JP2011207634A

JP2011207634A - 耐酸性セメント組成物

Info

Publication number: JP2011207634A
Application number: JP2010074467A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Nakajima; 義則中嶋; Katsuhiko Mazaki; 克彦真崎; Yasuhiko Toda; 靖彦戸田
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-10-20

Abstract

【課題】耐酸性、接着性に優れた耐酸性モルタル組成物の製造に有利な耐酸性セメント組成物を提供する。
【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骨材及び製鋼ダストを含む耐酸性セメント組成物であって、空気量が６％以下である耐酸性セメント組成物である。さらに消泡剤を含み、アルミナセメント／アルミナセメントクリンカー骨材の質量比が、０．３〜２．５の範囲にあり、製鋼ダストの含有量が、アルミナセメント１００質量部に対して１〜３０質量部の範囲にある耐酸性セメント組成物である。
【選択図】なし

Description

本発明は、下水道及び排水システム、パイプ、マンホールのライニング／再ライニング及びその修復に有利に使用される耐酸性セメント組成物及び耐酸性モルタル組成物、並びにその耐酸性モルタル組成物を用いるコンクリート成形体の施工方法に関する。

下水処理場や汚泥処理場の各種施設で用いられているコンクリート成形体の表面の大部分は常に酸性雰囲気にさらされている。したがって、コンクリート成形体の表面部分の溶出すなわち腐食が発生しやすい。

コンクリート成形体の腐食が進むと、下水の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、コンクリート成形体の腐食の抑制は、下水道の発達した都市における重要な課題であり、既に腐食抑制の種々の方法が開示されている。

例えば、耐酸性セメントを使用したモルタル、抗菌剤混入モルタル、超微粉スラグ混入モルタル等、構成成分によって耐腐食性を高める方法が既に知られており、そのような方法を利用した製品が市場に出ているが、その耐酸性は十分に高いものではなく、改善が要求されている。

一方、耐酸性材料で防食被覆するライニング工法では、その効果は確かに高いものの、施工欠陥を生じ易く、かつ耐摩耗性に弱いため、所定の効果を再現又は持続させることが困難である。また、施工期間、技術に制約があり、さらに、費用が嵩むという欠点がある。

従来から、アルミナセメント系材料を主成分とした材料が耐酸性能を有する材料として検討が進められている。例えば、特許文献１には、アルミナセメント、溶融スラグ粉末、水ガラス等を使用することにより、耐酸性及び施工性の優れたモルタルを提供する技術が開示されている。

特許文献２には、アルミナセメント中の微粒分割合を限定したスラリーにリチウム塩を加えることで、耐酸性に優れ、剥離が起こらず厚めの吹き付けが可能な吹き付け材を提供する技術が開示されている。

特許文献３には、耐酸性、接着性に優れた耐酸性モルタル組成物の製造に有利な耐酸性セメント組成物として、アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー骨材及び製鋼ダストを含有する耐酸性セメント組成物が開示されている。

特許文献４には、３ＣａＯ・ＳｉＯ_２量がボーグ式算定で６０質量％以上のポルトランドセメントと、ブレーン比表面積が２，０００ｃｍ^２／ｇ以上の石灰石粉末とを含有し、前記ポルトランドセメントと前記石灰石粉末との質量部比率が３０：７０〜１００：０である無機質粉体組成物と、該無機質粉体組成物１００質量部に対して１〜１０質量部含有されるナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩と、増粘剤とを含むことを特徴とする耐硫酸性水硬性組成物が開示されている。

特許文献５には、アルミナセメント、アルミナセメント１００質量部に対して、２０〜３３０質量部のアルミナセメントクリンカー、そして０．１〜５．０質量部のホルマイト系粘土鉱物を含む耐酸性セメント組成物が開示されている。

特許文献６には、耐腐食性に優れた腐食環境施設用モルタル組成物として、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開示されている。

特開２００１−２４０４５６号公報特開２００２−２９３６０３号公報特開２００４−２９２２４５号公報特開２００５−３３６０１２号公報特開２００７−０７０１５３号公報特開２００３−２６１３７２号公報

上述の技術では強度発現性は十分であったとしても、コテ塗り、吹き付け作業性等の施工性については未だ改善が必要であり、さらに、コンクリート成形体への接着性が劣るという問題もあった。また、コンクリート成形体は、その長寿命化のために、さらに高い耐酸性（耐腐食性）を有することが必要である。

本発明では、耐酸性、接着性に優れた耐酸性モルタル組成物の製造に有利な耐酸性セメント組成物を提供することを目的とする。特に本発明では、従来品に比してより耐酸性（耐腐食性）の向上した耐酸性セメント組成物を提供することを目的とする。また、その耐酸性セメント組成物のモルタル組成物を用いるコンクリート成形体の施工方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、所定の組成の耐酸性セメント組成物中の空気量を所定の値以下とすることにより、得られるコンクリート成形体の耐酸性（耐腐食性）を向上することができることを見出し、本発明に至った。

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骨材及び製鋼ダストを含む耐酸性セメント組成物であって、空気量が６％以下である耐酸性セメント組成物である。耐酸性セメント組成物中の空気量が所定量以下であることにより、耐酸性に優れるコンクリート成形体を得ることができる。

本発明の耐酸性セメント組成物の好ましい態様を以下に示す。本発明では、これらの態様を適宜組み合わせることができる。

（１）消泡剤をさらに含む。消泡剤により、耐酸性セメント組成物中の空気量を低減することができる。

（２）アルミナセメント／アルミナセメントクリンカー骨材の質量比が、０．３〜２．５の範囲にある。質量比が、上記範囲であることにより、強度の発現が充分であり、かつ収縮やクラックの発生を低減することができる。

（３）製鋼ダストの含有量が、アルミナセメント１００質量部に対して、１〜３０質量部の範囲である。製鋼ダストが、所定の含有量であることにより、耐酸性セメント組成物の硬化体表面が緻密になり、接着性が向上する。

（４）製鋼ダストが、３．０〜５．２の範囲の比重を持ち、かつＦｅ_２Ｏ_３を５０質量％以上含む。製鋼ダストが所定の組成であることにより、耐酸性セメント組成物の硬化体表面がより緻密になり、接着性がより向上する。

また、本発明は、耐酸性セメント組成物が水に分散されてなる耐酸性モルタル組成物である。本発明の耐酸性モルタル組成物を用いるならば、耐酸性に優れるコンクリート成形体を得ることができる。

また、本発明は、コンクリート成形体の表面に、耐酸性モルタル組成物を塗着し、硬化させることを含む、コンクリート成形体の施工方法である。コンクリート成形体の施工方を用いるならば、耐酸性に優れるコンクリート成形体を施工することができる。

本発明により、耐酸性、接着性に優れた耐酸性モルタル組成物の製造に有利な耐酸性セメント組成物を得ることができる。特に本発明により、従来品に比してより耐酸性（耐腐食性）の向上した耐酸性セメント組成物を得ることができる。また、その耐酸性セメント組成物のモルタル組成物を用いるコンクリート成形体の施工方法を得ることができる。本発明の耐酸性セメント組成物をモルタルとして用いることにより、下水処理場や汚泥処理場あるいは化成品工場等耐酸性が必要な施設における表面腐食が生じたコンクリート成形体表面の信頼性の高い補修を可能にするのみではなく、下水道及び排水システム、パイプ、マンホールのライニング／再ライニング及びその修復に有利に使用できる。

本明細書において、モルタルを塗着し、硬化させたコンクリート成形体の耐酸性の評価は、「ＪＳ法による硫酸浸透深さ（ｍｍ）」を用いて行う。「ＪＳ法による硫酸浸透深さ（ｍｍ）」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」（日本下水道業事業団編著、財団法人下水道業務管理センター発行、平成１９年７月）の、「表５-７断面修復用モルタルの品質規格」の「硫酸浸透深さ」（１１９頁）及び「付属試料３断面修復用モルタルに関する品質試験方法」の「（６）硫酸浸透深さ」（付２２頁）に従って、５％硫酸水溶液に２８日間浸漬後、切断面にフェノールフタレイン（１％溶液）を噴霧し、非呈色深さを所定の方法によって測定することのできる、硫酸浸透深さ（ｍｍ）のことをいう。

本発明の耐酸性セメント組成物は、アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー骨材及び製鋼ダストを含む耐酸性セメント組成物であって、空気量が６％以下である耐酸性セメント組成物である。耐酸性セメント組成物中の空気量が所定量以下であることにより、耐酸性に優れるコンクリート成形体を得ることができる。本発明の耐酸性セメント組成物を用いて得られるコンクリート成形体は耐酸性に優れるため、従来品に比して酸による腐食が低減され、耐腐食性に優れる。以下、本発明の耐酸性セメント組成物について、詳しく説明する。

本発明の耐酸性セメント組成物の水硬性成分として、耐酸性に優れたアルミナセメントを使用する。アルミナセメントは、鉱物組成の異なるものが数種知られていて、市販もされている。アルミナセメントの主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であって、いずれの市販のアルミナセメントも使用することができる。本発明の耐酸性セメント組成物では、モノカルシウムアルミネート含有量が５０質量％以上のものを使用することが好ましい。

本発明の耐酸性セメント組成物の骨材成分として、アルミナセメントクリンカー骨材を使用する。アルミナセメントクリンカー骨材は、アルミナセメントと鉱物組成が基本的に同じであって、耐酸性に優れ、アルミナセメントとの結合性も非常に良好である。また、水和反応が継続して起こることから、アルミナセメント水和物の転移の抑制、耐腐食性の持続効果を向上させる。アルミナセメントクリンカー骨材は、アルミナセメント／アルミナセメントクリンカー骨材の質量比が０．３〜２．５の範囲、好ましくは０．５〜２．０の範囲となるように添加することが好ましい。アルミナセメントクリンカー骨材の量が少なすぎると、強度の発現が不充分になりやすく、一方、その量が多すぎると、収縮やクラックが発生しやすくなり、またモルタル塗着作業の作業性が低下する傾向がある。

アルミナセメントクリンカー骨材は、粒径が１５０μｍ〜４ｍｍの範囲にあるものであることが好ましく、吹き付け、コテ塗り作業性を著しく低下させないためには、粒径２．５ｍｍ以下のものを使用することがさらに好ましい。ここで粒径とは、例えば１５０μｍ〜４ｍｍは、目開き１５０μｍと４ｍｍ二種の篩を用いて捕捉される粒分のことをいう。

本発明の耐酸性セメント組成物は、製鉄所の製鋼工程で発生する製鋼ダストを含む。製鋼ダストは、最多成分であるＦｅ_２Ｏ_３の他にＳｉ、ＭｇＦｅ_２Ｏ_３等を含む無機質粉体であり、１〜５０μｍの球状物質を多量に含む。本発明の耐酸性セメント組成物に対して製鋼ダストを添加することにより、耐酸性セメント組成物の硬化体表面が緻密になり、接着性が向上する。その製鋼ダストの使用量は、アルミナセメント１００質量部に対して１〜３０質量部、特に２〜１０質量部とすることが好ましい。１質量部よりも少ない場合は、添加効果が充分に発生せず、一方、３０質量部よりも多い場合は、耐酸性が低下する場合がある。

製鋼ダストは、その発生源により、Ｆｅ_２Ｏ_３含有量が５０質量％以下のものから、１００質量％に近いものまで組成の異なるものが存在するが、コンクリート成形体表面への接着性の向上効果を考慮すると、Ｆｅ_２Ｏ_３含有量の多いものを使用することが好ましく、Ｆｅ_２Ｏ_３含有量が５０質量％以上のものを使用することが特に好ましい結果をもたらす。製鋼ダストの比重は、主にＦｅ_２Ｏ_３含有量に依存しており、大きいものは５．２程度まで変化するが、添加効果からは、３．０以上のものを使用することが好ましい。

本発明の耐酸性セメント組成物は、空気量が６％以下である。本願明細書において、空気量とは、ＪＩＳＡ１１７１：２０００「空気量試験」に準拠して測定する空気量のことをいう。本願発明者らは、セメント組成物の耐酸性と、空気量とに相関関係があることを見出し、本願発明に至ったのである。耐酸性セメント組成物の空気量が６％以下、好ましくは５．５％以下であることによって、得られるコンクリート成形体のＪＳ法による硫酸浸透深さ（ｍｍ）を１.２ｍｍ未満、好ましくは１．１ｍｍ以下にすることができる。

本発明の耐酸性セメント組成物は消泡剤を含むことが好ましい。本発明の耐酸性セメント組成物に消泡剤を添加することにより、耐酸性セメント組成物中の空気量を低減することができるためである。消泡剤を添加することにより、さらに、水硬性成分や細骨材などの骨材分離の抑制、気泡発生の抑制及び硬化体表面の改善に対して好ましい効果を与え、耐酸性セメント組成物の硬化物の特性を向上させることができる。

本発明の耐酸性セメント組成物に含まれる消泡剤は、シリコン系、アルコール系及びポリエーテル系などの合成物質、鉱物油系及び植物由来の天然物質など、消泡効果のあるいずれの消泡剤であっても用いることができ、公知の消泡剤から選択して用いることができる。耐酸性セメント組成物中の空気量を確実に低減するために、消泡剤は、好ましくはポリエーテル系消泡剤を用いることができる。また、消泡剤は、二種以上のものを組み合わせて用いることができる。消泡剤の添加量は、本発明の耐酸性セメント組成物の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分（アルミナセメント）１００質量部に対して、好ましくは０．１〜１０質量部、より好ましくは０．６〜８質量部、さらに好ましくは０．８〜６質量部、特に好ましくは１〜４質量部含むことが好ましい。消泡剤の添加量が上記範囲内であることにより、耐酸性セメント組成物中の空気量を減少させることができ、耐酸性を向上することができるために好ましい。

本発明の耐酸性セメント組成物は、アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー骨材及び製鋼ダストを含み、好ましくは消泡剤を含むが、さらに、モルタル調製の際に一般的に使用される細骨材、無機物微粒子、高炉スラグ、減水剤（流動化剤）、増粘剤、凝結調整剤、セメント混和用ポリマー等の市販混和剤及び繊維の中から選択される一種又は二種以上を添加することが好ましい。

本発明の耐酸性セメント組成物は、必要に応じてさらに細骨材を含むことができる。本発明の耐酸性セメント組成物に含まれる細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、シリカ粉、ＦＣＣ触媒などの各種無機系触媒の廃材、寒水石、石灰類などが挙げられ、それらの一種又は二種以上の混合物として使用できる。特に、２ｍｍ以下の径の珪砂、川砂、海砂、シリカ粉、ＦＣＣ触媒などの各種無機系触媒の廃材、寒水石及び石灰類などから選択して用いることが好ましい。２ｍｍ以下の径の細骨材を用いることにより、良好なこて作業性(こて切れ、こて送り、こて伸び、こて離れ)や吹き付け性を向上することができる。細骨材の粒径は、ＪＩＳＺ８８０１−１：２００６で規定される呼び寸法の異なる数個のふるいを用いて測定することができる。

本発明の耐酸性セメント組成物に対する細骨材の添加は、本発明の特性を損なわない範囲で行うことができる。具体的には、本発明の耐酸性セメント組成物に対する細骨材の添加量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０〜２００質量部、より好ましくは２０〜１８０質量部、さらに好ましくは３０〜１７０質量部、特に好ましくは３５〜１６０質量部であることが、流動性や硬化体強度発現性などのために好ましい。細骨材の添加量を増加することにより、耐腐食性に対してあまり影響を与えることなく、耐酸性セメント組成物のコストを低減することができる。ただし、細骨材の添加量が多すぎると耐腐食性の低下を招くため、前記範囲の添加量であることが好ましい。

本発明の耐酸性セメント組成物に対して添加することのできる無機物微粒子としては、シリカフューム、ミクロシリカ、シリカダスト、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ、ロウ石（Ａｌ_２Ｏ_３・_４ＳｉＯ_２・２Ｈ_２Ｏ）、葉ロウ石（Ａｌ_２Ｏ_３・４ＳｉＯ_２・Ｈ_２Ｏ）及びカオリンなどを挙げることができる。セメント組成物の施工時の作業性を向上するために、特に、ミクロシリカ及びロウ石を用いることが好ましい。特に、本発明の耐酸性セメント組成物に対してロウ石を添加することが、コテ塗り作業性を向上することができるために好ましい。無機物微粒子の添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して、好ましくは４０質量部以下、さらに好ましくは３〜１０質量部の範囲である。

本発明の耐酸性セメント組成物は、高炉スラグを含むことができる。高炉スラグは、それの持つ潜在水硬性による硬化体強度を向上させる効果と共に、アルミナセメントクリンカー骨材同様、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効果を有する、化学的反応性、特に耐酸性に優れる添加物である。

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、市販されている。混和材として市販されている高炉スラグは、いずれも問題なく使用できるが、ＪＩＳＡ６２０６：１９９７（コンクリート用高炉スラグ微粉末）の規格に適合するものが好ましい。また、その粉末度は、混和材用として市販されているものであれば特に制限されないが、２，０００〜１０，０００ｃｍ^２／ｇのブレーン比表面積を有する微粉末を使用することが、添加効果発現性の面から好ましい。高炉スラグの過度の添加は、逆に強度発現性の低下に繋がることから、高炉スラグの添加量は、アルミナセメント１００質量部当たり１００質量部以下とすることが好ましく、１０〜５０質量部とすることがより好ましい。

本発明の耐酸性セメント組成物は、減水剤（流動化剤）を含むことができる。減水剤（流動化剤）を添加することによって、低い水／セメント比においても高い流動性を確保することができる。

本発明で用いる減水剤（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の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。本発明の耐酸性セメント組成物に含まれる減水剤として、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減水剤（流動化剤）を用いることができる。耐酸性を保ちつつ所定の流動性を付与するために、本発明の耐酸性セメント組成物に含まれる減水剤（流動化剤）は、ポリカルボン酸エステルであることが好ましい。減水剤（流動化剤）は、本発明の特性を損なわない範囲で使用でき、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０２〜１質量部、より好ましくは０．０３〜０．８質量部、さらに好ましくは０．０４〜０．６質量部、特に好ましくは０．０６〜０．４質量部の範囲で配合することができる。添加量が少ないと優れた流動性が発現せず、また添加量が多すぎても強度発現性に悪影響を与えるだけでなく、経済的でない。

本発明の耐酸性セメント組成物は、厚付け性を向上させるために、増粘剤を含むことができる。また増粘剤は、高い流動性下における材料分離の抑制に効果を示す。本発明で用いる増粘剤は、ヒドロキシメチルセルロースを含むセルロース系、ラテックス系、及び水溶性ポリマー系などの増粘剤を併用して使用することができる。増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、セメント１００質量部に対し、好ましくは０．００１〜２質量部、より好ましくは０.００５〜１．５質量部、さらに好ましくは０．００７５〜１質量部、特に好ましくは０．０１〜０．８質量部含むことが好ましい。添加量が多くなると、モルタル粘度が増加して流動性の低下をするため、好ましくない。

本発明の耐酸性セメント組成物は、凝結調整剤を含むことができる。凝結調整剤は、施工時の可使時間及び強度発現をコントロールする効果がある。凝結調整剤としては、凝結遅延を行う成分である凝結遅延剤と、凝結促進を行う成分である凝結促進剤とを、各々単独で又は併用して用いることができる。

本発明の耐酸性セメント組成物において、凝結遅延剤及び／又は凝結促進剤の成分、含有量及び混合比率を適宜選択することにより、流動性、可使時間及び硬化性状などを調整することができる。具体的には、上記の選択を適切に行うことにより、２０℃の場合、耐酸性セメント組成物の可使時間を数分程度から３時間程度まで任意の時間に調整することができる。

凝結促進剤としては、公知の凝結促進剤を用いることができる。凝結促進剤の一例として、リチウム塩、具体的には、炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、水酸化リチウムなどの無機リチウム塩、酢酸リチウム、酒石酸リチウム、リンゴ酸リチウム及びクエン酸リチウムなどの有機リチウム塩並びに硫酸アルミニウムなどの金属硫酸塩から選択される一種以上を好適に用いることができる。特に、炭酸リチウムを用いることにより、安定した凝結促進効果を得ることができる。

凝結遅延剤としては、公知の凝結遅延剤を用いることができる。凝結遅延剤の一例として、ナトリウム塩、具体的には、硫酸ナトリウム及び重炭酸ナトリウムなどの無機ナトリウム塩並びに酒石酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム及びグルコン酸ナトリウムなど有機ナトリウム塩から選択される一種以上を用いることができる。耐酸性を保ちつつ所定の凝結遅延性を付与するために、本発明の耐酸性セメント組成物は、重炭酸ナトリウム及び酒石酸ナトリウムを凝結遅延剤として含むことが好ましい。

本発明の耐酸性セメント組成物中の凝結遅延剤の合計含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．１〜１．０質量部、より好ましくは０．２〜０．８５質量部、さらに好ましくは０．２５〜０．８質量部、特に好ましくは０．３〜０．７５質量部の範囲である。凝結遅延剤の含有量が上記範囲であることによって、耐酸性を保ちつつ良好な強度発現の増進効果を得ることができることから好ましい。

本発明の耐酸性セメント組成物は、耐クラック性及びこて作業性向上のために、繊維を含むことができる。本発明で用いる繊維は、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維などを用いることができ、これらは一種、又は二種以上の混合物として使用できる。繊維は、建材用繊維を用いることが好ましく、繊維長さは０．５〜１５ｍｍ程度のものを用いることが好ましい。本発明の耐酸性セメント組成物において、クラック防止及びこて作業性向上効果を高めるために、水硬性成分１００質量部に対する繊維の添加量は、１０質量部以下、好ましくは０．０１〜２質量部、より好ましくは０．０３〜１．５質量部、さらに好ましくは０．０５〜１．２質量部、特に好ましくは０．０８〜１質量部であることが好ましい。繊維の添加量が少ないとひび割れ防止に寄与せず、また添加量が多すぎても混練性、施工性が低下する。また、繊維の添加量が１０質量部を超える場合には、得られるコンクリート成形体の強度の低下に繋がると共に、下地コンクリートからの剥離の要因となる。

本発明の耐酸性セメント組成物に対して、乾燥クラックの防止・抑制効果をより高めるために、収縮低減剤及び樹脂粉末などを適宜選択して用いることができる。

本発明の耐酸性セメント組成物に用いる収縮低減剤としては、ポリエーテル系収縮低減剤を使用することが好ましい。収縮低減剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対し、好ましくは０．５〜８質量部、より好ましくは０．７５〜６質量部、さらに好ましくは１〜５質量部、特に好ましくは１．２〜４質量部の範囲で用いることが好ましい。収縮低減剤の添加量が前記範囲より少ないと収縮低減への寄与が小さくなり、添加量が前記範囲より多いと強度発現性が低下し、収縮低減効果が頭打ちになると共に、経済的でない。

本発明の耐酸性セメント組成物は、下地コンクリートとの接着性を高めるために、樹脂粉末を含むことができる。樹脂粉末は、公知の建設用又は建材用の高分子エマルジョンから液体成分を除去した高分子粒子（再乳化樹脂粒子など）を用いることができる。例えば、樹脂粉末として、酢酸ビニル／ベオバアクリル共重合体の樹脂粉末を用いることができる。

本発明の耐酸性セメント組成物に対する樹脂粉末の含有量は、水硬性成分１００質量部に対し、好ましくは０．０１〜２０質量部、より好ましくは０.１〜１５質量部、さらに好ましくは１〜１０質量部、特に好ましくは２〜８質量部とすることができる。

本発明の耐酸性セメント組成物は、合成樹脂エマルジョンを含むことができる。合成樹脂エマルジョンは、合成樹脂粒子が水又は含水溶媒に乳化分散されたものをいう。

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０℃以上、さらに５℃以上、特に１０℃以上であることが、下地湿潤状態での接着性に優れ、また作業性が良好となるために好ましい。なお、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得ることができる。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、再度１５０℃まで１０分間で昇温する過程で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の測定値をエマルジョンのガラス転移温度とする。

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一種以上により重合体又は共重合体を用いることができる。

合成樹脂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）アクリル酸、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、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレートなどの（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のアクリル系エマルジョンが好ましい。

合成樹脂エマルジョンの添加量は、固形分換算で水硬性成分（アルミナセメント）１００質量部に対して１〜５０質量部の範囲の量とすることが好ましく、２〜４０質量部の範囲の量とすることがより好ましく、３〜３０質量部の範囲の量とすることがさらに好ましく、特に４〜２５質量部の範囲の量とすることが好ましい。

本発明の耐酸性セメント組成物を水に分散させることにより耐酸性モルタル組成物を得ることができる。本発明の耐酸性モルタル組成物では、組成物中のセメントに対して添加する水の割合（水／セメント比）を０．２〜０．６とすることが好ましい。水／セメント比が高すぎると強度発現性が不十分となり、一方、水／セメント比が低すぎると流動性が低くなりすぎ、作業特性が低下するだけでなく、硬化して得られるコンクリート成形体の強度特性が劣ってしまう場合がある。

本発明の耐酸性モルタル組成物は、一般のモルタル同様、本発明の耐酸性セメント組成物の各粉末材料を混合したものに所定量の水を加え、一般的な混練機を用いて混練して調製することができる。

調製後の耐酸性モルタル組成物は、コンクリート構造物などのコンクリート成形体の表面に塗着させ、その後に乾燥することにより硬化させる工程を利用して使用される。塗着施工は、モルタルの施工に一般的に用いられている、コテ塗り又は吹き付けで行うことができる。吹き付けで塗着させる場合には、モルタルポンプを用いて圧送するが、予めセメントノロを通し、圧送ホースとの摩擦を低減させておくのが好ましい。

表面が腐食、中性化した既設コンクリート成形体においては、切削や研磨等の適当な手段で表面の劣化層を除去した後の表面に、本発明のモルタル組成物を塗着させる補修材として使用する。この場合の塗膜厚みは、除去した劣化部の深さに依存することになる。

また、新設のコンクリート成形体、あるいは既設のコンクリート成形体でも未だ表面の腐食や中性化を受けていないコンクリートの表面に予め塗着硬化させておくことで、コンクリート成形体表面における腐食、中性化を抑制するような使い方もできる。この場合の塗膜厚みは５ｍｍ以上とすることが好ましく、１０〜２０ｍｍとすることがより好ましい。本発明の耐酸性モルタル組成物を用いるならば、「ＪＳ法による硫酸浸透深さ（ｍｍ）」が１．２ｍｍ未満、好ましくは１．１ｍｍ以下のコンクリート成形体を得ることができる。

以下では、具体的例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明する。

（１）使用材料
以下の材料（原料成分）を使用してセメント組成物を得た。配合割合を表１に示す。
１）アルミナセメント：ブレーン比表面積３２００ｃｍ^２／ｇ、モノカルシウムアルミネート含有量５３質量％
２）アルミナセメントクリンカー骨材：ケルネオス社製アルミナ含有率４０％質量粒径２．５ｍｍ以下
３）細骨材Ａ：珪砂（宇部サンド社製６号）
４）細骨材Ｂ：珪砂（宇部サンド社製新特５号Ａ）
５）減水剤Ａ：ポリエーテル系減水剤（Ｄｅｇｕｓｓａ社製キャスタメントＦＷ１０）
６）減水剤Ｂ：ポリカルボン酸エステル系減水剤（Ｐｅｒａｍｉｎ社製ｃｏｎｐａｃ５００）
７）高炉スラグ：宇部三菱セメント社製パワーメント
８）製鋼ダスト：ヘマタイト（Ｆｅ_２Ｏ_３）含有量：５８質量％、比重：３．９（ＪＦＥスチール社製）
９）ミクロシリカ：ＳｉＯ_２（ＳＫＷ社製）
１０）ろう石：（埼玉礦業社製）
１１）ビニロン繊維Ａ：クラレ社製ビニロン繊維（長さ６ｍｍ）
１２）ビニロン繊維Ｂ：クラレ社製ビニロン繊維（長さ３ｍｍ）
１３）増粘剤：メチルセルロース系増粘剤（松本油脂社製マーポローズ４００）
１４）凝結遅延剤Ａ：重炭酸ナトリウム（東ソー社製）
１５）凝結遅延剤Ｂ：酒石酸ナトリウム（扶桑化学工業社製）
１６）収縮低減剤：ポリエーテル系収縮低減剤（日本油脂社製ＤＳＰ−Ｅ４０）
１７）消泡剤Ａ：ポリエーテル系消泡剤（ＡＤＥＫＡ社製Ｂ１１５Ｆ）
１８）消泡剤Ｂ：ポリエーテル系消泡剤（Ｐｅｒａｍｉｎ社製Ｄｅｆｏａｍ５０ＰＥ）
１９）樹脂粉末：酢酸ビニル／ベオバアクリル共重合体（日本合成社製２０７２Ｐ）
２０）合成樹脂エマルジョン：アクリル系共重合体ラテックス（旭化成ケミカルズ）

（２）モルタル調製
上記原料成分からなるセメント組成物に水を添加し、ホバート社製モルタルミキサーで３分間混合してモルタル組成物を得た。添加した水量を表２に示す。なお、水量は、セメント組成物１ｋｇに対する添加した水量（ｇ）として示した。

（３）水硬性モルタルのフロー評価
フロー値は、ＪＩＳＡ１１７１「ポリマーセメントモルタルの試験方法」（ＪＩＳＲ５２０１引用）に記載の試験方法に準拠して測定する。練り混ぜたモルタルをフローコーンに２層に詰める。各層は、突き棒の先端が、その層の約１／２の深さまで入るよう、全面にわたって各々１５回突き、最後に不足分を補い表面をならす。直ちにフローコーンを正しく上の方へ取り去り、１５秒間に１５回の落下運動を与え、モルタルが広がった後の径を最大と認める方向と、これに直角な方向とで測定し、その平均値をフロー値とする。

（４）空気量の測定方法
ＪＩＳＡ１１７１：２０００「空気量試験」に準拠して、空気量の測定を行った。

（５）圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）及び曲げ強度（Ｎ／ｍｍ^２）の評価：
ＪＩＳＲ５２０１：１９９７に示される４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に生成スラリーを型詰めして、温度２０℃、湿度６５％で２４時間気中養生した後、脱型し、さらに気中で所定期間（３日、２８日）追加養生して成型体を得る。成型体の圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）及び曲げ強度（Ｎ／ｍｍ^２）は、ＪＩＳＲ５２０１：１９９７（セメントの物理試験方法）記載の方法に従い測定した。

（６）接着試験
得られたモルタルをコンクリート歩道板に塗りつけ、材齢２８日後に接着試験を実施した。

（７）モルタルの耐酸性試験
得られたモルタルを直径７．５ｃｍ×高さ１５ｃｍの円柱形鋼製型枠を用いて二層成形し、２０℃−相対湿度６５％の大気中に静置した。２４時間経過後脱型し、２０℃の水中に２８日間浸漬を行い、供試体とした。供試体の耐酸性の評価は、「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」（日本下水道業事業団編著、財団法人下水道業務管理センター発行、平成１９年７月）の、「表５-７断面修復用モルタルの品質規格」の「硫酸浸透深さ」（１１９頁）及び「付属試料３断面修復用モルタルに関する品質試験方法」の「（６）硫酸浸透深さ」（付２２頁）に従って、５％硫酸水溶液に２８日間浸漬後、切断面にフェノールフタレイン（１％溶液）を噴霧し、非呈色深さを所定の方法によって測定することにより、硫酸浸透深さ（ｍｍ）を測定した。なお、本測定法を「ＪＳ法」という。

（８）結果
表２に上記の測定及び評価結果を示す。これら硫酸浸漬試験及び促進中性化試験の結果から、実施例１〜３の硫酸浸透深さは１．１ｍｍ以下であり、硫酸水溶液による侵食に対する抵抗性が高く、中性化に対する抵抗性も高い（すなわち耐酸性が高い）ことが明らかとなった。一方、比較例１〜４の硫酸浸透深さは１．２ｍｍ以上であり、硫酸水溶液による侵食に対する抵抗性が低かった。実施例１〜３の場合には、比較例と比べて空気量が少なかったために耐酸性が高かったものと推測される。

また、本発明の実施例１〜３の場合には、圧縮強度、曲げ強度及び接着強度も、所定の規格値（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」（日本下水道業事業団編著、財団法人下水道業務管理センター発行、平成１９年７月）の、「表５-７断面修復用モルタルの品質規格」）を満足することが明らかとなった。

以上の結果から明らかなように、本発明の実施例の場合には、得られる硬化体の耐酸性が優れているため、耐腐食性に優れたコンクリート成形体を得ることができる。また、本発明の実施例の場合には、施工性にも優れており、得られたコンクリート成形体の圧縮強度、曲げ強度及び接着強度も所定の規格を満足した。したがって、耐酸性セメント組成物を用いることにより、下水処理場や汚泥処理場等の、腐食環境に曝され易い施設における表面腐食が生じたコンクリート表面の信頼性の高い補修が可能になっただけでなく、予め塗着しておくことにより、コンクリート構造体の耐久性を向上できることが明らかとなった。

Claims

アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー骨材及び製鋼ダストを含む耐酸性セメント組成物であって、空気量が６％以下である耐酸性セメント組成物。
消泡剤をさらに含む、請求項１に記載の耐酸性セメント組成物。
アルミナセメント／アルミナセメントクリンカー骨材の質量比が、０．３〜２．５の範囲にある、請求項１又は２に記載の耐酸性セメント組成物。
製鋼ダストの含有量が、アルミナセメント１００質量部に対して、１〜３０質量部の範囲である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐酸性セメント組成物。
製鋼ダストが、３．０〜５．２の範囲の比重を持ち、かつＦｅ_２Ｏ_３を５０質量％以上含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐酸性セメント組成物。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐酸性セメント組成物が水に分散されてなる耐酸性モルタル組成物。
コンクリート成形体の表面に、請求項６に記載の耐酸性モルタル組成物を塗着し、硬化させることを含む、コンクリート成形体の施工方法。