g., acetylene-by-product slaked lime), and fine powder generated from waste concrete blocks. Examples of SiO2 raw materials include silica stone, clay, and various siliceous dusts generated as industrial by-products, such as silica fume and fly ash. Examples of MgO raw materials include magnesium hydroxide, basic magnesium carbonate, and dolomite. Examples of Li raw materials include lithium carbonate. Note that if the CaO raw material, SiO2 raw material, and MgO raw material contain Li, there is no need to add a Li raw material. In order to reduce non-energy-derived CO2 emissions during heat treatment, one or more types of industrial by-products containing CaO can be used, such as by-product slaked lime, fine powder generated from waste concrete blocks, municipal waste incineration ash, and sewage sludge incineration ash. Among these, the use of by-product slaked lime, which contains fewer impurities than other industrial by-products, is more preferable.
副生消石灰としては、カルシウムカーバイド法によるアセチレンガスの製造工程で副生される副生消石灰(アセチレンガス製造方法の違いで、湿式品と乾式品がある)、カルシウムカーバイド電気炉の湿式集塵工程で捕獲されるダスト中に含まれる副生消石灰といったアセチレン副生消石灰等が挙げられる。副生消石灰は、例えば、水酸化カルシウムが65~95%(好ましくは、70~90%)で、その他に、炭酸カルシウムを1~10%、酸化鉄を0.1~6.0%(好ましくは、0.1~3.0%)含む。これらの割合は蛍光X線分析、及び示差熱重量分析(TG-DTA)で求まる質量減量分(Ca(OH)2:405℃~515℃付近、CaCO3:650℃~765℃付近)にて確認することができる。レーザー回折・散乱法で測定する体積平均粒子径は、50~100μm程度である。さらに、JIS K 0068「化学製品の水分測定方法」中、乾燥減量法で測定される水分率は、10%以下であることが好ましい。また、CaS、A12S3、及びCaC2・CaSなどイオウ化合物を含んでもよいが、2%以下であることが好ましい。 Examples of by-product slaked lime include acetylene by-product slaked lime, such as by-product slaked lime produced in the acetylene gas production process using the calcium carbide method (there are wet and dry products depending on the acetylene gas production method), and by-product slaked lime contained in dust captured in the wet dust collection process of a calcium carbide electric furnace. By-product slaked lime contains, for example, 65 to 95% (preferably 70 to 90%) calcium hydroxide, 1 to 10% calcium carbonate, and 0.1 to 6.0% (preferably 0.1 to 3.0%) iron oxide. These proportions can be confirmed by X-ray fluorescence analysis and mass loss determined by differential thermogravimetric analysis (TG-DTA) (Ca(OH) 2 : around 405°C to 515°C, CaCO 3 : around 650°C to 765°C). The volume average particle size measured by laser diffraction/scattering is about 50 to 100 μm. Furthermore, the moisture content measured by the loss on drying method in JIS K 0068 "Method for measuring moisture content in chemical products" is preferably 10% or less. Furthermore, sulfur compounds such as CaS, Al 2 S 3 , and CaC 2 ·CaS may be contained, but it is preferable that the content be 2% or less.
既述の1,000℃以上の高温での熱処理は、特に限定されるものではないが、例えば、ロータリーキルンや電気炉などによって行うことができる。その熱処理温度は、一義的に定められるものではないが、通常、1,000~1,800℃程度の範囲で行われ、1,200~1,600℃程度の範囲で行われることが多い。 The aforementioned heat treatment at high temperatures of 1,000°C or higher can be carried out in, for example, a rotary kiln or electric furnace, although there are no particular limitations. The heat treatment temperature is not uniquely determined, but is typically in the range of approximately 1,000 to 1,800°C, and often in the range of approximately 1,200 to 1,600°C.
本実施形態は、既述の非水硬性化合物を含む産業副産物を用いることもできる。この際には不純物が共存する。このような産業副産物として、製鋼スラグ等が挙げられる。 This embodiment can also use industrial by-products containing the non-hydraulic compounds mentioned above. In such cases, impurities will coexist. Examples of such industrial by-products include steelmaking slag.
CaO原料、SiO2原料、MgO原料には不純物を含む場合があるが、本発明の効果を阻害しない範囲内では特に問題とはならない。不純物の具体例としては、例えば、Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO、Na2O、K2O、S、P2O5、F、B2O3、塩素などが挙げられる。また、共存する化合物としては、遊離酸化カルシウム、水酸化カルシウム、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノシリケート、カルシウムフェライトやカルシウムアルミノフェライト、カルシウムフォスフェート、カルシウムボレート、マグネシウムシリケート、リューサイト(K2O、Na2O)・Al2O3・SiO2、スピネルMgO・Al2O3、マグネタイトFe3O4、前述のCaS、A12S3、及びCaC2・CaSなどイオウ化合物などが挙げられる。 The CaO raw material, SiO2 raw material, and MgO raw material may contain impurities, but these do not pose a problem as long as they do not impair the effects of the present invention . Specific examples of impurities include Al2O3 , Fe2O3 , TiO2 , MnO , Na2O , K2O , S , P2O5 , F, B2O3 , and chlorine . Coexisting compounds include free calcium oxide, calcium hydroxide, calcium aluminate, calcium aluminosilicate, calcium ferrite, calcium aluminoferrite, calcium phosphate, calcium borate, magnesium silicate, leucite (K 2 O, Na 2 O).Al 2 O 3.SiO 2 , spinel MgO.Al 2 O 3 , magnetite Fe 3 O 4 , and sulfur compounds such as the above-mentioned CaS, Al 2 S 3 , and CaC 2.CaS .
これらの不純物のうち、非水硬性化合物中のS(硫黄)の含有率は酸化物(SO3)換算で1.0%以下であることが好ましく、0.7%以下であることがより好ましく、さらに0.5%以下であることが好ましい。1.0%以下であることで、十分な炭酸(塩)化促進効果が得られ、また、凝結や硬化性状を適切な範囲にすることができる。酸化物(SO3)換算でのSの含有率は、蛍光X線分析により測定することができる。なお、非水硬性化合物中のS(硫黄)は、酸化物換算で2%程度であれば存在していてもよい。 Of these impurities, the content of S (sulfur) in the non-hydraulic compound is preferably 1.0% or less, more preferably 0.7% or less, and even more preferably 0.5% or less, calculated as oxide ( SO3 ). A content of 1.0% or less provides a sufficient carbonation (salt) promotion effect, and also allows the setting and hardening properties to be within an appropriate range. The S content calculated as oxide ( SO3 ) can be measured by X-ray fluorescence analysis. Note that S (sulfur) may be present in the non-hydraulic compound in an amount of about 2% calculated as oxide.
本補修用混和材において、非水硬性化合物の含有率(複数種含む場合は合計量に占める含有率)は65%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、75%以上であることがさらに好ましい。なお、γ-2CaO・SiO2以外の水硬性の2CaO・SiO2が混在していることも可能であり、最大35%まで混在可能である。 In this repair admixture, the content of non-hydraulic compounds (when multiple types are included, the content is the total content) is preferably 65% or more, more preferably 70% or more, and even more preferably 75% or more. Note that hydraulic 2CaO.SiO2 other than γ- 2CaO.SiO2 can also be mixed in, up to a maximum of 35%.
本補修用混和材におけるγ-2CaO・SiO2の含有率は、35%以上が好ましく、45%以上がより好ましい。また、γ-2CaO・SiO2の含有率の上限値は特に限定されない。製鋼スラグの中では、γ-2CaO・SiO2含有率が多い電気炉還元期スラグ又はステンレススラグが好ましい。 The content of γ- 2CaO.SiO2 in this repair admixture is preferably 35% or more, more preferably 45% or more. There is no particular upper limit to the content of γ- 2CaO.SiO2 . Among steelmaking slags, electric furnace reduction-stage slag or stainless steel slag, which have a high content of γ- 2CaO.SiO2 , is preferred.
化学成分としては、セメント混和材100部中、Li2Oは0.002~0.5部、CaOは60~70部、SiO2は30~45部、Al2O3は0.5~5部含むことがより好ましい。
さらに、化学成分として、セメント混和材100部中、Li2O、CaO、SiO2、及びAl2O3の合計は、90部以上であることが好ましく、95~100部であることがより好ましい。
As chemical components, it is more preferable that the cement admixture contains 0.002 to 0.5 parts of Li 2 O, 60 to 70 parts of CaO, 30 to 45 parts of SiO 2 and 0.5 to 5 parts of Al 2 O 3 per 100 parts of the cement admixture.
Furthermore, as chemical components, the total amount of Li 2 O, CaO, SiO 2 and Al 2 O 3 is preferably 90 parts or more, and more preferably 95 to 100 parts, per 100 parts of the cement admixture.
本補修用混和材中の非水硬性化合物を定量する方法として、粉末X線回折法によるリートベルト法等が挙げられる。 Methods for quantifying the non-hydraulic compounds in this repair admixture include the Rietveld method using powder X-ray diffraction.
本グラウト用混和材のブレーン比表面積は特に限定されるものではないが、1,500cm2/g以上が好ましく、また上限は8,000cm2/g以下が好ましい。なかでも、2,000~6,000cm2/gがより好ましく、4,000~6,000cm2/gが最も好ましい。ブレーン比表面積が2,000cm2/g以上であることで、良好な材料分離抵抗性が得られ、炭酸(塩)化促進効果が十分になる。また、8,000cm2/g以下であることで粉砕する際の粉砕動力が大きくならず経済的であり、また、風化が抑制され品質の経時的な劣化を抑えることができる。 The Blaine specific surface area of this grout admixture is not particularly limited, but is preferably 1,500 cm 2 /g or more, with the upper limit being preferably 8,000 cm 2 /g or less. Of these, 2,000 to 6,000 cm 2 /g is more preferred, and 4,000 to 6,000 cm 2 /g is most preferred. A Blaine specific surface area of 2,000 cm 2 /g or more provides good material separation resistance and a sufficient carbonation (salt) promotion effect. Furthermore, a Blaine specific surface area of 8,000 cm 2 /g or less reduces the grinding power required for grinding, making it economical, and also inhibits weathering and reduces deterioration of quality over time.
[セメント]
本発明で使用するセメントとは、特に限定されるものではなく、普通、早強、超早強、低熱および中庸熱等の各種セメント、これらのセメントに、高炉スラグやフライアッシュやシリカフュームなどを混合した各種混合セメント、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント(エコセメント)、市販されている微粒子セメントなどが挙げられ、各種セメントや各種混合セメントを微粉末化して使用することも可能である。また、通常セメントに使用されている成分(例えばセッコウ等)量を増減して調整されたものも使用可能である。
本発明では、高い流動性、自己治癒効果向上、圧縮強度増進、耐摩耗性向上の観点から、普通ポルトランドセメントや早強ポルトランドセメントを選定することが好ましい。
[cement]
The cement used in the present invention is not particularly limited, and examples include various cements such as normal, early-strength, ultra-early-strength, low-heat, and moderate-heat cements, various mixed cements obtained by mixing these cements with blast furnace slag, fly ash, or silica fume, environmentally friendly cements (ecocement) made from municipal waste incineration ash or sewage sludge incineration ash, and commercially available fine particle cements. It is also possible to use various cements and mixed cements that have been finely powdered. Furthermore, cements prepared by increasing or decreasing the amount of components (such as gypsum) normally used in cements can also be used.
In the present invention, it is preferable to select ordinary Portland cement or high-early-strength Portland cement from the viewpoints of high fluidity, improved self-healing effect, increased compressive strength, and improved abrasion resistance.
本発明で使用するセメントは、製造コストや強度発現性の観点から、セメントのブレーン比表面積値は、2,500cm2/g以上7,000cm2/g以下であることが好ましく、2,750cm2/g以上6,000cm2/g以下であることがより好ましく、3,000cm2/g以上4,500cm2/g以下であることがさらに好ましい。
ブレーン比表面積値は、JIS R 5201(セメントの物理試験方法)に準拠して求められる。
From the viewpoints of production costs and strength development, the cement used in the present invention preferably has a Blaine specific surface area value of 2,500 cm 2 /g or more and 7,000 cm 2 /g or less, more preferably 2,750 cm 2 /g or more and 6,000 cm 2 /g or less, and even more preferably 3,000 cm 2 /g or more and 4,500 cm 2 /g or less.
The Blaine specific surface area value is determined in accordance with JIS R 5201 (physical testing method for cement).
[ポリマーエマルジョン]
本発明で使用するポリマーエマルジョンは、特に限定されるものではないが、例えば、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム等のゴムラテックスや、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリアクリル酸エステル、スチレン・アクリル酸エステル共重合体やアクリロニトリル・アクリル酸エステルに代表されるアクリル酸エステル系共重合体、酢酸ビニルビニルバーサテート系共重合体等の樹脂エマルジョン等が挙げられる。
ポリマーの形態としては、再乳化型粉末タイプや液体タイプがあり、下地部分との付着性改善、さらに、モルタルの耐久性向上のために使用される。
[Polymer emulsion]
The polymer emulsion used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include rubber latexes such as acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, and natural rubber; resin emulsions such as ethylene-vinyl acetate copolymers, acrylic acid ester copolymers typified by polyacrylic acid esters, styrene-acrylic acid ester copolymers, and acrylonitrile-acrylic acid esters; and vinyl acetate-vinyl versatate copolymers.
The polymer comes in a re-emulsifiable powder form or a liquid form, and is used to improve adhesion to the substrate and the durability of the mortar.
ポリマーエマルジョンの含有割合は、セメント100質量部に対して、固形分量で1質量部以上15質量部以下であることが好ましく、2質量部以上12質量部以下であることがより好ましく、3質量部以上10質量部以下であることがさらに好ましい。ポリマーエマルジョンの含有割合が上記範囲内であることで、流動性を高め、自己治癒効果を向上させることができる。 The polymer emulsion content is preferably 1 to 15 parts by mass, more preferably 2 to 12 parts by mass, and even more preferably 3 to 10 parts by mass, in terms of solid content per 100 parts by mass of cement. Having the polymer emulsion content within the above range increases fluidity and improves the self-healing effect.
[繊維]
本発明で使用する繊維は、厚付け性、ひび割れ抵抗性を改善するものである。
繊維の種類としては、特に限定されるものではないが、例えば、ビニロン繊維、プロピレン繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維等の高分子繊維類や、鋼繊維、ガラス繊維、炭素繊維、及び玄武岩等の岩石を溶融紡糸した繊維等の無機繊維類が挙げられる。
[fiber]
The fibers used in the present invention improve buildability and crack resistance.
The type of fiber is not particularly limited, but examples include polymer fibers such as vinylon fiber, propylene fiber, acrylic fiber, nylon fiber, and aramid fiber, and inorganic fibers such as steel fiber, glass fiber, carbon fiber, and fibers made by melt-spinning rocks such as basalt.
繊維の含有割合は、セメント100質量部に対して、0.02質量部以上1.5質量部以下であることが好ましく、0.03質量部以上1.2質量部以下であることがより好ましく、0.05質量部以上1.0質量部以下であることがさらに好ましい。繊維の使用量が0.02質量部以上であることで、ダレ性を改善する効果を十分に発揮することができる。また、繊維の含有割合が1.5質量部以下であることで、流動性を高め、自己治癒効果を良好とすることができる。繊維の長さは、コテ仕上げ面の美観の観点から、15mm以下であることが好ましく、12mm以下であることがより好ましく、10mm以下であることがさらに好ましい。繊維の長さの下限は特に限定されず、例えば、1mm以上であればよい。 The fiber content is preferably 0.02 to 1.5 parts by mass, more preferably 0.03 to 1.2 parts by mass, and even more preferably 0.05 to 1.0 parts by mass, per 100 parts by mass of cement. Using a fiber content of 0.02 parts by mass or more can fully demonstrate the effect of improving sagging. Furthermore, a fiber content of 1.5 parts by mass or less can enhance fluidity and improve self-healing properties. From the perspective of the aesthetic appearance of the trowel-finished surface, the fiber length is preferably 15 mm or less, more preferably 12 mm or less, and even more preferably 10 mm or less. There is no particular lower limit to the fiber length, and it may be, for example, 1 mm or more.
[細骨材]
本発明で使用する細骨材の化学成分は、CaOの割合が85質量%以上、SiO2の割合が0.2質量%以上15質量%以下であることが好ましい。細骨材の化学成分として、CaOの割合及びSiO2の割合が上記範囲内であることで、高い流動性、中性化抵抗性や鉄筋との付着強度に優れ、防錆に優れる補修材料が得られる。
CaOの割合は、87質量%以上であることが好ましく、89質量%以上であることがより好ましく、91質量%以上であることがさらに好ましい。CaOの割合の上限は、特に限定されないが、99質量%以下であることが好ましく、98.5質量%以下であることがより好ましい。
SiO2の割合は、0.25質量%以上13質量%以下であることが好ましく、0.3質量%以上11質量%以下であることがより好ましく、0.4質量%以上10質量%以下であることがさらに好ましい。
細骨材の化学成分を上記範囲内及び後述範囲内にするために、珪砂、方解石、変成岩であるスカポライト、火成岩である石英、カリ長石等を混合させて調製する。化学成分は、本発明の範囲に入るよう、蛍光X線分析で確認しながら、各岩を混合し調整する。なお、本発明で使用する細骨材の化学成分は、酸化物換算で計算したものである。
[Fine aggregate]
The chemical components of the fine aggregate used in the present invention preferably have a CaO content of 85% by mass or more and a SiO2 content of 0.2% by mass to 15% by mass. When the CaO content and the SiO2 content are within the above ranges as chemical components of the fine aggregate, a repair material can be obtained that has high fluidity, excellent carbonation resistance, excellent bond strength to reinforcing bars, and excellent rust prevention.
The proportion of CaO is preferably 87% by mass or more, more preferably 89% by mass or more, and even more preferably 91% by mass or more. The upper limit of the proportion of CaO is not particularly limited, but is preferably 99% by mass or less, and more preferably 98.5% by mass or less.
The proportion of SiO2 is preferably 0.25% by mass or more and 13% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or more and 11% by mass or less, and even more preferably 0.4% by mass or more and 10% by mass or less.
In order to ensure that the chemical composition of the fine aggregate falls within the above and later-described ranges, silica sand, calcite, scapolite, a metamorphic rock, quartz, a igneous rock, potassium feldspar, and other rocks are mixed to prepare the fine aggregate. The chemical composition is confirmed by X-ray fluorescence analysis and adjusted to fall within the ranges specified in the present invention. The chemical composition of the fine aggregate used in the present invention is calculated in terms of oxides.
本発明で使用する細骨材としては、通常のセメントモルタルやコンクリートに使用するものと同様の細骨材が使用可能である。即ち、川砂、砕石、砕砂、石灰砂、けい砂、色砂、及び人工軽量骨材等が使用可能であり、これらを組み合わせることも可能である。特に、流動性を高め、自己治癒効果を目的とした用途では、シリカ質のけい砂や石灰砂の使用が好ましく、細骨材の粒度は、JIS6~8号が好ましい。 The fine aggregate used in this invention can be the same as that used in ordinary cement mortar and concrete. That is, river sand, crushed stone, crushed sand, lime sand, silica sand, colored sand, artificial lightweight aggregate, etc. can be used, and combinations of these are also possible. In particular, for applications aimed at increasing fluidity and achieving self-healing effects, the use of siliceous silica sand or lime sand is preferred, and the particle size of the fine aggregate is preferably JIS No. 6 to 8.
細骨材の含有割合は、セメント100質量部に対して、40質量部以上300質量部以下であることが好ましく、45質量部以上275質量部以下であることがより好ましく、50質量部以上250質量部以下であることがさらに好ましい。細骨材の粒度が上記範囲内であることで、十分な流動性及び自己治癒効果、耐摩耗性の向上、低収縮が得られる。 The content of fine aggregate is preferably 40 to 300 parts by mass, more preferably 45 to 275 parts by mass, and even more preferably 50 to 250 parts by mass, per 100 parts by mass of cement. Having the fine aggregate particle size within the above range ensures sufficient fluidity, self-healing effects, improved abrasion resistance, and low shrinkage.
[Li]
また、前記補修用混和材は、さらに非水硬性化合物中にLiを含有することができ、その含有率が酸化物換算で0.001~1.0質量%とすることができる。Liにより、C-S-H(ケイ酸カルシウム水和物)の炭酸化のうち、炭酸カルシウムの1種であるバテライトの生成が促進されると推定され、炭酸(塩)化によってより緻密な硬化状態が得られ、強度増進、耐摩耗性の向上、低収縮となりやすくなると考えられる。
ここで、「非水硬性化合物中にLiを含有」しているとは、非水硬性化合物中に化学組成としてLi2Oを含む(ICP発光分光分析で存在を確認できる)が、X線回折測定ではLi2Oが同定されない(Li2Oの明確なピークが見られない)状態をいい、単に、非水硬性化合物とLi化合物とが物理的に混合された状態ではないことをいう。このような状態は、それぞれの原料を混合して1,000℃以上の高温での熱処理をすることで得られる。以下、各成分等について説明する。
[Li]
The repair admixture can further contain Li in the non-hydraulic compound, and the content can be 0.001 to 1.0 mass % in terms of oxide. It is presumed that Li promotes the formation of vaterite, a type of calcium carbonate, during the carbonation of C-S-H (calcium silicate hydrate), and that carbonation (salt) results in a denser hardened state, which is likely to increase strength, improve abrasion resistance, and reduce shrinkage.
Here, "Li is contained in the non-hydraulic compound" means that the non-hydraulic compound contains Li2O as a chemical composition (its presence can be confirmed by ICP atomic emission spectroscopy), but Li2O is not identified by X-ray diffraction measurement (no clear peak for Li2O is observed), and does not simply mean that the non-hydraulic compound and the Li compound are physically mixed. This state can be obtained by mixing the respective raw materials and heat treating them at a high temperature of 1,000°C or higher. Each component will be explained below.
[SO3及びMgO]
補修材料に含まれるSO3、MgO量の量は、例えば、補修材料を作製する際にSO3、MgOを含有する混和材を添加して調整することができる。また、SO3、MgOの量は、蛍光X線分析法(XRF)で測定することができる。
[ SO3 and MgO]
The amounts of SO 3 and MgO contained in the repair material can be adjusted, for example, by adding an admixture containing SO 3 and MgO when preparing the repair material. The amounts of SO 3 and MgO can also be measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF).
本発明における補修材料に含まれるSO3の量は、補修材料の流動性を高め、自己治癒効果を向上させる観点から、0.5質量%以上であることが好ましく、0.7質量%以上であることがより好ましく、0.8質量%以上であることがさらに好ましい。また、補修材料に含まれるSO3の量は、同様の観点から、10.0質量%以下であることが求められるが、8.0質量%以下であることが好ましく、6.0質量%以下であることがさらに好ましい。 The amount of SO3 contained in the repair material in the present invention is preferably 0.5 mass% or more, more preferably 0.7 mass% or more, and even more preferably 0.8 mass% or more, from the viewpoint of increasing the fluidity of the repair material and improving the self-healing effect. Also, from the same viewpoint, the amount of SO3 contained in the repair material is required to be 10.0 mass% or less, preferably 8.0 mass% or less, and even more preferably 6.0 mass% or less.
補修材料に含まれるMgOの量は、補修材料の流動性を高め、自己治癒効果を向上させる観点から、0.1質量%以上であることが好ましく、0.15質量%以上であることがより好ましく、0.2質量%以上であることがさらに好ましい。また、補修材料に含まれるMgOの量は、同様の観点から、3.0質量%以下であることが好ましく、2.0質量%以下であることがより好ましく、1.0質量%以下であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of increasing the fluidity of the repair material and improving its self-healing effect, the amount of MgO contained in the repair material is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.15% by mass or more, and even more preferably 0.2% by mass or more. From the same viewpoint, the amount of MgO contained in the repair material is preferably 3.0% by mass or less, more preferably 2.0% by mass or less, and even more preferably 1.0% by mass or less.
[膨張材]
本発明の補修材料はさらに膨張材を含有することが可能である。本発明で使用する膨張材は、特に限定されるものではなく、膨張性水和物を生成させ、ブリーディングを抑制するものであれば、いかなるものでも使用可能である。
膨張材として遊離石灰、遊離マグネシア、カルシウムフェライト、エトリンガイト系、石灰系、エトリンガイト-石灰複合系を含むものが知られ特に限定されるものではないが、長期安定性の観点から、遊離石灰を含むものが好ましい。遊離石灰を含むものとしては、例えば、遊離石灰-無水セッコウ系、遊離石灰-水硬性化合物系、ならびに、遊離石灰-水硬性化合物-無水セッコウ系などが挙げられる。
膨張材や静的破砕材は各社より市販されており、その代表例としては、例えば、デンカ社製「デンカCSA♯20」、「デンカパワーCSA」、太平洋マテリアル社製「エクスパン」、「ハイパーエクスパン」、「N-EX」、「ブライスター」やこれらの粉砕品などが挙げられる。
[Expansive material]
The repair material of the present invention can further contain an expansive material. The expansive material used in the present invention is not particularly limited, and any material that generates expansive hydrates and suppresses bleeding can be used.
Known expansive materials include free lime, free magnesia, calcium ferrite, ettringite, lime, and ettringite-lime composites, and are not particularly limited, but from the viewpoint of long-term stability, those containing free lime are preferred. Examples of those containing free lime include free lime-anhydrous gypsum systems, free lime-hydraulic compound systems, and free lime-hydraulic compound-anhydrous gypsum systems.
Expansion materials and static crushing materials are commercially available from various companies, and representative examples include "Denka CSA#20" and "Denka Power CSA" manufactured by Denka Company Ltd., "Expan,""Hyperexpan,""N-EX," and "Blister" manufactured by Pacific Materials Corporation, and crushed products thereof.
本発明で使用する膨張材の粒度は、特に限定されるものではないが、ブレーン比表面積値で2,000cm2/g以上25,000cm2/g以下の範囲のものが好ましく、2,200cm2/g以上15,000cm2/g以下のものがより好ましく、2,400cm2/g以上10,000cm2/g以下のものがさらに好ましい。膨張材のブレーン比表面積値が上記下限値以上であることで、ブリーディングを抑制することができる。また、膨張材のブレーン比表面積値が上記上限値以下であることで、十分な膨張性を得ることができる。 The particle size of the expanding agent used in the present invention is not particularly limited, but a Blaine specific surface area value in the range of 2,000 cm 2 /g to 25,000 cm 2 /g is preferred, 2,200 cm 2 /g to 15,000 cm 2 /g is more preferred, and 2,400 cm 2 /g to 10,000 cm 2 /g is even more preferred. When the Blaine specific surface area value of the expanding agent is equal to or greater than the above lower limit, bleeding can be suppressed. Furthermore, when the Blaine specific surface area value of the expanding agent is equal to or less than the above upper limit, sufficient expandability can be obtained.
本発明で使用する膨張材の含有割合は、セメント100質量部に対して、0.5質量部以上20質量部以下が好ましく、1.0質量部以上18質量部以下がより好ましく、2質量部以上15質量部以下がさらに好ましい。膨張材の含有割合が上記下限値以上であることで、ひび割れ抑制効果を得やすくなる。膨張材の含有割合が上記上限値以下であることで、強度発現性が良好となる。膨張材の含有割合が上記範囲内であることで、本発明の効果を満たす補修材料、即ち、流動性を高め、自己治癒効果を向上させ、低収縮な補修材料とすることが容易になる。 The content of the expansive agent used in the present invention is preferably 0.5 to 20 parts by mass, more preferably 1.0 to 18 parts by mass, and even more preferably 2 to 15 parts by mass, per 100 parts by mass of cement. When the content of the expansive agent is above the above lower limit, it becomes easier to achieve a crack suppression effect. When the content of the expansive agent is below the above upper limit, good strength development is achieved. When the content of the expansive agent is within the above range, it becomes easier to create a repair material that satisfies the effects of the present invention, i.e., a repair material that has increased fluidity, improved self-healing effects, and low shrinkage.
[急硬材]
本発明の補修材料は、γ-2CaO・SiO2、3CaO・2SiO2、α-CaO・SiO2、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる1種又は2種以上の非水硬性化合物を含む補修用混和材、及びセメント、膨張材、ポリマーエマルジョン、繊維、細骨材からなるとともに、凝結を促進し、短期での強度増進を図る観点から、急硬材を含有させることが可能である。
本発明に使用する急硬材としては、凝結を促進し、短期での強度増進を図るものであれば、特に限定されるものではない。急硬材は、凝結を促進するものとして、ギ酸カルシウムに代表される有機酸のカルシウム塩、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、チオシアン酸塩、アミン類、無水マレイン酸、水ガラスに代表される珪酸塩、硫酸アルミニウム、及び、ミョウバンに代表されるアルミニウム塩、カルシウムアルミネート(アルミン酸カルシウム)、アルミン酸塩等が挙げられる。これらの中では、強度発現性の点から、アルミン酸塩が好ましく、カルシウムアルミネート(CA)を含むことが好ましい。カルシウムアルミネートは、石膏と併用することで強度発現性が良好となる観点でより好ましい。石膏の使用量は、カルシウムアルミネート100質量部に対して、80質量部以上250質量部以下であることが好ましく、90質量部以上220質量部以下であることがより好ましく、100質量部以上200質量部以下であることがさらに好ましい。石膏の含有割合が上記下限値以上であることで、早期硬化性を得やすくなる。また、石膏の含有割合が上記上限値以下であることで、強度発現性、自己治癒効果が良好となる。石膏の含有割合が上記範囲内であることで、本発明の効果を満たす自己治癒効果を向上させる補修材料とすることが容易になる。
カルシウムアルミネートは、カルシア原料とアルミナ原料などを混合して、キルンで焼成し、あるいは、電気炉で溶融し冷却して得られるCaOとAl2O3とを主成分とする水和活性を有する物質の総称であり、結晶質、又は非晶質のいずれであっても使用可能である。硬化時間が早く、初期強度発現性が高い材料である。カルシウムアルミネートの代表的なものとしてはアルミナセメントが挙げられ、通常、市販品が使用できる。例えば、アルミナセメント1号、アルミナセメント2号などが使用できる。なかでも、アルミナセメントよりも短時間で硬化し、その後の初期強度発現性が高い点から、溶融後に急冷した非晶質カルシウムアルミネートが好ましい。
カルシウムアルミネートのなかでも、CaOとAl2O3とのモル比(CaO/Al2O3モル比)は、1.0以上3.0以下であることが好ましく、1.7以上2.5以下であることがより好ましい。モル比が上記範囲内であることで、硬化時間をより短縮して初期強度発現性を高めることができる。
[Sudden hardwood]
The repair material of the present invention comprises a repair admixture containing one or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of γ-2CaO·SiO 2 , 3CaO·2SiO 2 , α-CaO·SiO 2 , and calcium magnesium silicate, as well as cement, an expansive agent, a polymer emulsion, fibers, and fine aggregate, and may contain a rapid hardening agent in order to promote setting and increase strength in a short period of time.
The hardening accelerator used in the present invention is not particularly limited as long as it promotes setting and increases strength in a short period of time. Examples of hardening accelerators that promote setting include calcium salts of organic acids such as calcium formate, nitrates, sulfates, carbonates, thiocyanates, amines, maleic anhydride, silicates such as water glass, aluminum sulfate, and aluminum salts such as alum, calcium aluminate (calcium aluminate), and aluminates. Among these, aluminates are preferred from the viewpoint of strength development, and calcium aluminate (CA) is preferred. Calcium aluminate is more preferred from the viewpoint of improving strength development when used in combination with gypsum. The amount of gypsum used is preferably 80 to 250 parts by mass, more preferably 90 to 220 parts by mass, and even more preferably 100 to 200 parts by mass, per 100 parts by mass of calcium aluminate. Having a gypsum content above the above lower limit facilitates rapid hardening. Furthermore, when the gypsum content is equal to or less than the upper limit, the strength development and self-healing effect are good. When the gypsum content is within the above range, it is easy to obtain a repair material that improves the self-healing effect and satisfies the effects of the present invention.
Calcium aluminate is a general term for a substance with hydration activity, primarily composed of CaO and Al2O3 , obtained by mixing calcia raw materials and alumina raw materials, firing them in a kiln, or melting them in an electric furnace, and cooling them. Either crystalline or amorphous calcium aluminate can be used. It is a material with a fast setting time and high early strength development. Alumina cement is a typical example of calcium aluminate, and commercially available products are usually used. For example, Alumina Cement No. 1 and Alumina Cement No. 2 can be used. Among these, amorphous calcium aluminate, which is melted and then rapidly cooled, is preferred because it sets in a shorter time than alumina cement and subsequently develops high early strength.
Among calcium aluminates, the molar ratio of CaO to Al 2 O 3 (CaO/Al 2 O 3 molar ratio) is preferably 1.0 or more and 3.0 or less, and more preferably 1.7 or more and 2.5 or less. When the molar ratio is within the above range, the curing time can be further shortened and the early strength development can be improved.
本発明では、カルシウムアルミネート中に含まれる不純物は15質量%以下であることが初期強度発現性の点から好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。ここで不純物とは、CaOとAl2O3以外の物質をいう。該不純物が15質量%を超えると硬化に時間を費やし、さらに低温時には固まらない場合がある。不純物の代表例としては、酸化ケイ素や酸化マグネシウムや酸化硫黄が挙げられるが、その他に、有機物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、該アルカリ土類金属硫酸塩等がCaOやAl2O3の一部に置換又は固溶したものがある。しかし、これらに限定されない。 In the present invention, the impurity content in calcium aluminate is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, from the viewpoint of early strength development. Here, impurities refer to substances other than CaO and Al2O3 . If the impurity content exceeds 15% by mass , the curing process takes a long time and the material may not solidify at low temperatures. Typical examples of impurities include silicon oxide, magnesium oxide, and sulfur oxide. Other examples include organic substances, alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, titanium oxide, iron oxide, alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkali metal sulfates, and alkaline earth metal sulfates partially substituted or dissolved in CaO or Al2O3 . However, the impurities are not limited to these .
本発明で使用するカルシウムアルミネートのガラス化率は、反応活性の面で70質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましい。ガラス化率が70質量%未満であると初期強度発現性が低下する場合がある。カルシウムアルミネートのガラス化率は、反応活性の点で70質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましい。ガラス化率は、測定サンプルについて、粉末X線回折法により結晶鉱物のメインピーク面積Sを予め測定し、その後1,000℃で2時間加熱後、(1~10℃)/分の冷却速度で徐冷し、粉末X線回折法による加熱後の結晶鉱物のメインピーク面積S0を求め、これらのS0及びSの値を用い、次の式を用いてガラス化率Xを算出する。
ガラス化率X(質量%)=100×(1-S/S0)
カルシウムアルミネートの粒度は、初期強度発現性の面で、ブレーン比表面積値3,000cm2/g以上が好ましく、5,000cm2/g以上がより好ましい。カルシウムアルミネートの粒度が上記下限値以上であることで、硬化時間が短くなることで初期強度発現性が良好となり、自己治癒性能が良好となる。
The vitrification ratio of the calcium aluminate used in the present invention is preferably 70% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, in terms of reaction activity. If the vitrification ratio is less than 70% by mass, the initial strength development may decrease. The vitrification ratio of the calcium aluminate is preferably 70% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, in terms of reaction activity. The vitrification ratio is determined by measuring the main peak area S of the crystalline mineral of a measurement sample in advance by powder X-ray diffraction, heating the sample at 1,000°C for 2 hours, followed by slow cooling at a cooling rate of (1 to 10°C)/min, and determining the main peak area S of the crystalline mineral after heating by powder X-ray diffraction. Using these values of S0 and S, the vitrification ratio X is calculated using the following formula:
Vitrification rate X (mass%) = 100 × (1 − S/S 0 )
In terms of early strength development, the particle size of calcium aluminate is preferably a Blaine specific surface area value of 3,000 cm 2 /g or more, more preferably 5,000 cm 2 /g or more. When the particle size of calcium aluminate is equal to or greater than the above lower limit, the curing time is shortened, resulting in good early strength development and good self-healing performance.
本発明で使用する急硬材の含有割合は、セメント100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましく、3質量部以上25質量部以下であることがより好ましく、5質量部以上20質量部以下であることがさらに好ましい。また、急硬材としてカルシウムアルミネートを含有する場合、カルシウムアルミネートの含有割合は、セメント100質量部に対して、2質量部以上20質量部以下であることが好ましく、3質量部以上18質量部以下であることがより好ましく、4質量部以上15質量部以下であることがさらに好ましい。急硬材の含有割合が上記下限値以上であることで、早期硬化性、ひび割れ抑制効果を得やすくなる。また、急硬材の含有割合が上記上限値以下であることで、強度発現性が良好となる。急硬材の含有割合が上記範囲内であることで、自己治癒効果を向上させることが容易となり、本発明の効果を満たす補修材料を得られる。 The content of the hardening agent used in the present invention is preferably 1 to 30 parts by mass, more preferably 3 to 25 parts by mass, and even more preferably 5 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of cement. Furthermore, when calcium aluminate is used as the hardening agent, the content of calcium aluminate is preferably 2 to 20 parts by mass, more preferably 3 to 18 parts by mass, and even more preferably 4 to 15 parts by mass, per 100 parts by mass of cement. Having a hardening agent content above the lower limit above facilitates early hardening and crack suppression. Furthermore, having a hardening agent content below the upper limit above improves strength development. Having a hardening agent content within the above range facilitates improving the self-healing effect, resulting in a repair material that satisfies the effects of the present invention.
[減水剤]
本発明で使用する減水剤は、各材料の分散を助けるとともに、練り上がった補修モルタルの流動性を付与する役割を担う。
[Water reducing agent]
The water-reducing agent used in the present invention helps disperse each material and also plays a role in imparting fluidity to the mixed repair mortar.
本発明で使用する減水剤は、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が挙げられ、本発明ではこれら減水剤のうちの一種又は二種以上が使用可能である。
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「レオビルドSP-9シリーズ」、花王社製「マイティ2000シリーズ」、及び日本製紙社製「サンフローHS-100」などが挙げられる。メラミン系減水剤としては、日本シーカ社製「シーカメント1000シリーズ」及び日本製紙社製「サンフローHS-40」などが挙げられる。アミノスルホン酸系減水剤としては、藤沢薬品工業社製「パリックFP-200シリーズ」などが挙げられる。ポリカルボン酸系減水剤としては、エヌエムビー社製「レオビルドSP-8シリーズ」、グレースケミカルズ社製「ダーレックススーパー100PHX」、及び竹本油脂社製「チューポールHP-8シリーズ」、「チューポールHP-11シリーズ」などが挙げられる。
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「マイティ100」、三洋化成工業社製「三洋レベロンP」、及び第一工業製薬社製「セルフロー110P」などが挙げられる。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」などが挙げられる。ポリカルボン酸系減水剤としては、例えば、三菱化成社製「クインフロー750」や花王社製「CAD9000P」などが挙げられる。
The water-reducing agent used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include naphthalene-based water-reducing agents, melamine-based flow-through water-reducing agents, aminosulfonic acid-based water-reducing agents, and polycarboxylic acid-based water-reducing agents. One or more of these water-reducing agents can be used in the present invention.
Specific examples of water-reducing agents include naphthalene-based water-reducing agents such as "Leobuild SP-9 Series" manufactured by NMB Corporation, "Mighty 2000 Series" manufactured by Kao Corporation, and "Sunflow HS-100" manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd. Melamine-based water-reducing agents such as "Sikament 1000 Series" manufactured by Sika Japan and "Sunflow HS-40" manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd. Aminosulfonic acid-based water-reducing agents such as "Paric FP-200 Series" manufactured by Fujisawa Pharmaceutical Co., Ltd. Polycarboxylic acid-based water-reducing agents such as "Leobuild SP-8 Series" manufactured by NMB Corporation, "Darlex Super 100PHX" manufactured by Grace Chemicals, and "Chupol HP-8 Series" and "Chupol HP-11 Series" manufactured by Takemoto Oil & Fat Co., Ltd.
Powdered water-reducing agents are also available. Specific examples of naphthalene-based water-reducing agents include "Mighty 100" manufactured by Kao Corporation, "Sanyo Revellon P" manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., and "Celluflow 110P" manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Melamine-based water-reducing agents include "Melment F10M" manufactured by BASF Pozzolith. Polycarboxylic acid-based water-reducing agents include "Queenflow 750" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation and "CAD9000P" manufactured by Kao Corporation.
減水剤の含有割合は、セメント100質量部に対して、固形分換算で0.1質量部以上2質量部以下が好ましく、0.2質量部以上1.8質量部以下がより好ましく、0.3質量部以上1.0質量部以下がさらに好ましい。減水剤の含有割合が上記下限値以上であることで、十分な流動性を得ることができる。また、減水剤の含有割合が上記上限値以下であることで、材料分離を抑制することができる。 The content of the water-reducing agent is preferably 0.1 to 2 parts by mass, in terms of solids, per 100 parts by mass of cement, more preferably 0.2 to 1.8 parts by mass, and even more preferably 0.3 to 1.0 part by mass. By ensuring that the content of the water-reducing agent is at or above the lower limit, sufficient fluidity can be achieved. Furthermore, by ensuring that the content of the water-reducing agent is at or below the upper limit, material separation can be suppressed.
[シリカ質微粉末]
本発明の補修材料は、セメント、膨張材、ポリマーエマルジョン、繊維、細骨材とともに、強度発現性の改善や耐酸性の向上、可使時間の確保に加えて、寸法安定性を良好にする観点から、シリカ質微粉末を含有させることが可能である。
[Silica fine powder]
The repair material of the present invention can contain, in addition to cement, expansive agent, polymer emulsion, fiber, and fine aggregate, silica fine powder in order to improve strength development, acid resistance, ensure usable time, and improve dimensional stability.
シリカ質微粉末としては、高炉水砕スラグ微粉末等の潜在水硬性物質、フライアッシュや、シリカフュームなどのポゾラン物質を挙げることができ、中でも、シリカフュームが好ましい。
シリカフュームの種類は限定されるものではないが、流動性の観点から、不純物としてZrO2を10%以下含有するシリカフュームや、酸性シリカフュームの使用がより好ましい。酸性シリカフュームとは、シリカフューム1gを純水100ccに入れて撹拌したときの上澄み液のpHが5.0以下の酸性を示すものをいう。
Examples of the siliceous fine powder include latent hydraulic substances such as ground granulated blast furnace slag, fly ash, and pozzolanic substances such as silica fume, with silica fume being preferred.
Although there are no limitations on the type of silica fume, from the viewpoint of fluidity, it is more preferable to use silica fume containing 10% or less of ZrO2 as an impurity or acidic silica fume. Acidic silica fume refers to silica fume that, when 1 g of silica fume is added to 100 cc of pure water and stirred, the supernatant liquid exhibits an acidic pH of 5.0 or less.
シリカ質微粉末の粉末度は特に限定されるものではないが、通常、高炉水砕スラグ微粉末とフライアッシュは、ブレーン値で3,000cm2/g以上9,000cm2/g以下の範囲にあり、シリカフュームは、BET比表面積で2万cm2/g以上30万cm2/g以下の範囲にある。 The fineness of the siliceous fine powder is not particularly limited, but typically, the Blaine value of granulated blast furnace slag and fly ash is in the range of 3,000 cm 2 /g or more and 9,000 cm 2 /g or less, and the BET specific surface area of silica fume is in the range of 20,000 cm 2 /g or more and 300,000 cm 2 /g or less.
シリカ質微粉末の含有割合は、セメント100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が好ましく、2質量部以上15質量部以下がより好ましく、3質量部以上10質量部以下がさらに好ましい。シリカ質微粉末の含有割合が上記下限値以上であることで、強度発現性の改善、耐酸性の向上、可使時間の確保、及び寸法安定性を良好にすることができる。また、シリカ質微粉末の含有割合が上記上限値以下であることで、流動性を向上させ、自己治癒効果を向上させることができる。 The content of siliceous fine powder is preferably 1 to 20 parts by mass, more preferably 2 to 15 parts by mass, and even more preferably 3 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of cement. Having a content of siliceous fine powder above the lower limit mentioned above can improve strength development, enhance acid resistance, ensure usable life, and provide good dimensional stability. Furthermore, having a content of siliceous fine powder below the upper limit mentioned above can improve fluidity and enhance the self-healing effect.
[その他]
本発明では、性能に悪影響を与えない範囲で、凝結調整剤、AE剤、防錆剤、撥水剤、抗菌剤、着色剤、防凍剤、石灰石微粉末、高炉徐冷スラグ微粉末、下水汚泥焼却灰やその溶融スラグ、都市ゴミ焼却灰やその溶融スラグ、及びパルプスラッジ焼却灰等の混和材料、消泡剤、増粘剤、収縮低減剤、ベントナイト、セピオライトなどの粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
[others]
In the present invention, one or more of the following may be used to the extent that they do not adversely affect performance: setting regulators, air-entraining agents, rust inhibitors, water repellents, antibacterial agents, colorants, antifreeze agents, finely divided limestone powder, finely divided slowly cooled blast furnace slag, admixtures such as sewage sludge incineration ash and its molten slag, municipal waste incineration ash and its molten slag, and pulp sludge incineration ash; antifoaming agents; thickeners; shrinkage reducing agents; clay minerals such as bentonite and sepiolite; and anion exchangers such as hydrotalcite.
本発明の補修材料において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
混合装置としては、既存のいかなる装置、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、V型ミキサ、及びナウタミキサなどの使用が可能である。
In the repair material of the present invention, the method for mixing the materials is not particularly limited, and the materials may be mixed at the time of application, or some or all of the materials may be mixed in advance.
As the mixing device, any existing device such as a tilting mixer, an omni mixer, a Henschel mixer, a V-type mixer, or a Nauta mixer can be used.
本発明の補修モルタル組成物は、本発明の補修材料と水とを含有するものであり、補修材料と水とを混錬してなる。
本発明の練り混ぜ水量は、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、補修材料100質量部に対して、10質量部以上70質量部以下であることが好ましく、14質量部以上65質量部以下であることがより好ましく、16質量部以上60質量部以下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。
The repair mortar composition of the present invention contains the repair material of the present invention and water, and is prepared by kneading the repair material and water.
The amount of mixing water in the present invention is not particularly limited, as it varies depending on the purpose and application of use and the content ratio of each material, but is preferably 10 to 70 parts by mass, more preferably 14 to 65 parts by mass, and even more preferably 16 to 60 parts by mass, per 100 parts by mass of repair material. By having the amount of mixing water equal to or greater than the above-mentioned lower limit, it is possible to prevent a decrease in fluidity and prevent the heat generation from becoming extremely large. Furthermore, by having the amount of mixing water equal to or less than the above-mentioned upper limit, it is possible to ensure strength development.
本発明において、補修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、通常のモルタルミキサ、又は二軸型の強制ミキサを使用することが好ましい。 In the present invention, the method for mixing the repair material and water is not particularly limited, but it is preferable to use a hand mixer with a rotation speed of 900 rpm or more, a conventional mortar mixer, or a twin-screw forced mixer.
ハンドミキサやモルタル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残りの補修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。又、強制ミキサでの練り混ぜは、例えば、あらかじめ補修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。練り混ぜ時間が所定時間未満では、練り不足のため適切な補修モルタル組成物の流動性が得られない場合がある。
練り混ぜられた補修モルタル組成物は、通常、左官コテによる塗り付け方法や、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、吹付けノズルを用いて圧搾空気を使用することで吹付け施工することで、本発明の補修モルタル組成物を用いてなる硬化体となる。
When mixing with a hand mixer or mortar mixer, it is preferable to first add a predetermined amount of water to a container such as a pail or mixer, then add the remaining repair mortar composition while rotating the mixer, and mix for at least 3 minutes. When mixing with a forced mixer, it is preferable to first add the repair mortar composition to the mixer, add the predetermined amount of water while rotating the mixer, and mix for at least 4 minutes. If the mixing time is shorter than the predetermined time, the repair mortar composition may not have the proper fluidity due to insufficient mixing.
The mixed repair mortar composition is usually applied using a plastering trowel or pumped to the application site using a squeeze-type mortar pump, and then sprayed using compressed air with a spray nozzle to form a hardened body using the repair mortar composition of the present invention.
以下、本発明の実験例に基づいて、本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be further explained below based on experimental examples, but the present invention is not limited to these.
実験例1
セメント100質量部に対して、膨張材11.1質量部、ポリマーエマルジョン3.0質量部、繊維0.1質量部、減水剤0.5質量部を含有し、補修用混和材、急硬材、細骨材をセメント100質量部に対して表1に示す量を含有するように調製し、補修材料を得た。次いで、当該補修材料について、蛍光X線分析によりSO3含有量を測定し、かつ、蛍光X線分析によりMgO含有量を測定したうえで、その測定値を考慮しながら、最終的な補修材料において下記表1に記載のSO3含有量及びMgO含有量となるようにSO3含有混和材(材質名:硫酸カリウム)、MgO含有混和材(材質名:炭酸マグネシウム)を混合し、補修材料を調製した。
得られた補修材料100質量部に対して、水15質量部で混練し補修モルタル組成物を調製した。
調製した補修モルタル組成物の流動性、自己治癒効果、圧縮強度、耐摩耗性試験を測定した。結果を表1に併記する。
Experimental Example 1
A repair material was obtained by preparing a mixture containing 11.1 parts by mass of expansive material, 3.0 parts by mass of polymer emulsion, 0.1 parts by mass of fiber, and 0.5 parts by mass of water-reducing agent per 100 parts by mass of cement, and containing the repair admixture, rapid hardening material, and fine aggregate in the amounts shown in Table 1 per 100 parts by mass of cement. Next, the SO3 content of the repair material was measured by X-ray fluorescence analysis, and the MgO content was also measured by X-ray fluorescence analysis. Taking these measured values into consideration, an SO3-containing admixture (material name: potassium sulfate) and an MgO -containing admixture (material name: magnesium carbonate) were mixed so that the final repair material would have the SO3 content and MgO content shown in Table 1 below, to prepare the repair material.
100 parts by mass of the resulting repair material was mixed with 15 parts by mass of water to prepare a repair mortar composition.
The prepared repair mortar compositions were tested for fluidity, self-healing effect, compressive strength, and abrasion resistance. The results are shown in Table 1.
<使用材料>
・セメント:普通ポルトランドセメント、ブレーン値3,450cm2/g
・膨張材:CaO原料、Al2O3原料、SiO2原料、CaSO4原料を配合し、混合粉砕した後1,200℃で焼成してクリンカを合成し、ボールミルを用いて粉砕して、ブレーン比表面積で3,000cm2/gとなるように作製した。
・ポリマーエマルジョン:ポリアクリル酸エステル再乳化樹脂、市販品、水分率0.8%、密度0.5g/mL
・繊維:ビニロン繊維、繊維長6mm、繊度6.6dtex、乾強度1,850N/mm2、乾伸度6.0%
・減水剤:ナフタレン系減水剤、市販品(第一工業製薬社製「セルフロー110P」)
・水:水道水
・細骨材:石灰砂、0.6mm下を50%、0.6~1.2mmを50%混合したものを使用した。
・補修用混和材A:Li含有γ-2CaO・SiO2。試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とをモル比2:1で混合し、さらに混合物に対してLiの含有量が酸化物(Li2O)換算で0.0005~1.1%(内割置換)となるように試薬1級の炭酸リチウムを混合した。混合した試料を1,400℃で2時間熱処理し、室温まで放冷した。放冷した試料を粉砕して、ブレーン比表面積を4,000cm2/gとした。
・補修用混和材B:Li含有α-CaO・SiO2。試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とを1:1のモル比で混合し、さらに混合物に対してLiの含有量が酸化物(Li2O)換算で0.0005~1.1%(内割置換)となるように試薬1級の炭酸リチウムを混合した。混合した試料を1,500℃で2時間熱処理し、室温まで放冷した。放冷した試料を粉砕して、ブレーン比表面積を4,000cm2/gとした。
・補修用混和材C:β-2CaO・SiO2。試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とをモル比2:1で混合した。混合した試料を1,400℃で2時間熱処理し、室温まで放冷して、粉砕してXRDでγ-2CaO・SiO2のピークが確認されなくなるまで同様の熱処理を繰り返した。β-2CaO・SiO2のみのピークが確認された後のブレーン比表面積を4,000cm2/gとした。
・急硬材A:CaO43%、Al2O353%となるように調製し、電気炉で溶融・急冷した非晶質カルシウムアルミネート、ガラス化率98%以上、ブレーン比表面積6,050cm2/g、カルシウムアルミネート100質量部に石膏を150質量部混合したものを用いた。カルシウムアルミネートのCaO/Al2O3モル比は1.5である。
・急硬材B:アルミナセメント1号、デンカ社製
(カルシウムアルミネートのCaO/Al2O3モル比:1.0)
・急硬材C:ギ酸カルシウム、試薬
・急硬材D:硝酸カルシウム、試薬
<Materials used>
Cement: Ordinary Portland cement, Blaine value 3,450 cm 2 /g
Expanding agent: CaO raw material, Al2O3 raw material, SiO2 raw material, and CaSO4 raw material were mixed and crushed, and then fired at 1,200°C to synthesize clinker, which was then crushed in a ball mill to produce a Blaine specific surface area of 3,000 cm2 /g.
Polymer emulsion: Polyacrylate ester re-emulsified resin, commercially available product, moisture content 0.8%, density 0.5 g/mL
Fiber: Vinylon fiber, fiber length 6 mm, fineness 6.6 dtex, dry strength 1,850 N/mm 2 , dry elongation 6.0%
- Water reducing agent: naphthalene-based water reducing agent, commercially available product (Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. "Cellflow 110P")
Water: Tap water Fine aggregate: Lime sand, a mixture of 50% below 0.6 mm and 50% between 0.6 and 1.2 mm.
Repair admixture A: Li-containing gamma-2CaO.SiO 2 . First-grade reagent calcium carbonate and first-grade reagent silicon dioxide were mixed in a molar ratio of 2:1, and then first-grade reagent lithium carbonate was mixed in so that the Li content of the mixture was 0.0005 to 1.1% (internal substitution) in terms of oxide (Li 2 O). The mixed sample was heat-treated at 1,400°C for 2 hours and allowed to cool to room temperature. The cooled sample was pulverized to a Blaine specific surface area of 4,000 cm 2 /g.
Repair admixture B: Li-containing α-CaO·SiO 2 . First-grade reagent calcium carbonate and first-grade reagent silicon dioxide were mixed in a 1:1 molar ratio, and then first-grade reagent lithium carbonate was mixed in so that the Li content of the mixture was 0.0005 to 1.1% (internal substitution) in terms of oxide (Li 2 O). The mixed sample was heat-treated at 1,500°C for 2 hours and allowed to cool to room temperature. The cooled sample was pulverized to a Blaine specific surface area of 4,000 cm 2 /g.
Repair admixture C: β-2CaO·SiO 2 . First-grade reagent calcium carbonate and first-grade reagent silicon dioxide were mixed in a molar ratio of 2:1. The mixed sample was heat-treated at 1,400°C for 2 hours, allowed to cool to room temperature, pulverized, and the same heat treatment repeated until the γ-2CaO·SiO 2 peak was no longer observed by XRD. The Blaine specific surface area after the peak of only β-2CaO·SiO 2 was observed was determined to be 4,000 cm 2 /g.
Rapid hardening material A: Amorphous calcium aluminate prepared to contain 43% CaO and 53 % Al2O3 , melted and rapidly cooled in an electric furnace. The vitrification rate was 98% or more, the Blaine specific surface area was 6,050 cm2 /g, and 100 parts by mass of calcium aluminate was mixed with 150 parts by mass of gypsum. The CaO/ Al2O3 molar ratio of the calcium aluminate was 1.5.
Accelerator B: Alumina cement No. 1, manufactured by Denka Co., Ltd. (CaO/Al 2 O 3 molar ratio of calcium aluminate: 1.0)
・Accelerator C: calcium formate, reagent ・Accelerator D: calcium nitrate, reagent
<測定項目>
・流動性:JISA1171に準拠し、20℃環境下のJISフロー値で練混ぜ直後に測定した。
・自己治癒効果:JISA6206に準拠し、鉄筋拘束条件下で10cm×10cm×40cmの形状で補修材料の供試体を作製し、材齢56日後、供試体表面に歪ゲージを取り付け、曲げ試験を行い、ひび割れ幅が0.1mmのひび割れが生じた時点で、曲げ試験を終了させた。その後、相対湿度98%、35℃の条件下で28日静置後に、相対湿度60%、20℃の条件下で7日静置することを1サイクルとしたとき、これを5サイクル繰り返した後、ひび割れが閉塞している面積の割合(閉塞した面積/ひび割れが生じた面積)を測定した。
・圧縮強度:JSCE-G 505に準拠し、Φ5×10cmの型枠に補修材料の供試体を作製し、材齢1日で脱型後、材齢28日まで20℃水中養生した。そして、気乾養生にて自然炭酸化した。材齢700日の時点で圧縮強度を測定した。
・耐摩耗性:Φ100×10mmのドーナツ型の型枠に補修材料の供試体を作製し、材齢1日で脱型後、材齢28日まで20℃水中養生した後、気乾養生にて自然炭酸化した。材齢700日の時点でテーバー摩耗試験(重量減少法)に供した。試験条件は荷重1kg、摩耗輪をH-22、試験回数を1000回とした。
以下の表1に測定した結果を示す。
<Measurement items>
Flowability: Measured immediately after mixing using the JIS flow value in a 20°C environment in accordance with JIS A1171.
Self-healing effect: In accordance with JIS A6206, a 10 cm x 10 cm x 40 cm specimen of the repair material was prepared under rebar restraint conditions. After 56 days, a strain gauge was attached to the surface of the specimen and a bending test was performed. The bending test was terminated when a crack of 0.1 mm in width appeared. After that, the specimen was left to stand for 28 days under conditions of 98% relative humidity and 35°C, followed by 7 days under conditions of 60% relative humidity and 20°C. This cycle was repeated five times, and the percentage of the area where the cracks were closed (closed area/cracked area) was measured.
Compressive strength: In accordance with JSCE-G 505, specimens of the repair material were prepared in a Φ5 x 10 cm formwork, demolded after one day, and then cured in water at 20°C for up to 28 days. Then, natural carbonation was achieved by air-dry curing. The compressive strength was measured at 700 days.
Abrasion resistance: Repair material specimens were prepared in doughnut-shaped molds measuring 100mm diameter x 10mm, demolded after one day, and then cured in water at 20°C until the material was 28 days old, after which it was naturally carbonated by air-dry curing. At 700 days old, the specimens were subjected to a Taber abrasion test (weight loss method). The test conditions were a load of 1kg, an abrasion wheel H-22, and 1,000 cycles.
The measurement results are shown in Table 1 below.
表1の結果より、実施例に示されるように、特定の非水硬性材料を含む補修用混和材を含有することで、高い流動性、自己治癒効果をより高めることができ、かつ、圧縮強度、耐摩耗性が向上することを確認できた。 From the results in Table 1, it was confirmed that, as shown in the examples, the inclusion of a repair admixture containing a specific non-hydraulic material can further enhance high fluidity and self-healing effects, as well as improve compressive strength and abrasion resistance.
本発明の補修材料は、特定の非水硬性材料を含有することで、高い流動性、自己治癒効果をより高めることができ、かつ、自然炭酸化により緻密となり、圧縮強度、耐摩耗性が向上する補修材料、補修モルタル組成物及び硬化体を提供し、土木・建築用途等、広範囲に利用できる。 The repair material of the present invention contains a specific non-hydraulic material, which allows for enhanced fluidity and self-healing effects. It also becomes dense through natural carbonation, providing a repair material, repair mortar composition, and hardened product with improved compressive strength and abrasion resistance, making it suitable for a wide range of applications, including civil engineering and construction.
Claims (7)
前記補修材料中の、SO3の量が0.5質量%以上10.0質量%以下、MgOの量が0.1質量%以上3.0質量%以下である補修材料。 A repair material comprising a repair admixture containing one or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of γ-2CaO·SiO 2 , 3CaO·2SiO 2 , α-CaO·SiO 2 , and calcium magnesium silicate, and cement, a polymer emulsion, fibers, and fine aggregate ,
The repair material, wherein the amount of SO 3 in the repair material is 0.5% by mass or more and 10.0% by mass or less, and the amount of MgO in the repair material is 0.1% by mass or more and 3.0% by mass or less.
前記非水硬性化合物中にLiを含有し、前記非水硬性化合物中のLiの含有率が酸化物換算で0.001~1.0質量%である補修材料。 The repair admixture comprises one or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of γ-2CaO·SiO 2 , 3CaO·2SiO 2 , α-CaO·SiO 2 , and calcium magnesium silicate, as well as cement, a polymer emulsion, fibers, and fine aggregate;
The repair material contains Li in the non-hydraulic compound, and the Li content in the non-hydraulic compound is 0.001 to 1.0 mass % in terms of oxide.
前記急硬材は、カルシウムアルミネートを含有し、
前記カルシウムアルミネートのCaO/Al2O3モル比は1.0以上3.0以下であり、
前記カルシウムアルミネートの含有割合は、前記セメント100質量部に対して、2質量部以上20質量部以下である請求項1~3のいずれか1項に記載の補修材料。 It also contains rapid hardening materials,
The hardening agent contains calcium aluminate,
The calcium aluminate has a CaO/Al 2 O 3 molar ratio of 1.0 or more and 3.0 or less;
The repair material according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of the calcium aluminate is 2 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the cement.
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