JP2017160090A - セメントモルタル組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】作業現場の合理化において、セメントモルタル組成物に要求される、流動性の経時的変化が少なく、鏝塗り等での良好な作業性、高い保水性、ダレ防止性を持つセメントモルタルの提供。【解決手段】水溶性セルロースエーテル、タピオカを原料とする澱粉誘導体、セメント、骨材及び水を含むセメントモルタル組成物。更に、ポリアクリルアミドを含むことが好ましいセメントモルタル組成物。前記水溶性セルロースエーテルが、ヒドロキシアルキルアルキルセルロースであり、前記ヒドロキシアルキルアルキルセルロースが、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及び／又はヒドロキシエチルメチルセルロースである、セメントモルタル組成物。前記水溶性セルロースエーテルとタピオカを原料とする澱粉誘導体との添加比率が、質量比として５１：４９〜９９：１である、セメントモルタル組成物。【選択図】なし
Description
本発明は、セメントモルタル組成物に関し、更に詳しくは、流動性の経時的な変化が少なく、鏝塗り作業性が優れ、かつ凝結時間が短く、工期を短縮可能なセメントモルタル組成物に関する。
左官材等の鏝で塗布するセメントモルタル組成物は、古くは天然物の「つのまた」等の海藻から得られる糊を加えることにより、塗布時の良好な作業性を確保していた。その後、半合成樹脂として水溶性セルロースエーテルが開発され、広く使用されている。
このようなセメントモルタル組成物に関し、要求される物性として、良好な作業性（鏝による塗り易さ・仕上げのし易さ）、高い保水性（ドライアウト等による硬化不良防止）、ダレ防止性（タイルのズレ防止）等が求められており、作業現場での合理化が進む近年、これらの要求はますます高度になってきている。
例えば、特許文献１（特開２００７−２６９５０１号公報）では、メチルセルロース系増粘剤と加工澱粉を使用する方法が提案されている。
例えば、特許文献１（特開２００７−２６９５０１号公報）では、メチルセルロース系増粘剤と加工澱粉を使用する方法が提案されている。
しかし、特許文献１の方法では、使用する加工澱粉の原料品質が限定されておらず、鏝塗り作業性の改善が十分でなかったり、凝結時間が著しく遅くなるなど、所望の特性が満足に得られない場合があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、流動性の経時的な変化が少なく、鏝塗り作業性が優れ、かつ凝結時間が短く、工期を短縮可能なセメントモルタル組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を行った結果、水溶性セルロースエーテルとタピオカを原料とした澱粉誘導体とを用いることにより、上記課題に対して顕著な効果を発現することを見出した。即ち、水溶性セルロースエーテル、タピオカを原料とする澱粉誘導体、セメント、骨材及び水をセメントモルタル組成物に配合すること、更に好ましくはポリアクリルアミドを配合することによって、流動性の経時的な変化が少なく、安定的に鏝塗り作業性が良好となり、かつ凝結時間が短く、工期の短縮が可能となり、馬鈴薯を原料とする澱粉誘導体を使用した場合には達成し得ない格別な作用効果を付与できることを知見し、本発明を完成するに至った。
従って、本発明は下記のセメントモルタル組成物を提供する。
〔１〕
水溶性セルロースエーテル、タピオカを原料とする澱粉誘導体、セメント、骨材及び水を含むことを特徴とするセメントモルタル組成物。
〔２〕
更に、ポリアクリルアミドを含む〔１〕記載のセメントモルタル組成物。
〔３〕
前記水溶性セルロースエーテルが、ヒドロキシアルキルアルキルセルロースである〔１〕又は〔２〕記載のセメントモルタル組成物。
〔４〕
前記ヒドロキシアルキルアルキルセルロースが、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及び／又はヒドロキシエチルメチルセルロースである〔３〕記載のセメントモルタル組成物。
〔５〕
前記ヒドロキシアルキルアルキルセルロースが、アルキル基の置換度が１〜２、ヒドロキシアルキル基の置換モル数が０．０５〜０．４５のものである〔３〕又は〔４〕記載のセメントモルタル組成物。
〔６〕
タピオカを原料とする澱粉誘導体が、ヒドロキシプロピル化澱粉及び／又はヒドロキシエチル化澱粉である〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載のセメントモルタル組成物。
〔７〕
前記水溶性セルロースエーテルとタピオカを原料とする澱粉誘導体との添加比率が、質量比として５１：４９〜９９：１である〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載のセメントモルタル組成物。
〔１〕
水溶性セルロースエーテル、タピオカを原料とする澱粉誘導体、セメント、骨材及び水を含むことを特徴とするセメントモルタル組成物。
〔２〕
更に、ポリアクリルアミドを含む〔１〕記載のセメントモルタル組成物。
〔３〕
前記水溶性セルロースエーテルが、ヒドロキシアルキルアルキルセルロースである〔１〕又は〔２〕記載のセメントモルタル組成物。
〔４〕
前記ヒドロキシアルキルアルキルセルロースが、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及び／又はヒドロキシエチルメチルセルロースである〔３〕記載のセメントモルタル組成物。
〔５〕
前記ヒドロキシアルキルアルキルセルロースが、アルキル基の置換度が１〜２、ヒドロキシアルキル基の置換モル数が０．０５〜０．４５のものである〔３〕又は〔４〕記載のセメントモルタル組成物。
〔６〕
タピオカを原料とする澱粉誘導体が、ヒドロキシプロピル化澱粉及び／又はヒドロキシエチル化澱粉である〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載のセメントモルタル組成物。
〔７〕
前記水溶性セルロースエーテルとタピオカを原料とする澱粉誘導体との添加比率が、質量比として５１：４９〜９９：１である〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載のセメントモルタル組成物。
本発明によれば、流動性の経時的な変化が少なく、鏝塗り作業性が優れ、かつ凝結時間が短く、工期を短縮可能なセメントモルタル組成物を提供することができる。
本発明のセメントモルタル組成物は、水溶性セルロースエーテル、タピオカを原料とする澱粉誘導体、セメント、骨材及び水を含有し、更に好ましくはポリアクリルアミドを含有する。
本発明のセメントモルタル組成物は、保水性、可塑性を確保するため、水溶性セルロースエーテルを含む。
水溶性セルロースエーテルとして具体的には、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、ヒドロキシエチルエチルセルロース等のヒドロキシアルキルアルキルセルロース、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等のヒドロキシアルキルセルロース、メチルセルロース等のアルキルセルロースが挙げられるが、本発明においては、保水性、鏝塗り作業の点から、特にヒドロキシアルキルアルキルセルロースを使用することが好ましく、より好ましくは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である。
水溶性セルロースエーテルとして具体的には、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、ヒドロキシエチルエチルセルロース等のヒドロキシアルキルアルキルセルロース、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等のヒドロキシアルキルセルロース、メチルセルロース等のアルキルセルロースが挙げられるが、本発明においては、保水性、鏝塗り作業の点から、特にヒドロキシアルキルアルキルセルロースを使用することが好ましく、より好ましくは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である。
更に、上記水溶性セルロースエーテルは、保水性、凝結遅延性の点から、アルキル基の置換度が１〜２であることが好ましく、より好ましくは１．２〜１．９、更に好ましくは１．４〜１．８である。また、ヒドロキシアルキル基の置換モル数が０．０５〜３であることが好ましく、より好ましくは０．１〜２．９、更に好ましくは０．１５〜２．８である。
具体的にヒドロキシアルキルアルキルセルロースでは、アルキル基の置換度が好ましくは１．０〜２．０、より好ましくは１．２〜１．９、更に好ましくは１．４〜１．８であり、ヒドロキシアルキル基の置換モル数が好ましくは０．０５〜０．４５、より好ましくは０．１０〜０．４０、更に好ましくは０．１５〜０．３５である。
ヒドロキシアルキルセルロースでは、ヒドロキシアルキル基の置換モル数が好ましくは０．０５〜３．００、より好ましくは０．１０〜２．９０、更に好ましくは０．１５〜２．８０である。
アルキルセルロースでは、アルキル基の置換度が好ましくは１．０〜２．０、より好ましくは１．２〜１．９、更に好ましくは１．４〜１．８である。
具体的にヒドロキシアルキルアルキルセルロースでは、アルキル基の置換度が好ましくは１．０〜２．０、より好ましくは１．２〜１．９、更に好ましくは１．４〜１．８であり、ヒドロキシアルキル基の置換モル数が好ましくは０．０５〜０．４５、より好ましくは０．１０〜０．４０、更に好ましくは０．１５〜０．３５である。
ヒドロキシアルキルセルロースでは、ヒドロキシアルキル基の置換モル数が好ましくは０．０５〜３．００、より好ましくは０．１０〜２．９０、更に好ましくは０．１５〜２．８０である。
アルキルセルロースでは、アルキル基の置換度が好ましくは１．０〜２．０、より好ましくは１．２〜１．９、更に好ましくは１．４〜１．８である。
なお、上記水溶性セルロースエーテルにおいて、アルキル基の置換度は、セルロースのグルコース環単位当たり、アルコキシ基で置換された水酸基の平均個数であり、ヒドロキシアルキル基の置換モル数は、セルロースのグルコース環単位当たりに付加したヒドロキシアルコキシ基の平均モル数である（以下同様。）。
上記の水溶性セルロースエーテルの置換度（アルキル基の置換度、ヒドロキシアルキル基の置換モル数）の測定方法としては、第１６改正日本薬局方記載のヒプロメロース（ヒドロキシプロピルメチルセルロース）の置換度分析方法により測定される値から算出できる。
上記の水溶性セルロースエーテルの置換度（アルキル基の置換度、ヒドロキシアルキル基の置換モル数）の測定方法としては、第１６改正日本薬局方記載のヒプロメロース（ヒドロキシプロピルメチルセルロース）の置換度分析方法により測定される値から算出できる。
水溶性セルロースエーテルの粘度は、保水性、鏝塗り作業性の点から、Ｂ−Ｈ型粘度計の回転数２０ｒｐｍにおいて、２０℃における１質量％の水溶液粘度が、好ましくは５〜３０，０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは１０〜２５，０００ｍＰａ・ｓ、更に好ましくは１５〜２３，０００ｍＰａ・ｓ、とりわけ好ましくは３０〜２２，０００ｍＰａ・ｓである。
水溶性セルロースエーテルの添加量は、保水性、鏝塗り作業性の点から、後述するセメント及び骨材の合計量（以下、主成分系の合計量と略記。）１００質量部に対し、好ましくは０．０２〜１．２質量部、より好ましくは０．０３〜０．７質量部、更に好ましくは０．０４〜０．５５質量部である。
本発明では、鏝塗り作業性改善を目的として、タピオカを原料とする澱粉誘導体を用いる。タピオカを原料とした澱粉誘導体は、馬鈴薯など他の原料から製造した澱粉誘導体に比べ、セメントへの凝結遅延性が少なく、工期の短縮が可能となる。
タピオカを原料とした澱粉誘導体としては、ヒドロキシプロピル化澱粉、ヒドロキシエチル化澱粉等が挙げられ、１種又は２種以上を使用し得るが、特に、鏝塗り作業性改善の点から、ヒドロキシプロピル化澱粉を使用することが好ましい。
上記澱粉誘導体の置換モル数は、鏝塗り作業性の点から、好ましくは０．０１〜０．５０、より好ましくは０．０５〜０．４５、更に好ましくは０．１０〜０．４０である。
上記澱粉誘導体の置換モル数とは、澱粉のグルコース環当たりに付加したヒドロキシプロピル基、ヒドロキシエチル基等の置換基のモル数をいう。澱粉誘導体の置換モル数の測定方法としては、澱粉・関連糖質実験法（中村，貝沼編，学会出版センター）に記載の方法が挙げられ、この方法によって測定できる。
上記澱粉誘導体の置換モル数とは、澱粉のグルコース環当たりに付加したヒドロキシプロピル基、ヒドロキシエチル基等の置換基のモル数をいう。澱粉誘導体の置換モル数の測定方法としては、澱粉・関連糖質実験法（中村，貝沼編，学会出版センター）に記載の方法が挙げられ、この方法によって測定できる。
タピオカを原料とした澱粉誘導体の粘度は、鏝塗り作業性の点から、Ｂ−Ｈ型粘度計の回転数２０ｒｐｍにおいて、２０℃における５質量％の水溶液粘度が、好ましくは５〜５０，０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは１０〜４０，０００ｍＰａ・ｓ、更に好ましくは２０〜３０，０００ｍＰａ・ｓ、とりわけ好ましくは４０〜２０，０００ｍＰａ・ｓである。
タピオカを原料とした澱粉誘導体の添加量は、鏝塗り作業性改善の点から、主成分系の合計量１００質量部に対して０．００２〜０．６質量部が好ましく、より好ましくは０．０１５〜０．３質量部、更に好ましくは０．０２〜０．２質量部である。
更に、水溶性セルロースエーテルとタピオカを原料とする澱粉誘導体との添加比率は、質量比として好ましくは５１：４９〜９９：１、より好ましくは６０：４０〜９７：３、更に好ましくは７０：３０〜９５：５である。添加比率が上記範囲内であると、保水性と鏝塗り作業性がより優れる。上記範囲外の場合、保水性と鏝塗り作業性改善の両方を満足できない場合がある。
セメントとしては、普通ポルトランドセメント、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、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント、超早強ポルトランドセメント等の各種のセメントを用いることができる。
セメントの添加量は、強度、硬化後の表面ひび割れの点から、主成分系の合計量１００質量部中１５〜８５質量部が好ましく、より好ましくは２０〜８０質量部、更に好ましくは２５〜７５質量部である。
骨材としては、一般の生コン製造や左官用細骨材に用いられる川砂、山砂、海砂、陸砂、珪砂等が好適である。粒径は、好ましくは０．０７５〜５ｍｍ、より好ましくは０．０７５〜２ｍｍ、更に好ましくは０．０７５〜１ｍｍである。
骨材の添加量は、主成分系の合計量１００質量部中１５〜８５質量部が好ましく、より好ましくは２０〜８０質量部、更に好ましくは２５〜７５質量部である。なお、セメントと骨材の合計は１００質量部である。
また、骨材の一部を無機又は有機増量材と置き換えてもよい。
この場合、無機増量材としては、フライアッシュ、高炉スラグ、タルク、炭酸カルシウム、大理石粉（石灰石粉）、パーライト、シラスバルーン等が挙げられる。有機増量材としては、発泡スチレンビーズ、発泡エチレンビニルアルコールの粉砕物等が挙げられる。なお、無機又は有機増量材は、粒径５ｍｍ以下のものが、通常使用され、これを好適に使用できる。
この場合、無機増量材としては、フライアッシュ、高炉スラグ、タルク、炭酸カルシウム、大理石粉（石灰石粉）、パーライト、シラスバルーン等が挙げられる。有機増量材としては、発泡スチレンビーズ、発泡エチレンビニルアルコールの粉砕物等が挙げられる。なお、無機又は有機増量材は、粒径５ｍｍ以下のものが、通常使用され、これを好適に使用できる。
水の添加量は、強度、材料分離、鏝塗り作業性の点から、主成分系の合計量１００質量部に対して１５〜４０質量部が好ましく、より好ましくは１６〜３７質量部、更に好ましくは１７〜３５質量部である。
本発明においては、更に、セメントモルタル組成物のダレ防止を目的として、上記以外の他の水溶性高分子物質を使用することができる。この場合、水溶性高分子物質としては、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等の合成高分子物質や、ペクチン、ゼラチン、カゼイン、ウェランガム、ジェランガム、ローカストビーンガム、グアーガム等の天然物由来の高分子物質が挙げられる。これらの中では、特にダレ防止の点から、ポリアクリルアミドを使用することが好ましい。
なお、上記水溶性高分子物質、特にポリアクリルアミドを添加する場合、その添加量は、ダレ防止の点から、主成分系の合計量１００質量部に対して０．０００５〜０．１質量部が好ましく、より好ましくは０．００１〜０．０５質量部である。
なお、上記水溶性高分子物質、特にポリアクリルアミドを添加する場合、その添加量は、ダレ防止の点から、主成分系の合計量１００質量部に対して０．０００５〜０．１質量部が好ましく、より好ましくは０．００１〜０．０５質量部である。
更に、本発明のセメントモルタル組成物では、必要に応じて、本発明の効果を妨げない範囲で、公知の減水剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、高分子エマルジョン、有機短繊維などを使用することができ、添加量は本発明の効果を損なわない範囲で通常量である。
以下、実施例及び比較例を示して、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
［実施例、比較例］
＜使用材料＞
（１）下記の表１に記載の水溶性セルロースエーテル
（２）下記の表２に記載の澱粉誘導体
（３）ポリアクリルアミド；ＳＳ−２００（ハイモ社製）
（４）セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋マテリアル社製）
（５）骨材；珪砂５・６号（三河珪石社製）
（６）水
＜使用材料＞
（１）下記の表１に記載の水溶性セルロースエーテル
（２）下記の表２に記載の澱粉誘導体
（３）ポリアクリルアミド；ＳＳ−２００（ハイモ社製）
（４）セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋マテリアル社製）
（５）骨材；珪砂５・６号（三河珪石社製）
（６）水
なお、表１、２中のＨＰＭＣはヒドロキシプロピルメチルセルロース、ＨＥＭＣはヒドロキシエチルメチルセルロース、ＨＰＳはＨＰＳ；ヒドロキシプロピル化澱粉の略記である。
また、表１中の置換度はアルキル基の置換度、置換モル数はヒドロキシアルキル基の置換モル数であり、これらは上記と同様に第１６改正日本薬局方記載のヒプロメロース（ヒドロキシプロピルメチルセルロース）の置換度分析方法によって測定した値から算出した。表２中の置換モル数は、澱粉のグルコース環当たりに付加した置換基のモル数であり、澱粉・関連糖質実験法（中村，貝沼編，学会出版センター）に記載の方法によって測定した。
表１、２中の粘度は、Ｂ−Ｈ型粘度計（回転数２０ｒｐｍ）での測定値である。
また、表１中の置換度はアルキル基の置換度、置換モル数はヒドロキシアルキル基の置換モル数であり、これらは上記と同様に第１６改正日本薬局方記載のヒプロメロース（ヒドロキシプロピルメチルセルロース）の置換度分析方法によって測定した値から算出した。表２中の置換モル数は、澱粉のグルコース環当たりに付加した置換基のモル数であり、澱粉・関連糖質実験法（中村，貝沼編，学会出版センター）に記載の方法によって測定した。
表１、２中の粘度は、Ｂ−Ｈ型粘度計（回転数２０ｒｐｍ）での測定値である。
上記材料を使用して下記方法でセメントモルタルを混練し、調製したセメントモルタル組成物を下記方法で評価した。結果を表３、４に示す。
＜セメントモルタル混練方法＞
粉体材料（セメント、骨材、水溶性セルロースエーテル、澱粉誘導体、ポリアクリルアミド）を予めドライブレンドしておき、５リットルのモルタルミキサーに投入した。次いで、粉体材料を攪拌しながら所定量の水を投入した。混練は低速で３分間行い、その後、以下の測定を実施した。
粉体材料（セメント、骨材、水溶性セルロースエーテル、澱粉誘導体、ポリアクリルアミド）を予めドライブレンドしておき、５リットルのモルタルミキサーに投入した。次いで、粉体材料を攪拌しながら所定量の水を投入した。混練は低速で３分間行い、その後、以下の測定を実施した。
＜評価方法＞
１．セメントモルタル温度
セメントモルタルの練り上がり温度は、２０±３℃になるように材料温度を調整した。
２．テーブルフロー試験
ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じた。
３．軟度変化率
ＪＩＳ Ａ ６９１６に準じた。
４．保水率
ＪＩＳ Ａ ６９１６に準じた。
５．単位容積質量
ＪＩＳ Ａ １１７１に準じた。
６．凝結始発時間
ＪＩＳ Ａ ６２０４に準じた。
７．曲げ強度
作製は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じ、養生はＪＩＳ Ａ １１７１に準じた。
８．鏝塗り作業性（官能試験）
作業員５人による評価の平均値とした。５段階で官能評価し、基準を３とし、５は最も塗り易く、１は最も塗り難いことを示す。
１．セメントモルタル温度
セメントモルタルの練り上がり温度は、２０±３℃になるように材料温度を調整した。
２．テーブルフロー試験
ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じた。
３．軟度変化率
ＪＩＳ Ａ ６９１６に準じた。
４．保水率
ＪＩＳ Ａ ６９１６に準じた。
５．単位容積質量
ＪＩＳ Ａ １１７１に準じた。
６．凝結始発時間
ＪＩＳ Ａ ６２０４に準じた。
７．曲げ強度
作製は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じ、養生はＪＩＳ Ａ １１７１に準じた。
８．鏝塗り作業性（官能試験）
作業員５人による評価の平均値とした。５段階で官能評価し、基準を３とし、５は最も塗り易く、１は最も塗り難いことを示す。
表３に示すように、水溶性セルロースエーテルとタピオカを原料とした澱粉誘導体を併用した本発明のセメントモルタル組成物（実施例１〜８）は、軟度変化率が０に近く（流動性の経時変化が少ない）、凝結始発時間が短く、鏝塗り作業性も良好であり、所望の特性が得られた。これに対して、表４に示すように、馬鈴薯を原料とした澱粉誘導体を使用したセメントモルタル組成物（比較例１〜３）は、軟度変化率の経時変化が大きく（流動性の経時変化が多い）、また、保水性も低いため、鏝塗り作業性に悪影響を及ぼす結果となった。
Claims (7)
- 水溶性セルロースエーテル、タピオカを原料とする澱粉誘導体、セメント、骨材及び水を含むことを特徴とするセメントモルタル組成物。
- 更に、ポリアクリルアミドを含む請求項１記載のセメントモルタル組成物。
- 前記水溶性セルロースエーテルが、ヒドロキシアルキルアルキルセルロースである請求項１又は２記載のセメントモルタル組成物。
- 前記ヒドロキシアルキルアルキルセルロースが、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及び／又はヒドロキシエチルメチルセルロースである請求項３記載のセメントモルタル組成物。
- 前記ヒドロキシアルキルアルキルセルロースが、アルキル基の置換度が１〜２、ヒドロキシアルキル基の置換モル数が０．０５〜０．４５のものである請求項３又は４記載のセメントモルタル組成物。
- タピオカを原料とする澱粉誘導体が、ヒドロキシプロピル化澱粉及び／又はヒドロキシエチル化澱粉である請求項１〜５のいずれか１項記載のセメントモルタル組成物。
- 前記水溶性セルロースエーテルとタピオカを原料とする澱粉誘導体との添加比率が、質量比として５１：４９〜９９：１である請求項１〜６のいずれか１項記載のセメントモルタル組成物。
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