JP7828786B2 - 高強度モルタル補修材 - Google Patents

Description

本発明は、高強度モルタル補修材に関する。

コンクリート及びモルタルは、セメント等の結合材によって硬化して所望の特性を有する硬化物を形成する。このような硬化物を形成する水硬性組成物は、用途に応じて種々の特性を有することが求められる。例えば、特許文献１では、既設のコンクリート構造物の補修を行う場合に、補強用繊維を配合し、この補強用繊維の架橋効果によって、ひびわれを防止し、高密度且つ高強度のコンクリートを形成する技術が提案されている。

特開２０１７－１３３３４４号公報

既設の構造物の補修を行う場合、作業員がコテ等を用いて現場で作業を行うことがある。補修箇所は、高所にあったり、狭い隙間にあったりすることもある。このため、補修に用いられるモルタル補修材は、硬化後の強度のみならず、コテ塗り等の作業性に十分に優れることが求められる。そこで、本発明は、左官仕上げの作業性と硬化性状に優れる高強度モルタル補修材を提供する。

本発明は、セメントと、シリカフュームと、減水剤と、消泡剤と、無機質微粉末と、細骨材とを含む高強度モルタル補修材であって、セメントは、Ｃ_３Ｓを４０．０～７５．０質量％、及びＣ_３Ａを０質量％を超え且つ２．７質量％未満含有し、並びに、４５μｍふるい残分が２５．０質量％未満であり、無機質微粉末と細骨材とは、合算して、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を１０．０質量％以上４０．０質量％未満、且つ、粒径０．０７５ｍｍ以下の粒群を５．０質量％以上３０．０質量％以下含有し、無機質微粉末が、石灰石微粉末、珪石粉及び砕石粉からなる群より選ばれる１種以上の微粉末であり、セメント及びシリカフュームの合計量１００質量部に対して、シリカフュームを３～３０質量部、及び減水剤を０．１～６．０質量部含み、高強度モルタル補修材１ｍ^３を基準として、細骨材を３００～１２００ｋｇ／ｍ^３、及び無機質微粉末を５０～６００ｋｇ／ｍ^３含む、高強度モルタル補修材を提供する。

このような高強度モルタル補修材は、所定のセメントとともに、各成分を所定の含有割合で含有する。そして、無機質微粉末と細骨材とは、合算して所定の粒度を有する。このような高強度モルタル補修材は、降伏値が高いスラリーとなり、塗り付け時の良好なコテ離れ性及びコテ伸び性と、塗り付け時の耐割れ性と、塗り付け後の耐ダレ性の全ての特性を高水準にすることができる。したがって、左官仕上げの作業がし易く、作業性に優れる。また、硬化後の圧縮強度を十分に高くすることができるため、硬化性状に優れる。

上記高強度モルタル補修材は、増粘剤をさらに含むことが好ましい。高強度モルタル補修材は減水剤を含有するとフロー値が大きくなるが、増粘剤は高強度モルタル補修材をスラリーにしたときにチキソ性を付与し、左官仕上げの際のコテ伸び性、耐ダレ性及び耐割れ性を一層向上することができる。

上記増粘剤は、ベントナイト系増粘剤又はポリマー系増粘剤を含むことが好ましい。これによって、高強度モルタル補修材をスラリーにしたときの粘性が適度な範囲となり、左官仕上げの際のコテ伸び性、耐ダレ性及び耐割れ性を一層向上することができる。

上記高強度モルタル補修材は、セメント及びシリカフュームの合計量１００質量部に対して、増粘剤を０．０１～２．０質量部含むことが好ましい。これによって、左官仕上げの際のコテ伸び性、耐ダレ性及び耐割れ性を一層向上することができる。

上記高強度モルタル補修材は、繊維をさらに含み、当該繊維は、無機繊維及び有機繊維の少なくとも一方を含むことが好ましい。これによって、高強度モルタル補修材の硬化性状を一層向上することができる。具体的には、硬化物の割れの発生を低減し、剥落を十分に抑制することができる。

上記繊維が無機繊維を含む場合、当該無機繊維は、鋼繊維、ステンレス繊維、アモルファス合金繊維、ガラス繊維、炭素繊維及びバサルト繊維からなる群より選ばれる少なくとも一つを含みことが好ましい。上記繊維が有機繊維を含む場合、当該有機繊維は、ビニロン繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ＰＥ繊維、ＰＰ繊維、ＰＶＡ繊維及びＰＢＯ繊維からなる群より選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。これによって、高強度モルタル補修材の硬化性状をより一層向上することができる。

上記繊維の含有量は、繊維以外の成分全体に対して外割で０．１～３体積％であることが好ましい。これによって、高強度モルタル補修材の硬化性状をより一層向上することができる。

上記高強度モルタル補修材は、セメント及びシリカフュームの合計量１００質量部に対して、水を１０～２５質量部含むことが好ましい。このようなスラリー状の高強度モルタル補修材は、左官仕上げの作業性に十分に優れる。

上記高強度モルタル補修材は、圧縮強度の設計基準が１５０Ｎ／ｍｍ^２以上の構造物に対する補修に用いられることが好ましい。この高強度モルタル補修材は優れた硬化性状を有することから、十分に高い圧縮強度を有する硬化物を形成することができる。例えば、圧縮強度の設計基準が１５０Ｎ／ｍｍ^２以上といった高強度の構造物の補修材に、従来の低強度のモルタル補修材を用いると、結果として構造物の耐力が十分でなくなってしまう不都合がある。このため、上述のとおり、上記高強度モルタル補修材は、圧縮強度の設計基準が１５０Ｎ／ｍｍ^２以上といった高強度の構造物の補修材として好適に用いることができる。

左官仕上げの作業性と硬化性状に優れる高強度モルタル補修材を提供することができる。

中性化に対する抵抗性の評価において、促進期間２６週間経過後の供試体の外観を示す写真である。 モルタル表面からの深さ方向に沿う塩化物イオン濃度の分布を示すグラフである。 （Ａ）は凍結融解サイクルの回数と質量減少率の関係を示し、（Ｂ）は凍結融解サイクルの回数と相対動弾性係数との関係を示すグラフである。

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。

一実施形態に係る高強度モルタル補修材は、セメントと、シリカフュームと、減水剤と、消泡剤と、無機質微粉末と、細骨材とを含む。高強度モルタル補修材は、粉末状であってもよいし、さらに水を含んでスラリー状となっていてもよい。粉末状の高強度モルタル補修材に水を配合して、スラリー状の高強度モルタル補修材を調製してもよい。

セメントの鉱物組成は、Ｃ_３Ｓを４０．０～７５．０質量％、Ｃ_３Ａを０を超え２．７質量％未満含有する。セメントの鉱物組成は、Ｃ_３Ｓを、好ましくは４５．０～７３．０質量％含有し、より好ましくは４８．０～７０．０質量％含有し、さらに好ましくは５０．０～６８．０質量％含有する。セメントの鉱物組成は、Ｃ_３Ａを、好ましくは０を超え２．３質量％未満含有し、より好ましくは０を超え２．１質量％未満含有し、さらに好ましくは０を超え１．９質量％未満含有する。Ｃ_３Ｓが４０．０質量％未満になると、圧縮強度が低くなる傾向があり、７５．０質量％を超えるとセメントの焼成自体が困難となる傾向がある。また、Ｃ_３Ａ量が２．７質量％以上では流動性が低下する傾向にある。なお、Ｃ_３Ａ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。

セメントの鉱物組成は、Ｃ_２Ｓを、好ましくは９．５～４０．０質量％含有し、より好ましくは１０．０～３５．０質量％含有し、さらに好ましくは１２．０～３０．０質量％含有する。セメントの鉱物組成は、Ｃ_４ＡＦを、好ましくは９．０～１８．０質量％含有し、より好ましくは１０．０～１５．０質量％含有し、さらに好ましくは１１．０～１５．０質量％含有する。このようなセメントの鉱物組成の範囲であれば、高強度モルタル補修材の流動性と硬化後の圧縮強度を十分に高い水準で両立することができる。

セメントの粒度は、４５μｍふるい残分が、２５．０質量％未満であり、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１５．０質量％未満である。４５μｍふるい残分の下限は０．０質量％であり、好ましくは１．０質量％であり、より好ましくは４．０質量％である。セメントの粒度がこのような範囲であれば、十分に高い圧縮強度を有する硬化物を形成することができる。また、このセメントを含むスラリー状の高強度モルタル補修材は適度な粘性を有する。このため、繊維を添加した場合にも、十分な分散性が確保できる。

セメントのブレーン比表面積は、好ましくは２５００～４８００ｃｍ^２／ｇであり、より好ましくは２８００～４０００ｃｍ^２／ｇであり、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低くなり過ぎると高強度モルタル補修材の硬化物の強度が低くなる傾向がある。セメントのブレーン比表面積が高くなり過ぎると低水セメント比での流動性が低下する傾向がある。

上記セメントは、石灰石、珪石、スラグ、石炭灰、建設発生土、高炉ダスト等の原料の調合を目標とする鉱物組成に応じて調節し、キルンで焼成した後、得られたクリンカーに石膏を加えて所定の粒度に粉砕することによって製造することができる。焼成するキルンには、一般的なＮＳＰキルンやＳＰキルン等を使用することができ、粉砕には一般的なボールミル等の粉砕機が使用可能である。また、必要に応じて、２種以上のセメントを用いることもできる。

シリカフュームは、金属シリコン、フェロシリコン、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り、主成分は、アルカリ溶液中で溶解する非晶質のＳｉＯ_２である。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、高強度モルタル補修材の練り混ぜ性を良好にしつつ、硬化物の圧縮強度を一層高くすることができる。

高強度モルタル補修材は、セメント及びシリカフュームの合計量１００質量部に対して、シリカフュームを３～３０質量部含み、好ましくは１０～２５質量部含み、より好ましくは１５～２０質量部含む。このような配合にすることによって、高強度モルタル補修材の練り混ぜ性を良好にしつつ、硬化後の圧縮強度を十分に高くすることができる。

減水剤としては、ポリカルボン酸系、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の減水剤、高性能減水剤、及び高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。低水セメント比での流動性確保の観点から、減水剤は、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤及び高性能ＡＥ減水剤からなる群より選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましく、ポリカルボン酸系の高性能減水剤を含むことがより好ましい。

高強度モルタル補修材は、セメント及びシリカフュームの合計量１００質量部に対して、減水剤を０．１～６．０質量部含み、好ましくは０．２～４．０質量部含み、より好ましくは０．３～３．０質量部含む。

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、及びポリエーテル系等が挙げられる。高強度モルタル補修材は、セメント及びシリカフュームの合計量１００質量部に対して、消泡剤を好ましくは０．０１～２．０質量部、より好ましくは０．０２～１．５質量部、さらに好ましくは０．０３～１．０質量部である。

無機質微粉末は、石灰石微粉末、珪石粉及び砕石粉からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む。無機質微粉末は、石灰石微粉末、珪石粉、及び／又は砕石粉等を、ブレーン比表面積が２５００ｃｍ^２／ｇ以上となるまで粉砕又は分級した微粉末であり、微粒分を調整する目的で配合される。このような無機質微粉末と後述する細骨材とが所定の粒度を有することによって、高強度モルタル補修材の粘性と降伏値が適度な範囲となり、コテ伸び性、コテ離れ性、耐ダレ性、及び耐割れ性等の左官仕上げの適性が向上する。無機質微粉末のブレーン比表面積は、３０００～５５００ｃｍ^２／ｇであることが好ましく、３５００～５０００ｃｍ^２／ｇであることがより好ましく、４０００～４５００ｃｍ^２／ｇであることがさらに好ましい。

高強度モルタル補修材は、高強度モルタル補修材１ｍ^３を基準として、無機質微粉末を５０～６００ｋｇ／ｍ^３含み、好ましくは１００～５００ｋｇ／ｍ^３含み、より好ましくは１５０～４００ｋｇ／ｍ^３含み、さらに好ましくは２００～３００ｋｇ／ｍ^３含む。これによって、左官仕上げの作業性と硬化性状を一層高い水準で両立することができる。

無機質微粉末は、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を、好ましくは８５．０質量％以上１００．０質量％以下含み、より好ましくは９０．０質量％以上１００．０質量％以下、さらに好ましくは９５．０質量％以上１００．０質量％以下含む。無機質微粉末は、粒径０．０７５ｍｍ以下の粒群を、好ましくは８０．０質量％以上１００．０質量％以下含み、より好ましくは８５．０質量％以上１００．０質量％以下含み、さらに好ましくは９０．０質量％以上１００．０質量％以下含む。

細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂（珪石砕砂）、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が挙げられる。なお、細骨材の粒度は、１０ｍｍふるいを全部通り、５ｍｍふるいを８５質量％以上通過する。

高強度モルタル補修材は、高強度モルタル補修材１ｍ^３を基準として、細骨材を３００～１２００ｋｇ／ｍ^３含み、好ましくは４００～１０００ｋｇ／ｍ^３含み、より好ましくは５００～９００ｋｇ／ｍ^３含み、さらに好ましくは６００～８００ｋｇ／ｍ^３含む。これによって、左官仕上げの作業性と硬化性状を一層高い水準で両立することができる。

細骨材は、粒度が互いに異なる複数の細骨材を組み合わせて用いることが好ましい。例えば、粗粒率が互いに異なる第１細骨材と第２細骨材を用いる場合、第１細骨材の粗粒率は好ましくは０．２～１．０、より好ましくは０．４～０．８であり、第２細骨材の粗粒率は好ましくは１．５～３．０、より好ましくは２．０～２．８である。このように粒度が異なる複数の細骨材を用いることによって、左官仕上げの作業性と硬化性状を一層高い水準で両立することができる。なお、粗粒率とは、ふるいの目開きが８０ｍｍ～０．１５ｍｍまでの１０種類の各ふるいにとどまる骨材の質量百分率の和を、１００で割った値である。

無機質微粉末と細骨材とは、合算して、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を、１０．０質量％以上４０．０質量％未満、好ましくは２０．０質量％以上３７．０質量％以下、より好ましくは２５．０質量％以上３５．０質量％以下含む。また、無機質微粉末と細骨材とは、合算して、粒径０．０７５ｍｍ以下の粒群を、５．０質量％以上３０．０質量％以下、好ましくは１０．０質量％以上２７．０質量％以下、より好ましくは２０．０質量％以上２５．０質量％以下含む。無機質微粉末と細骨材とを合算したときの粒度が上記範囲内にあることで、短時間で均一性の高いスラリーを調製することができる。このように、スラリー化時間を短くすることができる。また、高強度モルタル補修材をスラリーにしたときの粘性と降伏値が適度な範囲に保たれ、コテ塗り性、コテ離れ性、耐ダレ性、及び耐割れ性等の左官仕上げの適性が向上する。

無機質微粉末と細骨材とを合算したときの粒度は、無機質微粉末と細骨材との混合物を実際に調製してふるいを用いて測定してもよいし、無機質微粉末と細骨材のそれぞれの粒度と、配合割合から計算で求めてもよい。なお、高強度モルタル補修材を製造する際に、無機質微粉末と細骨材との混合物を調製することは必須ではなく、他の原材料とともに、無機質微粉末と細骨材とを配合して混合してもよい。

本明細書において、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群の含有量は、ふるい目開きが０．１５ｍｍのふるいを用いてふるい分けしたときのふるい下の質量比率として求められる。粒径０．０７５ｍｍ以下の粒群の含有量は、ふるい目開きが０．０７５ｍｍのふるいを用いてふるい分けしたときのふるい下の質量比率として求められる。

高強度モルタル補修材は、任意の成分を含んでもよい。任意の成分としては、増粘剤、繊維、合成樹脂粉末、及び凝結遅延剤等が挙げられる。

増粘剤としては、ベントナイト系、セルロース系、アクリル系、及びポリマー系等のものが挙げられる。これらのうち、ベントナイト系増粘剤又はポリマー系増粘剤を含有することが好ましく、ベントナイト系増粘剤を含有することがより好ましい。これによって、高強度モルタル補修材をスラリーにしたときの粘性が適度な範囲となり、左官仕上げの際のコテ伸び性、耐ダレ性、及び耐割れ性を一層向上することができる。また、スラリー化時間を短くして作業性を向上させることができる。

高強度モルタル補修材は、セメント及びシリカフュームの合計量１００質量部に対して、増粘剤を好ましくは０．０１～２．０質量部含み、より好ましくは０．０３～１．５質量部含み、さらに好ましくは０．０５～１．０質量部含む。このような範囲で増粘剤を含有することによって、高強度モルタル補修材をスラリーにしたときの粘性を一層好適な範囲に維持することができる。

膨張材としては、金属粉、カルシウムサルフォアルミネート(ＣＳＡ系)及びＣａＯを主成分とする石灰系などの膨張材を使用することができる。カルシウムサルフォアルミネート系膨張材としては、アウインを挙げることができ、特にエリントガイトを生成する膨張材が好ましい。石灰系膨張材としては、生石灰、生石灰－石膏混合系及び仮焼ドロマイト等を挙げることができ、中でも生石灰及び／又は生石灰－石膏混合系が好ましい。これらの膨張材は１種を単独で、又は２種以上を併用して使用することができる。

膨張材の含有量は、高強度モルタル補修材１ｍ^３当たり、好ましくは５～４０ｋｇ、より好ましくは１０～３５ｋｇ、更に好ましくは１５～３５ｋｇ、特に好ましくは２０～３５ｋｇである。含有量が少ないと膨張性に寄与せず、含有量が多いと過剰膨張するため、好ましくない。

繊維は、無機繊維及び有機繊維の少なくとも一方を含んでよい。無機繊維は、鋼繊維、ステンレス繊維、アモルファス合金繊維、ガラス繊維、炭素繊維及びバサルト繊維からなる群より選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。有機繊維は、ビニロン繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ＰＥ繊維、ＰＰ繊維、ＰＶＡ繊維及びＰＢＯ繊維からなる群より選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。このような繊維を含有することによって、高強度モルタル補修材の硬化性状をより一層向上することができる。硬化性状としては、圧縮強度及び割裂引張強度が挙げられる。したがって、硬化物の割れの発生、及びこれに伴う剥落を十分に抑制することができる。高強度モルタル補修材における繊維の含有量は、繊維以外の高強度モルタル補修材の成分全体に対して外割で好ましくは０．１～３体積％であり、より好ましくは０．１～２体積％であり、さらに好ましくは０．１～１体積％であり、一層好ましくは０．２～０．５体積％である。これによって、高強度モルタル補修材の硬化性状をより一層向上することができる。

高強度モルタル補修材は、セメントとシリカフュームの合計量１００質量部に対して、水を好ましくは１０～２５質量部含み、より好ましくは１２～２０質量部含み、さらに好ましくは１３～１８質量部含む。高強度モルタル補修材１ｍ^３当たりの単位水量は、好ましくは１５０～２５０ｋｇ／ｍ^３であり、より好ましくは１６０～２４０ｋｇ／ｍ^３であり、さらに好ましくは１８０～２２０ｋｇ／ｍ^３である。このようなスラリー状の高強度モルタル補修材は、左官仕上げの作業性に十分に優れる。

スラリー状の高強度モルタル補修材の流動性は、１５打フローで１２０～１４０ｍｍであることが好ましい。これによって、左官仕上げを十分円滑に行うことができる。高強度モルタル補修材の硬化物は、十分に高い圧縮強度を有する。このため、例えば、圧縮強度の設計基準が１５０Ｎ／ｍｍ^２以上の構造物の補修材として好適に用いることができる。高強度モルタル補修材の硬化物の圧縮強度（材齢：２８日）は、好ましくは１５０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、より好ましくは１６０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、さらに好ましくは１６５Ｎ／ｍｍ^２以上である。このような高強度モルタル補修材は、上記構造物の補修材として一層好適に用いることができる。この圧縮強度は実施例に記載の方法によって測定される値である。

補修用モルタル補修材の製造方法は、特に限定されない。例えば、水以外の原材料の一部又は全部を予め混合しておき、次に、水を添加してミキサで練り混ぜてスラリー化する。その後、水以外の原材料の一部又は残部を練り混ぜる。このように、水以外の原材料を複数回に分けてスラリーに添加してもよい。繊維を配合する場合は、スラリーを調製した後に、ミキサに繊維を添加してさらに練り混ぜる。それぞれの練混ぜに使用するミキサは特に限定されず、モルタルミキサ、二軸強制練りミキサ、パン型ミキサ、グラウトミキサ及びハンドミキサ等を使用することができる。このように、低水セメント比でも練り混ぜやすいため、種々のミキサを使用可能である。例えば、ハンドミキサを用いることが可能であるため、現場で調製がし易く、左官仕上げの作業性に十分に優れる。

高強度モルタル補修材は、例えば、左官仕上げに適合していることから、左官仕上げ用のモルタル補修材として有用である。このような高強度モルタル補修材は、例えば、小規模の補修用途、圧縮強度の設計基準が１５０Ｎ／ｍｍ^２以上の構造物の補修用途として好適に用いることができる。

以上、本発明の一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。

［モルタル補修材の調製１］
以下の原材料（１）～（１０）を準備した。
（１）セメント（Ｃ）
石灰石、珪石、スラグ、石炭灰、建設発生土、及び銅ガラミ等の原料を調合し、キルンで焼成した後、石膏を加えて粉砕することにより、ポルトランドセメントを調製した。調製したポルトランド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」にしたがって測定し、鉱物組成を下記のボーグ式により算出した。鉱物組成を表１に示す。

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

ポルトランドセメントの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」に準じて、ブレーン比表面積をＪＩＳ Ｒ ５２０１－１９９７「セメントの物理試験方法」に準じて、それぞれ測定した。結果を表１に示す。

（２）シリカフューム（ＳＦ） 平均粒子径：０．２４μｍ
シリカフュームの平均粒子径は、以下の手順で求めた。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、シリカフュームの粒子径分布を測定した。この測定結果から、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。試料分散媒としてはヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液（ヘキサメタリン酸ナトリウム濃度：０．２質量％）を用いた。粒子径分布の測定前には出力６００Ｗのホモジナイザーを用いて測定試料を１０分間分散処理した。粒子径分布の演算はＭｉｅ散乱理論に従った。粒子屈折率は１．４５－０．００ｉ、溶媒屈折率は１．３３３とした。各粒子径における通過分積算（体積％）を表２に示す。

（３）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４２８０ｃｍ^２／ｇ
（４）細骨材
珪砂Ａ：珪石砕砂、絶乾密度２．５６ｇ／ｃｍ^３、粗粒率０．５７
珪砂Ｂ：珪石砕砂、絶乾密度２．５６ｇ／ｃｍ^３、粗粒率２．３３

上記無機質微粉末及び細骨材の粒度を、ＪＩＳ Ａ １１０２－２００６「骨材のふるい分け試験方法」を参考にして測定した。結果を表３に示す。

（５）消泡剤：特殊非イオン配合型界面活性剤
（６）減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤（粉末型）
（７）増粘剤
増粘剤Ａ：ベントナイト系増粘剤
増粘剤Ｂ：ポリマー系増粘剤
（８）膨張材：カルシウムサルフォアルミネート・石灰複合系、ＪＩＳ Ａ ６２０２：２０１７「コンクリート用膨張材」適合品
（９）繊維
繊維Ａ：鋼繊維、繊維径：２２０μｍ、繊維長：６ｍｍ
繊維Ｂ：ビニロン繊維、繊維径：２６μｍ、繊維長：６ｍｍ
（１０）練混ぜ水（Ｗ）：上水道水

＜練り混ぜ方法＞
各原材料の練り混ぜには、株式会社 丸東製作所製のハイパワーミキサーＣＢ－３４型のモルタルミキサを使用した。まず、練り混ぜ水以外の原材料をビニール製の袋に全て投入し、空気を含ませて手混合した。手混合後の混合材料を練混ぜ容器に入れ、低速で３０秒間空練りをした。その後、ミキサを停止し、練り混ぜ水を全量投入した。練り混ぜ水の投入後、低速で混練りを開始し、その時点をスラリー化時間の測定開始時刻とした。混練り初期の粉体状からスラリー状に変化した状態を目視で判断し、それまでに要した時間をスラリー化時間とした。

スラリー化後、低速のまま１分間練り混ぜ、ミキサを停止し、へらを使用して練混ぜ容器及びパドルに付着したモルタル塊及び粉末等を掻き落とした。その後、再度低速で１分間練り混ぜ、練混ぜを終了した。なお、練混ぜ量は、水を含むモルタル補修材（モルタル組成物）として１．３Ｌとした。このようにして各実施例及び各比較例のモルタル補修材を調製した。

各実施例及び各比較例における原材料の配合比及び配合量は表４及び表５に示すとおりとした。表４中、「Ｗ／（Ｃ＋ＳＦ）」は、セメントとシリカフュームの合計量１００質量部に対する練り混ぜ水の質量部を示し、「ＳＦ／（Ｃ＋ＳＦ）」は、セメントとシリカフュームの合計量１００質量部に対するシリカフュームの質量部を示す。また、表４及び表５の無機質微粉末、細骨材、消泡剤、減水剤及び増粘剤の「質量部」は、セメントとシリカフュームの合計量に対する質量部を示す。また、表４における無機質微粉末及び細骨材、並びに表５の膨張材の「ｋｇ／ｍ^３」は、高強度モルタル補修材１ｍ^３を基準とする配合量を示し、表５の「繊維Ａ」及び「繊維Ｂ」は、繊維以外の原材料の合計に対して外割で添加した割合（体積％）を示す。

各実施例及び各比較例で用いた無機質微粉末及び細骨材のそれぞれの粒度（表３）と、配合割合（表４）から、無機質微粉末と細骨材とを混合した場合の粒径０．１５ｍｍ以下の粒群の質量比率、及び粒径０．０７５ｍｍ以下の粒群の質量比率をそれぞれ算出した。すなわち、これらの値が、無機質微粉末と細骨材の粒度を合算した値となる。その結果は、表６に示すとおりであった。

［左官仕上げの適性評価］
各実施例及び各比較例で調製したモルタル補修材の左官仕上げの適性を、コテ離れ性、コテ伸び性、耐ダレ性、及び耐割れ性の各観点から、以下の基準で評価した。評価結果は表７に示すとおりであった。

＜コテ離れ性＞
補修箇所にコテでモルタル補修材を塗り付けて、塗り付けたモルタル補修材からコテを離す際の施工性を以下の評価基準で１～３にランク分けした。以下の評価基準のうち「１」が最もコテ離れ性が悪く、「３」が最もコテ離れ性に優れている。
１：モルタル補修材からコテを離す際に、コテにモルタル補修材が張り付き、くっついてくる。
２：モルタル補修材からコテを離す際に、コテにモルタル補修材が若干張り付くが、ゆっくりと離せば剥がれる。
３：モルタル補修材からコテが容易に離れる。

＜コテ伸び性＞
補修箇所にコテでモルタル補修材を塗り付ける際の施工性を以下の評価基準で１～３にランク分けした。以下の評価基準のうち「１」が最もコテ伸び性が悪く、「３」が最もコテ伸び性に優れている。
１：モルタル補修材を塗り付ける際に、コテが重く、モルタル補修材が途切れて広く伸ばすことができない。
２：モルタル補修材を塗り付ける際に、若干の力を要するが、モルタル補修材の切れは発生せず広く伸ばすことができる。
３：モルタル補修材を塗り付ける際に、ほとんど力を入れることなく、広く伸ばすことができる。

＜耐ダレ性＞
補修箇所にコテでモルタル補修材を塗り付けて静置したときのダレの発生の有無を以下の評価基準で１～３にランク分けした。以下の評価基準のうち「１」が最も耐ダレ性が悪く、「３」が最も耐ダレ性に優れている。
１：モルタル補修材を静置するとダレが発生する。
２：モルタル補修材を静置してもダレは発生しないが、若干の振動を加えるとダレが発生する。
３：モルタル補修材に若干の振動を加えてもダレが発生しない。

＜耐割れ性＞
補修箇所に塗り付けたモルタル補修材の表面上を、コテを数回滑らせて仕上げた。仕上げ後の表面におけるひび割れの発生状況から以下の評価基準で１～３にランク分けした。以下の評価基準のうち「１」が最も耐割れ性が悪く、「３」が最も耐割れ性に優れている。
１：補修箇所の表面に微細なひび割れが多く発生する。
２：補修箇所の表面に微細なひび割れが若干発生する。
３：補修箇所の表面に微細なひび割れが発生しない。

上述の各評価結果の平均値を求めて、有効数字２桁で表７に示した。

［フレッシュ性状の評価］
各実施例及び各比較例で調製したモルタル補修材のフレッシュ性状の評価を以下の手順で行った。評価結果は表８に示すとおりであった。

＜スラリー化時間＞
上述の「練り混ぜ方法」で記したスラリー化時間である。

＜モルタル１５打フロー＞
モルタル１５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した。モルタル１５打フローが１２０～１４０ｍｍであれば、左官仕上げで施工しやすいモルタル補修材であるといえる。

［硬化性状の評価］
各実施例及び各比較例で調製したモルタル補修材の硬化性状の評価を以下の手順で行った。評価結果は表８に示すとおりであった。

＜圧縮強度＞
ＪＩＳ Ａ １１３２：２０２０「コンクリートの強度試験用供試体の作り方」に準拠して、５ｃｍ（直径）×１０ｃｍ（高さ）の円柱供試体を作製した。供試体は試験材齢（２８日）まで標準養生した。ＪＩＳ Ａ １１０８：２０１８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して圧縮強度を測定した。

＜割裂引張強度＞
圧縮強度の測定と同じ手順で円柱供試体を作製した。ＪＩＳ Ａ １１１３：２００６「コンクリートの割裂引張強度試験方法」に準拠して割裂引張強度を測定した。

表８の「総合評価」は、左官仕上げの適性、フレッシュ性状、及び硬化性状の各評価結果を考慮して、以下の基準で評価したものである。
◎：左官仕上げの適性評価が２．５以上、スラリー化時間が１分３０秒未満、及び圧縮強度が１６０Ｎ／ｍｍ^２以上である場合
〇：左官仕上げ適性評価が１．５以上且つ２．５未満、スラリー化時間が１分３０秒以上、及び圧縮強度が１６０Ｎ／ｍｍ^２以上である場合
△：左官仕上げの適性評価が１．５未満、スラリー化時間が１分３０秒以上、及び圧縮強度が１６０Ｎ／ｍｍ^２以上である場合
×：左官仕上げの適性評価が１．５未満、スラリー化時間が１分３０秒以上、及び圧縮強度が１６０Ｎ／ｍｍ^２未満である場合

各実施例の総合評価は、◎又は〇であり、左官仕上げの適性、フレッシュ性状、及び硬化性状のいずれの評価も良好であることが確認された。

［耐久性］
実施例５のモルタル補修材の硬化物を用いて、中性化、塩化物イオンの浸透及び凍結融解に対する抵抗性を以下の手順で評価した。

＜中性化に対する抵抗性の評価＞
直方体形状の供試体（４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ）を作製し、ＪＩＳ Ａ １１５３：２０１２「コンクリートの促進中性化試験方法」に準拠して、中性化深さを測定した。ｎ数は３とした。その結果、いずれの供試体も、表９に示すように、促進期間２～２６週間の各経過時点において中性化深さが０．０ｍｍであった。この結果から、実施例５のモルタル補修材の硬化物は中性化に対する抵抗性に十分に優れることが確認された。図１は、促進期間２６週間経過後の供試体の外観を示す写真である。

＜塩化物イオン浸透に対する抵抗性の評価＞
直方体形状（４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ）の供試体を作製し、ＪＳＣＥ－Ｇ５７２－２０１０「浸せきによるコンクリート中の塩化物イオンの見掛けの拡散係数試験方法（案）」に準拠して、１０質量％塩化ナトリウム水溶液に６ヶ月間浸せきした供試体への塩化物イオンの浸透状況をＥＰＭＡで分析して評価した。ＥＰＭＡによる測定では、浸せき後の供試体から切り出した試験片を４０ｍｍ×４０ｍｍの範囲で５２０×５２０点に分割して面分析を実施した。測定によって得られたモルタル表面からの深さ方向に沿う塩化物イオン濃度分布を調べた。結果は、図２に示すとおりであった。

ＪＳＣＥ－Ｇ５７２－２０１０に準拠して、図２の測定結果から、最小二乗法により塩化物イオンの見掛けの拡散係数を算出した。表面塩化物イオン濃度には、１０質量％塩化ナトリウム水溶液の濃度を単位容積換算した値（６４．９ｋｇ／ｍ^３）を用いた。その結果、浸せき６ヶ月間における塩化物イオン浸透深さは２ｍｍ以下であり、塩化物イオンの見掛けの拡散係数は０．００５５ｃｍ^２／年であった。これらの値は、一般的なコンクリートと比べると大幅に小さい。これらの結果から、実施例５のモルタル補修材の硬化物は、塩化物イオン浸透抵抗性に十分に優れていることが確認された。

＜凍結融解抵抗性の評価＞
直方体形状の供試体（１００ｍｍ×１００ｍｍ×４００ｍｍ）を作製し、ＪＩＳ Ａ １１４８：２０１０「コンクリートの凍結融解試験方法（Ａ法）」に準拠して、質量減少率及び相対動弾性係数を測定した。結果を図３及び表７に示す。表１０に示すように、実施例５は、凍結融解サイクルが１０００回を超えても、質量の減少がほぼ無く、相対動弾性係数も低下していなかった。これらの結果から、実施例５のモルタル補修材の硬化物は、凍結融解抵抗性に十分に優れることが確認された。

＜モルタル補修材の調製２＞
モルタルミキサの代わりにハンドミキサを用いて、実施例７，８のモルタル補修材を調製した。実施例７，８で用いた原材料、各原材料の配合比及び配合量は、ぞれぞれ、実施例５，６と同じとした。ハンドミキサとしては、ＨｉＫＯＫＩのブランドで販売されている工機ホールディングスジャパン株式会社製のかくはん機ＵＭ１５Ｖを使用し、スクリューには、ＨｉＫＯＫＩの型番：９８１７０６ スクリュー（Ａ１）（ＵＭ１５標準付属、外径：１１５ｍｍ）を使用した。

練り混ぜ水以外の材料をビニール製の袋に全て投入し、空気を含ませて手混合したものを調製した。練混ぜは、まず、１８Ｌのスチール製のペール缶に練り混ぜ水を全量と手混合した材料の半量とを投入し、１分間練り混ぜて粉体状からスラリー状にした。その後、手混合した材料を４分の１投入し、２分間練り混ぜ、再度スラリー状にした。最後に、残りの手混合した材料を全て投入し、５分間練り混ぜ、再々度スラリー状にして、練混ぜを終了した。このようにして、実施例７，８のモルタル補修材を調製した。

このようにして調製した実施例７，８のモルタル補修材の「左官仕上げの適性評価」、「フレッシュ性状の評価」及び「硬化性状の評価」を行った。評価方法は上述したとおりである。結果は、表１１に示すとおりであった。

モルタルミキサの代わりにハンドミキサを用いた場合も、左官仕上げの適性、フレッシュ性状、及び硬化性状のいずれの評価も良好であることが確認された。

左官仕上げの作業がし易く、硬化性状に優れる高強度モルタル補修材を提供することができる。

Claims (9)

1. セメントと、シリカフュームと、減水剤と、消泡剤と、無機質微粉末と、細骨材と、膨張材とを含む高強度モルタル補修材であって、
   前記セメントは、Ｃ_３Ｓを４０．０～７５．０質量％、及びＣ_３Ａを０質量％を超え且つ２．７質量％未満含有し、並びに、４５μｍふるい残分が２５．０質量％未満であり、
   前記無機質微粉末と前記細骨材とは、合算して、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を１０．０質量％以上４０．０質量％未満、且つ、粒径０．０７５ｍｍ以下の粒群を５．０質量％以上３０．０質量％以下含有し、
   前記無機質微粉末が、石灰石微粉末を含有し、
   前記セメント及び前記シリカフュームの合計量１００質量部に対して、前記シリカフュームを３～３０質量部、及び前記減水剤を０．１～６．０質量部含み、
   前記高強度モルタル補修材１ｍ^３を基準として、前記細骨材を３００～１２００ｋｇ／ｍ^３、及び前記無機質微粉末を５０～６００ｋｇ／ｍ^３含む、高強度モルタル補修材。
2. 増粘剤をさらに含む、請求項１に記載の高強度モルタル補修材。
3. 前記増粘剤は、ベントナイト系増粘剤又はポリマー系増粘剤を含む、請求項２に記載の高強度モルタル補修材。
4. 前記セメント及び前記シリカフュームの合計量１００質量部に対して、前記増粘剤を０．０１～２．０質量部含む、請求項２又は３に記載の高強度モルタル補修材。
5. 繊維をさらに含み、
   前記繊維は、無機繊維及び有機繊維の少なくとも一方を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の高強度モルタル補修材。
6. 前記繊維が前記無機繊維を含む場合、当該無機繊維は、鋼繊維、ステンレス繊維、アモルファス合金繊維、ガラス繊維、炭素繊維及びバサルト繊維からなる群より選ばれる少なくとも一つを含み、
   前記繊維が前記有機繊維を含む場合、当該有機繊維は、ビニロン繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ＰＥ繊維、ＰＰ繊維、ＰＶＡ繊維及びＰＢＯ繊維からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む、請求項５に記載の高強度モルタル補修材。
7. 前記繊維の含有量は、前記繊維以外の成分全体に対して外割で０．１～３体積％である、請求項５又は６に記載の高強度モルタル補修材。
8. 前記セメント及び前記シリカフュームの合計量１００質量部に対して、水を１０～２５質量部含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の高強度モルタル補修材。
9. 当該高強度モルタル補修材は、圧縮強度の設計基準が１５０Ｎ／ｍｍ^２以上の構造物に対する補修に用いられる、請求項１～８のいずれか一項に記載の高強度モルタル補修材。