(57)【要約】【課題】  例えば５℃といった低温作業環境下でも、適度な施工作業時間を確保でき、床材等に用いたとき、施工作業終了から２４時間以内に使用できるような、施工工期が短く、材料分離やひび割れが起こり難い自己平滑性モルタルを提供する。【解決手段】  ポルトランドセメント１００質量部、アルミナセメント４〜１２質量部、石膏類６〜８質量部、ポリエーテル系減水剤の含有率が５０〜８０質量％のポリエーテル系減水剤とポリカルボン酸系減水剤との混合減水剤０．３〜０．７質量部、凝結遅延剤０．１２〜０．１６質量部、増粘剤０．２〜０．５質量部と、アルカリ金属炭酸塩０．０６〜０．１質量部および細骨材１４０〜１８０量重量部とを含有する自己平滑性モルタル。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメント１００質量部、アルミナセメント４〜１２質量部、石膏類６〜８質量部、ポリエーテル系減水剤の含有率が５０〜８０質量％のポリエーテル系減水剤とポリカルボン酸系減水剤との混合減水剤０．３〜０．７質量部、凝結遅延剤０．１２〜０．１６質量部、増粘剤０．２〜０．５質量部と、アルカリ金属炭酸塩０．０６〜０．１質量部および細骨材１４０〜１８０量重量部とを含有する自己平滑性モルタル。
【請求項２】
ポリエーテル系減水剤がカルボキシル基を有することを特徴とする請求項１記載の自己平滑性モルタル。
【請求項３】
さらに、消泡剤を含有する請求項１又は２記載の自己平滑性モルタル。
【請求項４】
さらに、アルカリ金属の硫酸塩を含有する請求項１〜３何れか記載の自己平滑性モルタル。
【請求項５】
床材に用いる請求項１〜４何れか記載の自己平滑性モルタル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント系の自己平滑性モルタルに関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントを結合成分とする高流動のモルタルは、例えば建築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、床材に使用されたり、建造物の基礎レベラーとして用いられることが多い。高流動状態のモルタルは、概して混練水が多く含まれる配合になるため、材料分離や乾燥過程でのひび割れが起こり易く、高い強度や内部性状均一性が得難くなる。この対策としてセルロース誘導体、デキストリン、多糖類などを有効成分とした増粘剤が配合されているが、粘性が上昇することから、混練抵抗の増大や流動性低下による施工作業性の悪化および混練時に巻き込んだ気泡が抜け難く表面痕となって残る虞があり、材料分離を十分抑制できる量の増粘剤の使用は容易ではなかった。特に、寒冷地や冬季の低温環境下での施工、例えば５℃程度の低温環境では粘性がかなり上昇するため施工作業性が悪化する他、セメントの水和反応活性が低下し、含有水分の気化も緩慢になることから施工後の硬化が遅くなり、施工の工期短縮が容易ではない等の問題があった。
【０００３】
急硬性材料であるアルミナセメントが配合された自己平滑性モルタル（例えば、特許文献１参照。）では、低温環境下でも施工後の硬化は早く進む。しかも材料分離が進む前に凝結が終結するため、材料分離が抑えられ、初期強度も高いものが得やすく、施工の工期短縮策として利用されている。しかしながら、アルミナセメント使用のモルタルは、収縮が概して大きく、ひび割れの発生する可能性が高まる。それに加え、施工作業上必要な可使時間の確保が困難になる。可使時間確保の手段として、凝結遅延剤を併用する方法が知られている。（例えば、特許文献２参照。）この方法では、凝結遅延剤の配合量を増やすに連れ可使時間も延びる。（例えば、特許文献３参照。）しかし、凝結遅延材を増加させると、低温になると硬化の進展と初期強度発現性がかなり鈍化する。このため、低温では、アルミナセメント使用による工期短縮効果が十分現れず、ある程度の可使時間を確保しようとすると、例えば施工作業終了から概ね１日以内で十分使用できるような強度を具備した良好な性状のモルタルは得難い。施工作業上必要な可使時間を具備し、低温の施工環境下でも工期をより確実に短縮できるモルタルが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６１３６０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１９５４１３号公報
【特許文献３】特開２０１４−１５３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、工期短縮手段としてアルミナセメントを使用した場合の自己平滑性モルタルに関する前記問題の解消をはかり、例えば５℃といった低温施工環境下でも、施工作業に適した可使時間を具備しつつ、施工作業終了から２４時間以内に、例えば床材等の建築・建設部材として使用できるような強度に十分達し、工期が短く、性状的にも材料分離やひび割れも起こり難い自己平滑性モルタルの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、前記課題解決のため検討を行った結果、何れも特定量のアルミナセメントと、石膏と、ポリエーテル系分散剤とポリカルボン酸系分散剤との混合分散剤と、凝結遅延剤と、アルカリ金属炭酸塩とを、少なくともセメントと細骨材を含有するモルタルに配合添加したものが、前記課題を総じて解決できる自己平滑性のモルタルになったことから、本発明を完成させた。
【０００７】
即ち、本発明は、次の（１）〜（５）で表される自己平滑性モルタルである。
（１）ポルトランドセメント１００質量部、アルミナセメント４〜１２質量部、石膏類６〜８質量部、ポリエーテル系減水剤の含有率が５０〜８０質量％のポリエーテル系減水剤とポリカルボン酸系減水剤との混合減水剤０．３〜０．７質量部、凝結遅延剤０．１２〜０．１６質量部、増粘剤０．２〜０．５質量部と、アルカリ金属炭酸塩０．０６〜０．１質量部および細骨材１４０〜１８０量重量部とを含有する自己平滑性モルタル。
（２）ポリエーテル系減水剤がカルボキシル基を有することを特徴とする前記（１）の自己平滑性モルタル。
（３）さらに、消泡剤を含有する前記（１）又は（２）の自己平滑性モルタル。
（４）さらに、硫酸ナトリウムを含有する前記（１）〜（３）何れかの自己平滑性モルタル。
（５）床材に用いる前記（１）〜（４）何れかの自己平滑性モルタル。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、例えば５℃のような低温環境で施工しても、施工作業に適した作業時間を確保できて、施工作業終了から２４時間以内に例えば床材などとして施工物の使用を開始できるような高い初期強度発現性を呈し、材料分離やひび割れの発生が十分抑制され性状的にも良好な、自己平滑性モルタルが得られる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の自己平滑性モルタルは、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、耐硫酸塩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含む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も可能である。また２種類以上のポルトランドセメントの併用も可能である。好ましくは、アルミナセメントを併用したときの相性が良く、コスト面も安価な普通ポルトランドセメントを使用すると良い。
【００１０】
また、本発明の自己平滑性モルタルは、アルミナセメントを含有する。アルミナセメントの含有は、モルタルに急硬性を付与し、施工工期の短縮に最も寄与する。また材料分離の抑制にも寄与する。本発明のモルタルに含有されるアルミナセメントは、カルシウムアルミネートを有効成分とするアルミナセメントであれば限定されず、例えば、国内外の市販品なら何れのものでも使用できる。アルミナセメントの本発明の自己平滑性モルタル中の含有量は、含有するポルトランドセメント１００質量部に対し、４〜１２質量部とする。好ましくは８〜１２質量部とする。４質量部未満の含有では、所望の急硬性を付与できないため、工期短縮が実現し難くなるので好ましくない。また、１２質量部を越える含有では、作業上必要とされる可使時間が確保できないので好ましくない。
【００１１】
また、本発明の自己平滑性モルタルは、石膏類を含有する。石膏類としては、無水石膏、半水石膏又は二水石膏の何れでも良い。好ましくは、水和反応活性が高いことから、無水石膏の使用が推奨される。使用に際し無水石膏の変態は何等制限されない。石膏類の含有により、強度発現性が向上する他、アルミナセメント使用に起因した収縮が緩和される。本モルタル中の石膏類の含有量は、含有するボルトランドセメント１００質量部に対し、６〜８質量部とする。６質量部未満の含有では、強度発現性、特に経時的な強度の伸びが低くなるため、好ましくなく。また、８質量部を越える含有では、凝結が遅くなる虞があるので好ましくない。
【００１２】
また、本発明の自己平滑性モルタルは、ポリエーテル系減水剤５０〜８０質量％と残部ポリカルボン酸系減水剤からなる混合減水剤を含有する。かかる減水剤は、モルタル・コンクリート用の、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でも良い。前記混合減水剤を使用することで、両者の分散作用特性の違いから、注水直後の混練段階のモルタル分散性と例えば流し込み施工時点のモルタル分散性を共に確保できるため、可使時間中を通して安定した分散状態を維持できるため、材料分離が生じ難く、自己平滑化に適した流動性が保たれる。混合減水剤中のポリエーテル系減水剤の含有質量割合が、５０％未満では急硬性や初期強度発現性が低めになるので好ましくなく、また８０％を越えると注水混練終了時から早々と材料分離が生じる虞があるので好ましくない。また、ポリエーテル系減水剤やポリカルボン酸系減水剤は、特に限定されず、例えば市販品なら何れのものでも使用できる。好ましくは、ポリエーテル系減水剤については、カルボキシル基を有するポリエーテル系減水剤を使用することで、セメントへの吸着速度が速まり、注水から余り時間が経っていなくても、高い分散性が得られるので良い。本モルタル中の混合減水剤の含有量は、ボルトランドセメント含有量１００質量部に対し、固形分換算で、０．３〜０．７質量部とする。好ましくは、固形分換算で、０．４〜０．６質量部とする。０．３質量部未満では含水割合を高めることなく施工に適した分散性や流動性を確保することが困難になるので好ましくなく、また０．７質量部を超えると凝結遅延や硬化不良を起こす虞れがあるので適当ではない。
【００１３】
また、本発明の自己平滑性モルタルは、凝結遅延剤を含有する。凝結遅延剤は、モルタルやコンクリートに使用できるものであれば、何れのものでも含有できる。凝結促進剤を例示すると、クエン酸や酒石酸等の脂肪族ヒドロキシカルボン酸、糖アルコール類、リン酸塩、硼酸等か挙げられる。好ましくは、アルミナセメントと併用しても、硬化をあまり遅らせることなく、可使時間の付与に適していることから、脂肪族ヒドロキシカルボン酸の、例えばクエン酸や酒石酸等を挙げることができる。本モルタル中の凝結遅延剤の含有量は、ボルトランドセメント含有量１００質量部に対し、固形分換算で０．１２〜０．１６質量部とする。０．１２質量部未満では所望の可使時間が確保できず、０．１６質量部を越えると、硬化が遅れ、床材が使用可能な強度に達するまで時間がかかり過ぎるので好ましくない。
【００１４】
また、本発明の自己平滑性モルタルは、増粘剤を含有する。使用する増粘剤はモルタルやセメントで使用できる水溶性の増粘剤なら何れのものでも使用できる。好ましくは、２０℃の粘性が１５００〜３５０００ｍＰａ・ｓのセルロース誘導体を含有使用する。前記セルロース誘導体としては、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース等が、２０℃での粘性が１５００〜３５０００ｍＰａ・ｓのものを容易に調整することができるので推奨される。前記粘性の増粘剤の含有により、適度な流動性を確保できつつ、性材料分離の抑止と、施工後のモルタルの乾燥によるひび割れ、反りおよび表層剥離の抑止に寄与する。前記好適な増粘剤の２０℃の粘性値が１５００ｍＰａ・ｓ未満ではかような作用効果が十分得らないことがあり、３５０００ｍＰａ・ｓを越えると流動性低下による自己平滑性の減退や施工作業性低下の虞がある。増粘剤の本モルタル中の含有量は、ポルトランドセメント含有量１００質量部に対し、０．２〜０．５質量部（液状増粘剤のときは固形分換算量）とする。０．２質量部未満では材料分離やひび割れを十分抑えられないことがあって好ましくなく、また０．５質量部を超えると粘性が上昇し、所望の流動性が得られず、施工作業性が低下するので好ましくない。
【００１５】
また、本発明の自己平滑性モルタルは、アルカリ金属の炭酸塩を含有する。アルカリ金属の炭酸塩の使用は、凝結を促進し、強度発現性の早期化に寄与する。アルカリ金属としては、リチウム、カリウム、ナトリウムを挙げることができ、何れでも良い。アルカリ金属の本モルタルへの含有量は、ボルトランドセメント含有量１００質量部に対し、０．１６〜０．１質量部とする。０．１６質量部未満では、凝結後の強度が発現され難くなることがあるので好ましくなく、０．１質量部を越えると可使時間を所望の時間確保できないので好ましくない。
【００１６】
また、本発明の自己平滑性モルタルは、細骨材を含有する。使用する細骨材は、最大粒径５ｍｍ以下であってモルタルに使用できるものなら、材質を含め特に限定されない。具体的には、例えば、山砂、川砂、海砂等の天然砂、砕石粉、人工普通骨材を挙げることができるが、多孔質や発泡性骨材等の軽量骨材は、概して強度的に脆弱なため、例えば床材用モルタルへの使用には適当では無い。好ましくは、粒度範囲の異なる複数の種類の細骨材を使用すると、材料分離の抑制と収縮量の低減によるひび割れが発生の抑制が行い易くなるので推奨される。より好ましくは、複数種の細骨材の一つが、概ね粒径１００μｍ未満の微細骨材から構成されているものであると、より緻密な組織が得られ、かつ平滑な床表面が得やすいので良い。この場合、他の少なくとも一種の細骨材は、粒径約０．５ｍｍ以上のもので構成され、前記微細骨材と同等以上の含有量であると、収縮がさらに抑制されてひび割れ抑制が促進されるので、最も好ましい。細骨材の本モルタルへの含有量は、ボルトランドセメント含有量１００質量部に対し、１５０〜２００質量部とする。１５０質量部未満では、モルタルの収縮が大きくなり過ぎて収縮ひび割れが発生する虞があるので好ましくなく、２００質量部を越えると強度が低下するので好ましくない。
【００１７】
また、本発明の自己平滑性モルタルは、さらに消泡剤を含有するのが好ましい。消泡剤は、モルタルやコンクリートに使用できるものなら、何れのものでも良く、例えば市販の消泡剤、脱泡剤、抑泡剤等が使用できる。消泡剤の含有により、内部残存気泡も無く、表面に気泡痕の無い美麗な床等を形成し易くなる。消泡剤を含有する場合、他の性状に支障を及ぼさずに前記効能発現に必要な消泡剤の本モルタル中の含有量は、ボルトランドセメント含有量１００質量部に対し、０．２〜０．４質量部が好ましい。
【００１８】
また、本発明の自己平滑性モルタルは、好ましくはアルカリ金属の硫酸塩を含有する。アルカリ金属としてはナトリウム、カリウム、リチウムを挙げることができる。アルカリ金属の硫酸塩は一般に凝結促進作用を具備するが、本発明の自己平滑性モルタルでは、施工作業に必要な幾分長めの可使時間を確保させた上で、硬化を早めるのに有用である。アルカリ金属の硫酸塩を含有する場合、前記効能発現に必要なアルカリ金属の硫酸塩の本モルタル中の含有量は、ボルトランドセメント含有量１００質量部に対し、０．４５〜０．６５質量部が好ましい。
【００１９】
また、本発明の自己平滑性モルタルは、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しても良い。このような成分として、乾燥収縮低減剤、白華防止剤、撥水剤、粘土鉱物、ポリマーセメント用ポリマー、顔料等を挙げることができるが、掲示例に限定されるものではない。
【００２０】
また、本発明の自己平滑性モルタルの混練の際に添加される混練水の量は、特に制限されるものではない。施工対象、施工環境及びモルタル配合等に応じて適宜定めれば良い。一例を挙げると、５℃で混練し、施工する場合、流し込み施工に適した良好な流動性と、良好な強度発現性を具備する上で、本発明の自己平滑性モルタルに含まれるボルトランドセメントとアルミナセメントと細骨材の合計質量の２５〜２８％に相当する質量の水を混練水として使用するのが望ましい。
【００２１】
また、本発明の自己平滑性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、混練水以外の配合材料を混練器に投入し、好ましくは混合しながら混練水を加え、さらに量に応じて１〜２分程度混練すれば得ることができる。また、本モルタルは床版などの床面への流し込みによる施工に適したものであり、流し込み後は必要に応じて、トンボなどで施工物表面を均しても良い。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例により本発明を具体的に詳しく説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。また、特記無い限り、以下の実施例は評価も含め、５（±０．５）℃の環境下で行った。
【００２３】
次に表す各材料を表１の配合となるよう、混練容器に投入し、次いで混合しながら水を加え、水添加後に約９０秒間混練を行い、高流動のモルタルを作製した。
【００２４】
セメント；以下のＣ１又はＣ２を使用。
Ｃ１；普通ポルトランドセメント（市販品、ブレーン約３２００ｃｍ2／ｇ）
Ｃ２；早強ポルトランドセメント（市販品、ブレーン約３３００ｃｍ2／ｇ）
【００２５】
アルミナセメント；以下のＡＣを使用。
ＡＣ；アルミナセメント（市販品、ブレーン約３５００ｃｍ2／ｇ）
【００２６】
石膏類；以下のＧ１を使用。
Ｇ１；ＩＩ型無水石膏（市販の化学石膏）
【００２７】
減水剤；以下のＤ１〜Ｄ６の何れかを使用
Ｄ１；カルボキシル基を有するポリエーテル系粉末状高性能減水剤（市販品）
Ｄ２；ポリカルボン酸系粉末状高性能減水剤（市販品）
Ｄ３；ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物系粉末状高性能減水剤（市販品）
Ｄ４；前記Ｄ１を５０質量％と前記Ｄ２を５０質量％からなる混合減水剤
Ｄ５；前記Ｄ１を６３質量％と前記Ｄ２を３７質量％からなる混合減水剤
Ｄ６；前記Ｄ１を８０質量％と前記Ｄ２を２０質量％からなる混合減水剤
【００２８】
凝結遅延剤；以下のＦ１を使用。
Ｆ１；クエン酸（市販試薬）
【００２９】
増粘剤；以下のＶ１を使用。
Ｖ１；２０℃での粘性が約３００００ｍＰａ・ｓのヒドロキシプロピルメチルセルロース系増粘剤（市販品）
【００３０】
アルカリ金属の炭酸塩；次のＭＡを使用
ＭＡ；炭酸リチウム（市販試薬）
【００３１】
細骨材；次のＳ１又はＳ２を使用。
Ｓ１；珪砂５号２６．４質量％、珪砂６号３４．７質量％、炭酸カルシウム粒（７５μｍ篩目通過率＞９８％）１７．４質量％及び石灰石砕石（平均粒径０．４ｍｍ）２１．５質量％からなる細骨材
Ｓ２；珪砂５号１３．２質量％、珪砂６号４２．７質量％、炭酸カルシウム粒（７５μｍ篩目通過率＞９８％）２５．４質量％及び石灰石砕石（平均粒径０．４ｍｍ）１８．７質量％からなる細骨材
【００３２】
アルカリ金属の硫酸塩；次のＡ１を使用
Ａ１；無水硫酸ナトリウム（市販試薬）
【００３３】
消泡剤；次のＡ２を使用
Ａ２；シリカ−ポリエーテル系抑泡剤（市販品）
【００３４】
【表１】
2018123026.tif 000002
【００３５】
［モルタルの流動性評価］
作製したモルタルの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。フロー測定は、混練終了直後（注水から約２分経過時点）のモルタルに対して行った。この結果を表２に表す。
【００３６】
［モルタルの材料分離に関する評価］
また、前記の作製したモルタルを、地面に水平に設置した内寸縦１３ｃｍ、横８．５ｃｍ、高さ１．８ｃｍのブラスチック製容器に、流動状態のモルタルを、高さ５ｍｍとなるよう流し込んだ。このモルタルの材料分離に関する評価として、容器中に流し込んでから３０分間放置した施工物表面に、ブリーディング水が発生しているか否かを目視で調べた。ブリーディング水の発生が見られなかったものを材料分離が「無」と判断し、それ以外の状況となったものを材料分離が「有」と判断した。結果を表２に表す。
【００３７】
［モルタルの水平性評価］
また、前記の流し込み施工から２４時間経過後のモルタル施工物に対し、表面の４箇所の隅部付近と中央部の計５箇所を水準器（気泡管水準器）を置いて、水平面が形成されているかを調べた。５箇所全てが、不陸を生じることなく、水平になっていたものを、水平性が「良好」と判断し、１箇所でもそれ以外の状況になったものを、水平性が「不良」と判断した。結果を表２に表す。
【００３８】
［平滑性の評価］
次に、前記施工物の表面の平滑性を目視で調べた。表面にに気泡膨れ、ピンホール、しわ、成膜の浮きの何れも見られなかったものを表面平滑性「良好」と判断し、それ以外は「不良」と判断した。また、ひび割れの発生有無や施工物の剥離の有無も目視で確認した。尚、大規模なひび割れが発生し、破断したものは、表面平滑性および前記の水平性の評価は中止した。以上の結果を表２に表す。
【００３９】
【表２】
2018123026.tif 000003
【００４０】
［可使時間の評価］
また、前記の如く作製した注水後のモルタルに対し、ＪＩＳ  Ａ  １１４７に準じた方法でプロクター貫入試験を行った。プロクター貫入抵抗値が２８Ｎ／ｍｍ2に達したモルタルの注水時からの経過時間（分）を終結時間とし、この終結までの時間をもって可使時間とした。尚、プロクター針は断面積０．１２５ｃｍ2の針を使用した。この結果を表３に表す。また、プロクター貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ2以下の状態が注水から１２時間以上続くモルタルは、凝結が実質起こらないものと見なし、「×」と表示した。
【００４１】
［強度発現性の評価］
また、前記の如く作製した注水後のモルタルを、作製後直ちに、内寸４０×４０×１６０ｍｍの成形用型枠に充填した。これを空気中に９時間静置して脱型した。脱型物は、所定の材齢となるまで５℃（±０．５℃）恒温庫に入れて、それぞれ材齢２４時間と材齢７日の供試体を得た。各供試体の一軸圧縮強度をアムスラー式圧縮強度試験機で測定した。この結果を表３に表す。尚、所定材齢で未硬化だったものは供試体作成不能のため強度測定を行えず、表中に「×」と記した。
【００４２】
【表３】
2018123026.tif 000004
【００４３】
表２から、本発明による自己平滑性モルタルは、材料分離抵抗性を具備しつつ高い流動性もあるため、流し込み施工で水平面を容易に形成でき、その表面も良好な平滑面が得られることがわかる。また、このような施工性状の本発明による自己平滑性モルタルは、表３から十分な可使時間を確保できるものであるにもかかわらず、高い早期強度発現性も具備し、材齢１日で実用に耐えうる圧縮強度（床材の場合、概ね２．５Ｎ／ｍｍ2以上）に到達できることがわかる。