JP2000512610A - モルタルの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ５００μｍより小さい直径の無機粒子の画分を含むコンクリートモルタルを製造する方法において、無機粒子が水溶性ポリマーによって結合されて顆粒状物質を形成しているところの無機粒子を含む顆粒状物質の形で、無機粒子を含む画分が加えられることを特徴とする方法。その結果、均一なモルタルが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 モルタルの製法 本発明は、５００μｍより小さい直径の無機粒子の画分を含むモルタルを製造 する方法に関する。 モルタルと言う言葉は、バインダー、フィラー好ましくは砂、および水を含む 混合物を言う。 モルタル、例えばコンクリートモルタルを５００μｍより小さい直径の無機粒 子の画分（以下では微細画分と言う）と混合すニーズがある。その結果、モルタ ルから作られた製品、例えばコンクリートまたは砂―石灰レンガの合計フィラー 含量は、増加し得て、製品の機械的性質が改良される。これはまた、モルタルか ら作られた製品が十分に良い機械的特性を持ちながら、少量のバインダーたとえ ばセメントをモルタルに加える事を可能にする。 そのようなモルタルの製造における問題は、他のフィラーとは別に一般に加え られる微細画分が、モルタルの他の成分と極めてゆっくりとそしてしばしば不完 全に混合する事である。したがって、微細画分の添加によって達成されうる利点 がまったくまたは部分的に達成されない。即ち、モルタルに過剰のバインダーを 加える事がしばしば必要になり、その欠点は、モルタルから作られた製品が耐久 性に劣り、収縮が大きく、高いコストを持つ事である。 上記問題への解決が従来求められていたが、望ましい結 果を達成する解決法は見出されていない。 上記欠点をもたないモルタルの製造法を提供する事が、本発明の目的である。 この目的は驚くべきことに、本発明方法に従い、無機粒子が水溶性ポリマーに よって結合されて顆粒状物質を形成しているところの、無機粒子画分を含む顆粒 状物質の形で微細画分が加えられる事によって達成される。 これは、微細画分が迅速にかつ十分に混合される事を保証し、従って均一なモ ルタルが得られる。 更なる利点は、顆粒状物質は取り扱いが容易である事であり、一方微細画分た とえば細かい砂は事実上取り扱いが不可能である。輸送される時、微細な砂は、 埃を立て、従って健康問題を起こす。更に、微細な砂は、非常に相互粘着性であ り、したがって凝集し、貯蔵容器のホッパー内で固まり、すると砂はホッパーを 流れなくなる。対照的に、顆粒状物質は、取り扱いが容易であり、埃が立たず、 ホッパーを容易に流れる。更に、本無機粒子の微細画分を含むモルタルは、公知 の方法および装置を用いて簡単な様式で作られる事が出来る。何故ならば、粒子 を結合して顆粒状物質を形成している水溶性ポリマーは、モルタルの水に溶ける からである。 無機粒子を成す適当な物質の例は、酸化珪素含有または炭酸カルシウム含有物 質、たとえばフライアッシュ、石英、ブラストファーネススラッジ、石灰、およ び砂である。好ましくは、砂または石灰が用いられる。 用いうる水溶性ポリマーの例は、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（アクリル 酸）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（ビニルアセテート）、ビニルアルコール、 アクリル酸、無水マレイン酸およびビニルアセテートセルロースのモノマー単位 を含むコポリマー、および上記のポリマーまたはコポリマーの塩である。 好ましくは、微細画分の粒子は、２５０μｍより小さい、より好ましくは１３ ０μｍより小さい直径を持つ。 その結果、顆粒状物質は、例えば高圧縮強度および低水浸透を持つコンクリー トの製造にきわめて適している。 本発明方法において用いられる顆粒状物質は、好ましくは水中で極めて迅速に バラバラになる。顆粒状物質が水および他の成分の混合物に加えられ混合された 後に、もし顆粒状物質がその一体性をコンクリートモルタル製造プロセスの間長 期間にわったて保持するならば、これは製造プロセスを不必要に遅らせる。好ま しくは、顆粒状物質は、２３℃の水中で６００秒以内に、より好ましくは３００ 秒以内に、更に好ましくは６０秒以内にバラバラになる。 より好ましくは、本発明で用いられる顆粒状物質は、それがバラバラになる前 にまず完全に混合されモルタル中に均一になるような迅速さで水中でバラバラに なる。その結果、微細画分の固まりを全くまたは少ししか含まない高度に均一な モルタルが得られる。加えて、このことは、非常に迅速な混合プロセスを提供す る。 顆粒状物質がバラバラになる速度は、例えば水溶性ポリ マーの選択、顆粒状物質の直径、および無機粒子の微細画分に対する顆粒状物質 に含まれる水溶性ポリマーの量により影響されうる。 顆粒状物質が２３℃の水中で２秒後、より好ましくは５秒後、更に好ましくは １０秒後に、まだバラバラになっていないならば、良好な結果が得られる。顆粒 状物質が水中でバラバラになる時間は、２５０ｍｌの体積および６６ｍｍの直径 を持つガラスビーカー中の９５ｇの２３℃の水を、８ｍｍの直径および４０ｍｍ の長さを持つ円筒状磁気スターラーで６２５回転／分の攪拌速度で攪拌し、５ｇ の顆粒状物質を該水に加え、顆粒状物質が完全にバラバラになる時間を測定する 事によって決定される。 本発明方法において、少なくとも３０Ｎ、好ましくは少なくともＮ、より好ま しくは少なくとも５０Ｎの強度を持つ顆粒状物質を用いる事が好ましい。そのよ うな顆粒状物質は、例えば貯蔵、輸送および添加の間に顆粒状物質にかかる力に 容易に耐えうるので、プロセス中の顆粒状物質がその一体性を良好に保ち、そし て、顆粒状物質に形にない微細画分の使用の間に問題をもたらすところの崩れま たは摩耗を受けないことを保証する。 顆粒状物質の強度は、顆粒を二つの平行な平らな板の間に置き、顆粒が崩壊す るまで板に直角に板を互いに向かって動かし、板にかけられるべき力を測定する 事によって決定される。これは、顆粒状物質組成物からの１０個の顆粒を用いて 行われ、１０回測定の平均値を計算する。 本発明に従う方法において、用いられる水溶性ポリマーがスチレンのおよび無 水マレイン酸のモノマー単位を含むポリマー(ＳＭＡポリマー)の塩であるところ の顆粒状物質を用いる事が好ましい。そのような顆粒状物質は、有利な溶解速度 及び良好な強度を持つ。ＳＭＡポリマーのナトリウム塩またはカリウム塩を用い る事が好ましい。ＳＭＡポリマーの塩は、好ましくは粉末の形のポリマーを、例 えば２０−１５０℃の温度および１−１０バールの圧力で、水酸化ナトリウムま たは水酸化カリウムの溶液と一緒にし、かくして得た混合物を、塩の形のポリマ ーが溶解するまで攪拌すると言う簡単な様式で調製されうる。 ＳＭＡポリマーは、例えばハンソンとツィンマーマン、Ing,Eng,Chem,Vol．49 ,No,11(1957),pp1803-1807に記載されている公知方法のひとつで調製されうる。 ＳＭＡポリマーは、たとえば１０−５０モル％の無水マレイン酸モノマー単位 を含む。好ましくは、ＳＭＡコポリマーは、１５−５０モル％、より好ましくは ２０−４５モル％の無水マレイン酸モノマー単位を含む。スチレンおよび無水マ レイン酸のモノマー単位に加えて、ＳＭＡポリマーは、たとえばアクリル酸、メ タクリル酸、これら酸のエステル、アクリロニトリル、α−メチルスチレンなど のモノマー単位を含みうる。アクリル酸の存在のゆえに、特にもし無水マレイン 酸モノマー単位含量が比較的小さいなら、ＳＭＡポリマーおよびＳＭＡポリマー の塩の水溶性がさらに改良される。 ＳＭＡポリマーの固有粘度は、たとえば０．２−０．８ｄｌ／ｇである。好ま しくは、固有粘度は０．３−０．６ｄｌ／ｇであり、なぜならば顆粒状物質の調 製に用いるのに非常に適した溶液がそれから作られうるからである。即ち、ＳＭ Ａポリマーの比較的高濃度を持つ、しかし十分に低い粘度を持つ溶液が、得られ うる。 好ましくは、ＳＭＡポリマーは、２０−５０モル％の無水マレイン酸モノマー 単位および８０−５０モル％のスチレンモノマー単位を含み、固有粘度は０．３ −０．６dl／ｇである。 顆粒状物質は、無機粒子を水溶性ポリマーの水溶液と、例えば水溶性ポリマー １−４．５重量部、水１０−３０重量部、及び無機粒子１００重量部の比で混合 し、かくして得た混合物を例えば炉中で６０−９０℃の温度で加熱して乾燥し、 乾燥混合物を挽いて顆粒状物質を作る事によって調製されうる。好ましくは、混 合物は回転炉または顆粒化ディスクで乾燥され、顆粒状物質は乾燥の間に直接に 形成される。 好ましくは、顆粒状物質は、粗い砂を細かい砂へと挽き、これを次に上記方法 を実施するために用いる事により調製される。これは、挽いた後で、細かいまま の砂に関する操作の数が少なく、細かい砂を複雑な技術で環境から取り除く必要 がないと言う利点を持つ。別の利点は、したがって、きわめて純粋な微細な画分 を得る事が出来る事である。該顆粒状物質は、種々の形及びサイズを持ちうる。 好ましく は、顆粒状物質は、１−３０ｍｍの、より好ましくは２−１０ｍｍの重量平均粒 子直径を持つ。好ましくは、顆粒は、単分散であり、したがって粒子は同じ速度 で崩壊する。 本発明に従う顆粒状物質は、任意の公知のコンクリートモルタルにおいて一般 に用いられうる。 モルタル１ｍ³が顆粒状物質の２０−４５０ｋｇの顆粒状物質と混合されると 、良い結果が得られる。 更に、モルタルは、モルタルに慣用の他の成分、たとえばバインダーとしての 消生していない石灰、２ｍｍまでの直径を持つ粗い砂、２ｍｍより大きい直径を 持つ粒子たとえば砂利、石灰岩の及び花崗岩の顆粒を含む事が出来る。モルタル はまた、助剤を含む事が出来る。助剤は、モルタルの加工特性及び／またはモル タルから作られた製品の特性に影響する物質である。助剤の例は、促進剤、遅延 剤、可塑剤、着色剤などである。 モルタルの例は、コンクリートモルタル、レンガモルタル、修繕用モルタル、 砂−石灰レンガの製造用のモルタル、ベントナイトモルタル、石膏モルタル、漆 喰モルタル、石灰モルタルである。 コンクリートモルタルの組成及び製造は、例えば「繊維強化セメント及びコン クリート」（１９８９）ＩＳＢＮ １−８５１６６−４１５−７、および「構造 的化学的に安定なポリマーコンクリート」（１９７１）ＩＳＢＮ ０−７０６５ −１１３７−９に記載されている。 モルタルの製造における配合順、混合装置及び他の条件 は、当業者に知られており、例えばモルタルのタイプに依存する。 モルタルは例えば、水を、モルタルの他の成分の一以上と共にまたは無しで、 ミキサーに導入し、混合し、次に顆粒を加え、そして混合物を更に、水溶性ポリ マーが溶解しそして微細画分が混合物全体に均一に分散するまで混合し、次にも し適当ならモルタルの他の成分を混合物に加える事により調製されうる。 ミキサー内でプレミックスされるモルタルと顆粒状物質の乾いた成分及び水を 後で加える事も可能である。本発明はまた、本発明に従うモルタルの調製におい て用いられる顆粒状物質に関する。 好ましくは、微細画分に加えて顆粒状物質は、一以上の助剤を含む。即ち、も はや助剤を別に配合する必要がない。 顆粒状物質は、微細画分の無機粒子に加えて、他の無機粒子を含む事が出来、 しかしこれは好ましくはない。即ち、例えば粗い砂を挽く事による微細画分の調 整の過程において、かくして作られた粒子物質の一部が、微細画分のみでなく、 微細画分とともに顆粒状物質に導入される、より大きい直径の粒子をも含むこと が出来る。好ましくは、顆粒状物質に含まれる無機粒子の合計の少なくとも７０ 重量％、より好ましくは少なくとも９０重量％が微細画分からなる。更に改良さ れた実施態様では、顆粒状物質に含まれる無機粒子の少なくとも９５重量％が５ ００μｍより小さい、好ましくは、２５０μｍより小さい、更に好ましくは２− １ ３０μｍの直径を持つ。 実施例１ ０．５−３ｍｍの粒径を持つ粗い砂を挽いて、３−１００μｍの粒径を持つ細 かい砂にした。 攪拌容器内で、６６モル％のスチレンモノマー単位及び３４モル％の無水マレ イン酸モノマー単位よりなり、０．５７ｄｌ／ｇの固有粘度をもつＳＭＡポリマ ー１００ｇ、水０．９リットル、及び水酸化カリウム３９ｇを８０℃の温度で、 ＳＭＡポリマーが溶解してＳＭＡポリマーの塩が形成されるまで、攪拌した。 １０リットルの容器内で、５ｋｇの細かい砂を１リットルの水および１００ｇ のＳＭＡポリマーの塩と室温で５分間混合した。かくして得た混合物を、次に熱 空気炉内で８０℃で乾燥した。 乾燥した混合物を次に、コーヒー挽で挽いて、１−３ｍｍの粒径の顆粒状物質 を作った。 ２３℃で、２５０ｍｌの容積及び６６ｍｍの直径を持つガラスビーカー内の９ ５ｇの水を、４０ｍｍの長さ及び８ｍｍの直径を持つ円筒形磁気攪拌子で６２５ 回転／分の攪拌速度で攪拌した。ここで、ドイツのJanke and Kunkelにより供 給されたタイプＥＳ5の攪拌子を用いた。この水を、５ｇの顆粒状物質と混合し た。顆粒状物質は、６０秒間の攪拌後に完全にバラバラになった。 標準的手続きを用いて、この顆粒状物質を、コンクリートモルタルにブレンド した（５０ｋｇのコンクリートモル タルあたり３kgの顆粒状物質）。 顆粒状物質は、ミキサー内でコンクリートモルタル全体に迅速かつ均一に分散 できた。次に、顆粒状物質は迅速にバラバラになり、細かい砂の固まりを含まな い均一なモルタルが得られた。 圧縮強度を次のようにして測定した。一回にひとつの顆粒を二つの平行な平ら なステンレス鋼板の間に置き、顆粒が崩壊するまで板に直角に板を互いに向けて 動かし、板にかけられるべきであった力を測定した。これは、顆粒状物質からの ５．６−８ｍｍの直径を持つ１０個の顆粒に付いて行われた。１０回測定の力の 平均値を計算する。強度は７６Ｎであった。 実施例２ 実施例１におけるように行った。ただし、ＳＭＡポリマーの代わりに、１３０ 、０００kg／ｋモルの重量平均分子量を持つポリ（アクリル酸）を用いた。顆粒 状物質が水中でバラバラになるのに要した時間を、実施例１におけると同様にし て測定した。時間は１２０秒であった。顆粒状物質の強度は、８０Ｎであった。 実施例３ 実施例１におけるように行った。ただし、ＳＭＡポリマーの代わりに、ＰＶＡ Ｓ４０（ポリ(ビニルアセテート)）を用いた。挽いた後、９５重量％の顆粒状 物質及び５重量％のバラバラの細かい砂の組成物が得られた。 顆粒状物質が水中でバラバラになるのに要した時間を、 実施例１におけると同様にして測定した。時間は２０秒であった。顆粒状物質の 強度は、５３Ｎであった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ０１Ｊ 2/28 Ｂ０１Ｊ 2/28 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＵ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＨＵ， ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，Ｌ Ｔ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ５００μｍより小さい直径の無機粒子の画分を含むモルタルを製造する 方法において、無機粒子が水溶性ポリマーによって結合されて顆粒状物質を形成 しているところの無機粒子を含む顆粒状物質の形で、無機粒子を含む画分が加え られることを特徴とする方法。 ２． 用いられる無機粒子の画分が、砂及び／または石灰石である請求項１記 載の方法。 ３． 無機粒子が２５０μｍより小さい直径を持つ請求項１または２記載の方 法。 ４． ２３℃の水中で６００秒以内にバラバラになる顆粒状物質を用いる請求 項１−３のいずれか一つに記載の方法。 ５． ２３℃の水中で３００秒以内にバラバラになる顆粒状物質を用いる請求 項４に記載の方法。 ６． ２３℃の水中で２秒より後にバラバラになる顆粒状物質を用いる請求項 １−５のいずれか一つに記載の方法。 ７． ２３℃の水中で５秒より後にバラバラになる顆粒状物質を用いる請求項 １−５のいずれか一つに記載の方法。 ８． 少なくとも３０Ｎの強度を持つ顆粒状物質を用いる請求項１−７のいず れか一つに記載の方法。 ９． 水溶性ポリマーが、スチレンおよび無水マレイン酸のモノマー単位を含 むポリマーの塩であるところの顆粒状物質を用いる請求項１−８のいずれか一つ に記載の方法。 １０． ナトリウム塩またはカリウム塩が用いられる請求項９に記載の方法。 １１． 請求項１−１０のいずれか一つに記載の方法において用いられる顆粒状 物質。