JP2008037677A

JP2008037677A - 自己平滑性組成物

Info

Publication number: JP2008037677A
Application number: JP2006211597A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nakajima; 裕中島; Kazuhiko Nakahara; 和彦中原
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】硬化特性に支障を及ぼすことなく、且つ材料分離を起こすことなく、自己平滑性を発現するのに適した流動性を安定して得ることができるセメント系の自己平滑性組成物の提供を課題とする。
【解決手段】分散剤を含有し、実質水溶性の粒子を除く全粒子中、１５０μｍ未満の粒子含有率が７０容積％以上であって、接水２４時間後の水和反応率が５％以上の粒子含有率が１０容積％以上３５容積％以下であるセメント系自己平滑性組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、高い自己平滑性を有するセメント系の組成物に関する。

セメント系の水硬性組成物を床面等に流し込むだけで平滑な面を形成させるには、高い流動性を備えていることが不可欠である。乾燥ひび割れの多発化や強度低下など硬化状態に様々な支障を及ぼす配合水の増加によらずに高い流動性を確保する手段として、従来より減水剤（分散剤、流動化剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ減水剤などと称されるものを含む。）が使用されている。（例えば、特許文献１参照。）しかしながら、セメント粒子を始め水和反応活性が高い粒子を含む系では、その水和反応が進行するに連れて、減水剤の分散作用減退や分散能力が失効する可能性も指摘されている。（例えば、非特許文献１参照。）過剰気味となる程の大量の減水剤を使用すれば、所望の分散作用の確保も可能となるものの、過剰量の減水剤の使用は、材料分離を誘発する他、自己平滑性発現に適するような高流動状態では、流動値がセメント品質の僅かな差によって大きく左右され易くなり、安定した流動状態を確保し難くなる。また、高価な減水剤を必要以上に使用することにも繋がり不経済でもある。
特公昭６４−１４２５号公報根岸久美、他３名、「ポリカルボン酸系高性能ＡＥ添加時のペーストの流動性に対するセッコウと水溶性アルカリの影響」、ＣｅｍｅｎｔＳｉｅｎｃｅａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｎｏ．５２、１９９８、ｐ．１５２−１５７

本発明は、硬化特性に支障を及ぼすことなく、また材料分離も起こさず、自己平滑性を発現するに適した流動性を安定に得ることができるセメント系の自己平滑性組成物を提供することを課題とする。

本発明者等は、課題解決のため鋭意検討を重ねた結果、従来のセルフレベリング材などで用いられている組成物の粒度構成に比べ、微粒分の含有割合を大幅に高め、且つ水和反応活性が高い粒子の含有量を特定の容積割合に低減させることによって、諸性状に支障を及ぼすような分散剤の過剰投与をしなくとも、良好な分散作用を安定して付与でき、自己平滑性を得るに適した流動性を発現できるという知見を得、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、分散剤を含有し、実質水溶性の粒子を除く全粒子中、１５０μｍ未満の粒子含有率が７０容積％以上であって、接水２４時間後の水和反応率が５％以上の粒子含有率が１０容積％以上３５容積％以下であるセメント系自己平滑性組成物である。

本発明によるセメント系自己平滑性組成物は、硬化特性に支障を及ぼすことなく、また材料分離も発生させずに、自己平滑性を得るに適した流動性を安定して発現することができ、しかもセメントの品質や性状の僅かな差に起因する流動性の変動も殆ど見られず、また経済的にも優れている。

本発明のセメント系自己平滑性組成物は、含有する全粒子のうち、ただし実質水溶性の粒子を含む場合はこれを除いた全粒子のうち、７０容積％以上（１００容積％も含む）を１５０μｍ未満の粒子とする。好ましくは、７５〜９５容積％を１５０μｍ未満の粒子とする。１５０μｍ未満の粒子が７０容積％未満であると、分散し難い１５０μｍを超える粗粒子の割合が増加するので、材料分離が発生し易くなり、また硬化性状低下に繋がるような量の水や分散剤を配合しないと、自己平滑性に適した流動性も得難くなるため好ましくない。ここで、実質水溶性の粒子とは、少なくとも接水２４時間後には、水に溶解又は液状化可能な固型状粒子であって、具体的には、モルタルやコンクリートで使用される粉末状分散剤、粉末状増粘剤又は粉末状消泡剤などを例示することができる。

また本発明のセメント系自己平滑性組成物は、含有する全粒子のうち、ただし実質水溶性の粒子を含む場合はこれを除いた全粒子のうち、接水２４時間後の水和反応率が５％以上である粒子含有率が１０容積％以上３５容積％以下とする。好ましくは、過度の水和熱発生を抑制する上で、接水２４時間後の水和反応率が５％以上且つ９０％未満である粒子の含有率を１０容積％以上３５容積％以下とする。本発明での水和反応率は、約２０℃での水和反応率で示される。接水２４時間後の水和反応率が５％以上の粒子を全粒子の３５容積％を超える量で含む組成物では、分散剤の作用低下やセメント等の水和反応活性粒子の僅かな品質差によって流動性が大きく変化し易く、安定した自己平滑性が確保し難いので好ましくない。また、接水２４時間後の水和反応率が５％以上である粒子含有率が１０容積％未満のセメント系自己平滑性組成物は、水和反応により硬化する結合相が十分形成できず、強度発現性が著しく低くなることがあるので好ましくない。接水２４時間後の水和反応率が５％以上に相当する具体的な粒子例としては、普通ポルトランドセメントを始めとする各種ポルトランドセメント、高炉セメントやフライアッシュセメントなどの混合セメント、石膏等の水硬性物質が挙げられる他、カルシウムアルミネートやカルシウムサルホアルミネート系の急硬剤、急結剤又は膨張材、生石灰系の膨張材、シリカフュームなどのポゾラン反応性物質なども挙げることができる。好ましくは、水硬性の結合相を形成するセメント類の粒子含有割合が、接水２４時間後の水和反応率が５％以上に相当する含有粒子中の４０〜１００容積％とすることが、例えばセルフレベリング材や床材などとして実用に適った強度や硬度が得られ、良好な硬化状態のものになる。

また、本発明のセメント系自己平滑性組成物は、分散剤を必須含有する。使用する分散剤は、モルタルやコンクリートに使用できるものなら特に限定されず、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤と称されるものであっても良い。また成分的には、例えばリグニンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、ナフタレンスルホン酸系、ポリカルボン酸系、ポリエーテル系、アミノスルホン酸系、ポリスチレン系、オキシカルボン酸系などの分散剤を挙げることができる。さらに、分散剤の形態は、液状又は粉末状の何れでも良い。分散剤の含有量は、実質水溶性の粒子を除いた全粒子１００質量部に対し、固型分換算で０．０２〜０．５質量部が好ましい。０．０２質量部未満では分散作用が十分付与されず、自己平滑性の発現に適した流動性が得られないことがあり、また０．５質量部を超えると材料分離の発生や凝結遅延を起こすことがある。

また、本発明のセメント系自己平滑性組成物は、実質水溶性の粒子を除いた含有する全粒子のうち、接水２４時間後の水和反応率が５％未満である粒子含有率が少なくとも７０容積％のものである。このような水和反応活性が低い粒子は、成分、粒径、形状とも特に限定されない。このような粒子として、例えば、モルタルやコンクリートで使用できる天然や人工の骨材、鋼、高分子又はセラミックスからなる短繊維、石灰石微粉、石炭灰などを挙げることができる。

また、本発明のセメント系自己平滑性組成物は、本発明の効果を実質喪失させない限り、前記以外の成分を含有しても良く、例えば収縮低減剤、増粘剤、消泡剤、空気連行剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、白華防止剤、ポリマー樹脂、保水剤等を適宜含有させた組成物でも良い。

本発明のセメント系自己平滑性組成物に使用される混練水の量は、望ましくは、実質水溶性の粒子を除いた含有する全粒子１００容積部に対し、３５〜１２０容積部とすることが推奨される。３５容積部未満では分散剤を凝結・硬化性状に支障を及ぼす可能性がでるような大量使用しない限り、自己平滑性に適した流動性が得られ難くなるので適当ではない。また１２０容積部を超えると強度低下、ひび割れ、材料分離等を発生する虞があるので適当ではない。

本発明のセメント系自己平滑性組成物の製造方法は特に制限はなく、例えばモルタルミキサーなどの混合機に配合材料を一括投入し、混練水を加えて混合・混練することで容易に製造できる。

以下、実施例により本発明を具体的に詳しく説明する。
次に表すＡ１〜Ａ５、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ２から選定される材料と水を用い、表１の配合となるようホバートミキサーで混合・混練し、セメント系組成物を作製した。尚、表１に表した総粒子量は、実質水溶性の粒子（Ｃ２）は含まれない。

Ａ１；フライアッシュ（比重２．２３、ブレーン比表面積３４２０ｃｍ²／ｇ、全粒１５０μｍ篩通過、水和反応率１％）
Ａ２；石灰石粉末（比重２．６５、ブレーン比表面積３８７０ｃｍ²／ｇ、全粒１５０μｍ篩通過、水和反応率０％）
Ａ３；珪石粉末（比重２．６０、ブレーン比表面積３５００ｃｍ²／ｇ、全粒１５０μｍ篩通過、水和反応率０％）
Ａ４；石灰石砂（比重２．６５、最大粒径約１２００μｍ、１５０μｍ未満の粒子割合１０質量％、水和反応率０％）
Ａ５；珪砂（比重２．６０、最大粒径約２５００μｍ、１５０μｍ未満の粒子割合２質量％、水和反応率０％）
Ｂ１；普通ポルトランドセメント（比重３．１５、ブレーン比表面積３１７０ｃｍ²／ｇ、全粒１５０μｍ篩通過、水和反応率３７％、主要化学成分（質量％）ＣａＯ；６４．５、Ａｌ₂Ｏ₃；５．５、ＳｉＯ₂；２０．４、Ｆｅ₂Ｏ₃；３．０、ＭｇＯ；１．１、Ｎａ₂Ｏ；０．２、Ｋ₂Ｏ；０．３、ＳＯ₃；２．２）
Ｂ２；普通ポルトランドセメント（比重３．１５、ブレーン比表面積３４５０ｃｍ²／ｇ、全粒１５０μｍ篩通過、水和反応率４３％、主要化学成分（質量％）ＣａＯ；６４．１、Ａｌ₂Ｏ₃；４．９、ＳｉＯ₂；２０．５、Ｆｅ₂Ｏ₃；３．１、ＭｇＯ；１．３、Ｎａ₂Ｏ；０．２、Ｋ₂Ｏ；０．３、ＳＯ₃；２．２）
Ｂ３；普通ポルトランドセメント（比重３．１５、ブレーン比表面積３３３０ｃｍ²／ｇ、全粒１５０μｍ篩通過、水和反応率４０％、主要化学成分（質量％）ＣａＯ；６４．５、Ａｌ₂Ｏ₃；５．２、ＳｉＯ₂；２０．３、Ｆｅ₂Ｏ₃；３．０、ＭｇＯ；１．０、Ｎａ₂Ｏ；０．３、Ｋ₂Ｏ；０．３、ＳＯ₃；２．１）
Ｃ１；粉末状ポリカルボン酸系高性能減水剤（市販品）
Ｃ２；液状ポリカルボン酸系高性能減水剤（固型分濃度２０％、市販品）

ここで、材料の水和反応率は、接水２４時間後の値であり、その測定方法は、フライアッシュを除き、以下の様にして行った。即ち、粉末エックス線回折により各材料の主要構成相を定性及び定量分析（内部標準法に準拠した分析方法）した後、材料１００ｇに水５０ｇを加えて混合したものを密封容器に入れ、２０℃の温度下で２４時間放置した。次いで容器を開封し、直ちにアセトンを加えて水和反応を停止させた後、内容物を取り出した。粉末エックス線回折によって内容物の生成相を定性及び定量分析した。接水前に存在した主要構成成分の合計量の接水２４時間後における同成分の合計量の減少割合を以て水和反応率とした。ここで、定量分析対象とした接水前の主要構成相は、エーライト、ビーライト、カルシウムアルミネート（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）、フェライト、カルサイト及びα型石英である。また、フライアッシュの水和反応率は、２０℃の温度下で塩酸及び炭酸ナトリウムを使用した選択溶解法（大門正樹、他２名、「フライアッシュ−セメント系水和におけるフライアッシュの反応率」、ＣｅｍｅｎｔＳｉｅｎｃｅａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｎｏ．５３、１９９９、ｐ．９６−１０１）に準拠した方法で求めた。

作製したセメント系組成物は、流動性評価にモルタルフロー試験を行い、フロー値を測定した。モルタルフロー試験は、ＪＩＳＲ５２０１で規定されたフローコーンと、ＡＳＴＭＣ１２４−７３で規定されたフローテーブルを使い、２０℃の温度下で注水後１５分経過時点迄混練し続けた前記セメント系組成物に対して行った。その結果を表２に表す。また、表２には各組成物毎の含有全粒子（実質水溶性粒子を除く）中に占める粒径１５０μｍ未満の粒子含有率（容積％）と水和反応率５％以上の粒子含有率（容積％）も記す。

また、底面１０×１８ｃｍ、深さ２ｃｍの角皿に、前記セメント系組成物を厚さ１０ｍｍとなるよう流し込み、２８日間温度２０℃、湿度８０％の恒温恒室装置内で養生した。養生後の硬化体の平滑性を硬化体上表面に水準器をあて、硬化体表面が水平となったものを平滑性「良好」、水平面になっていなかったものを平滑性「不良」と判断した。また、材料分離発生有無の確認として、硬化体表面にブリーディング水が発生しているか否かを目視で調べた。さらに、スプリング式ショア硬度計で硬化体上表面のショア硬度を測定し、硬化性に支障が無いかを硬度値から判断した。即ち、ショア硬度が５０以上のものを硬化状態「良好」とし、それ以外は硬化状態「不良」と判断した。以上の結果を併せて表２に表す。

表２から、本発明品は何れも自己平滑性を発現できる安定したフロー値を示し、材料分離が見られず、硬化性状も良好であった。これに対し、本発明外の参考品は、自己平滑性を発現できるフロー値となってもブリーディング水発生等の材料分離現象が見られたり（参考品２４〜２５及び２７）、また流動性状の安定性が確保し難く、硬化時に所望の平滑性が得られなかったものや硬化特性に支障があるものが見られた。

Claims

分散剤を含有し、実質水溶性の粒子を除く全粒子中、１５０μｍ未満の粒子含有率が７０容積％以上であって、接水２４時間後の水和反応率が５％以上の粒子含有率が１０容積％以上３５容積％以下であるセメント系自己平滑性組成物。