(57)【要約】【課題】            本発明は、圧縮強度、曲げ強度、耐磨耗性及び表面硬度に優れる流動性に優れる高強度水硬性組成物の提供を目的とする。【解決手段】        水硬性成分及び高硬度骨材を含む高強度水硬性組成物であり、水硬性成分はアルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏及び高炉スラグを含み、高硬度骨材はスピネル・フォルステライト及び電気炉酸化スラグから選ばれる成分を少なくとも１種以上含むことを特徴とする高強度水硬性組成物を提供することである。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性成分及び高硬度骨材を含む高強度水硬性組成物であり、
水硬性成分は、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏及び高炉スラグを含み、
高硬度骨材はスピネル・フォルステライト及び電気炉酸化スラグから選ばれる成分を少なくとも１種以上含むことを特徴とする高強度水硬性組成物。
【請求項２】
水硬性成分１００質量部に対し、高硬度骨材を含む骨材４０〜３００質量部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の高強度水硬性組成物。
【請求項３】
水硬性成分が、アルミナセメント１００質量部に対して、ポルトランドセメント１２０質量部以下、石膏３０〜１００質量部、高炉スラグ５０〜２５０質量部を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高強度水硬性組成物。
【請求項４】
高強度水硬性組成物は、さらに増粘剤、減水剤及び消泡剤を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高強度水硬性組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度及び耐磨耗性に優れる高強度水硬性組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
耐摩耗性骨材を含有する耐摩耗性セメント組成物セメントとしては、特許文献１に流動化剤、及び耐摩耗性骨材を含有してなる耐摩耗性セメント組成物が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１２２５３６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、圧縮強度、曲げ強度、耐磨耗性及び表面硬度に優れる流動性に優れる高強度水硬性組成物の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者らは、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏及び高炉スラグを含む水硬性成分に、特定の骨材を含有させると、圧縮強度、曲げ強度、耐磨耗性及び表面硬度が向上することを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
本発明は、水硬性成分及び高硬度骨材を含む高強度水硬性組成物であり、
水硬性成分はアルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏及び高炉スラグを含み、
高硬度骨材はスピネル・フォルステライト及び電気炉酸化スラグから選ばれる成分を少なくとも１種以上含むことを特徴とする高強度水硬性組成物を提供することである。
好ましくは本発明は、水硬性成分及び高硬度骨材を含む高強度水硬性組成物であり、
水硬性成分はアルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏及び高炉スラグを含み、
高硬度骨材はスピネル・フォルステライトを含むことを特徴とする高強度水硬性組成物を提供することである。
好ましくは本発明は、水硬性成分及び高硬度骨材を含む高強度水硬性組成物であり、
水硬性成分はアルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏及び高炉スラグを含み、
高硬度骨材は電気炉酸化スラグを含むことを特徴とする高強度水硬性組成物を提供することである。
【０００７】
本発明の高強度水硬性組成物の好ましい態様を以下に示す。
本発明の高強度水硬性組成物は、水硬性成分１００質量部に対し、高硬度骨材を含む骨材４０〜３００質量部を含むことが好ましい。
本発明の高強度水硬性組成物は、水硬性成分が、アルミナセメント１００質量部に対して、ポルトランドセメント１２０質量部以下、石膏３０〜１００質量部、高炉スラグ５０〜２５０質量部を含むことが好ましい。
本発明の高強度水硬性組成物は、さらに増粘剤、減水剤及び消泡剤を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、圧縮強度、曲げ強度、耐磨耗性及び表面硬度に優れる流動性に優れる、流動性の高い高強度水硬性組成物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
セルフレベリング材の具備すべき重要な要件の一つは、適度な急硬性を有することであるが、急硬性は第一義的に、含まれる水硬性成分の種類に依存する。ポルトランドセメント系では硬化速度が遅く、乾燥収縮が大きいと言う欠点を有しており、一方、速硬性セメント系では硬化速度面では改善されるものの、流動性が低く、強度が低いと言う欠点を有している。
本発明の高強度水硬性組成物において、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏および高炉スラグよりなる水硬性成分を使用することで、互いの欠点を補いこの問題を解決している。
水硬性成分は、（Ａ）アルミナセメント１００質量部に対して、
（Ｂ）ポルトランドセメントが好ましくは１２０質量部以下、さらに好ましくは５〜１１５質量部、より好ましくは１０〜１１０質量部、特に好ましくは２０〜１００質量部、
（Ｃ）石膏が好ましくは３０〜１００質量部、さらに好ましくは３３〜９５質量部、より好ましくは３５〜９０質量部、特に好ましくは４０〜８０質量部、
及び（Ｄ）高炉スラグが好ましくは５０〜２５０質量部、さらに好ましくは６０〜２２０質量部、より好ましくは７０〜１８０質量部、特に好ましくは８０〜１４０質量部を含むことが好ましい。
【００１０】
アルミナセメントは、潜在的に急硬性を有しており、硬化後は耐化学薬品性、耐火性に優れた硬化体を与える。また、潜在水硬性を有する高炉スラグの存在により、その欠点である硬化体強度の経時的な低下も抑制される。アルミナセメントは鉱物組成が異なるものが数種知られ市販されており、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であるが、強度および着色性の面からは、ＣＡ成分が多く且つＣ４ＡＦ等の少量成分が少ないアルミナセメントが好ましい。
アルミナセメントは、水硬性成分１００質量％に対し、好ましくは１０質量％以上、さらに好ましくは１５質量％以上、より好ましくは２０質量％以上、特に好ましくは２５質量％以上から、好ましくは１００質量％以下、さらに好ましくは６０質量％以下、より好ましくは５０質量％以下、特に好ましくは４０質量％以下の範囲の量を含むことが好ましい。
【００１１】
ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントなどを用いることができる。水硬性成分としてポルトランドセメントを用いることにより、コスト低減に効果が認められ好ましい、また、添加量が多すぎると流動性が低下する場合があり、白華発生の原因となるため、アルミナセメント１００質量部に対し、好ましくは１２０質量部以下添加することが好ましい。ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメントが好ましい。
【００１２】
石膏は急硬性であり、また、硬化後の寸法安定性保持成分として働くものであるが、その添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して、３０〜１００質量部とするのが好ましい。少なすぎると寸法安定性が低下し、多すぎると耐水性が低下し、水による異常膨張が起こることがある。なお、石膏は、無水、半水、２水等の各石膏がその種を問わず一種または二種以上の混合物として使用できる。
【００１３】
高炉スラグは、硬化体の耐クラック性を高めるだけでなく、アルミナセメントの硬化体強度を向上させる効果も有している。高炉スラグの添加量は、アルミナセメント１００質量部に対して、５０〜２５０質量部とするのが好ましい。少なすぎると収縮が大きくなり、多すぎると強度低下を招くことがある。
【００１４】
本発明の高強度水硬性組成物において、水硬性成分１００質量部に対し、高硬度骨材を含む骨材４０〜３００質量部、好ましくは５０〜２００質量部、さらに好ましくは６０〜１５０質量部、特に好ましくは７０〜１００質量部を含むことが好ましい。
高硬度骨材を含む骨材は、骨材１００質量％に対し、高硬度骨材を好ましくは５０質量％以上、さらに好ましくは６０質量％、より好ましくは７０質量％、特に好ましくは８０質量％を含むことにより、圧縮強度、曲げ強度、耐磨耗性及び表面硬度に優れる。
【００１５】
高硬度骨材は、スピネル・フォルステライト、電気炉酸化スラグを各々単独で、又はこれらを混合して用いることができる。
高硬度骨材の粒子径は、１５００μｍ以下のものを用いることが好ましい。
【００１６】
スピネル・フォルステライトは、ＭｇＡｌ２Ｏ４・Ｍｇ２ＳｉＯ４を主成分としたものであり、高い硬度を有し、耐摩耗性に優れている。天然物としても存在するが、人工的には、ステンレスの原料である高炭素フェロクロム（ＦｅＣｒ）を製造する工程で副産する鉱滓を冷却し、粉砕・分級し整粒することでも得られる。天然物、人工物いずれも用いることができる。
【００１７】
電気炉酸化スラグは、銑鉄を製造する高炉を冷却・粉砕・分級して得られる高炉スラグと異なり、電気炉を使用した製鋼工程から得られる副産物の鉱滓を冷却し、粉砕・分級し整粒することで得られる酸化スラグである。この主要鉱物組成は、ＦｅＯ、ＭｇＦｅＡｌＯ４及び非晶質珪酸塩から成る。
【００１８】
骨材としては、高硬度骨材を除く、珪砂、珪石粉などのシリカ質細骨材、スラグ、フライアッシュ、石灰石、タルク、カオリン、アルミナ粉、酸化チタン、水酸化アルミニウム、マイカ、パイロフィライト、ゼオライト、シリカゲルなどの公知の骨材を併用して用いることができる。
骨材としては、粒度分布の異なる骨材を２種以上混ぜ合わせて用いることができる。
骨材は、５号珪砂、６号珪砂及び７号珪砂など、５号珪砂と５号珪砂より粒度の小さな珪砂などの骨材との混合物を好ましく用いることができる。
【００１９】
本発明の高強度水硬性組成物において、高強度の硬化体を得るには、水／水硬性成分比を下げる必要があるが、水／水硬性成分を低くして高い流動性を確保するためには、減水剤を添加することが好ましい。
特に、本発明における水硬性成分の一つであるアルミナセメントの強度発現性は、水／セメント比の影響を大きく受けることから、減水剤を使用し、水／水硬性成分比を小さくすることが好ましい。減水剤の添加は、材料分離を生じ易くなるため、減水剤と増粘剤を併用することが好ましい。
本発明の高強度水硬性組成物において、増粘剤及び／又は消泡剤の添加は、硬化体表面における材料分離、気泡の発生を抑制し、硬化体外観の改善に好ましい効果を与えるために好ましい。
【００２０】
減水剤は、ナフタレン系、メラミン系、ポリカルボン酸系、リグニンスルホン酸系などを用いることが出来、併用する増粘剤との最適な組合わせとなるのは、ポリカルボン酸系が好ましい。
減水剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して０．０１〜１質量部、さらに０．０２〜０．５質量部、特に０．０５〜０．２０質量部が好ましい。
【００２１】
増粘剤は、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース系、ゼラチン、ベクチンなどの蛋白質系、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールなどの水溶性ポリマー系、ラテックス系などを用いることが出来、特にセルロース系などを用いることが出来る。
増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して０．０１〜０．５質量部、さらに０．０１〜０．２質量部、特に０．０１〜０．１質量部含むことが好ましい。増粘剤の添加量が多くなると、流動性の低下を招く恐れがあり好ましくない。
【００２２】
本発明の高強度水硬性組成物は、硬化物の圧縮強度や耐磨耗性、表面状態を向上させる目的で、消泡剤を含むことができる。
消泡剤は、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系、鉱物油系、フッ素系などの合成物質または植物由来の天然物質など、公知のものを用いることが出来る。
消泡剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して、２質量部以下、さらに１質量部以下、特に０．５質量部以下が好ましい。消泡剤の添加量は、上記より多く添加する場合、消泡効果の向上がみとめられない場合がある。
【００２３】
本発明の高強度水硬性組成物は、粒子状、粉体状、乳化状（エマルジョン）、繊維状などの樹脂成分を添加して用いることができる。また本発明の高強度水硬性組成物は、粒子状、粉体状、乳化状（エマルジョン）、繊維状などの樹脂成分を含まなくてもよい。
【００２４】
本発明の高強度水硬性組成物において、凝結速度調整剤は、水硬性組成物に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができ、凝結促進剤及び凝結遅延剤の成分、添加量及び混合比率を適宜選択して、流動性、可使時間を調整することができる。
【００２５】
凝結促進剤としては、公知の凝結促進剤を用いることが出来る。凝結促進剤の一例として、炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、水酸化リチウム、酢酸リチウム、酒石酸リチウム、リンゴ酸リチウム、クエン酸リチウム、シュウ酸リチウムなどの、無機リチウム塩や有機リチウム塩などのリチウム塩を用いることが出来る。特に炭酸リチウムは、効果、入手容易性、価格の面から好ましい。
【００２６】
凝結遅延剤としては、公知の凝結遅延剤を用いることが出来る。凝結遅延剤の一例として、硫酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウムなどの、無機ナトリウム塩や有機ナトリウム塩などのナトリウム塩を用いることが出来る。
【００２７】
本発明の高強度水硬性組成物は、顔料を添加して、着色の表面仕上げ材として用いることができる。
顔料は、目的とする色彩によって、それを発現するものを適宜選択することになるが、硬化体の使用目的からして、耐アルカリ性および耐候性に優れたものが好ましく、無機系顔料やアクリル系顔料を用いることが好ましい。
無機系顔料は、例えばチタンホワイト、ベンガラ、チタンイエロー、イエローオーカーなどの色彩名を冠した、鉄、クロム、チタン、コバルトその他の各種金属酸化物、水酸化物あるいは硫化物を主成分とする各種色彩のものが市販されており、市販品を単独、または複数を混合した混合色として使用することができる。
【００２８】
本発明の高強度水硬性組成物の使用に当たっては、水量は水硬性成分１００質量部に対して２３〜３０質量部とするのが好ましい。水量は、この適正範囲以下に低減するとその範囲以上の圧縮強度の増加は見込めず、流動性が大きく低下するために好ましくなく、一方この適正範囲を超えて水量が多すぎると、圧縮強度が大幅に低下するだけでなく、色ムラなどの表面状態が悪化するために好ましくない。
【００２９】
本発明の高強度水硬性組成物において、２０℃の可使時間は、好ましくは０．５〜３時間、さらに好ましくは０．７５〜２．５時間、特に好ましくは１〜２時間が、良好な作業性及び表面硬化状態を得るために好ましい。
【００３０】
本発明の高強度水硬性組成物は、フロー値が好ましくは２１０ｍｍ以上のモルタルを得ることができる。
【００３１】
本発明の高強度水硬性組成物は、圧縮強度が材齢７日で好ましくは４０Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは５０Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは６０Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは６５Ｎ／ｍｍ２以上の硬化物を得ることができる。
本発明の高強度水硬性組成物は、圧縮強度が材齢２８日で好ましくは６０Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは７０Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは７６Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは８０Ｎ／ｍｍ２以上の硬化物を得ることができる。
【００３２】
本発明の高強度水硬性組成物は、曲げ強度が材齢７日で好ましくは５Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは６Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは７Ｎ／ｍｍ２以上の硬化物を得ることができる。
本発明の高強度水硬性組成物は、曲げ強度が材齢２８日で好ましくは５Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは６Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは７Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは７．５Ｎ／ｍｍ２以上の硬化物を得ることができる。
【００３３】
本発明の高強度水硬性組成物は、材齢１日の表面硬度が好ましくは４０以上、さらに好ましくは５０以上、より好ましくは６０以上、特に好ましくは７０以上の硬化物を得ることができる。
【００３４】
本発明の高強度水硬性組成物は、耐磨耗性が材齢７日で好ましくは２ｍｍ以下、さらに好ましくは１．８ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ以下、特に好ましくは１．１ｍｍ以下の硬化物を得ることができる。
本発明の高強度水硬性組成物は、耐磨耗性が材齢２８日で好ましくは１．５ｍｍ以下、さらに好ましくは１．３ｍｍ以下、より好ましくは１．１ｍｍ以下、特に好ましくは１ｍｍ以下の硬化物を得ることができる。
【００３５】
本発明の高強度水硬性組成物は、フロー値が２１０ｍｍ以上のモルタルを製造出来、そのモルタルを用いて、表面硬度が材齢１日で４０以上、圧縮強度が材齢７日で４０Ｎ／ｍｍ２以上、材齢２８日で６０Ｎ／ｍｍ２以上、曲げ強度が材齢７日で５Ｎ／ｍｍ２以上、材齢２８日で５Ｎ／ｍｍ２以上、耐磨耗性が材齢７日で２ｍｍ以下、材齢２８日で１．５ｍｍ以下の硬化物を製造することが出来る。
【００３６】
本発明の高強度水硬性組成物は、病院、学校、オフィス、マンション、住宅、工場、倉庫、駐車場、ガソリンスタンド、コンビニエンスストア、厨房などの一般建築物に用いることができる。
本発明の高強度水硬性組成物は、病院、学校、オフィス、マンション、住宅、工場、倉庫、駐車場、ガソリンスタンド、コンビニエンスストア、厨房などの一般建築物の床下地調整と仕上げに用いることができる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるものでない。
【００３８】
評価の方法を示す。
（１）モルタル及び硬化物の評価：
１）フロー値：モルタルのフロー値は、ＪＡＳＳ・１５Ｍ−１０３に準拠して測定する。
２）圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）、曲げ強度（Ｎ／ｍｍ２）：ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に示される４×４×１６ｃｍの型枠に生成モルタルを型詰めして、温度２０℃、湿度６５％で２４時間気中養生した後、脱型し、さらに気中で所定期間（７日、２８日）追加養生して成型体を得る。成型体は、ＪＩＳ・Ｒ−５２０１記載の方法に従い測定する。
【００３９】
３）表面硬度：モルタルを１３×１９ｃｍの型枠に厚さ１０ｍｍで流し込み、温度２０℃、湿度６５％で養生し、打設３時間後の表面硬度を測定する。なお、硬度はスプリング式硬度計タイプＤ型にて測定する。
４）耐磨耗性（ｍｍ）：モルタルを１１×１１ｃｍの型枠に厚さ１０ｍｍで流し込み、温度２０℃、湿度６５％で２４時間気中養生した後、脱型し、さらに気中で所定期間（７日、２８日）追加養生して成型体を得る。磨耗試験は、高さを精密に測定した成型体を用い、テーパー磨耗試験機にて、磨耗輪ＧＣ１５０Ｈ、荷重２５０ｇ、回転数２０００回の条件で、成型体の磨耗試験を行い、磨耗試験後の成型体の高さを精密に測定する。耐磨耗性は、磨耗試験前の成型体の高さから、磨耗試験後の成型体の高さを減じた「（磨耗試験前の成型体の高さ）−（磨耗試験後の成型体の高さ）」値とする。
なお、高さの測定は、ダイヤルゲージを用いて行う。
【００４０】
［実施例１〜７及び比較例１〜５］
（１）使用材料：各例の実施に当たっては、次の材料を使用した。
・ＡＣ：アルミナセメント（ラファージュアルミネート社製：ブレーン比表面積３６００ｃｍ２／ｇ、モノカルシウムアルミネート含有量５５重量％）。
・ＰＣ：早強ポルトランドセメント（宇部三菱セメント（株）製：ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇ）。
・石膏：II型無水石膏（セントラル硝子（株）社製：ブレーン比表面積３３００ｃｍ２／ｇ）。
・スラグ：高炉スラグ（宇部三菱セメント（株）製：ブレーン比表面積４４００ｃｍ２／ｇ）。
・骨材Ａ：スピネル・フォルステライト（周南テクノクロム社製、商品名：ＰＳサンド７号）。
・骨材Ｂ：電気炉酸化スラグ（第一産業化学工業所社製、商品名：ＣＫハイパーグリッド１号）。
・骨材Ｃ：５号珪砂と７号珪砂の混合珪砂（三久海運（株）製）
・減水剤：ポリカルボン酸系減水剤（花王（株）製）。
・増粘剤：メチルセルロース系増粘剤（松本油脂製薬（株）製）。
・消泡剤：ポリエーテル系消泡剤（旭電化工業（株）製）。
【００４１】
（２）モルタルの調製：
表１に示す割合の水硬性成分と、水硬性成分１００質量部に対し表２に示す割合の骨材、減水剤、増粘剤及び消泡剤を加えたものに、さらに水を加えて３分間混練して、モルタルを得た。
得られたモルタルを用いて、フロー値、圧縮強度、曲げ強度、表面硬度及び耐磨耗性の評価を行い、結果を表３に示す。
また、モルタルより得られた硬化物の表面状態を目視観察を行った結果、全ての硬化物表面には白華は認められなかった。
【００４２】
【表１】
2005239491.tif 000002
【００４３】
【表２】
2005239491.tif 000003
【００４４】
【表３】
2005239491.tif 000004
【００４５】
本発明の組成物は、自己流動性に必要なフロー値（フロー値が２１０ｍｍ以上のモルタル）を有し、得られる硬化物が高い圧縮強度、十分な曲げ強度及び高い耐磨耗性を有し、表面状態も優れている。