(57)【要約】【課題】転移を起こすことなく、良好な耐酸性と強度発現性を保持すると共に、施工性に優れたアルミナセメントモルタル組成物を提供する。【解決手段】アルミナセメント、比表面積が６０００ｃｍ２／ｇ以下で且つ塩基度が１．６０以上のスラグ微粉末及び水分蒸発防止剤を含有してなる耐酸性モルタル組成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナセメント、比表面積が６０００ｃｍ２／ｇ以下で且つ塩基度が１．６０以上のスラグ微粉末及び水分蒸発防止剤を含有してなる耐酸性モルタル組成物。
【請求項２】
水分蒸発防止剤をアルミナセメント及びスラグ微粉末の混合物１００質量部に対し０．２〜２．０質量部含有するものである請求項１記載の耐酸性モルタル組成物。
【請求項３】
水分蒸発防止剤が水溶性セルロース誘導体である請求項１又は２記載の耐酸性モルタル組成物。
【請求項４】
アルミナセメント１００質量部に対しスラグ微粉末を７０〜１２０質量部含有する請求項１〜３のいずれか１項記載の耐酸性モルタル組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント材料としてアルミナセメントを用いた耐酸性モルタル組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミナセメントの水和組成物は、ＣａＯをＣ、Ａｌ２Ｏ３をＡ、Ｈ２ＯをＨと表記すると、低温ではＣＡＨ１０であり、やや高温ではＣ２ＡＨ８である。さらに高温になるとＣ３ＡＨ６及びＡＨ３である。アルミナセメントは、ポルトランドセメントのように水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２  を生成せず耐酸性に優れるが、ＣＡＨ１０及びＣ２ＡＨ８が、時間の経過とともにＣ３ＡＨ６及びＡＨ３に変化するいわゆる転移（コンバージョン）を起こす。転移が発生すると体積収縮が起こり、その結果、空隙率の増加と強度の低下が生ずる。
【０００３】
そのため、高炉スラグ微粉末やフライアッシュを混和して、Ｃ２ＡＳＨ８を生成させることで転移を防ぐこと、再乳化粉末樹脂やポリマーディスパージョン等のポリマー混和剤を結合材の２〜３００質量％程度加えることで、付着力向上やひび割れ防止を図ることが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４参照）。
【０００４】
しかしながら、このような方法では、付着力の向上に伴って粘性も上がるため、コテ塗りが行い難くなり作業性が低下する。更に、圧着け性も困難になるため、壁に塗り付けた際ダレが生じやすい。また、高炉スラグ微粉末、特に比表面積の高い高炉スラグ微粉末を混和したモルタル組成物は粘性が高くなり、施工性が低下するため実用的ではない。また、ポリマー混和剤の添加は付着力の向上としては有効であるが、強度発現性が低下し、耐酸性の低下も起こる。更に、ポリマー混和剤を添加すると、セメント水和物相とポリマーフィルム相が相互に入り込む形でモルタル内部に網状構造を形成するため、粘度を調整することが困難になるといった問題がある。
【０００５】
このように、強度発現性と耐酸性が要求される分野で、アルミナセメントモルタルを使用するには未だ性能的に不十分であり、また、施工性も普通ポルトランドセメントを使用した市販のモルタルに比べかなり低く、実用的なものが得られていない。
【０００６】
【特許文献１】
特公平１−５４２９４号公報
【特許文献２】
特開平５−１７０４９６号公報
【特許文献３】
特許第２９５１３８５号公報
【特許文献４】
特開２００３−８９５６５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、転移を起こすことなく、良好な耐酸性と強度発現性を保持すると共に、施工性に優れたアルミナセメントモルタル組成物を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、斯かる実情に鑑み鋭意検討したところ、特定の比表面積及び塩基度をもつスラグ微粉末と、水分蒸発防止剤を混和することで、転移を防止するとともに、優れた強度と適度の付着力及び良好な施工性を有する耐酸性アルミナセメントモルタル組成物が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち本発明は、アルミナセメント、比表面積が６０００ｃｍ２／ｇ以下で且つ塩基度が１．６０以上のスラグ微粉末及び水分蒸発防止剤を含有してなる耐酸性モルタル組成物を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられるアルミナセメントとしては、カルシウムアルミネート（ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３）を主成分とするものであれば、特に限定されるものでなく、市販のアルミナセメントを使用することができる。例えば、旭硝子（株）製商品名「アルミナセメント１号」、「アルミナセメント２号」、「アサヒフォンジュ」ラファージュアルミネート製商品名「セカール５１ＢＴＦ」、「シマンフォンジュ」、電気化学工業（株）製商品名「アルミナセメント１号」、「アルミナセメント２号」、「ハイアルミナセメント」、太平洋マテリアル（株）製商品名「太平洋アルミナセメント１号」、「太平洋アルミナセメント２号」等が挙げられる。
【００１１】
スラグ微粉末は、比表面積が６０００ｃｍ２／ｇ以下で且つ塩基度が１．６０以上のものが用いられる。
比表面積が６０００ｃｍ２／ｇを超えるスラグ微粉末を混和したモルタルは粘性が高くなり、施工性が低下するため好ましくない。また、塩基度が１．６０未満である場合には、アルミナセメントとの反応性が鈍く、強度発現性と耐酸性が低下するため好ましくない。
尚、比表面積は６０００ｃｍ２／ｇ以下であればよいが、好ましくは３０００〜５５００ｃｍ２／ｇ、特に３５００〜５０００ｃｍ２／ｇのものを使用するのが好ましい。また、塩基度は、１．６０〜２．１０、特に１．７０〜２．００であるものを用いるのが好ましい。
【００１２】
ここで、塩基度とは、次式（１）で表される塩基度を意味する。
塩基度＝（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ２Ｏ３）／ＳｉＯ２  （１）
但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２は、スラグ中の含有質量％。
【００１３】
スラグ微粉末は、比表面積が６０００ｃｍ２／ｇ以下で且つ塩基度が１．６０以上のものであれば、スラグの種類は特に限定されず、例えば高炉スラグ、下水汚泥溶融スラグ、都市ゴミ溶融スラグ、転炉スラグ、脱リンスラグ等のスラグ微粉末を用いることができ、具体的には、例えばＪＩＳＡ６２０６に規定するコンクリート用高炉スラグ微粉末、日本下水道事業団大阪エースセンターの下水溶融スラグ等が挙げられる。
【００１４】
また、スラグ粉末は、所望の反応活性を確保する点から、その粒子径が５〜１００μｍであるものを用いるのが好ましい。
【００１５】
スラグ微粉末は、アルミナセメント１００質量部に対し７０〜１２０質量部用いるのが好ましい。この割合で配合することによりゲーレナイト水和物が生成され、転移の発生を最も効果的に抑制することができる。スラグ微粉末が１２０質量部を超えると強度発現性が低下することから好ましくなく、７０質量部未満では転移発生の原因となるＣＡＨ１０、Ｃ２ＡＨ８の生成割合が上がり好ましくない。
【００１６】
水分蒸発防止剤は、硬化時の発熱に伴う含有水分の蒸発を防止できるものであれば特に限定されないが、好ましくは、水溶性セルロース誘導体、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
このうち、界面活性効果が付与され、表層部に薄くフィルムを形成し、優れた密封効果する水溶性セルロース誘導体が特に好ましい。水溶性セルロース誘導体としては、例えばメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、カルメロースナトリウム、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、セルロース硫酸エステル等の水溶性セルロース誘導体が挙げられ、これらを２種以上組合せることにより、モルタル組成物の粘度をより適切に調整することが可能になる。
【００１７】
アルミナセメントは、ポルトランドセメントに比べ、水和に多量の水が消費される上に、凝結時間が短く、硬化時の発熱量が多い。そのため、硬化体表面が乾燥しやすく乾燥収縮が大きく、ひび割れの発生や付着力の低下が起こりやすいが、斯かる水分蒸発防止剤を少量添加することにより、硬化時の発熱に伴う含有水分の蒸発を防止でき、これらの問題を解決できると共に、施工性の向上も図ることができる。
【００１８】
水分蒸発防止剤は、斯かる作用効果の点から、アルミナセメントとスラグ微粉末の混合物１００質量部に対し０．２〜２．０質量部配合するのが好ましい。０．２質量部未満では水分蒸発防止効果が得られず、２．０質量部を超えると粘性が上がり施工性が低下するため好ましくない。
【００１９】
尚、本発明の耐酸性モルタル組成物には、アクリル樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂等のポリマー混和剤を添加する必要はないが、硬化体の強度発現性、耐酸性及び施工性等に影響を及ぼさない範囲で併用することは可能である。
【００２０】
本発明の耐酸性モルタル組成物は、上記成分の他、更に繊維及び細骨材を含むことが好ましい。
繊維としては、モルタル組成物の粉体混合時又はモルタル組成物をミキサで練り混ぜた際に、ファイバーボールを作らず、耐アルカリ性及び耐酸性に優れたものであれば使用可能である。例えば、ビニロン繊維、アラミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維、炭素繊維、耐アルカリガラス繊維などが挙げられる。
繊維の添加量は、アルミナセメントとスラグ微粉末の混合物１００質量部に対し０．１０〜０．３０質量部が好ましい。０．３０質量部を超えると水比が上がり強度低下、ひび割れ発生が起こり好ましくない。また、０．１０質量部未満では添加した効果が得られない。
【００２１】
細骨材は、種類と粒度は特に制限されず、例えば、市販の乾燥珪砂、川砂、砕砂等が使用できるほか、スラグ骨材、クリンカー骨材も使用可能である。
配合量はアルミナセメントとスラグ微粉末の混合物１００質量部に対し２００質量部以下であることが好ましい。２００質量部を超えると、強度発現性と耐酸性が低下するので好ましくない。
【００２２】
また、本発明の耐酸性モルタル組成物には、耐酸性、施工性、強度発現性を損なわない範囲で、減水剤、消泡剤等のセメントに使用可能な混和剤を配合することができる。
【００２３】
本発明のモルタル組成物における配合各成分の練り混ぜ方法は、特に限定されず、例えばハンドミキサ、左官ミキサ、連続ミキサなどの撹拌型ミキサに使用全成分を水と共に一括投入しても、任意の順に投入しても良い。水の配合も用途に応じて選定すれば良いが、好ましくは結合材１００質量部に対し３０〜５０質量部にすると、強度発現性のより高い硬化体が得られる。
【００２４】
また、その施工や製造にあたっての制約も特に受けることはなく、用途に応じた方法を概ね自在に選択することができる。モルタルとして適応可能な施工方法の一例を示せば、鏝による左官施工、スクィーズポンプ、スネークポンプ、プランジャーポンプ等による吹付け施工、グラウト施工等が挙げられる。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
［使用材料］
（１）アルミナセメント：商品名「アルミナセメント１号」（太平洋マテリアル（株）製）
（２）普通セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
（３）高炉スラグ微粉末：商品名「セラメント」（第一セメント（株）製）、比表面積４０００ｃｍ２／ｇ、塩基度１．９１
（４）高炉スラグ微粉末：商品名「ファインセラメント」（第一セメント（株）製）、比表面積８０００ｃｍ２／ｇ、塩基度１．９１
（５）下水汚泥溶融スラグ微粉末Ａ：日本下水道事業団大阪エースセンター下水汚泥溶融スラグ微粉末、比表面積５０００ｃｍ２／ｇ、塩基度１．９０
（６）下水汚泥溶融スラグ微粉末Ｂ：東京都下水道局下水汚泥溶融スラグ微粉末、比表面積８０００ｃｍ２／ｇ、塩基度０．７３
（７）下水汚泥溶融スラグ微粉末Ｃ：東京都下水道局下水汚泥溶融スラグ微粉末
（６）と同じ成分で粉砕分級基準のみ変更したもの。比表面積４６００ｃｍ２／ｇ、塩基度０．７３
（８）分級フライアッシュ：商品名「太平洋スーパーフロー」（太平洋セメント（株）製）、最大粒径２０μｍ
（９）混合珪砂：粗粒率３．５８
（１０）７号／８号珪砂
（１１）水分蒸発防止剤Ａ：商品名  ＫＣフロックＷ−５０（日本製紙（株）製）
（１２）水分蒸発防止剤Ｂ：商品名  ＧＫ−１（日本製紙（株）製）
（１３）水分蒸発防止剤Ｃ：商品名  ＳＢ４０００ＰＶ（信越化学工業（株）製）
（１４）アクリル粉末樹脂：商品名ＬＬ５０４４（ワッカーケミカルズ（株）製）
（１５）ポリアクリル酸エステルエマルジョン：商品名「モルヒットエマルジョン」（太平洋マテリアル（株）製）
（１６）ＥＶＡエマルジョン：商品名「エフェクト」（太平洋マテリアル（株）製）
（１７）ビニロン繊維：（株）クラレ製、繊維長  ６ｍｍ、ＲＭＳ１８２×６
【００２６】
［混練物の作製］
前記（１）〜（１７）から選定した材料を水と共に表１に示す配合量となるようにホバートミキサに一括投入し約３分間混練した、モルタル混練物を作製した。
【００２７】
【表１】
2005015268.tif 000002
【００２８】
［圧縮強度試験］
前記混練物から、ＪＩＳＲ５２０１に準拠した方法で、４×４×１６ｃｍの供試体を作製した。供試体は、２０℃、８０％ＲＨの恒温恒湿槽に２４時間養生した後脱型し、材齢３日及び材齢２８日まで２０℃の水中で養生した。圧縮強度の測定は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に従って行なった。試験結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】
2005015268.tif 000003
【００３０】
［転移抑制効果の確認試験］
前記混練物から、ＪＩＳＲ５２０１に準拠した方法で、４×４×１６ｃｍの供試体を作製した。供試体は、２０℃８０％ＲＨの恒温恒湿槽に２４時間養生した後脱型し、材齢２８日まで２０℃の水中で養生し、更に８０℃の熱水に６時間浸漬した。ＪＩＳＲ５２０１に従って、熱水に浸漬する前と後で圧縮強度を測定し、転移の発生による強度低下の有無を確認した。転移抑制効果（％）は下記式（２）により算出した。転移抑制効果が９０％以上を良好（○）とした。結果を表２に併せて示す。
【００３１】
転移抑制効果（％）＝（８０℃熱水浸漬後の圧縮強度／材齢２８日の圧縮強度）×１００      （２）
【００３２】
［蒸発防止効果の確認］
ＪＩＳＲ３２０２に規定する寸法１５０×１５０×５ｍｍのガラス板の上にＪＩＳＰ３８０１に規定する５Ａろ紙（直径５ｃｍ）をのせ、その中央部に内径５０ｍｍ高さ１０ｍｍ厚さ３ｍｍの真鍮製のリング型枠を設置した。前記混練物をリング型枠に平滑に詰め、リング型枠上部にガラス板をのせ上下裏返し、ろ紙部分が上になるようにして静置した。６０分後にろ紙に染み出した水分の広がりが最大と認められた方向と、これに直角な方向の長さを１ｍｍ単位まで測定した。
試験は３回行い合計６箇所測定し、その平均値を用いて下記式（３）により保水率を算出し、保水率が８０％以上９５％以下のものを良好と判定し、８０％未満及び９５％を超えたものを不良とした。結果を表３に示す。
【００３３】
保水率（％）＝（５０／平均値）×１００        （３）
【００３４】
［耐硫酸性試験］
前記混練物から作製した直径７５ｍｍ、高さ１５０ｍｍの円柱状試験体について、東京都下水道局「コンクリート改修技術マニュアル汚泥処理ｊ施設編」に従い、５％硫酸溶液に２８日間浸漬した後、試験体中央部を試験体底面と平行に切断した。１％フェノールフタレイン溶液の呈色範囲を０．１ｍｍ単位でノギスを用いて測定し、下記式（４）により硫酸浸透深さを算出した。硫酸浸透深さが３．０ｍｍ以下を良好（○）とし、３．０ｍｍを超えたものを不良（×）とした。
尚、試験前の試験体中央部の直径を初期値とし、５％硫酸溶液は７日毎に全量交換した。結果を表３に併せて示す。
【００３５】
硫酸浸透深さ（ｍｍ）＝（初期値−測定値）／２        （４）
【００３６】
【表３】
2005015268.tif 000004
【００３７】
［コテ作業性の確認］
１００×１００×１５ｃｍのコンクリート板に金ゴテを用い、２ｃｍ厚さで塗り付けコテ作業性を確認した。評価項目は、コテ切れ、コテ伸び、ダレの有無の３項目とした。
コテ切れは、表１に示したモルタル組成物を垂直に立てた１００×１００×１５ｃｍのコンクリート板に塗り付け、使用した金ゴテにモルタル組成物が残らないものを良好（○）とし、金ゴテに残ったものを不良（×）とした。
コテ伸びは、垂直に立てた１００×１００×１５ｃｍのコンクリート板に塗り付け金ゴテで押し広げ、２ｃｍ厚さにするために抵抗の小さいもの及び５分未満で押し広げられたものを良好（○）とし、抵抗が大きく５分以上かかったものを不良（×）とした。ダレの発生の有無は、塗り付け後２４時間経過後に確認した。ダレの発生しなかったものを良好（○）とし、ダレの発生したものを不良（×）とした。３項目の中で１項目でも不良（×）があれば評価は不良×とした。結果を表４に示す。
【００３８】
【表４】
2005015268.tif 000005
【００３９】
【発明の効果】
本発明の耐酸性モルタル組成物は、酸雰囲気下においても、安定した高い強度発現性を示すと共に、適度の付着力を有し、施工性にも優れる。従って、本発明によれば、下水処理施設、畜産施設、食品工場、化学薬品工場等の酸性液貯留施設或いは耐食管等への利用に特に適したモルタル組成物を提供することができる。