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技術 耐酸性水硬性組成物、モルタル組成物及びモルタル硬化体

出願人 宇部興産建材株式会社
発明者 中嶋義則貫田誠戸田靖彦
出願日 2015年3月25日 (5年8ヶ月経過) 出願番号 2015-063120
公開日 2016年1月28日 (4年10ヶ月経過) 公開番号 2016-013960
状態 特許登録済
技術分野 セメント、コンクリート、人造石、その養生
主要キーワード 建築施設 耐酸性能 一般財 温泉排水 粉体部分 アクリル系共重合樹脂エマルジョン ライフサイクルコスト カルシウムアルミノシリケート
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年1月28日)のものです。
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課題

優れた耐腐食性(特に耐酸性)を確実に有するモルタル硬化体を形成可能で、且つ優れた強度発現性及び優れた接着性を有するモルタル組成物、及びそのようなモルタル組成物を調製することが可能な高耐酸水硬性組成物を提供することを目的とする。

解決手段

アルミナセメントアルミナセメントクリンカー高炉スラグシリカフューム細骨材及び炭酸リチウムを含む高耐酸水硬性組成物であって、アルミナセメント中のSiO2含有量が2.0〜7.0質量%、Al2O3含有量が25.0〜65.0質量%、Fe2O3含有量が0.5〜20.0質量%及びCaO含有量が29.0〜45.0質量%であり、高炉スラグの20〜90質量%が、6000〜10000cm2/gのブレーン比表面積を有するものであり、アルミナセメント100質量部に対し、シリカフュームを1〜12質量部含む高耐酸水硬性組成物。

概要

背景

下水処理場汚泥処理場、下水管渠などの下水処理施設等では、廃水中に含まれる硫酸塩が、硫酸塩還元菌によって分解されて硫化水素が発生する。その硫化水素は、下水処理施設等で用いられているコンクリート構造物内壁表面に生息する硫黄酸化菌によって硫酸に変化する。硫酸がそのまま内壁表面に留まると、コンクリート構造物の内壁表面が硫酸酸性雰囲気に曝され続けることとなり、コンクリート溶出すなわち腐食が発生する。また、廃水中に含まれる有機酸がコンクリートの腐食劣化相乗的に引き起こしている。

コンクリート構造物の腐食が進むと、下水漏洩に繋がることはもとより、施設そのものの崩壊に繋がりかねないことから、コンクリート構造物の腐食の抑制は、下水道発達した都市における重要な課題となっている。このような状況下において、主成分としてアルミナセメント系材料を含む耐酸性能を有する種々の材料が提案されている。

例えば、特許文献1では、アルミナセメント20〜90重量%及びブレーン比表面積3000〜15000cm2/gのスラグ粉末10〜80重量%からなる混合物に、保水剤遅延剤等を使用することによって、耐酸性及び硬化体表面での脆弱性を改善した水硬性組成物が提案されている。

特許文献2では、アルミナセメントとアルミナセメントクリンカー骨材とを必須成分とする腐食環境施設用モルタル組成物が提案されている。特許文献3では、アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー骨材および製鋼ダストを含有することで、耐酸性、接着性を改善した耐酸性セメント組成物が提案されている。特許文献4では、カルシウムアルミネート系化合物高炉フュームとを含有することで、カルシウムアルミネート系化合物のコンバージョンの防止に効果を有し、耐酸性が向上するセメント組成物が提案されている。

特許文献5では、カルシウムアルミネート系化合物と高炉水砕スラグ微粉末を含有するモルタル又はコンクリート表面に、有機無機複合型塗膜養生剤コーティングすることで、耐酸性とひび割れ抵抗性を併せ持ち、塗膜層腫れや剥がれを抑制することが可能な防食性複合体が提案されている。

特許文献6には、アルミナセメント100質量部に対してアルミナセメントクリンカー20〜330質量部、及びホルマイト系粘土鉱物0.1〜5.0質量部を含むことで、鏝塗り作業性を改善した耐酸性モルタル組成物が提案されている。

概要

優れた耐腐食性(特に耐酸性)を確実に有するモルタル硬化体を形成可能で、且つ優れた強度発現性及び優れた接着性を有するモルタル組成物、及びそのようなモルタル組成物を調製することが可能な高耐酸水硬性組成物を提供することを目的とする。アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー、高炉スラグシリカフューム細骨材及び炭酸リチウムを含む高耐酸水硬性組成物であって、アルミナセメント中のSiO2含有量が2.0〜7.0質量%、Al2O3含有量が25.0〜65.0質量%、Fe2O3含有量が0.5〜20.0質量%及びCaO含有量が29.0〜45.0質量%であり、高炉スラグの20〜90質量%が、6000〜10000cm2/gのブレーン比表面積を有するものであり、アルミナセメント100質量部に対し、シリカフュームを1〜12質量部含む高耐酸水硬性組成物。 なし

目的

本発明は、優れた耐腐食性(特に耐酸性)及び接着性を確実に有するモルタル硬化体を形成可能で、且つ優れた強度発現性を有するモルタル組成物、及びそのようなモルタル組成物を調製することが可能な耐酸性水硬性組成物を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

アルミナセメントアルミナセメントクリンカー高炉スラグシリカフューム細骨材及び炭酸リチウムを含む耐酸性水硬性組成物であって、前記アルミナセメント中のSiO2含有量が2.0〜7.0質量%、Al2O3含有量が25.0〜65.0質量%、Fe2O3含有量が0.5〜20.0質量%及びCaO含有量が29.0〜45.0質量%であり、前記高炉スラグの20〜90質量%が、6000〜10000cm2/gのブレーン比表面積を有するものであり、前記アルミナセメント100質量部に対し、前記シリカフュームを1〜12質量部含む耐酸性水硬性組成物。

請求項2

前記アルミナセメントの鉱物組成は、CAが50〜90質量%、C2ASが0〜35質量%、CA2が0〜25質量%、C12A7が0〜20質量%、C3Aが0〜25質量%、C4AFが0〜30質量%、C2Sが0〜25質量%及び3(CA)CSが0〜7質量%である、請求項1に記載の耐酸性水硬性組成物。

請求項3

前記アルミナセメント100質量部に対し、前記高炉スラグを1〜100質量部含む、請求項1又は請求項2に記載の耐酸性水硬性組成物。

請求項4

前記アルミナセメント100質量部に対し、前記炭酸リチウムを0.001〜0.1質量部含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の耐酸性水硬性組成物。

請求項5

前記アルミナセメントクリンカーに対する前記アルミナセメントの質量比が、0.3〜2.5である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の耐酸性水硬性組成物。

請求項6

前記シリカフュームは、BET比表面積が15〜23m2/gであり、且つ嵩比重が100〜600kg/m3である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の耐酸性水硬性組成物。

請求項7

前記高炉スラグは、互いに異なるブレーン比表面積を有する第1の高炉スラグと第2の高炉スラグとを含有し、前記第1の高炉スラグのブレーン比表面積が6000〜10000cm2/gであり、前記第2の高炉スラグのブレーン比表面積が3000〜5800cm2/gである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の耐酸性水硬性組成物。

請求項8

請求項1〜7のいずれか一項の耐酸性水硬性組成物と水とを含有するモルタル組成物

請求項9

さらに、合成樹脂エマルジョンを含む、請求項8に記載のモルタル組成物。

請求項10

請求項8又は9に記載のモルタル組成物を硬化して得られるモルタル硬化体

技術分野

0001

本発明は、下水処理施設農業集落排水施設、及び温泉排水施設などの腐食環境下にある土木建築施設などのコンクリート構造物建設改修、及び補修に好適に使用することが可能な耐酸性水硬性組成物、及びモルタル組成物に関する。また、本発明は、モルタル硬化体に関する。

背景技術

0002

下水処理場汚泥処理場、下水管渠などの下水処理施設等では、廃水中に含まれる硫酸塩が、硫酸塩還元菌によって分解されて硫化水素が発生する。その硫化水素は、下水処理施設等で用いられているコンクリート構造物の内壁表面に生息する硫黄酸化菌によって硫酸に変化する。硫酸がそのまま内壁表面に留まると、コンクリート構造物の内壁表面が硫酸酸性雰囲気に曝され続けることとなり、コンクリート溶出すなわち腐食が発生する。また、廃水中に含まれる有機酸がコンクリートの腐食劣化相乗的に引き起こしている。

0003

コンクリート構造物の腐食が進むと、下水漏洩に繋がることはもとより、施設そのものの崩壊に繋がりかねないことから、コンクリート構造物の腐食の抑制は、下水道発達した都市における重要な課題となっている。このような状況下において、主成分としてアルミナセメント系材料を含む耐酸性能を有する種々の材料が提案されている。

0004

例えば、特許文献1では、アルミナセメント20〜90重量%及びブレーン比表面積3000〜15000cm2/gのスラグ粉末10〜80重量%からなる混合物に、保水剤遅延剤等を使用することによって、耐酸性及び硬化体表面での脆弱性を改善した水硬性組成物が提案されている。

0005

特許文献2では、アルミナセメントとアルミナセメントクリンカー骨材とを必須成分とする腐食環境施設用モルタル組成物が提案されている。特許文献3では、アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー骨材および製鋼ダストを含有することで、耐酸性、接着性を改善した耐酸性セメント組成物が提案されている。特許文献4では、カルシウムアルミネート系化合物高炉フュームとを含有することで、カルシウムアルミネート系化合物のコンバージョンの防止に効果を有し、耐酸性が向上するセメント組成物が提案されている。

0006

特許文献5では、カルシウムアルミネート系化合物と高炉水砕スラグ微粉末を含有するモルタル又はコンクリート表面に、有機無機複合型塗膜養生剤コーティングすることで、耐酸性とひび割れ抵抗性を併せ持ち、塗膜層腫れや剥がれを抑制することが可能な防食性複合体が提案されている。

0007

特許文献6には、アルミナセメント100質量部に対してアルミナセメントクリンカー20〜330質量部、及びホルマイト系粘土鉱物0.1〜5.0質量部を含むことで、鏝塗り作業性を改善した耐酸性モルタル組成物が提案されている。

先行技術

0008

特開2003−192423号公報
特開2003−261372号公報
特開2004−292245号公報
特開2006−151733号公報
特開2007−001803号公報
特開2007−070153号公報

発明が解決しようとする課題

0009

しかしながら、主成分としてアルミナセメント系材料を含む水硬性組成物やモルタル組成物は、耐酸性を高めたものであっても、アルミナセメントの化学成分の違いにより得られるモルタル硬化体の耐腐食性に影響を与える場合も見受けられた。このため、コンクリート構造物の長期耐久性向上の観点、及びコンクリート構造物のライフサイクルコスト低減の観点から、優れた耐腐食性を有するモルタル硬化体、及びそのようなモルタル硬化体を確実に形成することが可能であるとともに、優れた強度発現性及び接着性を有する水硬性組成物及びモルタル組成物が求められている。

0010

そこで、本発明は、優れた耐腐食性(特に耐酸性)及び接着性を確実に有するモルタル硬化体を形成可能で、且つ優れた強度発現性を有するモルタル組成物、及びそのようなモルタル組成物を調製することが可能な耐酸性水硬性組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、優れた耐腐食性(特に耐酸性)を確実に有するモルタル硬化体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

0011

上記目的を達成するために鋭意検討した結果、本発明者らは、アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー、高炉スラグシリカフューム細骨材及び炭酸リチウムを含む耐酸性水硬性組成物を用いることによって、優れた耐酸性、強度発現性、及び接着性を安定して有するモルタル組成物及びモルタル硬化体が得られることを見出し、本発明に完成するに至った。

0012

すなわち、本発明は、アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー、高炉スラグ、シリカフューム、細骨材及び炭酸リチウムを含む耐酸性水硬性組成物であって、アルミナセメント中のSiO2含有量が2.0〜7.0質量%、Al2O3含有量が25.0〜65.0質量%、Fe2O3含有量が0.5〜20.0質量%及びCaO含有量が29.0〜45.0質量%であり、高炉スラグの20〜90質量%が、6000〜10000cm2/gのブレーン比表面積を有するものであり、アルミナセメント100質量部に対し、シリカフュームを1〜12質量部含む耐酸性水硬性組成物を提供する。

0013

本発明の耐酸性水硬性組成物によれば、優れた強度発現性を有するモルタル組成物を調製することができる。また、優れた耐腐食性(特に耐酸性)及び接着性を確実に有するモルタル硬化体を形成することができる。つまり、本発明の耐酸性水硬性組成物と水とを配合し混練してモルタル組成物を調製し、これをコンクリート構造物の表面に施工し、硬化させて一体化することで、優れた耐腐食性及び接着性を有するコンクリート構造物を得ることができる。このようなコンクリート構造物は、優れた長期耐久性を有する。

0014

本発明の耐酸性水硬性組成物の好ましい態様[(1)〜(6)]を以下に示す。本発明では、これらの態様を適宜組み合わせることがより好ましい。

0015

(1)本発明の耐酸性水硬性組成物は、アルミナセメントの鉱物組成は、CAが50〜90質量%、C2ASが0〜35質量%、CA2が0〜25質量%、C12A7が0〜20質量%、C3Aが0〜25質量%、C4AFが0〜30質量%、C2Sが0〜25質量%及び3(CA)CSが0〜7質量%であることが好ましい。これによって、一層優れた耐腐食性及び接着性を有するモルタル硬化体を得ることができる。また、一層優れた強度発現性を有するモルタル組成物を得ることができる。

0016

(2)本発明の耐酸性水硬性組成物は、アルミナセメント100質量部に対し、高炉スラグを1〜100質量部含むことが好ましい。これによって、一層優れた耐腐食性及び接着性を有するモルタル硬化体を得ることができる。また、一層優れた強度発現性を有するモルタル組成物を得ることができる。

0017

(3)本発明の耐酸性水硬性組成物は、アルミナセメント100質量部に対し、炭酸リチウムを0.001〜0.1質量部含むことが好ましい。これによって、一層優れた耐酸性及び接着性を有するモルタル硬化体を得ることができる。また、一層優れた強度発現性を有するモルタル組成物を得ることができる。

0018

(4)本発明の耐酸性水硬性組成物は、アルミナセメントクリンカーに対するアルミナセメントの質量比が0.3〜2.5であることが好ましい。これによって、一層優れた耐腐食性及び接着性を有するモルタル硬化体を得ることができる。また、一層優れた強度発現性を有するモルタル組成物を得ることができる。

0019

(5)本発明の耐酸性水硬性組成物におけるシリカフュームは、BET比表面積が15〜23m2/gであり、且つ嵩比重が100〜600kg/m3であることが好ましい。これによって、一層優れた耐腐食性及び接着性を有するモルタル硬化体を得ることができる。また、一層優れた強度発現性を有するモルタル組成物を得ることができる。

0020

(6)本発明の耐酸性水硬性組成物における高炉スラグは、互いに異なるブレーン比表面積を有する第1の高炉スラグと第2の高炉スラグとを含有し、第1の高炉スラグのブレーン比表面積が6000〜10000cm2/gであり、第2の高炉スラグのブレーン比表面積が3000〜5800cm2/gであることが好ましい。このように互いに異なるブレーン比表面積を有する複数種の高炉スラグを含むことによって、一層優れた耐腐食性及び接着性を有するモルタル硬化体を形成することができる。

0021

本発明では、また上述の耐酸性水硬性組成物と水とを含有するモルタル組成物を提供する。本発明のモルタル組成物は、上記特徴を有する耐酸性水硬性組成物を含有することから、優れた強度発現性及び優れた接着性を有しており、また、優れた耐腐食性を有するモルタル硬化体を形成することができる。

0022

本発明のモルタル組成物は、合成樹脂エマルジョンを含むことが好ましい。これによって、一層優れた耐酸性及び接着性を有するモルタル硬化体を得ることができる。

0023

本発明では、また上述のモルタル組成物を硬化して得られるモルタル硬化体を提供する。本発明のモルタル硬化体は、上記特徴を有する耐酸性水硬性組成物及びモルタル組成物を含有することから、優れた耐腐食性及び接着性を有する。

発明の効果

0024

本発明によれば、優れた耐腐食性(特に耐酸性)及び接着性を確実に有するモルタル硬化体を形成可能で、且つ優れた強度発現性を有するモルタル組成物、及びそのようなモルタル組成物を調製することが可能な耐酸性水硬性組成物を提供することができる。また、上述の耐酸性水硬性組成物及びモルタル組成物を用いることによって、優れた耐腐食性(特に耐酸性)及び接着性を確実に有するモルタル硬化体を提供することができる。

0025

本発明のモルタル硬化体は、耐腐食性を向上させた従来のアルミナセメント系耐酸モルタルよりも確実に優れた耐腐食性、特に耐酸性が得られるため、合成樹脂等のライニング工法と併用しなくても十分に優れた長期耐久性を有する。このため、コンクリート構造物建設のイニシャルコストを抑制することができる。さらに、接着性にも優れていることからコンクリート構造物と一体化することで、長期耐久性の向上及びライフサイクルコストの低減などにも寄与する。また、本発明のモルタル組成物は、強度発現性に優れていることから、施工期間を短縮することができる。

0026

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。本実施形態の耐酸性水硬性組成物は、アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー、高炉スラグ、シリカフューム、細骨材及び炭酸リチウムを含む。なお、耐酸性水硬性組成物は、高い耐酸性を有する水硬性組成物である。以下、各成分について詳細に説明する。

0027

アルミナセメントは、本来耐酸性に優れたものであり、化学成分の異なるものが数種知られている。本実施形態の耐酸性水硬性組成物には、アルミナセメント中のSiO2含有量が2.0〜7.0質量%、Al2O3含有量が25.0〜65.0質量%、Fe2O3含有量が0.5〜20.0質量%及びCaO含有量が29.0〜45.0質量%であり、好ましくは、アルミナセメント中のSiO2含有量が2.5〜6.8質量%、Al2O3含有量が30.0〜64.0質量%、Fe2O3含有量が0.6〜15.0質量%及びCaO含有量が30.0〜44.0質量%であり、より好ましくは、アルミナセメント中のSiO2含有量が3.0〜6.6質量%、Al2O3含有量が33.0〜63.0質量%、Fe2O3含有量が0.7〜10.0質量%及びCaO含有量が31.0〜43.0質量%であり、さらに好ましくは、アルミナセメント中のSiO2含有量が3.5〜6.4質量%、Al2O3含有量が35.0〜62.0質量%、Fe2O3含有量が0.8〜5.0質量%及びCaO含有量が32.0〜42.0質量%であり、特に好ましくは、アルミナセメント中のSiO2含有量が4.0〜6.0質量%、Al2O3含有量が40.0〜60.0質量%、Fe2O3含有量が1.0〜4.0質量%及びCaO含有量が33.0〜41.0質量%である。

0028

アルミナセメントの化学成分が上述の範囲であることにより、優れた耐腐食性を確実に得ることができる。

0029

アルミナセメントの化学成分は、JIS R 2522:1995「耐火物用アルミナセメントの化学分析方法」に準じて測定することができる。また、上述の化学成分「CaO」、「SiO2」、「Al2O3」及び「Fe2O3」の含有量は、アルミナセメントの全体質量に対する含有割合(質量%)である。

0030

アルミナセメントのブレーン比表面積は、流動性硬化特性の観点から好ましくは2000〜6000cm2/g、より好ましくは2000〜5000cm2/g、さらに好ましくは2000〜4000cm2/gである。

0031

また、アルミナセメントは、CaO・Al2O3、CaO・2Al2O3、3CaO・Al2O3、12CaO・7Al2O3等のカルシウムアルミネート類、4CaO・Al2O3・Fe2O3等のカルシウムアルミノフェライト類、2CaO・SiO2等のカルシウムシリケート類、2CaO・Al2O3・SiO2等のカルシウムアルミノシリケート類、3CaO・3Al2O3・CaSO4、CaO・TiO2等の種々の鉱物を含むことができる。

0032

本明細書では、CaOをC、Al2O3をA、SiO2をS、Fe2O3をF、SO3をSと表し、CaO・Al2O3、CaO・2Al2O3、3CaO・Al2O3、12CaO・7Al2O3をそれぞれ、CA、CA2、C3A、C12A7と表記し、4CaO・Al2O3・Fe2O3をC4AFと表記し、2CaO・SiO2をC2Sと表記し、2CaO・Al2O3・SiO2をC2ASと表記し、3CaO・3Al2O3・CaSO4を3(CA)CSと表記する。

0033

上述のアルミナセメントの鉱物組成は、アルミナセメントの粉末X線回折データをプロファイルフィッティング法により解析して測定する。プロファイルフィッティング法としては、リートベルト解析法またはWPF(Whole pattern fitting)解析法を用いる(下記参考文献1参照)。

0034

参考文献1:粉末X線回折の実際−リートベルト法入門、日本分析化学会、X線分析研究懇談会[編]

0035

本実施形態の耐酸性水硬性組成物におけるアルミナセメントの鉱物組成は、好ましくはCAが50〜90質量%、C2ASが0〜35質量%、CA2が0〜25質量%、C12A7が0〜20質量%、C3Aが0〜25質量%、C4AFが0〜30質量%、C2Sが0〜25質量%及び3(CA)CSが0〜7質量%であり、
より好ましくは、CAが55〜85質量%、C2ASが0〜30質量%、CA2が0〜20質量%、C12A7が0〜15質量%、C3Aが0〜20質量%、C4AFが0〜25質量%、C2Sが0〜20質量%及び3(CA)CSが0〜5質量%であり、
さらに好ましくは、CAが60〜80質量%、C2ASが0〜25質量%、CA2が0〜15質量%、C12A7が0〜10質量%、C3Aが0〜15質量%、C4AFが0〜20質量%、C2Sが0〜15質量%及び3(CA)CSが0〜3質量%であり、
特に好ましくは、CAが65〜75質量%、C2ASが0〜20質量%、CA2が0〜10質量%、C12A7が0〜5質量%、C3Aが0〜10質量%、C4AFが0〜15質量%、C2Sが0〜10質量%及び3(CA)CSが0〜1質量%である。

0036

アルミナセメントの鉱物組成が上述の範囲であることにより、優れた耐腐食性をより確実に得ることができる。

0037

本実施形態の耐酸性水硬性組成物におけるアルミナセメントの含有量は、好ましくは30〜50質量%であり、より好ましくは32〜45質量%である。

0038

アルミナセメントクリンカーは、アルミナセメントと鉱物組成が基本的に同じであることから、耐酸性に優れている。しかも、アルミナセメントクリンカーは、アルミナセメントとの結合性も非常に良好である。また、アルミナセメントは、継続して水和反応するため、アルミナセメント水和物の転移を抑制し、これによって優れた耐腐食性を長く持続させることができる。

0039

本実施形態の耐酸性水硬性組成物におけるアルミナセメントクリンカーの含有量は、好ましくは30〜60質量%であり、より好ましくは32〜55質量%である。

0040

アルミナセメントクリンカーに対するアルミナセメントの質量比(アルミナセメント/アルミナセメントクリンカー)は、好ましくは0.50〜1.66であり、より好ましくは0.58〜1.40である。本実施形態の耐酸性水硬性組成物におけるアルミナセメントとアルミナセメントクリンカーの合計含有量は、好ましくは65〜90質量%であり、より好ましくは70〜85質量%である。

0041

アルミナセメントクリンカーの含有量が少なすぎる場合、又は上記質量比が大きすぎる場合、十分に優れた強度発現性や耐酸性が得られ難くなる場合がある。一方、アルミナセメントクリンカーの含有量が多すぎる場合、又は上記質量比が小さすぎる場合、硬化時の収縮クラックが発生し易くなる傾向、及び鏝塗り作業の作業性が低下する傾向にある。

0042

アルミナセメントクリンカーは、粒子径が、好ましくは150μm〜4mmであり、より好ましくは150μm〜2.5mmであり、さらに好ましくは150μm〜2.0mmある。アルミナセメントクリンカーの最大粒子径は、好ましくは2.0mm以下である。これによって、吹き付け作業性や鏝塗り作業性をより向上することができる。アルミナセメントクリンカーの粒子径は、JIS Z 8801−2006に規定される呼び寸法の異なる数個を用いて測定することができる。

0043

高炉スラグは、セメント混和材として一般的なものであり、いずれの市販品も使用することができる。これらのなかでも、JIS A 6206−1997「コンクリート用高炉スラグ微粉末」で規定される高炉スラグ微粉末を用いることが好ましい。高炉スラグは、潜在水硬性による硬化体強度を向上させる作用とともに、アルミナセメントクリンカーと同様に、アルミナセメント水和物の転移に起因する強度低下を抑制する作用を有する。上述の高炉スラグ微粉末を用いることによって、化学的反応性、特に耐酸性に優れたモルタル硬化体を形成することができる。

0044

高炉スラグのブレーン比表面積は、2000〜10000cm2/gの範囲であることが好ましい。また、高炉スラグ全体に対し、6000〜10000cm2/gのブレーン比表面積を有する高炉スラグ(第1の高炉スラグ)の比率は20〜90質量%である。上記比率は、30〜80質量%であることがより好ましく、35〜70質量%であることがさらに好ましく、40〜60質量%であることが特に好ましい。

0045

高炉スラグ全体に対し、ブレーン比表面積7000〜9000cm2/gを有する高炉スラグの比率は、20〜90質量%であることが好ましく、30〜80質量%であることがより好ましく、35〜70質量%であることがさらに好ましく、40〜60質量%であることが特に好ましい。

0046

高炉スラグは、上述のブレーン比表面積を有する第1の高炉スラグと、第1の高炉スラグよりも小さいブレーン比表面積を有する第2の高炉スラグと、を含有することが好ましい。第2の高炉スラグのブレーン比表面積は、好ましくは6000cm2/g未満であり、より好ましくは3000〜5800cm2/gである。

0047

上記所定のブレーン比表面積を有するそれぞれの高炉スラグを所定の割合で含むことにより、耐酸性や強度発現性を一層向上させることができる。ブレーン比表面積が大きい第1の高炉スラグの割合が多くなると、耐酸性は向上する傾向にあるものの、鏝塗り作業性が低下する傾向、クラックが発生する傾向にある。一方、ブレーン比表面積が小さい第2の高炉スラグの割合が多くなると、十分に優れた耐酸性や強度発現性が得られ難くなる傾向にある。したがって、所定のブレーン比表面積を有する第1の高炉スラグを上記範囲で含有することによって、一層優れた特性を有するモルタル組成物及びモルタル硬化体を得ることができる。

0048

高炉スラグの含有量は、アルミナセメント100質量部に対して、好ましくは1〜100質量部であり、より好ましくは3〜50質量部であり、さらに好ましくは7〜30質量部であり、特に好ましくは10〜20質量部である。

0049

高炉スラグの含有量を、上記範囲に調整することにより、耐酸性及び初期強度発現性を一層向上することができる。

0050

シリカフュームは、セメント混和材として一般的なものであり、いずれの市販品も使用することができる。これらのなかでも、JIS A 6207−2006「コンクリート用シリカフューム」で規定されるシリカフュームを用いることが好ましい。このようなシリカフュームは、硬化体強度を向上させる効果と共に、ベアリング効果によって鏝塗り作業性を向上させる作用を有する。また、耐久性に一層優れたモルタル硬化体を形成することができる。

0051

シリカフュームのBET比表面積は、好ましくは15〜23m2/gであり、より好ましくは16〜22m2/gであり、さらに好ましくは17〜21m2/gであり、特に好ましくは18〜20m2/gである。

0052

シリカフュームの嵩比重は、好ましくは100〜600kg/m3であり、より好ましくは150〜400kg/m3であり、さらに好ましくは200〜350kg/m3であり、特に好ましくは250〜300kg/m3である。

0053

シリカフュームのBET比表面積及び嵩比重を、上記範囲とすることにより、鏝塗り作業性を向上するとともに、強度発現性及び耐久性を一層向上することができる。

0054

シリカフュームの含有量は、アルミナセメント100質量部に対して、好ましくは1〜12質量部であり、より好ましくは2〜10質量部であり、さらに好ましくは3〜8質量部であり、特に好ましくは4〜6質量部である。

0055

シリカフュームの含有量を、上記範囲とすることにより、鏝塗り作業性を向上するとともに、強度発現性及び耐久性を一層向上することができる。一方、シリカフュームの含有量が上記範囲よりも多くなると、粘性の増加によって鏝塗り作業性が低下する傾向、及び十分に優れた耐酸性が損なわれる傾向にある。

0056

細骨材としては、細骨材全体に対し、粒子径1200μm以上の粒子質量割合が30質量%未満のものが好ましい。このような最骨材として、例えば、珪砂川砂砂、海砂砕砂等の砂類から選択したものを好適に用いることができる。

0057

細骨材の粒子径は、JIS Z 8801−2006に規定される呼び寸法の異なる数個の篩いを用いて測定することができる。また、本明細書において、「粒子径1200μm以上の粒子の質量割合」とは、篩目1200μmの篩いを用いたときの篩上残分の粒子の質量割合のことをいう。

0058

細骨材中に1200μm以上の粒子径を有する粗粒分を20質量%以上含む場合、高耐酸水硬性組成物の鏝塗り作業性が低下する傾向にある。上記粗粒分の下限値に特に制限はなく、0質量%であってもよい。優れた鏝塗り作業性を得るため、細骨材中の粗粒分は、好ましくは0〜20質量%であり、より好ましくは5〜17質量%であり、さらに好ましくは8〜15質量%であり、特に好ましくは10〜13質量%である。

0059

細骨材の含有量は、アルミナセメント100質量部に対して、好ましくは5〜90質量部であり、より好ましくは10〜70質量部であり、さらに好ましくは15〜50質量部であり、特に好ましくは10〜40質量部である。

0060

細骨材の含有量を上記範囲に調整することにより、鏝塗り作業性を良好にしつつ、耐酸性及び強度を一層向上することができる。

0061

炭酸リチウムは、耐酸性水硬性組成物の特性を妨げない粒子径のものを用いることが好ましい。炭酸リチウムの最大粒子径は、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは30μm以下であり、さらに好ましくは20μm以下であり、特に好ましくは10μm以下である。

0062

炭酸リチウムの最大粒子径を上記範囲とすることによって、炭酸リチウムの溶解度を十分に大きくすることが可能となり、強度発現性及び耐酸性を一層向上することができる。

0063

炭酸リチウムの含有量は、アルミナセメント100質量部に対して、好ましくは0.001〜0.1質量部であり、より好ましくは0.004〜0.07質量部であり、さらに好ましくは0.007〜0.04質量部であり、特に好ましくは0.01〜0.02質量部である。

0064

炭酸リチウムの含有量を上記範囲に調整することにより、アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー、高炉スラグの水和を促進し、強度発現性及び耐酸性を一層向上することができる。

0065

本実施形態に係る耐酸性水硬性組成物に、アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー、高炉スラグ、シリカフューム及び炭酸リチウムを上述の好ましい範囲で併用することによって、モルタル組成物の強度発現性を十分に向上し、耐酸性及び接着性に一層優れたモルタル硬化体を形成することができる。

0066

本実施形態の耐酸性水硬性組成物は、上述の必須成分に加えて、必要に応じて滑性粉体流動化剤凝結遅延剤合成樹脂繊維、及び合成樹脂エマルジョン等を含んでもよい。

0067

滑性粉体は、本実施形態の耐酸性水硬性組成物の特性を損なわない範囲で適宜添加することができる。滑性粉体を用いることによって、鏝塗り作業性や吹き付け作業性を調整することができる。

0068

滑性粉体は、例えば鏝塗り作業において、モルタル組成物と鏝との摩擦を適度に低減する作用を有する。滑性粉体としては、ろう石、及び滑石等の軟質無機成分を好ましく用いることができる。滑性粉体の粒子径の分布粒度分布)は、好ましくは0.05〜1500μmであり、より好ましくは0.09〜1000μmであり、さらに好ましくは0.12〜700μmであり、特に好ましくは0.15〜500μmである。

0069

滑性粉体の含有量は、アルミナセメント100質量部に対して、好ましくは1〜30質量部であり、より好ましくは5〜25質量部であり、さらに好ましくは7〜10質量部であり、特に好ましくは9〜15質量部である。

0070

滑性粉体の粒子径及び添加量を上述の範囲に調整することにより、好ましい滑性付与効果を得ることができる。また、鏝塗り作業性や吹き付け作業性を良好にすることができる。

0071

流動化剤は、本発明の特性を損なわない範囲で適宜添加することができる。耐酸性水硬性組成物における流動化剤の含有量を適宜調整すれば、耐酸性水硬性組成物と水とを混練して調製されるモルタル組成物のフロー値を調整することができる。

0072

流動化剤は、減水効果、好適な流動性を併せ持つ、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物カゼインカゼインカルシウムポリカルボン酸系ポリエーテル系及びポリエーテルカルボン酸などの市販の流動化剤から選択することができる。本実施系の高耐酸水硬性組成物に含まれる流動化剤としては、特にポリエーテル系、ポリエーテルカルボン酸などの市販の流動化剤を用いることが好ましい。耐酸性を保ちつつ所定の流動性を付与する観点から、流動化剤はポリカルボン酸エステルを含むことが好ましい。

0073

流動化剤の含有量は、アルミナセメント100質量部に対して、好ましくは0.02〜1.00質量部、より好ましくは0.04〜0.50質量部、さらに好ましくは0.07〜0.30質量部、特に好ましくは0.10〜0.20質量部である。

0074

流動化剤の含有量を上述の範囲に調整することにより、好ましい流動性を付与することができ、鏝塗り作業性や吹き付け作業性を良好にすることができる。

0075

凝結遅延剤は、本発明の特性を損なわない範囲で適宜添加することができ、可使時間(鏝塗り作業又は吹き付け作業可能時間)を調整することができる。

0076

凝結遅延剤としては、公知のものを用いることができる。一例として、オキシカルボン酸類等の有機酸や、グルコースマルトースデキストリン等の糖類、及び重炭酸ナトリウムリン酸ナトリウム等から選ばれる1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。

0077

オキシカルボン酸類としては、オキシカルボン酸及びこれらの塩が挙げられる。オキシカルボン酸としては、例えば、クエン酸グルコン酸酒石酸グリコール酸乳酸ヒドロアクリル酸、α−オキシ酪酸グリセリン酸タルトロン酸リンゴ酸等の脂肪族オキシ酸サリチル酸、m−オキシ安息香酸、p−オキシ安息香酸、没食子酸マンデル酸及びトロパ酸等の芳香族オキシ酸が挙げられる。

0078

オキシカルボン酸の塩としては、例えば、アルカリ金属塩(具体的にはナトリウム塩及びカリウム塩等)及びアルカリ土類金属塩(具体的にはカルシウム塩バリウム塩及びマグネシウム塩等)を挙げることができる。これらのなかでも、ナトリウム塩が好ましい。また、酒石酸ナトリウムが、凝結遅延効果、入手容易性及び価格の面からより好ましく、この酒石酸ナトリウムと重炭酸ナトリウムとを併用することがさらに好ましい。

0079

凝結遅延剤の含有量は、アルミナセメント100質量部に対して、好ましくは0.01〜2質量部であり、より好ましくは0.1〜1.5質量部であり、さらに好ましくは0.2〜1.0質量部であり、特に好ましくは0.3〜0.5質量部である。

0080

凝結遅延剤の含有量を上述の範囲に調整することにより、好適な可使時間(鏝塗り作業又は吹き付け作業可能時間)を確保することができる。

0081

合成樹脂繊維は、本発明の特性を損なわない範囲で適宜添加することができる。合成樹脂繊維は、鏝塗り作業性向上、及びモルタル硬化体の耐クラック性向上の作用を有する。

0082

合成樹脂繊維としては、ポリエチレンエチレン酢酸ビニル共重合体EVA)、ポリプロピレンなどのポリオレフィンポリエステルポリアミドポリビニルアルコールビニロン及びポリ塩化ビニル等の合成樹脂成分からなるものを用いることができる。合成樹脂繊維は、これらの中から選択される一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。

0083

合成樹脂繊維の繊維長は、高耐酸水硬性組成物との混合時のハンドリング性や高耐酸モルタル組成物中での分散性向上、及びモルタル硬化体の特性向上の点から、好ましくは0.5〜15.0mmであり、より好ましくは1.0〜12.0mmであり、さらに好ましくは2.0〜8.0mmであり、特に好ましくは2.5〜7.0mmである。

0084

合成樹脂繊維の含有量は、アルミナセメント100質量部に対し、好ましくは0.01〜3質量部であり、より好ましくは0.03〜1質量部であり、さらに好ましくは0.04〜0.3質量部であり、特に好ましくは0.05〜0.15質量部である。

0085

合成樹脂繊維の繊維長及び含有量を上述の範囲に調整することにより、鏝塗り作業性の向上やモルタル硬化体の耐クラック性を向上することができる。

0086

合成樹脂エマルジョンは、本発明の特性を損なわない範囲で適宜添加することができる。合成樹脂エマルジョンは、コンクリートとの接着性や耐酸性を向上する作用を有する。ここで、合成樹脂エマルジョンとは、合成樹脂粒子が水又は含水溶媒乳化分散されたものをいう。

0087

合成樹脂エマルジョンは、含まれる合成樹脂成分のガラス転移温度(Tg)が好ましくは0℃以上、より好ましくは5℃以上、さらに好ましくは10℃以上である。このような合成樹脂エマルジョンを用いると、コンクリート下地湿潤状態であっても優れた接着性を有し、また作業性も良好となる。

0088

合成樹脂エマルジョンに含まれる合成樹脂成分のガラス転移温度(Tg)は、ガラス板の上にエマルジョンを適量滴下して、乾燥して乾燥塗膜を得た後、示差走査熱量計を用い下記の条件で測定することにより測定することができる。具体的には、まず、乾燥塗膜を室温から150℃まで10分間で昇温する条件で加熱し、150℃で10分間保持した後に、計算で得られた試料のTgより50℃低い温度まで温度を下げる。温度が下がったら、再度150℃まで10分間で昇温する。その過程で1回目のガラス転移温度(Tg)を測定し、次に1回目で測定したTgより50℃低い温度まで下げる過程で、2回目のTgの測定を行い、この2回目のTgの測定値を合成樹脂エマルジョンのガラス転移温度とする。

0089

合成樹脂エマルジョンとしては、アクリル系エマルジョン酢酸ビニル系エマルジョンなどの公知の建築材料用エマルジョンを用いることができる。すなわち、合成樹脂エマルジョンの合成樹脂としては、(メタアクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルなどの(メタ)アクリル酸誘導体、エチレン、酢酸ビニルなどのα−オレフィン化合物スチレンなどのビニル化合物ブタジエンなどの重合成分の重合体又は共重合体を用いることができる。

0090

合成樹脂エマルジョンとしては、耐酸性の観点から、アクリル系エマルジョンが好ましい。アクリル系エマルジョンとしては、アクリル酸、メタクリル酸などの(メタ)アクリル;(メタ)アクリル酸エステルなどの(メタ)アクリル酸誘導体の重合体;(メタ)アクリル酸誘導体とスチレンとの重合体などが挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、メチル(メタ)アクリレートエチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、及び2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。

0091

合成樹脂エマルジョンの含有量は、耐酸性水硬性組成物の粉体部100質量部に対し、固形分量に換算して、好ましくは1〜10質量部であり、より好ましくは2〜7質量部であり、さらに好ましくは2.5〜6質量部特に好ましくは3〜5質量部である。

0092

なお、合成樹脂エマルジョンの固形分量とは、合成樹脂エマルジョン中の水分を蒸発させて残った固形分の質量である。合成樹脂エマルジョンから固形分を差し引いたものを合成樹脂エマルジョン中の水分とする。また、耐酸性水硬性組成物の粉体部とは、耐酸性水硬性組成物が液状の成分を含む場合に、液体成分を除いた粉体部分のことをいう。耐酸性水硬性組成物が液状の成分を含まず粉体成分のみからなる場合には、耐酸性水硬性組成物の粉体部とは、耐酸性水硬性組成物全体を意味することとなる。

0093

合成樹脂エマルジョンの含有量を上述の範囲に調整することにより、コンクリートとの接着性や耐酸性を一層向上することができる。

0094

次に、本発明のモルタル組成物の好適な実施形態を説明する。本実施形態のモルタル組成物は、上述の耐酸性水硬性組成物と水とを配合して混練することにより調製することができる。ここで、水の配合量を適宜変更することにより、モルタル組成物のフロー値及び単位容積質量を調整することができる。したがって、用途に適したモルタル組成物を調製することができる。ここで、フロー値とは、JIS R 5201−1997「セメント物理試験方法」に記載の試験方法準拠して測定される値であり、単位容積質量とは、JIS A 1171−2000「ポリマーセメントモルタルの試験方法」に記載の試験方法に準拠して測定される値(単位:kg/L)である。

0095

水の配合量は、耐酸性水硬性組成物の粉体部100質量部に対し、好ましくは2〜18質量部であり、より好ましくは4〜16質量部であり、さらに好ましくは8〜12質量部であり、特に好ましくは9〜11質量部である。

0096

モルタル組成物が合成樹脂エマルジョンを含有する場合、水の配合量は、合成樹脂エマルジョン中の水分の量を考慮する必要がある。したがって、配合する水と合成樹脂エマルジョン中の水分の合計量が、上述の好ましい水の配合量となるように調整する。

0097

本実施形態のモルタル組成物のフロー値は、好ましくは145〜200mmであり、より好ましくは150〜190mmであり、さらに好ましくは155〜180mmであり、特に好ましくは160〜175mmである。

0098

モルタル組成物のフロー値を上述の範囲とすることによって、鏝塗り作業性及び吹き付け作業性を良好にすることができる。

0099

本実施形態のモルタル組成物の単位容積質量は、好ましくは2.05〜2.55kg/L(リットル)であり、より好ましくは2.10〜2.50kg/Lであり、さらに好ましくは2.15〜2.45kg/Lであり、特に好ましくは2.20〜2.40kg/Lである。

0100

単位容積質量を上述の範囲とすることによって、鏝塗り作業性及び吹き付け作業性を良好にすることができる。

0101

本実施形態のモルタル組成物を硬化することによって形成されるモルタル硬化体は、耐腐食性(特に耐酸性)に優れる。次に、本発明のモルタル硬化体の好適な実施形態について説明する。

0102

本実施形態のモルタル硬化体は、上述のモルタル組成物を硬化して形成することができる。このようにして形成される高耐酸モルタル硬化体は、コンクリート構造物と一体化するに際し、優れた強度(圧縮強度曲げ強度及び接着強度)を有しており、コンクリート構造物の補修用モルタル硬化体として好適である。

0103

ここで、圧縮強度及び曲げ強度は、JIS R 5201−1997「セメントの物理試験方法」に記載の試験方法に準拠して測定される値である。また、接着強度とは、「下水道コンクリート構造物の腐食抑制技術及び防食技術マニュアル地方共同人日下水道事業団編著、一般財団法人下水道事業支援センター発行、平成24年4月)」に記載の接着強さ試験に準拠して測定される値である。

0104

上述の試験方法で測定されるモルタル硬化体の材齢3日の圧縮強度は、好ましくは39N/mm2以上であり、より好ましくは40N/mm2以上であり、さらに好ましくは41N/mm2以上であり、特に好ましくは42N/mm2以上である。

0105

上述の試験方法で測定されるモルタル硬化体の材齢3日の曲げ強度は、好ましくは8.5N/mm2以上であり、より好ましくは9.0N/mm2以上であり、さらに好ましくは9.5N/mm2以上であり、特に好ましくは10.0N/mm2以上である。

0106

圧縮強度及び曲げ強度を上述の範囲内とすることによって、モルタル硬化体は、コンクリート構造物と一体化するに際し、優れた強度発現性を有する。

0107

上述の試験方法で測定されるモルタル硬化体の材齢7日の接着強度は、好ましくは1.2N/mm2以上であり、より好ましくは1.3N/mm2以上であり、さらに好ましくは1.4N/mm2以上であり、特に好ましくは1.5N/mm2以上である。

0108

接着強度を上述の範囲内とすることによって、モルタル硬化体は、コンクリート構造物と一体化するに際し、優れた接着性を有する。

0109

本実施形態のモルタル硬化体は、優れた耐酸性を有しており、コンクリート構造物の腐食を長期間抑制することができる。耐酸性の指標としては、硫酸浸透深さ(mm)が挙げられる。この硫酸浸透深さは、「下水道コンクリート構造物の腐食抑制技術及び防食技術マニュアル(地方共同法人日本下水道事業団編著、一般財団法人下水道事業支援センター発行、平成24年4月)」に記載の試験方法(硫酸浸透深さ)に準拠して測定される値である。

0110

モルタル硬化体の硫酸浸透深さ(硫酸浸漬112日)は、好ましくは4.0mm以下であり、より好ましくは3.8mm以下であり、さらに好ましくは3.6mm以下であり、特に好ましくは3.5mm以下である。

0111

硫酸浸透深さを上述の範囲内とすれば、モルタル硬化体は、一層優れた耐酸性を有するため、コンクリート構造物の腐食を長期間抑制することができる。

0112

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何ら限定されるものではない。例えば、本発明の耐酸性水硬性組成物、モルタル組成物及びモルタル硬化体は、その効果が大きく損なわれない程度で、上述の成分以外の成分を含んでいてもよい。

0113

以下に実験例を挙げて本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。

0114

(実施例1〜2、比較例1〜2)
[高耐酸水硬性組成物の調製]
以下(1)〜(11)に示す原材料を準備した。

0115

(1)アルミナセメント
・アルミナセメントA〜C(ケルネオス社製、化学成分「SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO」及びブレーン比表面積を表1に示す)

0116

0117

表1に記載のアルミナセメントの化学成分は、全体質量に対する含有割合(質量%)であり、JIS R 2522:1995「耐火物用アルミナセメントの化学分析方法」に準じて測定した。ブレーン比表面積は、JIS R 5201:1997「セメントの物理試験方法」に準じて測定した。

0118

[アルミナセメントの鉱物組成]
アルミナセメントの鉱物組成を、粉末X線回折を利用したWPF解析法を用いて測定した。粉末X線回折測定は、粉末X線回折装置RINT−2500((株)リガク製)を用い、管電圧35kV、管電流110mA、測定範囲2θ=10〜60°、ステップ幅0.02°、計数時間2秒間、発散スリット:1°、及び受光スリット:0.15mm の条件で行った。

0119

WPF解析法は、粉末X線回折パターン総合解析ソフトであるJADE6.0(Materials Data Inc.製)を使用した。表2に示す鉱物組成について、参考文献を初期値とし、各結晶相精密化してフィッティングを行い、各鉱物の合計量を100とした鉱物組成を測定した。得られた鉱物組成を表3に示す。なお、CaOをC、Al2O3をA、SiO2をS、Fe2O3をF、SO3をSと表す。

0120

0121

参考文献2:Ito, S., Suzuki, K., Inagaki, M., Naka, S. Mater. Res. Bull., v15
p925(1980)
参考文献3:Louisnathan, S.J. Can. Mineral., v10 p822(1971)
参考文献4:Ponomarev V.I., Kheiker D.M., Belov N.V. Sov. Phys. Crystallogr.,
15, p995-998(1971)
参考文献5:Natl. Bur. Stand.(U.S.),Circ. 539, v9 p20(1960)
参考文献6:Wong-Ng, W., McMurdie, H., Paretzkin, B., Hubbard, C., Dragoo, A.,
NBS(USA).ICDD Grant-inAid(1987)
参考文献7:Colville, A.A., Geller, S. Acta Crystallogr., Sec. B, v27 p2311(19
71)
参考文献8:Natl. Bur. Stand.(U.S.) Monogr. 25, v19 p29(1982)
参考文献9:Saalfeld H, Depmeier W Kristall und Technik 7 p229-233(1972)

0122

0123

(2)アルミナセメントクリンカー
・アルミナセメントクリンカー(ケルネオス社製、粒子径:1.0mm以下、アルミナ含有率:40質量%)
(3)高炉スラグ
・高炉スラグA(JIS A 6206−1997、ブレーン比表面積4660cm2/g)
・高炉スラグB(JIS A 6206−1997、ブレーン比表面積8320cm2/g)

0124

(4)シリカフューム
・シリカフューム(JIS A 6207−2006、BET比表面積:19m2/g、嵩比重:280kg/m3)
(5)細骨材
・珪砂(1200μm以上の粒子径を有する粗粒分:11.7質量%)
(6)炭酸リチウム
・炭酸リチウム(最大粒子径:3μm)

0125

(7)滑性粉体
・ろう石(粒度分布:0.2〜120μm)
(8)流動化剤
・流動化剤(ポリカルボン酸エステル系流動化剤)
(9)凝結遅延剤
・凝結遅延剤A(重炭酸ナトリウム)
・凝結遅延剤B(酒石酸ナトリウム)

0126

(10)合成樹脂繊維
ビニロン繊維(繊維長:6mm)
(11)合成樹脂エマルジョン
アクリル系共重合樹脂エマルジョン(固形分の含有量:50質量%、ガラス転移温度(Tg):23℃)

0127

上述のアルミナセメント、アルミナセメントクリンカー、高炉スラグ、シリカフューム、細骨材、炭酸リチウム、滑性粉体、流動化剤、凝結遅延剤、及び合成樹脂繊維を表4に示す割合で配合し、各実施例及び各比較例の耐酸性水硬性組成物(粉体部)を調製した。

0128

0129

[モルタル組成物の調製]
表2に示す配合割合で配合した耐酸性水硬性組成物100質量部に対し、水及び合成樹脂エマルジョンを表5に示す割合で配合して混練し、モルタル組成物を調製した。混練は、温度20℃、相対湿度65%の条件下で、ホバートミキサーを用いて低速で3分間混練した。このようにして得られたモルタル組成物の物性を以下の方法で評価した。

0130

[物性の評価方法
(1)フロー値の測定方法
JIS R 5201−1997「セメントの物理試験方法」に記載の試験方法に準拠してフロー値を測定した。測定結果を表5に示す。
(2)単位容積質量の測定方法
JIS A 1171−2000「ポリマーセメントモルタルの試験方法」に記載の試験方法に準拠して単位容積質量を測定した。測定結果を表5に示す。
(3)圧縮強度及び曲げ強度の測定方法
JIS R 5201−1997「セメントの物理試験方法」に記載の試験方法に準拠して材齢28日の圧縮強度及び曲げ強度を測定した。測定結果を表5に示す。
(4)接着強度の測定方法
「下水道コンクリート構造物の腐食抑制技術及び防食技術マニュアル(地方共同法人日本下水道事業団編著、一般財団法人下水道事業支援センター発行、平成24年4月)」に記載の試験方法(接着強さ試験)に準拠して測定した。測定結果を表5に示す。

0131

(5)硫酸浸透深さの測定方法
「下水道コンクリート構造物の腐食抑制技術及び防食技術マニュアル(地方共同法人日本下水道事業団編著、一般財団法人下水道事業支援センター発行、平成24年4月)」に記載の試験方法(硫酸浸透深さ)に準拠して測定した。具体的には、まず、測定用試験体を以下の手順で作製した。なお、硫酸浸透深さ測定用試験体は以下の各方法につき3個ずつ作製した。

0132

試験体の作製方法は、JIS A 1132−2006に準拠し、直径7.5cm、高さ15cmの円柱型枠にモルタル組成物を成形し、1日後に脱型してモルタル硬化体を得た。材齢28日まで20±2℃の水道水中で水中養生して試験体を作製した。この試験体を5質量%硫酸水溶液試験液)に112日間浸漬した。この間、試験液は、最初の4週間は7日毎に、その後は4週間毎に全量を取り替えた。浸漬終了後、試験液から取り出した試験体を、蛇口を完全開放した水道水の水圧で全面を均等に1分間洗浄し、その後、表面の水分を拭き取り、硫酸浸透深さ測定用試験体を得た。なお、試験液の基準量は、1試験体あたり0.0044m3(4.4L)とした。

0133

上述の方法で作製した硫酸浸透深さ測定用試験体を、ダイヤモンドカッター等で円柱の高さが半分になるように切断して、切断面にフェノールフタレイン1質量%溶液噴霧し、試験体の赤く発色した部分の直径方向の長さをノギスで5箇所測定した。この測定値の平均値から試験体の幅の初期値(75mm)を差し引き、その値の1/2を硫酸浸漬深さ(mm)とした。各方法について、3つの測定用試験体の硫酸浸漬深さ(mm)の平均値を求めた。測定結果(平均値)を表5に示す。

0134

0135

表5に示すとおり、実施例1及び2のモルタル組成物のフロー値は160〜175mmの範囲内であった。この結果から、実施例1及び2のモルタル組成物は、良好な鏝塗り作業性及び吹き付け作業性を有することが確認された。

0136

実施例1及び2のモルタル組成物の単位容積質量は2.20〜2.40kg/Lの範囲内であった。この結果から、実施例1及び2の耐酸性水硬性組成物が良好な鏝塗り作業性及び吹き付け作業性を有することが確認された。

0137

実施例1及び2のモルタル組成物の圧縮強度は材齢7日において42N/mm2以上であり、曲げ強度は材齢7日において9.5N/mm2以上であった。この結果から、実施例1及び2の耐酸性水硬性組成物が優れた強度発現性を有することが確認された。

0138

実施例1及び2のモルタル組成物の硫酸浸透深さは、4.0mm以下であった。この結果から、実施例1及び2の耐酸性水硬性組成物が優れた耐腐食性(特に耐酸性)を確実に有することが確認された。

実施例

0139

以上のことから、実施例1及び2のように、本発明の耐酸性水硬性組成物は、優れた耐腐食性(特に耐酸性)及び接着性を確実に有するモルタル硬化体を形成可能で、且つ優れた強度発現性を有するモルタル組成物、及びそのようなモルタル組成物を調製することが可能であることが確認された。また、本発明のモルタル硬化体は、耐腐食性を向上させた従来のアルミナセメント系耐酸モルタルよりも確実に優れた耐腐食性、特に耐酸性が得られるため、合成樹脂等のライニング工法と併用しなくても十分に優れた長期耐久性を有する。このため、コンクリート構造物建設のイニシャルコストを抑制することができる。さらに、接着性にも優れていることからコンクリート構造物と一体化することで、長期耐久性の向上及びライフサイクルコストの低減などにも寄与する。また、本発明のモルタル組成物は、強度発現性に優れていることから、施工期間を短縮することができる。

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