JP2015006964A - 表面被覆材、モルタル組成物及びモルタル硬化体 - Google Patents

Abstract

【課題】 開水路のような水利施設等におけるコンクリート構造物の修復において、優れた施工性や初期硬化特性、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度を有し、且つ水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性等の諸特性をバランス良く有する表面被覆材が求められている。
【解決手段】 ポルトランドセメント、細骨材、樹脂粉末、膨張材、合成樹脂繊維、凝結調整剤及び消泡剤を含み、細骨材の最大粒子径が１７００μｍ未満であり、粒子径が１１８０μｍ以上且つ１７００μｍ未満である粒子の質量割合が０．１〜１０質量％であり、粒子径が６００μｍ以上且つ１１８０μｍ未満である粒子の質量割合が４０〜９０質量％であり、粒子径が３００μｍ以上且つ６００μｍ未満である粒子の質量割合が５〜３５質量％であり、粒子径が１５０μｍ以上且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合が１５質量％以下である表面被覆材を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、土木・建築分野の各種工事に用いられる表面被覆材、モルタル組成物、及びモルタル硬化体に関する。

各種構造物に用いられるコンクリートは、本来耐久性に優れたものであるが、構造や使用環境によってその一部が劣化する場合がある。このような劣化は、コンクリート構造物の強度低下や欠損等の原因となるため、修復する必要がある。修復の際には、劣化箇所を除去或いは浸透性プライマー等で補強した後に、モルタル組成物などの表面被覆材が用いられる。また、使用環境が開水路のような水利施設の場合、水流や土砂等による摩耗に対する抵抗性を有する表面被覆材が用いられる。

特許文献１には、粗度係数が０．０１３未満であり、補修後のコンクリート水路の高い通水量力が維持できるとして、セメント１００質量部、平均粒径０．５ｍｍ以下の細骨材を５０〜４００質量部、セメント混和用ポリマーを１〜２０質量部及び粉末状繊維０．１〜３．０質量部の割合で配合されてなるポリマーセメントモルタルが開示されている。

特許文献２には、ひび割れ抵抗性、躯体との一体化、耐摩耗性が向上した、セメント１００質量部、平均粒径０．８〜２．５ｍｍの細骨材を１５０〜６００質量部、セメント混和用ポリマーを１〜２０質量部、膨張材を１〜２０質量部、収縮低減剤を０．５〜１０質量部、長繊維を０．１〜３．０質量部及び微粉末繊維を０．１〜３．０質量部の割合で含有するポリマーセメントモルタルが開示されている。

特許文献３には、水流や土砂等による摩耗を著しく低減し、表面強度の低下も起こらないとして、セメント１００質量部と、最大粒子径が１．２ｍｍ以下で密度が３．０ｇ／ｃｍ^３以上の骨材が１０〜４０質量％及び最大粒子径が１．２ｍｍ以下で粒子径０．１０５ｍｍ未満の骨材が２〜２０質量％の密度が３．０ｇ／ｃｍ^３未満の骨材６０〜９０質量％からなる平均粒子径が０．５ｍｍを超え１．０ｍｍ以内の混合骨材１００〜１３０質量部と、膨張材２〜１０質量部と、ポリマーエマルジョン（固形分換算で）１〜１０質量部とを含有する耐摩耗性材料が開示されている。

特許文献４には、補修材層全体に良好な防水性能を付与して機械的強度を健全に維持できるとして、１立方メートル当たり、ポルトランドセメント３００〜９００ｋｇ、砂４００〜１２００ｋｇ、ポリマー樹脂１０〜１２０ｋｇ、繊維長５〜２０ｍｍ、太さ１０〜２００μｍの合成樹脂繊維１０〜６０ｋｇの配合比で配合したセメントモルタル中に、該セメントに対し０．５〜１０重量％のアルキルアルコキシシラン又はアルキルシラノールを配合した補修材が開示されている。

特開２００７−１９７３０１号公報 特開２００８−０３７７０４号公報 特開２００９−１１４００２号公報 特開２０１１−１４８６９５号公報

しかしながら、優れた施工性や初期硬化特性、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度を有し、且つ水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性等の諸特性をバランス良く有するために、表面被覆材のさらなる改良が必要とされている。

そこで、本発明は、優れた施工性や初期硬化特性を有するとともに、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度を有し、さらに水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性（耐水砂噴流摩耗性）を有するモルタル硬化体を形成することが可能な、表面被覆材及びモルタル組成物を提供することを目的とする。

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、ポルトランドセメント、細骨材、樹脂粉末、膨張材、合成樹脂繊維、凝結調整剤及び消泡剤を含む表面被覆材を用いることによって、優れた施工性や初期硬化特性を有するとともに、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度を有し、さらに水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性（耐水砂噴流摩耗性）を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、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、ポルトランドセメント、細骨材、樹脂粉末、膨張材、合成樹脂繊維、凝結調整剤及び消泡剤を含む表面被覆材であって、細骨材は、最大粒子径が１７００μｍ未満であり、粒子径が１１８０μｍ以上且つ１７００μｍ未満である粒子の質量割合が０．１〜１０質量％であり、粒子径が６００μｍ以上且つ１１８０μｍ未満である粒子の質量割合が４０〜９０質量％であり、粒子径が３００μｍ以上且つ６００μｍ未満である粒子の質量割合が５〜３５質量％であり、粒子径が１５０μｍ以上且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合が１５質量％以下であり、ポルトランドセメント１００質量部に対して、細骨材１００〜３００質量部、樹脂粉末５〜２０質量部、膨張材３〜１５質量部である、表面被覆材を提供する。

本発明の表面被覆材によれば、優れた施工性や初期硬化特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、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度を有し、さらに水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性（耐水砂噴流摩耗性）を有するモルタル硬化体を形成することができる。つまり、本発明の表面被覆材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等に施工し、硬化させて一体化することで、一体化するための十分な圧縮強度、及び優れた耐水砂噴流摩耗性を有するコンクリート構造物を得ることができる。このように、本発明の表面被覆材において、モルタル硬化体が優れた耐水砂噴流摩耗性を備える理由は必ずしも明らかではないがその理由の一つとして、本発明者らは表面被覆材に含まれる各成分が相互に作用するとともに、特に特定の細骨材との組み合わせによって生じる作用が耐水砂噴流摩耗性の向上に寄与しているものと考えている。

本発明の表面被覆材の好ましい態様［（１）、（２）］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。

（１）本発明の表面被覆材は、合成樹脂繊維は、繊維長２．０〜８．０ｍｍのポリアミド合成繊維であり、ポルトランドセメント１００質量部に対して、合成樹脂繊維０．０１〜１．０質量部であることが好ましい。これにより、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることが可能となる。また、モルタル硬化体の耐クラック性をより向上することが可能となる。

（２）本発明の表面被覆材は、凝結調整剤は、凝結促進剤及び凝結遅延剤からなり、凝結促進剤は、アルミン酸ナトリウムであり、ポルトランドセメント１００質量部に対し、凝結促進剤０．０１〜２．００質量部、凝結遅延剤０．５〜３．５質量部であることが好ましい。これにより、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることが可能となる。また、モルタル硬化体の初期硬化特性をより向上することが可能となる。

本発明では、上述の表面被覆材と水とを混練して得られ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、上記特徴を有する表面被覆材を含有することから、優れた施工性や初期硬化特性を有しており、また、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度、及び優れた耐水砂噴流摩耗性を有するモルタル硬化体を形成することができる。

本発明では、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、上記特徴を有する表面被覆材及びモルタル組成物を含有することから、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度、及び優れた耐水砂噴流摩耗性を有する。

本発明によれば、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度を有し、さらに水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性（耐水砂噴流摩耗性）を有するモルタル硬化体を形成可能で、且つ優れた施工性や初期硬化特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表面被覆材を提供することができる。

本発明のモルタル硬化体は、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度を有し、さらに水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性（耐水砂噴流摩耗性）を有す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寄与することができる。

水砂噴流試験装置に用いる供試体を示す模式図である。 供試体中央部の計測範囲を拡大した模式図である。

＜表面被覆材＞
本発明の表面被覆材の好適な実施形態について以下に説明する。本実施形態の表面被覆材は、コンクリートの補修に用いるセメント系表面被覆材である。本実施形態の表面被覆材は、ポルトランドセメント、細骨材、樹脂粉末、膨張材、樹脂繊維、凝結調整剤及び消泡剤を含む表面被覆材である。

ポルトランドセメントは、水硬性材料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 Ｒ ５２１０：２００９「ポルトランドセメント」で規定されるポルトランドセメントを用いることが好ましい。

細骨材としては、珪砂、川砂、陸砂、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。

細骨材は、最大粒子径が１７００μｍ未満であり、粒子径が１１８０μｍ以上且つ１７００μｍ未満である粒子の質量割合が０．１〜１０質量％であり、粒子径が６００μｍ以上且つ１１８０μｍ未満である粒子の質量割合が４０〜９０質量％であり、粒子径が３００μｍ以上且つ６００μｍ未満である粒子の質量割合が５〜３５質量％であり、粒子径が１５０μｍ以上且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合が１５質量％以下である。

また細骨材は、最大粒子径が１７００μｍ未満であり、粒子径が１１８０μｍ以上且つ１７００μｍ未満である粒子の質量割合が０．２〜９質量％であり、粒子径が６００μｍ以上且つ１１８０μｍ未満である粒子の質量割合が４５〜８８質量％であり、粒子径が３００μｍ以上且つ６００μｍ未満である粒子の質量割合が７〜３３質量％であり、粒子径が１５０μｍ以上且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合が１３質量％以下であることが好ましく、
最大粒子径が１７００μｍ未満であり、粒子径が１１８０μｍ以上且つ１７００μｍ未満である粒子の質量割合が０．３〜８質量％であり、粒子径が６００μｍ以上且つ１１８０μｍ未満である粒子の質量割合が５５〜８７質量％であり、粒子径が３００μｍ以上且つ６００μｍ未満である粒子の質量割合が８〜３２質量％であり、粒子径が１５０μｍ以上且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合が１２質量％以下であることがより好ましく、
最大粒子径が１７００μｍ未満であり、粒子径が１１８０μｍ以上且つ１７００μｍ未満である粒子の質量割合が０．４〜７質量％であり、粒子径が６００μｍ以上且つ１１８０μｍ未満である粒子の質量割合が５８〜８６質量％であり、粒子径が３００μｍ以上且つ６００μｍ未満である粒子の質量割合が９〜３１質量％であり、粒子径が１５０μｍ以上且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合が０．１〜１１質量％であることがさらに好ましく、
最大粒子径が１７００μｍ未満であり、粒子径が１１８０μｍ以上且つ１７００μｍ未満である粒子の質量割合が０．５〜６質量％であり、粒子径が６００μｍ以上且つ１１８０μｍ未満である粒子の質量割合が６０〜８５質量％であり、粒子径が３００μｍ以上且つ６００μｍ未満である粒子の質量割合が１０〜３０質量％であり、粒子径が１５０μｍ以上且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合が０．１〜１０質量％であることが特に好ましい。

細骨材の粒子径の質量割合を上記範囲とすることによって、優れた施工性を有するモルタル組成物が得られるとともに、水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性（耐水砂噴流摩耗性）を有するモルタル硬化体を得ることができる。

細骨材の粒子径は、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１：２００６「試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい」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、「粒子径が６００μｍ以上であり且つ１１８０μｍ未満である粒子の質量割合」とは、篩目１１８０μｍの篩いを用いたときに篩目１１８０μｍの篩いを通過し、且つ、篩目６００μｍの篩を用いたとき、篩目６００μｍの篩上に残る粒子の細骨材全体に対する質量割合をいう。

本実施形態の表面被覆材における細骨材の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、１００〜３００質量部であり、好ましくは１００〜２００質量部であり、より好ましくは１１０〜１８０質量部であり、さらに好ましくは１１５〜１６０質量部であり、特に好ましくは１２０〜１５０質量部である。

表面被覆材中の細骨材の含有量を上記範囲とすることによって、優れた施工性を有するモルタル組成物が得られるとともに、水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性（耐水砂噴流摩耗性）を有するモルタル硬化体を得ることができる。

樹脂粉末としては、公知の製造方法で製造されたものを用いることができる。例えば、水性ポリマーディスパージョンを噴霧する方法、又はフリーズドライなどの方法で溶媒を除去し、乾燥して得られる再乳化形樹脂粉末を用いることが好ましい。再乳化形樹脂粉末は、ブロッキング防止剤が再乳化形樹脂粉末の表面に付着しているものであってもよい。

樹脂粉末としては、主成分としてスチレン／アクリル共重合系樹脂を含むものが好ましく、総モノマー基準で、スチレン及び少なくとも１種のアルキル（メト）アクリレートを合計で５０質量％以上含有し、且つ総モノマー基準で、エポキシド基含有エチレン系不飽和コモノマーを基礎とするコポリマーを０．１〜５０質量％含有するものが好ましい。また、上記コポリマーのコモノマー単位は、反応性エポキシド基を含むことがより好ましい。これによって、コンクリート構造物とモルタル硬化体との一体化がより向上する。

樹脂粉末のガラス転移温度（Ｔｇ）は、好ましくは−１０〜２２℃であり、より好ましくは０〜２１℃さらに好ましくは５〜２０℃特に好ましくは１０〜２０℃である。

樹脂粉末のガラス転移温度（Ｔｇ）が上述の範囲であると、コンクリート構造物とモルタル硬化体との一体化がより向上する。なお、本明細書におけるガラス転移温度は、ＤＳＣ法により測定することができる。具体的には、まず、試験片を室温から３℃／分の速度で昇温させ、示差走査熱量計にて吸熱量を測定し、吸熱曲線を得る。次に、得られた吸熱曲線のベースラインと変曲点（上に凸の曲線が下に凸の曲線に変わる点）における接線との交点からガラス転移温度（Ｔｇ）を求めることができる。

本実施形態の表面被覆材における樹脂粉末の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、５〜２０質量部であり、好ましくは６〜１７質量部であり、さらに好ましくは７〜１４質量部であり、特に好ましくは８〜１２質量部である。

表面被覆材中の樹脂粉末の含有量を上記範囲とすることによって、優れた施工性を有しつつ、コンクリート構造物とモルタル硬化体との一体化が優れたものとなる。

膨張材としては、生石灰−石膏系膨張材、石膏系膨張材、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材等を用いることができる。このうち、収縮補償効果とともに反応時の水和発熱によって低温環境下の強度増強効果を有する生石灰を有効成分として含む生石灰−石膏系膨張材を好適に用いることができ、この場合生石灰−石膏系膨張材中の生石灰含有量は特に限定されないが、生石灰含有量が高いもの（１００質量％を含む）では水和反応が急激に進行することがあるので２０〜４０質量％の含有量が好ましく、２５〜３５質量％の含有量がより好ましい。

本実施形態の表面被覆材における膨張材の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、３〜１５質量部であり、好ましくは４〜１２質量部であり、さらに好ましくは５〜１０質量部であり、特に好ましくは６〜９質量部である。

表面被覆材中の膨張材の含有量を上記範囲とすることによって、適正な膨張性が発現され、モルタル硬化体の収縮を抑制することができる。また、それとともに、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度を有するモルタル硬化体を得ることができる。

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及びポリ塩化ビニルなどの合成樹脂成分からなる合成樹脂繊維を用いることができる。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。特に、ポリアミド合成繊維の中でもポリカプラミド繊維は分散性やクラック防止の面で好ましい。

合成樹脂繊維の繊維長は、表面被覆材との混合時のハンドリング性やモルタル組成物中での分散性の点から好ましくは２．０〜８．０ｍｍであり、より好ましくは３．０〜７．０ｍｍであり、さらに好ましくは３．５〜６．５ｍｍであり、特に好ましくは４．０〜６．０ｍｍである。

本実施形態の表面被覆材における合成樹脂繊維の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、好ましくは０．０１〜１．０質量部であり、より好ましくは０．０５〜０．５質量部であり、さらに好ましくは０．１〜０．４質量部であり、特に好ましくは０．１５〜０．３５質量部である。

表面被覆材中の合成樹脂繊維の繊維長及び添加量を上記範囲とすることによって、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることが可能となる。また、モルタル硬化体の耐クラック性をより向上することが可能となる。

凝結調整剤は、水硬性成分の水和反応を調整するために用いられる。凝結調整剤としては、水硬性成分の水和反応を促進する凝結促進剤と水硬性成分の水和反応を遅延する凝結遅延剤があり、使用する水硬性成分の配合に応じてこれらの成分や添加量を適宜選択する。

凝結遅延剤としては、公知の水和を遅延する成分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、重炭酸ナトリウムやリン酸ナトリウム等を、それぞれの成分を単独で又は２種以上の成分を併用して用いることができる。

オキシカルボン酸類は、オキシカルボン酸及びこれらの塩を含む。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を挙げることができる。

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、ナトリウム塩がより好ましい。また、特に、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好ましく、重炭酸ナトリウムと併用することが更に好ましい。

本実施形態の表面被覆材における凝結遅延剤の含有量（併用した場合は合計した含有量）は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、好ましくは０．５〜３．５質量部、より好ましくは１．０〜２．８質量部、さらに好ましくは１．４〜２．４質量部、特に好ましくは１．５〜２．３質量部である。

表面被覆材中の凝結遅延剤の含有量を上記範囲とすることによって、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることが可能となる。また、モルタル硬化体の初期硬化特性をより向上することが可能となる。

凝結促進剤としては、公知の凝結を促進する成分を用いることができる。例えば、凝結促進効果を有する塩化物、亜硝酸塩、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、アルミン酸塩、及び有機酸塩等を好適に用いることができ、これらを単独又は複数組み合わせて使用することができる。

硫酸塩の一例としては、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、及び硫酸リチウムなどが挙げられ、炭酸塩の一例としては、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、及び炭酸リチウムなどが挙げられ、アルミン酸塩の一例としては、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、及びアルミン酸リチウムなどが挙げられ、有機酸塩の一例としては、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、及びアクリル酸カルシウムなどが挙げられる。特に、アルミン酸ナトリウムは速硬性の面で好ましい。

本実施形態の表面被覆材における凝結促進剤は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜２．００質量部、より好ましくは０．０５〜１．８０質量部、さらに好ましくは０．０８〜１．６０質量部、特に好ましくは０．１０〜１．５０質量部である。

表面被覆材中の凝結促進剤の含有量を上記範囲とすることによって、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることが可能となる。また、モルタル硬化体の初期硬化特性をより向上することが可能となる。

消泡剤は、モルタルやコンクリートに使用できるものであれば、市販の何れのものでも使用できるが、例えば鉱油系、シリコーン系、アルコール系、ポリエーテル系などの合成物質又は植物由来の天然物質などを用いることができる。

本実施形態の表面被覆材における消泡剤は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、好ましくは０．０５〜０．８質量部、より好ましくは０．１〜０．７質量部、さらに好ましくは０．１５〜０．６５質量部、特に好ましくは０．２〜０．６質量部である。

表面被覆材中の消泡剤の含有量を上記範囲とすることによって、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることが可能となる。また、モルタル硬化体の強度特性をより向上することが可能となる。

本実施形態の表面被覆材は、本発明の特性を損なわない範囲で、さらに、炭酸カルシウム微粉末、収縮低減剤、作業性改良材などを好適に添加することができる。

炭酸カルシウム微粉末は、通常の市販のものを好適に用いることができる。これらのうち、白色度の高い炭酸カルシウム微粉末（寒水石粉末）を用いることが好ましい。炭酸カルシウム微粉末を適量添加することで、施工性の改善や強度特性の向上が期待できる。

収縮低減剤は、公知の収縮低減剤を好適に添加することができる。収縮低減剤としては、アルキレンオキシド重合物を化学構造の骨格に有するものなどが好ましい。例えばポリプロピレングリコール、ポリ（プロピレン・エチレン）グリコールなどのポリアルキレングリコール類、ポリオキシアルキレンエーテル類及び炭素数１〜６のアルコキシポリ（プロピレン・エチレン）グリコールなどの一般に公知のものから好適に選択して添加することができる。収縮低減剤を適量添加することで、モルタル硬化体の寸法安定性の向上が期待できる。

作業性改良材としては、ケイ酸塩鉱物に属するカオリナイト、モンモリロナイト、アタパルジャイト、セリサイト、クロライト、タルクなどの粘土鉱物が挙げられる。この粘度鉱物を適量添加することで、施工における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や、吹き付け作業において、モルタル組成物とホース内壁との摩擦を適度に低減する作用が期待できる。

本実施形態の表面被覆材は、コンクリート構造物の補修に好適に用いることができる。本実施形態の表面被覆材を用いて優れた施工性や初期硬化特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、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度を有し、さらに水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性（耐水砂噴流摩耗性）を有するモルタル硬化体を形成することができる。

＜モルタル組成物＞
本発明のモルタル組成物は、上述の表面被覆材と水とを配合し混練することによって調製することができる。本発明のモルタル組成物の好適な実施形態を以下に説明する。本実施形態のモルタル組成物は、コンクリート構造物の補修に好適に用いることができる。モルタル組成物を調製する際に、水の配合量を適宜変更することによって、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。このように水の配合量を変更することによって、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。

水の配合量は、表面被覆材１００質量部に対し、好ましくは９〜２０質量部であり、より好ましくは１０〜１９質量部であり、さらに好ましくは１１〜１８質量部であり、特に好ましくは１２〜１７質量部である。

本実施形態のモルタル組成物の２０℃におけるフロー値は、好ましくは１３５〜１９５ｍｍであり、より好ましくは１４０〜１９０ｍｍであり、さらに好ましくは１４５〜１８５ｍｍであり、特に好ましくは１５０〜１８０ｍｍである。

フロー値を上記範囲とすることによって、より優れた施工性（良好な鏝塗り性や吹き付け性）を有するモルタル組成物とすることができる。

本実施形態のモルタル組成物の２０℃における単位容積質量は、好ましくは２．００〜２．３５ｋｇ／Ｌであり、より好ましくは２．０５〜２．２８ｋｇ／Ｌであり、さらに好ましくは２．１０〜２．２３ｋｇ／Ｌであり、特に好ましくは２．１３〜２．２０ｋｇ／Ｌ（Ｌはリットルを表す）である。

単位容積質量を上記範囲とすることによって、モルタル組成物の良好な施工性（良好な鏝塗り性や吹き付け性）を維持しつつ、コンクリート構造物と一体化するための適度な圧縮強度とより十分な接着性を兼ね備えたモルタル硬化体を得ることができる。

また、施工性における鏝塗り性の指標として１）切れ、２）送り、３）伸び、４）離れ、がある。
１）切れとは、コンクリート構造物の施工面にモルタル組成物を塗りつける際、モルタル組成物が鏝に残らずに施工面に塗りつけられるかどうかを表し、モルタル組成物が鏝に残らない方が良い。
２）送りとは、モルタル組成物を施工面に塗りつける際の鏝に掛かる力（塗りつけに必要な力）の加減を表し、軽い力で鏝塗りできる方が良い。
３）伸びとは、モルタル組成物を施工面に塗りつける際に、１回の鏝塗りで途切れずに塗りつけることができる面積を表し、途切れずに広い面積塗りつけられる方が良い。
４）離れとは、モルタル組成物を施工面に塗りつけて鏝を施工面から離す際のべたつき（粘着性）を表し、べたつかず、軽い力で鏝を離すことができる方が良い。
鏝塗り性のそれぞれの指標を５段階（１〜５：大きい数字の方が良好とする）で表した場合、好ましくは３以上であり、より好ましくは４以上であり、特に好ましくは５以上である。

鏝塗り性の指標が上記の値以上であることによって、優れた施工性を有するモルタル組成物とすることができる。

さらに、コンクリート構造物の補修施工においては、優れた施工性や適度な施工可能時間を有するとともに、速やかに次工程へ移行するための優れた初期硬化特性が必要となることから、本実施形態のモルタル組成物の２０℃におけるモルタル組成物の硬化時間は、好ましくは０−４５〜４−００であり、より好ましくは０−５０〜３−４０であり、さらに好ましくは０−５５〜３−２０であり、特に好ましくは１−００〜３−００である。ここで、硬化時間とは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に記載の凝結試験に準拠して測定される終結の値であり、０−４５とは、４５分を表し、４−００とは、４時間００分を表す。

硬化時間を上記範囲とすることによって、適度な施工可能時間を有するとともに、速やかに次工程へ移行することができる。

本実施形態のモルタル組成物は、コンクリート構造物の補修に好適に用いることができ、優れた施工性や適度な施工可能時間を有するとともに、速やかに次工程へ移行するための優れた初期硬化特性を有する。

＜モルタル硬化体＞
本発明のモルタル硬化体は、上述のモルタル組成物を硬化させることによって得ることができる。本発明のモルタル硬化体の好適な実施形態を以下に説明する。本実施形態のモルタル硬化体は、コンクリート構造物の補修に好適に用いることができる。すなわち、上述のモルタル組成物が硬化して形成される本実施形態のモルタル硬化体は、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度を有し、さらに水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性（耐水砂噴流摩耗性）を有する。ここで、圧縮強度とは、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り、耐水砂噴流摩耗性とは、島根大学所有の水砂噴流摩耗試験装置を用いて、材齢２８日の供試体及び標準モルタル（ＪＩＳモルタル〔ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠〕）に砂を含む高圧水を噴射し、５時間後及び／又は１０時間後のそれぞれの摩耗深さを所定の点数計測し、その平均摩耗深さの相対比（供試体の平均摩耗深さ／標準モルタルの平均摩耗深さ）の値である。水砂噴流摩耗試験方法の詳細については、後述のモルタル硬化体の物性の評価方法にて説明する。

本実施形態のモルタル硬化体の材齢２８日の気中及び水中の圧縮強度は、好ましくは３０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、より好ましくは３５Ｎ／ｍｍ^２以上であり、さらに好ましくは４０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、特に好ましくは４５Ｎ／ｍｍ^２以上である。

圧縮強度が上記の値以上であることにより、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、十分な圧縮強度を有する。

本実施形態のモルタル硬化体の材齢２８日の耐水砂噴流摩耗性（平均摩耗深さの相対比）は、測定時間５時間後、５時間後且つ１０時間後において、好ましくは１．５０以下であり、より好ましくは１．４５以下であり、さらに好ましくは１．４０以下であり、特に好ましくは１．３５以下である。

標準モルタル相対比が上記の値以下であることにより、モルタル硬化体は、水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性（耐水砂噴流摩耗性）を有する。

本実施形態のモルタル硬化体は、コンクリート構造物の補修に好適に用いることができ、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度を有し、さらに水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性（耐水砂噴流摩耗性）を有する。

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。

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。

（実験例）
［使用材料］
以下（１）〜（８）に示す原材料を準備した。
（１）ポルトランドセメント
・普通ポルトランドセメント（宇部三菱セメント社製、ブレーン比表面積＝３３００ｃｍ^２／ｇ）
（２）細骨材（ＪＩＳ篩を使用して測定した細骨材の粒度構成を表１に示す。）
・Ａ（７号珪砂）
・Ｂ（６号珪砂）
・Ｃ（５号珪砂）
・Ｄ（４号珪砂）

（３）樹脂粉末
・スチレン／アクリル共重合系再乳化形樹脂粉末（ガラス転移温度＝１５℃）
（４）膨張材
・生石灰−石膏系膨張材（太平洋マテリアル社製、生石灰含有量＝３０質量％）
（５）合成樹脂繊維
・ポリカプラミド繊維（繊維長＝５ｍｍ）
（６）凝結調整剤
・促進剤（アルミン酸ナトリウム）
・遅延剤Ａ（酒石酸ナトリウム）
・遅延剤Ｂ（重炭酸ナトリウム）
（７）消泡剤
・鉱油系消泡剤〔鉱油、特殊非イオン性界面活性剤を含む〕
（８）炭酸カルシウム微粉末
・寒水石粉末（粒子径が３００μｍ以上である粒子無し、粒子径が１５０μｍ以上であり且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合＝１５．２質量％、粒子径が７５μｍ以上であり且つ１５０μｍ未満である粒子の質量割合＝３５．６質量％）

炭酸カルシウム微粉末の粒子径は、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１：２００６「試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい」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した。また、本明細書において、「粒子径が１５０μｍ以上であり且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合」とは、篩目３００μｍの篩いを用いたときに篩目３００μｍの篩いを通過し、且つ、篩目１５０μｍの篩を用いたとき、篩目１５０μｍの篩上に残る粒子の炭酸カルシウム微粉末全体に対する質量割合をいう。

（９）流動化剤
・変成ポリカルボン酸系流動化剤

上述の材料（１）〜（９）を用いて表２に示す割合でＮｏ．１〜９の各配合を調製した。

［モルタル組成物の調製］
表２に示す配合割合で調製したＮｏ．１〜９の各配合１００質量部に対して、表３に示す水量を配合して混練し、各配合の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分間行った。

［モルタル組成物及びモルタル硬化体の物性の評価方法］
調製したＮｏ．１〜９の各配合のモルタル組成物のフロー値、単位容積質量、鏝作業性、硬化時間、及びモルタル硬化体の圧縮強度（気中及び水中）、水砂噴流摩耗を測定した。測定結果は表３及び表４に示す通りであった。また、各測定は以下に示す方法で行った。

（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。
（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。
（３）鏝作業性の測定方法
温度２０℃、相対湿度６５％の条件下で、ラスカットを配置した壁面にモルタル組成物をステンレス製鏝で、約１０ｍｍ程度の厚みで塗り付け、鏝塗り作業性時のモルタル組成物の切れ、送り、伸び、離れの４項目について評価した。
〔１〕切れ（鏝残り） ５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良
〔２〕送り（重さ） ５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良
〔３〕伸び（塗り面積）５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良
〔４〕離れ（べたつき）５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良
（４）硬化時間の測定方法
ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載の凝結試験方法に準拠して終結を測定し、硬化時間とした。
（５）圧縮強度の測定方法
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７日及び２８日の圧縮強度を測定し、脱型後に水中で養生した供試体より得られた値を水中養生での圧縮強度とした。また、脱型後に温度２０℃、相対湿度６５％の気中で養生した供試体より得られた値を気中養生での圧縮強度とした。
（６）水砂噴流摩耗の測定方法
モルタル組成物を温度２３℃、相対湿度５０％で２８日間養生して得られた供試体（１９５×１４５×４０ｍｍ）を、島根大学所有の水砂噴流摩耗試験装置の回転ドラムに取り付け、ドラムの回転数３０ｒｐｍで、上部に設置された噴射口から供試体に２．０ＭＰａ、８８．９Ｌ／ｍｉｎ（リットル／ｍｉｎ）の珪砂混入圧力水を噴射した。試験機に投入する珪砂は３Ｌ（試験機内水量２８０Ｌ）とし、粒子径は０．６１〜１．１８ｍｍとした。試験前と試験時間５時間後と１０時間後に、レーザー変位計（繰り返し精度０．５μｍ）を摩耗深さ方向に使用することで実施した。計測範囲は図１に示すように、供試体中央部の濃灰色と淡灰色の範囲（５０×７５ｍｍ）とし、図２に示すように、測線を供試体の短辺に平行に約１０ｍｍ間隔で設定し、測線上では０．５ｍｍ間隔で供試体表面形状（摩耗深さ）を測定した。また、平均摩耗深さの算出範囲は図２の濃灰色の範囲（５０×２５ｍｍ）とした。比較となる標準モルタルは、材齢約１０００日のＪＩＳモルタルを使用し、得られた平均摩耗深さを、平成２４年農業農村工学会大会講演会講演要旨集ｐ８２２−８２３「配合の異なるモルタルおよび補修材料の耐摩耗特性」の記載に基づいて、材齢２８日の標準モルタルの平均摩耗深さに換算した。得られた平均摩耗深さから平均摩耗深さの相対比（材齢２８日の供試体の平均摩耗深さ／材齢２８日の標準モルタルの平均摩耗深さ換算値）を算出した。

表３に示す通り、Ｎｏ．１〜９のモルタル硬化体は、フロー値、単位容積質量、鏝作業性、硬化時間、及び圧縮強度（気中及び水中）共に好ましい値を示した（Ｎｏ．５及びＮｏ．８の単位容積質量、硬化時間及び圧縮強度は未計測）。

表４に示すとおり、細骨材Ａを含むＮｏ．１、及び細骨材Ａと炭酸カルシウム微粉末を含むＮｏ．２は、５時間後の平均摩耗深さの相対比がそれぞれ４．０７、及び３．０８と１．５０よりも大きい値となった。
細骨材Ｂを含むＮｏ．３、細骨材Ｂと炭酸カルシウム微粉末を含むＮｏ．４及びＮｏ．６、及び細骨材Ｂと炭酸カルシウム微粉末と流動化剤を含むＮｏ．５は、５時間後の平均摩耗深さの相対比がそれぞれ３．３３、２．９５、３．００、及び２．１５と１．５０よりも大きい値となった。
細骨材Ｃと炭酸カルシウム微粉末を含むＮｏ．７、及び細骨材Ｃと炭酸カルシウム微粉末と流動化剤を含むＮｏ．８は、５時間後の平均摩耗深さの相対比がそれぞれ１．８５、及び１．７６と１．５０よりも大きい値となった。
細骨材Ｄと炭酸カルシウム微粉末を含むＮｏ．９は、５時間後の平均摩耗深さの相対比が１．２０と１．５０以下の良好な値となった。
さらに、１０時間後の平均摩耗深さの相対比も１．２８と１．５０以下の良好な値となった。

得られた水砂噴流摩耗試験の結果より、表面被覆材に含まれる各成分が相互に作用するとともに、特定の粒度構成を有する細骨材との組み合わせによって優れた耐水砂噴流摩耗性が得られることが確認された。

以上のことから、本発明の表面被覆材は、優れた施工性や初期硬化特性を有するモルタル組成物を調製することができると共に、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度を有し、さらに水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性（耐水砂噴流摩耗性）を有するモルタル硬化体を形成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、コンクリート構造物と一体化するための十分な圧縮強度を有し、さらに水流や土砂等による摩耗に対する優れた抵抗性（耐水砂噴流摩耗性）を有す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寄与することができる。

Claims (5)

1. ポルトランドセメント、細骨材、樹脂粉末、膨張材、合成樹脂繊維、凝結調整剤及び消泡剤を含む表面被覆材であって、
   前記細骨材は、最大粒子径が１７００μｍ未満であり、粒子径が１１８０μｍ以上且つ１７００μｍ未満である粒子の質量割合が０．１〜１０質量％であり、粒子径が６００μｍ以上且つ１１８０μｍ未満である粒子の質量割合が４０〜９０質量％であり、粒子径が３００μｍ以上且つ６００μｍ未満である粒子の質量割合が５〜３５質量％であり、粒子径が１５０μｍ以上且つ３００μｍ未満である粒子の質量割合が１５質量％以下であり、
   ポルトランドセメント１００質量部に対して、細骨材１００〜３００質量部、樹脂粉末５〜２０質量部、膨張材３〜１５質量部である、
   表面被覆材。
2. 前記合成樹脂繊維は、繊維長２．０〜８．０ｍｍのポリアミド合成繊維であり、
   ポルトランドセメント１００質量部に対して、合成樹脂繊維０．０１〜１．０質量部である、
   請求項１に記載の表面被覆材。
3. 前記凝結調整剤は、凝結促進剤及び凝結遅延剤からなり、
   前記凝結促進剤は、アルミン酸ナトリウムであり、ポルトランドセメント１００質量部に対し、凝結促進剤０．０１〜２．００質量部、凝結遅延剤０．５〜３．５質量部である、
   請求項１又は請求項２に記載の表面被覆材。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面被覆材と水とを混練して得られるモルタル組成物。
5. 請求項４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。

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