JPH08325046A

JPH08325046A - モルタル用軽量骨材及びそれを用いた軽量モルタル並びに軽量建築資材

Info

Publication number: JPH08325046A
Application number: JP12794595A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Kojima; 栄一小島; Fujio Iwata; 藤夫岩田; Takeshi Yamaguchi; 武志山口; Hideichiro Furuya; 秀一郎古家
Original assignee: J C COMPOSITE KK; Chuo Kasei Co Ltd
Current assignee: J C COMPOSITE KK; Chuo Kasei Co Ltd
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】セメントと水に均一に混合し且つ流動性に優
れたモルタル用軽量骨材と、それを用いて軽量にして断
熱性、防音性を要求される建築物の床、壁、天井等のモ
ルタル仕上げに用いる軽量モルタルと、ボード仕上げに
用いるボード材や床材等の軽量建築資材を提供すること
を目的とする。【構成】発泡倍率が１０〜５０倍で直径０．５〜１０
ｍｍの略球形スチレンビーズの表面に、無機材料をエマ
ルジョン接着剤、樹脂セメントモルタル又は樹脂セメン
トペーストで固定し、被覆してなるモルタル用軽量骨材
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モルタル用軽量骨材及
びそれを用いた軽量モルタル並びに軽量建築資材に係わ
り、更に詳しくは軽量にして断熱性、防音性を要求され
る建築物の床、壁、天井等のモルタル仕上げに用いる軽
量モルタルと、ボード仕上げに用いるボード材や床材等
の軽量建築資材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の軽量モルタル並びにボード材や床
材等の軽量建築資材は、セメントと水と砂に加えて無機
系の多孔材料、即ち膨張頁岩、火山礫、膨張スラグ、パ
ーライト、ひる石、石炭殻又は合成樹脂多孔質材料、繊
維質の断熱材料を混合するか、通常使用されているＡＬ
Ｃ板の如くモルタルコンクリート中に無数の空気孔を導
入したものを利用している。

【０００３】しかしながら、無機の多孔質材料である石
炭殻、ひる石、膨張頁岩等は資源的に枯渇していると同
時に、吸水率が高すぎるためワーカビリティ、強度、耐
久性等の性質が大きく変化し、施工箇所にひび割れ現象
を発生し易いことからこれらの利用度は低くなって来て
いる。また、コンクリート中に微細な空気を導入したＡ
ＬＣ板がビルの外壁として大量に使用されるようになっ
てきたが、これは工場等で製造される成形品であり、モ
ルタルとして使用することはできない。

【０００４】一方、合成樹脂の多孔質材料であるスチレ
ンビーズは、砂や硅砂等と混合し、左官モルタルとして
壁面の仕上げに利用されてきたが、セメントペーストと
スチレンビーズとの比重差が大きいこと、周辺のセメン
ト層との接着力が弱いため一体化せず、仕上げ面の物理
的強度が低くまた利用度も低く、量的に使用されてきた
ものは、発泡スチロール製の包装品や断熱材の廃品を破
砕したものが唯一であった。

【０００５】前述の発泡スチロールを利用する先行技術
としては、特開平５−８３７号公報に記載の発泡スチロ
ールによるモルタル用人工骨材及びその製造方法が存在
する。この公報には、各種の包装材として使用した後の
産業廃棄物となる発泡スチロールの成形体を粉砕し、そ
の粉砕物にセメント、水、砂を混合して乾燥したモルタ
ル用人工骨材が開示されている。この発泡スチロール
は、既成の成形体を使用している関係上、発泡倍率が５
０〜６０倍と大きく且つ不定形であるため、物理的強度
が低く、コンクリートモルタルに混入した時、適切な圧
縮強度、引張り強度が得にくいと考えられる。また、ス
チロール樹脂は、表面エネルギーが３３ｄｙｎ／ｃｍと
非常に小さいため（比較例、アルミニウム５００ｄｙｎ
／ｃｍ、銅１１００ｄｙｎ／ｃｍ、鉄２０３０ｄｙｎ／
ｃｍ）、水に濡れにくく、セメントと付着しにくいので
ある。この公報記載のものは、発泡スチロールの粉砕物
表面を被覆したセメントと砂の固化層が、粉砕物表面の
凹凸による投錨効果によって単純力学的接着で辛うじて
保持されている状態であるため、簡単に表面の固化層が
剥がれてしまうといった欠点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】快適な生活環境を重視
する現在、軽量で断熱性、防音性に優れた建築材料の提
供に関する要求は高まる一方である。本発明は以上のよ
うな要求に対応するため軽量モルタルの構成材料である
スチレンビーズの発泡倍率を、要求される軽量モルタル
の物性によって１０〜５０倍の間で変化させると同時
に、モルタルとの混和性、接着性を高めるためにスチレ
ンビーズの表面をエマルジョン接着剤等の接着力によっ
てセメント粒子、天然石粉、硅砂、炭酸カルシウム、水
酸化カルシウム等の無機材料で被覆し、セメントペース
トと混合し易いようにセメントペーストの比重にできる
だけ近い比重０．１〜０．３で且つ径が０．５〜１０ｍ
ｍである機械的強度の優れたモルタル用軽量骨材及びそ
れを用いた軽量モルタル並びに軽量建築資材を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題解
決のために、発泡倍率が１０〜５０倍で直径０．５〜１
０ｍｍのスチレンビーズの表面に、無機材料をエマルジ
ョン接着剤、樹脂セメントモルタル又は樹脂セメントペ
ーストで固定し、被覆してなるモルタル用軽量骨材を提
供する。

【０００８】また、少なくともセメントと、発泡倍率が
１０〜５０倍で直径０．５〜１０ｍｍのスチレンビーズ
の表面に、無機材料をエマルジョン接着剤、樹脂セメン
トモルタル又は樹脂セメントペーストで固定し、被覆し
てなる骨材と、水とを混練してなる軽量モルタルを提供
する。

【０００９】更に、少なくともセメントと、発泡倍率が
１０〜５０倍で直径０．５〜１０ｍｍのスチレンビーズ
の表面に、無機材料をエマルジョン接着剤、樹脂セメン
トモルタル又は樹脂セメントペーストで固定し、被覆し
てなる骨材と、水とを混練して、適宜形状の型枠内に充
填し養生硬化させてなる軽量建築資材を提供する。

【００１０】これらの骨材において、前記無機材料が、
セメント粒子、天然石粉、硅砂、炭酸カルシウム、水酸
化カルシウムの中から選ばれた１種又は２種以上である
こと、前記エマルジョン接着剤が、エチレン酢酸ビニル
共重合体又はスチレンブタジエンラバー又はアクリル樹
脂共重合体のエマルジョンであることが好ましい。

【００１１】

【作用】以上の如き内容からなる本発明のモルタル用軽
量骨材は、発泡倍率が１０〜５０倍で直径０．５〜１０
ｍｍのスチレンビーズを用いたことにより、コンクリー
ト、モルタルの流動性が良くなるとともに、骨材自体の
圧縮強度が高く、そのため単位セメント量、単位水量を
抑制することが可能で、コンクリート、モルタル強度、
耐久性に悪影響を及ぼさないのである。加えて、スチレ
ンビーズの表面が多少吸水することによりセメントペー
ストが固くなるとともに、スチレンビーズ表面の摩擦抵
抗が大きくなるので、セメント粒子との混合時及び硬化
時に分離し難くなる。また、本発明の骨材を用いた軽量
モルタルは、モルタルの流動性、ワーカビリティに優
れ、しかも軽量であるので、厚塗りが可能であり施工性
にも優れ、しかも優れた断熱性を有している。また、本
発明の骨材を用いた軽量建築資材は、軽量且つ断熱性に
優れているとともに、曲げ強度及び圧縮強度も実用上全
く問題がないのである。

【００１２】つまり、骨材に用いるスチレンビーズの粒
形は、多面体状で表面が丸みのあるものが良い。形状が
偏平なもの、細長いもの、あるいは表面が角ばった形状
のものを使用すると、コンクリート、モルタルの流動性
が悪くなるため、単位セメント量、単位水量を多くする
必要を生じ、コンクリート、モルタル強度、耐久性に悪
影響を及ぼし易い。最も好ましい形状は、スチレンビー
ズのような球形である。また、所定のスランプを得るた
め単位水量を少なくした場合、ワーカビリティの良いモ
ルタル、コンクリートを得るためには、粒度の範囲は比
較的狭い範囲に限られる。特に、スチレンビーズの直径
が０．３ｍｍ以下の比率が多いと単位水量が多くなり、
乾燥収縮亀裂の発生の原因となる。発泡倍率が１０〜５
０倍のスチレンビーズは、直径０．５〜１０ｍｍのもの
が９５％以上を占めているので、粒度の点から見ても理
想的な骨材と言える。更に、発泡倍率が１０〜３０倍、
直径０．５〜２ｍｍのスチレンビーズを用いることがよ
り好ましい。また、骨材は、清浄であることが必要で、
セメント粒子の付着を損ねる腐食植物の分解成分である
有機酸、コンクリート中の鉄筋を錆びさせるＮａＣｌ等
を含んではならないが、本骨材はその点有害なものは皆
無である。

【００１３】本発明の軽量モルタル及び軽量建築資材
は、少なくともセメントと、前述の骨材と、水とを混練
したものであるが、このセメントとしてはポルトランド
セメント、高炉セメント等の適宜なものを使用でき、ま
た更に合成樹脂又は合成ゴムを混合してポリマーセメン
トモルタル、コンクリートとしても良い。

【００１４】

【実施例】次に本発明の詳細を実施例に基づき説明す
る。

【００１５】合成樹脂発泡体の発泡倍率は、樹脂の種類
によって異なるが、一般的に１０〜８０倍のものが多
く、ポリスチレンは３０〜８０倍のものが包装材料とし
て使用されている。

【００１６】これら合成樹脂発泡体が必要とする機械的
強度は、圧縮強度、曲げ強度であるが、これらの性質は
ほぼ発泡度に反比例するので、本発明に使用するポリス
チレンの発泡倍率は１０〜５０倍とし、形状は球形のス
チレンビーズを使用する。

【００１７】更に、スチレンビーズは軽量であり、疎水
性の表面を持っているため、セメントモルタルとの混和
性が悪く、分離し易いので、スチレンビーズが均一に分
散した軽量モルタルが得られ難い。

【００１８】これらを解決するために、スチレンビーズ
表面はエマルジョン接着剤、例えばエチレン酢酸ビニル
共重合体（ＥＶＡ）又はスチレンブタジエンラバー（Ｓ
ＢＲ）又はアクリル樹脂共重合体等のエマルジョン又は
エマルジョンセメントで被覆し、これらの接着力によっ
てセメント粒子、天然石粉、硅砂、炭酸カルシウム、水
酸化カルシウム等の無機材料を付着、固着させ、表面を
親水性に変えると同時に、比重を重くしてモルタルとの
混和性を向上する。

【００１９】図１は、発泡倍率が１０〜５０倍、直径
０．５〜１０ｍｍのスチレンビーズ１の表面に樹脂セメ
ントモルタルを塗布して被覆層２を形成した本発明のモ
ルタル用軽量骨材１０を示し、図２はエマルジョン接着
剤３とセメント粒子、天然石粉、硅砂、炭酸カルシウ
ム、水酸化カルシウム等の無機材料４を混練したものを
スチレンビーズ１の表面に付着させ、接着剤３内に無機
材料４を分散させてスチレンビーズ１の表面を無機材料
４で被覆した本発明のモルタル用軽量骨材１０を示して
いる。そして、少なくともセメントと、本発明の骨材１
０と、水とを混練して軽量モルタルを得るのである。ま
た、混練したものを適宜な型枠内に充填して、図３に示
すように板状、棒状等の軽量建築資材２０を得るのであ
る。

【００２０】本実施例のモルタル用軽量骨材は、発泡倍
率が１０〜３０倍（比重０．０３）のスチレンビーズ１
０重量部と、エチレン酢酸ビニル共重合体エマルジョン
（固形分５０％）５〜１５重量部と、水５〜１５重量部
とを混練して、スチレンビーズの表面を樹脂で被覆した
後、これにポルトランドセメント５０〜８０重量部を加
えて混練し、乾燥して得る。更に、強度大なるモルタル
を得たい場合は、セメントを増加させることを妨げな
い。

【００２１】次に、発泡倍率が３０倍（比重０．０３）
と１０倍（比重０．１）のスチレンビーズを用い、その
表面を各種処理した軽量骨材を配合した軽量モルタルの
機械的強度を比較する。(a) 発泡倍率が３０倍のスチレ
ンビーズ表面が無処理の骨材、(b) 発泡倍率が３０倍の
スチレンビーズ表面にセメント粒子を付着させた骨材、
(c) 発泡倍率が３０倍のスチレンビーズ表面に合成樹脂
（ＥＶＡエマルジョン）によりセメント粒子を付着した
骨材を製造した。また、(d) 発泡倍率が１０倍のスチレ
ンビーズ表面に合成樹脂（ＥＶＡエマルジョン）により
セメント粒子を付着した骨材を製造した。そして、セメ
ントと骨材と水とを混練して軽量モルタルを調製した。
これらの軽量モルタル中のスチレンビーズ骨材の占める
容積比が一定になるように前述の(a) から(d) の４種類
の骨材を配合し、硬化した時の機械的強度を測定し、そ
の結果を表１に示す。何れの場合も、スチレンビーズの
表面処理以外の条件は略同じになるように調整した。

【００２２】

【表１】

【００２３】この結果を見ると、曲げ強度や圧縮強度
は、(a) から(d) になるに従って急激に大きくなってい
るが、練り上り比重や乾燥比重の増加は僅かであること
が分かる。従って、軽量にし且つ断熱性を高めるために
は、スチレンビーズの発泡倍率を大きくする必要がある
が、発泡倍率をあまり大きくすると曲げ強度や圧縮強度
が低下するので、使用目的に応じて発泡倍率を１０〜５
０倍の範囲で調整する必要がある。

【００２４】更に本発明を具体的実施例に基づいて説明
する。本実施例のモルタル用軽量骨材は、発泡倍率が１
０〜３０倍のスチレンビーズと、エマルジョン接着剤と
を混練して、スチレンビーズの表面を樹脂で被覆した
後、それをセメントと水と混練して、表面にセメント粒
子を付着させた製造したものである。スチレンビーズの
表面処理の種類によって次の表２に示すように、Ａ、
Ｂ、Ｃの３種類の骨材を作製した。骨材Ａの表面処理
は、ＣＥコートＹ−４０１（ジェイ．シーコンポジット
株式会社製：エチレン酢酸ビニル共重合体エマルジョン
の商品名）処理であり、骨材Ｂの表面処理は、トマック
スーパー（日本ラテ加工株式会社製：スチレンブタジエ
ンラバーエマルジョンの商品名）の２倍希釈液処理であ
り、骨材Ｃの表面処理は、ウルトラゾール（武田薬品工
業株式会社製：アクリル樹脂共重合体の商品名）の２倍
希釈液処理である。また、表中の数字の単位は重量部で
ある。

【００２５】

【表２】

【００２６】表２に示した回収率、作製後の状況及び容
器へのセメントの付着状況から判断すると、ウルトラゾ
ールとＣＥコートＹ−４０１がスチレンビーズとの馴染
みが良く、トマックスーパーはあまり馴染みが良くな
い。従って、スチレンビーズの表面処理としてはウルト
ラゾールとＣＥコートＹ−４０１が特に好ましい。

【００２７】表２に示した条件で作製した骨材Ａ、Ｂ、
Ｃを用いて、セメントと、骨材と、水との各種配合率で
軽量モルタルを調整し、その特性を調べた結果を次の表
３〜５に示す。練り上り比重は、軽量モルタルの作製
後、容積のわかっている金属製容器へモルタルを３層に
分けて入れ、モルタルの重量を測定して求めた。乾燥比
重は、７日間室内にて養生した後、重量を測定し７日乾
燥比重を求めた。曲げ強度及び圧縮強度は、モルタルを
４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの金属製型枠の中に入
れ、７日間室内にて養生した後、ＪＩＳ−Ｒ−５２０１
に準じて測定した。尚、表３〜５中でセメントと骨材と
水の配合割合の単位は重量部である。

【００２８】

【表３】

【００２９】

【表４】

【００３０】

【表５】

【００３１】これらの測定に基づいて、乾燥重量と曲げ
強度及び圧縮強度との関係に注目してまとめた結果を表
６に示す。

【００３２】

【表６】

【００３３】以上の結果を総合すると、セメント粒子を
付着させるために使用したエマルジョン接着剤の種類に
よる強度及び比重の差は殆ど見られない。また、ハイメ
トローズ（信越化学工業株式会社製：添加剤の商品名）
を添加すれば、作業性と非常に良くなるが、比重が若干
低くなり、強度も少し低下する。また、スチレンビーズ
の表面に付着したセメントと、そのまわりのモルタル中
のセメントとは良く接着しているのに対し、スチレンビ
ーズとそのまわりに付着したセメントとの接着はあまり
良くないが、モルタルが硬化した後では全く問題はな
い。スチレンビーズとそのまわりに付着したセメントと
の接着を良くするには、高性能ＡＥ減水剤を添加し、セ
メント水比を低減させる方法や、高炉スラグ粉末を添加
し、コンパウンド自体の充填率を良くする方法を採用す
ることによって、曲げ強度及び圧縮強度を更に高めるこ
とが可能である。

【００３４】以上に示した実施例は、既発泡のスチレン
ビーズを利用したものであるが、この軽量骨材は比重が
小さく、容積が嵩張るため使用現場への運賃が高くつく
ので、未発泡の状態でスチレンビーズを運搬し、現場で
発泡させることも好ましい。現場でスチレンビーズを均
一に発泡させるには、未発泡スチレンビーズと生石灰を
混合し、それに水を添加すると以下の発熱反応によって
スチレンビーズが発泡する。

【００３５】ＣａＯ＋Ｈ₂Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）₂＋１５．２ｋｃａｌ

【００３６】例えば、発泡剤を含有する未発泡ポリスチ
レン１０重量部に、生石灰２４重量部、水９重量部を加
え、攪拌すると、約２５〜３０倍発泡ポリスチレン（比
重０．０４〜０．０３）を得ることができる。

【００３７】更に、スチレンビーズの表面に、発泡と同
時に無機材料を被覆するには、未発泡スチレンビーズ又
は一次発泡スチレンビーズに合成樹脂エマルジョンを予
め混合し、これに生石灰を混合すると、前述の反応熱に
よってスチレンビーズが発泡するするとともに、その表
面に消石灰〔Ｃａ（ＯＨ）₂〕が樹脂によって固定され
る。この場合、他の無機材料であるセメント、天然石
粉、硅砂等を混合しておけば、発泡スチレンビーズの表
面に樹脂によってこの無機材料も被覆することが可能で
ある。そして、このように現場で製造された軽量骨材
に、少なくともセメントと水を混合し、混練することに
よって軽量モルタルが得られ、それを型枠内に充填して
硬化させると軽量建築資材が得られる。ここで、前述の
合成樹脂エマルジョンとしては、エチレン酢酸ビニル共
重合体、スチレンブタジエンラバー、酢酸ビニル、アク
リル樹脂等のエマルジョンを使用することが可能であ
る。

【００３８】また、未発泡スチレンビーズと、合成樹脂
エマルジョンと、セメント及び硅砂とを混合した樹脂モ
ルタルの中に、生石灰を混合し、その反応熱によって樹
脂モルタル中の未発泡スチレンビーズを発泡させること
も可能である。この場合、発泡倍率以下の容積をもつ型
枠内に前述の樹脂モルタルと生石灰を充填して、発泡さ
せて軽量建築資材を現場で製造することも可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上にしてなる本発明のモルタル用軽量
骨材によれば、コンクリート、モルタルの流動性が良く
なるとともに、骨材自体の圧縮強度が高く、そのため単
位セメント量、単位水量を抑制することが可能で、この
骨材を用いたコンクリート、モルタルは強度、耐久性に
優れている。

【００４０】また、本発明の骨材を用いた軽量モルタル
は、モルタルの流動性、ワーカビリティに優れ、しかも
軽量であるので、厚塗りが可能であり施工性にも優れ、
しかも優れた断熱性を有している。

【００４１】また、本発明の骨材を用いた軽量建築資材
は、軽量且つ断熱性に優れているとともに、曲げ強度及
び圧縮強度も実用上全く問題がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】スチレンビーズの表面に樹脂セメントモルタル
を塗布して被覆層を形成した骨材を示し、(a) は正面
図、(b) は断面図である。

【図２】スチレンビーズの表面に接着剤によって無機材
料を被覆した骨材を示し、(a)は一部省略正面図、(b)
は断面図である。

【図３】本発明の軽量骨材を用いて製造して軽量建築資
材の部分斜視図である。

【符号の説明】

１スチレンビーズ２被覆層３接着剤４無機材料１０骨材２０軽量建築資材

フロントページの続き (72)発明者山口武志大阪府寝屋川市三井ケ丘５丁目１−89− 102 (72)発明者古家秀一郎大阪府枚方市香里ケ丘３−16 Ｂ−８− 301

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発泡倍率が１０〜５０倍で直径０．５〜
１０ｍｍのスチレンビーズの表面に、無機材料をエマル
ジョン接着剤、樹脂セメントモルタル又は樹脂セメント
ペーストで固定し、被覆してなることを特徴とするモル
タル用軽量骨材。
【請求項２】前記無機材料が、セメント粒子、天然石
粉、硅砂、炭酸カルシウム、水酸化カルシウムの中から
選ばれた１種又は２種以上である請求項１記載のモルタ
ル用軽量骨材。
【請求項３】前記エマルジョン接着剤が、エチレン酢
酸ビニル共重合体又はスチレンブタジエンラバー又はア
クリル樹脂共重合体のエマルジョンである請求項１記載
のモルタル用軽量骨材。
【請求項４】少なくともセメントと、発泡倍率が１０
〜５０倍で直径０．５〜１０ｍｍのスチレンビーズの表
面に、無機材料をエマルジョン接着剤、樹脂セメントモ
ルタル又は樹脂セメントペーストで固定し、被覆してな
る骨材と、水とを混練してなることを特徴とする軽量モ
ルタル。
【請求項５】前記無機材料が、セメント粒子、天然石
粉、硅砂、炭酸カルシウム、水酸化カルシウムの中から
選ばれた１種又は２種以上である請求項４記載の軽量モ
ルタル。
【請求項６】前記エマルジョン接着剤が、エチレン酢
酸ビニル共重合体又はスチレンブタジエンラバー又はア
クリル樹脂共重合体のエマルジョンである請求項４記載
の軽量モルタル。
【請求項７】少なくともセメントと、発泡倍率が１０
〜５０倍で直径０．５〜１０ｍｍのスチレンビーズの表
面に、無機材料をエマルジョン接着剤、樹脂セメントモ
ルタル又は樹脂セメントペーストで固定し、被覆してな
る骨材と、水とを混練して、適宜形状の型枠内に充填し
養生硬化させてなることを特徴とする軽量建築資材。
【請求項８】前記無機材料が、セメント粒子、天然石
粉、硅砂、炭酸カルシウム、水酸化カルシウムの中から
選ばれた１種又は２種以上である請求項７記載の軽量建
築資材。
【請求項９】前記エマルジョン接着剤が、エチレン酢
酸ビニル共重合体又はスチレンブタジエンラバー又はア
クリル樹脂共重合体のエマルジョンである請求項７記載
の軽量建築資材。