JP2011136889A - 自己平滑性を有する水硬性組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えば建造物の床下地材や戸建住宅の布基礎用として用いるのに適した自己平滑性を有する水硬性組成物であって、施工作業性に優れ、容易に自己平滑性を発現できるような高い流動性を材料分離を起こすことなく有し、乾燥時の表面の反りなどの変形発生が十分抑制された水硬性組成物を提供する。
【解決手段】 （Ａ）セメント、（Ｂ）増粘剤、（Ｃ）減水剤及び（Ｓ）細骨材を含有してなる自己平滑性を有する水硬性組成物であって、（Ｅ）細骨材が（ＬＳ）嵩比重１．０未満の骨材と（ＮＳ）嵩比重１．０以上の骨材を嵩容積の比で（ＬＳ）／（ＮＳ）＝１／５〜５／１からなる混合骨材である自己平滑性を有する水硬性組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、例えば建造物の床下地材や戸建住宅の布基礎用として用いるのに適した自己平滑性を有する水硬性組成物に関する。

高流動モルタルやセルフレベリング材と称されるセメント系の水硬性組成物は、例えばコンクリート構造物の床版などの建造物の床下地材や戸建住宅の布基礎として流し込むとその高い自己平滑性によって水平表面を容易に形成することができる。高い自己平滑性を発現させるには、流動性が高いことが不可欠である。高い自己平滑性が発現できる水硬性組成物として、例えばセメント、増粘剤、減水剤、水及び細骨材からなり、セメントに対する水の含有割合が高いもの（例えば、（水の含有質量／セメントの含有質量）＞０．７）が知られている。（例えば、特許文献１参照。）

一方で、高い流動性を有するセメント系水硬性組成物は、上記のようにセメントに対する水の含有割合が高いため、打設すると、成分の分離が起こり易い。具体的には、セメントよりも比重が重い固形分、一般的には骨材、が沈下し、セメントや液分がその上層部に大量に存在してセメントペーストリッチ層を形成する。成分別に二極化した分離状態が形成されると、下層部はセメント分が少ないため乾燥後の収縮量はかなり少なく、これに対し上層部は乾燥による収縮が大きく、上下層の収縮量の差が非常に大きくなることから打設物が上方（基低面と反対方向）に大きく反ることが起こる。反りが発生し、そのまま硬化すると平坦面が得られず、無数の反りによる凹凸状態の面となることがあった。自己平滑性を有する水硬性組成物の乾燥収縮に伴う反り発生を防ぐ方策として、増粘剤を加えて材料分離を防ぐ方法（例えば、特許文献２参照。）では、大量の増粘剤を加えないと分離を完全には防止できず、増粘剤を多くするに連れ、流動性が低下するため、施工性が悪化したり自己平滑性が発現し難くなる。また、水硬性組成物を打設した後の高比重成分の沈下には時間がかかることから、例えばカルシウムアルミネートなどの速硬化剤を加え、高比重固形分の沈下が進行する前に、凝結・固化を終えさせると、上下層の収縮量の差が少ないため、変形やひび割れが起こり難くなることも知られている。（例えば、特許文献３参照。）反りや剥離を防ぐこともできる。しかし、速硬化剤の配合使用は、可使時間の確保が困難になることから施工上での制約が生じ、また、製造時に混入した小気泡が抜けきれずに打設物内部に包含されたまま硬化する可能性があり、打設後の硬化体強度低下の一因となる。

特開２００８−５６５４１号公報 特開２００３−３１３０６９号公報 特開平０７−６９７０４号公報

本発明は、施工作業性に優れ、材料分離を起こすことなく容易に自己平滑性を発現できるような高い流動性を有し、乾燥時の表層部の反りなどの変形や剥離の発生が十分抑制された自己平滑性を有する水硬性組成物の提供を課題とする。

本発明者は、前記課題解決のため検討を行った結果、セメント、増粘剤、減水剤及び細骨材を含有してなる自己平滑性を有する水硬性組成物において、使用する細骨材を、特定の嵩比重からなる２種以上の骨材を特定の容積割合で混合された骨材とすることで、前記課題を総じて解決できたことから本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、次の［１］〜［４］で表す自己平滑性を有する水硬性組成物である。
［１］ （Ａ）セメント、（Ｂ）増粘剤、（Ｃ）減水剤及び（Ｓ）細骨材を含有してなる自己平滑性を有する水硬性組成物であって、（Ｓ）細骨材が（ＬＳ）嵩比重１．０未満の骨材と（ＮＳ）嵩比重１．０以上の骨材を含有嵩容積の比で（ＬＳ）／（ＮＳ）＝１／５〜５／１からなる混合骨材である自己平滑性を有する水硬性組成物。
［２］ 混合骨材が、（ＬＳ）嵩比重０．０２以上で１．０未満の骨材と（ＮＳ）嵩比重１．０以上で４．０以下の骨材を含有嵩容積の比で（ＬＳ）／（ＮＳ）＝１／５〜５／１からなる混合骨材である前記［１］の自己平滑性を有する水硬性組成物。
［３］ セメント１００質量部に対し、細骨材１０〜２００質量部、水４５〜１２０質量部を有する前記［１］又は［２］の自己平滑性を有する水硬性組成物。
［４］ さらに、（Ｄ）消泡剤を含有してなる前記［１］〜［３］の自己平滑性を有する水硬性組成物。

本発明による自己平滑性を有する水硬性組成物は、自己平滑性の発現に適した高い流動性を有するが、施工作業性に支障を及ぼすことなく材料分離が十分抑制されているため、打設後の乾燥収縮に伴う、表層部の反りや変形、さらには表層剥離といった現象が発生しない。

本発明の自己平滑性を有する水硬性組成物（以下、「本水硬性組成物」という。）は、成分として（Ａ）セメント、（Ｂ）増粘剤、（Ｃ）減水剤及び（Ｓ）細骨材を含有してなるものであり、骨材として特定の骨材を使用するものである。本水硬性組成物に使用するセメントは、水硬性のものであれば何れのセメントでも使用することができ、例えば、普通、早強、超早強、中庸熱、低熱等の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等の混合セメント、白色セメントやエコセメント等の特殊セメントを挙げることができる。また２種類以上のセメントを使用しても良い。

また、本水硬性組成物に用いる増粘剤は、フレッシュ状態のセメントペースト、モルタル又はコンクリートに増粘性を付与できるものであれば限定されず、例えば、各種多糖類、セルロース誘導体、水溶性蛋白質などが使用できる。好ましくは、適度な保水作用を有して急激な乾燥によるひび割れ発生が抑制でき、且つセメントの硬化性状に殆ど支障を及ぼさないことから、水溶性セルロース誘導体が良い。水溶性セルロース誘導体の具体例としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等が例示される。増粘剤の使用により、フレッシュ状態での材料分離を抑制するることに加え、乾燥後の接着強度も増進される。本水硬性組成物における増粘剤の含有量は、含有するセメント１００質量部に対し、０．０１〜１質量部が好ましい。より好ましくは０．０２〜０．５質量部とする。０．０１質量部未満では含有効果が実質得られないため適当ではなく、また１質量部を超えると、流動性が低下し、自己平滑性を得るに適した流動性が得難くなるので適当ではない。

また、本水硬性組成物に用いる減水剤は、モルタルやコンクリートに使用できるものであって、減水作用があるものなら、分散剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤又は流動化剤と称されているものの何れでも良く、成分も、特に限定されず、例えばポリカルボン酸系、ナフタレンスルホン酸系、リグニンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系等の減水剤類が挙げられる。減水剤の使用により、強度低下や乾燥ひび割れ発生の一因となる水量増大によることなく高い流動性を確保することが可能となる。減水剤の含有量は、セメント含有量１００質量部に対し、０．１〜１質量部が好ましく、０．１質量部未満では打設に適した流動性を確保することが困難になるので適当ではなく、また１質量部を超えると材料分離を起こし易くなるので適当ではない。

また、本水硬性組成物に用いる細骨材は、次の２種の細骨材を所定割合に混合したものを用いる。即ち、嵩密度が１．０未満の骨材（ＬＳ）、好ましくは嵩密度が０．０２以上で１．０未満の骨材（ＬＳ）と嵩密度が１．０以上の骨材（ＮＳ）、好ましくは嵩密度が１．０以上で４．０以下の骨材（ＮＳ）を用い、両者を嵩容積の比で（ＬＳ）／（ＮＳ）＝１／５〜５／１の範囲となるよう含有した混合骨材を用いる。好ましくは、含有嵩容積の比が（ＬＳ）／（ＮＳ）＝１／３〜３／１となる混合骨材を用いる。このように比重の異なる少なくとも２種の細骨材を用いることで、水硬性組成物スラリーを打設しても、嵩密度が１．０未満の骨材（ＬＳ）はスラリー上層に浮遊存在する可能性が高いため、打設したスラリー中での骨材そのものの分布は下層のみに偏在することなく上下層に分散化したものとなる。この結果、結合相形成成分であるセメント濃度が高い層（上層）と低い層（下層）の濃度差がかなり縮小され、材料分離傾向が著しく改善され、乾燥収縮も上下層が近似した収縮率となるため、表面の反りや変形が生じ難くなる。また、嵩密度が１．０未満の骨材（ＬＳ）と嵩密度が１．０以上の骨材（ＮＳ）の混合割合が、嵩容積の比で（ＬＳ）／（ＮＳ）＝１／５未満では、反りや変形抑制作用が十分発揮されず嵩密度差の異なる骨材を使用した効果が殆ど得られないので好ましくない。また、嵩容積の比で（ＬＳ）／（ＮＳ）＝５／１を超えると、材料分離が生じた場合、下層では骨材量が少くなり過ぎてセメント成分の濃度が増すため、乾燥収縮過程で下層の収縮率が逆に上層の収縮率を上回り、反り方向は前者とは異なるものの、収縮率差による反りや変形が生じ易いので好ましくない。

細骨材の材質及び構造は、前記のような嵩密度を呈するものであれば特に限定されない。具体例としては、嵩密度が１．０未満の骨材（ＬＳ）としては、エチレン酢酸ビニル共重合体と炭酸カルシウムの発泡複合体、発泡状ポリスチレン樹脂、軽石や沸石等の天然多孔質無機骨材、流紋岩系鉱物又は火山灰の加熱溶融発泡体、フライアッシュバルーン等を挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、嵩密度が１．０以上の骨材（ＮＳ）としては、珪砂、寒水石、石灰石砕砂、天然の川砂・山砂・海砂、各種スラグ骨材等を挙げられるが、これらに限定されるものではない。細骨材の最大粒子径は特に打設物表面に良好な平滑面を形成させる上で、２．５ｍｍ以下であるのが好ましく、より好ましくは最大粒子径が１．２ｍｍ以下の細骨材を使用する。粒径下限値は特に制限されないが、作業上の扱い易さやの点を考慮すると１０μｍ以上とするのが好ましい。また、細骨材の含有量は、セメント含有量１００質量部に対し、１０〜２００質量部が好ましい。１０質量部未満では水硬性組成物の乾燥収縮が大きくなり過ぎて、打設後の寸法変化や乾燥ひび割れが生じ易いので適当ではない。また２００質量部を超えると自己平滑性が発現され難くなるので適当ではない。

また、本水硬性組成物は、消泡剤を含有使用するのが好ましい。消泡剤は、モルタルやコンクリートに使用できるものであれば、何れのものでも配合使用できる。消泡剤の使用により、高流動モルタルの注水後の混練時に巻き込まれた空気によって施工物表面に見られ易い気泡あばたの出現を防ぎ、平滑面が得易やすくなる。消泡剤の配合量は、セメント含有量１００質量部に対し、固形分換算で０．０１〜０．５質量部が好ましい。０．０１質量部未満では気泡除去が困難であり、また０．５質量部を超える量の消泡剤を使用しても配合効果が向上せず、コストのみが上昇するので適当ではない。

また、本水硬性組成物は、本発明の効果を実質喪失させない範囲で、前記以外の成分を含有するものであっても良い。このような成分として、例えばモルタルやコンクリートに使用できる収縮低減材、白華防止剤、繊維、凝結調整剤、撥水剤、ポゾラン反応性物質、石膏、粘土鉱物、顔料、再乳化粉末樹脂、ポリマーディスパージョン等を挙げることができる。

また、本水硬性組成物の混練時に配合使用する水量は、含有するセメント１００質量部に対し、４５〜１２０質量部とする。４５質量部未満では流動性が低下して自己平滑性を発現できなくなることがあるので適当ではなく、また１２０質量部を超えると、強度低下や打設物表面に乾燥ひび割れが発生しやすくなるので適当ではない。

本水硬性組成物の製造は、水を含む前記成分を所定の割合に配合し、例えばハンドミキサーやグラウトミキサーなどの高速ミキサー類で混練して作製するのが望ましい。また、床材やレベリング材として打設するときは、例えば一般にセメント系セルフレベリング材で用いられている公知何れの施工方法でも適用できる。

以下、実施例により本発明を具体的に詳しく説明する。
次に表す材料を選定して用い、表１の配合量となるよう、まず水（水道水）を混練器に入れ、次いで他の材料を一括投入し、２０℃の室内で約９０秒間混練を行い、フレッシュモルタルを作製した。
Ａ；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）
Ｂ；メチルセルロース系増粘剤（商品名；メトローズ９０ＳＨ−４０００、信越化学工業株式会社製）
Ｃ；ポリカルボン酸系高性能減水剤（商品名；コアフローＮＦ１００、太平洋マテリアル株式会社製）
Ｄ；消泡剤（商品名；ＳＮディフォーマーＡＨＰ、サンノプコ株式会社製）
ＬＳ１；嵩比重０．１で最大粒径１．２ｍｍの真珠岩系鉱物質発泡体からなる細骨材（商品名；太平洋パーライト、太平洋マテリアル株式会社製）
ＬＳ２；嵩比重０．０２５で最大粒径２ｍｍの発泡状ポリスチレン樹脂からなる細骨材（商品名；すばるサンド細目、株式会社トーメン製）
ＮＳ１；嵩比重１．５６の珪砂からなる細骨材（山形珪砂７号）
ＮＳ２；嵩比重１．７２の石灰砕石からなる細骨材（商品名「Ｇカル２００」、ＪＦＥミネラル株式会社製）

作製したフレッシュモルタル組成物の流動性の評価として、日本建築学会規格ＪＡＳＳ １５Ｍ−１０３のセルフレベリング材の品質基準のフロー試験に準じた方法でフローを測定した。フローは、混練終了直後（注水から約２分経過時点）のフレッシュモルタルに対して２０℃環境下で測定した。この結果を表１に表す。

次いで、該フレッシュモルタル組成物を、２０℃下で、水平面に設置されたＪＩＳ Ａ ５３０４の規定に適合するコンクリート平板上に、厚みがおよそ１０ｍｍとなるよう流し込み、そのまま静置した。静置から３時間経過後に自己平滑性と材料分離発生状況を目視で調べた。即ち、流動性が不足し、流し込むだけでは自然に平坦な水平面を形成することができなかったものを自己平滑性「無」と判断し、流し込むだけでほぼ水平面となったものは自己平滑性「有」と判断した。また、流し込んだモルタル組成物表面にブリーディング水が少しでも浮き出ていたものを材料分離「有」とし、ブリーディング水の発生が実質無かったものを材料分離「無」と判断した。さらに、自己平滑性と材料分離発生状況を調べたコンクリート平板上のモルタル組成物をそのまま恒温恒湿器に入れ、２０℃−６０％ＲＨに環境設定し、２８日間静置した。静置後、コンクリート平板上のモルタル組成物の硬化体表層に反り又は剥離が発生しているか否かを目視で調べた。表層部に反り、ひび割れ又は剥離が実質認められなかつたものを反り等の発生「無」とし、それ以外を反り等の発生「有」とした。以上の結果を纏めて表１に表す。

表１から、本発明によるモルタル組成物は何れも、流し込むだけで容易に水平な平坦面が得られ、材料分離も実質無く、また乾燥収縮に伴う表層の反り、ひび割れや剥離等も発生しないことがわかる。

Claims (4)

1. （Ａ）セメント、（Ｂ）増粘剤、（Ｃ）減水剤及び（Ｓ）細骨材を含有してなる自己平滑性を有する水硬性組成物であって、（Ｓ）細骨材が（ＬＳ）嵩比重１．０未満の骨材と（ＮＳ）嵩比重１．０以上の骨材を含有嵩容積の比で（ＬＳ）／（ＮＳ）＝１／５〜５／１からなる混合骨材である自己平滑性を有する水硬性組成物。
2. 混合骨材が、（ＬＳ）嵩比重０．０２以上で１．０未満の骨材と（ＮＳ）嵩比重１．０以上で４．０以下の骨材を含有嵩容積の比で（ＬＳ）／（ＮＳ）＝１／５〜５／１からなる混合骨材である請求項１記載の自己平滑性を有する水硬性組成物。
3. セメント１００質量部に対し、細骨材１０〜２００質量部、水４５〜１２０質量部を有する請求項１又は２記載の自己平滑性を有する水硬性組成物。
4. さらに、（Ｄ）消泡剤を含有してなる請求項１〜３何れか記載の自己平滑性を有する水硬性組成物。