JP2006265011A

JP2006265011A - 水硬性組成物、これらのモルタル及び硬化

Info

Publication number: JP2006265011A
Application number: JP2005082601A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Sawabe; 則彦澤邊; Katsuhiko Mazaki; 克彦真崎; Koji Makita; 浩司蒔田; Kazuo Saitani; 一雄歳谷
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】本発明は、アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏を含む水硬性組成物において、硬化物の強度を向上させることを目的とした。
【解決手段】アルミナセメント３０〜７０質量部、ポルトランドセメント０〜４５質量部及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏１５〜５０質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏の合計は、１００質量部である。）からなる水硬性成分を含むことを特徴とする水硬性組成物を提供することである。
【選択図】なし

Description

本発明は、土木・建築分野に使用される強度の向上した水硬性組成物であり、一般建築物の主に床下地調整に使用できる自己流動性の優れるセルフレベリング材として用いることができる水硬性組成物、とこれらのモルタル及び硬化物に関する。

アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏からなる水硬性成分を含む水硬性組成物としては、特許文献１には、ポルトランドセメント１００重量部に対してスラグ微粉末１０〜５０重量部およびアルミナセメントと無水石膏の総量が２０〜１００重量部からなり、かつ無水石膏とアルミナセメントの重量比が０．７５〜１．７５である４成分系セメント組成物１００重量部に、凝結調節剤０．１〜１．５重量部を添加混合することを特徴とする速硬性セメント組成物が開示されている。
特許文献２には、セメント、ポゾラン物質、ブレーン値６０００ｃｍ^２／ｇ〜１５０００ｃｍ^２／ｇの石こう類、石灰類、アルミナセメント、凝結遅延剤及び速硬性改善剤からなる組成物であることを特徴とする一粉型超速硬性セメント組成物が開示されている。
特許文献３には、アルキレングリコール鎖を有するポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とする液か該液に還元性無機化合物及び還元性有機化合物を添加して乾燥粉末化した粉末の何れかと、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏、フライアッシュを含有してなるセルフレベリング性組成物が開示されている。

特開平０１−０３７４５０号公報特開平１１−２１７２５３号公報特開２００２−０４７０５１号公報

本発明は、アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏を含む水硬性組成物において、組成物の硬化物の強度を向上させることを目的とした。

本発明の第一は、アルミナセメント３０〜７０質量部、ポルトランドセメント０〜４５質量部及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏１５〜５０質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏の合計は、１００質量部である。）からなる水硬性成分を含むことを特徴とする水硬性組成物を提供することである。

本発明の第二は、上記の本発明の水硬性組成物と水とを混練して得られるモルタルを提供することである。

本発明の第三は、上記の本発明の水硬性組成物と水との配合物を硬化させて得られる硬化物を提供することである。

本発明の水硬性組成物の好ましい態様を以下に示す。好ましい態様は複数組み合わせることができる。
１）水硬性成分は、アルミナセメント３０〜５０質量部、ポルトランドセメント２３〜４５質量部及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏１５〜２５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏の合計は、１００質量部である。）からなる水硬性成分であること。
２）水硬性組成物が、無機成分を含むこと、水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対し、無機成分３０〜３５０質量部を含むこと、無機成分が、高炉スラグであること。
３）水硬性組成物が、水硬性成分１００質量部に対して、細骨材６０〜３００質量部を含むこと。
４）水硬性組成物は、さらに流動化剤、増粘剤及び消泡剤から選ばれる成分を少なくとも１種を含むこと、特に水硬性成分１００質量部に対して、流動化剤０．０１〜１質量部、増粘剤０．０５〜１質量部及び消泡剤０．０５〜２質量部から選ばれる成分を少なくとも１種を含むこと。
５）水硬性組成物は、さらに凝結調整剤を含むこと。
６）水硬性組成物は、セルフレベリング材として用いられる水硬性組成物であること。

本発明は、ブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏を用いることにより、強度が向上した硬化物を得ることができる。
本発明は、アルミナセメント３０〜５０質量部、ポルトランドセメント２３〜４５質量部及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏１５〜２５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏の合計は、１００質量部である。）からなる水硬性成分を用いることにより、防錆性に優れ、強度の向上した水硬性組成物の硬化物を得ることができる。

本発明の水硬性組成物は、アルミナセメント３０〜７０質量部、ポルトランドセメント０〜４５質量部及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏１５〜５０質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏の合計は、１００質量部である。）からなる水硬性成分を含むことを特徴とする水硬性組成物である。
本発明の水硬性組成物は、上記水硬性成分を用いることにより、低収縮で耐クラック性に優れ、速硬性に優れたセルフレベリング材として好適な成分範囲であり、
石膏が上記範囲内では、収縮が小さく、耐クラック性が向上し、硬化時の膨張の危険性が小さいために好ましく、
アルミナセメントが上記範囲内では、速硬性が得られ、収縮が小さく、耐クラック性が優れるために好ましく、
ポルトランドセメントは、上記範囲内では、速硬性及び低収縮性が得られ易いために好ましい。

本発明の水硬性組成物において、水硬性成分は、好ましくはアルミナセメント３０〜５０質量部、ポルトランドセメント２３〜４５質量部及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏１５〜２５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏の合計は、１００質量部である。）からなる水硬性成分であり、
さらに好ましくはアルミナセメント３５〜５０質量部、ポルトランドセメント２５〜４２質量部及び石膏２０〜２５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏の合計は、１００質量部である。）の水硬性成分を用いることが、錆の発生を遅延又は抑制させる防錆性が向上するために好ましい。
防錆性は、
（１）メッキをしていない炭素鋼（鉄−炭素系を基本とする合金）などの鋼、鉄、アルミニウムなどの金属、
（２）公知のメッキ、例えば亜鉛メッキ、錫メッキ、ニッケルメッキ、アルミニウムメッキ、銅メッキなどのメッキをしている炭素鋼などの鋼、鉄などの金属に直接又は間接して施工することにより、硬化物と直接接する部分や間接的に接する部分に錆の発生を抑制又は遅延させることである。
メッキとしては、化学蒸着や物理蒸着などの気相成膜法、電気メッキ、無電解メッキや化学メッキなどの電気化学的成膜法、溶融メッキ、金属浸透などの公知のメッキを用いることが出来る。

アルミナセメントは、潜在的に急硬性を有しており、硬化後は耐化学薬品性、耐火性に優れた硬化体を与える。また、潜在水硬性を有する高炉スラグの存在により、その欠点である硬化体強度の経時的な低下も抑制される。アルミナセメントは鉱物組成が異なるものが数種知られ市販されており、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であるが、強度および着色性の面からは、ＣＡ成分が多く且つＣ_４ＡＦ等の少量成分が少ないアルミナセメントが好ましい。

石膏は、無水、半水等の各石膏がその種を問わず１種又は２種以上の混合物として使用できる。石膏は急硬性であり、また、硬化後の寸法安定性保持成分として働くものである。
石膏は、ブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上、好ましくは７８００ｃｍ^２／ｇ以上、さらに好ましくは８０００ｃｍ^２／ｇ以上、より好ましくは８５００ｃｍ^２／ｇ以上、特に好ましくは８６００ｃｍ^２／ｇ以上を用いることが、得られる水硬性組成物の硬化物の強度が向上するために好ましい。
また石膏は、ブレーン比表面積が７５００〜３００００ｃｍ^２／ｇ、好ましくは７８００〜２５０００ｃｍ^２／ｇ、さらに好ましくは８０００〜２００００ｃｍ^２／ｇ、より好ましくは８５００〜１５０００ｃｍ^２／ｇ、特に好ましくは８６００〜１２０００ｃｍ^２／ｇを用いることが、得られる水硬性組成物の硬化物の強度が向上するために好ましい。

ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメントなどのポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントなどの混合セメントなどを用いるができる。水硬性成分としてポルトランドセメントを用いることにより、コスト低減に効果が認められ好ましい。

水硬性組成物は、さらに必要に応じて高炉スラグ、フライアッシュ、シリカなどの無機成分を含むことができ、特に高炉スラグを含むことにより、乾燥収縮による硬化体の耐クラック性を高めることができる。
水硬性組成物において、無機成分の添加量は、水硬性成分１００質量部に対し、３０〜３５０質量部、好ましくは４０〜２５０質量部、さらに好ましくは５０〜１５０質量部とするのが好ましい。

水硬性組成物において、高炉スラグの添加量は、水硬性成分１００質量部に対し、３０〜３５０質量部とするのが好ましく、少なすぎると収縮が大きくなり、多すぎると強度低下を招くことがある。
高炉スラグは、ＪＩＳ・Ａ−６２０６に規定されるブレーン比表面積３０００ｃｍ^２／ｇ以上のものを用いることができる。

水硬性組成物は、さらに必要に応じて細骨材を含むことができる。
細骨材は、水硬性成分１００質量部に対し、６０〜３００質量部、好ましくは１２０〜２５０質量部、特に好ましくは１５０〜２２０質量部の範囲が好ましい。
細骨材としては、粒径２ｍｍ以下の骨材、好ましくは粒径０．１〜２ｍｍの骨材、さらに好ましくは粒径０．２〜２ｍｍの骨材、特に好ましくは０．３〜２ｍｍの骨材を主成分としている。
細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、アルミナクリンカー、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒、石灰石などの無機質材、ウレタン砕、ＥＶＡフォーム、発砲樹脂などの樹脂粉砕物などを用いることができる。
特に細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、石英粉末、アルミナクリンカーなどが好ましく用いることが出来る。
細骨材の粒径は、ＪＩＳＺ−８８０１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。

水硬性組成物は、増粘剤、流動化剤、消泡剤、凝結促進剤や凝結遅延剤などの凝結調整剤などを必要に応じて含むことができる。

増粘剤は、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、および水溶性ポリマー系などを用いることが出来、特にセルロース系などを用いることが出来る。
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、水硬性成分１００質量部に対して０．０５〜１．０質量部、さらに０．１〜０．７質量部、特に０．２〜０．５質量部含むことが好ましい。増粘剤の添加量が多くなると、流動性の低下を招く恐れがあり好ましくない。
増粘剤及び消泡剤を併用して用いることは、骨材分離の抑制、気泡発生の抑制、硬化体表面の改善に好ましい効果を与え、セルフレベリング材としての特性を向上させるために好ましい。

流動化剤は、ナフタレン系、メラミン系、ポリカルボン酸系などを用いることが出来、併用する増粘剤との最適な組合わせとなるのは、ポリカルボン酸系が好ましい。
流動化剤の添加量は、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質量部に対して０．０１〜１．０質量部、さらに０．０２〜０．５質量部、特に０．０５〜０．３質量部が好ましい。

消泡剤は、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系などの合成物質、石油精製由来の鉱物油系又は植物由来の天然物質鉱油系など、公知のものを用いることが出来る。
消泡剤の添加量は、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質量部に対して、２質量部以下、さらに１質量部以下、特に０．５質量部以下が好ましい。消泡剤の添加量は、上記より多く添加する場合、消泡効果の向上がみとめられない場合がある。

凝結調整剤は、凝結促進を行う成分である凝結促進剤、凝結遅延を行う成分である凝結遅延剤などを、これらを単独で又は併用して用いることが出来る。

凝結促進剤としては、公知の凝結促進剤を用いることが出来るが、効果の面からリチウム塩が好ましい。凝結促進剤となるリチウム塩の一例として、炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、亜硝酸リチウム、水酸化リチウムなどの無機リチウム塩や、シュウ酸リチウム、酢酸リチウム、酒石酸リチウム、リンゴ酸リチウム、クエン酸リチウムなどの有機リチウム塩を用いることが出来る。特に炭酸リチウムは、効果、入手容易性、価格の面から好ましい。
凝結促進剤としては、特性を妨げない粒径を用いることが好ましく、粒径は５０μｍ以下にするのが好ましい。
特にリチウム塩を用いる場合、リチウム塩の粒径は５０μｍ以下、さらに３０μｍ以下、特に１０μｍ以下が好ましく、粒径が上記範囲より大きくなるとリチウム塩の溶解度が小さくなるために好ましくなく、特に顔料添加系では微細な多数の斑点として目立ち、美観を損なう場合がある。

凝結遅延剤としては、公知の凝結遅延剤を用いることが出来る。凝結遅延剤の一例として、酒石酸、リンゴ酸、クエン酸、グルコン酸などのオキシカルボン酸もしくはそのアルカリ金属塩（但し、リチウム塩は除く）及び、硫酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムなどの無機ナトリウム塩などを用いることが出来る。特に重炭酸ナトリウムと酒石酸ナトリウムは、効果、入手容易性、価格の面から好ましい。

凝結調整剤は、用いる自己流動性水硬性成分や水硬性成分組成に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができ、凝結促進剤及び凝結遅延剤の成分、添加量及び混合比率を適宜選択して、自己流動性水硬性成分に添加することにより、自己流動性水硬性組成物の可使時間及び硬化時間を調整することができ、セルフレベリング材としての使用が非常に容易になるため好ましい。
凝結調整剤は、自己流動性水硬性組成物をセルフレベリング材として用いる場合、凝結促進剤と凝結遅延剤の合量が、水硬性成分１００質量部に対して０．０５〜５質量部、さらに０．１〜２質量部、特に０．３〜１質量部の範囲で添加することが好ましい。

水硬性組成物の製造方法としては、
水硬性成分と、必要に応じて細骨材、無機成分、流動化剤、増粘剤、消泡剤、凝結促進剤や凝結遅延剤などの凝結調整剤などの成分を、アイリッヒミキサーなどの攪拌機や混合機を用いて、混合攪拌する方法により製造することができる。

本発明により得られる水硬性組成物は、所定量の水とを混練して、モルタルを得ることができる。

本発明により得られる水硬性組成物は、所定量の水との配合物を硬化させて、硬化物を得ることができる。

本発明により得られる水硬性組成物は、床下地調整などのセルフレベリング材として用いる場合、水は水硬性成分１００質量部に対し、７５〜１２０質量部、さらに８５〜１１５質量部、特に９５〜１１０質量部加えて用いることが好ましい。

本発明により得られる水硬性組成物は、一般建築物の主に床下地調整に使用されるセルフレベリング材として用いることができる。
本発明により得られる水硬性組成物は、コンクリートの表面仕上げ材として広く使用することができ、一般の建築用左官材料、例えばＰータイル貼、長尺シート、じゅうたん、ウレタン等の合成樹脂塗り床の下地の施工にも使用することができる。

以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるものでない。

（１）ブレーン比表面積の評価法：ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に規定されているブレーン空気透過装置を使用して測定する。

（２）錆の評価：
モルタルを、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍ〔壁面材質：低炭素鋼（側面の内面：すずメッキ処理）、底板材質：圧延鋼板（底部の内面：メッキ無し）〕の円筒形である（株）前田製作所製サミット缶に詰め、温度３５℃、湿度６５％の条件で７日間養生後、サミット缶からモルタル硬化体を取り出し、サミット缶内面の錆の状態を目視にて観察し、結果を表２に示す。
錆評価（◎：錆無し、○：錆２ｍｍ未満、×：錆２ｍｍから５ｍｍ未満、××：錆５ｍｍから１０ｍｍ未満、×××：錆１０ｍｍ以上）

（３）強度の評価（曲げ強度、圧縮強度）：
ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に示される４×４×１６ｃｍの型枠にモルタル（３５℃に調整）を型詰めして、温度３５℃、湿度６５％で２４時間気中養生した後、脱型し、さらに同条件の気中にて所定期間（６日）追加養生して成型体を得る。成型体は、ＪＩＳ・Ｒ−５２０１記載の方法に従い測定する。

（４）モルタルの評価：
・フロー値：ＪＡＳＳ・１５Ｍ−１０３に準拠して測定する。厚さ５ｍｍのみがき板ガラスの上に内径５０ｍｍ、高さ５１ｍｍの塩化ビニル製パイプ（内容積１００ｍｌ）を置き練り混ぜたコンクリート組成物を充填した後、パイプを引き上げる。広がりが静止した後、直角２方向の直径を測定し、その平均値をフロー値とする。

（５）使用材料：以下の材料を使用した。
・アルミナセメント：ブレーン比表面積３３００ｃｍ^２／ｇ、モノカルシウムアルミネート含有量４５質量％。
・ポルトランドセメント：早強ポルトランドセメント、ブレーン比表面積４５００ｃｍ^２／ｇ。
・石膏Ａ：II型無水石膏、ブレーン比表面積３５２０ｃｍ^２／ｇ。
・石膏Ｂ：II型無水石膏、ブレーン比表面積５３４０ｃｍ^２／ｇ。
・石膏Ｃ：II型無水石膏、ブレーン比表面積８７７０ｃｍ^２／ｇ。
・高炉スラグ：ブレーン比表面積４４００ｃｍ^２／ｇ。
・珪砂：６号珪砂（市販品）。
・炭酸リチウム（市販品）。
・重炭酸ナトリウム（市販品）。
・酒石酸ナトリウム（市販品）。
・流動化剤：ポリカルボン酸系減水剤（市販品）。
・増粘剤：メチルセルロース系増粘剤（市販品）。
・消泡剤：ポリエーテル系消泡剤（市販品）。

（実施例１、比較例１及び２）水硬性組成物及びスラリー（モルタル）の調製、評価：
表１に示す水硬性成分、高炉スラグ、細骨材、流動化剤、増粘剤、凝結調整剤及び消泡剤（総量：１．５ｋｇ）を、ケミスタラーを用いて混練し、水硬性組成物を調整し、さらに所定量の水を加えて３分間混練して、モルタルを得た。水硬性組成物及びスラリーの調整は、２０℃で行った。
モルタルのフロー値と錆の評価を行い結果を表２に示す。
モルタルの硬化物の強度の評価を行い結果を表２に示す。
実施例１の水硬性組成物は、セルフレベリング材として使用できる。

Claims

アルミナセメント３０〜７０質量部、ポルトランドセメント０〜４５質量部及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏１５〜５０質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏の合計は、１００質量部である。）からなる水硬性成分を含むことを特徴とする水硬性組成物。
アルミナセメント３０〜５０質量部、ポルトランドセメント２３〜４５質量部及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏１５〜２５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ^２／ｇ以上の石膏の合計は、１００質量部である。）からなる水硬性成分を含むことを特徴とする水硬性組成物。
水硬性組成物が、無機成分を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水硬性組成物。
水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対し、無機成分３０〜３５０質量部を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
無機成分が、高炉スラグであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の水硬性組成物。
水硬性組成物が、水硬性成分１００質量部に対して、細骨材６０〜３００質量部を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
水硬性組成物は、さらに流動化剤、増粘剤及び消泡剤から選ばれる成分を少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
水硬性組成物は、さらに凝結調整剤を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
水硬性組成物は、セルフレベリング材に用いられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
請求項１〜９に記載の水硬性組成物と水とを混練して得られるモルタル。
請求項１〜１０に記載の水硬性組成物と水との配合物を硬化させて得られる硬化物。