JPH11343159A

JPH11343159A - 高耐久性モルタル

Info

Publication number: JPH11343159A
Application number: JP14725898A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Watanabe; 芳春渡辺; Shigeru Tomioka; 茂富岡; Kenji Yamamoto; 賢司山本
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、コンクリート構造物の耐久性を向
上させるための被覆モルタルや永久型枠などのモルタル
製品用の高耐久性モルタルを提供する。【解決手段】結合材１００重量部に対して、５ｍｍ以
下の細骨材を５０〜４５０重量部配合し、該細骨材の粒
度構成が５〜２．５ｍｍの粒子を２０重量％を超えて８
０重量％、２．５ｍｍ未満の粒子を８０重量％未満〜２
０重量％とし、水結合材比を０．５以下とすることを特
徴とする高耐久性モルタルを構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は土木、建築構造物な
どに用いる高耐久性モルタルに関し、詳しくは、構造物
の耐久性を向上させるための被覆モルタルや永久型枠な
どのモルタル製品用の高耐久性モルタルに関する。

【０００２】

【従来技術及びその課題】従来、モルタルとはセメント
などの結合材と細骨材と水の練混ぜたものであり、その
製造は、通常、土木、建築学会で採用されている標準粒
度の細骨材を用いて行われる。細骨材の標準粒度とは最
密充填を考慮した粒度分布であり、より合理的な単位セ
メント量でワーカブルなモルタルやコンクリートを製造
することができるものである。

【０００３】標準粒度の粒度分布は、それぞれのふるい
目の通過量（質量％）が、１０ｍｍのふるい目の場合は
１００％、５ｍｍでは９０〜１００％、２．５ｍｍが８
０〜１００％、１．２ｍｍは５０〜９０％、０．６ｍｍ
が２５〜６５％、０．３ｍｍでは１０〜３５％、０．１
５ｍｍは２〜１０％の範囲が規定されており、連続した
粒度構成となっている。そして、５〜２．５ｍｍの範囲
の粗い粒子は最大２０％しか入ってはいけないことにな
っている。

【０００４】しかしながら、このような標準粒度の細骨
材を用いたモルタルでは、高耐久性を得るために高性能
減水剤や高性能ＡＥ減水剤などを添加した粘性の高いモ
ルタルにすると空気泡を多量に取り込む。

【０００５】モルタルは被覆や目地、狭隘な部分への充
填などに用いられるためにコンクリートのようにバイブ
レーターで締め固めることはなく、そのまま塗り付け、
又は、流し込みなどで施工される。従って、このような
施工方法（巻き込んだ空気が抜けない）による強度とバ
イブレーターで充分空気を追い出して成型した強度で
は、高強度の場合２０％程度以上の差があり、設計強度
を得るためには不経済な配合となるだけでなく、耐摩耗
性などの耐久性も低下するなどの課題が生ずる。

【０００６】本発明者は前記課題を解決するために、鋭
意研究した結果、細骨材を特定の粒度構成とすることに
より、空気泡の巻き込みなども押さえて施工方法による
強度の低下を改善し、かつ、各種耐久性も改善できるこ
とを知見し、本発明を完成させたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、結
合材１００重量部に対して、５ｍｍ以下の細骨材を５０
〜４５０重量部配合し、該細骨材の粒度構成が５〜２．
５ｍｍの粒子を２０重量％を超えて８０重量％、２．５
ｍｍ未満の粒子を８０重量％未満〜２０重量％とし、水
結合材比を０．５以下とすることを特徴とする高耐久性
モルタルである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の結合材とは、普通、早強、超早強、耐硫酸塩
性、低発熱、中庸熱、白色などの各種ポルトランドセメ
ント及びこれらと高炉スラグやフライアッシュを混入さ
せた混合セメント、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＦ
₂やＣａＯとＡｌ ₂Ｏ₃を主成分とする結晶性の鉱物及
び非晶質の物質を含む急硬性の変性ポルトランドセメン
トである。

【０００９】さらに、より高い耐久性を得るために、前
記各種セメントとII型無水石膏やシリカフュームなどの
非晶質シリカ、メタカオリンなどのアルミノケイ酸化合
物、その他、焼成した粘土鉱物や焼成しないポゾラン物
質の一種又は二種以上（以下、単に混和材という）を配
合したものである。

【００１０】尚、混和材を配合する場合、II型無水石膏
は各種ポルトランドセメントや高炉スラグセメント１０
０重量部に対して、フライアッシュセメントではフライ
アッシュを抜いたポルトランドセメント分１００重量部
に対して１〜１５重量部配合するのが好ましく、養生方
法に拘わらず１重量部未満では強度増進効果は小さいの
で耐久性の改善効果が小さく、１５重量部を超えて配合
してもそれ以上の強度増進と耐久性の改善は期待できな
いものである。そして常温で使用される場合は、２〜８
重量部がより好ましく、蒸気養生して永久型枠などの高
耐久性モルタル製品を製造する場合は３〜１２重量部が
より好ましい。

【００１１】また、非晶質シリカやアルミナケイ酸化合
物やポゾラン物質（以下、非晶質シリカ等という）は各
種ポルトランドセメントや高炉スラグセメント及びフラ
イアッシュセメント１００重量部に対して、養生方法に
拘わらず２〜２０重量部配合するのが好ましく、２重量
部未満では強度増進や耐久性の改善効果は小さく、２０
重量部を超えて配合してもそれ以上の耐久性の改善効果
は期待できないものである。より好ましくは３〜１５重
量部である。

【００１２】さらに、II型無水石膏と非晶質シリカ等と
併用する場合も上記範囲で配合され、相乗的な強度や耐
久性の改善効果が期待できる。また、細骨材とは天然の
川砂や石灰石、ケイ石、鉄鉱石その他の天然の岩石を破
砕したもの及び高炉、転炉、ニッケル、銅その他の各種
スラグ、さらにボーキサイトの焼結物、耐火煉瓦や磁
器、陶器などを破砕したものであるが、基本的には硬質
で、本発明の粒度構成とすることが可能であれば特に制
限されない。

【００１３】本発明において、結合材と特定粒度構成と
した細骨材の配合比率を、結合材１００重量部に対して
５０〜４５０重量部配合する。細骨材が５０重量部未満
では、セメントペースト部分が多くなり構造敏感性が高
なって強度や耐衝撃性が低下するようになり、４５０重
量部を超えるようになると結合材量が少なくなり、この
場合も耐衝撃性が低下するようになる。そして各種耐久
性のバランスから、好ましくは６０〜４００重量部であ
り、より好ましくは８０〜３００重量部である。

【００１４】また、細骨材の中の粒度構成が５〜２．５
ｍｍの粒子を２０重量％を超えて８０重量％とする。２
０重量％以下では空気の巻き込み性が改善されなく、強
度や耐摩耗性が劣るようになり、また、８０重量％を超
えるようになると微粉部分が少なくなり過ぎて構造敏感
性が高くなり耐衝撃性が低下するようになるものであ
る。好ましい５〜２．５ｍｍの範囲の粒子量は３０〜７
０重量％であり、より好ましくは３５〜６０重量％であ
る。５〜２．５ｍｍの範囲の粒子が適量であれば強度は
同程度でも耐摩耗性は向上するものである。

【００１５】さらに、２．５ｍｍ未満の粒子を８０重量
％未満〜２０重量％とする。８０重量％以上になると前
記したように空気の巻き込み性が改善されなく、強度や
耐摩耗性が劣るようになる。また、２０重量％未満では
細かい部分が少なくなるので構造敏感性が高くなり強度
や耐衝撃性が劣るようになるものである。好ましい２．
５ｍｍ未満の粒子量は７０〜３０重量％、より好ましく
は６５〜４０重量％である。加えて、２．５ｍｍ未満の
粒度構成は任意でよく、考え方として、５〜２．５ｍｍ
の粗い粒子が少ない場合は２．５〜１．２ｍｍの粒子を
多くすることにより空気の巻き込みも少なくできる。逆
に、５〜２．５ｍｍの粒子が多い場合は０．３ｍｍ以下
の粒子を多くすると構造敏感性が緩和されるものであ
る。さらに、２．５ｍｍ未満の粒度構成を１．２〜０．
６ｍｍと０．３〜０．１５ｍｍ、あるいは単に１．２ｍ
ｍ以下にするなど不連続粒度としてもよいものである。

【００１６】本発明の高耐久性モルタルの水結合材比を
０．５以下とする。水結合材比は小さいほど高強度が得
られ各種耐久性も改善されるが、０．５を超えて大きく
なると５〜２．５ｍｍの粗い粒子を多くすることによる
成型方法の違いによる強度差や耐摩耗性などの改善効果
が標準粒度の細骨材を使用した場合との差が小さくなる
（ペ−スト部分の強度が小さくなり過ぎるため）もので
ある。好ましくは０．４５以下であり、より好ましくは
０．４以下である。尚、下限の水結合材比は特に限定さ
れないが、通常のミキサーで練混ぜが容易な０．２程度
までが好ましい。本発明において、水結合材比を調整す
る方法として、常法のように各種減水剤を添加するが、
減水剤の種類は特に限定されない。

【００１７】本発明の高耐久性モルタルの練混ぜに際
し、各構成材料を別々にミキサーに投入しても良いし、
予め、水を除く全材料をプレミックスしたものを用いて
練混ぜても良い。また、練混ぜ方法も手練り、ハンドミ
キサー、モルタル又はコンクリートミキサーなどいずれ
の方法でも良いものである。

【００１８】以下、本発明を実施例により詳しく説明す
るが、これに限られるものではない。

【００１９】

【実施例】実施例１結合材として普通ポルトランドセメント、細骨材として
石英片岩を粒度別に調整して販売されているものを用
い、結合材と細骨材の配合比率及び細骨材の中の粒度構
成を任意に変化させて、さらに、水結合材比も一部変化
させて（粉末状高性能減水剤を任意に添加して調整）、
容量５０リットルの二軸型強制練りミキサーを使用して
４０リットル分のモルタルをスランプで５±２ｃｍとな
るように、２０±３℃の室内で練混ぜた。そして圧縮強
度、すりへり、及び衝撃試験などの物性及び耐久性を測
定するために、それぞれの試験用型枠に、常法通り、モ
ルタルを突き棒で突きながらプラスチックハンマーで型
枠を外から叩いて成形した。また、一部、比較として棒
バイブレーターで締め固めた供試体も作製した。尚、圧
縮強度（ｎ＝３）はφ１０×２０ｃｍの供試体を標準養
生して材齢２８日で測定し、すりへり試験（ｎ＝２）は
電力中央研究所、技術研究所のＯ式すりへり試験方法に
準じて行い、幅１４．５cm，長さ２９．５cm，厚さ６ｃ
ｍの弁当箱状の型枠にモルタルを成形し、上面をエッジ
で平らに仕上げて材齢２８日まで標準養生を行った後に
試験を開始した。試験の詳細は、仕上げ面が内側となる
ように６箇の供試体を六角形に組んでドラムに固定し、
その中に、φ２．４×４ｃｍの炭素鋼の摩耗媒体を２０
箇封入して、ドラムの中心に挿入されたパイプより２０
リトル／分でシャワーを浴びせながら、７０ｒｐｍでド
ラムを４時間回転（１時間毎に回転方向を変えた）させ
てからすりへり減量を測定した。すりへり係数の算出は
次式で行った。

【００２０】すりへり係数（Ｒｃ）＝（すりへり減量ｇ
／コンクリート密度）÷（すりへりを受けた面積３７
６．３ｃｍ²）単位；ｍｍ³／ｃｍ²

【００２１】衝撃試験（ｎ＝２）は、２８日間標準養生
した１５×１５×１０（厚さ）ｃｍの供試体をコンクリ
ートの台に貼付、上面の中央部に塩ビ菅のリードで重さ
９ｋｇの鋼球を落下させてひびわれが入るまでの衝撃回
数を測定した。モルタルの配合を表１、試験結果の平均
値を表２及び表３に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】尚、全実施例で使用した材料を以下にまと
めて示す。「使用材料」《結合材》「セメント」普通ポルトランドセメント（粉末度３２０
０ｃｍ²／ｇ）「混和材」ａ．II型無水石膏粉末（粉末度６０００ｃｍ²／ｇ）ｂ．シリカフューム（粉末度２３ｍ²／ｇ）ｃ．メタカオリン（粉末度９０００ｃｍ²／ｇ）《細骨材》石英片岩（出来山鉱山株産）Ａ．５〜２．５ｍｍＢ．２．５〜１．２ｍｍＣ．１．２〜０．６ｍｍＤ．０．６〜０．３ｍｍＥ．０．３ｍｍ下《減水剤》ナフタレン系高性能減水剤；第一工業薬品株「セルフロ
ー１１０Ｐ」粉末タイプ

【００２６】表２及び表３より、本発明において水結合
材比が一定の場合でも、結合材（重量部）に対する細骨
材の配合比率を小さくしても大きくしても圧縮強度及び
耐摩耗性や耐衝撃性は劣るようになるが、それぞれの物
性値のバランスから結合材１００重量部に対して本発明
の粒度構成の細骨材は５０〜４５０重量部が実用的であ
り、好ましくは６０〜４００重量部、より好ましくは８
０〜３００重量部であることが示される（実験Ｎｏ．１
−１〜１−１１）。

【００２７】また、粒度構成については、２．５〜５ｍ
ｍの範囲を２０重量％と最大に配合した標準粒度の細骨
材を使用した場合は、特に、水結合材比が小さいと（比
較例の実験Ｎｏ．１−１６）突き棒成形とバイブレータ
ー成形の強度差が大きく、空気の巻き込み量が多いこと
を示唆している。それに伴い強度も耐摩耗性、耐衝撃性
が低下することが示される。これに対して、本発明例で
は２．５〜５ｍｍの範囲が２１重量％と少なくても次に
粗い１．２〜２．５ｍｍの粒度を多くすることにより成
型方法の違いによる強度差を小さくし、耐摩耗性や耐衝
撃性を改善できることが示される（実験Ｎｏ．１−１
７）。また、２．５〜５ｍｍの粒度の骨材の配合量を多
くして行くと、成型方法の違いによる強度差が小さくな
るのはもとより、強度が同程度でも耐摩耗性と耐衝撃性
が大きくなることが示される。さらに、多くし過ぎると
細かい部分が少なくなる関係で構造敏感性が高くなり、
圧縮強度も耐摩耗性、耐衝撃性が低下するようになる。
そして２．５〜５ｍｍの粒度の細骨材の配合率は２１〜
８０重量％が実用的であり、好ましくは３０〜７０重量
％、より好ましくは３５〜６０重量％であることが示さ
れる（実験Ｎｏ．１−１２〜１−２９）。

【００２８】水結合材比が高くなると標準粒度の細骨材
を用いても成型方法の違いによる強度差は小さくなり
（実験Ｎｏ．１−１２〜１−１６）、２．５〜５ｍｍの
粗い粒子を多く配合することによる本発明の耐摩耗性の
優位さの差も小さくなる。特に、この傾向は水結合材比
が０．５を超えると顕著になることが示される（実験Ｎ
ｏ．１−１２，１−１３と実験Ｎｏ．１−２２，１−２
３比較）。従って、本発明において水結合材比は０．５
以下、好ましくは０．４５以下、さらに好ましくは０．
４以下であることが示される。

【００２９】実施例２セメントに対して混和材の種類と添加量を変えた結合材
１００重量部に対して、配合Ｎｏ．７の細骨材の粒度構
成としたもの２００重量部を配合し、一部、減水剤の添
加量により水結合材比も変えて、実施例１と同様に突き
棒で突きながらプラスチックハンマーで型枠を外から叩
いて成形した供試体の圧縮強度とすりへり試験及び凍結
融解試験を行った。凍結融解試験は１０×１０×４０ｃ
ｍの供試体を標準養生して材齢１４日から試験を開始し
た。試験方法はＡＳＴＭＣ６６６の急速水中凍結、水中
融解試験方法に準じ、相対動弾性係数を求めた。この
際、材齢１４日の圧縮強度試験も測定した。その結果を
表４に示す。

【００３０】

【表４】

【００３１】表４より、常温では、II型無水石膏はセメ
ント１００重量部に対して２〜８重量部が強度や各種耐
久性をより改善するのに好ましい範囲であることが示さ
れ（実験Ｎｏ．２−１〜２−１０）、非晶質シリカ等の
場合も配合量が多くなるほど強度や各種耐久性はより向
上するが、多すぎても、それ以上の改善効果は示されな
く３〜１５重量部が好ましいことが示される（実験Ｎ
ｏ．２−１１〜２−１７など）。また、II型無水石膏
と非晶質シリカ等の併用においてはより相乗的に強度及
び各種耐久性は向上することが示される（実験Ｎｏ．２
−２１〜２−２４など）。さらに、水結合材比は混和材
が配合されていても０．５を超えると特に凍結融解耐久
性低下することが示され、好ましくは０．５以下、よ
り好ましくは０．４以下であることが示される（実験Ｎ
ｏ．２−２５〜２−２８）。

【００３２】実施例３実施例２の実験Ｎｏ．２−１〜２−９、２−２４、２−
３４、２−３７を使用して、実施例２と同様に供試体を
作製後、４時間２０℃の室内で前置き養生してから、３
時間で８５℃まで昇温し、そのまま６時間保持してから
蒸気バルブを締め、翌日まで養生槽内で徐々に冷却し、
翌日脱型して７日間２０℃の室内で気乾養生した。そし
て、材齢７日で圧縮強度とスリヘリ試験を行った。その
結果を表５に示す。

【００３３】

【表５】

【００３４】表５より、蒸気養生した場合は、II型無水
石膏の配合比率が高いほど強度や耐摩耗性の改善効果が
示されるが、多すぎても頭打ちとなり、好ましい配合比
率は３〜１５重量部であることが示される。また、II型
無水石膏と非晶質シリカなどの併用は蒸気養生において
も常温と同様に優れた強度と耐摩耗性の改善効果が認め
られる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の高耐久性モルタルをコンクリー
ト構造物に被覆することにより、摩耗作用や衝撃に対し
て、さらには凍害に対しても防除し、耐用年数を高める
ことが可能となる。また、永久型枠などへの適用にも卓
効を示すものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結合材１００重量部に対して、５ｍｍ以
下の細骨材を５０〜４５０重量部配合し、該細骨材の粒
度構成が５〜２．５ｍｍの粒子を２０重量％を超えて８
０重量％、２．５ｍｍ未満の粒子を８０重量％未満〜２
０重量％とし、水結合材比を０．５以下とすることを特
徴とする高耐久性モルタル。