(57)【要約】【課題】            本発明は、気中から水中、或いは水中から気中と、硬化雰囲気が変化しても、硬化時の長さ変化が小さなポルトランドセメントを主成分とする水硬性組成物を提供することを目的とする。  また、本発明は、膨張材或いは発泡剤を含まない気中から水中、或いは水中から気中と、硬化雰囲気が変化しても、硬化時の長さ変化が小さなポルトランドセメントを主成分とする水硬性組成物を提供することを目的とする。【解決手段】        ポルトランドセメント６８〜９６質量部、アルミナセメント２〜１９質量部及び石膏２〜１９質量部（但し、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計は１００質量部）を含む水硬性組成物である。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメント６８〜９６質量部、アルミナセメント２〜１９質量部及び石膏２〜１９質量部（但し、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計は１００質量部）を含む水硬性組成物。
【請求項２】
水硬性組成物は、さらに無機成分、骨材及び減水剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の水硬性組成物。
【請求項３】
膨張材及び発泡剤から選ばれる成分を含まないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水硬性組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の水硬性組成物と水とを配合して得られるモルタル又はコンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気中及び水中での硬化時の長さ変化の小さなポルトランドセメントを主成分とする水硬性組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポルトランドセメントを主成分とした水硬性組成物より得られるモルタルは、ビルやマンションなどのセメント構造体や下地調整材、補修材に使用されている。
【０００３】
特許文献１には、（Ａ）カルシウムアルミネート類を主成分とする超速硬セメント、（Ｂ）石膏、（Ｃ）無機塩類、並びに（Ｄ）ポリアルキレングリコール鎖を有するポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とする液に、還元性無機化合物および還元性有機化合物を添加し、次いで乾燥粉末化することにより得られる粉末状セメント分散剤を含有するセメント混和材が開示されている。
特許文献２には、セメント、ブレーン値６０００ｃｍ２／ｇ〜１５０００ｃｍ２／ｇの石こう類、石灰類、アルミナセメント、膨張性混和材、凝結調整剤、高性能減水剤、金属粉末からなる組成物であることを特徴とする低収縮性超速硬性セメント組成物が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０３９７６１号公報
【特許文献２】特開平１１−３２２４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポルトランドセメントを含む水硬性組成物は、ビルやマンションなどのセメント構造体や下地調整材、補修材に使用されている。ポルトランドセメントを含む水硬性組成物からなるモルタルやコンクリートを施工し硬化させる場合、通常気中で行われるが、硬化途中に雨などにより水に濡れた状態で硬化する場合もある。モルタルやコンクリートは、気中から水中、或いは水中から気中と硬化雰囲気が異なることにより、硬化雰囲気の変化に伴い、硬化時の長さ変化が異なるため硬化物にひび割れが発生する場合がある。
本発明は、気中から水中、或いは水中から気中と、硬化雰囲気が変化しても、硬化時の長さ変化が小さなポルトランドセメントを主成分とする水硬性組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、膨張材或いは発泡剤を含まない気中から水中、或いは水中から気中と、硬化雰囲気が変化しても、硬化時の長さ変化が小さなポルトランドセメントを主成分とする水硬性組成物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】
【０００６】
本発明の第一は、ポルトランドセメント６８〜９６質量部、アルミナセメント２〜１９質量部及び石膏２〜１９質量部（但し、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計は１００質量部）を含む水硬性組成物である。
本発明の第二は、本発明の水硬性組成物と水とを混練して得られるモルタルである。
【０００７】
本発明の水硬性組成物の好ましい態様を以下に示し、これら態様は複数組み合わせることが出来る。
１）水硬性組成物は、さらに減水剤を含むこと。
２）水硬性組成物は、さらに無機成分を含むこと。
３）水硬性組成物は、さらに骨材を含むこと。
４）水硬性組成物は、水硬性組成物より得られるモルタル又はコンクリートの材齢２８日までの気中硬化時及び水中硬化時の長さ変化率が、−１０×１０−４〜１０×１０−４の範囲であること。
５）水硬性組成物は、膨張材及び発泡剤から選ばれる成分を含まないこと。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、気中硬化時及び水中硬化時での長さ変化が小さなポルトランドセメントを主成分とする水硬性組成物を提供することができ、気中から水中、或いは水中から気中と、硬化雰囲気が変化しても、硬化時の長さ変化が小さな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】
本発明の水硬性組成物は、ポルトランドセメント６８〜９６質量部、アルミナセメント２〜１９質量部及び石膏２〜１９質量部（但し、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計は１００質量部）を含む水硬性組成物であり、
好ましくはポルトランドセメント６８〜９０質量部、アルミナセメント５〜１９質量部及び石膏５〜１９質量部（但し、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計は１００質量部）を含む水硬性組成物であり、
好ましくはポルトランドセメント７０〜８６質量部、アルミナセメント６〜１７質量部及び石膏６〜１７質量部（但し、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計は１００質量部）を含む水硬性組成物であり、
さらに好ましくはポルトランドセメント７０〜８６質量部、アルミナセメント８〜１７質量部及び石膏６〜１７質量部（但し、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計は１００質量部）を含む水硬性組成物であり、
より好ましくはポルトランドセメント７２〜８５質量部、アルミナセメント８〜１５質量部及び石膏６〜１５質量部（但し、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計は１００質量部）を含む水硬性組成物であり、
特に好ましくはポルトランドセメント７４〜８４質量部、アルミナセメント８〜１３質量部及び石膏７〜１３質量部（但し、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計は１００質量部）を含む水硬性組成物である。
【００１０】
ポルトランドセメントは、ＪＩＳに適合する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、耐硫酸塩ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、ビーライト系ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントなどの混合セメントなどを挙げることができる。
【００１１】
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。
【００１２】
石膏は、無水、半水等の各石膏がその種を問わず１種又は２種以上の混合物として使用でき、ブレーン値が、好ましくは４５００ｃｍ２／ｇを超えるもの、さらに好ましくは４７００ｃｍ２／ｇ以上、より好ましくは４９００ｃｍ２／ｇ以上、特に好ましくは５０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましい。
【００１３】
本発明の水硬性組成物は、粗骨材や細骨材などの骨材を含むことができる。
粗骨材としては、コンクリート材料として適合する一般的な粗骨材を用いることができる（モルタルの場合は不要）。
細骨材としては、モルタル材料或いはコンクリート材料として適合する一般的な細骨材を用いることができ、例えば、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂などの砂、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒などの無機質材などを用いることができる。細骨材としては、２ｍｍ以下の径のものを用いることが好ましい。
【００１４】
骨材の配合量は、本発明の特性を損なわない範囲を適宜選択して用いることが出来、例えばポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計１００質量部に対し、１００〜３５０質量部、好ましくは１５０〜３００質量部、さらに好ましくは１７５〜２５０質量部の範囲であり、前記範囲内では強度を確保し且つ収縮を小さくするために好ましい。
【００１５】
本発明の水硬性組成物は、無機成分を含むことができる。
無機成分としては、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカヒュームなどを挙げることができ、これらは単独でも２種以上併用しても用いることができ、好ましくは高炉スラグを含むことが好ましい。
【００１６】
無機成分の配合量は、本発明の特性を損なわない範囲を適宜選択して用いることが出来、例えばポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計１００質量部に対して、好ましくは４０〜２００質量部、さらに好ましくは６０〜１５０質量部、特に好ましくは８０〜１２０質量部の範囲が、強度を確保し且つ収縮を小さくするために好ましい。
【００１７】
高炉スラグは、乾燥収縮による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、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計１００質量部に対して、５０〜２５０質量部とするのが好ましく、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。
高炉スラグは、ＪＩＳ・Ａ−６２０６に規定されるブレーン比表面積３０００ｃｍ２／ｇ以上のものを用いることができる。
【００１８】
水硬性組成物は、必要に応じて繊維や樹脂粉など、流動化剤（減水剤）、増粘剤、消泡剤、繊維、高分子エマルジョン、樹脂粉末、凝結調整剤などを含むことができる。
【００１９】
減水剤は、減水効果を合わせ持つ、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物、オレフィン不飽和カルボン酸共重合体塩、リグニンスルホン酸塩、カゼイン、カゼインカルシウム、ポリエーテル系等、市販のものが、その種類を問わず使用できる。
減水剤は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、例えばポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計１００質量部に対して、０．０１〜５質量部、さらに好ましくは０．０５〜４質量部、より好ましくは０．１〜３質量部、特に好ましくは０．３〜２質量部であり、添加量が余り少ないと十分な効果が発現せず、また多すぎても添加量に見合った効果は期待できず単に不経済であるだけでなく、所要の流動性を得るための混練水量が増大し、同時に粘稠性も大きくなり、充填性が悪化する場合がある。
【００２０】
増粘剤は、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、及び水溶性ポリマー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。
【００２１】
増粘剤及び消泡剤を併用して用いることは、主成分の骨材分離の抑制、気泡発生の抑制、空気の混入改善に好ましい効果を与え、強度の低下を防止させるために好ましい。
【００２２】
消泡剤は、シリコン系、アルコール系、ポリエーテル系などの合成物質、石油精製由来の鉱物油系又は又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。
【００２３】
繊維は、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニルなどの樹脂成分からなる有機繊維、ステンレス繊維、アルミ繊維などの金属系繊維などを用いることが出来、これらは一種又は二種以上の混合物として使用できる。
【００２４】
高分子樹脂エマルジョンは、公知の建設用又は建材用の高分子エマルジョンを用いることができ、例えばα、β−エチレン性不飽和単量体を乳化重合して得られる高分子エマルジョン等を挙げることができる。
樹脂粉末は、上記の高分子エマルジョンより液体成分を除去した高分子樹脂粒子を用いることができる。
【００２５】
凝結調整剤は、公知のものを使用することができ、必要に応じて遅延剤、促進剤または遅延剤と促進剤とを併用して適量添加することができる。
【００２６】
発泡剤としては、金属アルミニウムや金属アルミニウム合金などの金属アルミニウム類の粉末を挙げることができる。
【００２７】
膨張材としては、カルシウムサルフォアルミネイト系膨張材や石灰系膨張材、あるいはブレーン値が、２０００ｃｍ２／ｇ〜４５００ｃｍ２／ｇの石こうなどを挙げることができる。
【００２８】
水硬性組成物は、モルタル又はコンクリートを製造することができ、用途に応じて、水の配合量を適宜選択することにより、フローを調整したモルタルを製造することができる。水硬性組成物は、水と配合し混練することにより、骨材を含む場合はコンクリート、細骨材のみを含む場合はモルタルが得られる。
【００２９】
モルタル又はコンクリートを製造する場合、水硬性組成物１００質量部に対し、水の配合量は、好ましくは１０〜１００質量部、さらに好ましくは１５〜８０質量部、より好ましくは２０〜６０質量部を加えて用いることが好ましい。
【００３０】
水硬性組成物は、ビル、マンション、橋などの土木・建築物の構造体や下地調整材、補修材として使用することができる。
【００３１】
本発明の水硬性組成物の好適な配合例は、ポルトランドセメント６８〜９０質量部、アルミナセメント５〜１９質量部及び石膏５〜１９質量部（但し、ポルトランドセメント、アルミナセメント及び石膏の合計は１００質量部）と、さらに無機成分、骨材及び減水剤を含むものである。
【実施例】
【００３２】
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。
【００３３】
（１）実施例及び比較例では、以下の材料を使用した。
・アルミナセメント：ブレーン比表面積３，３００ｃｍ２／ｇ、モノカルシウムアルミネート含有量４５重量％（ラファージュアルミネート社品）。
・ポルトランドセメントＡ：早強ポルトランドセメント、ブレーン比表面積４，５００ｃｍ２／ｇ（宇部三菱セメント社製）。
・ポルトランドセメントＢ：普通ポルトランドセメント、ブレーン比表面積４，５００ｃｍ２／ｇ（宇部三菱セメント社製）。
・石膏： II型無水石膏、ブレーン比表面積５３４０ｃｍ２／ｇ（セントラル硝子社製）。
・高炉スラグ：ブレーン比表面積４４００ｃｍ２／ｇ（宇部三菱セメント社製）。
・珪砂：６号珪砂（浜岡砂、市販品）。
・減水剤：リグニンスルホン酸系減水剤（商品名：ポゾリスＮｏ．７０、エヌエムビー社製）。
【００３４】
１．ブレーン比表面積の評価法：ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に規定されているブレーン空気透過装置を使用して測定する。
２．硬化時の長さ変化の測定法：ＪＩＳ・Ａ１１２９−２：２００１のモルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法−第２部コンタクトゲージ方法に従い測定し、下記数式（１）に従い、長さ変化率を算出する。
測定試料は、水硬性組成物のモルタルを型詰めし、２４時間後に脱型し、この脱型時を材齢０日とする。型は（４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍ）である。
気中の養生条件は、温度２０℃、湿度６５％の空気中で行い、
水中の養生条件は、温度２０℃の水中（水道水）で行った。
長さ変化の測定は、脱型後、１〜７日毎に、硬化物の長さを測定し、下記数式（１）に従い、長さ変化を算出した。
長さ変化の（−）は収縮を意味し、（＋）は膨張を意味する。
【数１】
2007076946.tif 000002
（但し、Ａ：測定時の試料の長さであり、Ｂ：脱型直後の試料の長さである。）
【００３５】
（実施例１、比較例１〜３）
表１に示す配合のポルトランドセメント、アルミナセメント、石膏、硅砂、高炉スラグ及び減水剤（総量：１．５ｋｇ）より水硬性組成物を混合調整し、さらに水３９０ｇを加えて攪拌器（スリーワンモーター、Φ８６ｍｍタービン型羽使用、回転数６５０ｒｐｍ）を用いて３分間混練して、スラリー状のモルタルを得た。モルタルの調整は、２０℃の温度の恒温室で行い、水硬性組成物及び水の温度を２０℃にしたものを使用した。
得られたモルタルを型枠に打設し、２４時間後に脱型し、この脱型時を材齢０日として基長を測定し、以後各材齢での硬化物の長さを測定し、長さ変化率の結果を表２及び図１に示す。
【００３６】
【表１】
2007076946.tif 000003
【００３７】
【表２】
2007076946.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例及び比較例のモルタルの水中及び気中での硬化時の長さ変化を測定した図である。
【図１】
2007076946.tif 000005