(57)【要約】【課題】本発明は、硬化体の強度が高く、耐火性に優れ、環境負荷が少なく、断熱性に優れた無機系断熱材を提供する。【解決手段】フライアッシュ中空粒子とセメントを体積比で９：１〜５：５の割合で含む断熱性モルタル組成物を提供する。また、コンクリート硬化体、モルタル硬化体、セメント硬化体またはケイ酸カルシウム硬化体の表面に、当該断熱性モルタル組成物に水を加えて混練したモルタルを用いて断熱層を設けた断熱体を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライアッシュ中空粒子とセメントを体積比で９：１〜５：５含むことを特徴とする断熱性モルタル組成物。
【請求項２】
コンクリート硬化体、モルタル硬化体、セメント硬化体またはケイ酸カルシウム硬化体の表面に、請求項１に記載の断熱性モルタル組成物に水を加えて混練してなるモルタルを用いて断熱層を設けたことを特徴とする断熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の内装材または外装材に用いられる断熱材およびこれを使用した断熱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化等の地球環境に対する関心の高まりを背景に、省エネルギー化に関する取り組みが広く展開されている。その一つとして建築物の断熱化が挙げられる。現在、断熱材料としては比重が小さく、熱伝導率の低い、有機系断熱材が多用されている。
しかし、有機系断熱材は強度、耐火性能が十分ではなく、燃焼時に有毒ガスが発生する場合がある。さらに、有機系断熱材は、発泡剤としてブタン、ペンタン等の揮発性物質を用いる場合があるが、当該揮発性物質は二酸化炭素以上に地球温暖化を促進することが知られ、環境に対する負荷はきわめて大きい。
そこで、有機系断熱材が有する低強度、低耐火性および環境負荷等の欠点のない断熱材が求められている。
【０００３】
かかる背景の下に、モルタルに断熱性を付与する方法がいくつか提案されている。例えば、当該方法として、モルタルに起泡性を有する材料を添加する方法（特許文献１参照）、または、モルタルに発泡粒子、若しくは独立気泡を有する中空粒子を添加する方法（特許文献２、３参照）が挙げられる。
しかし、ここで添加する中空粒子には、比重が小さく、熱伝導率の低い有機系中空粒子が多用されているが、この中空粒子は粒子自体の強度が小さいために、モルタルの混練時に破損し、またはセメントの水和反応熱により一部が破泡して収縮し、所期の硬化体の比重が得られない場合がある。加えて、有機系中空粒子の場合には、マトリックスであるセメントペーストとの接触界面における接着性が低いため、モルタル自体の強度が通常のモルタルに比べ低くなる傾向にある。この場合、有機系中空粒子とセメントマトリックスの接着性を改善するために、酢酸ビニル樹脂等の有機系樹脂を混和する必要があった。
【０００４】
他方、無機系中空粒子として、パーライトおよびシラスバルーン等の軽量骨材を使用した例があるが、この場合も同様に、粒子自体の強度が小さいため混練時に破壊しやすく、モルタル全体の圧縮強度が低下してしまう虞があった。また、当該軽量骨材は連続気泡を多く含み吸水性が高いために、建材にとって重要な要素である凍結融解抵抗性が低くなるという問題があった（特許文献４参照）。更に、軽量骨材とセメントマトリックスの接着性を改善するために、酢酸ビニル樹脂等の有機系樹脂を混和する必要があった。
【０００５】
一方、従来から、断熱材を使用した施工法として、内断熱工法と外断熱工法が知られているが、現在、日本国内では、内断熱工法が普及している。内断熱工法は、コンクリート躯体の内側に断熱層を設ける工法であり、断熱工法のバリエーションが豊富で、安価な点が特徴となっているが、結露やカビが生じやすいこと、断熱防露施工等も一緒にしなければならない等の問題点がある。他方、外断熱工法はコンクリート躯体の外側に断熱層を設ける工法であり、躯体の温度変化が少ない、結露・カビ防止などの利点がある。外断熱工法では外装材と断熱材からなる複合断熱パネルを取り付ける乾式工法、断熱材を湿式で塗布する湿式工法、または、乾式断熱材を取り付けた後に外装材としてモルタル等を塗布する半乾式の湿式工法がある。
【０００６】
安価な点等により今の日本国内の建築物のほとんどが内断熱であるため、断熱性能、結露防止に優れた外断熱工法による断熱改修のニーズは高まってきているが、乾式工法では対応が困難な場合が多く、また、旧来の建築基準法では、断熱改修現場における粉塵問題があって、施工性に優れた湿式外断熱工法の適用も困難であった。しかし、建築基準法の改正により、これまで不可能であった国内の建築物に対する湿式外断熱工法の適用が可能となった。
しかし、現在、外断熱工法で使用する断熱材としては、発泡ポリスチレン、発泡ウレタンボード等の有機系樹脂が主流であるが、上述した如く、これらの樹脂は強度、耐火性、環境負荷等に問題があるのである。
【特許文献１】特公平６−４５５１１
【特許文献２】特開２０００−３５５９８８
【特許文献３】特開２００２−２０１０５７
【特許文献４】特開平９−１２３７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上の問題点と現状に鑑み、本発明は、硬化体の強度が高く、耐火性に優れ、環境負荷が少なく、断熱性に優れた無機系断熱材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】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するため研究した結果、セメントと特定のフライアッシュ中空粒子および混和剤を含むモルタルは、有機系中空粒子の欠点であったセメントペーストとの接着不良や、無機系発泡粒子または無機系中空粒子の欠点であった圧縮強度の低下が改善されると共に、断熱性に優れた不燃性の断熱材料としての特性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の断熱性モルタル組成物の硬化体は、強度が高く、耐火性に優れ、環境負荷が少なく、凍結融解抵抗性が高いとともに、断熱性に優れるものである。また、本発明の断熱性モルタル組成物に水を加えて混練してなるモルタルを用いて断熱層を設けた断熱体は、断熱層の吸水性が低く耐水性等の耐候性に優れ、屋内のみならず、風雨に晒される屋外にも長期にわたって使用できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明について詳しく説明する。
本発明の第一は、フライアッシュ中空粒子とセメントを体積比で１：９〜５：５含むことを特徴とする断熱性モルタル組成物である。
本発明で用いるフライアッシュ中空粒子は石炭火力発電所の石炭燃焼時の副産物が好適である。
このフライアッシュ中空粒子の見掛け密度は０．５〜１ｋｇ／ ? が好ましい。見掛け密度が０．５ｋｇ／ ?未満では硬化体の強度が低くなり、１ｋｇ／ ?を超えると硬化体の断熱性が低下する傾向にある。また、この見掛け密度はＡＳＴＭ  Ｄ２８４０に準拠して測定できる。
また、フライアッシュ中空粒子の粒径は１０００μｍ以下が好ましい。フライアッシュ中空粒子の粒径が１０００μｍを超えると、モルタル硬化体の表面が粗くなり、断熱性も低下して好ましくない。フライアッシュ中空粒子の粒径は、レーザー回折法または光学顕微鏡によって測定できる。
また、フライアッシュ中空粒子の吸水率は５％以下が好ましい。フライアッシュ中空粒子の吸水率が５％を超えると硬化体の凍結融解抵抗性が低下し、耐久性が損なわれる。
また、本発明に用いるセメントは、特に制限されず、例えば普通ポルトランドセメント、早強セメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、速硬性セメント、低収縮性セメントおよび低アルカリ性セメント等から選ばれる１種または２種以上が使用できる。
【００１１】
フライアッシュ中空粒子とセメントの混合割合は体積比で９：１〜５：５が好ましい。フライアッシュ中空粒子の混合割合が体積比で９：１を超えて多くなると、硬化体の強度が低くなるほか、混練および施工が困難となる。他方、フライアッシュ中空粒子の混合割合が体積比で５：５未満になると、十分な断熱性が得られない。
【００１２】
本発明の第二は、コンクリート硬化体、モルタル硬化体、セメント硬化体またはケイ酸カルシウム硬化体の表面に、上記の断熱性モルタル組成物に水を加えて混練してなるモルタルを用いて断熱層を設けた断熱体である。
断熱層を設ける方法としては、断熱性モルタル組成物に所定量の水を加えて混練し、モルタルスラリーまたはペーストを調整した後に、上記の硬化体表面にスプレー、刷毛若しくはコテ等で硬化体表面に塗布するか、または、所望の断熱性モルタルの厚さを確保するために、板状の硬化体の周囲に所定の高さの囲いを設けた後、モルタルスラリーまたはペーストを板の上に流し込み、硬化後、囲いを外して、断熱性モルタル硬化体を厚く積層させた断熱体を製造することができる。
モルタルスラリー等を作成するのに要する水量は、採用する施工方法やフライアッシュ中空粒子の配合量等により変動するが、一般に、フライアッシュ中空粒子とセメントの合計粉体量１００重量部に対し、水２０〜５０重量部が好ましい。
また、モルタルスラリー等の調整において、目的に応じて混和剤を添加してもよい。添加する混和剤としては、例えば、減水剤、遅延剤、撥水剤等が挙げられる。
【実施例】
【００１３】
以下に実験例を挙げ、発明を詳細に説明する。
１．  セメント；商品名  ＧＲＣセメント（太平洋セメント社製）
アーウイン、石膏および高炉スラグを含有するセメント
２．中空粒子；
（１）商品名  イースフィアーズＳＬ７５（太平洋セメント社製）
フライアッシュ中空粒子、平均粒径４５μｍ、見掛け密度０．５〜０．７ｋｇ／?
（２）商品名  イースフィアーズＣＳ３００（太平洋セメント社製）
フライアッシュ中空粒子、粒径３００μｍ以下９５質量％、見掛け密度０．９５ｋｇ／?以下
（３）商品名  マイクロスフェアー８０ＧＣＡ（松本油脂社製）
アクリロニトリルとアクリル酸系モノマーを主モノマーとする共重合体バルーン
平均粒径２０μｍ、見掛け密度０．２ｋｇ／?
（４）商品名  太平洋パーライトＳ（太平洋マテリアル社製）
粒径６００μｍ以下、かさ密度０．０６〜０．２０ｋｇ/?
３．分散剤；商品名  コアフローＮＦ１００（太平洋セメント社製）
【００１４】
［モルタルペーストの調整］
表１の配合に従い、各種材料を調合・混練してモルタルペーストを調整した。
【００１５】
【表１】
2005263595.tif 000002
【００１６】
［測定方法］
１．圧縮強度
モルタルペーストを１６０ｍｍ×４０ｍｍ×４０ｍｍの型枠に入れ、気温２０℃、湿度６０％で１日間硬化させた後に脱型し、２７日間、同じ条件で気中養生させて試験体を作成し、ＪＩＳ  Ｒ５２０１に従い圧縮強度を測定した。その結果を表２に示す。
２．熱伝導率
モルタルペーストを厚さ１５ｍｍのプレート形状に成形し、気温２０℃、湿度６０％で２８日間硬化養生させて試験体を作製し、ＡＳＴＭＣ５１８に従い熱伝導率を測定した。その結果を表２に示す。
３．  吸水率
上記１の圧縮強度測定のために作成したのと同じ試験体を、１０５℃の乾燥機で４８時間乾燥後、デシケータ内で室温まで冷却し、質量を測定する。その後、２０℃の水に２４時間浸漬し、取り出した供試体の表面を拭いた後に再び質量を測り、吸水率を計算した。
その結果を、表２に示す。
【００１７】
【表２】
2005263595.tif 000003
【００１８】
表２から分かるように、フライアッシュ中空粒子とセメントを体積比で９：１〜５：５含む組成物の試験体（実験例１〜４）は、当該体積比で４：６含む組成物の試験体（実験例５）と比べ熱伝導率と吸水率が顕著に低く、また、当該体積比で９．５：０．５含む組成物の試験体（実験例６）に比べ圧縮強度が格段に大きい。
また、フライアッシュ中空粒子とセメントを体積比で５：５含む組成物の試験体（実験例１）は圧縮強度が４１．０Ｎ／ｍｍ2、熱伝導率が０．２８Ｗ／ｍＫであるのに対し、有機系中空粒子を含む組成物の試験体（実験例７）では圧縮強度が２２．０Ｎ／ｍｍ2、熱伝導率が０．２６Ｗ／ｍＫである。この結果から、同じ体積置換率（すなわち中空粒子とセメントの体積比が同一）の場合は、フライアッシュ中空粒子を用いた試験体は、有機系中空粒子を用いた試験体と比べて、強度が格段に優れているのみならず、熱伝導率は無機系材料であるにも関わらず有機系材料とほぼ同レベルまで改善されていることが分かる。ちなみに、同じ無機系材料であるパーライトを用いた試験体（実験例８）の熱伝導率は０．３２Ｗ／ｍＫであり、有機系材料に比べ、顕著に劣っている。
また、同じ無機系材料であってもフライアッシュ中空粒子を用いた試験体（実験例１）は、パーライトを用いた試験体（実験例８）よりも、圧縮強度（前者は４１．０Ｎ／ｍｍ2、後者は３４．０Ｎ／ｍｍ2）が優れていることが分かる。