JPS5814385B2 - 流動性の良い石膏組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少量の水を分散媒体としたスラリーを単に流し
込むだけで、自然流動により自由面を形成し、更に適当
な時間内に硬化して優れた表面精度を確保すると同時に
、作業性や寸法精度さらには硬化後の成形物の表面状態
などにおいてすぐれた性能を有する流動性プラスター用
組成物に関する。

特に本発明は主原料として使用するα型半水わ膏、β型
半水石膏および■型無水石膏から選ばれた少なくとも一
種の６膏（以下α型半水石膏等と略記する）の粒度分布
および骨材の粒度分布および形状、比重を制御すること
により、経済的でかつ而精度、寸法精度、流動性、硬化
物表面状態などの諸性能を飛やく的に向上させることを
目的とする。

本発明組成物はポンプ流送により吹付け施工あるいは地
盤改良用グラウトにも使用できるが、主としてこれらの
性能は流し込み成型体の製造にその効果を発揮するので
、以下では特にこれら諸性能を最高度に発揮することが
装求される流し延べ床としての用法により本発明をさら
に詳しく説明する。

建造物の床の水平面を得るには従来より砂散布や発泡コ
ンクリートで下地を形成し、その上にすべり定規や水糸
を基準にしてモルタルを打設しているが水平面精度をあ
げるには特殊技能を必妥とし、さらに単位時間当たりの
施工面積にも限度がある。

またこのようにして成形したモルタル床の而精度は決し
て良いとはいえない。

一方上げ床工法としてアジャスターボルト付床パネルの
敷込みなども行なわれているが、これは構面上パネル自
体の面荷重ではなく点荷重であるので支持金具に集中応
力を受け、長期間にわたって水平面を維持することは困
難となる。

したがって面荷重での水平床面が要求されているわけで
ある。

従来、無水化膏やセメント系材科に数種の添加物を混入
し、流動性を上げて床材等に使用する方法は知られてい
る。

たとえば西独特許第１９４３６３４号明細書には無水石
膏にアミノーＳ一トリアジン環を有する物質のスルホン
酸ソーダ塩、アルカリ十類金属酸化物、消泡剤などを添
加し床材として使用することが示されている。

しかしこの方法はその物性改良を本発明のように流度分
布および骨材形状、比重の調整によって行なっていない
ため、本質的な改良にはならず、経済的にも添加剤の費
用負担が多く不利である。

さらに特開昭４７−４３１１８号公報にはα型半水化膏
と水性樹脂エマルジョンを使用して流動性プラスター組
成物を得ることが示されている。

しかし、この方法も高価な水性樹脂エマルジョンを使用
するため経済的でないし、またα型半水石膏の粒度を規
定していないため、硬化後のひび割れが発生する傾向が
ある。

また骨材は増量剤として経済的効果を上げるほか、軽量
化や強度の発現等に一般的に効果があることはよく知ら
れている。

床材への応用としては、例えば特開昭４９−３７４２６
号公報には、セメント類および各種石膏などの水和硬化
材を基材とし、こｔに砂、クレイ、炭酸カルシツムなど
の骨材類、硬化調整剤などの谷種添加剤の１種または２
４以上を加え、水と混合して碍た懸濁液を床面に流布し
て水平床面を形成することが示されている。

｝＾一般的にはセメントモルタルを使用する施工におい
てはセメントと同量ないしは３倍量程度の砂が骨材とし
て混入使用されている。

しかしこれらの方法において使用される骨材はその粒度
分布を規定していないためある場合にはプラスターの流
動性を低下させたり、仕上り面の表面状態が不良になっ
たり、打設表面に浮氷が発生したりするような問題があ
る。

またセメントモルタルの施工においては最終的には金コ
テ均しを行なうのが一般的であるため、流動性について
はあまり注意が払われておらず、骨材としての砂の粒度
分布も規定されていない。

さらには骨材の球形度等の形状についてはほとんど顧慮
されていなかった。

また近年床に発熱体を存置する工法が広く行なわれるよ
うになったが骨材によりその伝熱性能を向上させる試み
は行なわれていない。

α型半水石膏は標準浸水量がβ型半水石膏に比較して一
段と低く、プラスターとして使用する場合、混練混水量
を低下させることができ、硬化体の強度はつよくなる。

しかしながら一般に混水量が低い場合には水と混練して
床面に流したたけでは自然流動により水平面を形成する
ような流動性は有さなくなる。

そこで強度を考慮しながら石膏を水平床材として使用す
る場合には、特殊な添加物などを混入してその流動性を
上げている。

一方この流動注プラスターの水との混練作業性をみるに
、基材のα型半水石膏等と分散剤などの各種添加物のみ
を使用し骨材を混入しない場合には混練用のミキサーな
どで混練甲に塊状物（通狩７マコ）が生成することがあ
り、これをそのまま床面に流布した場合には、水平床面
を形成することが困難な場合がある。

本発明者等は先に本問題を粒度分布の調整されたα型半
水石膏等に粒度分布を調整した骨材を混合し、これに必
安な添／剤を加えることにより解決した（特開昭５３−
１１０６２５）が、本発明ではさらに更用される骨材の
球形度と比重必要ならばスラリー粘度を選ぶことにより
流動性が優れ、骨材浸入率および経済性の高い石膏プラ
スター組成物の提供に成功したものである。

すなわち本発明はα型半水石膏等の粒度分布が重量比で ０〜６０μが６０％以上 ０〜１０μが４０％以下 に調整されたものを主成分とする材料に骨材の粒度分布
が重量比で ０〜０．１５ｍｍが２０％以下 であり、しかもその粒子比重が１．５以上３．６以下お
よび安息角で測定した粒子の球形度が乾燥基準で４５°
以下である球形骨材を重量比で石膏：骨材＝１０〇二５
〜１００：４００の割合で含ましめることにより流動性
の良い石膏プラスターとするものである。

本発明で基材として使用される石膏の標準混水量（ＪＩ
Ｓ−Ｒ−９１１２に準拠して測定）はα型半水石膏にあ
っては２０〜７０重量係、β型半水石膏にあっては４０
〜１００重量係、■型無水石膏にあっては２５〜８０重
量係のものが主として使用されるが、強度保持、乾燥完
了時間の短縮の目的からはできるだけ低い混水量のもの
が好ましい。

また、その粒度分布は重量比で０〜６０μを６０係以上
、好ましくは７０係以上、０〜１０μを４０係以下、好
ましくは５〜３５％に調整されたものである。

一般に１０μ以下の粒子が少ないときにはブラスター組
成物の施工時浮氷発生が多くなり、上記範囲より多いと
きには流動性が不良となるほか強度も低下する。

また、６０μ以下の粒子が上記範囲より少ないときは流
動性が不良である。

しかしこれらは後述するように骨材粒度にも関連するも
のである。

なお６０μ以下の粒径は島津（至）自動粒度分布測定装
置ＲＳ−５０型で測定し、分散媒にはエチレングリコー
ルを使用した（以下同じ）骨材としては川砂、砕石砂な
どのような各種砂フライアツシュ、クレイ、赤泥、炭酸
カルシウムスラグ、その他産業廃棄物などが挙げられる
が、砂、フライアツシュ、スラグなどが一般的である骨
材の粒度分布は０．１５ｍｍ以下が２０係以下好ましく
は１５飴以下に調整したものが使用される．また極端に
粒径の大きな粒子が存在する場合には仕上り床而に凹凸
が生じ面精度が不良となったりするので流布厚みより犬
なる径が許されないのは当然である。

なお骨材粒度０．１５ｍｍは標準篩により測定したもの
である（以下同じ）。

０．１５ｍｍ以下の細粒子が上記範囲以上に多い場合に
はプラスターの流動性が不良となり、また混練時の塊状
物の生成が多くなる。

骨材の比重が小さい場合には有効な粒度分布範囲は大粒
度側に偏る傾向がある。

使用町能な比重はスラリー比重より大きいことが好まし
い妥件であるが、この値は１．５である。

α型半水石膏等と骨材との混合比率は重量比で１００：
５から１００：４００の範囲が使用されるが、衝撃強度
、圧縮強度、流動性の点からは１００：１０〜１００：
３００の範囲が特に有効である。

α型半水石膏等および骨材の粒度分布はそれぞれ強度保
持および混線中塊状物の生成の阻止のうえからは各々別
に有効な粒度分布を考えるべきではあるが、流動性から
考えると混合物としても考慮すべきである。

すなわち０〜１０μを４０重量係以下に保持しない場合
にはその流動性は著しく阻害される。

好ましくは５重量係以上３５重量裳以下の範囲が有効で
ある。

また強度保持のためには１０μ以下のα型半水石膏等は
５重量係以上混合されている必妾があるが、それ以下の
場合には近接した粒度範囲である１０〜３０μを５重量
係以上混合させておく必妥がある。

添加剤として使用される分散剤はα型半水石膏等の粒子
を一次粒子までほぐし、初期流動性を高めるために有効
である。

本発明に用いられる分散剤としては通常のセメントモル
タル用の分散剤が使用されるが、リグニンスルホン酸ナ
トリウム、リヅニンスル小ン酸カルシウム、β−ナフタ
リンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物ソーダ塩、βー
クレオソートスルホン酸、クレゾールスルホン酸の縮金
物、メラミンホルムアルデヒド縮合物スルホン酸塩およ
び亜硫酸塩、ポリアクリル系分散剤、リン酸エステル系
界面活性剤などが代表的例として挙げられる。

これらの分散剤は必要に応じてその１種ないしは２種以
上を混合して使用することができる。

分散剤の添加量は使用する分散剤の種類により、また２
種以上の併用の有無によって異なってくるが、通常α型
半水石膏等１００重量部に対し０．１〜１０重量部、好
ましくは０．１５〜５重量部が使用される。

この範囲以上に多量に用いると流動性が低下したり、凝
結硬化性に悪影響を及ぼしたりする。

膨張抑制剤としては種々のものがあるが、分散剤の効果
をさらに高め、凝結硬化性も向上させるという点、さら
にはスラリーの流動性を高めるという観点より、アルカ
リ金属硫酸塩が有効に使用される。

アルカリ金属硫酸塩の甲では硝酸カリウム、硫酸ナトリ
ウムがその性能および経済性の面より考え選択される。

アルカリ金属硫酸塩の添加量はα型半水石膏等１００重
量部当たり０．２〜３．０重量部程度である。

この範囲以下の場合は膨張抑制効果が不十分であり、ま
たこの範囲以上の場合は凝結硬化性が非常にはやくなり
、作業性が著し《低下する。

凝結調整剤は硬化開始時間を調整するために使用される
が、α型半水石膏およびβ型半水石膏に対しては各種リ
ン酸塩、各種カルボン酸、各種たん白質などの遅緩剤が
ある。

また無水石膏に対してはむしろ凝結時間を短縮する目的
でボルトランドセメントなどが使用される，保水剤は床
面に流布したスラリーがゲル化開始までに固液分離を起
したり、浮氷を発生したりするのを防止するために用い
られる。

保水剤としてはセルロース系、ビニル系、アクリル系な
どがあり、セルロース系が広く用いられる。

その添加量は保水剤の種類により一様でないがα型半水
石膏等１００重量部に対し４．０重量部以下好ましくは
１．０重量部以下である。

しかしこの値をさらに正確に表現するならば、骨材粒子
形状と比重との関係において好ましい流動性を与える粘
度にスラリーが調整されるに充分なる量ということがで
きる。

この粘度は１．５〜１００ポイズ好ましくは１０〜６０
ポイズであり、上記の物性との関係は後述の試験例によ
って示される。

凍結防止剤としては塩化カルシウム、エチレング＋Ｉ−
／、プロピレングリコール等が挙げられる。

消泡剤としてはシリコン系、糖系のものなどがあるが、
シリコン系のものが好ましくその添加量はα型半水石膏
等に対し０．０１〜２重量部が有効に使われる。

粒子の球形度は粒子群の全表面積を全粒子の平均径の２
乗和で除したものによって定義されるがこれは実用上測
定はむずかしい。

またＲｏｂｅｒｔｓｏｎ（Ｎａｔｕｒｅ １５２巻５３
９ページ（１９４３年 刊〕）は比表面積の実測値を粒
子の球相当径から計算した比表面積の計算値で除した値
として形状係数を定義している。

（球の場合１，０）発明者等は流動性の良いプラスタ組
成物が平面に流布または吹付られ、自己流動性によって
広がる物性を考慮した場合、安息角をもってこの骨材を
評価することが最も本目的に合致することを発見した。

そこで発明者等はガラス球、これを圧縮粉砕したもの及
びこれをボールミルにより摩砕したもの数種を２．４ｍ
ｍ篩全通、０．３ｉｍ篩上の間になるよう篩いわけした
後これの安息角を測定した。

安息角を測定した後それを第１表に示す組成の標準的石
膏流し延べ床材として混合流布したときの流動性は第２
表に示すようになった。

流動性はフロー値一として測定したがこれは内径５．４
ｃｒ，高さ９．５ｃｒのパイプをガラス板上に置きその
中にスラリーを入れ、４０秒後にパイプを引き上げてス
ラリーを円形に拡げた時の半径を測定したものでこれが
大きい程流動性は良く流し込み材料としてはおよそ１２
ｃｒ以上流し延べ床材科としては１２．５Ｃｒ〜１３ｃ
ｒ以上が好ましいことが経験上知られている。

またガラス球以外に同一粒径の砂を使用した場合には安
息角約３８°では骨材１５０部でフロー値は１１．８Ｃ
ｒ，骨材１２０部でフロー値は１２．７ｃｎを示すこと
がわかった。

さらに第１表の骨材を比重３．４の転炉スラグ（安息角
２２°）を使用して各種類の骨材混合重量部でフロー値
を測定したところ第３表の値を示した。

これらの結果、安息角を基準に測定した球形度が４５°
以下好ましくは３００以下であれば骨材として浮氷を生
じない範囲で使用可能であることおよび安息角が球に近
い粒子であれば骨材混合量１００別４００と相当高く増
加しても好ましい流動性が得られることが明らかになっ
た。

骨材使用量の対石膏量の下限界については流動性によっ
て決定されるよりは浮床におけるごとく単位面積当りの
床重量が低周波数音域の遮音性能に重要な影響を与える
ところから重量負荷の調節として使用されることが多く
その面から決定されたものである。

また、特に転炉滓においてはその伝熱特性の調節要素も
考慮して決められたものでありこれらは実施例によって
さらに詳しく説明する。

プラスター粘度との関係は多くの試験結果の中から、フ
ロー値１２０ｃｒを与えるスラリーの粘度，粒子比重、
安息角の関係を考慮して決定されたものである。

すなわち粒子比重約１．８の造粒人工骨材および天然の
荒い海砂をポールミルで各種時間で摩砕した骨材（粒子
比重約２．６）および転炉スラグで各種の球形度のもの
（粒子比重３．４）を目開き２．４ｍｍおよび目開き０
．１５ｍｍの両篩で分級し０．１５ｍｍ篩上に残ったも
のを試料骨材として第４表の組成の流し込み材を製造し
た。

メチルセルロースはフロー値が約１２ｃｍになるよう調
節するために量を適宜変化させた。

その結果を第５表に示す。

この結果、自己流動性を与えるためのフロー値１２ｃｒ
以上を得るためのスラリー粘度は骨材比重と安息角によ
って変化するが粒子比重が大きくなる程、適合するスラ
リー粘度範囲は狭く、しかも安息角基準の球形度が低安
息角部分にかたよっていることがわかる。

一方粒子比重が低くしかも粘度が低い場合には骨材が浮
遊する。

粒子比重１．８では粘度範囲１６９ポイズ〜５８ポイズ
粒子比重２．６では粘度範囲２，７ポイズ〜５２ポイズ
粒子比重３．４では粘度範囲７．４ポイズ〜３２ポイズ
がそれぞれ好ましい範囲であることがわかる。

粒子比重３．６では１００ポイズ以下が使用可能範囲で
ある。

同一比重でフロー値が約１２ＣＩになる粘度が２つある
のは、高粘度側では当然粘度がフロー値を規制するが低
粘度側では粒子の浮遊または沈降が流動性または仕上り
に悪い影響を与えているためである。

以下に実施例により本発明をさらに詳しく説明するがこ
れは発明そのものを限定するものではない。

実施例 １〜４ 第６表に示す粒度分布を有する各種石膏に表中の骨材お
よび水を加えて混合して得たスラリーの物性を第７表に
示す。

なおこのときの石膏、骨材以外の組成は第８表に示す。

この流動性は石膏プラスター組成物として充分使用でき
るものである。

実施例１および２のスラリーを不陸士１１ｍ朋面積１３
ｍ２のコンクリートスラブ上に厚さ２５ｍ朋になるよう
流布したところ４時間後に硬化し、その水平面精度差は
それぞれ２．１ｍｍ，２．９ｍｍの好ましい値となった
。

実施例 ５ １２０ｍｒ厚さのコンクリートスラブ上に厚さ２０ｍ朋
、密度９６ｋｇ／ｍ’のグラスウールを敷き、その上に
厚さ０．１ｕｎのポリエチレン製防水シートを敷き、さ
らにその上部に実施例１に示すα型半水石膏１００重量
部および同じく実施例１の球状転炉スラグ３００重量部
、水５４重量部および第８表の添加剤からなるスラリー
を厚み３０ｍ朋になるよう流布した。

このときのフロー値は１４．２１ｍ粘度は３６ポイズで
あった。

一ケ月経過後、充分強度が発現した後遮音性能を測定し
たところ、第９表の通りとなった。

これにより経済性の高い充分な遮音床が形成されたこと
が明らかになった。

すなわち従来の安息角の小さい骨材ではその流動性が低
いため、プラスター組成物への骨材混入量が制限される
ため、浮床の面積当り重量を遮音性を確保するに充分な
量まで高めるためには流布厚みを増加せねばならなかっ
たが、本発明骨材では比重の大きい骨材を石膏に対して
３＠（重量比）で混入することができたため、流布厚み
を３０ｍ朋にしてなおかつ高い遮音性能が得られたもの
である。

実施例 ６ スラブ上に発泡ポリスチレンｌｏｏｍｍを置き、さらに
Ｏ．Ｌｍｍのポリエチレン防水シートを敷いた後、モル
タル２０ｍ朋を均一に均し床を形成した。

その上部にブチルゴムおよび耐熱塩化ビニルにより被覆
された銅ニッケル合金発熱線を１０ｃｒ間隔で蛇行して
敷設した。

その上に実施例５に使用したスラリーを３０ｍｍ流布し
た。

一方比較として骨材を含まないスラリーを３０ｍＬおよ
び１：３モルタルを３０ｎｍそれぞれ流布硬化させた。

二週間後に表面に感温テープを貼りつけ通電したところ
実施例６の床は表面で全面温度約１８℃と一定になった
が骨材を除いたものは約２℃の差、モルタル床は約３，
５Ｃの温度差が発熱線部分とその間隙部分とに相当する
床表面で生じた。

これは伝熱性の良い転炉スラグが発熱線およびその間隙
に均一に沈降し熱分布を減少させたものである。

以上の記載から明らかなように本発明によると、従来同
一粒度として使用された砂よりも流動性が良い。

また石膏に対して多量の骨材を加えたモルタル組成にお
いても砂に比べはるかに高い自己流動性を示す。

これは骨材そのものがまた自己流動性を有しているから
である。

この特性を用いて骨材と石膏スラリーとを２段階に流動
化させることにより全体的にもさらに高い流動性を得る
ことができたのである。

また、従来の流し延べ床材においてはその混水量管理巾
より多少なりとも多い（作業中は高流動性を得るために
水を多く加えてしまう傾向にあるが）水を加えると骨材
が沈降しそれが下地に沈積することにより見かけ上、下
地の不陸を増加させ、上澄液たる石膏スラリ一層の自己
流動をも阻害し、結果として仕上りの表面精度が悪化す
ることが度度経験された。

特に球形度の低い骨材が沈積すると固く固着するので、
これを建築工事用均し道具で均すには多くの困難がとも
ない、実際には不透明な上澄液たる石膏スラリーの下に
ある沈積層には手のほどこしようがないのが通例であっ
たが、この発明によれば、高流動性を混水量によって調
整する必安がないので、上記の従来工法に伴なう難点は
回避される。

さらに本発明によって得られた硬化後の成形体は２４時
間後でα型半水石膏にあっては圧縮強度８０ｋｇ／Ｃｆ
？Ｌ以上、曲げ強度３０ｋゆ／ｄｍ２以上と允分な強度
を有するものが得られる。

また■型無水石膏においては約５０時間後にα型半水石
膏とほぼ同じ値が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ α型半水ｂ膏、β型半水石膏および■型無水わ膏の
   中から選ばれた少くとも一種類の６膏の粒度分布が重量
   比で ０〜６０μが６０係以上 ０〜１０μが４０係以下 に調整された材料に、骨材の粒度分布が重量比で０．１
   ５ｍｍ以下が２０係以下であり、さらにその粒子比重が
   １．５以上３．６以下、および安息角で測定した粒子の
   球形度が乾燥基準で４５°以下である球形骨材を重量比
   で仙膏：骨材＝１００：５〜１００：４００の割合で含
   ましめることを特徴とする流動性の良い石膏組成物。 ２ 使用される骨材の粒度分布が０．１５ｉｍ以下が１
   ５重量係以下および３．４ｍｍ以上が５重量楚以下であ
   り、かつ骨材が（イ）安息角で測定した粒子球形度が３
   ５°以下の球形炉滓または（０）この炉滓と他の骨材と
   の混合物で安息角が３５°以下の球形炉滓混合物であり
   、仙膏組成物の粘度を１，５ポイズ〜１００ポイズに保
   つに必要とされる分散剤および保水剤を含む特許請求の
   範囲第１項記載の石膏組成物。