水硬性組成物並びに水硬性モルタル及び硬化体
【課題】速硬性を有する水硬性モルタルを得るための水硬性組成物において、水硬性モルタルを高温養生した場合に、高い強度発現性を有する硬化体を得るための水硬性組成物を提供する。
【解決手段】セメント成分及び半水石膏からなる水硬性成分と、細骨材とを含む水硬性組成物であって、水硬性成分が、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、セメント成分５０〜９５質量％及び半水石膏５〜５０質量％である水硬性組成物である。
【解決手段】セメント成分及び半水石膏からなる水硬性成分と、細骨材とを含む水硬性組成物であって、水硬性成分が、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、セメント成分５０〜９５質量％及び半水石膏５〜５０質量％である水硬性組成物である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木・建築分野に使用される水硬性組成物、それを用いた水硬性モルタル及び硬化体であり、特に、高い強度発現性を有する硬化体並びにその原料となる水硬性組成物及び水硬性モルタルに関する。
【０００２】
鉄筋コンクリート等に使用されるコンクリートや水硬性モルタル補修材などにおいて、強度の向上した硬化体を得るための水硬性モルタルを得るための水硬性組成物が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、強度の向上した硬化体を得るための水硬性組成物として、アルミナセメント３５〜５０質量部、ポルトランドセメント２５〜４２質量部及び半水石膏２３〜２７質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び半水石膏の合計は、１００質量部である。）の水硬性成分を含むことを特徴とする水硬性組成物が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、硬化体の強度を向上させる水硬性組成物として、アルミナセメント３０〜７０質量部、ポルトランドセメント０〜４５質量部及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ２／ｇ以上の半水石膏１５〜５０質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ２／ｇ以上の半水石膏の合計は、１００質量部である。）からなる水硬性成分を含むことを特徴とする水硬性組成物が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２６５０８３号公報
【特許文献２】特開２００６−２６５０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
建築や土木などでは、工期短縮のため、速硬性の水硬性モルタルを使用する場合がある。しかし、その水硬性モルタルを用いた硬化体の強度発現性は、短期的には優れるものの、中・長期的には、十分な強度が得られない場合がある。特に、水硬性モルタルの養生温度が高い場合に、この傾向は顕著となる。
【０００６】
本発明は、速硬性を有する水硬性モルタルを得るための水硬性組成物において、水硬性モルタルを高温養生した場合に、高い強度発現性を有する硬化体を得るための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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題に対し、セメント成分及び石膏からなる速硬性を有する水硬性成分を含む水硬性組成物において、使用する石膏として半水石膏を使用し、かつ適切な成分比率とすることによって上記課題を解決できることを明らかにし、本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、セメント成分及び半水石膏からなる水硬性成分と、細骨材とを含む水硬性組成物であって、水硬性成分が、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、セメント成分５０〜９５質量％及び半水石膏５〜５０質量％である水硬性組成物である。
【０００９】
本発明の水硬性組成物の好ましい態様を以下に示す。本発明では、これらの態様を適宜組み合わせることができる。
（１）セメント成分が、ポルトランドセメント及びアルミナセメントである。
（２）水硬性成分が、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、アルミナセメント１０〜８０質量％、ポルトランドセメント５〜７０質量％及び半水石膏５〜５０質量％からなる。
（３）水硬性成分が、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、アルミナセメント２０〜６０質量％、ポルトランドセメント１０〜５０質量％及び半水石膏１０〜４０質量％からなる。
（４）水硬性組成物が、水硬性成分１００質量部に対して、無機成分１０〜３５０質量部をさらに含む。
（５）無機成分が、高炉スラグである。
（６）水硬性組成物が、水硬性成分１００質量部に対して、細骨材６０〜３００質量部を含む。
（７）水硬性組成物が、流動化剤と、増粘剤とをさらに含む。
（８）水硬性組成物が、凝結調整剤をさらに含む。
（９）水硬性組成物が、セルフレベリング材用水硬性組成物である。
【００１０】
また、本発明は、上記の水硬性組成物と、水とを混練して得られる水硬性モルタルである。
【００１１】
また、本発明は、上記の水硬性組成物と、水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる硬化体である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、速硬性を有する水硬性モルタルを得るための水硬性組成物において、水硬性モルタルを高温養生した場合に、高い強度発現性を有する硬化体を得るための水硬性組成物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、セメント成分及び半水石膏からなる水硬性成分と、細骨材を含む水硬性組成物に関する。
【００１４】
＜水硬性成分＞
本発明の水硬性組成物では、水硬性成分として、セメント成分と、半水石膏とを含む水硬性成分を用いることができる。セメント成分としては、ポルトランドセメント及びアルミナセメントを用いることができる。
【００１５】
また、本発明の水硬性組成物は、セメント成分及び半水石膏からなる水硬性成分であって、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、セメント成分５０〜９５質量％及び半水石膏５〜５０質量％である水硬性成分を含むものを用いることができる。水硬性組成物が、このような組成の水硬性成分を含む場合には、優れた速硬性を有する水硬性モルタル及び高い強度特性を有する硬化体を得ることができることから好ましい。
【００１６】
また、本発明の水硬性組成物は、アルミナセメント及びポルトランドセメントからなるセメント成分と、半水石膏とからなる水硬性成分を用いることができる。水硬性組成物がこのような組成の場合には、さらに優れた速硬性を有する水硬性モルタル及びさらに高い強度特性を有する硬化体を得ることができることからさらに好ましい。
【００１７】
水硬性成分の組成は、アルミナセメント、ポルトランドセメント及び半水石膏の合計質量を１００質量部とした場合に、好ましくはアルミナセメント１０〜８０質量部、ポルトランドセメント５〜７０質量部及び半水石膏５〜５０質量部である。また、水硬性成分の組成は、上記合計質量を１００質量部として、さらに好ましくはアルミナセメント２０〜７０質量部、ポルトランドセメント５〜６０質量部及び半水石膏６〜５０質量部である。また、水硬性成分の組成は、上記合計質量を１００質量部として、より好ましくはアルミナセメント２０〜６０質量部、ポルトランドセメント１０〜５０質量部及び半水石膏１０〜４０質量部からなる組成である。また、水硬性成分の組成は、上記合計質量を１００質量部として、特に好ましくはアルミナセメント２５〜６０質量部、ポルトランドセメント１０〜５０質量部及び半水石膏１５〜４０質量部である。このような組成の水硬性組成物を用いることにより、特に優れた速硬性を有する水硬性モルタル及び特に高い強度特性を有し、低収縮性又は低膨張性で硬化中の体積変化が少ない硬化体を得ることができるために好ましい。
【００１８】
＜セメント成分＞
本発明の水硬性組成物のセメント成分として用いるポルトランドセメントは、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、低熱ポルトランドセメント及び白色ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントを使用することができる。また、本発明の水硬性組成物のセメント成分として、ポルトランドセメントと他の成分とを混合した混合セメント、例えば、高炉セメント、フライアッシュセメント及びシリカセメントなどの混合セメントなどを用いることができる。
【００１９】
本発明の水硬性組成物のセメント成分として用いるアルミナセメントは、その種類によらず使用することができる。アルミナセメントとしては、鉱物組成の異なるものが数種知られ、市販されているが、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であり、市販品はその種類によらず使用することができる。
【００２０】
＜石膏＞
本発明では、水硬性成分のひとつとして半水石膏を用いる。半水石膏は、水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルが硬化した後の寸法安定性を保持する成分として機能するものである。
【００２１】
本発明で使用する半水石膏としては、α型及びβ型のどちらも使用することができ、またこれらを併用しても使用することができる。所定量の半水石膏を用いて調製した水硬性組成物を使用する水硬性モルタルは、速硬性に優れる。また、その水硬性モルタルを用いた硬化体は、強度発現性に優れる。
【００２２】
＜細骨材＞
本発明の水硬性組成物は、水硬性成分に加えて、細骨材を含む。本発明の水硬性組成物に含まれる細骨材の配合量は、水硬性成分１００質量部に対し、好ましくは３０〜５００質量部、より好ましくは５０〜４００質量部、さらに好ましくは１００〜３００質量部、特に好ましくは１５０〜２５０質量部の範囲が好ましい。
【００２３】
細骨材としては、粒径２ｍｍ以下の骨材、好ましくは粒径０．０７５〜１．５ｍｍの骨材、さらに好ましくは粒径０．１〜１ｍｍの骨材、特に好ましくは０．１５〜０．６ｍｍの骨材を主成分として用いることが好ましい。細骨材の粒径は、ＪＩＳ・Ｚ−８８０１で規定される、呼び寸法の異なる数個のふるいを用いる方法によって測定することができる。
【００２４】
細骨材の種類は、珪砂、川砂、海砂、山砂及び砕砂などの砂類、アルミナセメントクリンカー、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒及び石灰石などの無機材料、ウレタン砕、ＥＶＡフォーム及び発砲樹脂などの樹脂粉砕物などを用いることができる。特に細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、山砂及び砕砂などの砂類、廃ＦＣＣ触媒、石英粉末、石灰石砂及びアルミナセメントクリンカーなどを好ましく用いることができる。
【００２５】
＜その他の成分＞
本発明の水硬性組成物は、セメント成分及び半水石膏からなる水硬性成分と、細骨材とを含む他に、さらに無機成分、流動化剤、凝結調整剤（凝結遅延剤・凝結促進剤）、増粘剤及び消泡剤から選ばれる成分を１種以上含むことが好ましい。
【００２６】
＜流動化剤＞
本発明の水硬性組成物は、材料分離を抑制しつつ好適な流動性を確保するために、流動化剤（高性能減水剤などの減水剤）を含むことが好ましい。水硬性成分であるアルミナセメントの発現強度は、水／水硬性成分比の影響を大きく受けることから、本発明の水硬性組成物の水硬性成分としてアルミナセメントを含む場合には、減水効果を有する流動化剤を使用して水／水硬性成分比を小さくすることが特に好ましい。
【００２７】
流動化剤としては、減水効果を合わせ持つ、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、リグニンスルホン酸系、ポリエーテル系など、ポリエーテルポリカルボン酸などの流動化剤が、その種類を問わず使用でき、これらの市販のものを使用できる。特にポリエーテル系など及びポリエーテルポリカルボン酸などの流動化剤が好ましく、これらの市販のものを使用できる。
【００２８】
流動化剤は、本発明の水硬性組成物に用する水硬性成分に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができる。具体的には、本発明の水硬性組成物に対して、水硬性成分１００質量部に対して好ましくは０．０１〜２．０質量部、さらに好ましくは０．０５〜１．０質量部、特に好ましくは０．１〜０．５質量部の流動化剤を配合することができる。添加量が余り少ないと好適な効果（優れた流動性と高い硬化体強度）を発現しないため、これらの範囲の下限値以上であることが好ましく、また添加量が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、場合によっては粘稠性も大きくなり所要の流動性を得るための混練水量が増大して強度性状が悪化する場合が考えられため、これらの範囲の上限値以下であることが好ましい。
【００２９】
＜無機成分＞
本発明の水硬性組成物は、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ及びシリカヒュームから選ばれる少なくとも１種以上の無機成分を含み、特に高炉スラグ微粉末を含むことが好ましい。これらの無機成分を含むことにより、乾燥収縮による硬化体の耐クラック性を高めることができる。このような効果を奏するために、無機成分の添加量は、水硬性成分１００質量部に対し、１０〜３５０質量部であることが好ましく、３０〜２００質量部であることがより好ましい。
【００３０】
水硬性組成物において、無機成分が高炉スラグ微粉末である場合には、高炉スラグ微粉末の添加量は、水硬性成分１００質量部に対し、好ましくは１０〜３５０質量部、より好ましくは３０〜２００質量部、さらに好ましくは５０〜１５０質量部、特に好ましくは７０〜１３０質量部とすることが好ましい。高炉スラグ微粉末の添加量が、少なすぎると硬化体の乾燥収縮が大きくなるので、これらの範囲の下限値以上であることが好ましい。また、高炉スラグ微粉末の添加量が、多すぎると初期強度の低下を招くことがあるので、これらの範囲の上限値以下であることが好ましい。
【００３１】
高炉スラグ微粉末は、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、初期強度の低下を防止できる効果を高める上で好ましい。
【００３２】
＜凝結調整剤＞
本発明の水硬性組成物に添加する凝結調整剤は、水硬性組成物に使用する水硬性成分及び水硬性成分以外の成分等に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができる。また、凝結遅延剤及び凝結促進剤の成分、添加量及び混合比率を適宜選択して、水硬性組成物の可使時間と速硬性とを調整することができる。
【００３３】
凝結遅延剤としては、公知の凝結遅延剤を用いることができる。凝結遅延剤の一例として、Ｌ−酒石酸ナトリウムなどの酒石酸ナトリウム類、リンゴ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム類、グルコン酸ナトリウムなどのオキシカルボン酸類を代表とする有機酸やそのナトリウム塩、硫酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム及びトリポリリン酸ナトリウムなどの無機ナトリウム塩類などの成分を挙げることができる。凝結遅延剤は、これらの成分のそれぞれを単独で又は２種以上の成分を併用して用いることができる。
【００３４】
凝結遅延剤の一種であるオキシカルボン酸類は、オキシカルボン酸及びこれらの塩を含む。オキシカルボン酸としては、例えばクエン酸、グルコン酸、酒石酸、グリコール酸、乳酸、ヒドロアクリル酸、α−オキシ酪酸、グリセリン酸、タルトロン酸、リンゴ酸などの脂肪族オキシ酸、サリチル酸、ｍ−オキシ安息香酸、ｐ−オキシ安息香酸、没食子酸、マンデル酸及びトロパ酸などの芳香族オキシ酸などを挙げることができる。
【００３５】
オキシカルボン酸の塩としては、例えばオキシカルボン酸のアルカリ金属塩（具体的にはナトリウム塩、カリウム塩など）及びアルカリ土類金属塩（具体的にはカルシウム塩、バリウム塩、マグネシウム塩など）などを挙げることができる。
【００３６】
特に、重炭酸ナトリウム及び／又はＬ−酒石酸ナトリウムを、本発明の水硬性組成物に添加する凝結遅延剤として用いることが、凝結遅延効果、入手容易性及び価格の面から好ましい。
【００３７】
本発明の水硬性組成物に添加する凝結遅延剤は、水硬性組成物中の水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜２．０質量部であり、より好ましくは０．１〜１．５質量部、さらに好ましくは０．２〜１．２質量部、特に好ましくは０．４〜１質量部の範囲で用いることができる。凝結遅延剤の添加がこれらの範囲であると、本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルにおいて、好適な流動性が得られる可使時間（ハンドリングタイム）を確保できることから好ましい。
【００３８】
さらに、凝結遅延剤の添加量を、前記の好ましい範囲に調整することにより、自己流動性（セルフレベリング性）を有し、好適な流動性が得られる可使時間（ハンドリングタイム）を有する水硬性モルタルを得ることができるため好ましい。
【００３９】
本発明の水硬性組成物に添加する凝結促進剤としては、公知の凝結を促進する成分を用いることができ、例えば、凝結促進効果を有するリチウム塩を好適に用いることができる。
【００４０】
本発明の水硬性組成物に添加する凝結促進剤であるリチウム塩の一例として、炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム及び水酸化リチウムなどの無機リチウム塩並びに酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、酒石酸リチウム、リンゴ酸リチウム及びクエン酸リチウムなどの有機酸リチウム塩を挙げることができ、これらのリチウム塩を凝結促進剤として用いることができる。特に炭酸リチウムは、凝結促進効果、入手容易性、価格の面から好ましい。
【００４１】
凝結促進剤の粒径としては、本発明の水硬性組成物の特性を妨げない範囲の粒径を用いることが好ましく、５０μｍ以下の粒径にすることが好ましい。特にリチウム塩を凝結促進剤として用いる場合、リチウム塩の粒径は５０μｍ以下、さらに３０μｍ以下、特に１０μｍ以下が好ましく、リチウム塩の粒径が上記範囲より大きくなるとリチウム塩の溶解度が小さくなるという問題が生じ、特に顔料添加系では微細な多数の斑点として目立つために美観を損なう場合があるため、リチウム塩の粒径は、上記範囲の上限値以下であることが好ましい。
【００４２】
本発明の水硬性組成物に添加する凝結促進剤は、本発明の水硬性組成物の水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜１質量部であり、より好ましくは０．０１〜０．５質量部、さらに好ましくは０．０２〜０．３質量部、特に好ましくは０．０４〜０．２質量部の範囲で用いる。凝結促進剤の添加量がこの範囲であると、本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルにおいて、可使時間を確保したのち好適な速硬性が得られることから好ましい。
【００４３】
＜増粘剤＞
増粘剤は、ヒドロキシエチルメチルセルロースを含み、ヒドロキシエチルメチルセルロースを除く他のセルロース系、スターチエーテル等の化工澱粉系、蛋白質系、ラテックス系及び水溶性ポリマー系などの増粘剤を併用して用いることができる。
【００４４】
本発明の水硬性組成物に対する増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．０１〜１．５質量部、より好ましくは０．０５〜１質量部、特に０．１〜０．８質量部含むことが好ましい。水硬性組成物に対する増粘剤の添加量が多くなると、水硬性モルタル粘度が増加して流動性の低下を招く恐れがあるために上記の好ましい範囲で用いることが好ましい。
【００４５】
本発明の水硬性組成物において、増粘剤及び消泡剤を併用して用いることは、水硬性成分や細骨材などの骨材分離の抑制、気泡発生の抑制、硬化体表面の改善に好ましい効果を与え、水硬性組成物の硬化体の特性を向上させる上で好ましい。
【００４６】
＜消泡剤＞
本発明の水硬性組成物では、必要に応じて適時消泡剤を添加することができ、気泡発生の抑制や硬化体表面の改善に好ましい効果を与え、水硬性組成物の硬化体の特性を向上させる上で好ましい。本発明の水硬性組成物に添加する消泡剤は、シリコン系、アルコール系及びポリエーテル系などの合成物質、鉱物油系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できる。
【００４７】
本発明の水硬性組成物に対する消泡剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．０１〜１．５質量部、より好ましくは０．０５〜１質量部、特に０．１〜０．５質量部含むことが好ましい。消泡剤の添加量が上記範囲内であると、好適な消泡効果が認められるために好ましい。
【００４８】
＜その他の任意成分＞
本発明の水硬性組成物では、乾燥クラックの防止・抑制効果をより高める場合などには、収縮低減剤及び樹脂粉末などを適宜選択して用いることができる。
【００４９】
＜好適な成分構成＞
本発明の水硬性組成物を構成する場合に、特に好適な成分構成は、アルミナセメント、ポルトランドセメント及び半水石膏からなる水硬性成分、硅砂などの細骨材、流動化剤、無機成分、凝結調整剤、増粘剤及び消泡剤を含むものである。
【００５０】
＜製造方法＞
所定量の水硬性成分及び細骨材並びに必要に応じて流動化剤、無機成分、凝結調整剤、増粘剤及び消泡剤などを混合機で混合することによって、本発明の水硬性組成物のプレミックス粉体を得ることができる。
【００５１】
水硬性組成物のプレミックス粉体は、所定量の水と混合・攪拌することによって、スラリー状の自己流動性を有する水硬性モルタルを製造することができ、その水硬性モルタルを硬化させて水硬性組成物の硬化体を得ることができる。また、特に、その水硬性モルタルをコンクリート上に施工・硬化させることで、本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルの硬化体層を表層に有する水平レベル性に優れるコンクリート床構造体を得ることができる。
【００５２】
本発明の水硬性組成物は、水と混合・攪拌して水硬性モルタルを製造することができ、水の添加量を調整することにより、水硬性モルタルの流動性、可使時間、材料分離性及び硬化体の強度などを調整することができる。本発明の水硬性組成物に対する水の添加量は、水硬性組成物１００質量部に対し、好ましくは１０〜４０質量部、さらに好ましくは１４〜３４質量部、より好ましくは１８〜３０質量部、特に好ましくは２２〜２８質量部の範囲で添加して用いることが好ましい。
【００５３】
本発明の水硬性組成物を水と混合して調製した自己流動性を有する水硬性モルタルのフロー値が、好ましくは１９０〜２７０ｍｍ、さらに好ましくは２００〜２６０ｍｍ、特に好ましくは２１０〜２５０ｍｍに調整されていることが、施工の容易さ及び平滑性の高い硬化体表面を得られやすいという理由により好ましい。
【００５４】
本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルは、施工終了後０．５時間〜３時間の間に硬化を開始し、硬化の進行に伴って硬化体の表面硬度が上昇し、硬化体表面の含水量が低下する。水硬性モルタルの硬化体表面のショア硬度は、水硬性モルタルの打設（施工）から好ましくは３時間後に３０以上、さらに好ましくは３時間後に３５以上、より好ましくは３時間後に４０以上、特に好ましくは３時間後に４５以上の値とすることができる。そのため、水硬性モルタル施工が終了した後、速やかに硬化が進行することによって水硬性モルタルの施工を完了することができる。
【００５５】
本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルを使用することにより、施工終了後０．５時間〜３時間の間に硬化を開始し、養生１日後には、圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ２以上まで硬化する。そのため、通常のポルトランドセメントを主成分とする水硬性組成物を用いた場合では困難であった施工後１日後の硬化体上での重機の使用が可能となる。
【００５６】
＜硬化体の性能＞
本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルを使用することにより、圧縮強度が好ましくは１８Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは１９Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは２０Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは２１Ｎ／ｍｍ２以上の硬化体（２４時間養生＋６日追加養生）を得ることができる。
【００５７】
＜用途＞
本発明の水硬性組成物は、トンネルやシールドの裏込め、ダムの継ぎ目、橋梁のシュウ、構造物の補修や補強、鉄筋継手、機械基礎の固定、下水道の補修などの土木・建築分野に用いることができる。本発明の水硬性組成物は、学校、マンション、コンビニエンスストア、病院、ベランダ、工場、倉庫、駐車場、ガソリンスタンド、厨房及び屋上などの床下地材、壁下地材などに用いることができる。
【００５８】
本発明の水硬性組成物は、流動化剤、凝結遅延剤及び増粘剤などを適正に配合することにより、本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルに対して優れた自己流動性（セルフレベリング性）を付与することができる。セルフレベリング材として用いる場合は、学校、マンション、コンビニエンスストア、病院、ベランダ、工場、倉庫、駐車場、ガソリンスタンド、厨房及び屋上などの床下地を形成するセルフレベリング材として好適に用いることができる。
【実施例】
【００５９】
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。
【００６０】
（１）水硬性組成物及び水硬性モルタルの調製：
表２に示す配合の水硬性成分、細骨材、減水剤、増粘剤、凝結調整剤及び消泡剤（総量：１．５ｋｇ）よりなる水硬性組成物を混合調整し、さらに所定量の水を加えてケミスタラーを用いて３分間混練して、水硬性モルタルを得た。水硬性組成物及び水硬性モルタルの調整は、３５℃の温度で行った。なお、水硬性組成物の水硬性成分は、表１に示す組成を用いた。
【００６１】
（２）強度の評価（曲げ強度及び圧縮強度）：
ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に示される４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に生成水硬性モルタル（３５℃に調整）を型詰めして、温度３５℃、湿度６５％で２４時間気中養生した後、脱型し、さらに必要に応じて同条件の気中にて所定期間（６、１３日又は２７日）追加養生して成型体（硬化体）を得た。成型体の曲げ強度及び圧縮強度は、ＪＩＳ・Ｒ−５２０１記載の方法に従い測定した。
【００６２】
水硬性組成物の原料は以下のものを使用した。
１）水硬性成分
・アルミナセメント（フォンジュ、ケルネオス社製、ブレーン比表面積３１００ｃｍ２／ｇ）。
・ポルトランドセメント（早強セメント、宇部三菱セメント社製、ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇ）。
・半水石膏：α半水石膏＋β半水石膏、ブレーン比表面積４１６０ｃｍ２／ｇ（ラファージュ社製）。
・無水石膏：フッ酸II型無水石膏、ブレーン比表面積４１００ｃｍ２／ｇ（セントラル硝子社製）。
２）細骨材
・珪砂：６号珪砂。
３）流動化剤：ポリカルボン酸系流動化剤（花王社製）。
４）無機成分
・高炉スラグ微粉末（リバーメント、千葉リバーメント社製、ブレーン比表面積４４００ｃｍ２／ｇ）。
５）凝結調整剤：
・重炭酸Ｎａ：重炭酸ナトリウム（東ソー社製）。
・酒石酸Ｎａ：Ｌ−酒石酸ナトリウム（扶桑化学工業社製）。
・炭酸Ｌｉ ：炭酸リチウム（本荘ケミカル社製）。
６）増粘剤 ：ヒドロキシエチルメチルセルロース系増粘剤（マーポローズＭＸ−３００００、松本油脂製薬社製）。
７）消泡剤 ：ポリエーテル系消泡剤（サンノプコ社製）。
【００６３】
＜実験１〜９＞
表１に示す水硬性成分、細骨材、流動化剤、無機成分、凝結調整剤、増粘剤及び消泡剤（総量：１．５ｋｇ）を、ケミスタラーを用いて混練して水硬性組成物を調製し、さらに水３９０ｇを加えて３分間混練して、水硬性モルタルを得た。水硬性組成物及び水硬性モルタルの調製及び試験体の養生は、３５℃、湿度６５％の雰囲気下で行った。
【００６４】
得られた水硬性モルタルを用いて、圧縮強度の評価を行った。その結果を表２に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
実施例（実験１、７及び９）から明らかなように、半水石膏を用いた場合、材齢１日で１４Ｎ／ｍｍ２以上の高い圧縮強度が得られた。また、実験１（実施例）と実験２と、実験３（実施例）と実験４と、及び、実験５（実施例）と実験６との圧縮強度の結果（表２）の比較から明らかなように、水硬性成分の石膏として半水石膏を用いた場合、無水石膏を使用した場合と比較して明らかに高い圧縮強度が得られた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木・建築分野に使用される水硬性組成物、それを用いた水硬性モルタル及び硬化体であり、特に、高い強度発現性を有する硬化体並びにその原料となる水硬性組成物及び水硬性モルタルに関する。
【０００２】
鉄筋コンクリート等に使用されるコンクリートや水硬性モルタル補修材などにおいて、強度の向上した硬化体を得るための水硬性モルタルを得るための水硬性組成物が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、強度の向上した硬化体を得るための水硬性組成物として、アルミナセメント３５〜５０質量部、ポルトランドセメント２５〜４２質量部及び半水石膏２３〜２７質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及び半水石膏の合計は、１００質量部である。）の水硬性成分を含むことを特徴とする水硬性組成物が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、硬化体の強度を向上させる水硬性組成物として、アルミナセメント３０〜７０質量部、ポルトランドセメント０〜４５質量部及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ２／ｇ以上の半水石膏１５〜５０質量部（アルミナセメント、ポルトランドセメント及びブレーン比表面積が７５００ｃｍ２／ｇ以上の半水石膏の合計は、１００質量部である。）からなる水硬性成分を含むことを特徴とする水硬性組成物が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２６５０８３号公報
【特許文献２】特開２００６−２６５０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
建築や土木などでは、工期短縮のため、速硬性の水硬性モルタルを使用する場合がある。しかし、その水硬性モルタルを用いた硬化体の強度発現性は、短期的には優れるものの、中・長期的には、十分な強度が得られない場合がある。特に、水硬性モルタルの養生温度が高い場合に、この傾向は顕著となる。
【０００６】
本発明は、速硬性を有する水硬性モルタルを得るための水硬性組成物において、水硬性モルタルを高温養生した場合に、高い強度発現性を有する硬化体を得るための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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題に対し、セメント成分及び石膏からなる速硬性を有する水硬性成分を含む水硬性組成物において、使用する石膏として半水石膏を使用し、かつ適切な成分比率とすることによって上記課題を解決できることを明らかにし、本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、セメント成分及び半水石膏からなる水硬性成分と、細骨材とを含む水硬性組成物であって、水硬性成分が、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、セメント成分５０〜９５質量％及び半水石膏５〜５０質量％である水硬性組成物である。
【０００９】
本発明の水硬性組成物の好ましい態様を以下に示す。本発明では、これらの態様を適宜組み合わせることができる。
（１）セメント成分が、ポルトランドセメント及びアルミナセメントである。
（２）水硬性成分が、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、アルミナセメント１０〜８０質量％、ポルトランドセメント５〜７０質量％及び半水石膏５〜５０質量％からなる。
（３）水硬性成分が、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、アルミナセメント２０〜６０質量％、ポルトランドセメント１０〜５０質量％及び半水石膏１０〜４０質量％からなる。
（４）水硬性組成物が、水硬性成分１００質量部に対して、無機成分１０〜３５０質量部をさらに含む。
（５）無機成分が、高炉スラグである。
（６）水硬性組成物が、水硬性成分１００質量部に対して、細骨材６０〜３００質量部を含む。
（７）水硬性組成物が、流動化剤と、増粘剤とをさらに含む。
（８）水硬性組成物が、凝結調整剤をさらに含む。
（９）水硬性組成物が、セルフレベリング材用水硬性組成物である。
【００１０】
また、本発明は、上記の水硬性組成物と、水とを混練して得られる水硬性モルタルである。
【００１１】
また、本発明は、上記の水硬性組成物と、水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる硬化体である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、速硬性を有する水硬性モルタルを得るための水硬性組成物において、水硬性モルタルを高温養生した場合に、高い強度発現性を有する硬化体を得るための水硬性組成物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、セメント成分及び半水石膏からなる水硬性成分と、細骨材を含む水硬性組成物に関する。
【００１４】
＜水硬性成分＞
本発明の水硬性組成物では、水硬性成分として、セメント成分と、半水石膏とを含む水硬性成分を用いることができる。セメント成分としては、ポルトランドセメント及びアルミナセメントを用いることができる。
【００１５】
また、本発明の水硬性組成物は、セメント成分及び半水石膏からなる水硬性成分であって、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、セメント成分５０〜９５質量％及び半水石膏５〜５０質量％である水硬性成分を含むものを用いることができる。水硬性組成物が、このような組成の水硬性成分を含む場合には、優れた速硬性を有する水硬性モルタル及び高い強度特性を有する硬化体を得ることができることから好ましい。
【００１６】
また、本発明の水硬性組成物は、アルミナセメント及びポルトランドセメントからなるセメント成分と、半水石膏とからなる水硬性成分を用いることができる。水硬性組成物がこのような組成の場合には、さらに優れた速硬性を有する水硬性モルタル及びさらに高い強度特性を有する硬化体を得ることができることからさらに好ましい。
【００１７】
水硬性成分の組成は、アルミナセメント、ポルトランドセメント及び半水石膏の合計質量を１００質量部とした場合に、好ましくはアルミナセメント１０〜８０質量部、ポルトランドセメント５〜７０質量部及び半水石膏５〜５０質量部である。また、水硬性成分の組成は、上記合計質量を１００質量部として、さらに好ましくはアルミナセメント２０〜７０質量部、ポルトランドセメント５〜６０質量部及び半水石膏６〜５０質量部である。また、水硬性成分の組成は、上記合計質量を１００質量部として、より好ましくはアルミナセメント２０〜６０質量部、ポルトランドセメント１０〜５０質量部及び半水石膏１０〜４０質量部からなる組成である。また、水硬性成分の組成は、上記合計質量を１００質量部として、特に好ましくはアルミナセメント２５〜６０質量部、ポルトランドセメント１０〜５０質量部及び半水石膏１５〜４０質量部である。このような組成の水硬性組成物を用いることにより、特に優れた速硬性を有する水硬性モルタル及び特に高い強度特性を有し、低収縮性又は低膨張性で硬化中の体積変化が少ない硬化体を得ることができるために好ましい。
【００１８】
＜セメント成分＞
本発明の水硬性組成物のセメント成分として用いるポルトランドセメントは、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、低熱ポルトランドセメント及び白色ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントを使用することができる。また、本発明の水硬性組成物のセメント成分として、ポルトランドセメントと他の成分とを混合した混合セメント、例えば、高炉セメント、フライアッシュセメント及びシリカセメントなどの混合セメントなどを用いることができる。
【００１９】
本発明の水硬性組成物のセメント成分として用いるアルミナセメントは、その種類によらず使用することができる。アルミナセメントとしては、鉱物組成の異なるものが数種知られ、市販されているが、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であり、市販品はその種類によらず使用することができる。
【００２０】
＜石膏＞
本発明では、水硬性成分のひとつとして半水石膏を用いる。半水石膏は、水硬性組成物と水とを混練して得られる水硬性モルタルが硬化した後の寸法安定性を保持する成分として機能するものである。
【００２１】
本発明で使用する半水石膏としては、α型及びβ型のどちらも使用することができ、またこれらを併用しても使用することができる。所定量の半水石膏を用いて調製した水硬性組成物を使用する水硬性モルタルは、速硬性に優れる。また、その水硬性モルタルを用いた硬化体は、強度発現性に優れる。
【００２２】
＜細骨材＞
本発明の水硬性組成物は、水硬性成分に加えて、細骨材を含む。本発明の水硬性組成物に含まれる細骨材の配合量は、水硬性成分１００質量部に対し、好ましくは３０〜５００質量部、より好ましくは５０〜４００質量部、さらに好ましくは１００〜３００質量部、特に好ましくは１５０〜２５０質量部の範囲が好ましい。
【００２３】
細骨材としては、粒径２ｍｍ以下の骨材、好ましくは粒径０．０７５〜１．５ｍｍの骨材、さらに好ましくは粒径０．１〜１ｍｍの骨材、特に好ましくは０．１５〜０．６ｍｍの骨材を主成分として用いることが好ましい。細骨材の粒径は、ＪＩＳ・Ｚ−８８０１で規定される、呼び寸法の異なる数個のふるいを用いる方法によって測定することができる。
【００２４】
細骨材の種類は、珪砂、川砂、海砂、山砂及び砕砂などの砂類、アルミナセメントクリンカー、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒及び石灰石などの無機材料、ウレタン砕、ＥＶＡフォーム及び発砲樹脂などの樹脂粉砕物などを用いることができる。特に細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、山砂及び砕砂などの砂類、廃ＦＣＣ触媒、石英粉末、石灰石砂及びアルミナセメントクリンカーなどを好ましく用いることができる。
【００２５】
＜その他の成分＞
本発明の水硬性組成物は、セメント成分及び半水石膏からなる水硬性成分と、細骨材とを含む他に、さらに無機成分、流動化剤、凝結調整剤（凝結遅延剤・凝結促進剤）、増粘剤及び消泡剤から選ばれる成分を１種以上含むことが好ましい。
【００２６】
＜流動化剤＞
本発明の水硬性組成物は、材料分離を抑制しつつ好適な流動性を確保するために、流動化剤（高性能減水剤などの減水剤）を含むことが好ましい。水硬性成分であるアルミナセメントの発現強度は、水／水硬性成分比の影響を大きく受けることから、本発明の水硬性組成物の水硬性成分としてアルミナセメントを含む場合には、減水効果を有する流動化剤を使用して水／水硬性成分比を小さくすることが特に好ましい。
【００２７】
流動化剤としては、減水効果を合わせ持つ、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、リグニンスルホン酸系、ポリエーテル系など、ポリエーテルポリカルボン酸などの流動化剤が、その種類を問わず使用でき、これらの市販のものを使用できる。特にポリエーテル系など及びポリエーテルポリカルボン酸などの流動化剤が好ましく、これらの市販のものを使用できる。
【００２８】
流動化剤は、本発明の水硬性組成物に用する水硬性成分に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができる。具体的には、本発明の水硬性組成物に対して、水硬性成分１００質量部に対して好ましくは０．０１〜２．０質量部、さらに好ましくは０．０５〜１．０質量部、特に好ましくは０．１〜０．５質量部の流動化剤を配合することができる。添加量が余り少ないと好適な効果（優れた流動性と高い硬化体強度）を発現しないため、これらの範囲の下限値以上であることが好ましく、また添加量が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、場合によっては粘稠性も大きくなり所要の流動性を得るための混練水量が増大して強度性状が悪化する場合が考えられため、これらの範囲の上限値以下であることが好ましい。
【００２９】
＜無機成分＞
本発明の水硬性組成物は、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ及びシリカヒュームから選ばれる少なくとも１種以上の無機成分を含み、特に高炉スラグ微粉末を含むことが好ましい。これらの無機成分を含むことにより、乾燥収縮による硬化体の耐クラック性を高めることができる。このような効果を奏するために、無機成分の添加量は、水硬性成分１００質量部に対し、１０〜３５０質量部であることが好ましく、３０〜２００質量部であることがより好ましい。
【００３０】
水硬性組成物において、無機成分が高炉スラグ微粉末である場合には、高炉スラグ微粉末の添加量は、水硬性成分１００質量部に対し、好ましくは１０〜３５０質量部、より好ましくは３０〜２００質量部、さらに好ましくは５０〜１５０質量部、特に好ましくは７０〜１３０質量部とすることが好ましい。高炉スラグ微粉末の添加量が、少なすぎると硬化体の乾燥収縮が大きくなるので、これらの範囲の下限値以上であることが好ましい。また、高炉スラグ微粉末の添加量が、多すぎると初期強度の低下を招くことがあるので、これらの範囲の上限値以下であることが好ましい。
【００３１】
高炉スラグ微粉末は、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、初期強度の低下を防止できる効果を高める上で好ましい。
【００３２】
＜凝結調整剤＞
本発明の水硬性組成物に添加する凝結調整剤は、水硬性組成物に使用する水硬性成分及び水硬性成分以外の成分等に応じて、特性を損なわない範囲で適宜添加することができる。また、凝結遅延剤及び凝結促進剤の成分、添加量及び混合比率を適宜選択して、水硬性組成物の可使時間と速硬性とを調整することができる。
【００３３】
凝結遅延剤としては、公知の凝結遅延剤を用いることができる。凝結遅延剤の一例として、Ｌ−酒石酸ナトリウムなどの酒石酸ナトリウム類、リンゴ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム類、グルコン酸ナトリウムなどのオキシカルボン酸類を代表とする有機酸やそのナトリウム塩、硫酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム及びトリポリリン酸ナトリウムなどの無機ナトリウム塩類などの成分を挙げることができる。凝結遅延剤は、これらの成分のそれぞれを単独で又は２種以上の成分を併用して用いることができる。
【００３４】
凝結遅延剤の一種であるオキシカルボン酸類は、オキシカルボン酸及びこれらの塩を含む。オキシカルボン酸としては、例えばクエン酸、グルコン酸、酒石酸、グリコール酸、乳酸、ヒドロアクリル酸、α−オキシ酪酸、グリセリン酸、タルトロン酸、リンゴ酸などの脂肪族オキシ酸、サリチル酸、ｍ−オキシ安息香酸、ｐ−オキシ安息香酸、没食子酸、マンデル酸及びトロパ酸などの芳香族オキシ酸などを挙げることができる。
【００３５】
オキシカルボン酸の塩としては、例えばオキシカルボン酸のアルカリ金属塩（具体的にはナトリウム塩、カリウム塩など）及びアルカリ土類金属塩（具体的にはカルシウム塩、バリウム塩、マグネシウム塩など）などを挙げることができる。
【００３６】
特に、重炭酸ナトリウム及び／又はＬ−酒石酸ナトリウムを、本発明の水硬性組成物に添加する凝結遅延剤として用いることが、凝結遅延効果、入手容易性及び価格の面から好ましい。
【００３７】
本発明の水硬性組成物に添加する凝結遅延剤は、水硬性組成物中の水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜２．０質量部であり、より好ましくは０．１〜１．５質量部、さらに好ましくは０．２〜１．２質量部、特に好ましくは０．４〜１質量部の範囲で用いることができる。凝結遅延剤の添加がこれらの範囲であると、本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルにおいて、好適な流動性が得られる可使時間（ハンドリングタイム）を確保できることから好ましい。
【００３８】
さらに、凝結遅延剤の添加量を、前記の好ましい範囲に調整することにより、自己流動性（セルフレベリング性）を有し、好適な流動性が得られる可使時間（ハンドリングタイム）を有する水硬性モルタルを得ることができるため好ましい。
【００３９】
本発明の水硬性組成物に添加する凝結促進剤としては、公知の凝結を促進する成分を用いることができ、例えば、凝結促進効果を有するリチウム塩を好適に用いることができる。
【００４０】
本発明の水硬性組成物に添加する凝結促進剤であるリチウム塩の一例として、炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム及び水酸化リチウムなどの無機リチウム塩並びに酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、酒石酸リチウム、リンゴ酸リチウム及びクエン酸リチウムなどの有機酸リチウム塩を挙げることができ、これらのリチウム塩を凝結促進剤として用いることができる。特に炭酸リチウムは、凝結促進効果、入手容易性、価格の面から好ましい。
【００４１】
凝結促進剤の粒径としては、本発明の水硬性組成物の特性を妨げない範囲の粒径を用いることが好ましく、５０μｍ以下の粒径にすることが好ましい。特にリチウム塩を凝結促進剤として用いる場合、リチウム塩の粒径は５０μｍ以下、さらに３０μｍ以下、特に１０μｍ以下が好ましく、リチウム塩の粒径が上記範囲より大きくなるとリチウム塩の溶解度が小さくなるという問題が生じ、特に顔料添加系では微細な多数の斑点として目立つために美観を損なう場合があるため、リチウム塩の粒径は、上記範囲の上限値以下であることが好ましい。
【００４２】
本発明の水硬性組成物に添加する凝結促進剤は、本発明の水硬性組成物の水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜１質量部であり、より好ましくは０．０１〜０．５質量部、さらに好ましくは０．０２〜０．３質量部、特に好ましくは０．０４〜０．２質量部の範囲で用いる。凝結促進剤の添加量がこの範囲であると、本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルにおいて、可使時間を確保したのち好適な速硬性が得られることから好ましい。
【００４３】
＜増粘剤＞
増粘剤は、ヒドロキシエチルメチルセルロースを含み、ヒドロキシエチルメチルセルロースを除く他のセルロース系、スターチエーテル等の化工澱粉系、蛋白質系、ラテックス系及び水溶性ポリマー系などの増粘剤を併用して用いることができる。
【００４４】
本発明の水硬性組成物に対する増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．０１〜１．５質量部、より好ましくは０．０５〜１質量部、特に０．１〜０．８質量部含むことが好ましい。水硬性組成物に対する増粘剤の添加量が多くなると、水硬性モルタル粘度が増加して流動性の低下を招く恐れがあるために上記の好ましい範囲で用いることが好ましい。
【００４５】
本発明の水硬性組成物において、増粘剤及び消泡剤を併用して用いることは、水硬性成分や細骨材などの骨材分離の抑制、気泡発生の抑制、硬化体表面の改善に好ましい効果を与え、水硬性組成物の硬化体の特性を向上させる上で好ましい。
【００４６】
＜消泡剤＞
本発明の水硬性組成物では、必要に応じて適時消泡剤を添加することができ、気泡発生の抑制や硬化体表面の改善に好ましい効果を与え、水硬性組成物の硬化体の特性を向上させる上で好ましい。本発明の水硬性組成物に添加する消泡剤は、シリコン系、アルコール系及びポリエーテル系などの合成物質、鉱物油系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できる。
【００４７】
本発明の水硬性組成物に対する消泡剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは０．００１〜２質量部、さらに好ましくは０．０１〜１．５質量部、より好ましくは０．０５〜１質量部、特に０．１〜０．５質量部含むことが好ましい。消泡剤の添加量が上記範囲内であると、好適な消泡効果が認められるために好ましい。
【００４８】
＜その他の任意成分＞
本発明の水硬性組成物では、乾燥クラックの防止・抑制効果をより高める場合などには、収縮低減剤及び樹脂粉末などを適宜選択して用いることができる。
【００４９】
＜好適な成分構成＞
本発明の水硬性組成物を構成する場合に、特に好適な成分構成は、アルミナセメント、ポルトランドセメント及び半水石膏からなる水硬性成分、硅砂などの細骨材、流動化剤、無機成分、凝結調整剤、増粘剤及び消泡剤を含むものである。
【００５０】
＜製造方法＞
所定量の水硬性成分及び細骨材並びに必要に応じて流動化剤、無機成分、凝結調整剤、増粘剤及び消泡剤などを混合機で混合することによって、本発明の水硬性組成物のプレミックス粉体を得ることができる。
【００５１】
水硬性組成物のプレミックス粉体は、所定量の水と混合・攪拌することによって、スラリー状の自己流動性を有する水硬性モルタルを製造することができ、その水硬性モルタルを硬化させて水硬性組成物の硬化体を得ることができる。また、特に、その水硬性モルタルをコンクリート上に施工・硬化させることで、本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルの硬化体層を表層に有する水平レベル性に優れるコンクリート床構造体を得ることができる。
【００５２】
本発明の水硬性組成物は、水と混合・攪拌して水硬性モルタルを製造することができ、水の添加量を調整することにより、水硬性モルタルの流動性、可使時間、材料分離性及び硬化体の強度などを調整することができる。本発明の水硬性組成物に対する水の添加量は、水硬性組成物１００質量部に対し、好ましくは１０〜４０質量部、さらに好ましくは１４〜３４質量部、より好ましくは１８〜３０質量部、特に好ましくは２２〜２８質量部の範囲で添加して用いることが好ましい。
【００５３】
本発明の水硬性組成物を水と混合して調製した自己流動性を有する水硬性モルタルのフロー値が、好ましくは１９０〜２７０ｍｍ、さらに好ましくは２００〜２６０ｍｍ、特に好ましくは２１０〜２５０ｍｍに調整されていることが、施工の容易さ及び平滑性の高い硬化体表面を得られやすいという理由により好ましい。
【００５４】
本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルは、施工終了後０．５時間〜３時間の間に硬化を開始し、硬化の進行に伴って硬化体の表面硬度が上昇し、硬化体表面の含水量が低下する。水硬性モルタルの硬化体表面のショア硬度は、水硬性モルタルの打設（施工）から好ましくは３時間後に３０以上、さらに好ましくは３時間後に３５以上、より好ましくは３時間後に４０以上、特に好ましくは３時間後に４５以上の値とすることができる。そのため、水硬性モルタル施工が終了した後、速やかに硬化が進行することによって水硬性モルタルの施工を完了することができる。
【００５５】
本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルを使用することにより、施工終了後０．５時間〜３時間の間に硬化を開始し、養生１日後には、圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ２以上まで硬化する。そのため、通常のポルトランドセメントを主成分とする水硬性組成物を用いた場合では困難であった施工後１日後の硬化体上での重機の使用が可能となる。
【００５６】
＜硬化体の性能＞
本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルを使用することにより、圧縮強度が好ましくは１８Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは１９Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは２０Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは２１Ｎ／ｍｍ２以上の硬化体（２４時間養生＋６日追加養生）を得ることができる。
【００５７】
＜用途＞
本発明の水硬性組成物は、トンネルやシールドの裏込め、ダムの継ぎ目、橋梁のシュウ、構造物の補修や補強、鉄筋継手、機械基礎の固定、下水道の補修などの土木・建築分野に用いることができる。本発明の水硬性組成物は、学校、マンション、コンビニエンスストア、病院、ベランダ、工場、倉庫、駐車場、ガソリンスタンド、厨房及び屋上などの床下地材、壁下地材などに用いることができる。
【００５８】
本発明の水硬性組成物は、流動化剤、凝結遅延剤及び増粘剤などを適正に配合することにより、本発明の水硬性組成物を用いた水硬性モルタルに対して優れた自己流動性（セルフレベリング性）を付与することができる。セルフレベリング材として用いる場合は、学校、マンション、コンビニエンスストア、病院、ベランダ、工場、倉庫、駐車場、ガソリンスタンド、厨房及び屋上などの床下地を形成するセルフレベリング材として好適に用いることができる。
【実施例】
【００５９】
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。
【００６０】
（１）水硬性組成物及び水硬性モルタルの調製：
表２に示す配合の水硬性成分、細骨材、減水剤、増粘剤、凝結調整剤及び消泡剤（総量：１．５ｋｇ）よりなる水硬性組成物を混合調整し、さらに所定量の水を加えてケミスタラーを用いて３分間混練して、水硬性モルタルを得た。水硬性組成物及び水硬性モルタルの調整は、３５℃の温度で行った。なお、水硬性組成物の水硬性成分は、表１に示す組成を用いた。
【００６１】
（２）強度の評価（曲げ強度及び圧縮強度）：
ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に示される４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に生成水硬性モルタル（３５℃に調整）を型詰めして、温度３５℃、湿度６５％で２４時間気中養生した後、脱型し、さらに必要に応じて同条件の気中にて所定期間（６、１３日又は２７日）追加養生して成型体（硬化体）を得た。成型体の曲げ強度及び圧縮強度は、ＪＩＳ・Ｒ−５２０１記載の方法に従い測定した。
【００６２】
水硬性組成物の原料は以下のものを使用した。
１）水硬性成分
・アルミナセメント（フォンジュ、ケルネオス社製、ブレーン比表面積３１００ｃｍ２／ｇ）。
・ポルトランドセメント（早強セメント、宇部三菱セメント社製、ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇ）。
・半水石膏：α半水石膏＋β半水石膏、ブレーン比表面積４１６０ｃｍ２／ｇ（ラファージュ社製）。
・無水石膏：フッ酸II型無水石膏、ブレーン比表面積４１００ｃｍ２／ｇ（セントラル硝子社製）。
２）細骨材
・珪砂：６号珪砂。
３）流動化剤：ポリカルボン酸系流動化剤（花王社製）。
４）無機成分
・高炉スラグ微粉末（リバーメント、千葉リバーメント社製、ブレーン比表面積４４００ｃｍ２／ｇ）。
５）凝結調整剤：
・重炭酸Ｎａ：重炭酸ナトリウム（東ソー社製）。
・酒石酸Ｎａ：Ｌ−酒石酸ナトリウム（扶桑化学工業社製）。
・炭酸Ｌｉ ：炭酸リチウム（本荘ケミカル社製）。
６）増粘剤 ：ヒドロキシエチルメチルセルロース系増粘剤（マーポローズＭＸ−３００００、松本油脂製薬社製）。
７）消泡剤 ：ポリエーテル系消泡剤（サンノプコ社製）。
【００６３】
＜実験１〜９＞
表１に示す水硬性成分、細骨材、流動化剤、無機成分、凝結調整剤、増粘剤及び消泡剤（総量：１．５ｋｇ）を、ケミスタラーを用いて混練して水硬性組成物を調製し、さらに水３９０ｇを加えて３分間混練して、水硬性モルタルを得た。水硬性組成物及び水硬性モルタルの調製及び試験体の養生は、３５℃、湿度６５％の雰囲気下で行った。
【００６４】
得られた水硬性モルタルを用いて、圧縮強度の評価を行った。その結果を表２に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
実施例（実験１、７及び９）から明らかなように、半水石膏を用いた場合、材齢１日で１４Ｎ／ｍｍ２以上の高い圧縮強度が得られた。また、実験１（実施例）と実験２と、実験３（実施例）と実験４と、及び、実験５（実施例）と実験６との圧縮強度の結果（表２）の比較から明らかなように、水硬性成分の石膏として半水石膏を用いた場合、無水石膏を使用した場合と比較して明らかに高い圧縮強度が得られた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント成分及び半水石膏からなる水硬性成分と、細骨材とを含む水硬性組成物であって、
水硬性成分が、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、セメント成分５０〜９５質量％及び半水石膏５〜５０質量％である水硬性組成物。
【請求項２】
セメント成分が、ポルトランドセメント及びアルミナセメントである、請求項１記載の水硬性組成物。
【請求項３】
水硬性成分が、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、アルミナセメント１０〜８０質量％、ポルトランドセメント５〜７０質量％及び半水石膏５〜５０質量％からなる、請求項１又は２記載の水硬性組成物。
【請求項４】
水硬性組成物が、水硬性成分１００質量部に対して、無機成分１０〜３５０質量部をさらに含む、請求項１〜３記載のいずれか１項記載の水硬性組成物。
【請求項５】
無機成分が、高炉スラグである、請求項４記載の水硬性組成物。
【請求項６】
水硬性組成物が、水硬性成分１００質量部に対して、細骨材６０〜３００質量部を含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の水硬性組成物。
【請求項７】
水硬性組成物が、流動化剤と、増粘剤とをさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項記載の水硬性組成物。
【請求項８】
水硬性組成物が、凝結調整剤をさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項記載の水硬性組成物。
【請求項９】
水硬性組成物が、セルフレベリング材用水硬性組成物である、請求項１〜８のいずれか１項記載の水硬性組成物。
【請求項１０】
請求項１〜９記載の水硬性組成物と、水とを混練して得られる水硬性モルタル。
【請求項１１】
請求項１〜９記載の水硬性組成物と、水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる硬化体。
【請求項１】
セメント成分及び半水石膏からなる水硬性成分と、細骨材とを含む水硬性組成物であって、
水硬性成分が、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、セメント成分５０〜９５質量％及び半水石膏５〜５０質量％である水硬性組成物。
【請求項２】
セメント成分が、ポルトランドセメント及びアルミナセメントである、請求項１記載の水硬性組成物。
【請求項３】
水硬性成分が、水硬性成分の合計質量を１００質量％として、アルミナセメント１０〜８０質量％、ポルトランドセメント５〜７０質量％及び半水石膏５〜５０質量％からなる、請求項１又は２記載の水硬性組成物。
【請求項４】
水硬性組成物が、水硬性成分１００質量部に対して、無機成分１０〜３５０質量部をさらに含む、請求項１〜３記載のいずれか１項記載の水硬性組成物。
【請求項５】
無機成分が、高炉スラグである、請求項４記載の水硬性組成物。
【請求項６】
水硬性組成物が、水硬性成分１００質量部に対して、細骨材６０〜３００質量部を含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の水硬性組成物。
【請求項７】
水硬性組成物が、流動化剤と、増粘剤とをさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項記載の水硬性組成物。
【請求項８】
水硬性組成物が、凝結調整剤をさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項記載の水硬性組成物。
【請求項９】
水硬性組成物が、セルフレベリング材用水硬性組成物である、請求項１〜８のいずれか１項記載の水硬性組成物。
【請求項１０】
請求項１〜９記載の水硬性組成物と、水とを混練して得られる水硬性モルタル。
【請求項１１】
請求項１〜９記載の水硬性組成物と、水とを混練して得られる水硬性モルタルを硬化させて得られる硬化体。
【公開番号】特開２００９−２２７５４４（Ｐ２００９−２２７５４４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７７８５８（Ｐ２００８−７７８５８）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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