(57)【要約】【課題】  チキソトロピー性に優れるため、施工性に優れ、補修後のひび割れがなく、表面硬度に優れた水硬性組成物が得られる。【解決手段】  粘土鉱物粉末５〜１００重量部と、該粘土鉱物粉末を含まず、かつＰＨが８〜１１の無機粉末１００重量部とを混合し、また、上記無機粉末１００重量部に対して、さらに樹脂粉末を０．００１〜１重量部を含み、さらに、水硬性組成物の製造方法は、粘土鉱物粉末と、無機粉末とを混合する工程と、セメントを混合する工程と、水を混合する工程とを順に含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘土鉱物粉末５〜１００重量部と、前記粘土鉱物粉末を含まず、かつＰＨが８〜１１の無機粉末１００重量部とを混合することを特徴とする水硬性組成物の流動性改良剤。
【請求項２】
前記無機粉末１００重量部に対して、さらに樹脂粉末０．００１〜１重量部を含むことを特徴とする請求項１記載の水硬性組成物の流動性改良剤。
【請求項３】
前記粘土鉱物粉末の含水量が１〜２４重量％であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の水硬性組成物の流動性改良剤。
【請求項４】
流動性改良剤が配合された水硬性組成物であって、前記流動性改良剤が請求項１、請求項２または請求項３記載の流動性改良剤であることを特徴とする水硬性組成物。
【請求項５】
水硬性組成物の製造方法であって、
粘土鉱物粉末と、前記粘土鉱物粉末を含まず、かつＰＨが８〜１１の無機粉末とを混合する工程と、
セメントを混合する工程と、
水を混合する工程とを順に含むことを特徴とする水硬性組成物の製造方法。
【請求項６】
前記セメントを混合する工程の前に、または同時に、樹脂粉末および樹脂エマルジョンの少なくとも１つを混合する工程を有することを特徴とする請求項５記載の水硬性組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水硬性組成物の流動性改良剤、水硬性組成物およびその製造方法に関し、特に鉄筋コンクリート構造物の表面補修用セメント組成物の流動性改良剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート構造物において、コンクリート壁面に生じた欠損部分または壁面の平滑性を出すために、左官工法により補修用モルタルが塗布される。従来、使用される補修用モルタルは流動性改良剤として石綿の使用が必須であった。石綿の粉末を配合することにより、補修用モルタルにチキソトロピー性を付与して、塗布時のコテ伸びを良くすることで薄く平滑に施工ができるようになり、また天井部分の補修ではダレ防止となる。このように、塗布時には混合撹拌による応力を加えることで流動性を向上させ、施工後は流動性を低下させるチキソトロピー性を付与するために、石綿は必須であったが、人体への影響より、その使用が禁止され、石綿を使用しない流動性改良剤が開発されている。
例えば、繊維状物質および／または粒子状物質からなる充填材と、流動化剤とを含むセメント組成物用添加剤において、繊維状物質が無機繊維または有機繊維であり、粒子状物質が炭酸カルシウムまたはシリカヒュームであり、流動化剤がリグニンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩（具体的には、ポリアクリル酸ナトリウム、マレイン酸共重合体など）、メラミンスルホン酸、メチロールメラミン縮合物または芳香族アミノスルホン酸であるセメント組成物用添加剤が知られている（特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、繊維状物質を多く添加すると流動性改良に寄与せずコテ伸び性を悪くする。また、繊維状物質や粒子状物質が少なくなるとチキソトロピー性が悪くなるという問題があり、施工性に優れ、補修後のひび割れがなく、表面硬度に優れた水硬性組成物が得られる流動性改良剤は知られていない。
さらに、セメントなどの水硬性組成物はアルカリ性であるため、流動性改良剤が速やかに硬化反応を生じてしまう場合がある。また、アルカリにより流動性改良剤の主成分が破壊されてしまうとの問題がある。そのため、流動性改良剤による塗布時のコテ伸び特性などが低下するという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−２３８２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、チキソトロピー性に優れるため、施工性に優れ、補修後のひび割れがなく、表面硬度に優れた水硬性組成物が得られる流動性改良剤、およびこの流動性改良剤が配合された水硬性組成物とその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の水硬性組成物の流動性改良剤は、粘土鉱物粉末５〜１００重量部と、該粘土鉱物粉末を含まず、かつＰＨが８〜１１の無機粉末１００重量部とを混合することを特徴とする。
また、上記無機粉末１００重量部に対して、さらに樹脂粉末０．００１〜１重量部を含むことを特徴とする。
また、上記粘土鉱物粉末の含水量が１〜２４重量％であることを特徴とする。
【０００６】
本発明の水硬性組成物は、上記流動性改良剤が配合された水硬性組成物であることを特徴とする。
本発明の水硬性組成物の製造方法は、粘土鉱物粉末と、該粘土鉱物粉末を含まず、かつＰＨが８〜１１の無機粉末とを混合する工程と、セメントを混合する工程と、水を混合する工程とを順に含むことを特徴とする。
また、上記セメントを混合する工程の前に、または同時に、樹脂粉末および樹脂エマルジョンの少なくとも１つを混合する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の流動性改良剤は、粘土鉱物粉末５〜１００重量部と、ＰＨが８〜１１の無機粉末１００重量部とを混合するので、粘土鉱物粉末の周囲をセメントのアルカリ性よりも弱いアルカリ性を有する無機粉末で覆うことになる。その結果、セメントの強アルカリ性の影響を抑え粘土鉱物粉末を保護できるので、粘土鉱物粉末の膨張性を保持することができる。また、樹脂粉末を配合することにより、この樹脂粉末と水分との親和性によりセメントに対する流動性改良効果が向上する。また、粘土鉱物粉末の含水量を１〜２４重量％とすることにより、無機粉末による粘土鉱物粉末の包み込み性が向上する。
【０００８】
本発明の水硬性組成物の製造方法は、上記流動性改良剤が配合されているので、または、粘土鉱物粉末と無機粉末とを混合した後、セメントと、水とを混合するので、セメントと流動性改良剤成分とが直ちに反応しないため、塗布時のコテ伸び特性を向上させることができる。、
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に使用できる粘土鉱物粉末としては、水と混合撹拌することにより膨張性を示す粘土鉱物粉末であれば使用できる。
また、本発明に使用できる粘土鉱物粉末は１〜２４重量％、好ましくは３〜２１重量％の含水量であることが好ましい。この含水量を含むことにより、後述する無機粉末をその表面に吸着しやすくなる。含水量が１重量％未満では、無機粉末の吸着が困難になり、２４重量％をこえると、粘土鉱物粉末が泥状になり、無機粉末の混合が困難になる。
水分の測定方法としては、乾燥器、赤外線乾燥器、マイクロ波乾燥器など、含有水分を蒸発させて測定する方法、またはカールフィッシャー水分測定方法など、公知の方法を用いることができる。
【００１０】
セメントなどの流動性改良剤として、粘土鉱物粉末は、それ自身が膨張することにより、チキソトロピー性を付与し、塗布時のコテ伸び特性などの施工性に優れる。無機粉末をその表面に吸着させることなく、上記粘土鉱物粉末単独を使用すると、セメントに混合する際にアルカリ性のセメントにより、三層構造シリケート群等の構造破壊が生じて流動性改良剤の十分な膨張性が得られない。
粘土鉱物粉末としてはセピオライト粉末、ベントナイト粉末等が挙げられる。これらは単独で、あるいは混合物として使用することができ、さらにタルク粉末等を混合して使用できる。
本発明においては、セピオライト粉末またはベントナイト粉末が好ましい。
セピオライトは、含水マグネシウムシリケートであり三層構造シリケート群に属する。特性は、含水量が５〜１６重量％である。
ベントナイトは、モンモリロナイトを主成分とする粘土の一種である。特性は、産地により異なるが、例えば天然ナトリウムベントナイトは含水量が２〜６重量％である。
【００１１】
本発明に使用できる無機粉末は、上記粘土鉱物粉末の表面を覆い、アルカリ性を呈するセメントから粘土鉱物粉末を保護できる無機粉末であれば使用できる。また、無機粉末はＰＨが８〜１１の物質であることが好ましい。ＰＨの測定は、無機粉末を純水に加えて撹拌して、その上澄液のＰＨをＰＨメータなどを用いて公知の方法で測定する。無機粉末のＰＨが８未満であると、セメントの硬化不良を生じ、１１をこえると、粘土鉱物を劣化させる。
【００１２】
本発明に使用できる無機粉末は、フライアッシュ、炭酸カルシウム、石粉、スラグ粉等が挙げられる。
本発明においては、フライアッシュが好ましい。
粘土鉱物粉末および無機粉末の平均粒子径は、特に限定するものでなく、セメント粉の流動性改良剤として使用するため、セメント粉と同等の平均粒子径、粒度分布であればよい。
【００１３】
本発明に使用できる樹脂粉末は、粘土鉱物粉末と無機粉末との混合を促進し、また、粘土鉱物粉末の表面に吸着してその表面を覆った無機粉末層を固定化する樹脂粉末であればよい。樹脂粉末を例示すると、メチルセルローズ粉末、再乳化合成エマルジョン用樹脂粉末、ナフタリンスルホン酸塩粉末、アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体等が挙げられる。
本発明に使用できる樹脂エマルジョンは、上記樹脂の水分散エマルジョンが使用できる。
【００１４】
本発明の流動性改良剤は、上記粘土鉱物粉末５〜１００重量部と、上記無機粉末１００重量部とを混合することで得られる。また、樹脂粉末を配合する場合、その樹脂粉末は無機粉末１００重量部に対して０．００１〜１重量部を混合する。粘土鉱物粉末が５重量部未満であると、セメントに配合したときに、チキソトロピー性を付与することが困難であり、１００重量部をこえると、セメントと直接接触する割合が高くなり、セメントのアルカリ成分により分子構造の破壊が生じやすくなる。樹脂粉末はこの範囲に配合することにより、粘土鉱物粉末と無機粉末との混合を促進するので無機粉末層を固定化しやすくなる。
【００１５】
本発明の流動性改良剤を配合できる水硬性物質としては、水と反応して硬化体を形成する物質であれば使用することができ、たとえば無機セメント類、エトリンジャイト、石こうなどを挙げることができる。これらの中で、表面補修材として取り扱いやすい無機セメント類が好ましい。
無機セメント類は、ポルトランドセメントや早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、焼き石こうなどの水硬性セメント類、高炉セメントや高硫酸塩スラグセメント、石灰スラグセメント、キーンスセメントなどの潜在水硬性セメント類、シリカセメントやフライアッシュセメント、石灰シリカセメント、ケイ酸アルカリ、オキシクロライドセメント、リン酸セメントなどの混合セメント類などを挙げることができる。
なお、表面補修材の用途に応じて、無機セメントには骨材を配合することができる。骨材としては、川砂、珪砂、砕石砂利、発泡炭酸カルシウム、黒曜石パーライト、真珠岩パーライト、焼成バーミキュライト、シラスバルーン等を挙げることができる。
【００１６】
水硬性物質と流動性改良剤との配合割合は水硬性物質１００重量部に対して、流動性改良剤が０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜５重量部である。流動性改良剤が０．１重量部未満では、塗布時のコテ伸び特性が向上せず、１０重量部をこえると乾燥後収縮が大きくなり塗工後の仕上げ表面に亀裂などが発生しやすくなる。
また、水硬性物質に直接、無機粉末および粘土鉱物粉末を配合するときは、まず無機粉末と粘土鉱物粉末とを最初に混合撹拌した後に、水硬性物質を加えて混合し最後に水を加える。この工程を経ることにより、粘土鉱物粉末の表面に無機粉末が吸着するので、直接水硬性物質と粘土鉱物粉末との接触を抑えることができる。
【００１７】
流動性改良剤をセメント粉に配合した場合の挙動について、図１および図２を用いて説明する。図１は本発明の流動性改良剤を配合したセメントが硬化するときの模式図であり、図２は粘土鉱物粉末単体を直接セメント粉に配合した場合の模式図である。
本発明の流動性改良剤１は、粘土鉱物粉末２と無機粉末３とを混合する。粘土鉱物粉末２は１〜２４重量％の水分量を含んでいるので、この表面に無機粉末３が吸着する。無機粉末３は粘土鉱物粉末２よりも同等量以上混合されるので、粘土鉱物粉末２表面を覆うことができる（図１（ａ））。
また、樹脂粉末４を混合することにより、樹脂成分が粘土鉱物粉末２と無機粉末３との分散性を向上させる。その結果、粘土鉱物粉末２と無機粉末３との混合がなされやすくなり、粘土鉱物粉末２の表面に無機粉末３が吸着しやすくなる。
【００１８】
本発明の流動性改良剤１をセメント粉５に配合すると、セメント粉５が直接流動性改良剤１を構成する粘土鉱物粉末２に接触しなくなる（図１（ｂ））。
この状態で水を混練するとセメント粉５により混合のために配合された水はアルカリ性になるが、周囲を覆っている無機粉末３が粘土鉱物粉末２を保護する。そのため、アルカリによる粘土鉱物粉末２の分子構造破壊等が生じる前に、粘土鉱物粉末２が膨潤するとともに、セメント硬化物６の結晶が成長する（図１（ｃ））。
【００１９】
一方、粘土鉱物粉末２単体とセメント粉５とを混合すると、相互に直接接触する（図２（ａ）および（ｂ））。
この状態で水を混練するとアルカリ性になった水により粘土鉱物粉末２の分子構造破壊等が生じ、粘土鉱物粉末２が膨潤しないままで、セメント硬化物６の結晶が成長する（図１（ｃ））。
このため、塗布時のコテ伸び特性を向上させることができない。
【００２０】
本発明の流動性改良剤を配合した水硬性物質は、塗布時の流動性が向上するので、夏季条件下で流動性が低下しやすい場合でも、水／セメント比を大きくすることなく、吹きつけが可能となる。
また、流動性が向上するとともにチキソトロピー性を有するので、塗布後のダレ防止、硬化物のひび割れ防止等ができるとともに、圧縮強度で表される表面硬度に優れる。
【実施例】
【００２１】
実施例１〜５、比較例１〜８
表１〜表３に示す配合量および配合順番で、現場調合にてポルトランドセメントをモルタルミキサーで混合してセメント混合物を得た。無機粉体としては、フライアッシュ（ＪＩＳ Ａ６２０１）を、粘土鉱物としては含水量３重量％にしたセピオライト（近江鉱業株式会社製、商品名ミラクレー）を、合成樹脂粉末としてはアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとの共重合体（第一工業製薬株式会社製、商品名ハイセット）を、セメントとしてはポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ５２１０）をそれぞれ用いた。
得られた混合物について、フロー値の測定による膨潤性の有無、垂直面２ｍｍ塗布によるダレ発生の有無、養生後の圧縮強度、目視による亀裂の有無、作業性について評価した。フロー値の測定はＪＩＳ Ｒ５２０１に準じて、ダレ発生の有無は目視によりそれぞれ測定した。また、作業性は塗布時のコテ伸びの有無により判断した。結果を表１〜表３に示す。
【００２２】
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【００２３】
実施例６〜１１、比較例９〜１０
含水量を変えたフライアッシュ（ＪＩＳ Ａ６２０１）１００ｋｇ、セピオライト（近江鉱業株式会社製、商品名ミラクレー）２０ｋｇ、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとの共重合体（第一工業製薬株式会社製、商品名ハイセット）０．５ｋｇとを工場で混合し、さらに現場調合にてポルトランドセメント７５０ｋｇをモルタルミキサーで混合してセメント混合物を得た。
該混合物が工場で混合できるか否かを目視で判断した。また得られた混合物について、フロー値の測定による膨潤性の有無、垂直面２ｍｍ塗布によるダレ発生の有無、作業性について評価した。フロー値の測定はＪＩＳ Ｒ５２０１に準じて、ダレ発生の有無は目視によりそれぞれ測定した。また、作業性は塗布時のコテ伸びの有無により判断した。結果を表４に示す。
【００２４】
【表４】
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【００２５】
表４において、比較例９はセピオライトの含水量が絶乾状態であるため、フライアッシュがセピオライトの周囲に覆うことができないため、現場調合にてポルトランドセメントと混合した際に、セメントのアルカリ成分が直接セピオライトに作用してダレが発生したものと考えられる。また、比較例１０はセピオライトが膨潤により泥状態に近くなってフライアッシュとの混合ができなくなり、ポルトランドセメントとの現場調合ができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の流動性改良剤は、セメントに対する流動性改良効果が向上するので、石綿を用いない流動性改良剤として、水硬性組成物の混和剤、補修用混和剤、左官用作業改良剤、しごき補修用混和剤として利用できる。また、この流動性改良剤を配合することで塗布時のコテ伸び特性等に優れた水硬性組成物が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の流動性改良剤を配合したセメントが硬化するときの模式図である。
【図２】流動性改良剤を配合しないセメントが硬化するときの模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  流動性改良剤
２  粘土鉱物粉末
３  無機粉末
４  樹脂粉末
５  セメント粉
６  セメント硬化物
【図１】
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【図２】
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