JP2015010000A - 防熱性水硬性組成物、モルタル組成物及びモルタル硬化体 - Google Patents

Abstract

【課題】 躯体との隙間、浮き、クラックを抑制し、良好な流動性による優れた施工性や短時間で平坦性及び平滑性のある床面を形成することができ、液体混和材を使用せず、現場で水と混練するだけで得られ、材料ロスも少なく施工効率が良く、優れた速硬性により次工程を早期に実現でき、工期短縮が可能な防熱性水硬性組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】 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と、無機粉体と、軽量骨材と、流動化剤とを含む、防熱性水硬性組成物であって、無機粉体は、高炉スラグ微粉末及び水酸化アルミニウム微粉末から選ばれる一種又は二種以上であり、軽量骨材は、ガラスを主成分とする原料を焼成して得られたものであり、吸水時間２時間における吸水率が９％以下である、防熱性水硬性組成物を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、防熱性を必要とする船舶等の床構造体に用いられる流動性を有する防熱性水硬性組成物に関する。

防熱性が求められる船舶用のＡ６０級仕切り甲板などの床構造体において、防熱性を有する乾式ボードを敷き、モルタル等で仕上げる工法が一般的に用いられる。

しかし、実際の下地鋼板は溶接部の存在により、凹凸があるため、乾式ボードでは部分的な浮き部が発生し、荷重によりクラックが発生するといった問題がある。また、乾式ボードは、設置に時間がかかること、ジョイント部分の隙間や段差を無くす等の理由により、保護モルタルによる仕上げが入るなど、複数の工程を必要とするため、施工が複雑で時間を要する。また、細かく入り組んだ場所では乾式ボードを切って使用する必要があり、廃材の発生によるロスも発生することから、乾式ボードの代わりに湿式施工による、セメント、混和材、吸水性を有する中空骨材、補強材、混和剤および水を含む密度が０．６〜１．２ｇ／ｃｍ^３、であり、且つ吸水性を有する中空骨材が容積比で５５％〜９０％含む断熱材組成物が特許文献１に開示されている。

特許文献２には、軽量で耐水性や断熱性を有し、特にクラック発生を抑制することができる、ポルトランドセメント、アルミナセメント、及び石膏の和に対して０．１５〜１．５重量倍のポリマーディスパージョンと骨材として軽量発泡骨材（バーミキュライト、パーライト、シリカバルーン等の無機系発泡体）を配合してなるモルタル組成物が開示されている。

特許文献３には、水硬性成分としてアルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏を含み、船舶甲板等の鋼板下地への適応が可能な、施工性に優れたレベリング材を使用した複合床構造体及びその施工方法が開示されている。

特開２００７−２９０９４６号公報 特開昭６１−４０８６２号公報 特開２０１０−７７７０２号公報

しかしながら、防熱材を湿式とした上記発明は、平坦性及び平滑性のある床面の形成に高い技能と長い施工時間が必要であり、施工後に次工程へ移行するための歩行可能な硬化表面状態となるまでに長い養生期間が必要であることから、さらなる改良を必要としていた。さらに、組成物において、粉体に液体混和材、水、等を現場にて各々を計量し混合させるなど複雑な調製手順や手間、容器や残材などの廃材ロス等の課題を有していた。

そこで、本発明は、躯体との隙間、浮き、クラックを抑制し、良好な流動性による優れた施工性や短時間で平坦性及び平滑性のある床面を形成することができ、液体混和材を使用せず、現場で水と混練するだけで得られ、材料ロスも少なく施工効率が良く、優れた速硬性により次工程を早期に実現でき、工期短縮が可能な防熱性水硬性組成物を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために鋭意検討した結果、本発明者らは、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏、無機粉体、軽量骨材、流動化剤を含む防熱性水硬性組成物を用いることによって、優れた流動性、施工性及び平滑性を有するモルタル組成物を得ることができ、さらに、モルタル組成物は優れた速硬性を有することから、施工後の早期開放（次工程への早期移行）が可能であり、軽量で防熱性に優れ、良好な強度特性を有し、収縮が小さく、クラックの発生を抑制できるモルタル硬化体を得ることが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、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からなる水硬性成分と、無機粉体と、軽量骨材と、流動化剤とを含む、防熱性水硬性組成物であって、無機粉体は、高炉スラグ微粉末及び水酸化アルミニウム微粉末から選ばれる一種又は二種以上であり、軽量骨材は、ガラスを主成分とする原料を焼成して得られたものであり、吸水時間２時間における吸水率が９％以下である、防熱性水硬性組成物を提供する。

本発明の防熱性水硬性組成物の好ましい態様［（１）〜（４）］を以下に示す。本発明では、これらの態様を適宜組み合わせることがより好ましい。

（１）本発明の防熱性水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対して、無機粉体３０〜２００質量部、軽量骨材１０〜１２０質量部含むことが好ましい。これにより、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることができる。また、より軽量で防熱性に優れるモルタル硬化体を得ることができる。

（２）本発明の防熱性水硬性組成物は、水硬性成分は、水硬性成分１００質量％中にアルミナセメント３０〜６０質量％、ポルトランドセメント１５〜５０質量％及び石膏１０〜４０質量％含むことが好ましい。これにより、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることができる。また、より優れた速硬性を有するモルタル組成物を得ることができ、施工後の早期開放がより確実となる。また、良好な強度特性や低収縮性を有するモルタル硬化体を得ることができる。

（３）本発明の防熱性水硬性組成物は、軽量骨材は、粒子径が８００μｍ以上の粒子を含まず、且つ粒子径が２１２μｍ以上であり且つ６００μｍ未満である粒子の質量割合が８５〜１００質量％であり、見かけ比重が０．１５〜０．８ｋｇ／Ｌであることが好ましい。これにより、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることができる。また、より軽量で防熱性に優れるモルタル硬化体を得ることができる。

（４）本発明の防熱性水硬性組成物は、さらに増粘剤、消泡剤、凝結調整剤及び樹脂粉末から選ばれる成分を少なくとも１種以上を含むことが好ましい。これにより、本発明の硬化がより確実となる。

本発明では、上述の防熱性水硬性組成物と水とを混練して得られるモルタル組成物を提供する。本発明のモルタル組成物は、上記特徴を有する防熱性水硬性組成物を含有することから、優れた流動性、施工性及び平滑性を有しており、さらに、モルタル組成物は優れた速効性を有することから、施工後の早期開放（次工程への早期移行）が可能であり、軽量で防熱性に優れ、良好な強度特性を有し、収縮が小さく、クラックの発生を抑制できるモルタル硬化体を形成することができる。

本発明では、上述のモルタル組成物を硬化して得られるモルタル硬化体を提供する。本発明のモルタル硬化体は、上記特徴を有する防熱性水硬性組成物及びモルタル組成物を含有することから、軽量で防熱性に優れ、良好な強度特性を有し、収縮が小さく、クラックの発生を抑制できる。

本発明によれば、軽量で防熱性に優れ、良好な強度特性を有し、収縮が小さく、クラックの発生を抑制できるモルタル硬化体を形成可能で、且つ優れた流動性、施工性及び平滑性を有し、さらに、施工後の早期開放（次工程への早期移行）が可能な優れた速硬性を有するモルタル組成物、及びそのようなモルタル組成物を調製することが可能な防熱性水硬性組成物を提供することができる。

耐火試験用試験体を示す模式図である。 耐火試験装置を示す模式図である。 耐火試験装置に試験体を設置した模式図である。 長さ変化測定装置を示す模式図である。

＜防熱性水硬性組成物＞
本発明の防熱性水硬性組成物の好適な実施形態について以下に説明する。本実施形態の防熱性水硬性組成物は、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と、無機粉体と、軽量骨材と、流動化剤とを含む防熱性水硬性組成物である。

アルミナセメントは、鉱物組成の異なるものが数種知られ市販されているが、それらの主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であり、市販品はその種類によらず使用することができる。なかでも、２８００〜４０００ｃｍ^２／ｇのブレーン比表面積を有するアルミナセメントを用いることが好ましい。また、化学分析値として求められるアルミナセメント中のＡｌ_２Ｏ_３量は、３０〜６０質量％が好ましく、Ｆｅ_２Ｏ_３量は、０．５〜２０質量％が好ましい。アルミナセメントのブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ２５２１：１９９５「耐火物用アルミナセメントの物理試験方法」に準じて求められる。

ポルトランドセメントは、水硬性材料として一般的なものであり、いずれの市販品も使用することができる。これらのなかでも、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００９「ポルトランドセメント」で規定されるポルトランドセメントを用いることが好ましい。速硬性の観点から、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント又は超早強ポルトランドセメントの使用が好ましい。

石膏は、例えば、二水石膏、半水石膏及び無水石膏が挙げられ、排煙脱硫やフッ酸製造工程等で副産される石膏、又は天然に産出される石膏のいずれも使用することができる。施工性の観点から、無水石膏の使用が好ましい。

本実施形態の防熱性水硬性組成物に用いられる水硬性成分の配合割合は、水硬性成分１００質量％中に、好ましくはアルミナセメント３０〜６０質量％、ポルトランドセメント１５〜５０質量％及び石膏１０〜４０質量％含み、より好ましくはアルミナセメント３５〜５５質量％、ポルトランドセメント２０〜４５質量％、無水石膏１５〜３５質量％含み、さらに好ましくはアルミナセメント４０〜５０質量％、ポルトランドセメント２５〜４０質量％、無水石膏１８〜３０質量％含み、特に好ましくはアルミナセメント４１〜４７質量％、ポルトランドセメント２７〜３７質量％、無水石膏２０〜２８質量％含む。

水硬性成分の配合割合が上述の範囲であることによって、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることができる。また、より優れた速硬性を有するモルタル組成物を得ることができ、施工後の早期開放がより確実となる。また、良好な強度特性や低収縮性を有するモルタル硬化体を得ることができる。

無機粉体は、高炉スラグ微粉末及び水酸化アルミニウム微粉末から選ばれる一種又は二種以上である。

高炉スラグ微粉末は、ＪＩＳ Ａ ６２０６「コンクリート用高炉スラグ微粉末」で規定される高炉スラグ微粉末であることが好ましい。高炉スラグ微粉末を用いることで、強度発現性及び寸法安定性をより高めることができる。また、高炉スラグ微粉末は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に従い測定されるブレーン比表面積が、好ましくは３０００ｃｍ^２／ｇ以上であり、より好ましくは３０００〜８０００ｃｍ^２／ｇであり、さらに好ましくは３５００〜６０００ｃｍ^２／ｇであり、特に好ましくは４０００〜５０００ｃｍ^２／ｇである。ブレーン比表面積が上述の範囲であることによって、寸法安定性及び防熱性に優れ、良好な強度特性を有するモルタル硬化体を得ることができる。

水酸化アルミニウム微粉末は、製造方法に特に限定されるものではなく、一般的な方法で製造された水酸化アルミニウム微粉末を使用することができる。また、水酸化アルミニウム微粉末の純度（アルミニウム微粉末中におけるＡｌ（ＯＨ）_３の割合）は９５質量％が好ましく、９６質量％以上がより好ましく、９７質量％がさらに好ましく、９８質量％以上が特に好ましい。さらに、水酸化アルミニウム微粉末の平均粒子径は、５０〜８５μｍの範囲であることが好ましく、５５〜８０μｍの範囲であることがより好ましく、６０〜７５μｍの範囲であることが特に好ましい。水酸化アルミニウム微粉末の純度や平均粒子径が上述の範囲であることによって、防熱性に優れ、良好な強度特性を有するモルタル硬化体を得ることができる。ここで、平均粒子径とは乾式ふるいによる測定により得られる値である。

本実施形態の防熱性水硬性組成物に用いられる無機粉体の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは３０〜２００質量部含み、より好ましくは３５〜１００質量部含み、さらに好ましくは４０〜８０質量部含み、特に好ましくは４５〜７５質量部含む。無機粉体の含有量が上述の範囲であることによって、寸法安定性及び防熱性に優れ、良好な強度特性を有するモルタル硬化体を得ることができる。

軽量骨材は、ガラスを主成分とする原料（例えば、ガラスの含有量が８０質量％以上）を焼成する焼成工程を有する製造方法によって得られるガラス発泡体からなる軽量骨材（ガラス発泡骨材）である。原料に含まれるガラスとしては、ビンや板ガラス等の廃ガラスを用いることができる。また、ガラス発泡骨材は軽量であり、主成分としてガラスを含有する球状物であるため、強度が高いうえに吸水量も少ない。したがって、モルタル硬化体の強度を確保しながら、一層の軽量化を図ることができる。

軽量骨材（ガラス骨材）の製造方法は、例えば、主成分として廃ガラスを含む原料をボールミル等の粉砕機で粉砕して調合する調合工程と、調合した原料を造粒機又はスプレードライヤーで球状化して粒状物を得る球状化工程と、粒状物をロータリーキルン等で焼成する焼成工程と、振動篩機により分級する分級工程と、を有する。

軽量骨材の見かけ比重は、好ましくは０．１５〜０．８ｋｇ／Ｌ（リットル）であり、より好ましくは０．２〜０．６ｋｇ／Ｌであり、さらに好ましくは０．２５〜０．５ｋｇ／Ｌであり、特に好ましくは０．３〜０．４５ｋｇ／Ｌである。軽量骨材の見かけ比重を、上述の範囲にすることによって、より軽量で防熱性に優れるモルタル硬化体を得ることができる。ここで、見かけ比重は、パウダーテスタを用いて測定することにより得られる値である。

軽量骨材の吸水率は、吸水時間２時間において、好ましくは９％以下であり、より好ましくは８％以下であり、さらに好ましくは７％以下であり、特に好ましくは６％以下である。また、軽量骨材の吸水率は、給水時間２４時間において、好ましくは１２％以下であり、より好ましくは１１％以下であり、さらに好ましくは１０％以下であり、特に好ましくは９％以下である。軽量骨材の吸水率を、上述の値以下にすることによって、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることができる。また、より軽量で防熱性に優れるモルタル硬化体を得ることができる。ここで、吸水率は、ＪＩＳ Ａ １１３４：２００６「構造用軽量細骨材の密度及び吸水率試験方法」に準じて求められる。

軽量骨材は、粒子径が８００μｍ以上の粒子を含まず、且つ粒子径が２１２μｍ以上であり且つ６００μｍ未満である粒子の質量割合が８５〜１００質量％であることが好ましく、９０〜１００質量％であることがより好ましく、９５〜１００質量％であることがさらに好ましく、９７〜１００質量％であることが特に好ましい。軽量骨材の質量割合を、上述の範囲にすることによって、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることができる。また、より軽量で防熱性に優れるモルタル硬化体を得ることができる。

軽量骨材の粒子径は、ＪＩＳ Ｚ ８８０１：２００６に規定される呼び寸法の異なる数個の篩いを用いて測定することができる。また、本明細書において、「粒子径２１２μｍ以上であり且つ６００μｍ未満である粒子の質量割合」とは、篩目６００μｍの篩いを用いたとき、篩目６００μｍの篩いを通過し、且つ篩目２１２μｍの篩を用いたとき、篩目２１２μｍの篩上に残る粒子の軽量骨材全体に対する質量割合のことをいう。

本実施形態の防熱性水硬性組成物に用いられる軽量骨材の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは１０〜１２０質量部であり、より好ましくは１５〜１１０質量部であり、さらに好ましくは２０〜１０５質量部であり、特に好ましくは２５〜１００質量部である。軽量骨材の含有量を上述の範囲にすることによって、より軽量で防熱性に優れるモルタル硬化体を得ることができる。

流動化剤は、減水効果を合わせ持つ、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、ポリカルボン酸系、ポリエーテル系及びポリエーテル・ポリカルボン酸系等の市販の流動化剤が、その種類を問わず使用でき、特にポリエーテル系及びポリエーテル・ポリカルボン酸等の市販の流動化剤を用いることが好ましい。

本実施形態の防熱性水硬性組成物に用いられる流動化剤の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜２質量部であり、より好ましくは０．０５〜１．５質量部であり、さらに好ましくは０．１〜１質量部であり、特に好ましくは０．１５〜０．５質量部である。流動化剤の含有量を上述の範囲にすることによって、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることができる。

本実施形態の防熱性水硬性組成物は、さらに増粘剤、消泡剤、凝結調整剤及び樹脂粉末から選ばれる成分を少なくとも１種以上を含むことが好ましい。

増粘剤は、増粘剤としては、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の市販品が挙げられる。中でもセルロース系増粘剤は価格や入手のし易さの観点から好ましい。セルロース系増粘剤には、ヒドロキシエチルセルロース、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メチルセルロース等があり、その種類を問わず組み合わせて用いることができる。増粘剤を用いることで、防熱性水硬性組成物の材料分離抵抗性を向上することができる。

増粘剤の２０℃における２％水溶液の粘度は、好ましくは２００００〜４００００ｍＰａ・ｓであり、より好ましくは２２０００〜３８０００ｍＰａ・ｓであり、さらに好ましくは２４０００〜３６０００ｍＰａ・ｓであり、特に好ましくは２５０００〜３５０００ｍＰａ・ｓである。増粘剤の粘度を上述の範囲にすることによって、より優れた施工性や材料分離抵抗性を有するモルタル組成物を得ることができる。ここで、増粘剤の粘度は、増粘剤を２質量％含む水溶液（２０℃）をＢ型粘度系を用いて測定することにより得ることができる。

本実施形態の防熱性水硬性組成物に用いられる増粘剤の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．１〜２質量部であり、より好ましくは０．１５〜１質量部であり、さらに好ましくは０．２〜０．９質量部であり、特に好ましくは０．２５〜０．８質量部である。増粘剤の含有量を上述の範囲にすることによって、より優れた施工性や材料分離抵抗性を有するモルタル組成物を得ることができる。

消泡剤は、シリコーン系、アルコール系及び／又はポリエーテル系などの合成物質及び／又は植物由来の天然物質など、公知のものが挙げられる。中でもポリエーテル系消泡剤は価格や入手のし易さの観点から好ましい。消泡剤を用いることで、防熱性水硬性組成物の消泡効果を向上することができる。

本実施形態の防熱性水硬性組成物に用いられる消泡剤の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜０．３質量部であり、より好ましくは０．０３〜０．２質量部であり、さらに好ましくは０．０４〜０．１５質量部であり、特に好ましくは０．０５〜０．１２質量部である。消泡剤の含有量を上述の範囲にすることによって、より優れた施工性や消泡性を有するモルタル組成物を得ることができる。

凝結調整剤は、水硬性成分の水和反応を促進する凝結促進剤と水硬性成分の水和反応を遅延する凝結遅延剤があり、使用する水硬性成分の配合に応じてこれらの成分や含有量を適宜選択し、組み合わせて使用することができる。

凝結遅延剤は、公知のものを用いることができる。一例として、オキシカルボン酸類等の有機酸や、グルコース、マルトース、デキストリン等の糖類、重炭酸ナトリウムやリン酸ナトリウム等を、それぞれの成分を単独で又は２種以上の成分を併用して用いることができる。

オキシカルボン酸類は、オキシカルボン酸及びこれらの塩を含む。オキシカルボン酸としては、例えば、クエン酸、グルコン酸、酒石酸、グリコール酸、乳酸、ヒドロアクリル酸、α−オキシ酪酸、グリセリン酸、タルトロン酸、リンゴ酸等の脂肪族オキシ酸、サリチル酸、ｍ−オキシ安息香酸、ｐ−オキシ安息香酸、没食子酸、マンデル酸及びトロパ酸等の芳香族オキシ酸を挙げることができる。

オキシカルボン酸の塩としては、例えば、アルカリ金属塩（具体的にはナトリウム塩及びカリウム塩等）及びアルカリ土類金属塩（具体的にはカルシウム塩、バリウム塩及びマグネシウム塩等）を挙げることができ、ナトリウム塩がより好ましい。また、特に、酒石酸ナトリウムが、凝結遅延効果、入手容易性及び価格の面から好ましく、重炭酸ナトリウムと併用することが更に好ましい。

凝結促進剤としては、公知の凝結を促進する成分を用いることができる。例えば、凝結促進効果を有するリチウム塩、硫酸アルミニウム及び塩化カルシウムを好適に用いることができ、これらを数種組み合わせて使用することができる。

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、硝酸リチウム及び水酸化リチウム等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、リンゴ酸リチウム及びクエン酸リチウム等の有機酸有機リチウム塩を挙げることができる。特に炭酸リチウムは、凝結促進効果、入手容易性及び価格の面から好ましい。

本実施形態の防熱性水硬性組成物に用いられる、公知の凝結遅延剤及び凝結促進剤を組み合わせて使用する凝結調整剤の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜１．０質量部であり、より好ましくは０．０５〜０．８質量部であり、さらに好ましくは０．１〜０．７質量部であり、特に好ましくは０．２〜０．６質量部である。凝結調整剤の含有量を上述の範囲で用いることによって、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることができる。

樹脂粉末は、特にその種類及び製造方法は限定されず、公知の製造方法で製造されたものを用いることができる。また、樹脂粉末としては、ブロッキング防止剤を主に樹脂粉末の表面に付着しているものを好適に用いることができる。また、樹脂粉末としては、水性ポリマーディスパージョンを噴霧やフリーズドライなどの方法で、溶媒を除去し乾燥した再乳化形の樹脂粉末を用いることができる。本発明では、樹脂粉末として保護コロイドアクリルエマルジョンから製造されたアクリル共重合系の再乳化形樹脂粉末を用いることができる。特に、保護コロイドアクリルエマルジョンから製造されたアクリル酸エステル／メタクリル酸エステル供重合体の再乳化形樹脂粉末を用いることが好ましい。

樹脂粉末の１次粒子（エマルジョン）の平均粒子径は、好ましくは０．２〜０．８μｍの範囲であり、より好ましくは０．２５〜０．７５μｍの範囲であり、さらに好ましくは０．３〜０．７μｍの範囲であり、特に好ましくは０．３５〜０．６５μｍの範囲のものを選択して用いることが好ましい。平均粒子径が上述の範囲であることにより、良好な施工性と、緻密なポリマーフィルムの形成によって得られる優れた接着性や耐久性・耐候性とを併せて得ることができる。

１次粒子の平均粒子径が上述の範囲の樹脂粉末を用いた防熱性水硬性組成物は、モルタル組成物の施工作業を行う過程で、より良好な施工性を得ることができる。

本実施形態の防熱性水硬性組成物に用いられる樹脂粉末の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは２〜７質量部であり、より好ましくは２．５〜６．５質量部であり、さらに好ましくは３〜６質量部であり、特に好ましくは３．５〜５．５質量部である。樹脂粉末の含有量を上述の範囲とすることによって、より優れた施工性を有するモルタル組成物を得ることができる。また、より優れた防熱性や接着性を有するモルタル硬化体を得ることができる。

本実施形態の防熱性水硬性組成物は、防熱性を必要とする船舶等の床構造体に好適に用いることができる。本実施形態の防熱性水硬性組成物を用いて、優れた流動性、施工性、平滑性及び速硬性を有するモルタル組成物を得ることができる。

＜モルタル組成物＞
本発明のモルタル組成物は、上述の防熱性水硬性組成物と水とを配合し混練することによって調製することができる。本発明のモルタル組成物の好適な実施形態を以下に説明する。本実施形態のモルタル組成物は、防熱性を必要とする船舶等の床構造体に好適に用いることができる。モルタル組成物を調製する際に、水の配合量を適宜変更することによって、モルタル組成物のフロー値を調整することができる。このように水の配合量を変更することによって、用途に適したモルタル組成物を調製することができる。ここで、フロー値とは、社団法人日本建築学会ＪＡＳＳ １５Ｍ−１０３「セルフレベリング材の品質基準」に準拠して測定される値（単位：ｍｍ）である。

水の配合量は、防熱性水硬性組成物１００質量部に対し、好ましくは２５〜６０質量部であり、より好ましくは３０〜５５質量部であり、さらに好ましくは３２〜５３質量部であり、特に好ましくは３４〜５２質量部である。

本実施形態のモルタル組成物の２０℃におけるフロー値は、好ましくは１６０〜２１０ｍｍであり、より好ましくは１６５〜２００ｍｍであり、さらに好ましくは１６８〜１９７ｍｍであり、特に好ましくは１７０〜１９５ｍｍである。フロー値が上述の範囲であることによって、より優れた施工性を有するモルタル組成物とすることができる。

また、施工性の指標の一つとしてコテ作業性がある。モルタル組成物を施工面に流し込んだ後に、コテあるいはトンボを用いてモルタル組成物表面が平坦及び平滑になるように表面を均す作業を行う。表面を均す際に、コテやトンボに掛かる力が軽く、表面からコテやトンボを離す際にべたつかず軽い力で離すことができ、容易に表面を平坦及び平滑にできる方が良い。モルタル組成物のコテ作業性は、好ましくは○であり、より好ましくは◎である。×の場合はモルタル組成物表面を平坦及び平滑に施工することが困難である。

さらに、本実施形態のモルタル組成物は、施工後の早期開放（次工程への早期移行）を行うために、施工後に速やかに硬化を開始することができる。この速硬性の指標として、モルタル組成物を調製後、材齢３時間の表面硬度は、好ましくは６以上であり、より好ましくは７以上であり、さらに好ましくは８以上であり、特に好ましくは９以上である。表面硬度が上述の値以上であることによって、優れた速硬性を有し、施工後の早期開放（次工程への早期移行）が可能となる。

＜モルタル硬化体＞
本発明のモルタル硬化体は、上述のモルタル組成物を硬化させることによって得ることができる。本発明のモルタル硬化体の好適な実施形態を以下に説明する。本実施形態のモルタル硬化体は、防熱性を必要とする船舶等の床構造体に好適に用いることができる。すなわち、上述のモルタル組成物が硬化して形成される本実施形態のモルタル硬化体は、軽量で防熱性に優れ、良好な強度特性を有し、収縮が小さく、クラックの発生を抑制できる。

本実施形態のモルタル硬化体の材齢２８日の比重は、好ましくは１．５以下であり、より好ましくは１．４以下であり、さらに好ましくは１．３以下であり、特に好ましくは１．２以下である。比重が上述の値以下であることによって、優れた軽量性を有することがより確実となる。

本実施形態のモルタル硬化体の防熱性の指標の一つとして、耐火試験における６０分昇温後の最高温度が、好ましくは２５０℃以下であり、より好ましくは２２５℃以下であり、さらに好ましくは２００℃以下であり、特に好ましくは１７５℃以下である。また、耐火試験における６０分昇温後の平均温度が、好ましくは２２０℃以下であり、より好ましくは２００℃以下であり、さらに好ましくは１８０℃以下であり、特に好ましくは１６０℃以下である。最高温度及び平均温度が上述の値以下であることによって、優れた防熱性を有する。ここで、耐火試験の方法については後述する。

本実施形態のモルタル硬化体の防熱性の指標の一つとして、熱伝導率が、好ましくは０．５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、より好ましくは０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、さらに好ましくは０．３０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、特に好ましくは０．２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。熱伝導率が上述の値以下であることによって、優れた防熱性を有する。ここで、熱伝導率の測定方法については後述のモルタル組成物及びモルタル硬化体の物性の評価方法にて詳細を説明する。

本実施形態のモルタル硬化体の材齢２８日の圧縮強度は、好ましくは５Ｎ／ｍｍ^２以上であり、より好ましくは１０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、特に好ましくは１５Ｎ／ｍｍ^２以上である。圧縮強度が上述の値以上であることによって、良好な強度特性を有する。ここで、圧縮強度とは、社団法人日本建築学会ＪＡＳＳ １５Ｍ−１０３「セルフレベリング材の品質基準」に準拠して測定される値（単位：Ｎ／ｍｍ^２）である。

本実施形態のモルタル硬化体の材齢２８日の収縮率は、好ましくは−０．１００％〜０であり、より好ましくは−０．０９０％〜０であり、さらに好ましくは−０．０８０％〜０であり、特に好ましくは−０．０６０％〜０である。収縮率が上述の範囲であることによって、収縮が小さく、クラックの発生を抑制できる（優れた低収縮性を有する）。ここで、（−）マイナスは収縮を表す。また、収縮率の測定方法については後述のモルタル組成物及びモルタル硬化体の物性の評価方法にて詳細を説明する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。

以下に実験例を挙げて本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。

（実験例１）
［使用材料］
以下（１）〜（９）に示す原材料を準備した。
（１）水硬性成分
・アルミナセメント［ＡＣ］（フォンジュ、ブレーン比表面積３１００ｃｍ^２／ｇ、ケルネオス社製）
・ポルトランドセメント［ＰＣ］（早強ポルトランドセメント、ブレーン比表面積＝４５００ｃｍ^２／ｇ、宇部三菱セメント社製）
・石膏［ＧＧ］（フッ酸無水石膏、ブレーン比表面積３８８０ｃｍ^２／ｇ、セントラル硝子社製）
上記材料を表２に示す割合で配合し、水硬性成分を調製した。
（２）無機粉体
・水酸化アルミニウム微粉末（純度９９．６％、平均粒子径６６μｍ）
・高炉スラグ微粉末（ブレーン比表面積４４００ｃｍ^２／ｇ）
（３）軽量骨材
・ガラス質骨材（見かけ比重０．３８ｋｇ／Ｌ、吸水率［６％／２時間、９％／２４時間］、ＪＩＳ篩を使用して測定した珪砂の粒度構成を表１に示す。）
（４）細骨材
・珪砂（６号、見かけ比重１．５８ｋｇ／Ｌ、吸水率１．１６％／２４時間、ＪＩＳ篩を使用して測定した珪砂の粒度構成を表１に示す。）

軽量骨材及び珪砂の見かけ比重は、ホソカワミクロン社製のパウダーテスタＥ型を用いて測定した。

軽量骨材の吸水率は、ＪＩＳ Ａ １１３４：２００６「構造用軽量細骨材の密度及び吸水率試験方法」に準じて測定し、珪砂の吸水率は、ＪＩＳ Ａ １１０９：２００６「細骨材の密度及び吸水率試験方法」に準拠して測定した。

（５）流動化剤
・ポリエーテル・ポリカルボン酸系流動化剤（花王社製）
（６）増粘剤
・セルロース系増粘剤（ヒドロキシエチルメチルセルロース、２０℃における２％水溶液粘度２８８００ｍＰａ・ｓ、松本油脂社製）

増粘剤の粘度は、Ｂ型粘度計（東京計器社製デジタル粘度計：ＤＶＬ−Ｂ）を用い、増粘剤を２質量％含む水溶液（２０℃）について、ローターＮｏ．４、ローター回転数１２ｒｐｍの条件で測定した。

（７）消泡剤
・ポリエーテル系消泡剤（サンノプコ社製）
（８）凝結調整剤
・凝結調整剤（炭酸リチウム、酒石酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム）
（９）樹脂粉末
・アクリル酸エステル／メタクリル酸エステル供重合体の再乳化形樹脂粉末（１次粒子（エマルジョン）の平均粒子径０．５μｍ）

上述の（１）水硬性成分、（２）無機粉体、（３）軽量骨材、（４）珪砂、（５）流動化剤、（６）増粘剤、（７）消泡剤、（８）凝結遅延剤、（９）樹脂粉末を表２に示す割合で防熱性水硬性組成物の各配合を調製した。

［モルタル組成物の調製］
表２に示す配合割合で調製した防熱性水硬性組成物の各配合１００質量部に対して、表３に示す水量を配合して混練し、各配合のモルタル組成物を調製した。混練は、温度２０℃、相対湿度６５％の条件下で、ケミスターラーを用いて回転数６５０ｒｐｍで３分間行った。

［モルタル組成物及びモルタル硬化体の物性の評価方法］
調製した防熱性水硬性組成物の各配合のモルタル組成物のフロー値、コテ作業性、表面硬度、及びモルタル硬化体の硬化体比重、耐火試験、熱伝導率、圧縮強度、収縮率を測定した。測定結果は表３に示す通りであった。また、各測定は以下に示す方法で行った。

（１）フロー値の測定方法
社団法人日本建築学会ＪＡＳＳ １５Ｍ−１０３「セルフレベリング材の品質基準」に記載の試験方法に準拠してフロー値を測定した。
（２）コテ作業性の評価方法
２０℃で調製した混練直後のモルタル組成物を、内寸６１０×３０５×２５ｍｍの型枠に施工し試験体を作製する際にコテを用いてモルタル組成物表面の均しを行い、コテに掛かる力が軽く、表面からコテを離す際にべたつかず軽い力で離すことができ、容易に表面を平坦及び平滑にできるかどうか評価した。
（３）表面硬度の測定方法
２０℃で調製した混練直後のモルタル組成物を、内寸１３０×１９０ｍｍのプラスチック容器に厚み１０ｍｍになるように施工し、材齢３時間の表面硬度をスプリング式硬度計タイプＤ型（（株）上島製作所製）を用いて、任意の４カ所の表面硬度を測定し、そのスプリング式硬度計タイプＤ型のゲージの読み取り値の平均値をその時間の表面硬度とした。
（４）硬化体比重の測定方法
材齢２８日の圧縮強度用試験体の体積と重量を測定し、硬化体比重を求めた。
（５）耐火試験による防熱性の評価方法
図１に示すように温度２０℃、相対湿度６５％の条件下でモルタル組成物を６１０×３０５×２５ｍｍとなるように型枠に施工し、７日間養生した。その後、脱型して、温度６０℃で２４時間乾燥し、さらに温度２０℃で２４時間養生することで、モルタル硬化体３を形成した。鋼板２の上にモルタル硬化体３を設置することで、測定用の試験体１を調製した。耐火試験用のガス炉５は、図２に示すように内寸６００×５００×５９５ｍｍで開口部を１面有するガス炉であり、開口部の対面に炉内加熱用のガスバーナー７が中心線Xに沿って縦に３基設置され、熱電対６がガスバーナー７と同じ高さになるように、開口部付近の左面より縦に３基設置されている。まず、調製した試験体１を、図３に示すように鋼板２が炉内側になるようにガス炉５の開口部に設置し、試験体１を固定するための固定具１０を設置した。次に、隙間にセラミックウール断熱材９を詰め、試験体１のモルタル硬化体３に接するように表面温度測定用センサー８を中心線Xに沿って縦に５基設置した。炉内加熱温度を標準温度曲線（Ｔ＝３４５ｌｏｇ_１０（８ｔ＋１）＋２０）に沿って６０分間でＴ＝９４５℃となるように昇温制御し、測定開始（昇温開始）から６０分後の５点の表面温度を測定し、最高温度及び５点の平均温度を算出した。表面温度測定用センサー８は、株式会社佐藤計量器社製防水型デジタル温度計（本体：ＳＫ−１２５０ＭＣＩＩＩα、センサーヘッド：ＭＣ−Ｋ３０７ＩＩＩ）を使用した。
（６）熱伝導率の測定方法
京都電子工業社製ＱＴＭ５００を用いて熱伝導率を測定した。２０℃で調製した混練直後のモルタル組成物を内寸１００×２００×厚み３０ｍｍの型枠に施工し、材齢２８日養生したものを試験体とし、１００×２００ｍｍの面の両面側より測定を行い、その平均値より算出した。測定温度は２３℃とした。
（６）圧縮強度の測定方法
社団法人日本建築学会ＪＡＳＳ １５Ｍ−１０３「セルフレベリング材の品質基準」に記載の試験方法に準拠して材齢２８日の圧縮強度を測定した。
（７）収縮率の測定方法
収縮率の測定は、図４に示す長さ変化測定装置２１を用いた。図４（ａ）は測定装置２１の上面図であり、（ｂ）は測定装置２１の断面図である。２０℃で調製した混練直後のモルタル組成物を型枠２２内部に、型枠２２の高さｃ（１０ｍｍ）まで施工し、施工直後より長さ変化の測定を開始し、測定間隔は５分毎に行い、材齢２８日まで気温２０℃、相対湿度６５％の環境下にて測定した。収縮率は、測定間隔毎における、図４（ａ）に示すＳＵＳ製円盤２５ｂと渦電流式変位センサー２４の端部（ＳＵＳ製円盤２５ｂ側の端部）との間隔の変化量（ｍｍ）を、測定開始時のＳＵＳ製円盤２５ａとＳＵＳ製円盤２５ｃとの間隔ｂ（４８０ｍｍ）で除して、百分率で表した値とした。収縮率にマイナスの符号がつく場合は測定開始より収縮していることを意味し、長さ変化率に符号がつかない場合は測定開始より膨張していることを意味する。

表３に示す通り、軽量骨材を使用せず珪砂を使用した比較例１は、硬化体比重が１．７５と大きく、熱伝導率が０．８５Ｗ／ｍ・Ｋと大きく、耐火試験の６０分昇温の最高温度は３１０℃及び平均温度は２８６℃と各々高く、防熱性が悪い結果を示した。軽量骨材が１３３質量部と多く含む比較例２は、フロー値が１５５ｍｍと低く、材齢３時間の表面硬度が５と低く、圧縮強度が４．７Ｎ／ｍｍ^２と低い結果を示した。軽量骨材及び珪砂を含まない比較例３は、フロー値は良好であるが、コテ作業性が×と悪く、収縮率の測定においてひび割れが発生した。

実施例１〜９は、硬化体比重が小さく、熱電度率が低い結果を示し、耐火試験の６０分昇温の最高温度及び平均温度が低く、防熱性は良好であった。フロー値も約１８０ｍｍ前後と良好であり、コテ作業性も良好であった。また、材齢３時間の表面硬度も１０以上であり、優れた速硬性を示した。中でも、実施例６〜８はより防熱性が良好であり、実施例１及び９は収縮率が小さく、より良好であった。

以上のことから、本実施形態の防熱性水硬性組成物は、軽量で防熱性に優れ、良好な強度特性を有し、収縮が小さく、クラックの発生を抑制できるモルタル硬化体を形成可能で、且つ優れた流動性、施工性及び平滑性を有し、さらに、施工後の早期開放（次工程への早期移行）が可能な優れた速硬性を有するモルタル組成物を調製することが可能であることが確認された。

１…試験体、２…鋼板、３…モルタル硬化体、５…ガス炉、６…熱電対、７…ガスバーナー、８…表面温度測定用センサー、９…セラミックウール断熱材、１０…固定具、２１…長さ変化測定装置、２２…型枠、２３…緩衝材、２４…渦電流式変位センサー、２５…ＳＵＳ製円盤（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）、２６…ＳＵＳ棒（２６ａ，２６ｂ）、２７…フッ素樹脂シート

Claims (7)

1. 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と、無機粉体と、軽量骨材と、流動化剤とを含む、防熱性水硬性組成物であって、
   前記無機粉体は、高炉スラグ微粉末及び水酸化アルミニウム微粉末から選ばれる一種又は二種以上であり、
   前記軽量骨材は、ガラスを主成分とする原料を焼成して得られたものであり、吸水時間２時間における吸水率が９％以下である、
   防熱性水硬性組成物。
2. 前記水硬性成分１００質量部に対して、無機粉体３０〜２００質量部、軽量骨材１０〜１２０質量部含む、
   請求項１記載の防熱性水硬性組成物。
3. 前記水硬性成分は、水硬性成分１００質量％中にアルミナセメント３０〜６０質量％、ポルトランドセメント１５〜５０質量％及び石膏１０〜４０質量％含む、
   請求項１又は請求項２記載の防熱性水硬性組成物。
4. 前記軽量骨材は、粒子径が８００μｍ以上の粒子を含まず、且つ粒子径が２１２μｍ以上であり且つ６００μｍ未満である粒子の質量割合が８５〜１００質量％であり、見かけ比重が０．１５〜０．８ｋｇ／Ｌである、
   請求項１〜３のいずれか１項記載の防熱性水硬性組成物。
5. 前記防熱性水硬性組成物は、さらに増粘剤、消泡剤、凝結調整剤及び樹脂粉末から選ばれる成分を少なくとも１種以上を含む、
   請求項１〜４のいずれか１項記載の防熱性水硬性組成物。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の防熱性水硬性組成物と水とを混練して得られるモルタル組成物。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の防熱性水硬性組成物と水とを混練して得られるモルタルを硬化させて得られるモルタル硬化体。

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