JP2006182608A

JP2006182608A - 急硬性セルフレベリング混和剤及びこれを含有する急硬性セルフレベリング組成物。

Info

Publication number: JP2006182608A
Application number: JP2004378667A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Ichimura; 高央市村; Yutaka Nakajima; 裕中島
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】安定して高いセルフレベリング性能を長時間維持でき、凝結開始後は急速に凝結が進行して材料分離の抑止に十分効果がある急硬性セルフレベリング混和剤及び該混和剤を用いた急硬性セルフレベリング組成物を提供する。
【解決手段】アルカリ土類金属の亜硝酸塩又は硝酸塩と、減水剤と、水に不活性且つ不溶性でＢＥＴ比表面積が２〜３５ｍ²／ｇの親水性粒子を含有してなる急硬性セルフレベリング混和剤。また、該急硬性セルフレベリング混和剤とセメントを含有してなる急硬性セルフレベリング組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、水硬性のセルフレベリング材の硬化時間を短縮するための急硬性セルフレベリング混和剤及びこれを用いたセルフレベリング組成物に関する。

平滑性が要求される床材等に用いるセメント系のセルフレベリング材は、高い流動性を有するため、低温になると材料分離が起こり易くなる。材料分離は、ひび割れ発生や白華による美観喪失の原因になる。増粘剤を加えてモルタルやコンクリートの材料分離を抑制する方法は旧来から行われているが、増粘剤を大量に使用すると粘性が増し、セルフレベリング性が低下し易い。この傾向は、一般に低温になるに連れて粘性が増大することから、より顕著になる。増粘剤の使用に因らない優れた材料分離として、強力な急硬成分であるカルシウムアルミネート類を使用し、硬化時間を早め、材料分離が進行する前に凝結を終結させることで、材料分離を防ぐ方法が知られている。（例えば、特許文献１参照。）一方で、カルシウムアルミネート類を使用すると、分散剤を併用しても、温度に拘わらず長時間に渡って高い流動性を保持するのは極めて困難になり、セルフレベリング性が低下する。凝結遅延剤の併用で、ある程度の時間、流動性を維持し続けることも可能になるが、安定したセルフレベリング性能発現に不可欠な分散剤が占めるべきセメント粒の吸着サイトの多くを遅延剤が優先的に占拠してしまうことから、成分分散性が低下したり、この低下により均一なセルフレベリング性能を安定して発現できなくなる。このため、材料分離の抑止に効果がある凝結促進作用を有し、分散剤との併用が可能で、セルフレベリング性を減退させることもない急硬成分として亜硝酸カルシウムを用いたセルフレベリング材が知られるようになった。（例えば、特許文献２参照。）
特開平７−６９７０４号公報特開２００４−３７６５３号公報

セルフレベリング材の使用にあたっては材料配合時から実施工まで十分な作業時間を確保したい場合も多く、材料分離抑止のための急硬成分として亜硝酸カルシウムを用いると、適度なセルフレベリング性能を長時間保持することは困難であった。そこで本発明は、安定して高いセルフレベリング性能を長時間維持でき、凝結開始後は急速に凝結が進行して材料分離の抑止に十分効果がある急硬性セルフレベリング混和剤及び該混和剤を用いた急硬性セルフレベリング組成物を提供することを課題とする。

本発明者らは、前記課題解決のための検討を重ねた結果、アルカリ土類金属の亜硝酸塩又はアルカリ土類金属の硝酸塩と、減水剤に特定の物理化学性状を有する粒子を加えることで、安定した高いセルフレベリング性能を長時間維持でき、材料分離が極めて生じ難い急硬性セルフレベリング混和剤及び急硬性セルフレベリング組成物が得られたことから本発明を完成した。

即ち、本発明は、次の（１）〜（２）の急硬性セルフレベリング混和剤及び（３）の急硬性セルフレベリング組成物である。（１）アルカリ土類金属の亜硝酸塩又は硝酸塩と、減水剤と、水に不活性且つ不溶性でＢＥＴ比表面積が２〜３５ｍ²／ｇの親水性粒子を含有してなる急硬性セルフレベリング混和剤。（２）更に、硼酸エステルを含有してなる前記（１）の急硬性セルフレベリング混和剤。（３）前記（１）又は（２）の急硬性セルフレベリング混和剤とセメントを含有してなる急硬性セルフレベリング組成物。

本発明の急硬性セルフレベリング混和剤を用いることにより、注水混練してから１時間以上経過しても安定してセルフレベリング性能を維持することができるとと共に、材料分離が十分抑止され、表面平滑性に優れた硬化体が得られる。しかも、このような性状は５℃以下の低温下でも容易に発揮させることができる。

本発明の急硬性セルフレベリング混和剤は、セメント等の水硬性物質、これを含むペーストやモルタル等に混和することでセルフレベリング性を付与するものである。本急硬性セルフレベリング混和剤に使用するアルカリ土類金属の亜硝酸塩やアルカリ土類金属の硝酸塩は、急硬性を発現し、硬化時の材料分離を抑止する。アルカリ土類金属の亜硝酸塩としては、亜硝酸マグネシウム、亜硝酸カルシウム、亜硝酸ストロンチウム、亜硝酸バリウムを挙げることができ、またアルカリ土類金属の硝酸塩としては、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸バリウムを挙げることができる。本発明ではここに挙げた何れか１種を用いれば良いが、２種以上の併用を阻むものではない。好ましくは、経済性及び硬化後の強度発現性が良好であることから亜硝酸カルシウムが適当である。

また、本急硬性セルフレベリング混和剤に使用する分散剤は、主に配合各成分の分散性を高め、均一なセルフレベリング性能を安定して発現させるためのもので、モルタルやコンクリートに使用できるものなら何れの分散剤でも良く、また減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤であっても良い。分散剤を具体的に示すと、例えば、リグニンスルホン酸系ＡＥ減水剤、ナフタレンスルホン酸系高性能減水剤、メラミンスルホン酸系高性能減水剤、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を挙げることができる。好ましくはセルフレベリング性の保持能力が高くなることからポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤が適当である。分散剤の配合量は、アルカリ土類金属の亜硝酸塩や硝酸塩１００重量部に対し、固型分で１０〜１００重量部が好ましい。１０重量部未満では流動性や成分分散性が低下し、高いセルフレベリング性能の発現が困難になる。また、１００重量部を超えると強度低下を起こすことがある。

また、本急硬性セルフレベリング混和剤に必須含有される特定の物理化学特性を有する粒子は、その特性が、水に不活性であり、水に不溶性であり、ＢＥＴ比表面積２〜３５ｍ²／ｇであり、親水性であることで、これらの条件を全て備えた粒子であれば、何れの粒子でも良い。ここで、水に不活性とは、単独では水と反応を実質起こさないことの他に、例えば結晶中に構造水を実質形成させないことも含む。また水に不溶性とは、少なくとも通常使用される温度で、水に実質不溶性であれば良く、例えば４０℃以下の温度では、水に対する溶解度が１００ｐｐｍを超えないことが必要である。また、親水性とは例えば一部疎水基を有していても全体としては親水性を呈する粒子であれば良い。以上の特性を有する粒子を用いることで、水性スラリー中では、初期に該粒子表面に多量の分散剤が吸着保持され、水中に遊離している分散剤がセメント等の水硬性物質に吸着されて減少すると平衡状態を保つため、粒子表面に保持された分散剤が水中に放出される。この機能により分散能力の経時低下を防ぐことができ、安定した高いセルフレベリング性能を発揮することが可能になる。水に溶解する粒子や非親水性粒子では分散剤を吸着保持することは事実上できず、水に活性な粒子では当該機能が著しく弱く、またＢＥＴ比表面積が２ｍ²／ｇ未満の粒子では分散剤吸着保持力が弱いため好ましくなく、３５ｍ²／ｇを超えると分散剤吸着保持力が高まり過ぎて水中への放出がスムーズに進み難くなり、またコストも高騰するので好ましくない。以上のような物理化学特性を有する粒子の具体的に示すと、何れもＢＥＴ比表面積２〜３５ｍ²／ｇの例えばゼオライト、アッシュダスト、フライアッシュ、珪石微粉、ムライト微粉等を挙げることができる。このような粒子の配合量は、アルカリ土類金属の亜硝酸塩や硝酸塩１００重量部に対し、１０００〜１００００重量部が好ましい。１０００重量部未満では前記機能の発現が乏しくなり、また１００００重量部を超えると急硬性の発現が低下することがある。

また、本急硬性セルフレベリング混和剤は、更に硼酸エステルを含有することができる。硼酸エステルを配合使用することによって、厳冬期などの低温下で減退傾向が見られる材料分離抑止作用を向上させ、高いセルフレベリング性能を長時間維持することができる。硼酸エステルの配合量は、アルカリ土類金属の亜硝酸塩や硝酸塩１００重量部に対し、１〜２０重量部が好ましい。１重量部未満では配合効果が殆ど見られず、２０重量部を超えても材料分離抑止作用が殆ど向上せず．コスト増となる。本急硬性セルフレベリング混和剤は、本発明の効果を実質喪失させない範囲で前記以外の成分を更に含むものであっても良く、例えば増粘剤、白華防止剤、空気連行剤、膨張剤、収縮低減剤、消泡剤等が挙げられる。

また、本発明の急硬性セルフレベリング組成物は、セメントに少なくとも前記急硬性セルフレベリング混和剤を配合したものである。使用するセメントは水硬性のセメントであれば良く、使用に比較的適したセメントを例示すると、普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等の各種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、シリカセメント等の各種混合セメント、エコセメント等の特殊セメントを挙げることができ、２種以上を併用しても良い。また、水和反応がかなり速い早強又は超早強ポルトランドセメント、白色セメントではセルフレベリング性を長時間維持し難くなることからこれらのセメントを主体とした使用は避けるのが望ましい。セメントと前記急硬性セルフレベリング混和剤の配合割合は、セメント１００重量部に対し、前記急硬性セルフレベリング混和剤１０〜５０重量部とする。急硬性セルフレベリング混和剤１０重量部未満ではセルフレベリング性能が発現され難く、また５０重量部を超えると硬化時間が遅延することがあるので適当でない。

また本発明の急硬性セルフレベリング組成物は、本発明の効果を著しく損失しない範囲で前記以外の成分を更に含むものであっても良く、例えば、モルタルやコンクリートに使用することができる収縮低減剤、膨張材、繊維、消泡剤、顔料、骨材、増粘剤、ポリマー樹脂等の混和材・剤及び水を挙げることができる。配合水量は水中でのアルカリ土類金属の亜硝酸塩や硝酸塩の濃度が３５００ｐｐｍ以上になるような量が望ましいが、セメント１００重量部に対し水量が１００重量部を超えると強度低下を起こすことがあるので好ましくない。

本発明の急硬性セルフレベリング組成物の製造方法は特に限定されない。一例を示すと、前記の急硬性セルフレベリング混和剤やセメント等の水以外の使用材料を所定量を二軸ミキサなどの混合・混練機に一括投入し、適宜混合・撹拌した後、注水して１〜５分程度混練する方法を挙げることができる。

以下、実施例により本発明を具体的に詳しく説明する。
［セルフレベリング混和剤の製造］次のＡ１〜Ａ４の急硬性材料、Ｂ１〜Ｂ３の減水剤、Ｃ１〜Ｃ６の粒子、Ｄ１の硼酸エステル及びＥ１の水溶性増粘剤から選定される材料を使用し、表１に表す配合量となるようレーディゲミキサーに使用材料を一括投入し、３分間乾式混合を行い、混和剤を作製した。
Ａ１；亜硝酸カルシウム（市販試薬）
Ａ２；亜硝酸マグネシウム（市販試薬）
Ａ３；硝酸カルシウム（市販試薬）
Ａ４；結晶質カルシウムアルミネート（１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃、ブレーン比表面積約４０００ｃｍ²／ｇ）
Ｂ１；ナフタレンスルホン酸系高性能減水剤（商品名「マイティ」、花王社製）
Ｂ２；メラミンスルホン酸系減水剤（商品名「メルメント」、ＳＫＷ社製）
Ｂ３；ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（商品名「コアフロー」、竹本油脂社製）
Ｃ１；ゼオライト（ＢＥＴ比表面積２４．２ｍ²／ｇ、平均粒径１００μｍ）
Ｃ２；フライアッシュ（ＢＥＴ比表面積２．１ｍ²／ｇ、平均粒径１８μｍ）
Ｃ３；珪石微粉（ＢＥＴ比表面積２．７ｍ²／ｇ、平均粒径７μｍ）
Ｃ４；フライアッシュ（ＢＥＴ比表面積１．０ｍ²／ｇ、平均粒径２０μｍ）
Ｃ５；シリカフューム（ＢＥＴ比表面積２４．２ｍ²／ｇ、平均粒径０．２μｍ）
Ｃ６；ポリテトラフルオロエチレン粒子（ＢＥＴ比表面積４．１ｍ²／ｇ、平均粒径５μｍ、関東化学社製）
Ｄ１；ボリオキシエチレンビスグリセロールボレイト
Ｅ１；メチルセルロース系増粘剤（商品名「メトローズ」、信越化学工業社製）

［セルフレベリング組成物の製造］表１に表すＭ１〜Ｍ９及びＭ１１〜Ｍ１４の混和剤、普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）、細骨材（北海道上磯産石灰石砕砂、Ｆ．Ｍ．＝２．６３）、消泡剤（商品名「ＳＮＤ」、サンノプコ社製）及びオキシカルボン酸塩系凝結遅延剤（商品名「ジェットセッター」、太平洋マテリアル社製）から選定した材料を、１０℃に保った恒温室内で表２に表す配合量となるよう強制二軸練りミキサに一括投入し、混合しながら表２に表す量の水を加え、計約５分間の連続混合を行い、セルフレベリング組成物（本発明品Ｓ１〜Ｓ１０、参考品Ｓ１１〜Ｓ１５）を得た。

［セルフレベリング性能を始めとする特性評価］各組成物（Ｓ１〜Ｓ１５）のフロー（落下無し）を、ＪＩＳＲ５２０１の試験方法に準じて、混合終了直後、混合終了から１、２及び３時間経過時点で測定し、セルフレベリング性能の維持能力を評価した。また、組成物をコンクリート板上に１０ｍｍ厚で打設し、上島製作所製スプリング式硬度計で、混練終了時点から２４時間後の表面硬度を測定した。以上の測定は１０℃に保った恒温室内で行ったが、一部の組成物（Ｓ１０）についてはその混合から測定まで５℃に保った恒温室内で行った。これらの結果を表３に表す。また、混合終了から３時間経過時点の組成物は、材料分離抑止性の評価として、目視でブリージング水発生状況を確認した。ブリージング水が全く見られなかったものを材料分離抑止性「有」とし、これ以外の状況となったものは材料分離抑止性「無」と評価した。以上の結果を表３に表す。

表３より、本発明の混和剤を使用したセルフレベリング組成物は何れも配合混練から１時間以上経過してもフロー値の低下が極めて少ないことから安定してセルフレベリング性能を維持することができると共に、凝結時間が短いことから、材料分離が十分抑止できていることがわかる。しかも、このような性状は低温使用下でも発揮させることができる。

Claims

アルカリ土類金属の亜硝酸塩又は硝酸塩と、減水剤と、水に不活性且つ不溶性でＢＥＴ比表面積が２〜３５ｍ²／ｇの親水性粒子を含有してなる急硬性セルフレベリング混和剤。
更に硼酸エステルを含有してなる請求項１記載の急硬性セルフレベリング混和剤。
請求項１又は２記載の急硬性セルフレベリング混和剤とセメントを含有してなる急硬性セルフレベリング組成物。