【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モルタル組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水路や側溝に使用されるコンクリート製品は、その製造工程で高温での蒸気養生が行われるため、生コンクリートに較べて砂利等の粗骨材の割合が大きい。 そのため、この分野に用いられるコンクリートは流動性が低くなり、通常、振動を加えることで充填性と製品の表面美観を確保している。
【０００３】
高流動コンクリートは、無振動もしくは微振動によって充填できるが、上記のような粗骨材が多く配合される系で用いるためには、コンクリートの材料分離抵抗性と流動性を注意深くバランスさせることが要求される。
【０００４】
しかし、従来の間隙通過性試験とスランプフローでは、各材料の配合の影響を適正に把握することができず、振動製品分野に適した高流動コンクリートを容易に製造することができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、振動製品分野において、充填性と表面美観を高い水準で両立する高流動コンクリートが得られるモルタル組成物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記方法により測定された流下時間が１０〜２０秒であり、且つＪＩＳ Ｒ５２０１ １０．７ フロー試験の方法（ただしタッピングは行わず、テーブル台は７００ｍｍ×７００ｍｍを使用）により測定されたフロー値が２５０〜３１０ｍｍであるモルタル組成物、及び該モルタル組成物を含有する、粗骨材の嵩容積率が５１〜５５％の高流動コンクリートに関する。
＜流下時間の測定方法＞
直径１００ｍｍの上部投入開口と、直径２０ｍｍの下部排出開口とを有する先細形状を備え、長さが３００ｍｍの筒（材質はステンレス鋼）からなる装置に、下部排出開口を閉じた状態でモルタル組成物を上部投入開口まで充填した後、下部排出開口を開いてモルタル組成物を流下させ、流下が終了するまでの時間（秒）を測定する。
【０００７】
更に本発明は、水１４０〜１９０ｋｇ／ｍ 3 、セメント２５０〜５００ｋｇ／ｍ 3 、細骨材７５０〜１０００ｋｇ／ｍ 3及び嵩容積率が５１〜５５％となる量の粗骨材を混練してコンクリート組成物を製造するに際し、
該コンクリート組成物から目開き５ｍｍのふるいで粗骨材を分離して得られるモルタル組成物の上記方法により測定される流下時間が１０〜２０秒且つ上記方法により測定されるフロー値が２５０〜３１０ｍｍとなるように、微粉体、水溶性高分子及び分散剤から選ばれる少なくとも１種を添加し混練する工程を有する振動成型用の高流動コンクリートの製造方法に関する。
【０００８】
ここで、高流動コンクリートとは、「コンクリートライブラリー９３ 高流動コンクリート施工指針」（１９９８年、丸善（株）発行）の９頁に定義される「フレッシュ時の材料分離抵抗性を損なうことなく流動性を著しく高めたコンクリート」のことである。 また、材料分離抵抗性とは、重力や外力等による材料分離作用に対して、コンクリート構成材料の分布の均一性を保持しようとするフレッシュコンクリートの性質のことである。 この材料分離抵抗性が低いと表面美観の不良やコンクリート強度等の力学的物性の不均一が生じる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、高流動コンクリート中のモルタル組成物の特定の方法による流下時間とフロー値が特定範囲にある場合に、充填性と表面美観を高い水準で両立する振動成型用の高流動コンクリートが得られることを見出したものである。
【００１０】
本発明における流下時間の測定に用いられる装置を図１に示す。 図１（ａ）は該装置の側部からの概略図、（ｂ）は平面からの概略図である。 図１の装置は、上部投入開口１が内径１００ｍｍ、下部排出開口２が内径２０ｍｍ、長さＬが３００ｍｍの先細形状の筒からなる。 図１の装置は適当な支持手段で固定され、下部排出開口２をゴム栓や板等で閉じた状態でモルタル組成物を充填し、上部投入開口１の面で擦り切った後、下部排出開口２を開放してモルタルを自然流下させ、流下が終了するまでの時間を測定する。 なお、本発明において、流下の終了とは、上部投入開口から目視で観察したときにモルタルの少なくとも一部に孔が確認される状態を言う。
【００１１】
本発明のモルタル組成物は、高流動コンクリートに好適であるが、かかる高流動コンクリートは、モルタル組成物の流動性だけでなく、材料分離抵抗性の尺度となる流下時間も適正に設計しなければならない。 すなわち、無振動又は微振動下で、粗骨材や水のモルタル組成物からの分離を発生させないだけの十分な材料分離抵抗性を有すると共に、流動性を阻害するような過度の材料分離抵抗性とならないようにしなければならない。 このような適正なモルタル組成物の材料分離抵抗性は、上記方法により測定される流下時間が１０〜 ２０秒、好ましくは１２〜１９秒の範囲にすることで得ることができる。 モルタル組成物の流下時間が１０秒以上であると、無振動又は微振動下の充填時に、粗骨材がモルタル組成物から分離せず、粗骨材同士の噛み合いが低減され、製品表面の残留気泡が少なくなったり、噛み合った骨材で形成される空間にモルタル組成物が流入して蜂の巣状の未充填部分となる、いわゆるジャンカの発生が抑制できる。 また、モルタル組成物の流下時間が２０秒以下であると、モルタル組成物の粘性が適正となり、フロー値が本発明で規定する上限近傍であっても、充填時にコンクリートに巻き込まれる気泡が抜けやすくなり、硬化後の表面への気泡の残留を抑制できる。
【００１２】
モルタル組成物の流下時間は、微粉体及び水溶性高分子から選ばれる一種以上を配合しその配合量を調整することで制御できる。 硬化遅延の抑制及び流下時間とフローの両立の観点からは微粉体の使用が好ましい。 微粉体としては、高炉スラグ微粉末、石灰石微粉末、フライアッシュ、シリカヒューム、珪石粉等が挙げられる。 好ましくは高炉スラグ微粉末、石灰石微粉末である。 また、水溶性高分子としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリオキシエチレンオキサイド、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、多糖類誘導体（特開平３−２８５８５７号、特開平１１−１３５５号等の多糖類）や特開平７−８２２５１号の水溶性高分子が挙げられ、好ましくはセルロース誘導体である。 これらの配合量は、セメントが２５０〜５００ｋｇ／ｍ 3 、水が１４０〜１９０ｋｇ／ｍ 3の場合、セメント＋微粉体で４５０〜６００ｋｇ／ｍ 3 、特に５００〜５５０ｋｇ／ｍ 3であることが好ましい。 更に、総粉体量のうち、微粉体は５０〜３００ｋｇ／ｍ 3 、特に１００〜２５０ｋｇ／ｍ 3であることが好ましい。 また、水溶性高分子は、水に対して０．００１〜５重量％、特に０．０５〜２重量％が好ましい。 この範囲の微粉体量あるいは水溶性高分子量であると、材料分離抵抗性が適正化され、分散剤の使用量が徒に増加しないので好ましい。
【００１３】
また、フロー値は、ＪＩＳ Ｒ５２０１ １０．７フロー試験の方法（ただしタッピングは行わず、テーブル台は７００ｍｍ×７００ｍｍを使用）により測定される。 粗骨材を含有するコンクリートを用いる場合において、無振動又は微振動の下で、モルタル組成物に被覆された状態で流動させるには、モルタル組成物の流動性の尺度であるフロー値が２５０〜３１０ｍｍであることが必要で、更には２７０〜２９０ｍｍであることが望ましい。 フロー値が２５０ｍｍ以上であると、流動性がよく、無振動又は微振動下で充填しても、型枠端部に未充填部分が発生せず、また、このような部分を解消するための強い振動を必要とせず、高流動コンクリートで達成すべきメリットが維持される。 また、フロー値が３１０ｍｍ以下であると、コンクリート全体の流動性が細骨材の表面水率によらず維持され、製造管理が容易となる。
【００１４】
フロー値の調整には、公知の分散剤が使用できる。 例えば、高性能分散剤として使用されるナフタレン系、メラミン系、アミノスルホン酸系、ポリカルボン酸系、ポリエーテル系等が挙げられる（コンクリート総覧：技術書院、１９９８年６月１０日、第１２８〜１３０頁、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤の欄参照）。 分散剤の添加量は、フロー値が上記の範囲となる量で、且つセメントと微粉体の合計に対して、０．０５〜２重量％が好ましい。
【００１５】
以上の性状を満たす本発明のモルタル組成物を含有する高流動コンクリートは、振動製品用途に有用であるが、無振動から極めて低出力（０〜４５Ｈｚ）の振動で充填が可能となり、騒音が解消されるばかりでなく、表面気泡や空隙の少ない製品表面を得ることができる。
【００１６】
高流動コンクリートは、製造途中で蒸気養生工程が行われるため、ある程度の粗骨材量を必要とするが、粗骨材量が多いと、充填中に粗骨材同士が噛み合う確率が高くなり、未充填部分や表面気泡の発生原因となりやすい。 そこで、本発明の高流動コンクリートでは、粗骨材の嵩容積率を５１〜５５％、更には５２〜５４％に設定し粗骨材量を下記式に従って決定する。 なお、本発明において、粗骨材とは、ＪＩＳ Ａ−５３８３付属書１（レディミクスト用コンクリート骨材）に示す、川砂利、陸砂利、砕石等をいう。
粗骨材量（ｋｇ／ｍ 3 ）＝嵩容積率（％）×粗骨材実積率（％）×粗骨材比重×０．０１
ここで、粗骨材実積率はＪＩＳ−Ａ１１０４に従い測定される。
【００１７】
本発明の高流動コンクリートは、水１４０〜１９０ｋｇ／ｍ 3 、セメント２５０〜５００ｋｇ／ｍ 3 、細骨材７５０〜１０００ｋｇ／ｍ 3及び嵩容積率が５１〜５５％となる量の粗骨材を混練してコンクリート組成物を製造するに際し、該コンクリート組成物から目開き５ｍｍのふるいで粗骨材を分離して得られるモルタル組成物が上記の流下時間とフロー値を満たすよう、微粉体、水溶性高分子及び分散剤から選ばれる少なくとも１種を添加し混練する工程を有する製造方法により得ることができる。 上記セメント量は蒸気養生強度を確保するための好ましい範囲である。
【００１８】
なお、流下時間、フロー値の調整は、別途少量配合実験により適正な配合量を求めたり、各コンクリート組成物に調整剤を添加して調整する等、何れの方法でもよいが、生産効率の点からは前者の方法が好ましい。
【００１９】
本発明の対象となるコンクリートは、セメント類、細骨材、粗骨材を主成分とするものであるが、各種の添加剤（材）を使用することもでき、モルタル性状が所定範囲であればよい。 例えば、ＡＥ剤、遅延剤、消泡剤、起泡剤、防水剤、防腐剤、各種セメント類等が挙げられる。 更に、本発明の対象となるコンクリートは、モルタル組成物の性状が所定範囲であれば、コンクリートのタイプにも限定されず、例えば、気泡（軽量）コンクリート、重量コンクリート、防水コンクリート等に適用される。
【００２０】
【実施例】
表１に示す成分で調製した高流動コンクリートを用いて、以下の方法でモルタル性状、コンクリート製品の表面性を評価した。 粗骨材の嵩容積率は５３％として配合量を決定した。 結果を表１に示す。 なお、表１中のコンクリートを構成する成分は以下の通りであり、コンクリート中の空気量は１〜２％となるように消泡剤（消泡剤Ｎｏ２１、花王（株）製、脂肪酸エステル系）を添加して調整した。
Ｗ：水道水Ｃ：普通ポルトランドセメント（比重３．１６）
ＢＳ：高炉スラグ微粉末（エスメント４０００（新日鐵高炉セメント（株））
ＬＳ：石灰石微粉末（ネオフロー、清水工業（株））
Ｓ：君津産陸砂（比重２．５８）
Ｇ：和歌山産砕石（比重２．６０、実積率６０．９％）
ＭＣ：メチルセルロース（ダイセル１７０、ダイセル化学工業（株））
Ｍ−１：マイティ１５０（花王（株）、ナフタレン系高性能減水剤）
Ｍ−２：マイティ２１ＨＦ（花王（株）、ポリエーテル系高性能減水剤）
Ｍ−３：マイティ１５０Ｖ−２（花王（株）、メラミン系高性能減水剤）
Ｍ−４：マリアリムＡＫＭ−６０Ｆ（日油社製、ポリカルボン酸系高性能減水剤）
Ｍ−５：アクアロックＦＣ−６００Ｃ（日本触媒社製、ポリカルボン酸系高性能減水剤）
Ｍ−６：サンフローＨＳ−７００（日本製紙社製、アミノスルホン酸系系高性能減水剤）。
【００２１】
（１）モルタル性状表１に示す成分で調製したコンクリートを目開き５ｍｍの篩で篩分けして粗骨材を取り除いたものをモルタルサンプルとし、その流下時間を図１の装置を用いて、またフロー値をＪＩＳ Ｒ５２０１ １０．７フロー試験の方法（ただしタッピングは行わず、テーブル台は７００ｍｍ×７００ｍｍを使用）により測定した。 図１の装置としては、上部投入開口径１が直径１００ｍｍ、下部排出開口径２が直径２０ｍｍ、長さＬが３００ｍｍのもの（ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製）を使用し、流下時間は、該装置の下部排出開口２を閉じた状態でモルタル組成物を充填し、上部投入開口１の面で擦り切った後、該装置の下部排出開口２を開放してモルタル組成物を自然流下させ、上部投入開口から目視で観察したときにモルタルの少なくとも一部に孔が確認されるまでの時間（秒）を測定した。
【００２２】
（２）コンクリート製品の表面性表１のコンクリートを鋼製型枠（縦×横×高さ＝１００ｍｍ×２００ｍｍ×５００ｍｍ）に入れ、テーブル振動機で２０秒間振動した（振幅０．３ｍｍ、３３００ｖｐｍ、３０Ｈｚ）。 ２４時間後に型枠から脱型して、コンクリート表面１０００ｃｍ 2当たりの気泡の数を測定した。 気泡の大きさは、▲１▼直径０．５ｍｍ以上５ｍｍ未満、▲２▼直径５ｍｍ以上１０ｍｍ未満、▲３▼直径１０ｍｍ以上の３つに分類して測定した。
【００２３】
【表１】
【００２４】
（注）
ＭＣの配合量はＷに対する重量％であり、分散剤の配合量はＣ＋ＢＳ＋ＬＳに対する重量％である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の流下時間及びフロー値を満たすモルタル組成物は、分離抵抗性に優れ、高流動コンクリートに用いた場合に製品の表面美観が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モルタル組成物の流下時間の測定に用いられる装置の概略図【符号の説明】
１…上部投入開口２…下部排出開口
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