JP4415645B2 - 水硬性組成物及び施工方法、構造物 - Google Patents

Description

本発明は、建築物や土木などの金属と接触する用途に用いる防錆性に優れる水硬性組成物であり、金属表面に錆の発生を抑制又は遅延させることに優れる水硬性組成物及び施工法、これと金属との構造物に関する。

特許文献１には、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏、高炉スラグからなる水硬性成分と、リチウム塩とホウ酸化合物よりなる凝結調整剤と、減水剤と、増粘剤とからなる組成物が開示されている。
又特許文献２には、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏、高炉スラグからなる水硬性成分と、減水剤と、増粘剤とからなる組成物が開示されている。

特開２０００−２１１９６１号公報 特開２０００−３０２５１９号公報

建築や土木などでは、モルタルなどを用いて施工する場合、モルタルと接触する金属表面に錆が発生する場合がある。錆の発生により金属の腐食が起きるため耐久性に問題が生じる可能性が考えられる。
本発明は、モルタルなどの水硬性組成物を金属と接触させて施工する場合に、水硬性組成物と接触する金属表面に錆の発生を抑制させることができる水硬性組成物を提供することを目的とした。

本発明の第一は、アルミナセメント０〜８０質量部、ポルトランドセメント２０〜１００質量部及び石膏０〜２５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の総量は、１００質量部である。）の水硬性成分を含む水硬性組成物であり、
亜鉛メッキが施された金属を除く金属との施工用であることを特徴とする水硬性組成物を提供することである。

本発明の第二は、アルミナセメント０〜８０質量部、ポルトランドセメント２０〜１００質量部及び石膏０〜２５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の総量は、１００質量部である。）の水硬性成分を含む水硬性組成物を、
亜鉛メッキが施された金属を除く金属と接触するように施工することを特徴とする水硬性組成物の施工方法を提供することである。

本発明の第三は、アルミナセメント０〜８０質量部、ポルトランドセメント２０〜１００質量部及び石膏０〜２５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の総量は、１００質量部である。）の水硬性成分を含む水硬性組成物を、
亜鉛メッキが施された金属を除く金属と施工して得られることを特徴とする金属と水硬性組成物の構造体を提供することである。

上記本発明の好ましい実施の様態を示す。
１：水硬性組成物は、水硬性成分として高炉スラグを含み、高炉スラグはアルミナセメント１００質量部に対して、５０〜３５０質量部を含む。
２：水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対して、細骨材６０〜２００質量部を含む。
３：水硬性組成物は、減水剤及び増粘剤を含む。
４：水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対して、減水剤０．０１〜０．２質量部を含む。
５：水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対して、増粘剤０．０５〜０．５質量部を含む。
６：水硬性組成物は、凝結調整剤を含む。
７：水硬性組成物は、消泡剤を含む。
８：細骨材は、ＦＣＣ触媒を含む。
９：水硬性組成物は、亜鉛メッキが施された金属を除く金属と接触する用途に用いる水硬性組成物である。
１０：金属は、メッキしていない金属又はすずメッキが施された金属である。

本発明の水硬性組成物は、メッキをしていない金属、及び亜鉛メッキをしている鋼材などの金属を除くすずメッキなどの他のメッキをしている金属と接触させて施工しても、金属表面に錆の発生を抑制又は、遅延させることができ、防錆性に優れる組成物である。

本発明は、特定の水硬性成分を含む水硬性組成物が、メッキをしていない金属や、亜鉛メッキを施した鋼材などの亜鉛メッキを施した金属を除くすずメッキなどの他のメッキを施した金属と接触させて施工しても、水硬性組成物と接する金属表面に錆の発生を抑制又は遅延させることができ、防錆性に優れる水硬性成分及びこの成分を含む水硬性組成物を見出した。

本発明の水硬性組成物は、アルミナセメント０〜８０質量部、ポルトランドセメント２０〜１００質量部及び石膏０〜２５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の総量は、１００質量部である。）の水硬性成分を含み、
亜鉛メッキが施された金属を除く金属と接触する用途に用いることを特徴とする水硬性組成物である。
本発明の水硬性組成物は、アルミナセメント３５〜８０質量部、ポルトランドセメント２０〜４０質量部及び石膏０〜２５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の総量は、１００質量部である。）の水硬性成分を含み、
亜鉛メッキが施された金属を除く金属と接触する用途に用いることを特徴とする水硬性組成物が好ましい。
特に本発明の水硬性組成物は、アルミナセメント３５〜６０質量部、ポルトランドセメント３０〜４０質量部及び石膏１０〜２５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の総量は、１００質量部である。）の水硬性成分を含み、
亜鉛メッキが施された金属を除く金属と接触する用途に用いることを特徴とする水硬性組成物が好ましい。
本発明の水硬性組成物は、水硬性組成物と接触する金属表面に、錆の発生を抑制又は遅延させることに優れる水硬性組成物である。

本発明の水硬性組成物は、水硬性成分として高炉スラグを含み、高炉スラグを、アルミナセメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜３５０質量部、さらに好ましくは１００〜３００質量部、特に好ましくは１５０〜２５０質量部を含むことが、硬化後、長期での強度低下を防ぐ理由により好ましい。

本発明の水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対して、細骨材を、好ましくは６０〜２００質量部、さらに好ましくは１００〜２００質量部、特に好ましくは１５０〜２００質量部含むことが好ましい。

本発明の水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対して、減水剤が０．０１〜０．２０質量部、増粘剤が０．０５〜０．５質量部含むことが好ましい。
本発明の水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対し、凝結調整剤０．０５〜５質量部を含むことが好ましい。
本発明の水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対し、消泡剤２質量部以下を含むことが好ましい。
本発明の水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対し、細骨材が６０〜２００質量部、減水剤が０．０１〜０．２０質量部及び増粘剤０．０５〜０．５質量部とを含むことが好ましい。
本発明の水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対し、細骨材が６０〜２００質量部、減水剤が０．０１〜０．２０質量部、増粘剤０．０５〜０．５質量部、凝結調整剤０．０５〜５質量部及び消泡剤２質量部以下とを含むことが好ましい。

本発明において、水硬性成分とは、アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の３成分、又はアルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏及び高炉スラグの４成分を意味する。
水硬性成分は、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏及び高炉スラグの他に、フライアッシュなどを用いることができる。

アルミナセメントは、潜在的に急硬性を有しており、硬化後は耐化学薬品性、耐火性に優れた硬化体を与える。また、潜在水硬性を有する高炉スラグの存在により、その欠点である硬化体強度の経時的な低下も抑制される。アルミナセメントは鉱物組成が異なるものが数種知られ市販されており、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であるが、強度および着色性の面からは、ＣＡ成分が多く且つＣ_４ＡＦ等の少量成分が少ないアルミナセメントが好ましい。

ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントなどを用いることができる。水硬性成分としてポルトランドセメントを用いることにより、コスト低減に効果が認められ好ましい。

石膏は、無水、半水等の各石膏がその種を問わず１種又は２種以上の混合物として使用できる。石膏は急硬性であり、また、硬化後の寸法安定性保持成分として働くものである。

高炉スラグは、乾燥収縮による硬化体の耐クラック性を高めるだけでなく、アルミナセメントの硬化体強度を向上させる効果も有している。高炉スラグの添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して５０〜２５０質量部とするのが好ましく、少なすぎると収縮が大きくなり、多すぎると強度低下を招くことがある。
高炉スラグは、ＪＩＳ・Ａ−６２０６に規定されるブレーン比表面積３０００ｃｍ2／ｇ以上ものを用いることができる。

細骨材は、珪砂、石灰石、ＦＣＣ触媒などを用いることが出来る。
細骨材は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対し、好ましくは６０〜２００質量部、さらに好ましくは７０〜１５０質量部、特に好ましくは８０〜１００質量部が好ましい。
特に細骨材は、ＦＣＣ触媒と珪砂とを含むことが好ましく、細骨材としては、ＦＣＣ触媒０〜３８質量％（ただし０質量％を除く）及び珪砂は６２〜１００質量％（ただし１００質量％を除く）、さらに好ましくはＦＣＣ触媒を１〜３５質量％及び珪砂は６５〜９９質量％、特に好ましくはＦＣＣ触媒を２〜３３質量％及び珪砂は６７〜９８質量％を併用することが好ましい。
ＦＣＣ触媒は、市販のＦＣＣ触媒、使用済みのＦＣＣ廃触媒などを用いることが出来る。ＦＣＣとは、触媒と原料油が流動床雰囲気で接触分解する過程の総称であり、ＦＣＣ触媒は、低品位の重質原料油からガソリンやＬＣＯを分留する過程で、分子量の大きな残油の分解やＶ、Ｎｉなどのメタルトラップ剤として使用されるものである。

減水剤は、ナフタレン系、メラミン系、ポリカルボン酸系などを用いることが出来、併用する増粘剤との最適な組合わせとなるのは、ポリカルボン酸系が好ましい。
減水剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して０．０１〜０．２０質量部、さらに０．０２〜０．１８質量部、特に０．０５〜０．１５質量部が好ましい。

増粘剤は、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、および水溶性ポリマー系などを用いることが出来、特にセルロース系などを用いることが出来る。
増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して０．０５〜０．５質量部、さらに０．０５〜０．３質量部、特に０．０５〜０．２質量部含むことが好ましい。増粘剤の添加量が多くなると、流動性の低下を招く恐れがあり好ましくない。
増粘剤及び消泡剤を併用して用いることは、骨材分離の抑制、気泡発生の抑制、硬化体表面の改善に好ましい効果を与えるために好ましい。

消泡剤は、シリコン系、アルコール系、ポリエーテルなどの合成物質又は植物由来の天然物質など、公知のものを用いることが出来る。
消泡剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して、２質量部以下、さらに１質量部以下、特に０．２質量部以下が好ましい。消泡剤の添加量は、上記より多く添加する場合、消泡効果の向上がみとめられない場合がある。

凝結調整剤は、凝結促進を行う成分である凝結促進剤、凝結遅延を行う成分である凝結遅延剤などを用いることが出来る。

凝結促進剤としては、公知の凝結促進剤を用いることが出来る。凝結促進剤の一例として、炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、水酸化リチウム、酢酸リチウム、酒石酸リチウム、リンゴ酸リチウム、クエン酸リチウムなどの有機酸などの、無機リチウム塩や有機リチウム塩などのリチウム塩を用いることが出来る。特に炭酸リチウムは、効果、入手容易性、価格の面から好ましい。
凝結促進剤としては、特性を妨げない粒径を用いることが好ましく、粒径は５０μｍ以下にするのが好ましい。
特にリチウム塩を用いる場合、リチウム塩の粒径は５０μｍ以下、さらに３０μｍ以下、特に１０μｍ以下が好ましく、粒径が上記範囲より大きくなるとリチウム塩の溶解度が小さくなるために好ましくなく、特に顔料添加系では微細な多数の斑点として目立ち、美観を損なう場合がある。

凝結遅延剤としては、公知の凝結遅延剤を用いることが出来る。凝結遅延剤の一例として、硫酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウムなど有機酸などの、無機ナトリウム塩や有機ナトリウム塩などのナトリウム塩を用いることが出来る。特に重炭酸ナトリウムや酒石酸ナトリウムは、効果、入手容易性、価格の面から好ましい。

凝結調整剤は、用いる水硬性組成物に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができ、凝結促進剤及び凝結遅延剤の成分、添加量及び混合比率を適宜選択して、水硬性組成物に添加することにより、水硬性組成物の可使時間を調整することができ、施工が非常に容易になるため好ましい。
凝結調整剤は、リチウム塩とナトリウム塩の合量が、水硬性成分１００質量部に対して０．０５〜５質量部、さらに０．１〜２質量部、特に０．３０〜０．５０質量部の範囲で添加することが好ましい。
凝結調整剤は、リチウム塩に対するナトリウム塩のモル比が、１〜５０の範囲にするのが好ましく、モル比が１より小さいと、凝結が早すぎ、流動性が低下するため、可使時間が短くなりすぎて施工に支障を来たす場合があり好ましくなく、また、５０より大きいと、速硬性が低下し、早期開放が困難になる場合があり好ましくない。

本発明の水硬性組成物は、さらに特性を損なわない範囲で水を加えることにより、流動性及び流動保持性を有するモルタル又はセメントとして用いることができる。
本発明の水硬性組成物は、水を水硬性成分１００質量部に対し、２８〜６０質量部、さらに３８〜５８質量部、特に４８〜５６質量部加えて用いることが好ましい。
本発明の水硬性組成物は、水を水硬性組成物１００質量部に対し、１４〜３０質量部、さらに１９〜２９質量部、特に２４〜２８質量部加えて用いることが好ましい。

本発明の水硬性組成物は、
（１）メッキをしていない鋼などの金属、
（２）亜鉛メッキを除く公知のメッキ、例えば錫メッキ、ニッケルメッキ、アルミニウムメッキなどのメッキをしている鋼などの金属と接触させて用いることが出来る。
メッキとしては、化学蒸着や物理蒸着などの気相成膜法、電気メッキ、無電解メッキや化学メッキなどの電気化学的成膜法、溶融メッキ、金属浸透などの公知のメッキを用いることが出来る。

金属としては、公知の金属を用いることが出来、鋼が好ましい。鋼としては、鉄−炭素系を基本とする合金が好ましく、低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼などが好ましい。
鋼としては、圧延されて用いられる鋼材が好ましい。
金属の形状は、特にどのような形状でも用いることが出来、板、シート、棒状、管状など、これらの加工物を用いることが出来る。

本発明の水硬性組成物は、
亜鉛メッキが施された金属を除く金属と接触するように施工することができる。
本発明の水硬性組成物は、
亜鉛メッキが施された金属を除く金属に接触させて施工して、金属と水硬性組成物の構造体を得ることが出来る。
本発明の水硬性組成物は、
亜鉛メッキが施された金属を除く金属と施工して、金属を固定した水硬性組成物と金属の構造体を得ることが出来る。

本発明の水硬性組成物は、メッキしていない金属面や亜鉛メッキを除く他のメッキを施した金属面と接触する用途、メッキしていない金属面や亜鉛メッキを除く他のメッキを施した金属を固定する用途に用いることができる。
本発明の水硬性組成物は、メッキしていない金属面や亜鉛メッキを除く他のメッキを施した金属面と接触させて施工することができ、本発明の水硬性組成物と金属の施工物や構造体を得ることが出来る。
本発明の水硬性組成物は、メッキしていない金属や亜鉛メッキを除く他のメッキを施した金属を固定した構造体を製造することができる。

本発明の水硬性組成物の施工方法の一例を示す。
本発明の水硬性組成物を床下地材として使用する場合、メッキしていない金属製壁下地材や亜鉛メッキを除く他のメッキを施した金属製壁下地材と接触させて施工することができ、本発明の水硬性組成物からなる床下地材とメッキしていない金属製壁下地材や亜鉛メッキを除く他のメッキを施した金属製壁下地材との構造体を得ることが出来る。また、メッキしていない釘や亜鉛メッキを除く他のメッキを施した釘を用いて、木枠を本発明の水硬性組成物に固定することが出来る。

本発明の水硬性組成物を用いて金属を固定する場合、金属に水硬性組成物と水との混合物を、（１）流し込む方法、（２）塗布する方法、（３）吹き付ける方法などの公知の方法を用いることができる。
また、本発明の水硬性組成物と水との混合物に金属を挿入させて固定することができる。

本発明の水硬性組成物は、学校、マンション、コンビニエンスストアなどの床下地材、壁下地材などに用いることが出来る。
本発明の水硬性組成物は、土木建築用などに用いることができる。

本発明のアルミナセメント０〜８０質量部、ポルトランドセメント２０〜１００質量部及び石膏０〜２５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の総量は、１００質量部である。）の水硬性成分を含む水硬性組成物を、亜鉛メッキが施された金属を除く金属と施工して、金属と水硬性組成物の構造体を製造することができる。

以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるものでない。

１．ブレーン比表面積の評価法：ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に規定されているブレーン空気透過装置を使用して測定する。

［実施例２〜６並びに参考例１及び２］
（１）使用材料：以下の材料を使用した。
・アルミナセメント：ブレーン比表面積３，６００ｃｍ^２／ｇ、モノカルシウムアルミネート含有量４５重量％。
・ポルトランドセメント：早強セメント、ブレーン比表面積４，５００ｃｍ^２／ｇ。
・石膏：II型無水石膏、ブレーン比表面積３，３００ｃｍ^２／ｇ。
・高炉スラグ：ブレーン比表面積４，４００ｃｍ^２／ｇ。
・ＦＣＣ触媒：使用済みのＦＣＣ廃触媒を用い、比表面積１００ｍ^２／ｇ（市販品）。
・珪砂：４号珪砂（市販品）。
・リチウム塩：炭酸リチウム（市販品）。
・ナトリウム塩：重炭酸ナトリウムと酒石酸ナトリウム（何れも市販品）。
・減水剤：ポリカルボン酸系減水剤（市販品）。
・増粘剤：メチルセルロース系増粘剤（市販品）。
・消泡剤：ポリエーテル系消泡剤（市販品）。

（２）水硬性組成物、スラリーの調製：
表２に示す配合の水硬性成分、細骨材、減水剤、増粘剤、凝結調整剤及び消泡剤（総量：１．５ｋｇ）を、ケミスタラーを用いて混練し、水硬性組成物を調整し、さらに所定量の水を加えて３分間混練して、スラリーを得る。水硬性組成物及びスラリーの調整は、３５℃の温度で行う。水硬性成分は、表１に示す組成を用いる。

（３）錆の評価：
上記（２）のスラリーを、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍ〔壁面材質：低炭素鋼（側面の内面：すずメッキ処理）、底板材質：圧延鋼板（底部の内面：メッキ無し）〕の円筒形である（株）前田製作所製サミット缶に詰め、３５℃で７日間養生後、サミット缶からモルタル硬化体を取り出し、サミット缶内面の錆の状態を目視にて観察し、結果を表３に示す。
○：発錆無し、×：発錆有り。

Claims (6)

1. アルミナセメント１０〜８０質量部、ポルトランドセメント２０〜９０質量部及び石膏０超〜２５質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏の総量は、１００質量部である。）の水硬性成分を含む水硬性組成物を、すずメッキ又は鋼に接触するように施工する工程を含む、水硬性組成物と、すずメッキを施した金属と又は鋼とを含む構造体の防錆方法。
2. 水硬性成分として高炉スラグを含み、
   高炉スラグは、アルミナセメント１００質量部に対して５０〜３５０質量部を含むことを特徴とする請求項１に記載の構造体の防錆方法。
3. 水硬性組成物が、水硬性成分１００質量部に対して、細骨材６０〜２００質量部を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の構造体の防錆方法。
4. 水硬性組成物が、減水剤及び増粘剤を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の構造体の防錆方法。
5. 水硬性組成物が、水硬性成分１００質量部に対して、減水剤０．０１〜０．２質量部及び増粘剤０．０５〜０．５質量部を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の構造体の防錆方法。
6. 水硬性組成物は、凝結調整剤を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の構造体の防錆方法。