(57)【要約】【課題】起泡力及び気泡安定性に優れ、施工現場で水で希釈する使用方法に限定されずにセメント等と予め混合でき、施工現場で計量作業が軽減できる、取扱いが容易な粉末型の気泡モルタル用起泡剤を提供する。【解決手段】炭化水素系界面活性剤及び／又は蛋白質系界面活性剤を、水及び有機溶媒に対して難溶性又は不溶性である無機及び／又は有機粉体に担持させたことを特徴とする気泡モルタル用粉末起泡剤。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系界面活性剤及び／又は蛋白質系界面活性剤を主成分とする起泡性成分を、水及び有機溶媒に対して難溶性又は不溶性である無機粉体及び／又は有機粉体に担持させたことを特徴とする気泡モルタル用粉末起泡剤。
【請求項２】
前記無機粉体が塩基性硫酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、二酸化ケイ素、ケイ酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、硫酸ナトリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化鉄、酸化マンガンから成る群から選ばれる１種又は２種以上であり、前記有機粉体がカルボキシルメチルセルロースカルシウム、デンプン、カゼインから成る群から選ばれる１種又は２種以上である請求項１又は２に記載の気泡モルタル用粉末起泡剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は気泡モルタル用粉末起泡剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気泡モルタル用起泡剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩等の炭化水素系界面活性剤を主成分とし、気泡安定剤として各種セルロース誘導体やポリビニルアルコール、脂肪族アルコール、水溶性高分子等を併用したものが知られている。また、ケラチン加水分解蛋白質等の蛋白質系界面活性剤を主成分として、これに鉄塩や水溶性高分子等を併用したものも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の気泡モルタル用起泡剤は液体であるため、気泡モルタルの施工現場で起泡剤を水に希釈して使用する等、使用方法が限定される。また、使用時に起泡剤をセメント等と混合する際、所定の割合にする必要があるため、施工現場で計量することとなり、現場作業が繁雑になると共に、計量ミス等を生じる恐れもある。さらに、界面活性剤や各種添加剤等の溶解安定性を向上させるために各種の有機溶媒が多量に添加されており、これらの有機溶媒は危険物に指定されているものが多いため、取扱いに注意を要する。一方、粉末の起泡剤や固形脂肪酸石鹸等の粉末の起泡剤も一部市販されているが、これらは起泡力には優れるものの気泡安定性が極めて不十分である。
【０００４】
そこで本発明は、上述の背景に鑑み、起泡力及び気泡安定性に優れ、使用方法も希釈使用等に限定されずにセメント等との事前混合が可能であると共に、危険物指定を受けずに取扱い易い、気泡モルタル用粉末起泡剤を提供することを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明の気泡モルタル用粉末起泡剤は、炭化水素系界面活性剤及び／又は蛋白質系界面活性剤を主成分とする起泡性成分を、水及び有機溶媒に対して難溶性又は不溶性である無機粉体及び／又は有機粉体に担持させたことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明において起泡性成分として使用する炭化水素系界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、両性界面活性剤、カチオン界面活性剤及び非イオン界面活性剤が挙げらる。これらの中で好適に使用できるのはアニオン界面活性剤であり、ＲＣＯＯＮａ等のカルボン酸塩、ＲＯＳＯ３　Ｎａ等の硫酸エステル塩、ＲＳＯ３　Ｎａ等のスルホン酸塩、ＲＯＰＯ（ＯＮａ）２　等のリン酸エステル塩等、公知のものが使用できる。具体的には、高級脂肪酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルスルホン酸塩、アルファオレフィンスルホン酸塩、Ｎ−アシルアルキルタウリン塩、スルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸等が挙げられる。
【０００７】
また、起泡性成分として使用する蛋白質系界面活性剤としては、例えばケラチン加水分解物やコラーゲン加水分解物等が挙げられる。
【０００８】
本発明の起泡性成分として、これらの炭化水素系界面活性剤及び蛋白質系界面活性剤の中から１種あるいは２種以上を組み合わせて使用することができ、優れた起泡性と気泡安定性を得ることができる。また、現在市販されている気泡モルタル用液体起泡剤や粉末起泡剤を起泡性成分として併用しても差し支えない。
【０００９】
本発明において、上述した起泡性成分を担持するために使用する水及び有機溶媒に対して難溶性又は不溶性である無機粉体及び／又は有機粉体としては、比表面積が大きく、起泡性成分を吸収又は吸着等によって保持する能力の高いものが好ましい。粉体の形状としては、粒状、繊維状、針状、毛玉状、扇状、層状等が挙げられ、さらには多孔質構造であるものも使用できる。
【００１０】
無機粉体の例としては、塩基性硫酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、二酸化ケイ素、ケイ酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、硫酸ナトリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化鉄、酸化マンガン等が挙げられる。有機粉体としては、カルボキシルメチルセルロースカルシウム、デンプン、カゼイン等が挙げられる。これらの無機粉体及び有機粉体の中から１種あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００１１】
これらの無機粉体及び有機粉体は、主としてその比表面積により、起泡性成分に対する所要量が決まる。比表面積が大きければ、所要量は相対的に少なくなり、比表面積が小さければ、多くなる。粉体に担持されない起泡性成分が生じたり、起泡性成分の担持に寄与しない粉体が生じないような、起泡性成分と粉体との割合とすることが望ましい。
【００１２】
本発明の気泡モルタル用粉末起泡剤は、所定量の起泡性成分と上記粉体とを公知の混合機等により撹拌混合し、粉体表面に起泡性成分を担持させることにより得られる。得られる起泡剤は粉末型であるため、施工現場で起泡剤を水で所定割合に希釈する従来の使用方法に限定されず、所定量の粉末起泡剤をセメント等と予め混合しておき、これを施工現場で水と混合して起泡させることにより気泡モルタルとする方法も可能となる。また、界面活性剤の溶解安定性を向上させる等の理由で有機溶媒を使用する必要がないため、危険物指定とはならず取扱い易い。
【００１３】
本発明の気泡モルタル用粉末起泡剤には必要に応じ、本発明の性能を妨げない範囲内で、以下に挙げる物質の１種あるいは２種以上を組み合わせて併用することができる。すなわち、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール等の高級アルコール；ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸等の脂肪酸；メチルセルロース等のセルロース系誘導体やポリビニルアルコール、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン、アルギン酸ナトリウム等の水溶性高分子；ゼラチン、カゼイン等の蛋白質系増粘剤；ポリアクリル酸ナトリウム、デンプングリコール酸ナトリウム等の合成系増粘剤；グアーガム、アラビアガム、カラギナン、アルギン酸、カードラン等の天然系増粘剤；ペクチン、キチン、キトサン等の植物、甲殻類抽出物；アルケニルコハク酸、アミノ酸と脂肪酸からなるアミノ酸系界面活性剤等のカルボン酸系界面活性剤；水ガラス系薬剤やアルミニウム塩類等の無機塩類、ナトリウム塩（硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム等）、カリウム塩（硫酸カリウム、塩化カリウム等）、マグネシウム塩（硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム等）、カルシウム塩（硫酸カルシウム、塩化カルシウム等）等の水溶性無機金属塩；セロソルブ系溶剤（メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等）、カルビトール類（エチルカルビトール、ブチルカルビトール等）、エチレンオキシドの付加モル数が３〜１０のポリオキシエチレン低級アルキルエーテル、ジオール類（エチレングリコール、ジエチレングリコール等）等の水溶性有機溶媒；カオリン鉱物、蛇紋岩及び類縁鉱物、パイロフィライト、タルク、雲母粘土鉱物、緑泥岩、バーミキュライト、スメクタイト、ベントナイト等の層状粘土鉱物、セピオライト、アタパルジャイト等の繊維状粘土鉱物、アロフェン及びイモゴライト等の非晶質粘土鉱物、その他、シリカ鉱物、長石、沸石、ドロマイト及びこれらの焼成物（メタカオリン、メタハロイサイト等）等の粘土鉱物；ポリカルボン酸系、リグニン系、スルファミン系、ナフタレンスルホン酸系、アルキル硫酸エステル塩等の減水剤；リグニン系、メラミン系、ナフタレン系、ポリカルボン酸系、リン酸塩系、クエン酸系、フミン酸系、スルホン酸系及びフミン誘導体、タンニン酸塩及びタンニン誘導体、アクリル酸ナトリウム等の分散剤；等が挙げられる。特に、高級アルコールや脂肪酸は気泡を強固にし、セメントミルク中の粗泡の発生を抑制する作用がある。これらの物質は、起泡性成分と粉体とを混合機等により撹拌混合する際に添加することができる。
【００１４】
本発明の粉末起泡剤は、セメント及び水、あるいはセメント、水及び骨材等とともに混練して気泡モルタル組成物として使用される。また、本発明の粉末起泡剤は、所定量をセメントや骨材、さらに必要に応じて減水剤、分散剤、各種セメント混和剤等と予め工場等で配合して配合製品として生産しておくことも可能であり、この場合、施工現場で配合製品と混練水とを単に混練するだけでよいから、現場作業において配合成分の計量をおこなう作業が省け、作業の効率化と計量ミスを防ぐことができる。
【００１５】
気泡モルタルの製造に用いられセメントとしては、普通、早強、白色、耐硫酸、中庸熱、低熱等の各種ポルトランドセメント、前記ポルトランドセメントの少なくとも１種と高炉スラグ、フライアッシュ等の少なくとも１種が混合された混合セメント、ジェットセメント、アルミナセメント等の特殊セメント、及びセメント系固化材等がある。
【００１６】
骨材としては、その種類についての制約は特になく、川砂、山砂、海砂、砕石粉末砂等の通常の砂や、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム等の混和材、パーライト、シラスバルーン等の軽量骨材、現地発生土、石灰石、砕石、珪砂などが挙げられる。水としては、水道水、地下水、海水等が使用できる。
【００１７】
気泡モルタル組成物中には、本発明の粉末起泡剤の起泡性を阻害しないものであれば、必要に応じて従来から慣用されている各種セメント混和剤を併用することも可能である。これらのセメント混和剤としては、例えば、硬化遅延剤（ポリリン酸塩、クエン酸塩等）、硬化促進剤（塩化カルシウム等）、収縮低減剤（低級アルコール等）、撥水剤（高級脂肪酸等）、急結剤（アルミン酸カルシウム等）、高炉スラグ、シリカフューム、石膏、火山灰等が挙げられる。
【００１８】
本発明の気泡モルタル用粉末起泡剤を使用できる軽量気泡モルタルとしては、土木、建築に用いられる現場打設のコンクリートやモルタル、工場で生産される各種コンクリートやモルタル２次製品など、軽量化を必要とする種々のセメント質硬化体を挙げることができる。
【００１９】
本発明の気泡モルタル用粉末起泡剤を軽量気泡モルタルの製造に使用する場合、粉末起泡剤をあらかじめ水と混合撹拌して泡立たせておき、この気泡をセメントスラリーに添加する方法（プレフォーム方式）、及び粉末起泡剤をセメント、水、骨材等のその他の材料とともにミキサー中で攪拌しながら泡立てる方法（ミックスフォーム方式）の何れの方法でも使用できる。
【００２０】
プレフォーム方式で軽量気泡モルタルを製造する場合は、本発明の粉末起泡剤を水と混合して起泡性成分を溶解し、発泡装置やミキサーなどを用いて発泡させた気泡を、セメント、水、骨材等を混練して得られるいわゆるセメントスラリー中に添加混合して、気泡モルタルを作製する。本発明の粉末起泡剤を水と混合する際、起泡性成分の溶解を完全にするために、必要に応じて水溶性有機溶媒等を併用することもできる。
【００２１】
ミックスフォーム方式で軽量気泡モルタルを製造する場合、本発明の粉末起泡剤の添加方法は特に限定されない。通常、セメント及び骨材を混合し、混練水投入時に、混練水に粉末起泡剤を添加し、必要に応じて水溶性有機溶媒を使用して起泡性成分が溶解した状態で添加することが望ましいが、セメント、水、骨材の混練後のセメントスラリー中に粉末起泡剤を添加してもよい。また、セメントや骨材に予め粉末起泡剤を添加した後、水を加える添加方法でもよい。これらの粉末起泡剤の添加方法の違いは起泡性能に影響しない。
【００２２】
本発明の気泡モルタル用粉末起泡剤を使用したモルタル、コンクリートの施工法は従来の場合と同じでよく、型枠への充填、コーキングガンによる注入等種々の方法をとることができる。また、養生方法は、気乾養生、湿空養生、加熱促進養生（蒸気養生、オートクレーブ養生等）の何れの方法でもよく、また、各々の養生方法を併用してもよい。
【００２３】
【実施例】
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２４】
［実施例１〜５］［比較例１〜２］
表１に示す起泡性成分（Ａ）と粉体（Ｂ）を用いて、（Ａ）：（Ｂ）＝５０：５０（質量比）の比率で混合し、表２に示すような組み合わせの組成を有する気泡モルタル用粉末起泡剤を調製した。また、市販の粉末起泡剤である「ニューレックスパウダーＦ」（アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム：日本油脂（株）製商品名）及び市販の気泡モルタル用液体起泡剤である「パールクリート」（主成分：炭化水素系界面活性剤：第一化成産業（株）製商品名）を比較用として各々、比較例１、比較例２とした。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
【表２】
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【００２７】
［起泡剤希釈液の起泡性］
実施例１〜５で調製した粉末起泡剤及び比較例１、２の起泡剤を使用して、希釈液の起泡性を測定した。起泡性成分濃度を等しくするため、実施例１〜５は起泡剤を１０質量％、比較例１、２は起泡剤を５質量％になるよう各々、淡水（地下水）又は海水で希釈した。これらの希釈液から発泡機を用いて作製した気泡の最高発泡倍率を測定した結果を表３示す。
【００２８】
【表３】
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【００２９】
［気泡モルタルの調製］
起泡性成分濃度を等しくするため、起泡剤濃度が実施例１〜５では１０質量％、比較例１、２では５質量％となるように淡水（地下水）を用いて希釈液を調製した。これらの希釈液から、発泡機を用いて気泡を作製した（２０倍発泡：５０ｇ／１Ｌ）。表４に示した割合のセメント・砂・水をモルタルミキサーに投入して１分間混合して得られたモルタルに、これらの気泡を添加しハンドミキシングにて混合を行い、軽量気泡モルタル（エアモルタル）を調製し、その密度とフロー値を下記の方法により測定した。次いで、この軽量気泡モルタルをφ１０×２０ｃｍの型枠に流し込み、湿空養生（２０℃、２４時間）を行いエアモルタルの沈下の有無を観察した。それらの結果を表５に示す。
【００３０】
（１）　密度の測定：内容量１０００ｃｍ３　の計量用カップに試料を充填して、１０００ｃｍ３　当りの重量を計測し密度を算出した。
（２）　フロー値の測定：日本道路公団規格「エアモルタル及びエアミルクの試験方法（ＪＨＳＡ３１３−１９９２）」のコンシステンシー試験方法のシリンダー法に準拠して、内径８ｃｍ、高さ８ｃｍのシリンダーに、試料を入れて、引き抜き後の試料底面の直径を測定した。
【００３１】
【表４】
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【００３２】
【表５】
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【００３３】
表３の結果から、本発明の粉末起泡剤は市販の気泡モルタル用液体起泡剤と同様に、淡水希釈、海水希釈共に優れた起泡力を有することがわかる。また、表５の結果から、本発明の粉末起泡剤は市販の気泡モルタル用液体起泡剤と同程度の気泡安定性をはじめとする性能を有していることがわかる。
【００３４】
一方、軽量気泡モルタルの凝結硬化体を横方向に切断して内部の気泡の状態を観察したところ、本発明の粉末起泡剤と比較例２の気泡モルタル用液体起泡剤を用いた硬化体はいずれも微細気泡が均一に分散されているのに対して、比較例１の市販粉末起泡剤を用いた硬化体は収縮や粗泡が認められた。これらのことから、本発明の粉末起泡剤は気泡モルタル用起泡剤として使用するのに充分満足のいくものであると言える。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、炭化水素系界面活性剤及び／又は蛋白質系界面活性剤を水及び有機溶媒に対して難溶性又は不溶性である無機及び／又は有機粉体に担持させることにより、起泡力及び気泡安定性に優れた粉末型の気泡モルタル用起泡剤を得ることができる。また、界面活性剤の溶解安定性を向上させる等の理由で有機溶媒を使用する必要がないため、危険物指定とはならず、取扱い易い。
【００３６】
さらに本発明の気泡モルタル用粉末起泡剤は、施工現場で起泡剤を希釈水で所定割合に希釈する従来の使用方法に限定されず、所定量の粉末起泡剤をセメント、骨材、減水剤、分散剤、硬化遅延剤、硬化促進剤、収縮低減剤、撥水剤、急結剤、高炉スラグ、シリカフューム、石膏、火山灰等と予め混合しておくき、施工現場では単に混練水と混練すればよいため、施工現場での起泡剤や希釈水等の計量作業が省け、作業の効率化及び計量ミスの回避が可能となる。