(57)【要約】【課題】  ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏からなる水硬性成分を用いたモルタルは、初期の強度発現は早いがその後の強度増進が小さいという問題があった。そこで、早期の水和反応性と良好な強度発現性を両立するセメント組成物及びその製造方法を提供する。【解決手段】  水硬性成分、無機粉末、及び混和剤を含有するセメント組成物であって、水硬性成分が、アルミナセメント、ポルトランドセメント、及び石膏からなり、アルミナセメントが、示差熱重量分析ＴＧ−ＤＳＣによる４０℃から４７０℃の質量減少割合が３．０〜１０．０質量％である水和アルミナセメントを、アルミナセメント中に１０〜４０質量％含有し、水硬性成分の割合が、アルミナセメント１０〜５０質量％、ポルトランドセメント１５〜６５質量％、及び石膏５〜３５質量％である、セメント組成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性成分、無機粉末、及び混和剤を含有するセメント組成物であって、
前記水硬性成分が、アルミナセメント、ポルトランドセメント、及び石膏からなり、
前記アルミナセメントは、水和アルミナセメント及び未水和アルミナセメントからなり、
前記アルミナセメントが、示差熱重量分析ＴＧ−ＤＳＣによる４０℃から４７０℃の質量減少割合が３．０〜１０．０質量％である水和アルミナセメントを、前記アルミナセメント中に１０〜４０質量％含有し、
前記水硬性成分の割合が、前記アルミナセメント１０〜５０質量％、前記ポルトランドセメント１５〜６５質量％、及び前記石膏５〜３５質量％である、
セメント組成物。
【請求項２】
前記水硬性成分１００質量部に対して、前記無機粉末７０〜１４０質量部含む、
請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
前記無機粉末が、高炉スラグ微粉末である、
請求項１又は請求項２に記載のセメント組成物。
【請求項４】
前記混和剤が、流動化剤、増粘剤、消泡剤、収縮低減剤及び凝結調整剤の群から選ばれる少なくとも１つである、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセメント組成物。
【請求項５】
未水和アルミナセメントに水分を供給して、示差熱重量分析ＴＧ−ＤＳＣによる４０℃から４７０℃の質量減少割合が３．０〜１０．０質量％となる水和アルミナセメントを調製する水和アルミナセメント調製工程と、
前記水和アルミナセメントと未水和アルミナセメントを混合して、アルミナセメント中に水和アルミナセメントが１０〜４０質量％含有するように調製するアルミナセメント調製工程と、
前記アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏、無機粉末、及び混和剤を混合してセメント組成物を調製するセメント組成物調製工程と、を有し、
水硬性成分の割合が、前記アルミナセメント１０〜５０質量％、前記ポルトランドセメント１５〜６５質量％、及び前記石膏５〜３５質量％である、
セメント組成物の製造方法。
【請求項６】
前記水硬性成分１００質量部に対して、前記無機粉末７０〜１４０質量部含む、
請求項５に記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項７】
前記無機粉末が、高炉スラグ微粉末である、
請求項５又は請求項６に記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項８】
前記混和剤が、流動化剤、増粘剤、消泡剤、収縮低減剤及び凝結調整剤の群から選ばれる少なくとも１つである、
請求項５〜７のいずれか１項に記載のセメント組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルフレベリング材や補修材料等の早期の水和反応性と、良好な圧縮強度を必要とするセメント組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にセメント組成物は、硬化後に十分な圧縮強度を発現することが必要とされる。なかでも、セルフレベリング材や補修材のような材料では、早期に水和反応を生じ、数時間程度での速硬性が求められる。したがって、アルミナセメント、ポルトランドセメント、及び石膏を混合した組成物は、石膏とアルミナセメントの添加に基づく速硬性とポルトランドセメントによる強度発現が期待できることから、これまで数多くの検討がなされてきた。
【０００３】
特許文献１には、ポルトランドセメント、アルミナセメント、石膏、高炉スラグ、細骨材を有し、細骨材の含水率が１．００〜１．７０％の範囲に調整されたセルフレベリング材において、圧縮強度が増加することが示されている。
【０００４】
非特許文献１には、３５℃、ＲＨ９０％環境下で、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏を含む三成分系セルフレベリング材を吸湿、炭酸化させた場合の影響について示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２１６２９０
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｃａｌｃｉｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎａｔｅｓ；Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ２０１４，ｐｐ．４０７−４２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏からなる水硬性成分を用いた三成分系モルタルでは、一般に、数時間程度の初期の強度発現こそ早いものの、その後の強度増進が小さいという問題があった。特許文献１では、細骨材の含水率を高くすることでその後の圧縮強度が増加することが示されているが、早期での水和反応性及び速硬性については示唆されていない。また、非特許文献１では、吸湿と炭酸化により三成分系モルタルの強度が低下することが示されている。
【０００８】
そこで、本発明では、早期の水和反応性を示しつつ、且つ良好な強度発現性を有するセメント組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］本開示の一つの観点に係るセメント組成物では、水硬性成分、無機粉末、及び混和剤を含有するセメント組成物であって、水硬性成分が、アルミナセメント、ポルトランドセメント、及び石膏からなり、アルミナセメントは、水和アルミナセメント及び未水和アルミナセメントからなり、アルミナセメントが、示差熱重量分析ＴＧ−ＤＳＣによる４０℃から４７０℃の質量減少割合が３．０〜１０．０質量％である水和アルミナセメントを、アルミナセメント中に１０〜４０質量％含有し、水硬性成分の割合が、アルミナセメント１０〜５０質量％、ポルトランドセメント１５〜６５質量％、及び石膏５〜３５質量％である。これにより、セメント組成物が、早期の水和反応性を示しつつ、且つ良好な圧縮強度を有することができる。
【００１０】
［２］上記第１項に記載のセメント組成物において、水硬性成分１００質量部に対して、無機粉末７０〜１４０質量部含むことが好ましい。これにより、早期の水和反応性及び良好な圧縮強度がより確実となる。
【００１１】
［３］上記第１項又は第２項に記載のセメント組成物において、無機粉末が、高炉スラグ微粉末であることが好ましい。これにより、早期の水和反応性及び良好な圧縮強度がより確実となる。
【００１２】
［４］上記第１項〜第３項のいずれか一項に記載のセメント組成物において、混和剤が、流動化剤、増粘剤、消泡剤、収縮低減剤及び凝結調整剤の群から選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。これにより、より高度な機能を有するセメント組成物が得られる。
【００１３】
［５］本開示の他の観点に係るセメント組成物の製造方法は、未水和アルミナセメントに水分を供給して、示差熱重量分析ＴＧ−ＤＳＣによる４０℃から４７０℃の質量減少割合が３．０〜１０．０質量％となる水和アルミナセメントを調製する水和アルミナセメント調製工程と、水和アルミナセメントと未水和アルミナセメントを混合して、アルミナセメント中に水和アルミナセメントが１０〜４０質量％含有するように調製するアルミナセメント調製工程と、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏、無機粉末、及び混和剤を混合してセメント組成物を調製するセメント組成物調製工程と、を有し、水硬性成分の割合が、アルミナセメント１０〜５０質量％、ポルトランドセメント１５〜６５質量％、及び石膏５〜３５質量％である。本実施形態の他の例に係るセメント組成物の製造方法は、上記第１項に係るセメント組成物と同様の作用効果を奏する。
【００１４】
［６］上記第５項に記載のセメント組成物の製造方法において、水硬性成分１００質量部に対して、無機粉末７０〜１４０質量部含むことが好ましい。この場合、上記第２項に係るセメント組成物と同様の作用効果が得られる。
【００１５】
［７］上記第５項又は第６項に記載のセメント組成物の製造方法において、無機粉末が、高炉スラグ微粉末であることが好ましい。この場合、上記第３項に係るセメント組成物と同様の作用効果が得られる。
【００１６】
［８］上記第５項〜第７項のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法において、混和剤が、流動化剤、増粘剤、消泡剤、収縮低減剤及び凝結調整剤の群から選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。この場合、上記第４項に係るセメント組成物と同様の作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、早期の水和反応性、且つ良好な圧縮強度を有する硬化体を形成可能なセメント組成物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に説明される本開示に係る実施形態は本発明を説明するための例示であるので、本発明は以下の内容に限定されるべきではない。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１９】
＜セメント組成物＞
本実施形態に係るセメント組成物について説明する。セメント組成物は、水硬性成分、無機粉末、及び混和剤を含む。また、水硬性成分は、アルミナセメント、ポルトランドセメント、及び石膏の三成分からなる。
【００２０】
アルミナセメントは、水和アルミナセメント及び未水和アルミナセメントからなる。未水和アルミナセメントとは、注水や吸湿等が無く水和を生じていないものであり、鉱物組成の異なるものが数種知られ市販されているが、それらの主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であり、市販品はその種類によらず使用することができる。なかでも、２０００〜６０００ｃｍ２／ｇのブレーン比表面積を有する未水和アルミナセメントを用いることが好ましい。未水和アルミナセメントのブレーン比表面積は、ＪＩＳ  Ｒ  ２５２１：１９９５に準じて求められる。水和アルミナセメントとは、未水和アルミナセメントが注水や吸湿等により水和が生じたものであり、示差熱重量分析ＴＧ−ＤＳＣによる４０℃から４７０℃の質量減少割合が３．０〜１０．０質量％である。これにより、優れた圧縮強度の増進効果が得られる。また、水和アルミナセメントの示差熱重量分析ＴＧ−ＤＳＣによる４０℃から４７０℃の質量減少割合が３．３〜９．６質量％であることが好ましい。これにより、圧縮強度の優れた増進効果がより確実となる。水和アルミナセメントの調製工程については後述する。
【００２１】
上記水和アルミナセメントの吸湿・吸水による水和反応の進行度合いの評価方法として、示差熱重量分析ＴＧ−ＤＳＣによる方法を用いることができる。例えば、Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｖｏｌ．３８，ｐｐ１０３３−１０３７, ２００８に記載の通り、アルミナセメントと水が反応する場合の主な水和物は、ＡＨ３、ＣＡＨ１０、Ｃ２ＡＨ８、Ｃ３ＡＨ６等であり、ＴＧ−ＤＳＣによる４０〜４７０℃の質量減少として、ＡＨ３、ＣＡＨ１０、Ｃ２ＡＨ８、Ｃ３ＡＨ６の脱水ピークが認められている。
【００２２】
ＴＧ−ＤＳＣ測定は、窒素雰囲気下で５〜１５℃／分で昇温することが好ましい。これにより、より安定した質量減少割合が得られる。また、当該測定の前準備として水和アルミナセメントをアセトンやイソプロパノール等の有機溶媒に浸漬し、セメント細孔中に残存する自由水と有機溶媒を交換し、水和反応の停止を行なうことが好ましい。これにより、自由水の残存による水和の進行や、ＴＧ−ＤＳＣ測定の４０〜１００℃のピークが自由水によって増減するのを抑制することが可能となる。さらに、水和停止後に、４０℃で短時間乾燥させるなど、水和物から水分が抜けない範囲で有機溶媒を揮発させることがより好ましい。
【００２３】
アルミナセメントは、上記水和アルミナセメントを当該アルミナセメント中に１０〜４０質量％含有する。これにより、優れた圧縮強度の増進効果が得られる。また、アルミナセメント中に、水和アルミナセメントを１５〜３５質量％含有することが好ましく、２０〜３０質量％含有することがより好ましい。
【００２４】
ポルトランドセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント及び耐硫酸塩ポルトランドセメントから選択して用いることができる。また、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等の混合セメントをその代替として使用することもできる。速硬性の観点から、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント又は超早強ポルトランドセメントの使用が好ましい。
【００２５】
ポルトランドセメントのブレーン比表面積は、好ましくは３０００〜６０００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは４０００〜５０００ｃｍ２／ｇであり、さらに好ましくは４２００〜４８００ｃｍ２／ｇである。ポルトランドセメントのブレーン比表面積は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１：１９９７に準じて求められる。
【００２６】
ポルトランドセメントの比表面積が上記好ましい範囲であることにより、三成分としたときの強度発現性や凝結時のバランスに優れる。
【００２７】
石膏としては、例えば、二水石膏、半水石膏及び無水石膏が挙げられ、排煙脱硫やフッ酸製造工程等で副産される石膏、又は天然に産出される石膏のいずれも使用することができる。流動性や強度発現の観点から、無水石膏の使用が好ましい。
【００２８】
石膏のブレーン比表面積は、好ましくは２０００〜６０００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは２２５０〜５８００ｃｍ２／ｇであり、さらに好ましくは２５００〜５６００ｃｍ２／ｇであり、さらに好ましくは２７５０〜５４００ｃｍ２／ｇであり、特に好ましくは３０００〜５０００ｃｍ２／ｇである。石膏のブレーン比表面積が上記好ましい範囲であることにより、その取扱いが容易となり、汎用性が高いことから、安価なコストで入手可能となる。石膏のブレーン比表面積は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１：１９９７に準じて求められる。
【００２９】
水硬性成分がポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の三成分からなることにより、優れた流動性や速硬性を有し、硬化中の体積変化が少ない硬化体を得ることができる。上記水硬性成分の配合割合は、アルミナセメント１０〜５０質量％、ポルトランドセメント１５〜６５質量％、及び石膏５〜３５質量％である。これにより、良好な速硬性に加えて、低収縮による耐クラック性が得られる。
【００３０】
水硬性成分の配合割合は、好ましくはアルミナセメント１５〜４５質量％、ポルトランドセメント２５〜６０質量％、及び石膏１０〜３０質量％であり、より好ましくはアルミナセメント１８〜４０質量％、ポルトランドセメント３０〜５５質量％、及び石膏１４〜３０質量％であり、更に好ましくはアルミナセメント２０〜３８質量％、ポルトランドセメント４０〜５５質量％、及び石膏１８〜２６質量％であり、特に好ましくはアルミナセメント２６〜３３質量％、ポルトランドセメント４６〜５４質量％、及び石膏２０〜２４質量％である。
【００３１】
水硬性成分の配合割合が上記好ましい範囲であることにより、材料コストが安価で、より優れた流動性や速硬性を有し、硬化中の体積変化がより少ない硬化体を得ることがより確実となる。
【００３２】
無機粉末としては、高炉スラグ微粉末や炭酸カルシウム微粉末、フライアッシュ微粉末が挙げられる。中でも、潜在水硬性を有する高炉スラグ微粉末が好ましい。
【００３３】
無機粉末の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは７０〜１４０質量部であり、より好ましくは８０〜１３０質量部であり、さらに好ましくは９０〜１２０質量部であり、特に好ましくは９５〜１１０質量部である。無機粉末の含有量が上記好ましい範囲にあることにより、優れた流動性、寸法安定性及び強度発現性が得られる。
【００３４】
高炉スラグ微粉末としては、ＪＩＳ  Ａ  ６２０６「コンクリート用高炉スラグ微粉末」で規定される高炉スラグ微粉末であることが好ましい。また、高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積は、好ましくは３０００ｃｍ２／ｇ以上であり、より好ましくは３０００〜８０００ｃｍ２／ｇであり、さらに好ましくは３５００〜６０００ｃｍ２／ｇであり、特に好ましくは４０００〜５０００ｃｍ２／ｇである。高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１：１９９７に準じて求められる。高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積が上記好ましい範囲であることにより、優れた流動性、寸法安定性及び強度発現性が得られる。
【００３５】
混和剤としては、流動化剤、増粘剤、消泡剤、収縮低減剤及び凝結調整剤が挙げられ、セメント組成物に、流動化剤、増粘剤、消泡剤、収縮低減剤及び凝結調整剤の群から選ばれる少なくとも１つ含有することが好ましい。これにより、より高度な機能を有するセメント組成物が得られる。また、混和剤の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．００１〜３．０質量部であり、より好ましくは０．０１〜２．５質量部であり、さらに好ましくは０．１〜２．０質量部であり、特に好ましくは１．０〜１．８質量部である。混和剤の含有量が上記好ましい範囲であることにより、良好な流動性、好適な流動保持時間、速硬性、優れた強度性能、低収縮性が得られる。
【００３６】
流動化剤は、減水効果による流動性や強度発現性の向上を目的として用いられる。流動化剤としては、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、ポリカルボン酸系、ポリエーテル系及びポリエーテルポリカルボン酸系等の市販の流動化剤が、その種類を問わず使用できる。
【００３７】
流動化剤の含有量は、使用する水硬性成分に応じて、特性を損なわない範囲で適宜含有することができ、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．００５〜１．０質量部であり、より好ましくは０．０１〜０．５質量部であり、更に好ましくは０．０２５〜０．４質量部であり、特に好ましくは０．１〜０．３質量部である。
【００３８】
流動化剤の含有量が少なすぎると好適な効果（優れた流動性や良好は圧縮強度）が得られにくくなり、また含有量が多すぎても添加量に見合った効果が得られにくくなり、単に不経済であるだけでなく、場合によっては粘稠性も大きくなり所要の流動性を得るための混練水量が増大する場合がある。
【００３９】
増粘剤は、材料分離を抑えて良好な表面性状を得る目的として用いられる。増粘剤としては、メチルセルロース系増粘剤であることが好ましい。メチルセルロース系増粘剤は、その種類を問わず用いることができるが、特にヒドロキシエチルメチルセルロース系増粘剤やヒドロキシプロピルメチルセルロース系増粘剤を用いることが好ましい。増粘剤が、メチルセルロース系増粘剤であることにより、水硬性成分や細骨材などの分離抑制、気泡発生の抑制、硬化体表面性状の改善に好ましい効果を与え、水硬性組成物の硬化物の特性を向上させるために好ましい。
【００４０】
増粘剤の粘度は、好ましくは４００〜１０００００ｍＰａ・ｓであり、より好ましくは１０００〜８００００ｍＰａ・ｓであり、更に好ましくは２０００〜５００００ｍＰａ・ｓであり、特に好ましくは３０００〜４００００ｍＰａ・ｓである。なお本明細書において「粘度」とは、増粘剤の１質量％水溶液を、Ｂ型粘度計を用いて２０℃で測定して得られる粘度をいう。粘度を測定する際のローターの種類及び回転速度は、使用する粘度計で定められた組み合わせを適宜選択する。
【００４１】
増粘剤の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０２〜０．８０質量部であり、より好ましくは０．０４〜０．７０質量部であり、更に好ましくは０．０６〜０．６０質量部であり、特に好ましくは０．１０〜０．４０質量部である。増粘剤の含有量が上記好ましい範囲であることにより、材料分離抵抗性や流動性とのバランスがより優れ、且つより良好な表面性状を得ることができる。
【００４２】
消泡剤は、消泡効果による強度性能の向上を目的として用いられる。消泡剤としては、シリコーン系、アルコール系及び／又はポリエーテル系などの合成物質及び／又は植物由来の天然物質など、公知のものが挙げられる。中でもポリエーテル系消泡剤は価格や入手のし易さの観点から好ましい。消泡剤の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．００１〜１．０質量部であり、より好ましくは０．０１〜０．８質量部であり、さらに好ましくは０．０５〜０．６質量部であり、特に好ましくは０．１〜０．４質量部である。消泡剤の含有量が上記好ましい範囲であることにより、適切な空気量を有して強度性能に優れたセメント組成物を得ることができる。
【００４３】
収縮低減剤は、収縮低減効果による収縮低減効果による耐クラック性の向上を目的として用いられる。収縮低減剤としては、ポリエーテル系、アルキレンオキサイド系の有機高分子が挙げられる。中でも、アルキレンオキサイド系の有機高分子が初期および長期の収縮低減の観点から好ましい。収縮低減剤の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜５．０質量部であり、より好ましくは０．０５〜２．５質量部であり、さらに好ましくは０．１〜２．０質量部であり、特に好ましくは０．１〜１．０質量部である。収縮低減剤の含有量が上記好ましい範囲であることにより、収縮ひび割れの抑制効果を得ることができる。
【００４４】
凝結調整剤は、流動性保持時間及び速硬性を調整することを目的として用いられる。凝結調整剤としては、水硬性成分の水和反応を促進する凝結促進剤と水硬性成分の水和反応を遅延する凝結遅延剤があり、使用する水硬性成分の配合に応じてこれらの成分や含有量を適宜選択することができる。
【００４５】
凝結遅延剤としては、公知のものを用いることができる。一例として、オキシカルボン酸類等の有機酸や、グルコース、マルトース、デキストリン等の糖類、重炭酸ナトリウムやリン酸ナトリウム等を、それぞれの成分を単独で又は２種以上の成分を併用して用いることができる。
【００４６】
オキシカルボン酸類は、オキシカルボン酸及びこれらの塩を含む。オキシカルボン酸としては、例えば、クエン酸、グルコン酸、酒石酸、グリコール酸、乳酸、ヒドロアクリル酸、α−オキシ酪酸、グリセリン酸、タルトロン酸、リンゴ酸等の脂肪族オキシ酸、サリチル酸、ｍ−オキシ安息香酸、ｐ−オキシ安息香酸、没食子酸、マンデル酸及びトロパ酸等の芳香族オキシ酸を挙げることができる。
【００４７】
オキシカルボン酸の塩としては、例えば、アルカリ金属塩（具体的にはナトリウム塩及びカリウム塩等）及びアルカリ土類金属塩（具体的にはカルシウム塩、バリウム塩及びマグネシウム塩等）を挙げることができ、ナトリウム塩がより好ましい。また、特に、酒石酸ナトリウムが、凝結遅延効果、入手容易性及び価格の面から好ましく、重炭酸ナトリウムと併用することが更に好ましい。
【００４８】
凝結遅延剤の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．１０〜２．０質量部であり、より好ましくは０．２０〜１．８質量部であり、更に好ましくは０．３０〜１．５質量部であり、特に好ましくは０．４０〜１．２質量部である。凝結遅延剤の含有量が上記の好ましい範囲であることにより、より優れた流動性を有し、好適な流動性保持時間が得ることができる。
【００４９】
凝結促進剤としては、公知の凝結を促進する成分を用いることができる。例えば、凝結促進効果を有するリチウム塩、硫酸アルミニウム及び塩化カルシウムを好適に用いることができ、これらを数種組み合わせて使用することができる。
【００５０】
リチウム塩の一例として、炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム及び水酸化リチウム等の無機リチウム塩や、シュウ酸リチウム、酢酸リチウム、酒石酸リチウム、リンゴ酸リチウム及びクエン酸リチウム等の有機酸有機リチウム塩を挙げることができる。特に炭酸リチウムは、凝結促進効果、入手容易性及び価格の面から好ましい。
【００５１】
凝結促進剤としては、セルフレベリング材の特性を妨げない粒子径のものを用いるこが好ましく、粒子径は５０μｍ以下にすることが好ましい。特にリチウム塩を用いる場合、リチウム塩の粒子径は好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下、更に好ましくは２０μｍ以下、特に好ましくは１０μｍ以下である。リチウム塩の粒子径が上記範囲より大きくなるとリチウム塩の溶解度が小さくなるために好ましくなく、特に顔料添加系では微細な多数の斑点として目立ち、美観を損なう場合がある。
【００５２】
凝結促進剤の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜２．５質量部であり、より好ましくは０．０２〜１．５質量部であり、更に好ましくは０．０５〜１．０質量部であり、特に好ましくは０．１〜０．５質量部である。凝結促進剤の含有量が上記の好ましい範囲であることにより、優れた流動性を有し、良好な流動性保持時間を確保したのち、好適な速硬性を発現することができる。
【００５３】
本実施形態に係るセメント組成物は、特性を損なわない範囲でさらに細骨材や粗骨材等の骨材を添加することができる。骨材の種類は、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂類、アルミナクリンカー、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒、石灰石などの無機材料、ウレタン砕、ＥＶＡフォーム、発砲樹脂などの樹脂粉砕物などを用いることができる。  特に骨材としては、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂類、廃ＦＣＣ触媒、石英粉末、アルミナクリンカーなどが好ましく用いることができる。
【００５４】
＜ペースト＞
本実施形態に係るセメント組成物と所定量の水を混合・混練することによって、ペーストを調製することができる。当該セメント組成物と、水とを含むペーストにおける水の配合量は、当該セメント組成物１００質量部に対して、好ましくは２０〜８０質量部であり、より好ましくは４０〜６０質量部であり、さらに好ましくは４８〜５６質量部である。
【００５５】
上記セメント組成物から得られるペーストの早期の水和反応性の評価指標として、伝導型熱量計コンダクションカロリメーターにより得られる水和発熱曲線のピーク時間から判断することができる。アルミナセメント、ポルトランドセメント及び石膏からなる三成分系のペーストの水和発熱曲線では、注水直後に第一ピークがあり、誘導期を経て第二ピークが生じる。第二ピークの増加の時期は、速硬性を生じるエトリンガイトの形成時期と概ね一致するため、水和発熱曲線の第二ピークの最大値となる時間を水和反応性の指標として扱うことができる。例えば、特開２０１０−２３５３６１では４時間でのショア硬度発現を速硬性の指標としていることから、第二ピークの時間が４時間以内の場合に速硬性があり、早期の水和反応性が「良好」と判断できる。さらに第二ピークの時間が２時間以内の場合、早期の水和反応性が「特に良好」と判断できる。
【００５６】
＜硬化体＞
本実施形態に係るセメント組成物から得られるペーストを硬化させることによって、硬化体を得ることができる。当該硬化体の圧縮強度は、社団法人日本建設学会ＪＡＳＳ  １５Ｍ−１０３「セルフレベリング材の品質基準」に準拠して求めることができる。また、材齢７日時点での圧縮強度が２５Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましく、３０Ｎ／ｍｍ２以上であることが特に好ましい。
【００５７】
＜セメント組成物の製造方法＞
本実施形態に係るセメント組成物の製造方法について説明する。セメント組成物の製造方法は、水和アルミナセメント調製工程と、アルミナセメント調製工程と、セメント組成物調製工程と、を有する。
【００５８】
水和アルミナセメント調製工程とは、未水和アルミナセメントに所定量の水分を供給して、示差熱重量分析ＴＧ−ＤＳＣによる４０℃から４７０℃の質量減少割合が３．０〜１０．０質量％となる水和アルミナセメントを調製する工程である。未水和アルミナセメントへの水分の供給方法としては、例えば霧吹きやスポイト等による注水、あるいは高湿度環境下での吸湿などが挙げられる。均質に水分が供給されるようミキサー等で攪拌しながら、水分供給を行なうことが好ましい。さらに、水和アルミナセメントはダマを生じたり、固結を生じたりする可能性があるため、未水和アルミナセメントと同等程度のブレーン値あるいは同等程度の粒度まで、ボールミルやポットミル、ハンマー等を用いて粉砕して用いることが好ましい。また、示差熱重量分析ＴＧ−ＤＳＣにより質量減少割合を得る方法は、上述のとおりである。
【００５９】
アルミナセメント調製工程とは、所定量の水和アルミナセメントと未水和アルミナセメントを混合して、アルミナセメント中に水和アルミナセメントが１０〜４０質量％含有するように調製する工程である。混合方法としては、アイリッヒミキサーやホバートミキサー、リボンミキサー、遥動ミキサー、ポットミル等の混合機の使用や、袋に入れて手で混合するなど方法が挙げられる。水和アルミナセメントに残存した付着水分が未水和アルミナセメントに移らないように、水和アルミナセメントの注水から１日程度養生し、ある程度水和が進んでから未水和アルミナセメントと混合することが好ましい。また、後述のセメント組成物調製工程にて、他の材料と同時に添加して混合してもよい。
【００６０】
セメント組成物調製工程とは、所定量のアルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏、無機粉末、及び混和剤を混合してセメント組成物を調製する工程である。アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏、及び混和剤をそれぞれ所定の配合割合でアルミナセメント調製工程と同様の混合方法にて混合し、セメント組成物を調製する。投入順序について特に制約はないが、粒子径の大きい原料を最初に投入した後に、残りの原料を投入した方が短時間で均一に混合し易くなる。
【００６１】
本実施形態に係るセメント組成物の製造方法が、上記の水和アルミナセメント調製工程と、アルミナセメント調製工程と、セメント組成物調製工程と、を有することで、強度増進に寄与する水和アルミナセメントと速硬性に寄与する未水和アルミナセメントを適量含んだセメント組成物を製造することができる。
【実施例】
【００６２】
以下に、実施例を挙げて本発明の内容を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの例
によって限定されるものではない。
【００６３】
［使用材料］
実施例及び比較例で使用した材料を以下に記す。
【００６４】
（１）水硬性成分
・未水和ポルトランドセメント［ＰＣ１］（早強ポルトランドセメント、宇部三菱セメント社製、ブレーン比表面積４５４０ｃｍ２／ｇ）
・未水和アルミナセメント［ＡＣ１］（主成分：モノカルシウムアルミネート、ケルネオス社製、ブレーン比表面積３０８０ｃｍ２／ｇ）
・石膏［ＧＧ］（天然無水石膏、ブレーン比表面積４４９０ｃｍ２／ｇ）
（２）無機粉末
・高炉スラグ微粉末［ＫＳ］（千葉リバーメント社製、ブレーン比表面積４２５０ｃｍ２／ｇ）
（３）混和剤
・流動化剤  ：（ポリカルボン酸系流動化剤）
・増粘剤    ：（ヒドロキシプロピルメチルセルロース系）
・凝結調整剤：凝結遅延剤（酒石酸ナトリウム及び重炭酸ナトリウムの併用）
凝結促進剤（炭酸リチウム）
・消泡剤    ：（ポリエーテル系消泡剤）
【００６５】
［水和アルミナセメント及び水和ポルトランドセメントの調製］
未水和アルミナセメント（ＡＣ１）に対して、表１に示す割合で水をスポイトで添加しながら３分間ホバートミキサーで攪拌した後、１日間密閉した袋内で養生し、密閉したポットミル内にて１日間粉砕して、水和アルミナセメント（ＡＣ２〜ＡＣ４）を調製した。ＡＣ１及び調製後のＡＣ２〜ＡＣ４における、ＴＧ−ＤＳＣによる４０〜４７０℃の質量減少割合を表１に示す。また、水和ポルトランドセメント（ＰＣ２）についても未水和ポルトランドセメント（ＰＣ１）に対して表１に示す割合で、上記と同様な調製を行った。  
【００６６】
ＴＧ−ＤＳＣによる質量減少割合の測定については、試料をアセトンに１日浸漬して、４０℃で４時間乾燥した後に測定を行った。装置は、Ｎｅｔｚｓｃｈ社のＳＴＡ４０９ＰＣ／ＰＧを用いた。２２ｍｇの試料を、窒素雰囲気下で４０℃から９９０℃まで１０℃／分の昇温速度で加熱し、４０〜４７０℃の区間での質量減少割合を求めた。結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
2019172522.tif 000002
【００６８】
［アルミナセメント及びポルトランドセメントの調製］
実施例１、２、比較例１〜６に用いるアルミナセメントを、ＡＣ１〜ＡＣ４を用いて表２に示す割合で調製した。また、比較例７、８に用いるポルトランドセメントをＰＣ１、ＰＣ２を用いて表２に示す割合で調製した。
【００６９】
【表２】
2019172522.tif 000003
【００７０】
［セメント組成物の調製］
上記の調製したアルミナセメント及びポルトランドセメント、石膏、無機粉末、及び混和剤を表３に示す配合割合で混合し、実施例１，２及び比較例１〜８のセメント組成物１．５ｋｇを調製した。なお、混和剤として、流動化剤、増粘剤、凝結調整剤（凝結促進剤及び凝結遅延剤）、及び消泡剤を用いた。混和剤の配合割合は、流動化剤７．８質量％、増粘剤１３．１質量％、凝結調整剤６９．３質量％、消泡剤９．８質量％とした。混合方法は、厚さ０．０６ｍｍのポリエチエレン製の袋内に全ての材料を入れ、袋を密閉した上で上下左右に２００回ほど振って手混合した。
【００７１】
【表３】
2019172522.tif 000004
【００７２】
［ペーストの調製］
ペーストは、上記の各セメント組成物１．５ｋｇに水７８０ｇを加え、ケミスターラーを用いて３分間混練して各ペーストを得た。当該ペーストは、後述の圧縮強度の測定と同じ温度条件（２０℃、６５％ＲＨ）に設定した恒温恒湿室内で調製した。
【００７３】
［評価］
（１）早期の水和反応性
上記ペーストの練り上がりから５分後にペースト試料を伝導型熱量計（コンダクションカロリメーター）内に設置し、測定を開始した。水和発熱曲線の第二ピークの最大値となる時間を水和反応性の指標とした。第二ピークの時間が４時間以内の場合に早期の水和反応性が「良好」、 第二ピークの時間が２時間以内の場合に早期の水和反応性が「特に良好」と評価した。結果を表４に示す。
（２）強度発現性（圧縮強度）
圧縮強度は社団法人日本建設学会ＪＡＳＳ  １５Ｍ−１０３「セルフレベリング材の品質基準」に準拠して測定した。養生及び測定は、２０℃６５％ＲＨに設定した恒温恒湿室内で行い、材齢は７日とした。材齢７日での圧縮強度が２５Ｎ／ｍｍ２以上の場合に強度発現性が「良好」、３０Ｎ／ｍｍ２以上の場合に強度発現性が「特に良好」と評価した。結果を表４に示す。
【００７４】
【表４】
2019172522.tif 000005
【００７５】
表４に示すとおり、示差熱重量分析ＴＧ−ＤＳＣによる４０℃から４７０℃の質量減少割合が３．０〜１０．０質量％である水和アルミナセメントを、アルミナセメント中に１０〜４０質量％含有する実施例１及び実施例２は、伝導型熱量計の第二ピーク最大値の時間が、２時間以内であり、且つ圧縮強度が３０Ｎ／ｍｍ２以上であり、特に良好な結果を得た。
【００７６】
また、未水和アルミナセメント１００質量％の比較例１を基準とすると、水和ポルトランドセメント１００質量％の比較例８ではポルトランドセメントの含水により圧縮強度２０Ｎ／ｍｍ２以下と強度低下を生じているが、一方で水和アルミナセメントを含む比較例５〜７では２５Ｎ／ｍｍ２以上と強度増進を生じていることから、アルミナセメントの含水が強度増加に寄与していることがわかる。
【００７７】
伝導型熱量計の第二ピーク最大値の時間について、比較例１〜５を比較すると、比較例１、２のようにアルミナセメント中の水和アルミナセメントの含有割合が０、２５質量％の場合に当該時間が２時間以内と、早期の水和反応性が特に良好であり、比較例３〜５のように当該含有割合が５０、７５、１００質量％の場合に当該時間が４時間以上と早期の水和反応性が低下することがわかる。ただし、当該含有割合が０、２５質量％であっても、水和アルミナセメントの示差熱重量分析ＴＧ−ＤＳＣによる４０℃から４７０℃の質量減少割合が３．０〜１０．０質量％の範囲でないために、圧縮強度が２５Ｎ／ｍｍ２以下であることがわかる。
【００７８】
以上より、示差熱重量分析ＴＧ−ＤＳＣによる４０℃から４７０℃の質量減少割合が３．０〜１０．０質量％である水和アルミナセメントを、アルミナセメント中に１０〜４０質量％含有する場合には、早期の水和反応性と良好な圧縮強度を両立できることが示された。