JP2007031244A - セルフレベリング性水硬性組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、硬化物の圧縮強度が高く、表面状態の優れるセルフレベリング性水硬性組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】 主成分と、硫酸アルミニウムと、収縮低減剤とを含むセルフレベリング性水硬性組成物であり、
主成分はポルトランドセメント１００質量部、骨材１５０〜３５０質量部、混和材０質量部を超えて２０質量部未満及び膨張材０〜４０質量部からなり、
硫酸アルミニウムはセメントと骨材との合計量（１００質量％）に対して０．１〜０．７質量％含むセルフレベリング性水硬性組成物を提供すること。
【選択図】 なし

Description

本発明は、硬化後の表面状態及び圧縮強度に優れるセルフレベリング性水硬性組成物に関する。さらに詳しくは、本発明は、天端などのコンクリートのレベル調整などに用いることができるセルフレベリング性水硬性組成物に関する。

セメントと硫酸アルミニウムとを含む組成物としては、特許文献１には、セメント１００質量部に対して、骨材１５０〜３５０質量部、フライアッシュ及び又はスラグ粉からなる混和材２０〜１００質量部及び膨張材０〜４０質量部を主成分とし、主成分１００質量部に対して、セメント用減水剤０．０１〜 ３質量部、保水剤０〜０．５質量部及び消泡剤０．０１〜１質量部からなるセルフレベリング性セメント組成物に、硫酸アルミニウムがセメントと骨材との合計量に対して０．１〜０．４５重量％含まれていることを特徴とするセルフレベリング性セメント組成物が、特許文献２には、ポルトランドセメント１０〜３０部、高炉スラグ２０〜４０部、フライアッシュ１０〜３５部、シリカフューム１０〜２０部、及び硫酸塩１〜１０部を含有してなるセメント組成物が開示されている。

特開平８−３３３１５０号公報 特開２００２−１２８５５９号公報

本発明は、セメントと硫酸アルミニウムとを含む組成物で、硬化物の圧縮強度が高く、表面状態の優れるセルフレベリング性水硬性組成物を提供することを目的とする。

本発明は、主成分と、硫酸アルミニウムと、収縮低減剤とを含むセルフレベリング性水硬性組成物であり、
主成分はポルトランドセメント１００質量部、骨材１５０〜３５０質量部、混和材０質量部を超えて２０質量部未満及び膨張材０〜４０質量部からなり、
硫酸アルミニウムはセメントと骨材との合計量（１００質量％）に対して０．１〜０．７質量％含むセルフレベリング性水硬性組成物を提供することである。

本発明は、上記のセルフレベリング性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。
本発明は、上記のセルフレベリング性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。

本発明のセルフレベリング性水硬性組成物の好ましい態様を以下に示し、これら態様は複数組み合わせることが出来る。
１）セルフレベリング性水硬性組成物は、好ましくは主成分１００質量部に対し収縮低減剤を０．１〜３質量部を含むこと。
２）セルフレベリング性水硬性組成物は、さらに繊維を含むこと、好ましくは主成分１００質量部に対し繊維０．０１〜５質量部を含むこと。
３）セルフレベリング性水硬性組成物は、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種含むこと、好ましくは主成分１００質量部に対し流動化剤０．０１〜３質量部、増粘剤０．０１〜３質量部及び消泡剤０．０１〜３質量部から選ばれる成分を少なくとも１種含むこと。
４）セルフレベリング性水硬性組成物は、さらに硫酸アルミニウムを除く凝結調整剤を含むこと、好ましくはさらに凝結遅延剤を含むこと。
５）セルフレベリング性水硬性組成物は、天端などのコンクリートのレベル調整用であること。

本発明のセルフレベリング性水硬性組成物は、施工性に優れ、圧縮強度及び表面状態の優れる硬化物を得ることができる。

ポルトランドセメントは、ＪＩＳに適合する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、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、ビーライト系ポルトランドセメント、白色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挙げることができる。

骨材としては、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒などの無機質材などの細骨材を用いることができる。骨材としては、２ｍｍ以下の径のもの、好ましくは１ｍｍ以下の径のもの、さらに好ましくは０．７ｍｍ以下の径のもの、より好ましくは０．６ｍｍ以下の径のものを用いることが好ましい。
骨材ついては、粒子径の小さいな珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂、石英粉末、廃ＦＣＣ触媒などの骨材を用いることが好ましい。
特に、骨材としては、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの２ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．７ｍｍ以下の砂などが好ましく用いることが出来る。
骨材としては、天端などのコンクリートのレベル調整などに用いるために、好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．８ｍｍ以下、より好ましくは０．７ｍｍ以下、特に好ましくは０．６ｍｍ以下のものを用いることが好ましい。
骨材は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、１５０〜３５０質量部、好ましくは１６０〜２５０質量部、さらに好ましくは１８０〜２１０質量部の範囲であり、前記範囲内では流動性及び表面状態の優れる硬化物を得るために好ましい。

混和材としては、フライアッシュ、高炉スラグなどのスラグ粉末などを挙げることができ、これらは単独でも２種以上併用しても用いることができ、好ましくはフライアッシュ及び高炉スラグとを含むことが好ましい。これら混和材は硫酸アルミニウムをＳＬ材に含有させたときに生じ易いひび割れを抑制し、硫酸アルミニウムの収縮低減効果を増長させるので好適である。混和材の量は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、０質量部を超えて２０質量部未満、好ましくは０．５〜２０質量部未満、さらに好ましくは１質量部から２０質量部未満、より好ましくは３質量部から２０質量部未満、特に好ましくは７質量部から２０質量部未満の範囲の量が適当であり、表面状態及び圧縮強度の優れる硬化物を得ることができる。

セルフレベリング性水硬性組成物は、主成分として膨張材を含むことができる。
膨張材は、例えばエトリンガト系のカルシウムサルホアルミネートを主成分とするもの、酸化カルシウム、酸化アルミニウム及び三酸化イオウを主成分とするもの、石灰系のもの、石膏などを挙げることができ、なかでも石膏を含有するものを好適に用いることができる。
膨張材の量は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、４０質量部以下、好ましくは２０質量部以下、さらに好ましくは１５質量部以下含むことが、膨張によるクラック発生防止のために好ましい。

石膏としては、無水、半水等の石膏がその種類を問わず、一種又は二種以上の混合物として使用できる。
石灰類としては、生石灰、消石灰、仮焼ドロマイト、炭酸カルシウム等が挙げられ、一種又は二種以上の混合物として使用できる。特に石灰類としては、消石灰が好ましい。

硫酸アルミニウムは、ポルトランドセメントと骨材との合計量（１００質量％）に対して０．１〜０．７重量％、好ましくは０．１〜０．５重量％、さらに好ましくは０．１５〜０．４５重量％、特に好ましくは０．２〜０．４重量％である。
硫酸アルミニウムはその含有量が少なすぎると収縮低減効果の発現が不十分となり、また含有量が増すに従って収縮低減効果も大きくなるがあまり多すぎると、流動性が低下するとともに硬化体に微細なひび割れが生じるので硫酸アルミニウムは前記範囲が好適である。

収縮低減剤は、本発明の特性を損なわない範囲でセルフレベリング性水硬性組成物に配合し、収縮低減剤を含むことにより硬化時のクラックの発生を抑制し、圧縮強度が向上する。収縮低減剤としては、公知の収縮低減剤を用いることができ、特に下記化学式（１）で表される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を用いることができる。

（但し式１中、Ｒ^１及びＲ^２は、互いに独立してアルキル基、フェニル基、シクロアルキル基、水素基などであり、Ａは炭素数２〜３の１種のアルキレン基（エチレン基、プロピレン基）又はランダム若しくはブロック重合させた２種のアルキレン基であり、ｎは２〜２０の整数である。）
収縮低減剤としては、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、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をもちいることができる。
セルフレベリング性水硬性組成物において、収縮低減剤の配合量は、用いる主成分やセルフレベリング性水硬性組成物により、配合量を適宜選択すればよく、例えば主成分１００質量部に対し好ましくは０．１〜３質量部、さらに好ましくは０．１５〜２質量部、特に好ましくは０．２〜１質量部を含むことができる。

セルフレベリング性水硬性組成物は、必要に応じて繊維や樹脂粉など、流動化剤（減水剤）、増粘剤、消泡剤、凝結調整剤などを含むことができる。

セルフレベリング性水硬性組成物は、硫酸アルミニウムを除く凝結調整剤を、必要に応じて配合することができ、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、或いは併用して用いることができる。
セルフレベリング性水硬性組成物は、凝結調整剤の凝結促進剤及び／又は凝結遅延剤の成分、添加量及び混合比率を適宜選択して、流動性、可使時間、硬化性状などを調整することができ、２０℃可使時間を数分程度から１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出来る。凝結促進剤の一例として、炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、水酸化リチウム、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酸などの、無機リチウム塩や有機リチウム塩などの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。

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、硫酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、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、グルコン酸ナトリウムなど有機酸などの、無機ナトリウム塩や有機ナトリウム塩などのナトリウム塩を用いることが出来る。

流動化剤としては、減水効果を合わせ持つ、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物、オレフィン不飽和カルボン酸共重合体塩、リグニンスルホン酸塩、カゼイン、カゼインカルシウム、ポリエーテル系等、市販のものが、その種類を問わず使用できる。
流動化剤（減水剤）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主成分１００質量部に対し、０．００１〜５質量部、さらに好ましくは０．０１〜４質量部、より好ましくは０．０３〜３質量部、特に好ましくは０．０５〜２質量部であり、添加量が余り少ないと十分な効果が発現せず、また多すぎても添加量に見合った効果は期待できず単に不経済であるだけでなく、所要の流動性を得るための混練水量が増大し、同時に粘稠性も大きくなり、充填性が悪化する場合がある。

増粘剤は、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、及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、主成分１００質量部に対して、好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．００５〜１．５質量部、より好ましくは０．０１〜１質量部、特に０．０２〜０．５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、主成分の骨材分離の抑制、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。

増粘剤の具体例としては、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、グリオキザール付加ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ソーダ等の水溶性高分子等が挙げられる。

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又は植物由来の天然物質など、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、主成分１００質量部に対して、好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．００５〜１．５質量部、より好ましくは０．０１〜１質量部、特に０．０２〜０．５質量部含むことが好ましい。消泡剤の添加量は、上記範囲内が、消泡効果が認められるために好ましい。

繊維は、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、ポリ塩化ビニルなどの樹脂成分からなる有機繊維、ステンレス繊維、アルミ繊維などの金属系繊維などを用いることが出来、これらは一種又は二種以上の混合物として使用できる。
特に繊維は、有機繊維が好ましく、繊維長は０．５〜１５ｍｍ程度のものを用いることが好ましい。
セルフレベリング性水硬性組成物は、繊維を含むことにより、圧縮強度の優れ、クラックの起きにくい又は起きない硬化物を得ることができる。
繊維は、主成分１００質量部に対し、好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．００３〜１質量部、より好ましくは０．０１〜０．５質量部、特に好ましくは０．０３〜０．２質量部含むことが好ましい。

樹脂粉は、高分子エマルジョン及び高分子エマルジョンより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、公知の建設用又は建材用の高分子エマルジョン及び高分子エマルジョンより液体成分を除去した高分子粒子を用いることができ、例えばα、β−エチレン性不飽和単量体を乳化重合して得られる高分子エマルジョンと、この高分子エマルジョンの液体成分を除去して得られる高分子樹脂粒子などを挙げることができる。
樹脂粉は、樹脂固形分の配合割合は、主成分１００質量部に対し、好ましくは０．００１〜１０質量部、好ましくは０.００５〜８質量部、好ましくは０.０１〜５質量部、特に好ましくは０.０５〜２質量部配合することができる。

α、β−エチレン性不飽和単量体としては、公知のα、β−エチレン性不飽和単量体を挙げることが出来、例えばアクリル酸及びこのエステルなどの誘導体、メタクリル酸及びこのエステルなどの誘導体、エチレン、プロピレンなどのα−オレフィン、酢酸ビニル、スチレンなどの芳香族ビニル類、塩化ビニル、バーサチック酸ビニルエステルなどの炭素数が９〜１１の第３級脂肪酸ビニルエステル（Ｒ−ＣＯＯ−ＣＨ＝ＣＨ_２、Ｒは炭素数が９〜１１の第３級炭素である）などを挙げることができる。

セルフレベリング性水硬性組成物は、水と配合し、混練することにより、モルタルを製造することができ、用途に応じて、水の配合量を適宜選択することにより、フローを調整したモルタルを製造することができる。
本発明のセルフレベリング性水硬性組成物において、水の配合量は、主成分１００質量部に対し、好ましくは１０〜９０質量部、さらに好ましくは２０〜７０質量部、より好ましくは２５〜５０質量部を加えて用いることが好ましい。

セルフレベリング性水硬性組成物は、左官、屋根材、床材、壁材、防水材などのこて塗り用や吹き付け用のモルタル、土木構造物の補修や補強に用いる断面修復材やグラウト材などとして、土木、建築、建設分野に使用することができる。
セルフレベリング性水硬性組成物は、コンクリートの表面仕上げや天端の表面仕上げ等に用いることができる。

本発明のセルフレベリング性水硬性組成物の好適な配合例は、
１）セメント１００質量部に対して、
骨材が１５０〜３５０質量部、好ましくは１６０〜３００質量部、さらに好ましくは１７０〜２５０質量部、
フライアッシュ及びスラグ粉から選択される成分を少なくとも１種含む混和材が、０質量部を超えて２０質量部未満、好ましくは３〜１９質量部、さらに好ましくは５〜１８質量部、
及び膨張材が０〜４０質量部、好ましくは５〜３０質量部、さらに好ましくは８〜２０質量部からなる主成分と、
２）硫酸アルミニウムがセメントと骨材との合計量（１００質量％）に対して０．１〜０．７重量％、好ましくは０.２〜０.６質量％、さらに好ましくは０.３〜０.４質量％含まれ、
３）収縮低減剤が主成分１００質量部に対し０．１〜３質量部を含み、
４）繊維が主成分１００質量部に対し０．０１〜０.１５質量部を含み、
５）樹脂粉が主成分１００質量部に対し０．０１〜０.５質量部を含み、
６）主成分１００質量部に対して、流動化剤（減水剤）０．０５〜１質量部、増粘剤０〜０．５質量部、消泡剤０．０１〜１質量部及び凝結遅延剤０.０１〜０.１質量部とを含むものである。

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。

・流動性： 図１に示すＳＬ測定器を使用し、幅３０ｍｍ×高さ３０ｍｍ×長さ７５０ｍｍのレールに、先端より長さ１５０ｍｍのところに堰板を設け、混練直後のスラリーを所定量満たして成形する。成形直後に堰板を引き上げて、長さ２００ｍｍ流れる最短の時間を測定し、その値（Ｌ０）とする。物性評価は、温度５℃で行う。

（硬化物の評価）
圧縮強度については、ＪＩＳ・Ｒ５２０１に準じて、温度５℃、湿度６５％の環境下で測定する。
測定資料は、モルタル供試体成形用型(４０×４０×１６０ｍｍ)で成型、養生し、硬化させたものを用いる。

（硬化後の表面状態評価）
モルタルを、パレット(２８０×１９０×Ｈ１５ｍｍ)に流し込み、温度５℃、湿度６５％の環境下の条件で養生して、得られる硬化物の表面を目視で観察して評価し、メクレはさらに金ごてを使用して評価する。表面の凹凸、気泡、メクレ及びクラックの４項目について評価を行う。
１）表面の凹凸の評価：（○：凹凸が０、△：凹凸が１〜５個程度、×：凹凸が多数認められるの３段階で行う。）
２）気泡の評価：（○：気泡が０、△：気泡が１〜５個程度、×：気泡が多数認められるの３段階で行う。）
３）メクレの評価：（○：メクレが０、△：メクレが１〜５箇所程度、×：メクレが多数認められるの３段階で行う。）
４）クラックの評価：（○：クラックが０、△：クラックが１〜５個程度、×：クラックが多数認められるの３段階で行う。）

（１）使用材料：以下の材料を使用した。
・ポルトランドセメント：三菱宇部セメント社製、早強セメント、ブレーン比表面積４，５００ｃｍ^２／ｇ。
・高炉スラグ：川崎製鉄社製、リバメント、ブレーン比表面積４，４００ｃｍ^２／ｇ。
・フライアッシュ：常磐火力産業社製、９号。
・珪砂：東海サンド社製、浜岡砂（最大粒径：０．６ｍｍのもの）。
・石膏：旭硝子社製、フッ酸無水石膏、ブレーン比表面積３，３００ｃｍ^２／ｇ。
・収縮低減剤：竹本油脂社製、ヒビダン。
・硫酸カリウム：上野製薬社製。
・硫酸アルミニウム：大明化学工業社製、Ｓ１５０。
・遅延剤:グルコン酸ナトリウム、富田製薬社製。
・樹脂粉：クラリアントポリマー社製、モビニールパウダーＤＭ２００。
・繊維：ポリエステル繊維、京都繊維資材社製、２ｍｍ。
・流動化剤：ポリカルボン酸系減水剤（市販品、建材用）。
・増粘剤：松本油脂社製、マーポローズＥＭＰ３０。
・消泡剤:旭電化工業社製、アデカＢ１１５Ｆ。

（実施例１及び２、比較例１及び２）
表１に記載の主成分と、表２に示す添加し混合してＳＬ組成物を製造した。次いで水を入れたポリエチレンビーカ（２．０リットル）内をミキサーで撹拌しながら、水／ＳＬ組成物比が０．２６になるようにＳＬ組成物（１ｋｇ）を投入し、３分間混練し、モルタルを得た。モルタルのフロー値を測定し、さらに硬化させ、材齢２８日後の圧縮強度及び表面状態の評価を行い、結果を表３に示す。（温度５℃、湿度６５％の環境下で養生）

ＳＬ測定器を用いて、セルフレベリング性評価の概略示す図である。

Claims (5)

1. 主成分と、硫酸アルミニウムと、収縮低減剤とを含むセルフレベリング性水硬性組成物であり、
   主成分はポルトランドセメント１００質量部、骨材１５０〜３５０質量部、混和材０質量部を超えて２０質量部未満及び膨張材０〜４０質量部からなり、
   硫酸アルミニウムはセメントと骨材との合計量（１００質量％）に対して０．１〜０．７質量％含むセルフレベリング性水硬性組成物。
2. セルフレベリング性水硬性組成物は、さらに繊維を含むことを特徴とする請求項１に記載のセルフレベリング性水硬性組成物。
3. セルフレベリング性水硬性組成物は、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種含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセルフレベリング性水硬性組成物。
4. 請求項１〜３に記載のセルフレベリング性水硬性組成物と水とを混練して得られるモルタル。
5. 請求項１〜３に記載のセルフレベリング性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。
   
   
   

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