混和剤は建築用乾式混合モルタルの性能を向上させる上で重要な役割を果たしますが、乾式混合モルタルを添加すると、乾式混合モルタル製品の材料コストが従来のモルタルの材料コストに比べて大幅に高くなり、材料費の40％以上を占めます。乾式混合モルタルの材料費です。
上記の理由に基づいて、本論文は、一般的に使用される混和剤のいくつかの基本特性を分析および比較し、これに基づいて、混和剤を使用した乾式混合モルタル製品の性能を研究します。
1.保水剤
保水剤は乾式混合モルタルの保水性能を向上させる重要な混和剤であり、乾式混合モルタル材料のコストを決定する重要な混和剤の一つでもあります。
1.1 セルロースエーテル
セルロースエーテルとは、アルカリセルロースとエーテル化剤を一定条件下で反応させて生成する一連の生成物の総称です。アルカリセルロースをさまざまなエーテル化剤で置き換えると、さまざまなセルロースエーテルが得られます。置換基のイオン化特性に従って、セルロース エーテルはイオン性 (カルボキシメチル セルロースなど) と非イオン性 (メチル セルロースなど) の 2 つのカテゴリに分類できます。セルロースエーテルは置換基の種類によりモノエーテル（メチルセルロースなど）と混合エーテル（ヒドロキシプロピルメチルセルロースなど）に分けられます。溶解度の違いにより、水溶性（ヒドロキシエチルセルロースなど）と有機溶剤可溶性（エチルセルロースなど）に分けることができます。乾式混合モルタルは主に水溶性セルロースであり、水溶性セルロースは瞬間タイプと表面処理遅延溶解タイプに分かれます。
モルタル中でのセルロースエーテルの作用メカニズムは次のとおりです。
(1) モルタル中のセルロースエーテルが水に溶解した後、界面活性によりセメント系材料の効率的かつ均一な分散が確保され、セルロースエーテルが保護コロイドとして固体を「包み込み」ます。粒子とその外表面に潤滑膜の層が形成され、モルタルシステムがより安定し、混合プロセス中のモルタルの流動性と施工の滑らかさも向上します。
(2) セルロースエーテル溶液は、その分子構造によりモルタル中の水分が失われにくく、長期間かけて徐々に水分を放出するため、モルタルの保水性と作業性が良好です。
1.1.1 メチルセルロース (MC) の分子式 [C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n]x
精製綿をアルカリ処理した後、塩化メタンをエーテル化剤として一連の反応を経てセルロースエーテルが生成されます。一般に置換度は1.6～2.0であり、置換度が異なると溶解度も異なります。非イオン性セルロースエーテルに属します。
(1) メチルセルロースは冷水には溶けますが、熱水には溶けにくくなります。その水溶液はpH=3～12の範囲で非常に安定です。でんぷん、グアーガム等や多くの界面活性剤との相溶性が良好です。温度がゲル化温度に達するとゲル化が起こります。
(2) メチルセルロースの保水性は、メチルセルロースの添加量、粘度、粒子の細かさ、溶解速度に依存します。一般に添加量が多く、繊度が小さく、粘度が大きいほど保水率が高くなります。このうち、保水率に最も大きな影響を与えるのは添加量であり、粘度の大小と保水率の高低は比例しない。溶解速度は主にセルロース粒子の表面改質の程度と粒子の細かさに依存します。上記セルロースエーテルの中でも、保水率が高いのはメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースである。
(3) 温度変化はメチルセルロースの保水率に大きな影響を与えます。一般に、温度が高くなるほど保水性は悪くなります。モルタル温度が40℃を超えるとメチルセルロースの保水性が著しく低下し、モルタルの施工に重大な影響を及ぼします。
(4) メチルセルロースはモルタルの構造と接着に大きな影響を与えます。ここでいう「接着力」とは、作業者の塗布具と壁下地との間に感じる接着力、すなわちモルタルのせん断抵抗のことを指します。接着性が高く、モルタルのせん断抵抗が大きく、使用過程で作業者に要求される強度も大きく、モルタルの施工性は悪い。セルロースエーテル製品では、メチルセルロースの接着力は中程度です。
1.1.2 ヒドロキシプロピル メチルセルロース (HPMC) の分子式は [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3]n]x です。
ヒドロキシプロピルメチルセルロースは、近年生産量と消費量が急増しているセルロースの一種です。精製綿をエーテル化剤としてプロピレンオキシドと塩化メチルを用いてアルカリ処理し、一連の反応を経て製造される非イオン性セルロース混合エーテルです。置換度は1.2～2.0が一般的です。メトキシル含有量とヒドロキシプロピル含有量の比率が異なるため、その特性は異なります。
(1) ヒドロキシプロピルメチルセルロースは冷水には溶けやすいが、熱水には溶けにくい。しかし、熱水中でのゲル化温度はメチルセルロースのゲル化温度よりも大幅に高くなります。冷水への溶解性もメチルセルロースに比べて大幅に向上します。
(2) ヒドロキシプロピルメチルセルロースの粘度は分子量に関係し、分子量が大きくなるほど粘度は高くなります。温度も粘度に影響し、温度が上昇すると粘度は低下します。ただし、粘度が高いため、メチルセルロースよりも温度が低くなります。その溶液は室温で保存すると安定です。
(3) ヒドロキシプロピルメチルセルロースの保水性は添加量、粘度等に依存し、同一添加量における保水率はメチルセルロースに比べて高い。
(4) ヒドロキシプロピルメチルセルロースは酸、アルカリに対して安定であり、その水溶液はpH=2～12の範囲で非常に安定です。苛性ソーダや石灰水は性能にほとんど影響を与えませんが、アルカリは溶解を早め、粘度を増加させる可能性があります。ヒドロキシプロピルメチルセルロースは食塩に対して安定ですが、食塩水の濃度が高いとヒドロキシプロピルメチルセルロース溶液の粘度が高くなる傾向があります。
(5) ヒドロキシプロピルメチルセルロースは、水溶性高分子化合物と混合して均一で粘度の高い溶液を形成することができます。ポリビニルアルコール、デンプンエーテル、植物性ガムなど
(6) ヒドロキシプロピルメチルセルロースは、メチルセルロースよりも酵素耐性に優れ、溶液がメチルセルロースよりも酵素により分解されにくい。
(7) ヒドロキシプロピルメチルセルロースのモルタル構造への接着力はメチルセルロースよりも優れています。
1.1.3 ヒドロキシエチルセルロース (HEC)
精製綿をアルカリ処理し、アセトン存在下でエーテル化剤としてエチレンオキシドと反応させたものです。置換度は1.5～2.0が一般的です。親水性が強く、水分を吸収しやすい性質があります。
(1) ヒドロキシエチルセルロースは冷水には溶けますが、熱水には溶けにくい性質があります。その溶液は高温でもゲル化せずに安定です。モルタル中での高温下でも長時間使用できますが、保水性はメチルセルロースに比べて劣ります。
(2) ヒドロキシエチルセルロースは一般的な酸、アルカリに対して安定です。アルカリは溶解を促進し、粘度をわずかに増加させる可能性があります。水への分散性はメチルセルロースやヒドロキシプロピルメチルセルロースより若干劣ります。。
(3) ヒドロキシエチルセルロースはモルタルに対して優れた垂れ防止性能を持っていますが、セメントに対しては遅延時間が長くなります。
1.1.4 カルボキシメチルセルロース (CMC) [C6H7O2(OH)2och2COONa]n
イオン性セルロースエーテルは、天然繊維（綿など）をエーテル化剤としてモノクロロ酢酸ナトリウムを用いてアルカリ処理し、一連の反応処理を経て製造されます。置換度は0.4～1.4が一般的であり、置換度によって性能が大きく左右されます。
(1) カルボキシメチルセルロースは吸湿性が高く、一般的な条件下で保存するとより多くの水分を含みます。
(2) カルボキシメチルセルロース水溶液はゲルを生成せず、温度の上昇とともに粘度が低下します。温度が50℃を超えると、粘度は不可逆になります。
(3) 安定性は pH に大きく影響されます。一般的に石膏系モルタルには使用可能ですが、セメント系モルタルには使用できません。アルカリ性が高くなると粘度が下がります。
(4) 保水性がメチルセルロースに比べてはるかに低い。石膏系モルタルに対して遅延効果があり、強度が低下します。ただし、カルボキシメチルセルロースの価格はメチルセルロースの価格よりも大幅に低いです。
投稿日時: 2023 年 3 月 23 日