JP4770443B2 - こて塗り用セメント組成物及びこれを配合して得られる硬化物 - Google Patents

こて塗り用セメント組成物及びこれを配合して得られる硬化物 Download PDF

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Description

本発明は、左官、屋根材、壁材、床材、防水材などのこて塗り用や吹き付け用のモルタル、土木構造物の補修や補強に用いる断面修復材、グラウト材などに用いることができる、ロウ石を含むセメント組成物、及びこのセメント組成物と水とを配合して硬化させて得られる硬化物に関する。
特許文献1には、セメントと、ホルマイト系粘土鉱物を含むことを特徴とする保水性硬化材が開示されている。
特許文献2には、セメントが水と反応してできる水和物の結晶より大きい繊維状物質を混入して水和物を生成させたことを特徴とするモルタル・コンクリートが開示されている。
特許文献3には、細骨材および粗骨材を骨材に使用してあらかじめ成形されたコンクリート製の本体に、前記骨材とは異種の自然石材料を用いて表層部分を一体に形成して成るコンクリート製品において、前記表層部分を形成する自然石材料としてセメント色とは異なる色調を呈する自然石を粉砕した石粉が使用され、前記表層部分の外面に該自然石材料による色調が呈示されたことを特徴とするコンクリート製品が開示され、自然石として、三波石、大理石、ろう石、御影石を使用することが記載されている。
特開2004−203693号公報 特開平5−238800号公報 特開平10−258407号公報
モルタルなどの作業性を改良する目的として、セメントに蛇紋岩系鉱物を添加した組成物が用いられてきたが、環境安全面から蛇紋岩系鉱物の利用が困難になってきた。
本発明は、蛇紋岩系鉱物を用いず、こて塗りなどの作業性に優れたモルタルなどを得ることができるセメント組成物、及びこのセメント組成物と水とを配合して硬化させて得られる硬化物を提供することを目的とした。
特に本発明は、蛇紋岩系鉱物を用いず、ポルトランドセメントを主成分とするこて塗りなどの作業性に優れたモルタルなどを得ることができるセメント組成物を提供することを目的とした。
本発明は、セメント、骨材、ロウ石及び増粘剤とを含むことを特徴とするセメント組成物を提供することである。
本発明のセメント組成物の好ましい態様を以下に示し、これら態様は複数組み合わせることが出来る。
1)ロウ石は、セメント100重量部に対し、0.5〜20重量部含むこと。
2)セメント組成物は、さらにホルマイト系粘土鉱物を含むこと、さらに好ましくはホルマイト系粘土鉱物は、セメント100重量部に対し、0.05〜3重量部含むこと。
3)ホルマイト系粘土鉱物は、アタパルジャイトであること。
4)セメント組成物は、さらに有機繊維を含むこと。
5)セメント組成物は、こて塗り用及び/又は吹き付け用であること。
6)骨材は、細骨材を含むこと。
7)セメント組成物は、土木建築構造物の補修及び、土木建築構造物の補強に用いる断面修復材用であること。
8)骨材は、セメント100質量部に対して、0質量部を超えて200質量部以下含むこと。
さらに本発明は、本発明のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタル及びコンクリートを提供することである。
さらに本発明は、本発明のセメント組成物と水との配合物を硬化させて得られる硬化物を提供することである。
好ましくは本発明は、本発明のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタル及びコンクリートを、硬化させて得られる硬化物を提供することである。
本発明のセメント組成物は、水と配合して、こて塗りなどの作業性に優れた、土木建築構造物の補修及び、土木建築構造物の補強に用いる断面修復材用として用いることができるモルタルやコンクリートを得ることができる。
セメントとしては、硬化発現材としての必須成分であり、代表的な例を挙げれば普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント(ジェットセメント、スーパーセメント、SQセメント)などのポルトランドセメント、シリカセメント、高炉セメント、フライアッシュセメントなどの各種混合セメント、或いはアルミナセメント、膨張セメントなどの特殊セメントなどが使用でき、これらを単独で又は二種以上の混合物として使用することができる。
特にセメントとしては、セメント100重量%中に、ポルトランドセメントを好ましくは10重量%以上、さらに好ましくは30重量%以上、より好ましくは50重量%以上、特に好ましくは70重量%以上含むセメントを用いることが好ましい。
セメントは、セメント組成物100重量%中に、好ましくは35〜70重量%の範囲で含まれることが好ましい。
ロウ石は、酸化アルミニウムとケイ酸を主たる成分とする無機系の天然鉱物の一種であり、耐火煉瓦用、陶磁器用、ゴム、塗料、薬品への混和材料として使用されている。
本発明においてロウ石は、ロウ石(Al・4SiO・2HO)の他に、カオリン、葉ロウ石(Al・4SiO・HO)なども含み、その種別を問わず使用することができる。本発明のロウ石は、滑石とは異なるものである。
ロウ石は、粒径が0.01μm〜1000μmのものを用いることが好ましく、特に粒径0.1μm〜500μmのものを用いることが、こて塗り作業性や吹き付け性が向上するために好ましい。
カオリンは、カオリナイト(Al・2SiO・2HO)又はハロイサイト(Al・2SiO・4HO)を主成分とする鉱物である。
ロウ石は、セメント100重量部に対し、好ましくは0.5〜20重量部、さらに好ましくは1〜15重量部、より好ましくは2〜12重量部、特に好ましくは3〜8重量部、含むことが、送りや伸びなどのこて塗り作業性や吹き付け性が向上するために好ましい。
セメント組成物は、さらに必要に応じて本発明の特性を損なわない範囲で、
(1)高炉スラグ、シリカヒューム、フライアッシュ、溶融スラグなどのポゾラン成分、(2)石膏、
(3)アルミナセメントクリンカー骨材、軽量骨材、粗骨材、細骨材などの骨材、
(4)セピオライト、アタパルジャイト、パリゴルスカイトなどのホルマイト系粘土鉱物などの成分を少なくとも1成分を配合することが出来る。
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、セメント100質量部に対して、好ましくは0質量部を超えて200質量部以下、さらに好ましくは30〜180質量部、より好ましくは50〜150質量部、特に好ましくは60〜120質量部が、流動性や硬化体強度発現性などのために好ましい。
骨材は、細骨材及び軽量骨材などから選ばれる少なくとも1種を用いること、さらに好ましくは細骨材及び軽量骨材から選ばれる成分を用いることが、作業性、流動性や硬化体強度発現性などのために好ましく、本発明の特性を損なわない範囲で粗骨材を用いることができる。
骨材は、粗骨材を含まない骨材を用いることにより、こて塗り用や吹き付け用として好ましく用いることができる。
骨材として、細骨材は、セメント100質量部に対し、好ましくは200質量部以下、さらに好ましくは30〜200質量部、より好ましくは40〜180質量部、特に好ましくは50〜170質量部、さらに特に好ましくは60〜160質量部配合することが好ましく、軽量骨材は、セメント100質量部に対し、好ましくは0〜20質量部、さらに好ましくは0〜18質量部、より好ましくは0〜10質量部、特に好ましくは0〜8質量部配合することが好ましい。
さらに骨材として、細骨材及び軽量骨材を配合することが好ましく、セメント100質量部に対し、細骨材及び軽量骨材は好ましくは30〜200質量部及び0〜20質量部、さらに好ましくは40〜180質量部及び0〜15質量部、より好ましくは50〜170質量部及び0〜10質量部、特に好ましくは60〜160質量部及び0〜8質量部配合することが好ましい。
細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、シリカ粉、FCC触媒などの各種無機系触媒の廃材、寒水石、石灰類などが挙げられ、一種又は二種以上の混合物として使用でき、2mm以下の径の珪砂、川砂、海砂、シリカ粉、FCC触媒などの各種無機系触媒の廃材、寒水石、石灰類などを用いることが好ましい。
さらに、細骨材としては、珪砂(4号、5号、6号)、川砂、海砂、砕砂、山砂などの砂類、寒水石、炭酸カルシウムなどの石灰類などの2mm以下の径を用いることにより、こて塗り作業性や吹き付け性が向上するために好ましく用いることが出来る。
特に骨材として寒水石を用いることにより、粒度調整や得られる硬化体の表面の白色度を高くすることができる。
石灰類としては、生石灰、消石灰、仮焼ドロマイト、炭酸カルシウムなどが挙げられ、一種又は二種以上の混合物として使用できる。
軽量骨材としては、嵩比重が、好ましくは0.01〜0.7のもので、例えば、ポリスチレン、ポリウレタン、EVAなどの発泡樹脂粒子及びこの発泡樹脂粒子の減容物(発泡樹脂粒子を加熱及び/又は圧縮などの方法で、一部溶融などにより体積を減らしたもの)、パーライト、バーミュキライト、シラスバルーン、発泡ガラスなどを用いることでき、一種又は二種以上の混合物として使用できる。軽量骨材の粒度は、好ましくは粒径7mm以下の粒状物、特に粒径7mm以下のパーライトを用いることが好ましい。
特に骨材として粒径7mm以下のパーライトは、こて塗り作業性や吹き付け性が向上するために配合することが好ましい。
骨材として、寒水石及びパーライトとを併用して用いることにより、こて塗り用や吹付け用として好適に用いることができる。
骨材として、砂類を含まず寒水石及びパーライトとを併用して用いることにより、軽量で、こて塗り用や吹付け用として好適に用いることができる。
アルミナセメントクリンカー骨材は、アルミナセメントと鉱物組成が基本的に同じであり、アルミナセメントとの結合性も非常に良好である。
アルミナセメントクリンカー骨材は、粒径75μm〜1500μmのものの使用が好ましく、材料分離を防止するためには、粒径1000μm以下のものを使用するのが更に好ましい。
アルミナセメントクリンカー骨材は、粒度が75μm〜1500μmであり、目開き75μm〜1500μm二種の篩を用いて捕捉される粒分である。
増粘剤は、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、公知のもの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。
増粘剤は、モルタルの保水性向上のために、本発明のセメント組成物に必須成分として配合されている。
増粘剤の配合量は、セメント100質量部に対して、好ましくは0.001〜2質量部、さらに好ましくは0.005〜1.5質量部、より好ましくは0.01〜1質量部、特に0.02〜0.5質量部を含むことが好ましい。増粘剤の添加量が上記範囲より多くなると、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、セメントや骨材などの骨材分離の抑制、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、セメント組成物としての特性を向上させるために好ましい。
本発明のセメント組成物は、さらに必要に応じて本発明の特性を損なわない範囲で、ホルマイト系粘土鉱物、無機混和材、有機繊維、高分子エマルジョン及び高分子エマルジョンより液体成分を除去した高分子粒子、凝結調整剤、流動化剤、発泡剤、消泡剤及び/又は膨張剤などを含むことができる。
無機混和材としては、ポゾラン成分、骨材及びホルマイト系粘土鉱物を除く成分であり、珪藻土、ベントナイト、雲母、ゼオライト、タルク、活性炭などが挙げられ、一種又は二種以上の混合物として使用できる。
ホルマイト系粘土鉱物は、セピオライト、アタパルジャイト、パリゴルスカイトなどが挙げられ、一種又は二種以上の混合物として使用できる。
ホルマイト系粘土鉱物は、粒状粘土鉱物や繊維状粘土鉱物を用いることができ、特にセピオライト、アタパルジャイト、パリゴルスカイトなどの繊維状粘土鉱物を好ましく用いることができる。
さらに本発明のセメント組成物は、ロウ石と、アタパルジャイトなどのホルマイト系粘土鉱物とを併用して用いることにより、こて送り、こて伸び、こて離れなどのこて塗り作業性や、吹き付け作業性をさらに向上させることができる。
特に本発明のセメント組成物は、セメント100重量部に対し、ロウ石と、好ましくは0.05〜3重量部、さらに好ましくは0.1〜2重量部、より好ましくは0.2〜1.5重量部、特に好ましくは0.3〜1.2質量部のアタパルジャイトなどのホルマイト系粘土鉱物とを併用して用いることにより、こて送り、こて伸び、こて離れなどのこて塗り作業性や、吹き付け作業性をさらに向上させることができる。
有機繊維は、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニルなどの樹脂成分からなる繊維などを用いることが出来、これらは一種又は二種以上の混合物として使用できる。
有機繊維は、建材用を用いることが好ましく、繊維長は0.5〜15mm程度のものを用いることが好ましい。
本発明のセメント組成物において、有機繊維は、クラック防止、こて塗り作業性向上のために配合することが好ましく、セメント100重量部に対し、好ましくは0.01〜2重量部、さらに好ましくは0.03〜1重量部、より好ましくは0.05〜0.5重量部、特に好ましくは0.08〜0.3質量部含むことが好ましい。
高分子エマルジョン及び高分子エマルジョンより液体成分を除去した高分子粒子は、公知の建設用又は建材用の高分子エマルジョン及び高分子エマルジョンより液体成分を除去した高分子粒子を用いることができ、例えばα、β−エチレン性不飽和単量体を乳化重合して得られる高分子エマルジョンと、この高分子エマルジョンの液体成分を除去して得られる高分子樹脂粒子などを挙げることができる。
本発明のセメント組成物において、高分子エマルジョン及び高分子エマルジョンより液体成分を除去した高分子粒子は、接着強度増進、曲げ強度増進のために配合することが好ましい。
高分子エマルジョン及び高分子エマルジョンより液体成分を除去した高分子粒子は、固形分として、セメント100質量部に対し、好ましくは0.1〜20質量部、好ましくは1〜15質量部、好ましくは5〜12質量部、特に好ましくは6〜10質量部配合することができる。
α、β−エチレン性不飽和単量体としては、公知のα、β−エチレン性不飽和単量体を挙げることが出来、例えばアクリル酸及びこのエステルなどの誘導体、メタクリル酸及びこのエステルなどの誘導体、エチレン、プロピレンなどのα−オレフィン、酢酸ビニルなどのビニルエステル類、スチレンなどの芳香族ビニル類、塩化ビニル、バーサチック酸ビニルエステルなどを挙げることができる。
凝結調整剤は、凝結促進を行う成分である凝結促進剤及び凝結遅延を行う成分である凝結遅延剤とから選ばれた成分であり、これら成分は単独でも併用でも使用することができる。
凝結調整剤は、用いるセメント又はセメント組成物の種類及び配合に応じて、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、流動性、可使時間、硬化性状などを調整することができる。
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。
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クエン酸ナトリウム及び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。なお、添加量が多いと、流動性の低下、硬化不良を招いたり、ブリージング水の発生による表面不良が生じることがあるので、注意が必要である。
流動化剤としては、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、ポリエーテル系、ナフタレン系、メラミン系、ポリカルボン酸系、リグニンスルホン酸系、アミノスルホン酸塩系、高縮合トリアジン系、などの水溶液状、又は粉末状の高分子物質を挙げることができ、市販のものが、その種類を問わず使用できる。
流動化剤は、用いるセメントに応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができ、セメント100重量部に対し、0.001〜5質量部、さらに好ましくは0.01〜4質量部、より好ましくは0.05〜3.5質量部である。
消泡剤は、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系などの合成物質又は植物由来の天然物質、鉱油系物質など、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、セメント100質量部に対して、好ましくは0.001〜2質量部、さらに好ましくは0.005〜1.5質量部、より好ましくは0.01〜1質量部、特に0.02〜0.5質量部含むことが好ましい。消泡剤の添加量は、上記範囲内が、消泡効果が認められるために好ましい。
膨張材としては、金属粉、カルシウムサルフォアルミネート系(CSA系)、石灰系、などを用いることができ、また、金属粉、カルシウムサルフォアルミネート系及び石灰系を2種以上併用して用いることができる。
金属粉としては、アルミニウム粉、鉄粉などを使用することができるが、中でも比重の面から、アルミニウム粉の使用が特に好ましい。アルミニウム粉は、JIS・K−5906「塗装用アルミニウム粉」の第2種に準ずるものが好適に使用できる。
カルシウムサルフォアルミネート系としては、アウインを挙げることができる。
石灰系としては、生石灰、生石灰−石膏混合系、仮焼ドロマイト等が挙げられ、一種又は二種以上の混合物として使用できる。特に石灰系としては、生石灰、生石灰−石膏混合系が好ましい。
本発明のセメント組成物は、用途に応じて、水の配合量を適宜選択することにより、フローを調整して用いることができる。
本発明のセメント組成物は、水と配合し、混練することにより、モルタル又はコンクリートとして用いることができる。
本発明のセメント組成物は、水と配合して、こて塗り用や吹き付け用に優れたモルタルやコンクリートを得ることができる。
本発明のセメント組成物において、水の配合量は、セメント100質量部に対し、好ましくは10〜100質量部、さらに好ましくは20〜90質量部、より好ましくは30〜80質量部を加えて用いることが好ましい。
本発明のセメント組成物は、左官、屋根材、床材、壁材、防水材などのこて塗り用や吹き付け用のモルタル、土木構造物の補修や補強に用いる断面修復材やグラウト材などとして、土木、建築、建設分野に使用することができる。
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。
(こて塗り作業性の評価)
モルタルをステンレス鏝でラスカット面に約3〜20mmの厚みで塗り付け、こて塗り作業時のモルタルの送り、伸び、切れ、離れ及び塗着性の5項目について評価を行う。
1)送り(重さ)の評価:◎:大変良好、○:良好、△:やや不良、×:不良の4段階で行う。
2)伸び(塗り面積)の評価:◎:大変良好、○:良好、△:やや不良、×:不良の4段階で行う。
3)切れ(鏝残り)の評価:
(◎:大変良好、○:良好、△:やや不良、×:不良の4段階で行う。)
4)離れ(ベタツキ)の評価:◎:大変良好、○:良好、△:やや不良、×:不良の4段階で行う。
5)塗着性(壁面への付きやすさ、厚付け性能)の評価:◎:大変良好、○:良好、△:やや不良、×:不良の4段階で行う。
(モルタルの評価)
・フロー値: JIS R・5201に準拠して測定する。練り混ぜたモルタルを、乾燥した布でよくぬぐったフローテーブル上の中央の位置に正しく置いたフローコーンに2層に詰める。各層は突き棒の先端がその層の約1/2の深さまで入るよう、全面にわたって各々15回突き、最後に不足分を補い表面をならす。直ちにフローコーンを正しく上の方に取り去り、15秒間に15回の落下運動を与え、モルタルが広がった後の径を最大と認める方向と、これに直角な方向とで測定し、その平均値をmmを単位とする無名数の整数で表す。試験は2回行い、その平均値をフローとする。
評価条件は、温度20℃、湿度65%の環境下で行う。
(モルタル硬化物の評価)
混練したモルタルを硬化させ、硬化体物性を測定した。
曲げ強度及び圧縮強度については、JIS・R5201に基づき、成型、養生、強度試験を行なった。接着強度試験については、下地板にJIS規格舗道板を使用して、JIS・A6916に基づき、成型、養生、強度試験を行なった。長さ変化試験については、JIS・A6916に基づき、成型、養生、長さ変化試験を行なった。
原料は以下のものを使用した。
1)セメント:ポルトランドセメント(普通ポルトランドセメント、ブレーン比表面積2800cm/g、宇部興産社製)。
2)ろう石:ろう石クレー(埼玉礦業社製、330メッシュ残渣:0.5%)。
3)ホルマイト系粘土鉱物:アタパルジャイト(ユニオン化成社製)。
4)骨材:細骨材(4号硅砂、6号珪砂、寒水石)、軽量骨材[パーライト(パーライトI型、宇部興産社製)、(パーライト特8F、TM3、東邦パーライト社製)]。
5)混和材・剤:
・膨張材:生石灰−石膏混合系膨張材(太平洋マテリアル社製)
・流動化剤:ポリカル系流動化剤(日本油脂社製)。
・増粘剤:セルロース系増粘剤(信越化学社製)。
・有機繊維:ポリエステル繊維(京都繊維資材社製、長さ2mm)、ビニロン繊維(クラレ社製、長さ4mm)。
6)エマルジョン
・エチレン酢酸ビニル系エマルジョン(高圧ガス工業社製)
・スチレンアクリル系エマルジョン(高圧ガス工業社製)
[実施例1〜8及び比較例1〜2]
表1に示すエマルジョン及び水を除く各成分を、揺動ミキサーを使用して混合し、セメント混合物を得た。
温度20℃、相対湿度65%の条件下で、セメント混合物に、表1に示す配合量の水及びエマルジョンを加え、3分間混練して、モルタルを調整した。得られたモルタルを用いて、作業性特性の評価及びモルタル硬化物の評価を行い、結果を表2及び表3に示す。
Figure 0004770443
Figure 0004770443
Figure 0004770443

Claims (4)

  1. セメント、骨材、ロウ石及び増粘剤とを含むセメント組成物であって、
    前記セメント100質量部に対して、前記骨材30〜180質量部であり、
    前記骨材は、寒水石、及びパーライトを含み、
    前記寒水石は、粒径2mm以下であり、セメント100質量部に対し、30〜200質量部であり、
    前記パーライトは、嵩比重0.01〜0.7の範囲であり、さらに前記パーライトは、粒径7mm以下であり、セメント100質量部に対し、5.5〜20質量部であり、
    前記ロウ石は、粒径0.1μm〜500μmの範囲であり、セメント100重量部に対し、0.5〜20重量部含む、ことを特徴とするこて塗り用セメント組成物。
  2. セメント組成物は、さらにホルマイト系粘土鉱物を含み、該ホルマイト系粘土鉱物は、セメント100重量部に対し、0.05〜3重量部含む、ことを特徴とする請求項1に記載のこて塗り用セメント組成物。
  3. セメント組成物は、さらに有機繊維を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のこて塗り用セメント組成物。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のこて塗り用セメント組成物と水とを配合して硬化させて得られる硬化物。
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