モルタル組成物
【課題】低水比でもスラリー中の巻き込み空気量が少ないモルタル組成物を提供すること。
【解決手段】セメントと、シリカフュームと、水と、減水剤と、消泡剤と、細骨材と、高張力繊維とを含み、消泡剤は、構造単位としてオキシプロピレン、オキシエチレン及びアルキル鎖を有する化合物であり、オキシプロピレン構造単位１００モルに対して、オキシエチレン構造単位が１３〜２２モルであり、アルキル鎖中のメチレン構造単位が４１モル以下である、モルタル組成物。
【解決手段】セメントと、シリカフュームと、水と、減水剤と、消泡剤と、細骨材と、高張力繊維とを含み、消泡剤は、構造単位としてオキシプロピレン、オキシエチレン及びアルキル鎖を有する化合物であり、オキシプロピレン構造単位１００モルに対して、オキシエチレン構造単位が１３〜２２モルであり、アルキル鎖中のメチレン構造単位が４１モル以下である、モルタル組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モルタル組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、構造部材の軽量化、鉄筋使用量の削減等の要求に伴い、１５０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を発現し、しかも曲げ強度の高い超高強度コンクリートが提案されている。これらのコンクリートでは、セメント、ポゾラン質微粉末、骨材、高性能減水剤、金属繊維が使用され、熱養生によって超高強度化が図られている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
また、引張応力下で擬似ひずみ硬化（初期ひびわれ発生後に引張応力が上昇する挙動）を示し、変形が増大してもひび割れ幅の抑制機能を有する高じん性の繊維補強セメント複合材料が提案されている（特許文献３参照）。このセメント複合材料では、ポリビニルアルコールの等の有機短繊維によって、高じん性化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８１００４号公報
【特許文献２】特開２００６−２９８６７９号公報
【特許文献３】特開２０００−７３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に超高強度コンクリートは、高強度を得るために材料中の空気量を可能な限り低くする必要がある。しかしながら、超高強度コンクリートは低水比で製造されるため、スラリー中に一旦空気を巻き込むと消泡しにくい特性を持っており、高強度化には限界があった。このため、低水比でも巻き込み空気量の少ない高じん性かつ高強度な材料が求められている。
【０００６】
そこで本発明は、低水比でもスラリー中の巻き込み空気量が少ないモルタル組成物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】
【０００７】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の鉱物組成及び粒度分布を有するセメントと、シリカフュームと、減水剤と、細骨材と、高張力繊維とを特定の構造を有する成分を含む消泡剤と組み合わせることで、モルタル組成物のスラリー中の空気量を低減することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、セメントと、シリカフュームと、水と、減水剤と、消泡剤と、細骨材と、高張力繊維とを含み、消泡剤は、構造単位としてオキシプロピレン、オキシエチレン及びアルキル鎖を有する化合物であり、オキシプロピレン構造単位１００モルに対して、オキシエチレン構造単位が１３〜２２モルであり、アルキル鎖中のメチレン構造単位が４１モル以下であるモルタル組成物を提供する。このようなモルタル組成物は、スラリー中の巻き込み空気量が少ない。
【０００９】
本発明のモルタル組成物に含まれるセメントは、Ｃ３Ｓを４０．０〜７５．０質量％及びＣ３Ａを２．７質量％未満含有し、かつ、４５μｍふるい残分が２５．０質量％未満であることが好ましい。
【００１０】
また、細骨材は、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を１５〜８５質量％、かつ、０．０７５ｍｍ以下の粒群を３〜２０質量％含有することが好ましい。
【００１１】
モルタル組成物のじん性及び強度を更に向上させる観点から、シリカフュームの平均粒子径が０．０５〜２．０μｍであることが好ましい。そして、本発明のモルタル組成物は、セメントを基準として、シリカヒュームを３〜３０質量％含むことが好ましい。
【００１２】
本発明のモルタル組成物は、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質量部及び減水剤を０．５〜６．０質量部含むことが好ましい。これにより、モルタル組成物のじん性及び強度がより一層向上する。
【００１３】
本発明のモルタル組成物において、高張力繊維は、引張強度が１００〜１００００Ｎ／ｍｍ２、アスペクト比が４０〜２５０であり、モルタル組成物に対する含有量が外割りで０．３〜５．０体積％であることが好ましい。この範囲とすることで、更に高いじん性と高い圧縮強度及び引張強度を得ることができる。また、上記高張力繊維は、金属繊維、炭素繊維及びアラミド繊維からなる群より選ばれる１種以上の繊維であると、モルタル組成物の強度をより一層向上することができる。
【００１４】
また、本発明モルタル組成物は、耐火性能を向上する観点から、有機繊維を更に含むことが好ましい。上記有機繊維は、繊度が１．０〜２０ｄｔｅｘ、アスペクト比が２００〜９００であり、モルタル組成物に対する含有量が外割りで０．０５〜３体積％であると、モルタル組成物の耐火性能をより向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、低水比でもスラリー中の巻き込み空気量が少ないモルタル組成物を提供するモルタル組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１及び２で用いた消泡剤Ａの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図２】比較例１及び３で用いた消泡剤Ｂの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図３】比較例２及び４で用いた消泡剤Ｃの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のモルタル組成物は、セメントと、シリカフュームと、水と、減水剤と、消泡剤と、細骨材と、高張力繊維とを含むものである。以下、本発明に係るモルタル組成物の好適な実施形態について説明する。
【００１８】
セメントの鉱物組成は、好ましくはＣ３Ｓ量が４０．０〜７５．０質量％であり、Ｃ３Ａ量が２．７質量％未満である。セメントのＣ３Ｓ量は、好ましくは４５．０〜７３．０質量％、より好ましくは４８．０〜７０．０質量％であり、更に好ましくは５０．０〜６８．０質量％である。Ｃ３Ａ量は、好ましくは２．３質量％未満であり、より好ましくは２．１質量％未満であり、更に好ましくは１．９質量％未満である。Ｃ３Ｓ量が４０．０質量％未満では圧縮強度及び引張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、Ｃ３Ａ量が２．７質量％以上では引張強度が低くなる傾向がある。なお、Ｃ３Ａ量の下限値は特に限定されないが、０．１質量％程度である。
【００１９】
セメントのＣ２Ｓ量は、好ましくは９．５〜４０．０質量％、より好ましくは１０．０〜３５．０質量％であり、更に好ましくは１２．０〜３０．０質量％である。Ｃ４ＡＦ量は、好ましくは９．０〜１８．０質量％、より好ましくは１０．０〜１５．０質量％であり、更に好ましくは１１．０〜１５．０質量％である。このようなセメントの鉱物組成の範囲であれば、モルタル組成物の高いじん性、高い圧縮強度、高い引張強度及び高い流動性をよりよく確保できる。
【００２０】
セメントの粒度は、４５μｍふるい残分が、好ましくは上限で２５．０質量％未満であり、より好ましくは２０．０質量％であり、更に好ましくは１８．０質量％であり、特に好ましくは１６．０質量％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２．０質量％である。セメントの粒度がこの範囲であれば、高い引張強度をよりよく確保でき、また、このセメントを使用して調製したモルタルスラリーは適度な粘性があるため高張力繊維が十分に分散する。
【００２１】
セメントのブレーン比表面積は、好ましくは２５００〜４８００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２８００〜４０００ｃｍ２／ｇ、更に好ましくは３０００〜３６００ｃｍ２／ｇであり、特に好ましくは３１００〜３５００ｃｍ２／ｇである。セメントのブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ未満ではモルタル組成物の強度が低くなる傾向があり、４８００ｃｍ２／ｇを超えると低水セメント比での流動性が低下する傾向がある。
【００２２】
本実施形態に係るセメントの製造にあたっては、通常のセメントと特に異なる操作を行う必要は無い。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変え、実機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。焼成するキルンとしては、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混合することもできる。
【００２３】
モルタル組成物中のセメント量は、好ましくは８５０〜１８００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは９００〜１６００ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは１０００〜１５００ｋｇ／ｍ３である。
【００２４】
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ＳｉＯ２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、より好ましくは０．１０〜１．５μｍ、更に好ましくは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、モルタル組成物の高いじん性、高い圧縮強度、高い引張強度及び高い流動性を確保できる。
【００２５】
本実施形態のモルタル組成物において、セメントを基準としたシリカフューム含有量は、好ましくは３〜３０質量％、より好ましくは５〜２０質量％、更に好ましくは１０〜１８質量％である。また、モルタル１ｍ３当たりのシリカフュームの単位量は、好ましくは３０〜６００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは５０〜４００ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは１００〜３００ｋｇ／ｍ３である。
【００２６】
減水剤としては、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、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等を使用することができる。低水セメント比での流動性を確保する観点から、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いることが好ましく、ポリカルボン酸系の高性能減水剤を用いることがより好ましい。本実施形態に係るモルタル組成物は、セメントとシリカフュームの合量１００質量部に対して、減水剤を好ましくは０．５〜６．０質量部、より好ましくは１．０〜４．０質量部、更に好ましくは２．５〜３．５質量部含む。また、モルタル１ｍ３当たりの減水剤の単位量は、好ましくは５〜１００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは１０〜８０ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは２０〜６０ｋｇ／ｍ３である。
【００２７】
本実施形態に係る消泡剤は、構造単位としてオキシプロピレン、オキシエチレン及びアルキル鎖を有する化合物である。この消泡剤は、オキシプロピレン構造単位１００モルに対して、オキシエチレン構造単位が１３〜２２モル、好ましくは１５〜２２モルであり、アルキル鎖中のメチレン構造単位が４１モル以下、好ましくは３０モル以下である。これらの構造単位のモル比がこの範囲内にあると、モルタル組成物のスラリー中の巻き込み空気量が低く保たれる。
【００２８】
消泡剤におけるオキシプロピレン構造単位は、式（１）：
【化１】
で示すことができ、
オキシエチレン構造単位は、式（２）：
【化２】
で示すことができ、
アルキル鎖中のメチレン構造単位は、式（３）：
【化３】
で示すことができる。なお、式（１）及び（２）中のメチレン基は、式（３）で示すメチレン構造単位には含めないものとする。
【００２９】
消泡剤の使用量は、セメントとシリカフュームの合計量１００質量部に対して、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、更に好ましくは０．０３〜１．０質量部である。また、モルタル１ｍ３当たりの消泡剤量の単位量は、好ましくは０．１〜３０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは０．２〜２４ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは０．４〜１５ｋｇ／ｍ３である。
【００３０】
本実施形態に係る消泡剤としては、例えば、特殊非イオン配合型界面活性剤を好適に用いることができ、具体的には、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル系の化合物が挙げられる。消泡剤の形態としては、液状の化合物をそのまま用いてもよいし、液状の化合物をシリカ等の粉体に含浸させて粉末にしたものを用いることもできる。
【００３１】
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、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、電気炉酸化スラグ細骨材等を使用することができる。本実施形態における細骨材は粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を好ましくは１５〜８５質量％、より好ましくは２０〜７０質量％、更に好ましくは２５〜４５質量％含む。１５質量％未満では、モルタルスラリーの粘性が低すぎるため金属繊維が十分に分散しないおそれがある。８５質量％を超えると、微粉量が多すぎて粘性が高くなり、所定のフローを出すためには水セメント比を増やす必要があるため強度低下に繋がるおそれがある。また、粒径０．０７５ｍｍ以下の粒群を好ましくは３〜２０質量％、より好ましくは５〜１５質量％含む。微粒分の調製方法は、特に限定されないが、例えば、粒度の異なる細骨材を混ぜ合わせることによって調製可能である。
【００３２】
モルタル１ｍ３当たりの細骨材量は、好ましくは４００〜１０００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは４３０〜８５０ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは５００〜７５０ｋｇ／ｍ３である。
【００３３】
高張力繊維としては、金属繊維、炭素繊維、アラミド繊維及び高強度ポリエチレン繊維（例えば、東洋紡株式会社製、商品名「ダイニーマ」）等が挙げられる。金属繊維として、鋼繊維、ステンレス繊維、アモルファス合金繊維等を使用することができる。高張力繊維の繊維径は０．０５〜１．２０ｍｍが好ましく、０．０８〜０．７０ｍｍがより好ましく、０．１０〜０．３５ｍｍが更に好ましい。高張力繊維の繊維長は３〜６０ｍｍが好ましく、５〜３５ｍｍがより好ましく、７〜２０ｍｍが更に好ましい。高張力繊維のアスペクト比（繊維長／繊維径）は４０〜２５０が好ましく、５０〜２００がより好ましく、８０〜１７０が更に好ましい。高張力繊維の引張強度は１００〜１００００Ｎ／ｍｍ２が好ましく、５００〜５０００Ｎ／ｍｍ２より好ましく、２０００〜３０００Ｎ／ｍｍ２が更に好ましい。高張力繊維の密度は、１〜２０ｇ／ｃｍ３が好ましく、５〜１０ｇ／ｃｍ３がより好ましい。このような高張力繊維を用いることで、モルタル組成物に高いじん性、高い圧縮強度、高い引張強度及び高い流動性を付与することができる。
【００３４】
また、本実施形態に係るモルタル組成物は、モルタル組成物に対して外割りで（すなわち、モルタル組成物における、高張力繊維を除いた組成物１００体積％に対して）高張力繊維を好ましくは０．３〜５．０体積％、より好ましくは０．５〜４．０体積％、更に好ましくは１．０〜２．５体積％含む。高張力繊維が０．３体積％未満では擬似ひずみ硬化を示すような高いじん性が得られない場合があり、５．０体積％を超えるとモルタルの練混ぜが困難になる場合がある。また、モルタル１ｍ３に対する高張力繊維の配合量は、外割りで好ましくは２３〜３９３ｋｇ、より好ましくは３９〜３１４ｋｇ、更に好ましくは７９〜１９６ｋｇである。
【００３５】
本実施形態に係るモルタル組成物は、有機繊維を更に含むことで高い耐火性能を得ることが可能である。有機繊維としては、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維等が挙げられる。
【００３６】
有機繊維の繊度は１．０〜２０ｄｔｅｘが好ましく、１．５〜１５ｄｔｅｘがより好ましく、２．０〜４．０ｄｔｅｘが更に好ましい。有機繊維の引張強度は１〜６ｃＮ／ｄｔｅｘが好ましく、１．５〜５ｃＮ／ｄｔｅｘがより好ましく、２〜４ｃＮ／ｄｔｅｘが更に好ましい。有機繊維の伸度は４００％以下が好ましく、３００％以下がより好ましく、５０〜２００％が更に好ましい。有機繊維の繊維長は３〜３０ｍｍが好ましく、４〜２０ｍｍがより好ましく、５〜１５ｍｍが更に好ましい。有機繊維の密度は０．８〜１．５ｇ／ｃｍ３が好ましく、０．８〜１．３ｇ／ｃｍ３がより好ましく、０．８５〜０．９５ｇ／ｃｍ３が更に好ましい。有機繊維のアスペクト比（繊維長／繊維径）は、２００〜９００が好ましく、３００〜８００がより好ましく、４００〜７００が更に好ましい。
【００３７】
このような範囲の有機繊維を添加することで、モルタル組成物の高いじん性、高い圧縮強度、高い引張強度及び高い流動性に加えて、高い耐火性能を確保できる。
【００３８】
本実施形態に係るモルタル組成物は、モルタル組成物に対して外割りで（すなわち、モルタル組成物における、高張力繊維を除いた組成物１００体積％に対して）有機繊維を好ましくは０．０５〜３．０体積％、より好ましくは０．１〜２．０体積％、更に好ましくは０．１５〜１．０体積％含む。有機繊維が０．０５体積％未満では十分な耐火爆裂性が得られない場合があり、３．０体積％を超えるとモルタル組成物中への練混ぜが困難になる場合がある。また、モルタル１ｍ３に対する有機繊維量の配合量は、外割りで好ましくは０．５〜３０ｋｇ、より好ましくは１〜２０ｋｇ、更に好ましくは１．５〜１０ｋｇである。
【００３９】
また、本実施形態に係るモルタル組成物は、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、より好ましくは１２〜２０質量部、更に好ましくは１３〜１８質量部含む。モルタル１ｍ３当たりの単位水量は、好ましくは１８０〜２８０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは２００〜２７０ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは２１０〜２６０ｋｇ／ｍ３である。
【００４０】
本実施形態に係るモルタル組成物には、必要に応じて、膨張材、収縮低減剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、増粘剤、ガラス繊維、合成樹脂粉末、ポリマーエマルジョン、ポリマーディスパージョン等を１種以上添加してもよい。
【００４１】
さらに、上記本実施形態に係るモルタル組成物に、粗骨材を適量組み合わせることにより、コンクリートを調製してもよい。粗骨材の量や、水の量は、目標圧縮強度、じん性、目標スランプに応じて適時変えればよい。粗骨材としては、砂利、砕石、石灰石骨材、高炉スラグ粗骨材、電気炉酸化スラグ粗骨材等を使用することができる。また、５ｍｍの篩いに８５質量％以上とどまる粗骨材がより好ましい。
【００４２】
本実施形態に係るモルタル組成物の製造方法は、特に限定されないが、水、減水剤及び繊維材料以外の材料の一部又は全部を予め混合しておき、次に、水、減水剤を添加してミキサに入れて練り混ぜ、モルタルを製造した後、更に繊維材料をミキサに入れて練り混ぜる。モルタルの練混ぜに使用するミキサは特に限定されず、モルタル用ミキサ、二軸強制練りミキサ、パン型ミキサ、グラウトミキサ等を使用することができる。
【００４３】
本発明のモルタル組成物は、高じん性、高強度が求められるＰＣ梁、高耐久性パネル、ブロック耐震壁、橋梁の補修・補強などに特に有効である。
【００４４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００４６】
［使用材料の準備］
実施例及び比較例のモルタル組成物を作製するために、以下に示す材料を準備した。
（１）セメント：
ポルトランドセメントを、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変え、実機キルンで焼成した後、石膏を加えて粉砕することによって調製した。得られたセメントの化学成分を、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析法」に準じて測定し、下式により鉱物組成を算出した。得られたセメントの鉱物組成を表１に示す。
Ｃ３Ｓ量＝（４．０７×ＣａＯ）−（７．６０×ＳｉＯ２）−（６．７２×Ａｌ２Ｏ３）−（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３）−（２．８５×ＳＯ３）
Ｃ２Ｓ量＝（２．８７×ＳｉＯ２）−（０．７５４×Ｃ３Ｓ）
Ｃ３Ａ量＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３）−（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３）
Ｃ４ＡＦ量＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３
【００４７】
また、得られたセメントの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」に準じて測定した。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
（２）シリカフューム（ＳＦ）：平均粒子径０．２３μｍ
シリカフュームの平均粒子径は、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」）を用いて測定した粒子径分布より、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。試料分散媒は０．２％ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、測定前に出力６００Ｗのホモジナイザーにて１０分間分散処理した。粒度分布の演算は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。各粒度の通過分積算（体積％）を表２に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
（３）細骨材
（ｉ）砕砂：安山岩砕砂、表乾密度２．６２ｇ／ｃｍ３、粗粒率２．８０、吸水率２．５質量％
（ｉｉ）珪砂：表乾密度２．６３ｇ／ｃｍ３
【００５２】
上記砕砂及び珪砂の粒度は、ＪＩＳ Ａ １１０２−２００６「骨材のふるい分け試験方法」によって測定した。次いで、砕砂及び珪砂を混合して所定の粒度になるように調整した。結果を表３に示す。
【００５３】
【表３】
【００５４】
（４）減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤
（５）消泡剤：
（ｉ）消泡剤Ａ(特殊非イオン配合型界面活性剤)
（ｉｉ）消泡剤Ｂ（ポリエーテル系化合物）
（ｉｉｉ）消泡剤Ｃ(ポリアルキレングリコール系化合物)
図１〜３は、上記消泡剤Ａ〜Ｃをそれぞれ重メタノールに溶解し、ＮＭＲ測定装置（ＢＲＵＫＥＲ製、商品名「ＡＶＡＮＣＥ」）を用いて測定した１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。上記消泡剤の構造単位である、オキシプロピレン構造単位、オキシエチレン構造単位及びアルキル鎖のメチレン構造単位のモル比を、オキシプロピレン構造単位中のメチル基に由来するシグナルの積分値を基準に算出した。この内、オキシプロピレン構造単位に対するオキシエチレン構造単位のモル比を、３．５ｐｐｍ付近に現れるオキシプロピレン構造単位のメチル基以外の炭化水素基に由来するシグナル及びオキシエチレン構造単位の炭化水素基に由来するシグナルの積分値からオキシプロピレン構造単位のメチル基以外の炭化水素基に由来するシグナルの積分値を差し引くことにより算出した。消泡剤中のオキシプロピレン構造単位、オキシエチレン構造単位及びアルキル鎖中のエチレン構造単位のモル比を表４に示す。
【００５５】
【表４】
【００５６】
（６）高張力繊維：鋼繊維（東京製綱社製、商品名「ＣＷ９４１６」）、密度：７．８７ｇ／ｃｍ３、繊維径０．１６ｍｍ、繊維長１３ｍｍ、アスペクト比８１．２５、引張強度２２００Ｎ／ｍｍ２
（７）有機繊維：ポリプロピレン繊維（ダイワボウポリテック社製、商品名「ＰＺ」）、繊度２．３４ｄｔｅｘ、引張強度３．１１ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度１２６．４％、繊維長１０．０ｍｍ、水分率３５．２％、密度：０．９１ｇ／ｃｍ３、アスペクト比５８８
（８）練混ぜ水：上水道水
【００５７】
［モルタル組成物の作製］
モルタル組成物の作製を、表５の配合組成に基づき、以下の通りに行った。
【００５８】
セメント、シリカフューム、細骨材及び消泡剤をモルタル用ホバートミキサに加え、低速で３０秒間攪拌した。次に、減水剤を含む練混ぜ水をミキサ内に投入して低速で１０分間、高速で３分間撹拌し、さらに、ポリプロピレン繊維及び鋼繊維を投入して低速で１分間撹拌し、モルタル組成物を作製した。
【００５９】
【表５】
＊１：セメント及びシリカフュームの合計量１００質量％に対する水の量。
＊２：減水剤中の水分は単位水量に含める。
＊３：モルタル組成物に対して外割りで添加した値。
【００６０】
［モルタル組成物の評価］
（１）フレッシュ性状
（試験方法）
作製したモルタル組成物を用いて、０打フロー及びスラリー中の空気量を測定した。０打フローは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：−１９９７「セメントの物理試験方法」に準じ、落下無しの条件で測定した。スラリー中の空気量はＪＩＳ Ａ １１２８−２００５「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法−空気室圧力方法」に準じ、１Ｌの容器を用いて測定した。
【００６１】
（評価結果）
表６に、０打フローの値、及び、スラリー中の空気量の測定結果を示す。
【００６２】
【表６】
【００６３】
０打フローは配合Ｎｏ．が同じであれば消泡剤の種別によらずほぼ同じであった。
【００６４】
これに対し、スラリー中の空気量は配合Ｎｏ．１、Ｎｏ．２とも実施例は比較例の６割弱程度となっており、空気量は十分低減されていた。
【００６５】
以上のことから、添加する消泡剤として、特定の構造単位を特定の割合で含むものを採用すると、モルタル組成物のスラリー中の空気量を低減することができることが確認された。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モルタル組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、構造部材の軽量化、鉄筋使用量の削減等の要求に伴い、１５０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を発現し、しかも曲げ強度の高い超高強度コンクリートが提案されている。これらのコンクリートでは、セメント、ポゾラン質微粉末、骨材、高性能減水剤、金属繊維が使用され、熱養生によって超高強度化が図られている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
また、引張応力下で擬似ひずみ硬化（初期ひびわれ発生後に引張応力が上昇する挙動）を示し、変形が増大してもひび割れ幅の抑制機能を有する高じん性の繊維補強セメント複合材料が提案されている（特許文献３参照）。このセメント複合材料では、ポリビニルアルコールの等の有機短繊維によって、高じん性化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８１００４号公報
【特許文献２】特開２００６−２９８６７９号公報
【特許文献３】特開２０００−７３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に超高強度コンクリートは、高強度を得るために材料中の空気量を可能な限り低くする必要がある。しかしながら、超高強度コンクリートは低水比で製造されるため、スラリー中に一旦空気を巻き込むと消泡しにくい特性を持っており、高強度化には限界があった。このため、低水比でも巻き込み空気量の少ない高じん性かつ高強度な材料が求められている。
【０００６】
そこで本発明は、低水比でもスラリー中の巻き込み空気量が少ないモルタル組成物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】
【０００７】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の鉱物組成及び粒度分布を有するセメントと、シリカフュームと、減水剤と、細骨材と、高張力繊維とを特定の構造を有する成分を含む消泡剤と組み合わせることで、モルタル組成物のスラリー中の空気量を低減することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、セメントと、シリカフュームと、水と、減水剤と、消泡剤と、細骨材と、高張力繊維とを含み、消泡剤は、構造単位としてオキシプロピレン、オキシエチレン及びアルキル鎖を有する化合物であり、オキシプロピレン構造単位１００モルに対して、オキシエチレン構造単位が１３〜２２モルであり、アルキル鎖中のメチレン構造単位が４１モル以下であるモルタル組成物を提供する。このようなモルタル組成物は、スラリー中の巻き込み空気量が少ない。
【０００９】
本発明のモルタル組成物に含まれるセメントは、Ｃ３Ｓを４０．０〜７５．０質量％及びＣ３Ａを２．７質量％未満含有し、かつ、４５μｍふるい残分が２５．０質量％未満であることが好ましい。
【００１０】
また、細骨材は、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を１５〜８５質量％、かつ、０．０７５ｍｍ以下の粒群を３〜２０質量％含有することが好ましい。
【００１１】
モルタル組成物のじん性及び強度を更に向上させる観点から、シリカフュームの平均粒子径が０．０５〜２．０μｍであることが好ましい。そして、本発明のモルタル組成物は、セメントを基準として、シリカヒュームを３〜３０質量％含むことが好ましい。
【００１２】
本発明のモルタル組成物は、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質量部及び減水剤を０．５〜６．０質量部含むことが好ましい。これにより、モルタル組成物のじん性及び強度がより一層向上する。
【００１３】
本発明のモルタル組成物において、高張力繊維は、引張強度が１００〜１００００Ｎ／ｍｍ２、アスペクト比が４０〜２５０であり、モルタル組成物に対する含有量が外割りで０．３〜５．０体積％であることが好ましい。この範囲とすることで、更に高いじん性と高い圧縮強度及び引張強度を得ることができる。また、上記高張力繊維は、金属繊維、炭素繊維及びアラミド繊維からなる群より選ばれる１種以上の繊維であると、モルタル組成物の強度をより一層向上することができる。
【００１４】
また、本発明モルタル組成物は、耐火性能を向上する観点から、有機繊維を更に含むことが好ましい。上記有機繊維は、繊度が１．０〜２０ｄｔｅｘ、アスペクト比が２００〜９００であり、モルタル組成物に対する含有量が外割りで０．０５〜３体積％であると、モルタル組成物の耐火性能をより向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、低水比でもスラリー中の巻き込み空気量が少ないモルタル組成物を提供するモルタル組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１及び２で用いた消泡剤Ａの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図２】比較例１及び３で用いた消泡剤Ｂの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図３】比較例２及び４で用いた消泡剤Ｃの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のモルタル組成物は、セメントと、シリカフュームと、水と、減水剤と、消泡剤と、細骨材と、高張力繊維とを含むものである。以下、本発明に係るモルタル組成物の好適な実施形態について説明する。
【００１８】
セメントの鉱物組成は、好ましくはＣ３Ｓ量が４０．０〜７５．０質量％であり、Ｃ３Ａ量が２．７質量％未満である。セメントのＣ３Ｓ量は、好ましくは４５．０〜７３．０質量％、より好ましくは４８．０〜７０．０質量％であり、更に好ましくは５０．０〜６８．０質量％である。Ｃ３Ａ量は、好ましくは２．３質量％未満であり、より好ましくは２．１質量％未満であり、更に好ましくは１．９質量％未満である。Ｃ３Ｓ量が４０．０質量％未満では圧縮強度及び引張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、Ｃ３Ａ量が２．７質量％以上では引張強度が低くなる傾向がある。なお、Ｃ３Ａ量の下限値は特に限定されないが、０．１質量％程度である。
【００１９】
セメントのＣ２Ｓ量は、好ましくは９．５〜４０．０質量％、より好ましくは１０．０〜３５．０質量％であり、更に好ましくは１２．０〜３０．０質量％である。Ｃ４ＡＦ量は、好ましくは９．０〜１８．０質量％、より好ましくは１０．０〜１５．０質量％であり、更に好ましくは１１．０〜１５．０質量％である。このようなセメントの鉱物組成の範囲であれば、モルタル組成物の高いじん性、高い圧縮強度、高い引張強度及び高い流動性をよりよく確保できる。
【００２０】
セメントの粒度は、４５μｍふるい残分が、好ましくは上限で２５．０質量％未満であり、より好ましくは２０．０質量％であり、更に好ましくは１８．０質量％であり、特に好ましくは１６．０質量％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２．０質量％である。セメントの粒度がこの範囲であれば、高い引張強度をよりよく確保でき、また、このセメントを使用して調製したモルタルスラリーは適度な粘性があるため高張力繊維が十分に分散する。
【００２１】
セメントのブレーン比表面積は、好ましくは２５００〜４８００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２８００〜４０００ｃｍ２／ｇ、更に好ましくは３０００〜３６００ｃｍ２／ｇであり、特に好ましくは３１００〜３５００ｃｍ２／ｇである。セメントのブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ未満ではモルタル組成物の強度が低くなる傾向があり、４８００ｃｍ２／ｇを超えると低水セメント比での流動性が低下する傾向がある。
【００２２】
本実施形態に係るセメントの製造にあたっては、通常のセメントと特に異なる操作を行う必要は無い。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変え、実機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。焼成するキルンとしては、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混合することもできる。
【００２３】
モルタル組成物中のセメント量は、好ましくは８５０〜１８００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは９００〜１６００ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは１０００〜１５００ｋｇ／ｍ３である。
【００２４】
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ＳｉＯ２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、より好ましくは０．１０〜１．５μｍ、更に好ましくは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、モルタル組成物の高いじん性、高い圧縮強度、高い引張強度及び高い流動性を確保できる。
【００２５】
本実施形態のモルタル組成物において、セメントを基準としたシリカフューム含有量は、好ましくは３〜３０質量％、より好ましくは５〜２０質量％、更に好ましくは１０〜１８質量％である。また、モルタル１ｍ３当たりのシリカフュームの単位量は、好ましくは３０〜６００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは５０〜４００ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは１００〜３００ｋｇ／ｍ３である。
【００２６】
減水剤としては、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、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等を使用することができる。低水セメント比での流動性を確保する観点から、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いることが好ましく、ポリカルボン酸系の高性能減水剤を用いることがより好ましい。本実施形態に係るモルタル組成物は、セメントとシリカフュームの合量１００質量部に対して、減水剤を好ましくは０．５〜６．０質量部、より好ましくは１．０〜４．０質量部、更に好ましくは２．５〜３．５質量部含む。また、モルタル１ｍ３当たりの減水剤の単位量は、好ましくは５〜１００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは１０〜８０ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは２０〜６０ｋｇ／ｍ３である。
【００２７】
本実施形態に係る消泡剤は、構造単位としてオキシプロピレン、オキシエチレン及びアルキル鎖を有する化合物である。この消泡剤は、オキシプロピレン構造単位１００モルに対して、オキシエチレン構造単位が１３〜２２モル、好ましくは１５〜２２モルであり、アルキル鎖中のメチレン構造単位が４１モル以下、好ましくは３０モル以下である。これらの構造単位のモル比がこの範囲内にあると、モルタル組成物のスラリー中の巻き込み空気量が低く保たれる。
【００２８】
消泡剤におけるオキシプロピレン構造単位は、式（１）：
【化１】
で示すことができ、
オキシエチレン構造単位は、式（２）：
【化２】
で示すことができ、
アルキル鎖中のメチレン構造単位は、式（３）：
【化３】
で示すことができる。なお、式（１）及び（２）中のメチレン基は、式（３）で示すメチレン構造単位には含めないものとする。
【００２９】
消泡剤の使用量は、セメントとシリカフュームの合計量１００質量部に対して、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、更に好ましくは０．０３〜１．０質量部である。また、モルタル１ｍ３当たりの消泡剤量の単位量は、好ましくは０．１〜３０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは０．２〜２４ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは０．４〜１５ｋｇ／ｍ３である。
【００３０】
本実施形態に係る消泡剤としては、例えば、特殊非イオン配合型界面活性剤を好適に用いることができ、具体的には、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル系の化合物が挙げられる。消泡剤の形態としては、液状の化合物をそのまま用いてもよいし、液状の化合物をシリカ等の粉体に含浸させて粉末にしたものを用いることもできる。
【００３１】
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、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、電気炉酸化スラグ細骨材等を使用することができる。本実施形態における細骨材は粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を好ましくは１５〜８５質量％、より好ましくは２０〜７０質量％、更に好ましくは２５〜４５質量％含む。１５質量％未満では、モルタルスラリーの粘性が低すぎるため金属繊維が十分に分散しないおそれがある。８５質量％を超えると、微粉量が多すぎて粘性が高くなり、所定のフローを出すためには水セメント比を増やす必要があるため強度低下に繋がるおそれがある。また、粒径０．０７５ｍｍ以下の粒群を好ましくは３〜２０質量％、より好ましくは５〜１５質量％含む。微粒分の調製方法は、特に限定されないが、例えば、粒度の異なる細骨材を混ぜ合わせることによって調製可能である。
【００３２】
モルタル１ｍ３当たりの細骨材量は、好ましくは４００〜１０００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは４３０〜８５０ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは５００〜７５０ｋｇ／ｍ３である。
【００３３】
高張力繊維としては、金属繊維、炭素繊維、アラミド繊維及び高強度ポリエチレン繊維（例えば、東洋紡株式会社製、商品名「ダイニーマ」）等が挙げられる。金属繊維として、鋼繊維、ステンレス繊維、アモルファス合金繊維等を使用することができる。高張力繊維の繊維径は０．０５〜１．２０ｍｍが好ましく、０．０８〜０．７０ｍｍがより好ましく、０．１０〜０．３５ｍｍが更に好ましい。高張力繊維の繊維長は３〜６０ｍｍが好ましく、５〜３５ｍｍがより好ましく、７〜２０ｍｍが更に好ましい。高張力繊維のアスペクト比（繊維長／繊維径）は４０〜２５０が好ましく、５０〜２００がより好ましく、８０〜１７０が更に好ましい。高張力繊維の引張強度は１００〜１００００Ｎ／ｍｍ２が好ましく、５００〜５０００Ｎ／ｍｍ２より好ましく、２０００〜３０００Ｎ／ｍｍ２が更に好ましい。高張力繊維の密度は、１〜２０ｇ／ｃｍ３が好ましく、５〜１０ｇ／ｃｍ３がより好ましい。このような高張力繊維を用いることで、モルタル組成物に高いじん性、高い圧縮強度、高い引張強度及び高い流動性を付与することができる。
【００３４】
また、本実施形態に係るモルタル組成物は、モルタル組成物に対して外割りで（すなわち、モルタル組成物における、高張力繊維を除いた組成物１００体積％に対して）高張力繊維を好ましくは０．３〜５．０体積％、より好ましくは０．５〜４．０体積％、更に好ましくは１．０〜２．５体積％含む。高張力繊維が０．３体積％未満では擬似ひずみ硬化を示すような高いじん性が得られない場合があり、５．０体積％を超えるとモルタルの練混ぜが困難になる場合がある。また、モルタル１ｍ３に対する高張力繊維の配合量は、外割りで好ましくは２３〜３９３ｋｇ、より好ましくは３９〜３１４ｋｇ、更に好ましくは７９〜１９６ｋｇである。
【００３５】
本実施形態に係るモルタル組成物は、有機繊維を更に含むことで高い耐火性能を得ることが可能である。有機繊維としては、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維等が挙げられる。
【００３６】
有機繊維の繊度は１．０〜２０ｄｔｅｘが好ましく、１．５〜１５ｄｔｅｘがより好ましく、２．０〜４．０ｄｔｅｘが更に好ましい。有機繊維の引張強度は１〜６ｃＮ／ｄｔｅｘが好ましく、１．５〜５ｃＮ／ｄｔｅｘがより好ましく、２〜４ｃＮ／ｄｔｅｘが更に好ましい。有機繊維の伸度は４００％以下が好ましく、３００％以下がより好ましく、５０〜２００％が更に好ましい。有機繊維の繊維長は３〜３０ｍｍが好ましく、４〜２０ｍｍがより好ましく、５〜１５ｍｍが更に好ましい。有機繊維の密度は０．８〜１．５ｇ／ｃｍ３が好ましく、０．８〜１．３ｇ／ｃｍ３がより好ましく、０．８５〜０．９５ｇ／ｃｍ３が更に好ましい。有機繊維のアスペクト比（繊維長／繊維径）は、２００〜９００が好ましく、３００〜８００がより好ましく、４００〜７００が更に好ましい。
【００３７】
このような範囲の有機繊維を添加することで、モルタル組成物の高いじん性、高い圧縮強度、高い引張強度及び高い流動性に加えて、高い耐火性能を確保できる。
【００３８】
本実施形態に係るモルタル組成物は、モルタル組成物に対して外割りで（すなわち、モルタル組成物における、高張力繊維を除いた組成物１００体積％に対して）有機繊維を好ましくは０．０５〜３．０体積％、より好ましくは０．１〜２．０体積％、更に好ましくは０．１５〜１．０体積％含む。有機繊維が０．０５体積％未満では十分な耐火爆裂性が得られない場合があり、３．０体積％を超えるとモルタル組成物中への練混ぜが困難になる場合がある。また、モルタル１ｍ３に対する有機繊維量の配合量は、外割りで好ましくは０．５〜３０ｋｇ、より好ましくは１〜２０ｋｇ、更に好ましくは１．５〜１０ｋｇである。
【００３９】
また、本実施形態に係るモルタル組成物は、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、より好ましくは１２〜２０質量部、更に好ましくは１３〜１８質量部含む。モルタル１ｍ３当たりの単位水量は、好ましくは１８０〜２８０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは２００〜２７０ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは２１０〜２６０ｋｇ／ｍ３である。
【００４０】
本実施形態に係るモルタル組成物には、必要に応じて、膨張材、収縮低減剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、増粘剤、ガラス繊維、合成樹脂粉末、ポリマーエマルジョン、ポリマーディスパージョン等を１種以上添加してもよい。
【００４１】
さらに、上記本実施形態に係るモルタル組成物に、粗骨材を適量組み合わせることにより、コンクリートを調製してもよい。粗骨材の量や、水の量は、目標圧縮強度、じん性、目標スランプに応じて適時変えればよい。粗骨材としては、砂利、砕石、石灰石骨材、高炉スラグ粗骨材、電気炉酸化スラグ粗骨材等を使用することができる。また、５ｍｍの篩いに８５質量％以上とどまる粗骨材がより好ましい。
【００４２】
本実施形態に係るモルタル組成物の製造方法は、特に限定されないが、水、減水剤及び繊維材料以外の材料の一部又は全部を予め混合しておき、次に、水、減水剤を添加してミキサに入れて練り混ぜ、モルタルを製造した後、更に繊維材料をミキサに入れて練り混ぜる。モルタルの練混ぜに使用するミキサは特に限定されず、モルタル用ミキサ、二軸強制練りミキサ、パン型ミキサ、グラウトミキサ等を使用することができる。
【００４３】
本発明のモルタル組成物は、高じん性、高強度が求められるＰＣ梁、高耐久性パネル、ブロック耐震壁、橋梁の補修・補強などに特に有効である。
【００４４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００４６】
［使用材料の準備］
実施例及び比較例のモルタル組成物を作製するために、以下に示す材料を準備した。
（１）セメント：
ポルトランドセメントを、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変え、実機キルンで焼成した後、石膏を加えて粉砕することによって調製した。得られたセメントの化学成分を、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析法」に準じて測定し、下式により鉱物組成を算出した。得られたセメントの鉱物組成を表１に示す。
Ｃ３Ｓ量＝（４．０７×ＣａＯ）−（７．６０×ＳｉＯ２）−（６．７２×Ａｌ２Ｏ３）−（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３）−（２．８５×ＳＯ３）
Ｃ２Ｓ量＝（２．８７×ＳｉＯ２）−（０．７５４×Ｃ３Ｓ）
Ｃ３Ａ量＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３）−（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３）
Ｃ４ＡＦ量＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３
【００４７】
また、得られたセメントの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」に準じて測定した。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
（２）シリカフューム（ＳＦ）：平均粒子径０．２３μｍ
シリカフュームの平均粒子径は、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」）を用いて測定した粒子径分布より、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。試料分散媒は０．２％ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、測定前に出力６００Ｗのホモジナイザーにて１０分間分散処理した。粒度分布の演算は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。各粒度の通過分積算（体積％）を表２に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
（３）細骨材
（ｉ）砕砂：安山岩砕砂、表乾密度２．６２ｇ／ｃｍ３、粗粒率２．８０、吸水率２．５質量％
（ｉｉ）珪砂：表乾密度２．６３ｇ／ｃｍ３
【００５２】
上記砕砂及び珪砂の粒度は、ＪＩＳ Ａ １１０２−２００６「骨材のふるい分け試験方法」によって測定した。次いで、砕砂及び珪砂を混合して所定の粒度になるように調整した。結果を表３に示す。
【００５３】
【表３】
【００５４】
（４）減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤
（５）消泡剤：
（ｉ）消泡剤Ａ(特殊非イオン配合型界面活性剤)
（ｉｉ）消泡剤Ｂ（ポリエーテル系化合物）
（ｉｉｉ）消泡剤Ｃ(ポリアルキレングリコール系化合物)
図１〜３は、上記消泡剤Ａ〜Ｃをそれぞれ重メタノールに溶解し、ＮＭＲ測定装置（ＢＲＵＫＥＲ製、商品名「ＡＶＡＮＣＥ」）を用いて測定した１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。上記消泡剤の構造単位である、オキシプロピレン構造単位、オキシエチレン構造単位及びアルキル鎖のメチレン構造単位のモル比を、オキシプロピレン構造単位中のメチル基に由来するシグナルの積分値を基準に算出した。この内、オキシプロピレン構造単位に対するオキシエチレン構造単位のモル比を、３．５ｐｐｍ付近に現れるオキシプロピレン構造単位のメチル基以外の炭化水素基に由来するシグナル及びオキシエチレン構造単位の炭化水素基に由来するシグナルの積分値からオキシプロピレン構造単位のメチル基以外の炭化水素基に由来するシグナルの積分値を差し引くことにより算出した。消泡剤中のオキシプロピレン構造単位、オキシエチレン構造単位及びアルキル鎖中のエチレン構造単位のモル比を表４に示す。
【００５５】
【表４】
【００５６】
（６）高張力繊維：鋼繊維（東京製綱社製、商品名「ＣＷ９４１６」）、密度：７．８７ｇ／ｃｍ３、繊維径０．１６ｍｍ、繊維長１３ｍｍ、アスペクト比８１．２５、引張強度２２００Ｎ／ｍｍ２
（７）有機繊維：ポリプロピレン繊維（ダイワボウポリテック社製、商品名「ＰＺ」）、繊度２．３４ｄｔｅｘ、引張強度３．１１ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度１２６．４％、繊維長１０．０ｍｍ、水分率３５．２％、密度：０．９１ｇ／ｃｍ３、アスペクト比５８８
（８）練混ぜ水：上水道水
【００５７】
［モルタル組成物の作製］
モルタル組成物の作製を、表５の配合組成に基づき、以下の通りに行った。
【００５８】
セメント、シリカフューム、細骨材及び消泡剤をモルタル用ホバートミキサに加え、低速で３０秒間攪拌した。次に、減水剤を含む練混ぜ水をミキサ内に投入して低速で１０分間、高速で３分間撹拌し、さらに、ポリプロピレン繊維及び鋼繊維を投入して低速で１分間撹拌し、モルタル組成物を作製した。
【００５９】
【表５】
＊１：セメント及びシリカフュームの合計量１００質量％に対する水の量。
＊２：減水剤中の水分は単位水量に含める。
＊３：モルタル組成物に対して外割りで添加した値。
【００６０】
［モルタル組成物の評価］
（１）フレッシュ性状
（試験方法）
作製したモルタル組成物を用いて、０打フロー及びスラリー中の空気量を測定した。０打フローは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：−１９９７「セメントの物理試験方法」に準じ、落下無しの条件で測定した。スラリー中の空気量はＪＩＳ Ａ １１２８−２００５「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法−空気室圧力方法」に準じ、１Ｌの容器を用いて測定した。
【００６１】
（評価結果）
表６に、０打フローの値、及び、スラリー中の空気量の測定結果を示す。
【００６２】
【表６】
【００６３】
０打フローは配合Ｎｏ．が同じであれば消泡剤の種別によらずほぼ同じであった。
【００６４】
これに対し、スラリー中の空気量は配合Ｎｏ．１、Ｎｏ．２とも実施例は比較例の６割弱程度となっており、空気量は十分低減されていた。
【００６５】
以上のことから、添加する消泡剤として、特定の構造単位を特定の割合で含むものを採用すると、モルタル組成物のスラリー中の空気量を低減することができることが確認された。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、シリカフュームと、水と、減水剤と、消泡剤と、細骨材と、高張力繊維とを含み、
前記消泡剤は、構造単位としてオキシプロピレン、オキシエチレン及びアルキル鎖を有する化合物であり、
前記オキシプロピレン構造単位１００モルに対して、前記オキシエチレン構造単位が１３〜２２モルであり、前記アルキル鎖中のメチレン構造単位が４１モル以下である、モルタル組成物。
【請求項２】
前記セメントは、Ｃ３Ｓを４０．０〜７５．０質量％及びＣ３Ａを２．７質量％未満含有し、かつ、４５μｍふるい残分が２５．０質量％未満である、請求項１に記載のモルタル組成物。
【請求項３】
前記細骨材は、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を１５〜８５質量％、かつ、０．０７５ｍｍ以下の粒群を３〜２０質量％含有する、請求項１又は２に記載のモルタル組成物。
【請求項４】
前記シリカフュームの平均粒子径が０．０５〜２．０μｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモルタル組成物。
【請求項５】
前記セメントを基準として、前記シリカフュームを３〜３０質量％含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモルタル組成物。
【請求項６】
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質量部及び減水剤を０．５〜６．０質量部含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモルタル組成物。
【請求項７】
前記高張力繊維は、引張強度が１００〜１００００Ｎ／ｍｍ２、アスペクト比が４０〜２５０であり、前記モルタル組成物に対する含有量が外割りで０．３〜５．０体積％である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のモルタル組成物。
【請求項８】
前記高張力繊維は、金属繊維、炭素繊維及びアラミド繊維からなる群より選ばれる１種以上の繊維である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモルタル組成物。
【請求項９】
有機繊維を更に含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のモルタル組成物。
【請求項１０】
前記有機繊維は、繊度が１．０〜２０ｄｔｅｘ、アスペクト比が２００〜９００であり、前記モルタル組成物に対する含有量が外割りで０．０５〜３体積％である、請求項９に記載のモルタル組成物。
【請求項１】
セメントと、シリカフュームと、水と、減水剤と、消泡剤と、細骨材と、高張力繊維とを含み、
前記消泡剤は、構造単位としてオキシプロピレン、オキシエチレン及びアルキル鎖を有する化合物であり、
前記オキシプロピレン構造単位１００モルに対して、前記オキシエチレン構造単位が１３〜２２モルであり、前記アルキル鎖中のメチレン構造単位が４１モル以下である、モルタル組成物。
【請求項２】
前記セメントは、Ｃ３Ｓを４０．０〜７５．０質量％及びＣ３Ａを２．７質量％未満含有し、かつ、４５μｍふるい残分が２５．０質量％未満である、請求項１に記載のモルタル組成物。
【請求項３】
前記細骨材は、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を１５〜８５質量％、かつ、０．０７５ｍｍ以下の粒群を３〜２０質量％含有する、請求項１又は２に記載のモルタル組成物。
【請求項４】
前記シリカフュームの平均粒子径が０．０５〜２．０μｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモルタル組成物。
【請求項５】
前記セメントを基準として、前記シリカフュームを３〜３０質量％含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモルタル組成物。
【請求項６】
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質量部及び減水剤を０．５〜６．０質量部含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモルタル組成物。
【請求項７】
前記高張力繊維は、引張強度が１００〜１００００Ｎ／ｍｍ２、アスペクト比が４０〜２５０であり、前記モルタル組成物に対する含有量が外割りで０．３〜５．０体積％である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のモルタル組成物。
【請求項８】
前記高張力繊維は、金属繊維、炭素繊維及びアラミド繊維からなる群より選ばれる１種以上の繊維である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモルタル組成物。
【請求項９】
有機繊維を更に含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のモルタル組成物。
【請求項１０】
前記有機繊維は、繊度が１．０〜２０ｄｔｅｘ、アスペクト比が２００〜９００であり、前記モルタル組成物に対する含有量が外割りで０．０５〜３体積％である、請求項９に記載のモルタル組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１７１８０６（Ｐ２０１２−１７１８０６Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３２１８７（Ｐ２０１１−３２１８７）
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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