モルタル

モルタル（、）、膠泥（こうでい）とは、砂（細骨材）とセメントと水とを練り混ぜて作る建築材料。広義には、れんが目地に用いられてきた瀝青、アスファルト、軟質粘土なども含み、ポルトランドセメントなどを結合材とするセメントモルタルもこれに含まれる。

セメントモルタルの場合、セメントと砂とは重量比にして1:2 - 1:3の割合で混合されることが多い。ペースト状で施工性が良く、仕上材や目地材、躯体の調整などに多く用いられる。

コンクリートと違い、砂利（粗骨材）が入らない。コンクリートと比べ高価で、クリープ現象などの伸縮を起こしやすいため、構造材料として単独で用いられることは少ない。耐火性の物もある。

「モルタル（mortar）」という語は古フランス語 mortier（「建築用モルタル」13世紀頃）に由来する"mortar n.1" entry , OED.。

 概要 
セメントモルタルは養生により硬化して剛性の高い固結体を形成するが、組積体中では煉瓦などのブロック材より弱い要素として機能し、修理の容易さと低コストゆえに犠牲材の役割を担う。一般にれんが積み職人は、砂・結合材・水の混合によってモルタルを調製する。20世紀初頭以降、最も一般的な結合材はポルトランドセメントであるが、古来の結合材である石灰（）は現在でも特定の新築用途で用いられる。石灰・石灰モルタル・焼石膏の形の石膏は、とくに歴史的建造物の修復およびに用いられ、既存材の性能・外観に近づけることが目的とされる。セメントモルタルや各種添加材には複数のタイプが存在する。

 歴史 
最初期のモルタルは泥や粘土から作られ、エリコ（前1万年紀～）および（前8千年紀～）の建造物に例が見られる。によれば、人類がモルタルの一形態を使用した最初の証拠は、現在のパキスタン・バルーチスターンのメヘルガル（前6500年頃、日干しれんが造）に見られるという。

石膏モルタルは多くの古代建造物に用いられた。石灰モルタルに比べ低温で製造でき、硬化も速いことから、古代の煉瓦造アーチやヴォールトの典型的な目地材として採用された可能性がある。一方で、湿潤環境では他のモルタルに比して耐久性に劣る。

インダス文明の遺跡では複数の種類のセメント材が確認され、モヘンジョダロ（前2600年以前）などでは石膏の使用が認められる。井戸や排水路、「重要と見なされる建物」の外装には、「淡灰色で、砂・粘土・微量の炭酸カルシウム・高割合の石灰」を含む石膏系セメントが用いられた。さらに瀝青モルタルも低頻度ながら使用され、でも確認される。

エジプト古王国期（約前2600–前2500年）の初期ピラミッドでは、石灰岩ブロックが泥と粘土、あるいは粘土と砂のモルタルで結合された。後期のピラミッドでは、石膏または石灰のモルタルが使用された。石膏モルタルは石膏と砂の混合物で、比較的やわらかい。

前2千年紀のバビロニア建築では、モルタルとして石灰または瀝青が用いられた。

コンクリートおよびモルタルによる建設は、古代ギリシアでも見られる。メガラの地下水道の発掘では、貯水槽が厚さ約12 mmの質モルタルで被覆されていたことが判明しており、紀元前500年頃に遡る。ポゾラン質モルタルは石灰系で、火山灰の添加により水中硬化性（いわゆる水硬性セメント）を示す。ギリシア人はサントリーニ島や、あるいはナポリ近郊の当時のギリシア植民市のポッツオーリから火山灰を得ていた。ローマ人はこのポゾラン質モルタルとセメントの使用と製法をさらに改良した。さらに後には、ポゾランを用いず、粉砕したテラコッタを混合してアルミナと二酸化ケイ素を導入するモルタルも使用された。これはポゾラン質モルタルほど強固ではなかったが、より高密であったため水の浸透に対しては良好な抵抗性を示した。

古代中国では、火山灰の入手難などにより水硬性モルタルは利用されなかったとみられる。西暦500年頃には、もち米の煮汁と消石灰を混合した無機—有機複合のが用いられ、石灰モルタルより高い強度と耐水性を示した。

ギリシアとローマによって完成され広く用いられた水硬性モルタルとセメントの技術が、その後ほぼ二千年にわたり失われた理由は明らかではない。中世にゴシック大聖堂が建設された時期、モルタルの有効成分は石灰のみであった。硬化した石灰モルタルは水との接触で劣化するため、多くの建造物が風雨によって長年にわたり被害を受けた。

 日本 
日本でモルタルが盛んに用いられるようになったのは、大正12年（1923年）の関東大震災からである。関東大震災を通じてラスモルタル壁構法が少しずつ普及していき、第二次大戦中には火災を防ぐ目的で、ラスモルタルによる防火改修も行われた。しかし、それもほとんど役に立たず焼け野原になってしまったことで、木造住宅の防火性能の必要が強く認識され、昭和25年の建築基準法では、木造住宅の外壁を大壁としこれにラスモルタルが規定され、この法的規則のもとで全国的普及を見るようになった。

 種類 
用途、結合材料、密度および目的に基づいて、使うモルタルの種類は異なる。
 セメントモルタル  砂は骨材として、セメントは結合材料として使用される。セメントと砂の割合は、指定された耐久性と作業条件に基づいて決定される。水に対して高い強度と耐性がある。砂に対するセメントの割合は、1:2から1:6まで変化し得る。#普通ポルトランドセメントモルタルも参照。
 石灰モルタル  石灰が結合材料として使用される。石灰には、脂肪性と水硬性の2種類がある。石灰モルタル中の脂肪石灰は2 - 3倍の砂を必要とし、乾式作業に利用される。1:2の比率の油圧石灰と砂は、湿った条件で良好な結果をもたらし、浸水した地域にも適している。可塑性が高いため、簡単に配置できる。ギザのピラミッドにも石灰モルタルが塗られている。#石灰モルタルも参照。
 石膏モルタル  結合材料としての石膏と、軟砂と細骨材で構成されている。一般的に、湿った条件下での耐久性は低い。
 ゲージモルタル  結着材は石灰とセメントの組み合わせであり、砂は細骨材として用いられる。本質的には、ゲージモルタルはセメントを添加することによってその強度が増加した石灰モルタルである。その結果、石灰の高い可塑性とセメントの高強度を有する。セメントと石灰の比率は1:6 - 1:9の範囲であり、費用対効果が高い。
 スルキモルタル  石灰が結合材料として使用され、スルキが細骨材として使用されている。スルキは細かい粉末の焦げた粘土で、砂よりも強度が高く、市場で安価に入手できる。
 通気セメントモルタル  可塑性や施工性を高めるために空気連行剤を添加したセメントモルタル。
 泥モルタル  泥が結合材料として使用され、鋸塵、籾殻または牛糞が細骨材として使用される。石灰やセメントが利用できない場合に便利。中東と中央アジア、および米国南西部のアメリカ文化での泥モルタルの使用は十分な量の文献がある。
 重量モルタル  15の以上のモルタルを指す。一般に細骨材として重い石英が使用される。
 軽量モルタル  嵩密度が15未満のモルタルを指す。石灰またはセメントを結合材として、砂および鋸粉塵、籾殻、ジュート繊維、コイア、またはアスベスト繊維を混合することによって作られる。軽量モルタルは、一般的に防音および耐熱構造に使用される。
 耐火モルタル  耐火レンガの細かい粉末にアルミセメントを混合することによって作られる。特定のゾーン内の構造物に火災がある場合に、耐火シールドとして使用される。
 梱包モルタル  構成成分は、一般にセメント - 砂、セメント - ローム、またはセメント - 砂 - ロームである。このタイプのモルタルは、油井を梱包するために使用される。梱包モルタルは、高い均質性、耐水性および高強度である必要がある。
 吸音モルタル  セメント、石灰、石膏、スラグを結合材として、燃えかすと軽いしを細骨材として用いる。騒音レベルを低減するために使用され、防音層として機能する。
 X線遮蔽モルタル  X線の悪影響から保護するために、X線室の壁と天井はX線遮蔽モルタルで漆喰されている。嵩密度約22。重い岩石からの細骨材および適切な混和剤を使用して、このタイプのモルタルを作る。
 耐薬品性モルタル  一般的に、構造物に対する化学的攻撃の可能性がある場合に使用される。非常に多くの種類の耐薬品性モルタルを調製することができるが、モルタルの選択は特定の化学物質、または化学物質のグループによって予想される損傷に依存する。添加剤は、すべての化学的攻撃に対抗できない可能性がある。例えば、ケイ酸塩タイプの化学モルタルは硝酸、クロム、硫黄または酸性の損傷に抵抗するが、任意の濃度のアルカリによる損傷に対しては防ぐことはできない。

 普通ポルトランドセメントモルタル 
普通ポルトランドセメントモルタル（OPCモルタル）は、粉末状の普通ポルトランドセメント（OPC）、細骨材、水を混合して作られる、いわゆる「セメントモルタル」である。

この材料は、より強いモルタルを開発しようとしてジョゼフ・アスプディンにより1794年に考案され、1824年12月18日に特許が取得された。19世紀末に普及し、1930年頃までには建築材料として石灰モルタルよりも一般的となった。ポルトランドセメントの利点は、硬化が速く堅固になるため施工のスピードを上げられる点にあり、また、同材料を用いた施工では高度な技能を要する作業者が相対的に少なくて済む。

ただし一般論として、石灰モルタルで築かれた歴史的建造物の修復・打ち直しには、ポルトランドセメントの使用は推奨されない。該当する建物は柔軟性・軟らかさ・透湿性を備えた石灰系材料が望ましいためであるMasonry: the best of Fine homebuilding.. Newtown, CT: Taunton Press, 1997. Print. 113.。

米国ほか諸国では、新築・修復の双方で用いる乾式プレミックス製品として、5種類の標準モルタルが普及している。各種モルタルの強度は、ASTM規格で規定された配合比により異なる。これらの製品は M、S、N、O、K の5つの文字で区別され、Mが最強、Kが最弱である。配合比は常に体積比で表される（ポルトランドセメント：石灰：砂）。

 モルタル種別 ポルトランドセメント 石灰 砂 おおよその強度 (psi)M12500S11800N116750O129350K131275

 タイプMモルタル 
非常に高い圧縮強度 (17.2MPa) を持っているが、側面圧力もうまく処理するため、歩行者の交通量の多い道路に最適。使用する構造には、建物の基礎、擁壁、道路または私道が含まれる。しかし、接合強度が比較的低いため、崩壊に注意である。セメント、消石灰、砂の体積比が約14:5:57で作れる。

 タイプSモルタル 
高い接合度を有する中強度 (12.4MPa) のモルタルで、土壌、強風、地震による側面圧力を伴う場合に適している。使用用途には、歩道やパティオに基礎、下水道、レンガ舗装が含まれる。セメント、消石灰、砂の体積比が約13:6:57で作れる。

 タイプNモルタル 
煙突や壁などの多くの場面で適している、最も一般的に使用されるタイプ。平均圧縮強度、曲げ強度、露出強度を備えた中程度の強度 (5.2MPa)。悪天候には効果がない可能性があるので、装飾的で耐荷重性のない場面での使用が推奨される。他のモルタルの種類より色の種類が豊富なので、建物や構造の特定の外観を作成するためによく使用される。セメント、消石灰、砂の体積比（m）が約1:1:6で作れる。

 タイプOモルタル 
全面的な低強度レベル (2.5MPa) を持っているが、極端な温度、自然の力、高圧から保護されている内装事業に適している。適用することが容易であるため、屋内外の既存の構造物上の損傷した小さな場所を修復することもできる。セメント、消石灰、砂の体積比 (m) が約6:13:57で作れる。

 タイプKモルタル 
現代では、強度レベルが低いためタイプKを使用していないが、このモルタルは歴史的建造物の修復で役立っている。歴史的建造物の石積み自体が非常に弱いことが多いため、高い圧縮強度、または曲げ強度を有するモルタルが石積みを壊す可能性があるためである。歴史的な建築材料の強度水準にうまく機能するが、損傷の小さな部分にのみの使用が推奨される。

これらの種別記号は、「MaSoN wOrK（れんが積み）」の交互の文字に由来する。

 ポリマーセメントモルタル 
ポリマーセメントモルタル（PCM）は、従来のセメントモルタルにおけるセメント水和物系の結合材の一部をポリマーで置換した材料である。用いられる高分子系混和材料には、ラテックス・エマルジョン、再乳化形粉末樹脂、水溶性ポリマー、液状の熱硬化性樹脂、モノマーなどが含まれるPolymer modified cements and repair mortars. Daniels LJ, PhD thesis Lancaster University 1992。ポリマーの添加によりコストは上昇するが、諸性質が改善される。もっとも、透水性が低いため、伝統的なれんが・ブロック・石造壁の修復に用いると水分滞留を招きうる。主としてコンクリート構造物の補修を目的として設計されている。再生プラスチックのモルタルへの利用は研究が進展しており、ポリエチレンテレフタラート（PET）を解重合してポリマー結合材として活用しモルタル性能を高める試みが活発に行われている。

 石灰モルタル 

石灰窯で不純物を含む石灰石を焼成して水硬性石灰を得ると、水と接触して硬化するため、硬化速度を上げられる。この種の石灰は乾燥粉末のまま保管する必要がある。別法として、焼成粘土やレンガ粉などのポゾラン質材料をモルタルに添加すると、水との反応により比較的速やかに硬化する。

石灰モルタルで築かれた旧建築の補修にポルトランドセメントモルタルを用いるのは問題が生じやすい。石灰モルタルはセメントモルタルより軟らかく柔軟で地盤変動等への追随性を備える一方、セメントモルタルは硬く柔軟性が乏しい。両者が同一壁体内に混在すると、ひび割れの原因となりうる。さらに石灰モルタルは透湿性を有し、経年で生じる亀裂から侵入した水分を蒸発により放散させて壁体を乾燥状態に保つ。旧壁をセメントモルタルで再目地・塗り直しすると蒸発が阻害され、水分問題を生むおそれがある。

 ポゾラン質モルタル 

ポゾランは、細粒の火山灰であり、イタリアのヴェスヴィオ山近くのポッツオーリで最初に発見・採掘され、その後各地で採掘された。ローマ人は、石灰モルタルにポゾランを加えると比較的速く、かつ水中でも硬化することを見いだした。建築家ウィトルウィウスは、4種類のポゾランについて記している。イタリアの火山地帯には黒・白・灰・赤など多様な色調のポゾランが分布する。今日では、ポゾランは消石灰に加えて水硬性セメントを形成する任意の珪質・アルミナ質添加材を指す一般名となっている"pozzolana." Collins English Dictionary - Complete & Unabridged 10th Edition. HarperCollins Publishers. 14 May. 2014. <Dictionary.com http://dictionary.reference.com/browse/pozzolana >。

ポゾランを微粉砕し石灰と混合すると、ポルトランドセメントと同様の水硬性セメントとなり、水中で硬化する強固なモルタルが得られる。原料が特定地域に豊富に分布するため、中欧・南欧など火山が多い地域での利用が一般的で、ローマ帝国期の大規模構造物と結び付けられてきた。

 外壁材として 
かつては日本住宅の外壁材として広く使用されたが、工程が複雑で、施工日数が20日前後かかり高コストであるのと、施工後に亀裂が入りやすいという欠点がある。そのため、大手ハウスメーカーで標準工法としてモルタル壁を採用するのは極めて少数となっており、サイディングやガルバリウム、タイルなどを標準工法とするハウスメーカーが大半である。モルタル自体は水を通しにくいが、亀裂の問題があるので、施工後に塗装を実施する。

施工の手順として、構造材の上にラス板を固定し防水シートを張る。その上に金網をタッカーで固定し、そこにモルタルを塗っていく。モルタルは2層塗りが標準工法であり、クラック防止にネットを伏せ込むのが標準的工法である。また角についてもクラック防止に下地を練りこむ。モルタルが完全に乾燥したのちに、漆喰や樹脂などによって塗装を行う。塗装も通常2回以上塗られることが多い。

 利点 
 下地サイディングのように継ぎ目が浮き出ない。このため塗壁の正規の工法として確立している。
 ガルバリウムのように熱くならない
 コーキングによるジョイントがない

 欠点 
 材料費や人材費が高い
 施工期間が長い
 熟練した職人が必要
 天候などによる経年劣化に起因するひび割れ（クラック）が生じやすい
 重い

 放射性炭素年代測定 
モルタルが硬化する過程で、当時の大気がモルタル中に封入され、年代測定の試料となりうる。もっとも、試料にはさまざまな要因が影響し、誤差の増大を招くDating Ancient Mortar  - American Scientist Online vol. 91, 2003。モルタルの放射性炭素年代測定は、方法確立直後の1960年代に開始された（Delibrias & Labeyrie 1964; Stuiver & Smith 1965; Folk & Valastro 1976）。初期のデータはヴァン・ストゥリドンク（van Strydonck）ら（1983）、ハイネマイアー（Heinemeier）ら（1997）、リングボムとレマー（Ringbom & Remmer）（1995）により提供された。方法論は、その後オーボ・アカデミー大学が率いる国際チーム、CIRCE、ETHZ、ポズナン、RICH、ミラノ＝ビコッカの各研究グループによって発展した。年代測定における人為起源炭素の抽出法の比較検討、ならびに放射性炭素法との相互比較のため、初の国際比較研究が立ち上げられ、2017年に公表された。

 脚注 

 注釈 

 出典 

 参考文献 
 小俣一夫 塗り材料の基礎知識 p.56-59 1982年10月15日

 Madeh Izat Hamakareem? THE CONSTRUCTOR? 20 Types of Mortar Used in Masonry Construction 2022年6月20日閲覧
 Civil Engineering What is Mortar 2022年6月25日閲覧
 DEANE BIERMEIER ?the spruce ?How to Mix Mortar 2022年6月25日閲覧

 関連項目 

 左官

Category:建築材料
Category:セメント
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