JP3730033B2 - セルフレベリング性セメント組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般建造物の床下地材調製に主に使用されるセルフレベリング材として優れた特性を有するセメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルフレベリング材として使用されるセメント組成物の具備すべき第一の条件は、セルフレベリング性を確保するために必要な高い流動性であることは当然であるが、早期開放を可能にする十分な速硬性を有していることおよび、施工作業を容易にする面から、適度の可使時間が取れることも要求される。更に、硬化後の硬化体の特性例えば、強度、寸法安定性に優れていることも必要である。
【０００３】
セルフレベリング材の具備すべきこの複数の要件を満たすため、開示技術の多くが、水硬性成分を主成分とする無機物に、主にスラリー特性を改良するために添加される有機物からなる複雑な組成物より成っている。例えば、硬化速度を含めた硬化体の特性を決める最も大きな要因である無機成分については、水硬性成分によりせっこう系とセメント系に大別されるが、夫々に一長一短があることから、実際には互いの欠点を補完する目的で両系を混合したものに、更に他の種の無機物を添加したものが使用されている。
【０００４】
一方、主に施工時におけるスラリー特性を改善するため各種有機物が添加されるが、最も重要なものは流動性を付与するために添加される流動化剤である。流動化剤としては従来使用されてきたスルホン酸系及びポリカルボン酸系に加え、最近、側鎖に長鎖のアルキルエーテル基を有するポリエーテル型の流動化剤が各種開発され使用されている。
【０００５】
理想的な自己流動性水硬性セメント組成物即ちセルフレベリング性セメント組成物に要求される前記複数の特性を同時に満たすためには、適切な無機成分を適切な有機成分と組合わせた組成物とする必要があるが、組成物全体としてその条件を満たすものは未だ存在しないのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
セルフレベリング性セメント組成物に関する上記現状に鑑み、本発明においては、複数特性を同時に満たす組成物、すなわち、速硬性、作業特性（高流動性、長可使時間）に優れていることは勿論、硬化特性（高強度、高耐摩耗性）にも優れたセルフレベリング性セメント組成物の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者等は、上記目的を達成するべく研究の結果、本質的に急硬性を有しており且つ硬化特性の優れた水硬性成分と、特定の化学構造を有するポリエーテル系流動化剤より成る組成物が、上記課題の解決されたセルフレベリング性水硬性組成物となることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、第１に、ポルトランドセメントＡとアルミナセメントＢとせっこうＣとで構成され、重量比で表したセメント比率Ｂ／（Ａ＋Ｂ）の値が０．０５〜０．４であり、且つ、重量比で表したせっこう比率Ｃ／（Ａ＋Ｂ＋ Ｃ）の値が０．０２〜０．４５である無機成分Ｉと、
一般式 ＣＨ1 ＝Ｃ（Ｒ1 ）ＣＯＯ（ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）n Ｘ （１）
（Ｒ1 は水素原子又はメチル基、Ｘは水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基であって、ｎはエチレンオキシドの平均付加モル数を示し、１１０〜１５０の数である）で表されるビニル系単量体ａの１種以上と、
一般式 ＣＨ2 ＝Ｃ（Ｒ2 ）ＣＯＯＭ 1/m （２）
（Ｒ2 は水素原子又はメチル基を示し、Ｍは１価又は２価の陽イオンを示し、ｍはＭの価数で決まる１か２の数である）で表されるビニル系単量体ｂの１種以上とを、単量体比率ａ／ｂがモル比で５／９５〜１５／８５であるように含有する単量体混合物を重合して得られる重量平均分子量２，０００〜５００，０００の共重合体からなる共重合体成分IIとから成り、
１００重量部の前記無機成分Ｉに対する前記重合体成分IIの配合量が０．１〜９重量部であることを特徴とするセルフレベリング性セメント組成物を提供するものである。
また、本発明は、第２に、重量比で表した前記セメント比率Ｂ／（Ａ＋Ｂ）の値が０．６〜０．９である点以外は前記第１のセメント組成物と同じであることを特徴とするセルフレベリング性セメント組成物を、第３に、前記共重合体成分IIを構成する共重合体の重合成分である単量体の単量体比率ａ／ｂがモル比で８／９２〜１２／８８であることを特徴とするセルフレベリング性セメント組成物を、第４に、前記共重合体成分IIを構成する共重合体がＣＨ2 ＝Ｃ（ＣＨ3 ）ＣＯＯ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）nＣＨ3（nは115〜130の数）とＣＨ2 ＝Ｃ（ＣＨ3 ）ＣＯＯＮａとをモル比５／９５〜１５／８５で共重合させた重量平均分子量３５，０００〜５０，０００の共重合体であることを特徴とするセルフレベリング性セメント組成物を、また第５に、１００重量部の前記無機成分Ｉに対する前記共重合体成分IIの配合量が０．２〜７重量部であることを特徴とするセルフレベリング性セメント組成物を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のセメント組成物は、ポルトランドセメントにアルミナセメント、およびせっこうを添加して成る本質的に速硬性を有する水硬性成分を主成分とする無機成分に、特定の化学構造を有するポリエーテル系流動化剤を添加して流動性を付与したものである。
【０００９】
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に優れた硬化体を与える。本発明では、ポルトランドセメントとアルミナセメントの混合物を使用する。本発明で使用可能なポルトランドセメントＡとアルミナセメントＢの配合比は広い範囲に亙っているが、等量すなわちＢ／Ａ＝５０／５０付近では、理由は不明であるが、凝結遅延性が低下し十分な可使時間の確保が不可能であることと、どちらか一方のセメント成分に片寄った組成領域では逆に十分な硬化速度の確保が困難なことから、本発明では、ポルトランドセメントとアルミナセメントの配合比を、重量比で示したＢ／（Ａ＋Ｂ）の値が０．０５〜 ０．４または０．６〜０．９の範囲にあるように設定する。
【００１０】
アルミナセメントは鉱物組成の異なるものが数種知られ市販されているが、何れも主成分はモノカルシウムアルミネートであり、市販品はその種によらず使用することができる。
【００１１】
せっこうも本質的に急硬性であり、硬化後の寸法安定性を保持するのに必要な成分であるが、量が少ないと寸法安定性が低下し、逆に多すぎると耐水性の低下を招くので、無機成分Ｉ内におけるその存在量は、２〜４５重量％とする必要がある。
【００１２】
本発明のセルフレベリング性セメント組成物を構成するもう一つの成分である共重合体成分IIは、前記一般式（１）で表されるビニル系単量体ａの１種以上と、前記一般式（２）で表されるビニル系単量体ｂの１種以上との混合物を重合して得ることができる。
【００１３】
一般式（１）で表されるビニル系単量体ａとしては、エチレンオキシドのモル付加数ｎが１１０〜１５０、好ましくは１１５〜１３０であるポリオキシエチレン鎖を有するものを選択することにより、表面平滑性及び、下地との接着強度に優れた自己流動性水硬性組成物を得ることができる。
前記ビニル系単量体ａに属する単量体の例としては、片末端アルキル封鎖ポリエチレングリコール、例えばメトキシポリエチレングリコール、エトキシポリエチレングリコールまたはプロポキシポリエチレングリコールのアクリル酸またはメタクリル酸エステル化物や、アクリル酸、メタクリル酸へのエチレンオキシド付加物を挙げることができるが、より好ましい結果を与えるのは前者のエステル化物である。
【００１４】
前記一般式（２）で表されるビニル系単量体（ｂ）は、アクリル酸又はメタクリル酸の水溶性塩であり、水溶性塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等の金属塩や、アンモニウム塩、トリエタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩、モノエタノールアミン塩等を挙げることが出来る。
【００１５】
本発明の共重合体成分IIの共重合体を構成する、前記一般式（１）で表されるビニル系単量体ａと、前記一般式（２）で表されるビニル系単量体ｂとの単量体比率ａ／ｂ は、凝結遅延性及び表面平滑性の観点から、モル比で５／９５〜１５／８５、好ましくは、８／９２〜１２／８８である。
尚、本発明の効果を損なわない範囲で、更に他の共重合可能な単量体例えば、アクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレンを共重合しても良い。
【００１６】
本発明の共重合体成分IIは、上記の単量体混合物を公知の方法、例えば特開平７−２２３８５２号公報に開示されている溶液重合法、例えば単量体混合物を水や炭素数１〜４の低級アルコール中、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等の重合開始剤の存在下、必要ならば亜硫酸ナトリウムやメルカプトエタノール等を添加し、窒素雰囲気下５０〜１００℃で０．５〜１０時間反応させる、等で重合することにより製造することができる。
【００１７】
本発明の共重合体成分IIは、表面平滑性及び下地との密着強度の観点から、その重量平均分子量（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法／標準物質ポリスチレンスルホン酸ナトリウム換算／水系）は、２，０００〜５００，０００が好ましく、５，０００〜１００，０００がより好ましい。
【００１８】
また、本発明の共重合体IIは、液体またはペーストの形態でも使用できるが、予め粉体としてセルフレベリング性組成物へプレミックスすることも可能であ る。粉体として使用する場合、粉体としての形態や含まれる水分量については特に限定されるものではないが、過度の水分は、水硬性物質との水和反応による固化大粒化や粉体のケーキングを招くことがあり、好ましくない。
【００１９】
本発明のセルフレベリング性水硬性組成物は、前記無機成分Ｉと共重合体成分IIとから構成されるが、共重合体成分IIの量が少な過ぎると、共重合体成分IIとの混合効果が十分に発現せず、一方、多すぎても添加効果は頭打ちとなるだけでなく、硬化遅延を招き好ましくない結果に至る場合がある。本発明においては、１００重量部の前記無機成分Ｉに対する、共重合体成分IIの配合量を０．１〜９、好ましくは０．２〜７重量部とすることにより、望ましい結果を得ることが出来る。
【００２０】
本発明のセメント組成物には、更なる無機質成分として、フライアッシュ、スラグ、石灰石粉等、公知の増量材を添加する事が出来る。
増量材の添加は、乾燥収縮を抑制し硬化体の耐クラック性を高めるだけでな く、流動性が改善される好ましい結果を与えるが、過度の添加は発現強度の低下を招くことから、その添加量は、無機成分Ｉの１００重量部当たり３５０重量部以下とするのが望ましい。
【００２１】
本発明のセルフレベリング性セメント組成物の使用に当たっては、水と混練したセメントペーストとして使用することも出来るが、各種骨材を添加してモルタルとして使用するのがその特性を活かした使い方である。
その際、一般に使用される公知の各種添加剤例えば、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、流動化剤、凝結調整剤、消泡剤、増粘剤、樹脂粉、収縮低減剤等の一般的に用いられる量を添加することが出来る。
【００２２】
骨材としてはケイ砂、川砂、海砂、各種砕石が使用できるが、その径は２ｍｍ以下とするのが望ましい。また、骨材の添加量は、無機成分Ｉ、１００重量部当たり６０〜６００重量部とするのが望ましい。６００重量部より大となると流動性の低下を招くだけでなく、強度発現性が低下することがある。
本発明のセメント組成物に骨材及び水を添加・混合して調整されたモルタル は、一般的なモルタルと同様の方法で使用される。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例１〜６及び比較例１〜７により本発明の内容を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらによって限定されるものではない。
（１）使用原料：各例の実施に当たっては、次の共通原料を使用した。
ポルトランドセメント：早強ポルトランドセメント、ブレーン法比表面積 ４，６００ｍ2 ／ｇ
アルミナセメント：カルシウムアルミネート含有率 ４５重量％、ブレーン法比表面積 ３，１００ｍ2 ／ｇ
せっこう：II型無水石膏、ブレーン法比表面積 ４，０００ｍ2 ／ｇ
フライアッシュ：ブレーン法比表面積 ３，０００ｍ2 ／ｇ
スラグ：高炉スラグ、ブレーン法比表面積 ４，３００ｍ2 ／ｇ
ケイ砂：６号珪砂
【００２４】
（２）共重合体成分IIの調製
反応容器に水３００重量部を仕込み、窒素雰囲気下、７５℃で表１記載の単量体混合物６０％水溶液６００重量部、過硫酸アンモニウムの１０重量％水溶液３８重量部、及び２−メルカプトエタノールの１０重量％水溶液２０重量部を２時間掛けて滴下した。次いで、過硫酸アンモニウムの１０重量％水溶液１５重量部を３０分で滴下し、更に１時間同温度で熟成を行った後、４８重量％の水酸化ナトリウム水溶液で中和して、供試共重合体（１）〜（６）を調製した。
【００２５】
【表１】
【００２６】
（３）モルタルの調製
ポルトランドセメントとアルミナセメントを合量で３６０重量部、せっこう２０重量部、フライアッシュ４０重量部、、炭酸カルシウム８０重量部、凝結調整剤１重量部、消泡剤０．３重量部、増粘剤０．４重量部、及びポリエーテル系流動化剤０．３〜４重量部に、細骨材としてのケイ砂５００重量部及び水２４０重量部を加え、攪拌混合機で３分間混合してモルタルを調製した。
ポルトランドセメントとアルミナセメントの配合比、及びポリエーテル系流動化剤の種、添加量は表２に示す。
【００２７】
（４）モルタル特性の評価
調製モルタルについては以下の項目について測定を行い、自己流動性水硬性組成物即ちセルフレベリング性セメント組成物としての特性を評価した。
フロー値：塩化ビニル製平板の上に置かれた内径５０ｍｍ、高さ５１ｍｍの塩化ビニル製パイプに調製直後のモルタルを充填した後、パイプを静かに引き上げ取り去り、平板上に広がったモルタルの長径と短径とを測定し、それらの平均値をフロー値とした。
【００２８】
セルフレベリング性（凝結遅延性）：
該特性の測定は、底辺２５ｍｍ、高さ２７ｍｍの矩形断面を有し、閉じた一端から１５０ｍｍの部分に開閉自在の堰を有する全長６００ｍｍのアルミ製樋を使用して行った
平板上に置かれた、堰を閉じた状態の該容器に充填直後のモルタルを充填し、充填直後（経過時間０とする）、充填１０分後、２０分後および３０分後に堰を開とし、夫々の時点における、モルタルの、堰からの流動距離を測定した。
【００２９】
表面硬度（硬化特性）
１３０ｍｍ×１９０ｍｍのポリエチレン製型枠に、調製直後のモルタルを１０ｍｍの厚さに充填し、２４時間後のショアー硬度を測定した。
尚、実施例１の供試体については、２００時間までのショアー硬度を測定すると共に、ＪＩＳ Ｒ５２０１「セメントの物理試験方法」に準じて曲げ強度及び圧縮強度の経時的変化の測定を行った。
測定結果を表２及び表３に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】
表２の結果は、実施例１〜１０にみられるように、本発明の範囲に含まれる成分組成を有する組成物が、セルフレベリング材として十分な初期流動性を有していることは勿論、調製３０分後でも十分大きな流動性が維持されていることか ら、３０分以上の可使時間の確保が可能である。また、施工２４時間後には、その上における作業が可能な表面硬度を有する硬化体を与える。又、表３に示されるように、２８日経過後の、曲げ強度や圧縮強度等の機械的強度も十分な大きさの値に達するものが得られている。
【００３３】
それに対し、本発明の成分を含まないか、組成範囲を外れる組成物では、流動性が低くセルフレベリング材として使用できないか、硬化速度が大きすぎ十分な可使時間を確保できないか、流動性には優れるが硬化速度が低すぎるかの何れかであり、目的とする特性を具備するセルフレベリング性セメント組成物材は得られない。
【００３４】
即ち、比較例１〜３のものは、表１に見られるように、共重合体成分が本発明の範囲外にあり、フロー値即ち初期流動性に劣り、また、セルフレベリング性即ち経時流動性が劣る。比較例４のものは、無機成分Ｉに対する共重合体成分IIの添加量が本発明の範囲外になっているので、セルフレベリング性に劣っている。比較例５〜６のものは、無機成分Ｉにおけるアルミナセメントの配合率が低く、本発明の範囲外であり、フロー値やセルフレベリング性は良好で表面硬度において劣っている。比較例７のものは、アルミナセメントの配合量が本発明の範囲外で、セルフレベリング性において劣っている。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のセルフレベリング性セメント組成物は、セルフレベリング性に優れ且つ適度の可使時間の確保が可能なスラリーを与えると共に、スラリーから得られる硬化体も特性的に優れたものである。すなわち、施工特性、硬化体特性両面を満足させる点において、従来材料には無かった優れた特性を有したものであり、建築分野におけるその利用価値は大であるという効果を奏するものである。
請求項２に記載のものは、上記請求項１と同様の効果を奏する。
また、請求項３〜５に記載の発明は、最も確実かつ高度に上記請求項１と同様の効果を奏する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般建造物の床下地材調製に主に使用されるセルフレベリング材として優れた特性を有するセメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルフレベリング材として使用されるセメント組成物の具備すべき第一の条件は、セルフレベリング性を確保するために必要な高い流動性であることは当然であるが、早期開放を可能にする十分な速硬性を有していることおよび、施工作業を容易にする面から、適度の可使時間が取れることも要求される。更に、硬化後の硬化体の特性例えば、強度、寸法安定性に優れていることも必要である。
【０００３】
セルフレベリング材の具備すべきこの複数の要件を満たすため、開示技術の多くが、水硬性成分を主成分とする無機物に、主にスラリー特性を改良するために添加される有機物からなる複雑な組成物より成っている。例えば、硬化速度を含めた硬化体の特性を決める最も大きな要因である無機成分については、水硬性成分によりせっこう系とセメント系に大別されるが、夫々に一長一短があることから、実際には互いの欠点を補完する目的で両系を混合したものに、更に他の種の無機物を添加したものが使用されている。
【０００４】
一方、主に施工時におけるスラリー特性を改善するため各種有機物が添加されるが、最も重要なものは流動性を付与するために添加される流動化剤である。流動化剤としては従来使用されてきたスルホン酸系及びポリカルボン酸系に加え、最近、側鎖に長鎖のアルキルエーテル基を有するポリエーテル型の流動化剤が各種開発され使用されている。
【０００５】
理想的な自己流動性水硬性セメント組成物即ちセルフレベリング性セメント組成物に要求される前記複数の特性を同時に満たすためには、適切な無機成分を適切な有機成分と組合わせた組成物とする必要があるが、組成物全体としてその条件を満たすものは未だ存在しないのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
セルフレベリング性セメント組成物に関する上記現状に鑑み、本発明においては、複数特性を同時に満たす組成物、すなわち、速硬性、作業特性（高流動性、長可使時間）に優れていることは勿論、硬化特性（高強度、高耐摩耗性）にも優れたセルフレベリング性セメント組成物の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者等は、上記目的を達成するべく研究の結果、本質的に急硬性を有しており且つ硬化特性の優れた水硬性成分と、特定の化学構造を有するポリエーテル系流動化剤より成る組成物が、上記課題の解決されたセルフレベリング性水硬性組成物となることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、第１に、ポルトランドセメントＡとアルミナセメントＢとせっこうＣとで構成され、重量比で表したセメント比率Ｂ／（Ａ＋Ｂ）の値が０．０５〜０．４であり、且つ、重量比で表したせっこう比率Ｃ／（Ａ＋Ｂ＋ Ｃ）の値が０．０２〜０．４５である無機成分Ｉと、
一般式 ＣＨ1 ＝Ｃ（Ｒ1 ）ＣＯＯ（ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）n Ｘ （１）
（Ｒ1 は水素原子又はメチル基、Ｘは水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基であって、ｎはエチレンオキシドの平均付加モル数を示し、１１０〜１５０の数である）で表されるビニル系単量体ａの１種以上と、
一般式 ＣＨ2 ＝Ｃ（Ｒ2 ）ＣＯＯＭ 1/m （２）
（Ｒ2 は水素原子又はメチル基を示し、Ｍは１価又は２価の陽イオンを示し、ｍはＭの価数で決まる１か２の数である）で表されるビニル系単量体ｂの１種以上とを、単量体比率ａ／ｂがモル比で５／９５〜１５／８５であるように含有する単量体混合物を重合して得られる重量平均分子量２，０００〜５００，０００の共重合体からなる共重合体成分IIとから成り、
１００重量部の前記無機成分Ｉに対する前記重合体成分IIの配合量が０．１〜９重量部であることを特徴とするセルフレベリング性セメント組成物を提供するものである。
また、本発明は、第２に、重量比で表した前記セメント比率Ｂ／（Ａ＋Ｂ）の値が０．６〜０．９である点以外は前記第１のセメント組成物と同じであることを特徴とするセルフレベリング性セメント組成物を、第３に、前記共重合体成分IIを構成する共重合体の重合成分である単量体の単量体比率ａ／ｂがモル比で８／９２〜１２／８８であることを特徴とするセルフレベリング性セメント組成物を、第４に、前記共重合体成分IIを構成する共重合体がＣＨ2 ＝Ｃ（ＣＨ3 ）ＣＯＯ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）nＣＨ3（nは115〜130の数）とＣＨ2 ＝Ｃ（ＣＨ3 ）ＣＯＯＮａとをモル比５／９５〜１５／８５で共重合させた重量平均分子量３５，０００〜５０，０００の共重合体であることを特徴とするセルフレベリング性セメント組成物を、また第５に、１００重量部の前記無機成分Ｉに対する前記共重合体成分IIの配合量が０．２〜７重量部であることを特徴とするセルフレベリング性セメント組成物を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のセメント組成物は、ポルトランドセメントにアルミナセメント、およびせっこうを添加して成る本質的に速硬性を有する水硬性成分を主成分とする無機成分に、特定の化学構造を有するポリエーテル系流動化剤を添加して流動性を付与したものである。
【０００９】
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に優れた硬化体を与える。本発明では、ポルトランドセメントとアルミナセメントの混合物を使用する。本発明で使用可能なポルトランドセメントＡとアルミナセメントＢの配合比は広い範囲に亙っているが、等量すなわちＢ／Ａ＝５０／５０付近では、理由は不明であるが、凝結遅延性が低下し十分な可使時間の確保が不可能であることと、どちらか一方のセメント成分に片寄った組成領域では逆に十分な硬化速度の確保が困難なことから、本発明では、ポルトランドセメントとアルミナセメントの配合比を、重量比で示したＢ／（Ａ＋Ｂ）の値が０．０５〜 ０．４または０．６〜０．９の範囲にあるように設定する。
【００１０】
アルミナセメントは鉱物組成の異なるものが数種知られ市販されているが、何れも主成分はモノカルシウムアルミネートであり、市販品はその種によらず使用することができる。
【００１１】
せっこうも本質的に急硬性であり、硬化後の寸法安定性を保持するのに必要な成分であるが、量が少ないと寸法安定性が低下し、逆に多すぎると耐水性の低下を招くので、無機成分Ｉ内におけるその存在量は、２〜４５重量％とする必要がある。
【００１２】
本発明のセルフレベリング性セメント組成物を構成するもう一つの成分である共重合体成分IIは、前記一般式（１）で表されるビニル系単量体ａの１種以上と、前記一般式（２）で表されるビニル系単量体ｂの１種以上との混合物を重合して得ることができる。
【００１３】
一般式（１）で表されるビニル系単量体ａとしては、エチレンオキシドのモル付加数ｎが１１０〜１５０、好ましくは１１５〜１３０であるポリオキシエチレン鎖を有するものを選択することにより、表面平滑性及び、下地との接着強度に優れた自己流動性水硬性組成物を得ることができる。
前記ビニル系単量体ａに属する単量体の例としては、片末端アルキル封鎖ポリエチレングリコール、例えばメトキシポリエチレングリコール、エトキシポリエチレングリコールまたはプロポキシポリエチレングリコールのアクリル酸またはメタクリル酸エステル化物や、アクリル酸、メタクリル酸へのエチレンオキシド付加物を挙げることができるが、より好ましい結果を与えるのは前者のエステル化物である。
【００１４】
前記一般式（２）で表されるビニル系単量体（ｂ）は、アクリル酸又はメタクリル酸の水溶性塩であり、水溶性塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等の金属塩や、アンモニウム塩、トリエタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩、モノエタノールアミン塩等を挙げることが出来る。
【００１５】
本発明の共重合体成分IIの共重合体を構成する、前記一般式（１）で表されるビニル系単量体ａと、前記一般式（２）で表されるビニル系単量体ｂとの単量体比率ａ／ｂ は、凝結遅延性及び表面平滑性の観点から、モル比で５／９５〜１５／８５、好ましくは、８／９２〜１２／８８である。
尚、本発明の効果を損なわない範囲で、更に他の共重合可能な単量体例えば、アクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレンを共重合しても良い。
【００１６】
本発明の共重合体成分IIは、上記の単量体混合物を公知の方法、例えば特開平７−２２３８５２号公報に開示されている溶液重合法、例えば単量体混合物を水や炭素数１〜４の低級アルコール中、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等の重合開始剤の存在下、必要ならば亜硫酸ナトリウムやメルカプトエタノール等を添加し、窒素雰囲気下５０〜１００℃で０．５〜１０時間反応させる、等で重合することにより製造することができる。
【００１７】
本発明の共重合体成分IIは、表面平滑性及び下地との密着強度の観点から、その重量平均分子量（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法／標準物質ポリスチレンスルホン酸ナトリウム換算／水系）は、２，０００〜５００，０００が好ましく、５，０００〜１００，０００がより好ましい。
【００１８】
また、本発明の共重合体IIは、液体またはペーストの形態でも使用できるが、予め粉体としてセルフレベリング性組成物へプレミックスすることも可能であ る。粉体として使用する場合、粉体としての形態や含まれる水分量については特に限定されるものではないが、過度の水分は、水硬性物質との水和反応による固化大粒化や粉体のケーキングを招くことがあり、好ましくない。
【００１９】
本発明のセルフレベリング性水硬性組成物は、前記無機成分Ｉと共重合体成分IIとから構成されるが、共重合体成分IIの量が少な過ぎると、共重合体成分IIとの混合効果が十分に発現せず、一方、多すぎても添加効果は頭打ちとなるだけでなく、硬化遅延を招き好ましくない結果に至る場合がある。本発明においては、１００重量部の前記無機成分Ｉに対する、共重合体成分IIの配合量を０．１〜９、好ましくは０．２〜７重量部とすることにより、望ましい結果を得ることが出来る。
【００２０】
本発明のセメント組成物には、更なる無機質成分として、フライアッシュ、スラグ、石灰石粉等、公知の増量材を添加する事が出来る。
増量材の添加は、乾燥収縮を抑制し硬化体の耐クラック性を高めるだけでな く、流動性が改善される好ましい結果を与えるが、過度の添加は発現強度の低下を招くことから、その添加量は、無機成分Ｉの１００重量部当たり３５０重量部以下とするのが望ましい。
【００２１】
本発明のセルフレベリング性セメント組成物の使用に当たっては、水と混練したセメントペーストとして使用することも出来るが、各種骨材を添加してモルタルとして使用するのがその特性を活かした使い方である。
その際、一般に使用される公知の各種添加剤例えば、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、流動化剤、凝結調整剤、消泡剤、増粘剤、樹脂粉、収縮低減剤等の一般的に用いられる量を添加することが出来る。
【００２２】
骨材としてはケイ砂、川砂、海砂、各種砕石が使用できるが、その径は２ｍｍ以下とするのが望ましい。また、骨材の添加量は、無機成分Ｉ、１００重量部当たり６０〜６００重量部とするのが望ましい。６００重量部より大となると流動性の低下を招くだけでなく、強度発現性が低下することがある。
本発明のセメント組成物に骨材及び水を添加・混合して調整されたモルタル は、一般的なモルタルと同様の方法で使用される。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例１〜６及び比較例１〜７により本発明の内容を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらによって限定されるものではない。
（１）使用原料：各例の実施に当たっては、次の共通原料を使用した。
ポルトランドセメント：早強ポルトランドセメント、ブレーン法比表面積 ４，６００ｍ2 ／ｇ
アルミナセメント：カルシウムアルミネート含有率 ４５重量％、ブレーン法比表面積 ３，１００ｍ2 ／ｇ
せっこう：II型無水石膏、ブレーン法比表面積 ４，０００ｍ2 ／ｇ
フライアッシュ：ブレーン法比表面積 ３，０００ｍ2 ／ｇ
スラグ：高炉スラグ、ブレーン法比表面積 ４，３００ｍ2 ／ｇ
ケイ砂：６号珪砂
【００２４】
（２）共重合体成分IIの調製
反応容器に水３００重量部を仕込み、窒素雰囲気下、７５℃で表１記載の単量体混合物６０％水溶液６００重量部、過硫酸アンモニウムの１０重量％水溶液３８重量部、及び２−メルカプトエタノールの１０重量％水溶液２０重量部を２時間掛けて滴下した。次いで、過硫酸アンモニウムの１０重量％水溶液１５重量部を３０分で滴下し、更に１時間同温度で熟成を行った後、４８重量％の水酸化ナトリウム水溶液で中和して、供試共重合体（１）〜（６）を調製した。
【００２５】
【表１】
（３）モルタルの調製
ポルトランドセメントとアルミナセメントを合量で３６０重量部、せっこう２０重量部、フライアッシュ４０重量部、、炭酸カルシウム８０重量部、凝結調整剤１重量部、消泡剤０．３重量部、増粘剤０．４重量部、及びポリエーテル系流動化剤０．３〜４重量部に、細骨材としてのケイ砂５００重量部及び水２４０重量部を加え、攪拌混合機で３分間混合してモルタルを調製した。
ポルトランドセメントとアルミナセメントの配合比、及びポリエーテル系流動化剤の種、添加量は表２に示す。
【００２７】
（４）モルタル特性の評価
調製モルタルについては以下の項目について測定を行い、自己流動性水硬性組成物即ちセルフレベリング性セメント組成物としての特性を評価した。
フロー値：塩化ビニル製平板の上に置かれた内径５０ｍｍ、高さ５１ｍｍの塩化ビニル製パイプに調製直後のモルタルを充填した後、パイプを静かに引き上げ取り去り、平板上に広がったモルタルの長径と短径とを測定し、それらの平均値をフロー値とした。
【００２８】
セルフレベリング性（凝結遅延性）：
該特性の測定は、底辺２５ｍｍ、高さ２７ｍｍの矩形断面を有し、閉じた一端から１５０ｍｍの部分に開閉自在の堰を有する全長６００ｍｍのアルミ製樋を使用して行った
平板上に置かれた、堰を閉じた状態の該容器に充填直後のモルタルを充填し、充填直後（経過時間０とする）、充填１０分後、２０分後および３０分後に堰を開とし、夫々の時点における、モルタルの、堰からの流動距離を測定した。
【００２９】
表面硬度（硬化特性）
１３０ｍｍ×１９０ｍｍのポリエチレン製型枠に、調製直後のモルタルを１０ｍｍの厚さに充填し、２４時間後のショアー硬度を測定した。
尚、実施例１の供試体については、２００時間までのショアー硬度を測定すると共に、ＪＩＳ Ｒ５２０１「セメントの物理試験方法」に準じて曲げ強度及び圧縮強度の経時的変化の測定を行った。
測定結果を表２及び表３に示す。
【００３０】
【表２】
【表３】
表２の結果は、実施例１〜１０にみられるように、本発明の範囲に含まれる成分組成を有する組成物が、セルフレベリング材として十分な初期流動性を有していることは勿論、調製３０分後でも十分大きな流動性が維持されていることか ら、３０分以上の可使時間の確保が可能である。また、施工２４時間後には、その上における作業が可能な表面硬度を有する硬化体を与える。又、表３に示されるように、２８日経過後の、曲げ強度や圧縮強度等の機械的強度も十分な大きさの値に達するものが得られている。
【００３３】
それに対し、本発明の成分を含まないか、組成範囲を外れる組成物では、流動性が低くセルフレベリング材として使用できないか、硬化速度が大きすぎ十分な可使時間を確保できないか、流動性には優れるが硬化速度が低すぎるかの何れかであり、目的とする特性を具備するセルフレベリング性セメント組成物材は得られない。
【００３４】
即ち、比較例１〜３のものは、表１に見られるように、共重合体成分が本発明の範囲外にあり、フロー値即ち初期流動性に劣り、また、セルフレベリング性即ち経時流動性が劣る。比較例４のものは、無機成分Ｉに対する共重合体成分IIの添加量が本発明の範囲外になっているので、セルフレベリング性に劣っている。比較例５〜６のものは、無機成分Ｉにおけるアルミナセメントの配合率が低く、本発明の範囲外であり、フロー値やセルフレベリング性は良好で表面硬度において劣っている。比較例７のものは、アルミナセメントの配合量が本発明の範囲外で、セルフレベリング性において劣っている。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のセルフレベリング性セメント組成物は、セルフレベリング性に優れ且つ適度の可使時間の確保が可能なスラリーを与えると共に、スラリーから得られる硬化体も特性的に優れたものである。すなわち、施工特性、硬化体特性両面を満足させる点において、従来材料には無かった優れた特性を有したものであり、建築分野におけるその利用価値は大であるという効果を奏するものである。
請求項２に記載のものは、上記請求項１と同様の効果を奏する。
また、請求項３〜５に記載の発明は、最も確実かつ高度に上記請求項１と同様の効果を奏する。
Claims (6)
- ポルトランドセメントＡとアルミナセメントＢとせっこうＣとで構成され、重量比で表したセメント比率Ｂ／（Ａ＋Ｂ）の値が０．０５〜０．４であり、且つ、重量比で表したせっこう比率Ｃ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値が０．０２〜０．４５である無機成分Ｉと、
一般式ＣＨ2＝Ｃ（Ｒ1）ＣＯＯ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）nＸ（Ｒ1は水素原子又はメチル基、Ｘは水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基であって、ｎはエチレンオキシドの平均付加モル数を示し、１１０〜１５０の数である）で表されるビニル系単量体ａの１種以上と、アクリル酸又はメタクリル酸の水溶性塩であるビニル系単量体ｂの１種以上とを、単量体比率ａ／ｂがモル比で５／９５〜１５／８５であるように含有する単量体混合物を重合して得られる重量平均分子量２，０００〜５００，０００の共重合体からなる共重合体成分IIとを含み、
１００重量部の前記無機成分Ｉに対する前記共重合体成分IIの配合量が０．１〜９重量部であることを特徴とするセルフレベリング性セメント組成物。 - ポルトランドセメントＡとアルミナセントＢとせっこうＣとで構成され、重量比で表したセメント比率Ｂ／（Ａ＋Ｂ）の値が０．６〜０．８３であり、且つ、重量比で表したせっこう比率Ｃ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値が０．０２〜０．４５である無機成分Ｉと、
一般式ＣＨ2＝Ｃ（Ｒ1）ＣＯＯ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）nＸ（Ｒ1は水素原子又はメチル基、Ｘは水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基であって、ｎはエチレンオキシドの平均付加モル数を示し、１１０〜１５０の数である）で表されるビニル系単量体ａの１種以上と、アクリル酸又はメタクリル酸の水溶性塩であるビニル系単量体ｂの１種以上とを、単量体比率ａ／ｂがモル比で５／９５〜１５／８５であるように含有する単量体混合物を重合して得られる重量平均分子量２，０００〜５００，０００の共重合体からなる共重合体成分IIとを含み、
１００重量部の前記無機成分Ｉに対する前記共重合体成分IIの配合量が０．１〜９重量部であることを特徴とするセルフレベリング性セメント組成物。 - ビニル系単量体ｂが、メタクリル酸の水溶性塩であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセルフレベリング性セメント組成物。
- ビニル系単量体ｂが、メタクリル酸のナトリウム塩であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセルフレベリング性セメント組成物。
- 前記共重合体成分IIを構成する共重合体の重合成分である単量体の単量体比率ａ／ｂがモル比で８／９２〜１２／８８であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセルフレベリング性セメント組成物。
- １００重量部の前記無機成分Ｉに対する前記共重合体成分IIの配合量が０．２〜７重量部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のセルフレベリング性セメント組成物。
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