KR20170106208A - 시멘트 모르타르 조성물 - Google Patents

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츠토무 야마카와
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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

[과제] 유동성의 경시적인 변화가 적고, 흙손 도포 작업성이 우수하고, 또한 응결 시간이 짧고, 공사 기간을 단축 가능한 시멘트 모르타르 조성물을 제공한다.
[해결수단] 수용성 셀룰로오스에테르, 타피오카를 원료로 하는 전분 유도체, 시멘트, 골재 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 모르타르 조성물. 추가로, 폴리아크릴아미드를 포함하는 상기 시멘트 모르타르 조성물.

Description

시멘트 모르타르 조성물 {CEMENT MORTAR COMPOSITION}
본 발명은 시멘트 모르타르 조성물에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 유동성의 경시적인 변화가 적고, 흙손 도포 작업성이 우수하고, 또한 응결 시간이 짧고, 공사 기간을 단축 가능한 시멘트 모르타르 조성물에 관한 것이다.
미장재 등의 흙손으로 도포하는 시멘트 모르타르 조성물은, 오래전에는 천연물인 「진두발」 등의 해초로부터 얻어지는 풀(糊)을 가함으로써, 도포 시의 양호한 작업성을 확보하고 있었다. 그 후, 반합성 수지로서 수용성 셀룰로오스에테르가 개발되어, 널리 사용되고 있다.
이러한 시멘트 모르타르 조성물에 관하여, 요구되는 물성으로서, 양호한 작업성(흙손에 의한 도포 용이함·마무리의 용이함), 높은 보수성(保水性)(드라이 아웃 등에 의한 경화 불량 방지), 늘어짐 방지성(타일의 어긋남 방지) 등이 요구되고 있고, 작업 현장에서의 합리화가 진행되는 근년, 이들 요구는 점점 고도화 되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2007-269501호 공보)에서는, 메틸셀룰로오스계 증점제와 가공 전분을 사용하는 방법이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제2007-269501호 공보
그러나, 특허문헌 1의 방법에서는, 사용하는 가공 전분의 원료 품질이 한정되어 있지 않아, 흙손 도포 작업성의 개선이 충분하지 않거나, 응결 시간이 현저하게 느려지는 등, 원하는 특성이 만족스럽게 얻어지지 않는 경우가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 유동성의 경시적인 변화가 적고, 흙손 도포 작업성이 우수하고, 또한 응결 시간이 짧고, 공사 기간을 단축 가능한 시멘트 모르타르 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 연구를 행한 결과, 수용성 셀룰로오스에테르와 타피오카를 원료로 한 전분 유도체를 사용함으로써, 상기 과제에 대하여 현저한 효과를 발현하는 것을 발견하였다. 즉, 수용성 셀룰로오스에테르, 타피오카를 원료로 하는 전분 유도체, 시멘트, 골재 및 물을 시멘트 모르타르 조성물에 배합하는 것, 더욱 바람직하게는 폴리아크릴아미드를 배합함으로써, 유동성의 경시적인 변화가 적고, 안정적으로 흙손 도포 작업성이 양호해지고, 또한 응결 시간이 짧고, 공사 기간의 단축이 가능하게 되어, 감자를 원료로 하는 전분 유도체를 사용한 경우에는 달성할 수 없는 현저한 작용 효과를 부여할 수 있는 것을 지견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 하기의 시멘트 모르타르 조성물을 제공한다.
〔1〕
수용성 셀룰로오스에테르, 타피오카를 원료로 하는 전분 유도체, 시멘트, 골재 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 모르타르 조성물.
〔2〕
추가로, 폴리아크릴아미드를 포함하는 〔1〕에 기재된 시멘트 모르타르 조성물.
〔3〕
상기 수용성 셀룰로오스에테르가 히드록시알킬알킬셀룰로오스인 〔1〕 또는 〔2〕에 기재된 시멘트 모르타르 조성물.
〔4〕
상기 히드록시알킬알킬셀룰로오스가 히드록시프로필메틸셀룰로오스 및/또는 히드록시에틸메틸셀룰로오스인 〔3〕에 기재된 시멘트 모르타르 조성물.
〔5〕
상기 히드록시알킬알킬셀룰로오스가, 알킬기의 치환도가 1 내지 2, 히드록시알킬기의 치환 몰수가 0.05 내지 0.45의 것인 〔3〕 또는 〔4〕에 기재된 시멘트 모르타르 조성물.
〔6〕
타피오카를 원료로 하는 전분 유도체가 히드록시프로필화 전분 및/또는 히드록시에틸화 전분인 〔1〕 내지 〔5〕 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 모르타르 조성물.
〔7〕
상기 수용성 셀룰로오스에테르와 타피오카를 원료로 하는 전분 유도체와의 첨가 비율이, 질량비로서 51:49 내지 99:1인 〔1〕 내지 〔6〕 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 모르타르 조성물.
본 발명에 따르면, 유동성의 경시적인 변화가 적고, 흙손 도포 작업성이 우수하고, 또한 응결 시간이 짧고, 공사 기간을 단축 가능한 시멘트 모르타르 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 시멘트 모르타르 조성물은 수용성 셀룰로오스에테르, 타피오카를 원료로 하는 전분 유도체, 시멘트, 골재 및 물을 함유하고, 더욱 바람직하게는 폴리아크릴아미드를 함유한다.
본 발명의 시멘트 모르타르 조성물은 보수성, 가소성을 확보하기 위해서, 수용성 셀룰로오스에테르를 포함한다.
수용성 셀룰로오스에테르로서 구체적으로는, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 히드록시에틸에틸셀룰로오스 등의 히드록시알킬알킬셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스 등의 히드록시알킬셀룰로오스, 메틸셀룰로오스 등의 알킬셀룰로오스를 들 수 있지만, 본 발명에 있어서는 보수성, 흙손 도포 작업의 관점에서, 특히 히드록시알킬알킬셀룰로오스를 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스이다.
또한, 상기 수용성 셀룰로오스에테르는 보수성, 응결 지연성의 관점에서, 알킬기의 치환도가 1 내지 2인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.2 내지 1.9, 더욱 바람직하게는 1.4 내지 1.8이다. 또한, 히드록시알킬기의 치환 몰수가 0.05 내지 3인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 2.9, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 2.8이다.
구체적으로 히드록시알킬알킬셀룰로오스에서는, 알킬기의 치환도가 바람직하게는 1.0 내지 2.0, 보다 바람직하게는 1.2 내지 1.9, 더욱 바람직하게는 1.4 내지 1.8이고, 히드록시알킬기의 치환 몰수가 바람직하게는 0.05 내지 0.45, 보다 바람직하게는 0.10 내지 0.40, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 0.35이다.
히드록시알킬셀룰로오스에서는, 히드록시알킬기의 치환 몰수가 바람직하게는 0.05 내지 3.00, 보다 바람직하게는 0.10 내지 2.90, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 2.80이다.
알킬셀룰로오스에서는, 알킬기의 치환도가 바람직하게는 1.0 내지 2.0, 보다 바람직하게는 1.2 내지 1.9, 더욱 바람직하게는 1.4 내지 1.8이다.
또한, 상기 수용성 셀룰로오스에테르에 있어서, 알킬기의 치환도는, 셀룰로오스의 글루코오스 환 단위당, 알콕시기로 치환된 수산기의 평균 개수이고, 히드록시알킬기의 치환 몰수는, 셀룰로오스의 글루코오스 환 단위당 부가한 히드록시알콕시기의 평균 몰수이다(이하 동일).
상기의 수용성 셀룰로오스에테르의 치환도(알킬기의 치환도, 히드록시알킬기의 치환 몰수)의 측정 방법으로서는, 제16 개정 일본 약전에 기재된 히프로멜로오스(히드록시프로필메틸셀룰로오스)의 치환도 분석 방법에 의해 측정되는 값으로부터 산출할 수 있다.
수용성 셀룰로오스에테르의 점도는 보수성, 흙손 도포 작업성의 관점에서, B-H형 점도계의 회전수 20rpm에 있어서, 20℃에서의 1질량％의 수용액 점도가, 바람직하게는 5 내지 30,000mPa·s, 보다 바람직하게는 10 내지 25,000mPa·s, 더욱 바람직하게는 15 내지 23,000mPa·s, 특히 바람직하게는 30 내지 22,000mPa·s이다.
수용성 셀룰로오스에테르의 첨가량은 보수성, 흙손 도포 작업성의 관점에서, 후술하는 시멘트 및 골재의 합계량(이하, 주성분계의 합계량으로 약기) 100질량부에 대하여, 바람직하게는 0.02 내지 1.2질량부, 보다 바람직하게는 0.03 내지 0.7질량부, 더욱 바람직하게는 0.04 내지 0.55질량부이다.
본 발명에서는, 흙손 도포 작업성 개선을 목적으로서, 타피오카를 원료로 하는 전분 유도체를 사용한다. 타피오카를 원료로 한 전분 유도체는, 감자 등 다른 원료로부터 제조한 전분 유도체에 비해, 시멘트로의 응결 지연성이 적어, 공사 기간의 단축이 가능하게 된다.
타피오카를 원료로 한 전분 유도체로서는 히드록시프로필화 전분, 히드록시에틸화 전분 등을 들 수 있고, 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있지만, 특히, 흙손 도포 작업성 개선의 관점에서, 히드록시프로필화 전분을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 전분 유도체의 치환 몰수는 흙손 도포 작업성의 관점에서, 바람직하게는 0.01 내지 0.50, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.45, 더욱 바람직하게는 0.10 내지 0.40이다.
상기 전분 유도체의 치환 몰수란, 전분의 글루코오스 환당 부가한 히드록시프로필기, 히드록시에틸기 등의 치환기의 몰수를 말한다. 전분 유도체의 치환 몰수의 측정 방법으로서는 전분·관련 당질 실험법(나카무라, 카이누마 편, 학회 출판 센터)에 기재된 방법을 들 수 있고, 이 방법에 의해 측정할 수 있다.
타피오카를 원료로 한 전분 유도체의 점도는, 흙손 작업성의 관점에서, B-H형 점도계의 회전수 20rpm에 있어서, 20℃에서의 5질량％의 수용액 점도가, 바람직하게는 5 내지 50,000mPa·s, 보다 바람직하게는 10 내지 40,000mPa·s, 더욱 바람직하게는 20 내지 30,000mPa·s, 특히 바람직하게는 40 내지 20,000mPa·s이다.
타피오카를 원료로 한 전분 유도체의 첨가량은, 흙손 도포 작업성 개선의 관점에서, 주성분계의 합계량 100질량부에 대하여 0.002 내지 0.6질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.015 내지 0.3질량부, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 0.2질량부이다.
또한, 수용성 셀룰로오스에테르와 타피오카를 원료로 하는 전분 유도체와의 첨가 비율은, 질량비로서 바람직하게는 51:49 내지 99:1, 보다 바람직하게는 60:40 내지 97:3, 더욱 바람직하게는 70:30 내지 95:5이다. 첨가 비율이 상기 범위 내이면, 보수성과 흙손 도포 작업성이 보다 우수하다. 상기 범위 밖인 경우, 보수성과 흙손 도포 작업성 개선의 양쪽을 만족할 수 없는 경우가 있다.
시멘트로서는 표준 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 고로 시멘트, 실리카 시멘트, 플라이애시 시멘트, 알루미나 시멘트, 초조강 포틀랜드 시멘트 등의 각종 시멘트를 사용할 수 있다.
시멘트의 첨가량은 강도, 경화 후의 표면 균열의 관점에서, 주성분계의 합계량 100질량부 중 15 내지 85질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 80질량부, 더욱 바람직하게는 25 내지 75질량부이다.
골재로서는, 일반 생콘크리트 제조나 미장용 세골재에 사용되는 강 모래, 산 모래, 바다 모래, 육지 모래, 규사 등이 적합하다. 입경은, 바람직하게는 0.075 내지 5mm, 보다 바람직하게는 0.075 내지 2mm, 더욱 바람직하게는 0.075 내지 1mm이다.
골재의 첨가량은, 주성분계의 합계량 100질량부 중 15 내지 85질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 80질량부, 더욱 바람직하게는 25 내지 75질량부이다. 또한, 시멘트와 골재의 합계는 100질량부이다.
또한, 골재의 일부를 무기 또는 유기 증량재와 치환해도 된다.
이 경우, 무기 증량재로서는 플라이애시, 고로 슬래그, 탈크, 탄산칼슘, 대리석분(석회석분), 펄라이트, 시라스 벌룬 등을 들 수 있다. 유기 증량재로서는 발포 스티렌 비즈, 발포 에틸렌비닐알코올의 분쇄물 등을 들 수 있다. 또한, 무기 또는 유기 증량재는 입경 5mm 이하의 것이 통상 사용되고, 이것을 적합하게 사용할 수 있다.
물의 첨가량은 강도, 재료 분리, 흙손 도포 작업성의 관점에서, 주성분계의 합계량 100질량부에 대하여 15 내지 40질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 16 내지 37질량부, 더욱 바람직하게는 17 내지 35질량부이다.
본 발명에 있어서는 추가로, 시멘트 모르타르 조성물의 늘어짐 방지를 목적으로, 상기 이외의 다른 수용성 고분자 물질을 사용할 수 있다. 이 경우, 수용성 고분자 물질로서는, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜 등의 합성 고분자 물질이나, 펙틴, 젤라틴, 카제인, 웰란 검, 젤란 검, 로커스트 빈 검, 구아 검 등의 천연물 유래의 고분자 물질을 들 수 있다. 이들 중에서는, 특히 늘어짐 방지의 관점에서, 폴리아크릴아미드를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수용성 고분자 물질, 특히 폴리아크릴아미드를 첨가하는 경우, 그의 첨가량은 늘어짐 방지의 관점에서, 주성분계의 합계량 100질량부에 대하여 0.0005 내지 0.1질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.001 내지 0.05질량부이다.
또한, 본 발명의 시멘트 모르타르 조성물에서는 필요에 따라, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서, 공지된 감수제, 응결 지연제, 응결 촉진제, 고분자 에멀션, 유기 단섬유 등을 사용할 수 있고, 첨가량은 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 통상량이다.
[실시예]
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.
[실시예, 비교예]
<사용 재료>
(1) 하기의 표 1에 기재된 수용성 셀룰로오스에테르
(2) 하기의 표 2에 기재된 전분 유도체
(3) 폴리아크릴아미드; SS-200(하이모사제)
(4) 시멘트; 보통 포틀랜드 시멘트(다이헤이요 머터리얼사제)
(5) 골재; 규사 5·6호(미카와 게이세키사제)
(6) 물
또한, 표 1, 2 중의 HPMC는 히드록시프로필메틸셀룰로오스, HEMC는 히드록시에틸메틸셀룰로오스, HPS는 HPS; 히드록시프로필화 전분의 약기이다.
또한, 표 1 중의 치환도는 알킬기의 치환도, 치환 몰수는 히드록시알킬기의 치환 몰수이고, 이들은 상기와 마찬가지로 제16 개정 일본 약전에 기재된 히프로멜로오스(히드록시프로필메틸셀룰로오스)의 치환도 분석 방법에 의해 측정한 값으로부터 산출하였다. 표 2 중의 치환 몰수는, 전분의 글루코오스 환당 부가한 치환기의 몰수이고, 전분·관련 당질 실험법(나카무라, 카이누마 편, 학회 출판 센터)에 기재된 방법에 의해 측정하였다.
표 1, 2 중의 점도는, B-H형 점도계(회전수 20rpm)에서의 측정값이다.
Figure pat00001
Figure pat00002
상기 재료를 사용하여 하기 방법으로 시멘트 모르타르를 혼련하고, 제조한 시멘트 모르타르 조성물을 하기 방법으로 평가하였다. 결과를 표 3, 4에 나타내었다.
<시멘트 모르타르 혼련 방법>
분체 재료(시멘트, 골재, 수용성 셀룰로오스에테르, 전분 유도체, 폴리아크릴아미드)를 미리 드라이 블렌드해 두고, 5리터의 모르타르 믹서에 투입하였다. 계속해서, 분체 재료를 교반하면서 소정량의 물을 투입하였다. 혼련은 저속으로 3분간 행하고, 그 후, 이하의 측정을 실시하였다.
<평가 방법>
1. 시멘트 모르타르 온도
시멘트 모르타르의 반죽 온도는 20±3℃가 되도록 재료 온도를 조정하였다.
2. 테이블 플로우 시험
JIS R 5201에 준하였다.
3. 연도 변화율
JIS A 6916에 준하였다.
4. 보수율
JIS A 6916에 준하였다.
5. 단위 용적 질량
JIS A 1171에 준하였다.
6. 응결 시발 시간
JIS A 6204에 준하였다.
7. 굽힘 강도
제조는 JIS R 5201에 준하고, 양생은 JIS A 1171에 준하였다.
8. 흙손 도포 작업성(관능 시험)
작업원 5명에 의한 평가의 평균값으로 하였다. 5단계로 관능 평가하고, 기준을 3으로 하여, 5는 가장 도포하기 쉽고, 1은 가장 도포하기 어려운 것을 나타낸다.
Figure pat00003
Figure pat00004
표 3에 나타낸 바와 같이, 수용성 셀룰로오스에테르와 타피오카를 원료로 한 전분 유도체를 병용한 본 발명의 시멘트 모르타르 조성물(실시예 1 내지 8)은 연도 변화율이 0에 가깝고(유동성의 경시 변화가 적음), 응결 시발 시간이 짧고, 흙손 도포 작업성도 양호하여, 원하는 특성이 얻어졌다. 이에 비해, 표 4에 나타낸 바와 같이, 감자를 원료로 한 전분 유도체를 사용한 시멘트 모르타르 조성물(비교예 1 내지 3)은 연도 변화율의 경시 변화가 크고(유동성의 경시 변화가 많고), 또한 보수성도 낮기 때문에, 흙손 도포 작업성에 악영향을 미치는 결과가 되었다.

Claims (7)

  1. 수용성 셀룰로오스에테르, 타피오카를 원료로 하는 전분 유도체, 시멘트, 골재 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 모르타르 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 추가로, 폴리아크릴아미드를 포함하는 시멘트 모르타르 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수용성 셀룰로오스에테르가 히드록시알킬알킬셀룰로오스인 시멘트 모르타르 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 히드록시알킬알킬셀룰로오스가 히드록시프로필메틸셀룰로오스 및/또는 히드록시에틸메틸셀룰로오스인 시멘트 모르타르 조성물.
  5. 제3항에 있어서, 상기 히드록시알킬알킬셀룰로오스가, 알킬기의 치환도가 1 내지 2, 히드록시알킬기의 치환 몰수가 0.05 내지 0.45의 것인 시멘트 모르타르 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 타피오카를 원료로 하는 전분 유도체가 히드록시프로필화 전분 및/또는 히드록시에틸화 전분인 시멘트 모르타르 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수용성 셀룰로오스에테르와 타피오카를 원료로 하는 전분 유도체와의 첨가 비율이, 질량비로서 51:49 내지 99:1인 시멘트 모르타르 조성물.
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