JP5004294B2 - 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、低温での施工性に適した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、例えばコンクリート構造物の床版などに流し込むと水平な表面を容易に形成できるため、レベリング材などとして使用されている。高流動モルタルを水平床等のレベリング材に使用する場合、施工に適した流動性の設定が重要である。また流動性の操作によって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用いた配合になるため、材料分離や乾燥過程でのひび割れ等が起こり易く、水平施工物は得られるものの、特に表面状態が良好な施工物が容易には得難い。このような問題に対処するため、例えば、セメントに次に示すような様々な混和成分を配合した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。このような対策がなされた高流動のモルタルであっても、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、常温以上での使用も可能なものでも低温では高い粘性状態で凝結が早く進行する。高い粘性のモルタルでは混練時に巻き込まれたモルタル中の微細な気泡が抜け難く、これが施工物表面に蓄積したり、またその破泡痕が残ったりし、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使用すると、低温時の粘性上昇による施工作業性の著しい低下や、混練時に巻き込まれた気泡の残存により荒れた表面になり易い。一方、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では、温度上昇に伴い粘性が低下し過ぎて不具合が生じることがあり、低温以外での施工使用は実質困難であった。本発明は、５℃程度での低温での使用に適した高流動性モルタルであって、当該低温時の施工作業性が良好で、施工後比較的短時間で気泡が消失することができる高流動モルタルであって、これよりも温度の高い、例えば常温等での施工使用も、施工作業性や施工物の性状等に実質支障を及ぼすことなく行うことができる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、高流動モルタルに粒子径１５０μｍを超える細骨材と粒子径１５０μｍ以下の細骨材を使用し、両者を特定の含有比率にすることによって流動性を十分調整することができ、しかも調整された流動性は、増粘成分を主体として調整された流動性に比べ、温度依存性が遙かに少ないことを見出し、低温に適した施工作業性が得られる流動性にしても、そのまま常温以上の温度でも実質支障なく施工使用できたことから本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、ポルトランドセメント１００質量部、膨張材２〜１５質量部、保水性及び増粘性物質０．０８〜０．５質量部、減水剤０．４〜１質量部、消泡剤０．０５〜１質量部（固形分換算）、粒子径１５０μｍを超える細骨材（α）及び粒子径１５０μｍ以下の細骨材（β）１．３〜２．５質量部を含有し、質量比で（β）／（α）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、５℃でのモルタルフローが２５０〜３００ｍｍである前記の高流動モルタルである。

本発明による高流動モルタルは、例えば５℃程度の低温〜常温に至るまで高い流動性を示すことができ、流し込むだけで容易に水平性を発現することも可能であり、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配合使用する。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等を好適に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。膨張材により硬化〜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配合使用する。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が例示される。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バランスも保つことに貢献する。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モルタルフロー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が配合される。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持続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確保することが困難になり、また１質量部を超えると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粒子径１５０μｍを超える細骨材（α）を配合使用する。粒子径１５０μｍを超える細骨材は、モルタルやコンクリートに使用できるものであれば、含有成分を問わず、何れの細骨材でも良い。具体的には、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。細骨材の最大粒子径は２．５ｍｍ以下であるのが好ましく、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。粒子径１５０μｍを超える細骨材を使用することで施工後の収縮量が低減され易くなる。

また、本発明の高流動モルタルは、粒子径１５０μｍ以下の細骨材（β）を配合使用する。この微粒細骨材の使用により施工に適した流動性を安定して発現させることができる。特に低温での施工に於いて、減水剤との併用作用により水量増加させずとも、温度低下に伴う粘性増大化を抑制し、所望の流動性が容易に得られるようになる。使用する細骨材は、水と実質反応せず且つ溶解しないものであれば制限ず、粒径以外は前記細骨材（α）と同じ材質の骨材であっても良い。好ましくは無機材質の普通細骨材を使用する。具体的には、例えば炭酸カルシウム粉や珪石粉等を挙げることができるが、これに限定されるものではない。また、粒子径１５０μｍ以下の細骨材（β）の配合量は、粒子径１５０μｍを超える細骨材の配合量（α）と相関性があり、質量比で（β）／（α）が０．８以上３未満となる範囲内で定めれば良い。質量比で（β）／（α）が０．８未満では粒子径が１５０μｍを超える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他、材料分離も抑制され難いので好ましくない。また、質量比で（β）／（α）が３を超えると、モルタルの粘性が大きくなり過ぎて所望の流動性が得難くなるので好ましくない。粒子径１５０μｍ以下の細骨材（β）と粒子径１５０μｍを超える細骨材（α）の合計配合量はセメント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量が大きく、ひび割れが発生し易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ので適当ではない。

また、本発明の高流動モルタルは、消泡剤を配合使用する。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。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。

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は、５℃でのモルタルフローが２５０〜３００ｍｍであるモルタルである。５℃でのモルタルフローが２５０未満では、床板等へ流し込むだけで水平面が得られ難く、施工作業性も低下するので好ましくない。また、モルタルフローが３００を超えると、施工物にひび割れ等が発生し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の混練水の配合量は、前記モルタルフローが得やすいよう、適宜水量を選定すれば良く、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、本発明の高流動モルタルの混練水の配合量は、前記モルタルフローを充当する限り特に制限されない。本発明の高流動モルタルの製造方法は特に限定されない。一例を挙げれば、混練容器に混練水を入れ、次いで混練水以外の配合材料を加えて混合することにより製造できる。また、本高流動モルタルの施工方法も特に限定されず、例えば、従来より一般に行われているセメント系セルフレベリング材の施工法を適用できる。

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〜Ｆ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。
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）
Ｅ１；細骨材（山形珪砂６・７号、粒子径１５０μｍ以下の粒子含有率５質量％）
Ｅ２；細骨材（山形珪砂７号、粒子径１５０μｍ以下の粒子含有率５１質量％）
Ｅ３；炭酸カルシウム微粉（市販品、粒子径１５０μｍ以下の粒子含有率９６質量％）
Ｆ；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。

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℃）でも施工に適した比較的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。

Claims (2)

1. ポルトランドセメント１００質量部、膨張材２〜１５質量部、保水性及び増粘性物質０．０８〜０．５質量部、減水剤０．４〜１質量部、消泡剤０．０５〜１質量部（固形分換算）、粒子径１５０μｍを超える細骨材（α）及び粒子径１５０μｍ以下の細骨材（β）１．３〜２．５質量部を含有し、質量比で（β）／（α）が０．８〜３であることを特徴とする高流動モルタル。
2. ５℃でのモルタルフローが２５０〜３００ｍｍである請求項１記載の高流動モルタル。