JP2012116694A

JP2012116694A - セメント系固化材

Info

Publication number: JP2012116694A
Application number: JP2010266966A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Fujii; 忠藤井
Original assignee: Daiken Kagaku Kk
Current assignee: Daiken Kagaku Kk
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-06-21

Abstract

【課題】材料の分散性を向上させ特性の安定性を確保できるセメント系固化材を提供すること。
【解決手段】カルシウムアルミネートを含有する粉状物と、その粉状物と分離して保管される液状物とを備え、液状物はポリマー混和材および水を含有している。液状物中にポリマー混和材が分散されるので、ポリマー混和材の分散性を向上できる。また、液状物にポリマー混和材および水が含有されることでポリマー混和材および水の配合比が決まるので、所定量の粉状物と液状物とを混練することで所定の水セメント比および所定のポリマーセメント比にすることができる。さらに、液状物または粉状物は骨材を含有しているので、液状物と粉状物とを混合することで、硬化後のセメント系固化材の機械的強度や可とう性、耐クラック性、接着性等の特性の安定性を確保できる。
【選択図】なし

Description

本発明はセメント系固化材に関し、特に、材料の分散性を向上させ特性の安定性を確保できるセメント系固化材に関するものである。

従来より、カルシウムアルミネート及びポリマー混和材を含有するセメント組成物（セメント系固化材）が知られている。例えば特許文献１には、カルシウムアルミネート及び高分子エマルション（ポリマー混和材）を含有するセメント組成物（セメント系固化材）を骨材および水と混合するときは、各々の材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部若しくは全部を混合しておいても良いことが開示されている。

特許第２７１０３５１号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、各々の材料を施工時に混合すると、各々の材料を均一に分散することが難しいため、硬化後のセメント系固化材の特性にばらつきが生じ易いという問題点があった。また、材料の一部若しくは全部をあらかじめ混合しておく場合も、あらかじめ混合しておく材料の種類によっては材料を均一に分散することが難しいため、硬化後のセメント系固化材の特性にばらつきが生じ易いという問題点があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、材料の分散性を向上させ特性の安定性を確保できるセメント系固化材を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

この目的を達成するために請求項１記載のセメント系固化材によれば、カルシウムアルミネートを含有する粉状物と、その粉状物と分離して保管される液状物とを備え、液状物はポリマー混和材および水を含有している。液状物中にポリマー混和材が分散されるので、ポリマー混和材の分散性を向上できる。また、液状物にポリマー混和材および水が含有されることでポリマー混和材および水の配合比が決まるので、所定量の粉状物と液状物とを混練することで所定の水セメント比および所定のポリマーセメント比にすることができる。さらに、液状物または粉状物は骨材を含有しているので、液状物と粉状物とを混合することで、硬化後のセメント系固化材の機械的強度や可とう性、耐クラック性、接着性等の特性の安定性を確保できる効果がある。

請求項２記載のセメント系固化材によれば、液状物は増粘剤を含有しているので、請求項１の効果に加え、粉状物と液状物とを混練した後のレベリング性および材料分離抵抗性を向上できる。

請求項３記載のセメント系固化材によれば、粉状物はホワイトセメントを含有しているので、請求項１又は２の効果に加え、長期強度を確保できる効果がある。

請求項４記載のセメント系固化材によれば、液状物または粉状物は有機系軽量骨材を含有しているので、請求項１から３のいずれかの効果に加え、じん性を付与できると共に施工時の厚付け作業性を向上できる効果がある。

請求項５記載のセメント系固化材によれば、液状物または粉状物はガラス粉末を含有しているので、請求項１から４のいずれかの効果に加え、じん性を付与でき耐クラック性を向上できる効果がある。さらに、カルシウムアルミネートのコンバージョンによる強度低下を防止することができ耐久性を向上できる効果がある。

請求項６記載のセメント系固化材によれば、液状物または粉状物は繊維を含有しているので、請求項１から５のいずれかの効果に加え、耐クラック性および施工時の厚付け作業性を向上できる効果がある。

請求項７記載のセメント系固化材によれば、繊維は液状物に含有されているので、ポリマー混和材が含まれる液状物の粘性を高めることができる。これにより、施工前に液状物を保管しておくときにハードケーキング（容器の底部に固形分が沈んで固くなり、撹拌しても沈殿を壊せずに均一な液状にできなくなる現象）が生じることを抑制できる。その結果、液状物の均質性を確保できるので、粉状物と液状物とを混練するときは、粉状物に対して骨材、繊維、ポリマー混和材および水を所定の比率で混練できる。これにより、請求項６の効果に加え、施工時の配合作業や粘度調整作業を簡易化できると共に、材料の分散性を向上させ均質性を確保できる効果がある。

請求項８記載のセメント系固化材によれば、カルシウムアルミネートは６５〜９０ｗｔ％のＡｌ_２Ｏ_３を含有しているので、カルシウムアルミネートの白色度を高めることができる。さらに、カルシウムアルミネートは、着色原因となるＦｅ_２Ｏ_３及びＭｇＯの含有率がそれぞれ１ｗｔ％以下であるので、硬化後のセメント系固化材がＦｅ_２Ｏ_３及びＭｇＯによって着色されることを防止できる。これにより請求項１から７のいずれかの効果に加え、硬化後のセメント系固化材の白色度を向上できる効果がある。

請求項９記載のセメント系固化材によれば、カルシウムアルミネートは、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３及び１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３の生成比が、粉末Ｘ線回折法による回折強度比で１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３／ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３＝０．０１〜０．１であるので、請求項１から８のいずれかの効果に加え、粉状物と液状物とを混練した後の可使時間を延長し、適度な硬化時間を確保できると共に、強度発現性を確保できる効果がある。

即ち、カルシウムアルミネートの鉱物組成のうち１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３は強度発現を速くする作用があるので、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３の比率が高くなると、液状物を混合した後の流動性が早期に低下し、可使時間が短くなる傾向がみられる。これに対し１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３／ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３＝０．０１〜０．１とすることにより、可使時間を延長し、適度な硬化時間を確保できると共に、強度発現性を確保できる効果がある。

本発明に係る粉状物は、カルシウムアルミネートを含有する。カルシウムアルミネートは、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とを主成分とする化合物を総称するものであり、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３（セメントの鉱物組成の記載方法に従い、以下「ＣＡ」と称す）、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３（以下「ＣＡ_２」と称す）、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３（以下「Ｃ_１２Ａ_７」と称す）、α−Ａｌ_２Ｏ_３（以下「Ａα」と称す）を含有するものである。

カルシウムアルミネートは、アルミナ源およびアルシア源を所定の割合で配合した後、焼成または溶融することにより水硬性鉱物を得て、その水硬性鉱物を粉砕することにより得ることができる。必要に応じて、α−Ａｌ_２Ｏ_３（Ａα）を加えて成分調整したものが使用される。水硬性鉱物は、結晶質、非晶質いずれも使用可能であるが、結晶質が非晶質に比べて強度発現性が優れるため好ましい。

カルシウムアルミネートの鉱物組成は特に制限されるものではないが、ＣＡとＣＡ_２とを主な相とし、Ｃ_１２Ａ_７とＡαとを２次相とするものである。ＣＡとＣ_１２Ａ_７との生成比が、粉末Ｘ線回折法による（定量位相解析による）ピーク比である回折強度比でＣ_１２Ａ_７／ＣＡ＝０．０１〜０．１の範囲であることが好ましく、０．０１〜０．０５であることがより好ましい。０．０３未満であるとさらに好ましい。Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡ＝０．０１〜０．１の範囲であると、粉状物（カルシウムアルミネート）に液状物（水）を混合した後の可使時間を延長し、適度な硬化時間を確保できると共に、強度発現性を確保できる。これに対し、Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡが０．０１未満では硬化時間が遅延し易くなり、Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡが０．１を超えると、適度な可使時間と良好な流動性を確保し難くなる。なお、回折強度比は、Ｃｕ−Ｋα線のＸ線を照射したときの回折強度の比であり、ＣＡの結晶格子数ｄ値４．６７Åと、Ｃ_１２Ａ_７の結晶格子数ｄ値４．８９Åとの回折強度比である。

カルシウムアルミネートの製造方法は、特に制限されるものではないが、例えば、ＣＡとＣ_１２Ａ_７との生成比がＣ_１２Ａ_７／ＣＡ＝０．０１〜０．１の範囲になるようにＣＡとＣ_１２Ａ_７とを個別に製造して混合して製造することが可能である。また、その生成比になるようにＣＡとＣ_１２Ａ_７とを合成する（一度に製造する）ことも可能である。

カルシウムアルミネートは、カルシウムアルミネート中のＡｌ_２Ｏ_３が６５〜９０ｗｔ％であるものが好適に使用される。これによりカルシウムアルミネートの白色度を高めることができる。特に、Ａｌ_２Ｏ_３が６５〜７５ｗｔ％、ＣａＯが２５〜３５ｗｔ％、ＳｉＯ_２が１ｗｔ％未満、Ｆｅ_２Ｏ_３が１ｗｔ％以下、ＭｇＯが０．５ｗｔ％以下（特に検出限界以下）、ＴｉＯ_２が０．５ｗｔ以下（特に検出限界以下）、Ｋ_２Ｏ及びＮａ_２Ｏが０．５ｗｔ％以下（特に検出限界以下）、ＳＯ_３が０．５ｗｔ％以下（特に検出限界以下）であるものが好適である。Ｋ_２Ｏ及びＮａ_２Ｏが０．５ｗｔ％以下であると共に、石灰水和物の含有量が検出限界以下であることにより白華を防止できる。さらに、Ｆｅ_２Ｏ_３は０．５ｗｔ％以下であることがより好適である。これにより、硬化後のセメント系固化材がカルシウムアルミネートの呈色成分によって着色されることを防止でき、白色度を向上できると共に、顔料による着色を鮮やかにできる。

カルシウムアルミネートの粒度は、ブレーン値で３５００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、３７００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。粒度が細かくなるにつれ流動性および強度発現性を向上できる。また、カルシウムアルミネートのＣＩＥ白色度（Ｄ６５／１０°：自然昼光）は８０以上が好ましく、９０以上がより好ましい。なお、ＣＩＥ白色度は粉末状で測定したものである。白色度の高いカルシウムアルミネートを使用するので、硬化後のセメント系固化材の白色度を向上できると共に、顔料による着色を鮮やかにできる。

粉状物は、カルシウムアルミネートに加え、ホワイトセメントを含有することができる。粉状物にホワイトセメントが含有されることで、凝結の促進と長期強度の向上とが容易になる。なお、粉状物にホワイトセメントが含有されないときは、カルシウムアルミネートの凝結を促進するため、粉状物に凝結促進剤を加えることが好ましい。凝結促進剤はモルタル又はコンクリートに一般に使用される公知のものを採用できる。

ホワイトセメントは、ポルトランドセメントの一種（白色ポルトランドセメント）であるが、ポルトランドセメントの呈色成分であるＦｅ_２Ｏ_３及びＭｇＯの含有率を少なくしたものである。本発明に係るホワイトセメントは、Ｆｅ_２Ｏ_３及びＭｇＯの含有率がそれぞれ２ｗｔ％以下であるものが好適である。さらに、Ｆｅ_２Ｏ_３は０．５ｗｔ％以下がより好適である。これにより硬化後のセメント系固化材がホワイトセメントの呈色成分によって着色されることを防止でき、白色度を向上できると共に、顔料による着色を鮮やかにできる。

なお、ホワイトセメント及びカルシウムアルミネートの化学成分は、ＪＩＳＲ５２０２（ポルトランドセメントの化学分析方法）又はＪＩＳＲ５２０４（セメントの蛍光Ｘ線分析方法）により求められる。

ホワイトセメントの粒度は、ブレーン値で２５００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、３０００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。粒度が細かくなるにつれ流動性および強度発現性を向上できる。また、ホワイトセメントのＣＩＥ白色度（Ｄ６５／１０°：自然昼光）は６０以上が好ましい。これにより白色度を向上できると共に、顔料による着色を鮮やかにできる。

ホワイトセメントが粉状物に含有されるときは、カルシウムアルミネートは、ホワイトセメント１００質量部に対して１０〜９００質量部の割合で配合される。ホワイトセメント１００質量部に対するカルシウムアルミネートの配合が１０質量部より少なくなるにつれ、適度な可使時間と良好な流動性を確保し難くなる傾向がみられると共に、硬化後に白華が生じやすくなる傾向がみられる。一方、ホワイトセメント１００質量部に対するカルシウムアルミネートの配合が９００質量部より多くなるにつれ、液状物（水）を混合した後の流動性が早期に低下し、可使時間が短くなる傾向がみられる。

液状物は、ポリマー混和材および水を含有する。適量の粉状物と液状物とを混練することにより、壁材、タイル用接着材、仕上げ塗材などに適したセメントモルタルを得ることができる。これにより施工時の配合作業や粘度調整作業を簡易化できる。

ポリマー混和材は、硬化後のセメント系固化材に弾性を付与し、可とう性を向上させクラックの発生を防止できると共に、施工箇所への接着性を向上させるものである。具体的には、水溶性ポリマーディスパージョン、水溶性ポリマー及び液状ポリマー等の１種若しくは複数種を用いることができる。

水溶性ポリマーディスパージョンとしては、ポリアクリル酸エステル（PAE）、ポリ酢酸ビニル（PVAC）、アクリル酸エステルスチレン、ポリプロピオン酸ビニル（PVP）、エチレン酢酸ビニル（EVA）、ポリプロピレン（PP）、クロロプレンゴム（CR）、スチレンブタジエンゴム（SBR）、アクリロニトリルブタジエンゴム（NBR）、メタクリル酸メチルブタジエンゴム（MBR）及び天然ゴムラテックス（NR）等が挙げられる。

再乳化形粉末樹脂としては、スチレンブタジエンゴム（SBR）、エチレン酢酸ビニル（EVA）、酢酸ビニルビニルバーサテート（VAVeoVa）、スチレンアクリル酸エステル（SAE）、ポリアクリル酸エステル（PAE）等が挙げられる。

水溶性ポリマーとしては、セルロース誘導体（メチルセルロース等）、ポリビニルアルコール（PVA）及びアクリル酸カルシウムやアクリル酸マグネシウムなどのアクリル酸塩等が挙げられる。液状ポリマーとしては、不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂などがある。

ポリマー混和材は、ポリマーの分散性の面から、水溶性ポリマーディスパージョンが好ましい。なかでも、ポリアクリル酸エステル（PAE）、スチレンアクリル酸エステル（SAE）等の熱可塑性樹脂エマルションが好適に用いられる。

ポリマー混和材を液状物に含有することで、粉状物および液状物の保管中に、粉状物と接触することを防止し施工前にカルシウムアルミネート等が硬化することを防止するためである。また、ポリマー混和材が液状物に含有されることにより、液状物でポリマー混和材および水の配合比を固定化できる。その結果、所定量の粉状物と液状物とを混練することで所定の水セメント比およびポリマーセメント比にすることができ、セメント系固化材の特性を安定化できる。

骨材は、珪砂、陶磁器製品の廃棄物粉末、川砂および岩石粒等が用いられる。細骨材が好適に用いられる。流動性や充填性が向上するからである。また、硬化後の白華や変色を防止するため、カルシウム、カリウム及びナトリウム等の可溶性成分を極力含まないものが好適である。

骨材は、粉状物または液状物に含有される。骨材が粉状物に含有される場合は、粉状物が増量してしまう。増量した粉状物に水を混合すると、骨材の種類等によっては、粉状物の全体が湿潤状態になるまでに時間を要し、混練作業性が低下することがある。これに対し骨材が液状物に含有される場合は、液状物を増量することができる。その結果、粉状物と液状物とを混合するときに短時間で粉状物を湿潤状態にすることができ、混練作業性を向上できる。

ポリマー混和材は、骨材１００質量部に対して２〜５０質量部（固形分換算）、好ましくは３〜３０質量部の割合で配合される。ポリマー混和材の配合量が３質量部より少なくなるにつれ弾性が低下し、硬化後にクラックが生じやすくなる傾向がみられ、３０質量部より多くなるにつれ硬化遅延が生じたり強度が不足したりする傾向がみられる。特に２質量部より少なくなるか５０質量部より多くなると、これらの傾向が著しくなる。

水は、骨材１００質量部に対し１０〜３０質量部の割合で配合されるのが好適である。所定の水セメント比になるように粉状物と液状物とを混合すると、水が１０質量部未満では骨材の量が多くなり流動性を確保し難くなる傾向がみられ、３０質量部を超えると骨材の量が少なくなりクラックが生じ易くなる傾向がみられる。

繊維は、モルタル又はコンクリートで使用される非水溶性の繊維ならば、特に制限なく用いることができる。例えば、アクリル製、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、アラミド製、耐アルカリガラス製、炭素製などの種々の繊維が挙げられる。繊維の配合により、耐クラック性および施工時の厚付け作業性を向上できる。繊維の配合量は、骨材１００質量部に対して０．１〜５質量部が好適である。０．１質量部未満では配合効果がほとんど得られずクラックが生じ易くなる傾向がみられ、５質量部を超えると施工時の流動性が低下し施工作業性が低下する傾向がみられる。

増粘剤は、モルタル又はコンクリートで使用されるものならば、特に制限なく用いることができる。例えば、水溶性セルロース誘導体、ポリビニルアルコール類などを挙げることができる。特に、水溶性セルロース誘導体は保水性に優れるため好適である。施工後の表面が一定時間湿潤状態を保ち、表面仕上げを行い易いからである。水溶性セルロース誘導体は、例えばメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、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セルロース、セルロース硫酸エステル等が挙げられる。

増粘剤の配合により、施工対象駆体への接着性を向上させることができ、壁面に施工されたセメント系固化材が硬化するまでに自重により垂れることを抑制できる。さらに、硬化時の乾燥ひび割れや剥離を抑制できる。増粘剤の配合量は、骨材１００質量部に対し０．１〜１質量部が好ましい。０．１質量部未満では接着性が低下し、厚付けが困難になる傾向がみられる。また５質量部を超えると高粘性になり施工性が低下する傾向がみられる。

また、繊維が液状物に含有されることにより、液状物の粘性を高めることができる。これにより、骨材が含まれる液状物を施工前に保管しておくときに、骨材が水と分離しハードケーキングが生じることを抑制できる。その結果、液状物の均質性を確保できるので、粉状物と液状物とを混練するときは、粉状物に対して骨材、繊維および水を所定の比率で混練できる。そのため、施工時の配合作業や粘度調整作業を簡易化できると共に、材料の分散性を向上させ均質性を確保できる。さらに増粘剤が液状物に含有されることにより、液状物の粘性をさらに高めることができ、ハードケーキングが生じることをさらに効果的に防止できる。

顔料は、粉状物または液状物に含有されることが可能である。これにより、白色のセメント系固化材に、顔料の種類に応じた任意の着色を施すことができる。顔料は、無機顔料が好適に用いられる。耐候性に優れるからである。具体的には、酸化鉄、酸化クロム、酸化コバルト、二酸化チタン、チタニウムイエロー、チタンブラック、鉄黒等が用いられ、硬化後のセメント系固化材が赤色、黒色、黄色、橙色、茶色、緑色、白色等の種々の色調に整えられる。特に、顔料が液状物に含有されることで、顔料の分散性を向上できる。顔料は、粉状物または液状物（固形分換算）１００質量部に対して、顔料の種類にもよるが、０．５〜１０質量部の割合で配合される。

有機系軽量骨材は、エチレン酢酸ビニル樹脂系、アクリル樹脂系、ナイロン樹脂系などの市販の有機系軽量骨材を適宜選択して用いることができる。有機系軽量骨材は、粉状物または液状物に含有されることが可能であるが、特に液状物に含有されることが好ましい。分散性を高めるためである。有機系軽量骨材は、骨材と有機系軽量骨材との合計量に対して０．２〜１０ｗｔ％の割合で配合される。これにより、硬化後のセメント系固化材にじん性を付与し耐久性を向上できると共に、厚付け作業性を向上できる。さらにセメント系固化材の材料分離抵抗性を向上できる。有機系軽量骨材の配合量が０．２ｗｔ％より少なくなるにつれ、じん性が向上せず添加効果がみられなくなる傾向がみられ、１０ｗｔ％より多くなるにつれ、硬化後のセメント系固化材の機械的強度が低下する傾向がみられる。

ガラス粉末は、ガラスビン等の廃ガラスを粉砕して得られる粉末、廃ガラスを破砕してガラスカレットなどに再生処理する際に発生する粉末（ダスト）等が用いられ、液状物または粉状物に含有される。ガラス粉末が含有されることにより、硬化後のセメント系固化材にじん性を付与できると共に耐クラック性を向上できる。また、カルシウムアルミネートのコンバージョン（水和の初期に生成する水和生成物が時間の経過と共に密度の大きな水和物へと変化し、多孔化や強度低下を引き起こす現象）をガラス粉末により防止できる。さらに、カルシウムアルミネートとガラス粉末とを組み合わせることにより、ガラス粉末に含まれるアルカリ金属に起因するアルカリシリカ反応による膨張を抑制でき、硬化後のセメント系固化材の耐久性を向上できる。

ガラス粉末は、骨材１００質量部に対して１０〜１００質量部の割合で配合することができる。ガラス粉末の配合量が１０質量部より少なくなるにつれ、じん性が向上せず添加効果がみられなくなる傾向がみられ、１００質量部より多くなるにつれ、カルシウムアルミネートの配合量にもよるが、アルカリシリカ反応が起こり易くなり耐久性が低下する傾向がみられる。

その他、液状物は、沈殿防止剤、チクソ剤、消泡剤、防腐剤などを添加することができる。沈殿防止剤により、材料が沈降分離することを抑制でき、チクソ剤により、施工されたセメント系固化材が硬化するまでに自重や接着されたタイルの重さにより垂れることを抑制できる。また、消泡剤により、施工されたセメント系固化材に空隙が生じることを防止でき、防腐剤により液状物の腐食や劣化を防止できる。また、必要に応じて、粉状物または液状物に、セメントに通常使用する分散剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、白華防止剤等の混和剤を添加することが可能である。可使時間や強度の調整のために石膏を粉状物に加えることも可能である。

各材料の配合方法は特に限定されるものではなく、粉状体や液状体に含まれる各材料をそれぞれ所定の割合になるように配合し、Ｖ型ブレンダー等の混合機を用いて均一混合するか、あるいは、所定の割合になるように配合した後、振動ミル等の粉砕機で混合粉砕することが可能である。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例で使用した材料は以下のとおりである。なお、使用した材料のうち、カルシウムアルミネートの鉱物組成（Ｃ_１２Ａ_７とＣＡとの生成比、Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡ）は、粉末Ｘ線回折装置によりＣ_１２Ａ_７＝４．８９Å及びＣＡ＝４．６７Åの回折強度比（ピーク比）を測定することにより求めた。

ホワイトセメント：ブレーン比表面積３４４０ｃｍ^２／ｇ、Ｆｅ_２Ｏ_３１ｗｔ％以下、ＭｇＯ１．０６ｗｔ％、全アルカリ（Ｋ_２Ｏ及びＮａ_２Ｏ）０．１０ｗｔ％。

Ａ１…カルシウムアルミネート：ブレーン比表面積４１００ｃｍ^２／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３６９ｗｔ％、ＣａＯ２９％、ＳｉＯ_２０．４ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３０．２ｗｔ％、ＭｇＯ検出限界以下、全アルカリ（Ｋ_２Ｏ及びＮａ_２Ｏ）検出限界以下、Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡ＝０．０１
Ａ２…カルシウムアルミネート：ブレーン比表面積３９００ｃｍ^２／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３７０ｗｔ％、ＣａＯｗｔ２８％、ＳｉＯ_２０．３ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３０．２ｗｔ％、ＭｇＯ検出限界以下、全アルカリは検出限界以下、Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡ＝０．０３
Ａ３…カルシウムアルミネート：ブレーン比表面積４２００ｃｍ^２／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３７０ｗｔ％、ＣａＯｗｔ２８％、ＳｉＯ_２０．４ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３０．１ｗｔ％、ＭｇＯ検出限界以下、全アルカリは検出限界以下、Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡ＝０．０６
Ａ４…カルシウムアルミネート：ブレーン比表面積４４００ｃｍ^２／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３６９ｗｔ％、ＣａＯｗｔ２９％、ＳｉＯ_２０．５ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３０．２ｗｔ％、ＭｇＯ検出限界以下、全アルカリは検出限界以下、Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡ＝０．１。

Ａ５…カルシウムアルミネート：ブレーン比表面積４３００ｃｍ^２／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３６９ｗｔ％、ＣａＯｗｔ３０％、ＳｉＯ_２０．２ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３０．１ｗｔ％、ＭｇＯ検出限界以下、全アルカリは検出限界以下、Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡ＝０．２
Ａ６…カルシウムアルミネート：ブレーン比表面積４０００ｃｍ^２／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３６９ｗｔ％、ＣａＯｗｔ２９％、ＳｉＯ_２０．２ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３０．１ｗｔ％、ＭｇＯ検出限界以下、全アルカリは検出限界以下、Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡ＝０．５
Ａ７…カルシウムアルミネート：ブレーン比表面積３９００ｃｍ^２／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３６９ｗｔ％、ＣａＯｗｔ２９％、ＳｉＯ_２０．６ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３０．２ｗｔ％、ＭｇＯ検出限界以下、全アルカリは検出限界以下、Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡ＝１．０。

Ａ８…カルシウムアルミネート：ブレーン比表面積４４００ｃｍ^２／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３７０ｗｔ％、ＣａＯｗｔ２９％、ＳｉＯ_２０．４ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３０．２ｗｔ％、ＭｇＯ検出限界以下、全アルカリは検出限界以下、Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡ＝２．０
Ａ９…カルシウムアルミネート：ブレーン比表面積４３００ｃｍ^２／ｇ、Ａｌ_２Ｏ_３７０ｗｔ％、ＣａＯｗｔ２９％、ＳｉＯ_２０．４ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３２ｗｔ％、ＭｇＯ１．５ｗｔ％、全アルカリは検出限界以下、Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡ＝０．０３。

Ｐ１…ポリマー混和材：デンカＥＶＡテックス９０、電気化学工業（株）製
Ｐ２…ポリマー混和材：ウルトラゾール、ガンツ化成（株）製
骨材：７号珪砂
繊維：ポリプロピレン製（径4000デニール、長さ30ｍｍ）
有機系軽量骨材（表１では軽量骨材と表記）：ナイロン製（粒径20〜200μｍ、嵩比重0.21ｋｇ／L）
ガラス粉末（表１ではガラス粉と表記）：廃ガラス瓶を破砕した廃ガラス粉末（ブレーン比表面積4000ｃｍ^２／ｇ）
Ｃ１…顔料：べんがら（赤色顔料）、森下弁柄工業（株）製
Ｃ２…顔料：酸化クロム（緑色顔料）、日本化学工業（株）製
増粘剤：メチルセルロース系
水：水道水。

（モルタルの作成および評価方法）
上記の材料を表１に示す配合で粉状物と液状物とを別々に均一に混合することにより、各実験Ｎｏ．におけるセメント系固化材（粉状物および液状物）を調製した。液状物の調製の際には、表１に示す配合に加え、水を４０質量部配合した。また、Ｎｏ２８〜３２は粉状物にホワイトセメントが含有されていないが、その代わりに、粉状物に凝結促進剤を添加した。なお、ポリマー混和材の配合量は固形分換算値である。調製した粉状物および液状物を別々の密封容器に入れて６０日間静置保管した後、粉状物と液状物とをミキサーで３分間混練し、モルタルを作成した。

各液状物について沈降分離の有無、各モルタルについて可使時間、強度、促進コンバージョン試験（一部の実験Ｎｏ．の供試体について実施）、硬化後の色および白華を評価した。評価方法は以下の（１）〜（６）のとおりであり、それらの評価結果を表２に示す。
（１）ケーキング…液状物を入れて６０日間静置保管した容器の底部にハードケーキング（容器の底部に骨材等の固形分が沈んで固くなり、撹拌しても沈殿を壊せずに均一な液状にできなくなる現象）が生じているかを、評価者が撹拌棒を容器に差し込んで評価した。評価は、ハードケーキングが生じたものは×、ソフトケーキング（容器の底部に骨材が沈んでいるが、撹拌すると均一な液状にできる）が生じているもの又はケーキングが全く生じていないものは○。
（２）可使時間（分）…モルタルの軟らかさがなくなるまでに要した注水直後からの触指による時間を測定した。
（３）圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）…型枠（幅×深さ×長さ：４×４×１６（ｃｍ））にモルタルを打設し、材齢７日後の圧縮強度（温度２０℃、湿度６０％の環境下で養生）を測定した。
（４）促進試験強度比（％）…材齢２８日まで２０℃の水中養生を行った供試体を、５０℃の温水中に２８日間入れて促進コンバージョンを行った。促進コンバージョンを行う前の圧縮強度に対する促進コンバージョンを行った後の圧縮強度の比を求めた。
（５）色…硬化後のモルタルの色を目視により観察した。
（６）白華…ステンレス板の上にモルタルを４ｍｍの厚さに塗布し、２０℃，６０％ＲＨの条件で２４時間養生して硬化体を作成した。その硬化体の表面に水道水をスプレーし、常温にて３日間放置後、目視観察した。評価は、白華が生じたものは×、白華が生じないものは○。

表２に示すように、ハードケーキングを生じたＮｏ１８は液状物に繊維を含有しないものであり、Ｎｏ１９は液状物に増粘剤を含有しないものである。これに対しハードケーキングを生じていないＮｏ１〜１７及びＮｏ２０〜２８は、液状物に骨材、繊維および増粘剤を含有している。この結果、繊維および増粘剤により液状物の粘性を上げることができ、容器を静置保管したときにハードケーキングが生じることを抑制できることが明らかとなった。

なお、Ｎｏ１８及び１９も、転動ローラの上で容器を転動保管したり定期的に撹拌することによりハードケーキングを防止できる。また、Ｎｏ２９〜３６は、骨材が液状物ではなく粉状物に混合されているので、液状物にハードケーキングが生じていない。なお、ハードケーキングを生じたＮｏ１８及び１９は、（２）〜（６）のモルタルの評価は行わなかった。

白華を生じたＮｏ１はカルシウムアルミネートを含有していないものである。これに対し白華を生じていないＮｏ２〜３６（Ｎｏ１８及び１９を除く）はカルシウムアルミネートを含有している。これにより、セメント系固化材はカルシウムアルミネートを含有することにより白華を防止できることが明らかとなった。

表２に示すＮｏ６〜１２の可使時間の評価結果から明らかなように、カルシウムアルミネートのＣＡとＣ_１２Ａ_７との生成比Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡが大きくなるにつれ、可使時間が短くなる傾向があった。可使時間が短いと、セメント系固化材を壁材、タイル用接着材、仕上げ塗材等として用いる場合に、修正し難く施工性に欠ける。Ｃ_１２Ａ_７／ＣＡ＝０．０１〜０．１、好ましくは０．０１〜０．０５であると、ホワイトセメントの配合量にもよるが、適度な可使時間を確保することができ、施工性に優れる。

Ｎｏ１４は乳白色を呈していた。これは、カルシウムアルミネートのＦｅ_２Ｏ_３及びＭｇＯの含有量が多いことが原因であると推察される。カルシウムアルミネートのＦｅ_２Ｏ_３を１ｗｔ％以下、ＭｇＯを０．５ｗｔ％以下（特に検出限界以下）とすることにより、白色を呈するセメント系固化材を得ることができる。その結果、顔料を配合したときの色調を鮮やかにすることができる。

ガラス粉末を配合したＮｏ２４〜２７は、ガラス粉末を配合していないＮｏ５と比較して、促進コンバージョンによる促進試験強度比を向上できることがわかった。これによりカルシウムアルミネートのコンバージョンをガラス粉末により防止できることが確認された。

また、本実施例によれば、骨材が液状物に含有されるＮｏ２〜２８は液状物を増量することができるため、粉状物と液状物とを混合するときには、短時間で粉状物を湿潤状態にできることがわかった。これにより混練作業性を向上できることが明らかとなった。

Claims

カルシウムアルミネートを含有する粉状物と、
その粉状物と分離して保管されると共に、ポリマー混和材および水を含有する液状物とを備え、
その液状物または前記粉状物は、骨材を含有していることを特徴とするセメント系固化材。
前記液状物は、増粘剤を含有していることを特徴とする請求項１記載のセメント系固化材。
前記粉状物は、ホワイトセメントを含有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント系固化材。
前記液状物または前記粉状物は、有機系軽量骨材を含有していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のセメント系固化材。
前記液状物または前記粉状物は、ガラス粉末を含有していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のセメント系固化材。
前記液状物または前記粉状物は、繊維を含有していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のセメント系固化材。
前記繊維および前記骨材は、前記液状物に含有されていることを特徴とする請求項６記載のセメント系固化材。
前記カルシウムアルミネートは、６５〜９０ｗｔ％のＡｌ_２Ｏ_３を含有し、Ｆｅ_２Ｏ_３及びＭｇＯの含有率がそれぞれ１ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のセメント系固化材。
前記カルシウムアルミネートは、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３及び１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３を含有し、
前記ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３及び前記１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３の生成比が、粉末Ｘ線回折法による回折強度比で１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３／ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３＝０．０１〜０．１であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のセメント系固化材。