JP5161062B2 - 高流動モルタル - Google Patents

Description

本発明は、例えばレベリング調整材や床材等として使用でき、とりわけ建築構造物用レベラー材に適した、低温施工可能な高流動モルタルに関する。

セメント等を水硬成分とする高流動モルタルは、例えば床版などに流し込むだけで水平な表面を形成できるため、建築用のレベリング材などとして使用されている。高流動モルタルの使用に際しては、施工に適した流動性の設定が重要である。また流動性を操作すると、その影響を受ける諸性状の調整も重要となる。高い流動状態のモルタルを得る上では、概して混練水を多く含む配合になるため、材料分離や乾燥ひび割れ等が発生し易く、水平性は得られるものの、表面状態が良好な施工物は得難かった。このような問題に対処するため、例えば、セメントに次のような様々な混和成分を配合し、水平面を得るのに適した組成物が提案されている。即ち、砂（骨材）、石灰系膨張材、分散剤、フライアッシュ及びセルロース系保水剤を配合したもの（特許文献１参照。）、骨材、分散剤、収縮低減剤、石膏のような凝結促進剤、増粘剤及び消泡剤を配合したもの（特許文献２参照。）、骨材、減水剤、消泡剤、凝結調整剤及び水溶性セルロースエーテルを配合したもの（特許文献３参照。）等が知られている。このような対策がされたモルタルでも、一般に粘度は温度の低下と共に大きく上昇するため、低温で施工使用しようとすると、高粘性となって流動性が低下し、施工作業性が著しく低下する。温度低下による高粘性化の傾向は、増粘成分を含有するモルタルほど顕著である。低温施工に適ったセルフレベリング性のセメント系モルタルも知られているが、その多くは速硬成分を使用したものである。（例えば、特許文献４〜６参照。）これらは低温での凝結・硬化性の改善を主目的としているため、より高い温度での施工には難があるか、そうでないものも低温では高粘性状態で凝結が早く進行する。高粘性のモルタルは混練時に巻き込まれた微細な気泡が抜け難く、これが施工物表面に浮遊残存したり、その破泡痕が残り、荒れた表面になり易かった。低温で低粘性のモルタルを得る方策として、特定のビニル系共重合体を有効成分とする分散剤を使用すると、低温でセルフレベリング材に適した高流動性が得られることが知られている。（例えば、特許文献７参照。）
特開昭５６−８４３５８号公報 特開平７−２６７７０４号公報 特開２００６−５６７６３号公報 特開平７−６９７０４号公報 特開２０００−２１１９６１号公報 特開２００６−１６２２３号公報 特開平８−２９０９５５号公報

一般のセメント系高流動モルタルを低温で施工すると、低温時の粘性上昇によって前記のような施工作業や施工物表面の不具合が起きる。また、特殊な分散剤等の使用で低温で高い流動性を発現させたモルタルは、温度が高くなると粘性が低下し過ぎるため施工使用に適さなくなる。一方で、特に建築構造物用レベラー材などのレベリング調整剤では、高精度の自己平滑性を有することが不可欠であるため、このような用途に適合するにはより高い流動性が要求される。本発明は、５℃程度の低温での施工使用に適し、且つレベラー材等への使用にも適したより高い流動性を有する高流動モルタルであって、温度の高い環境下でも粘性が下がり過ぎて施工作業性や施工物の性状に支障を及ぼすことなく施工使用可能な高流動モルタルの提供を課題とする。

本発明者は、前記課題解決のため検討を行った結果、ポルトランドセメントを結合相形成成分とする高流動モルタルにおいて、非結合相の形成成分に特定の粒度構成の炭酸カルシウムを使用すると、滑り性が非常に高まり、その結果より高い流動性を付与することができ、しかも流動性の温度依存性が少なくなることも見出し、また該炭酸カルシウムと炭酸カルシウム以外の材質からなる細骨材を特定の含有比率にすることで低温でのモルタルの粘性増加が抑制されて安定した流動性が得られることも見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は、粒度構成が粒径０．６ｍｍを超える粒子を含有せず、粒径０．３〜０．６ｍｍの粒子含有率０．１〜０．５質量％、粒径０．１５〜０．３ｍｍの粒子含有率８〜１５質量％、粒径０．０９〜０．１５ｍｍの粒子含有率１２〜２５質量％及び残部粒径０．０９ｍｍ未満の粒子からなる炭酸カルシウム（α）、炭酸カルシウム以外の細骨材（β）、膨張材、保水性及び増粘性物質、減水剤及びポルトランドセメントを含有してなり、質量比で（α）／（β）が０．８〜３であることを特徴とする高流動モルタルである。また、本発明は、さらに消泡剤を含有する前記の高流動モルタルである。また、本発明は前記何れかの高流動モルタルを含有してなる建築用レベラー材である。

本発明による高流動モルタルは、例えば５℃程度の低温〜常温に至るまで、建築用レベラー材などの高精度の自己平滑性が要求されるような施工用途に適したより高い流動性を有する。また、施工後も材料分離、収縮亀裂及び表面に気泡痕等も実質見られない施工物が得られる。

本発明の高流動モルタルは、結合相形成成分としてポルトランドセメントを使用する。ポルトランドセメントの種類は特に限定されず、例えば、普通、早強、超早強、中庸熱、低熱等の各種ポルトランドセメントの他、該ポルトランドセメントをベースとするものであれば、高炉セメントやフライアッシュセメント等の混合セメントでも良い。また２種類以上のポルトランドセメントを使用しても良い。好ましくは、施工時のシマリが良好になることから、普通ポルトランドセメントと早強又は超早強ポルトランドセメントを併用するのが良い。併用する場合は普通ポルトランドセメント使用量の５〜３０質量％に相当する量を早強又は超早強ポルトランドセメントにするのが適当である。

また、本発明の高流動モルタルは膨張材を含有する。膨張材はモルタルやコンクリートに使用できるものであれば特に限定されない。好ましくは、石灰系やエトリンガイト系のような水和反応で体積膨張を起こすことが可能な膨張材を配合使用する。石灰系の膨張材としては、例えば遊離生石灰を共存生成させたクリンカの粉砕物、石灰石の焼成粉砕物を有効成分とするもの等を挙げることができる。またエトリンガイト系の膨張材とは、水と反応してエトリンガイト相を生成するものなら限定されず、例えばカルシウムサルホアルミネートを有効成分とするものなどを挙げることができる。石灰系とエトリンガイト系の膨張材を併用しても良い。膨張材の使用で硬化〜乾燥期に渡る比較的規模の大きな収縮が抑制され、特に初期ひび割れの発生を防ぐことができる。膨張材の配合量はセメント含有量１００質量部に対し、２〜１５質量部が好ましい。２質量部未満では硬化時の収縮を十分抑えられず、また１５質量部を超えると過膨張による膨張亀裂の虞があるので適当ではない。

また、本発明の高流動モルタルは、保水性及び増粘性物質を含有する。ここで保水性及び増粘性物質とは、セメント系のモルタルに対し保水性と増粘性を付与できる物質を云い、両性能を兼ね備えた単一成分の物質（例えば、単一の化合物。）であっても、保水性物質と増粘性物質の両者を併用した物（保水性物質と増粘性物質の混合物）でも良い。これら何れかであってモルタルやコンクリートに使用できるものであれば限定されない。前者の例として水溶性セルロースエーテルを挙げることができ、より具体的には、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等を例示される。水溶性セルロースエーテルは増粘作用により材料分離を抑制する。また保水作用によって、例えば凹凸が見られる床に施工したときに、施工厚が薄くなる部位と厚くなる部位との乾燥期間を整合させ、施工物の乾燥収縮時期の差により生じるひび割れを抑制すると共に乾燥過程での表層部と低層部の水分量の差異低減にも貢献する。水溶性セルロースエーテルの配合量はセメント含有量１００質量部に対し、０．０８〜０．５質量部が好ましい。０．０８質量部未満では材料分離やひび割れを十分抑えられず、また０．５質量部を超えると粘性が上昇し過ぎて所望の流動性が得られないことがあり、施工性が低下する虞があるので適当ではない。

また、本発明の高流動モルタルは減水剤を含有する。減水剤はモルタルやコンクリートに使用できるものであって、減水作用があるものなら、分散剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤又は流動化剤と称されているものの何れでも良く、成分も限定されない。中でも、ポリカルボン酸系の減水剤類を使用すると低温でも良好な流動性が発現できるので好ましい。減水剤の配合量は有効成分毎に適宜定めれば良く、例えばポリカルボン酸系高性能減水剤を使用する場合は、セメント含有量１００質量部に対し、０．４〜１質量部が好ましい。この場合、０．４質量部未満では低温で施工に適した流動性を強度を低下させずに確保することが困難になり、また１質量部を超えると粘性が過度に低下して材料分離を起こし易くなるので適当ではない。

また、本発明の高流動モルタルは、好ましくは消泡剤を含有する。消泡剤は、モルタルやコンクリートに使用できるものであれば、何れのものでも配合使用できる。消泡剤の使用により、高流動モルタルの注水後の混練時に巻き込まれた空気によって施工物表面に見られ易い気泡あばたの出現を防ぎ、平滑面が得易やすくなることからレベラー材の適用には好適である。消泡剤の配合量は、セメント含有量１００質量部に対し、固形分換算で０．０５〜１質量部が好ましい。０．０５質量部未満では気泡除去が困難であり、また１質量部を超える量の消泡剤を使用しても配合効果が向上せず、コストのみが上昇するので適当ではない。

また、本発明の高流動モルタルは次の粒度構成からなる炭酸カルシウムを含有する。即ち、粒径０．６ｍｍを超える粒子の含有は無く、粒径０．３〜０．６ｍｍの粒子含有率０．１〜０．５質量％、粒径０．１５〜０．３ｍｍの粒子含有率８〜１５質量％、粒径０．０９〜０．１５ｍｍの粒子含有率１２〜２５質量％、残りが粒径０．０９ｍｍ未満の粒子からなる粒度構成の炭酸カルシウムとする。炭酸カルシウムを使用することにより結合相非形成成分に滑り性を付与でき、当該粒度構成にすることによって特に高い滑り性が見られ、その結果より高い流動性が得られる。さらにこのようにして得られた流動性は温度依存性が少ないため、低温で高い流動性が得られるだけでなく、常温やそれ以上の温度でも高い流動性が発現できる。また、該粒度構成にすることで材料分離の抑止作用も得易くなる。該粒度構成から外れる粒度の炭酸カルシウムを使用すると、低温でのより高い流動性が得難くなるので好ましくない。特に粒径０．６ｍｍを超える粒子の含有は強度低下をもたらし、また微粒子の含有が該粒度構成で定めたものよりも多くなり過ぎると、炭酸カルシウムの滑り性が著しく低下したり、材料分離が生じ易くなるので好ましくない。

また、本発明の高流動モルタルは、炭酸カルシウム以外の細骨材を含有する。炭酸カルシウム以外の細骨材は、モルタルやコンクリートに使用できるものであれば特に限定されない。具体的には例えば、山砂、川砂、海砂、砕砂の天然細骨材、鉱物粉等を主体とする原料を焼成してなる人工細骨材等を挙げることができるが、構造的に緻密な骨材の方がより高い強度発現性を得る上では望ましい。細骨材の最大粒子径は２．５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは最大粒子径が１．２ｍｍ以下の細骨材を使用するが、何れの場合も特定の粒度構成とするものではない。炭酸カルシウム以外の細骨材の本発明のモルタル中の含有量は、セメント１００質量部に対し１．３〜２．５質量部が好ましい。１．３質量部未満では収縮が大きくなってひび割れが発生しやすくなるので適当ではない。また、２．５質量部を超えると施工物の強度が低下することがあるので適当ではない。

また、本発明の高流動モルタルは、前記炭酸カルシウム（α）と炭酸カルシウム以外の細骨材（β）の含有質量比を（α）／（β）で０．８〜３．０のものとする。当該質量比とすることでモルタルの粘性上昇を抑制し、低温下でも安定した流動性を発現することができる。質量比で（α）／（β）が０．８未満では細骨材の配合効果が実質得られず、施工性の良い流動性を安定して得ることが困難になる。また、質量比で（α）／（β）が３を超えると、モルタルの粘性が特に低温下で大きくなり過ぎて流動性が得難くなるので好ましくない。

また、本発明の高流動モルタルは、本発明の効果を実質喪失させない範囲で、前記以外の成分を含有するものであっても良い。このような成分として、例えばモルタルやコンクリートに使用できる収縮低減材、白華防止剤、繊維、凝結調整剤、撥水剤、ポゾラン反応性物質、石膏、粘土鉱物、顔料等を挙げることができる。また、本発明の高流動モルタルの混練水の配合量は、特に制限されるものではない。２０℃での施工する場合の好適例示として、高流動モルタル１００質量部に対し、混練水量は概ね２３〜２８質量部とする。この場合、概ね２３質量部未満では良好な施工性に適した流動性が得られないことがあり、概ね２８質量部を超えると、施工物の表層強度向上が得難くなる。

また、本発明は、前記高流動モルタルを含有してなる建築用レベラー材である。前記高流動モルタル以外の成分の含有は本発明の効果を実質喪失させない限り、特に制限されないが、消泡剤が含まれない高流動モルタルを使用する場合は、消泡剤を併用するのがより良好な表面平滑性が得られるので好ましい。また、混練水を除き前記高流動モルタル以外の成分を含まないものであっても良い。

以下、実施例により本発明を具体的に詳しく説明する。
次に表すＡ１〜Ｇから選定される材料を用い、表１の配合量となるよう、まず混練水を混練容器に投入し、次いで他の材料を一括投入し、約９０秒間混練を行い、高流動モルタルを作製した。このモルタルの作製は温度２０℃と温度５℃の両環境下で同様に作製した。但し、混練水の配合量のみ温度によって変更した。尚、炭酸カルシウム（Ｆ１〜Ｆ３）の粒度は市販の炭酸カルシウムを粉砕・篩い分けを行って調整した。
Ａ１；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）
Ａ２；早強ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）
Ｂ；石灰系膨張材（商品名；太平洋エクスパン、太平洋マテリアル株式会社製）
Ｃ；水溶性メチルセルロース系増粘剤（商品名；メトローズ９０ＳＨ−４０００、信越化学工業株式会社製）
Ｄ；ポリカルボン酸系高性能減水剤（商品名；マイティ２１Ｐ、花王株式会社製）
Ｅ；細骨材（山形珪砂６・７号）
Ｆ１；炭酸カルシウム（０．６ｍｍを超える粒子含有率０％、粒径０．３〜０．６ｍｍの粒子含有率０．３質量％、粒径０．１５〜０．３ｍｍの粒子含有率１３．２質量％、粒径０．０９〜０．１５ｍｍの粒子含有率１９．５質量％、粒径０．０９ｍｍ未満の粒子含有率６７質量％）
Ｆ２；炭酸カルシウム（０．６ｍｍを超える粒子含有率０％、粒径０．３〜０．６ｍｍの粒子含有率０．３質量％、粒径０．１５〜０．３ｍｍの粒子含有率５．３質量％、粒径０．０９〜０．１５ｍｍの粒子含有率８．１質量％、粒径０．０９ｍｍ未満の粒子含有率８６．３質量％）
Ｆ３；炭酸カルシウム（０．６ｍｍを超える粒子含有率１％、粒径０．３〜０．６ｍｍの粒子含有率５．９質量％、粒径０．１５〜０．３ｍｍの粒子含有率２８．１質量％、粒径０．０９〜０．１５ｍｍの粒子含有率２７．６質量％、粒径０．０９ｍｍ未満の粒子含有率３７．４質量％）
Ｇ；消泡剤（商品名；ＳＮディフォーマーＡＨＰ、サンノプコ株式会社製）

作製した高流動モルタルについて、流動性の評価として、日本建築学会規格ＪＡＳＳ １５Ｍ−１０３のフロー試験方法に準じてフローを測定した。フローは、混練終了直後（注水から約２分経過時点）の高流動モルタルに対し、温度２０℃で作製したモルタルは２０℃の温度下で、また温度５℃で作製したモルタルは５℃の温度下でそれぞれ測定した。また、作製した高流動モルタルを内寸縦１３ｃｍ、横８．５ｃｍ、高さ１．８ｃｍのブラスチック製容器に、厚さ約１ｃｍとなるように、５℃で作製したモルタルは５℃で、２０℃で作製したモルタルは２０℃の温度下でそれぞれ流し込んだ。材料分離性の評価として、３０分間放置した施工物表面のブリーディング水発生有無を目視で観察した。またさらに、施工から５℃と２０℃でそれぞれ１日経過後の各施工物表面状態の評価として、表面に気泡膨れ、ピンホール又は浮遊成膜の存在があるか否かを目視で確認し、何れの発生も全く見られなかったものを表面状態「良好」と判断し、それ以外は「不良」と判断した。さらに、作製した高流動モルタルを、水平に設置した内寸で長さ１８０×幅２０×深さ２ｃｍの上面開口の木製容器に厚さ１ｃｍとなるよう容器の片側から約３．６リットル流し込んだ。流し込み後１日経過したモルタル表面に満遍なく水準器をあて、水平面が得られているか否かを調べ、モルタルに建築用レベラー材としての平滑性が備わっているかを評価した。表面全体に水平面が得られたものを自己平滑性「有」とし、それ以外は自己平滑性「無」と判断した。この評価も温度５℃で作製したモルタルに対しては５℃下での流し込みを、温度２０℃で作製したモルタルに対しては２０℃下での流し込みによる自己平滑性評価とした。以上の測定及び評価結果は表２に表す。

表２から、本発明による高流動モルタルは低温（５℃）でも、また常温（２０℃）でも施工に適した非常に高い流動性を安定して示し、施工後も表面状態が良好で材料分離等も実質発生していないことがわかる。さらに、建築用レベラー材に適した自己平滑性も備わっていることがわかる。

Claims (3)

1. 粒度構成が粒径０．６ｍｍを超える粒子を含有せず、粒径０．３〜０．６ｍｍの粒子含有率０．１〜０．５質量％、粒径０．１５〜０．３ｍｍの粒子含有率８〜１５質量％、粒径０．０９〜０．１５ｍｍの粒子含有率１２〜２５質量％及び残部粒径０．０９ｍｍ未満の粒子からなる炭酸カルシウム（α）、炭酸カルシウム以外の細骨材（β）、膨張材、保水性及び増粘性物質、減水剤及びポルトランドセメントを含有してなり、質量比で（α）／（β）が０．８〜３であることを特徴とする高流動モルタル。
2. さらに、消泡剤を含有する請求項１記載の高流動モルタル。
3. 請求項１又は２記載の高流動モルタルを含有してなる建築用レベラー材。