1. 保水の必要性
建設にモルタルを必要とするあらゆる種類の下地は、ある程度の吸水性を持っています。下地層がモルタル内の水を吸収すると、モルタルの施工性が低下し、ひどい場合にはモルタル内のセメント質材料が完全に水和せず、強度、特に硬化したモルタル間の界面強度が低下します。と下地層が密着し、モルタルに亀裂が入って脱落することがあります。左官モルタルが適切な保水性能を有していれば、モルタルの施工性を効果的に向上させることができるだけでなく、モルタル中の水分が下地層に吸収されにくくなり、セメントの水和を十分に確保することができる。
2. 従来の保水方法の問題点
従来の解決策はベースに水を与えることですが、ベースを均一に湿らせることを保証することは不可能です。基材上のセメントモルタルの理想的な水和目標は、セメント水和生成物が基材とともに水を吸収し、基材に浸透し、基材と効果的な「重要な結合」を形成して、必要な接着強度を達成することです。下地の表面に直接散水すると、温度、散水時間、散水の均一性の違いにより、下地の吸水量に大きなばらつきが生じます。下地は吸水性が少ないのでモルタル内の水を吸収し続けます。セメントの水和が進行する前に水が吸収され、セメントの水和とマトリックスへの水和生成物の浸透に影響を与えます。下地の吸水性が大きく、モルタル内の水が下地に流れ込みます。媒体の移動速度が遅く、モルタルとマトリックスの間に水分の多い層が形成されることもあり、これも接着強度に影響します。したがって、一般的な下地潅水方法を使用すると、壁下地の吸水性が高いという問題を効果的に解決できないだけでなく、モルタルと下地の接着強度に影響を及ぼし、空洞やひび割れが発生する可能性があります。
3. 保水のためのさまざまなモルタルの要件
特定の地域および同様の温湿度条件の地域で使用される左官モルタル製品の保水率目標を以下に提案します。
①高吸水性下地左官モルタル
空気混入コンクリートに代表される各種軽量間仕切板やブロックなどの高吸水性下地材は、吸水量が大きく、持続時間が長いという特徴を持っています。このような下地に使用する左官モルタルは保水率88％以上のものを使用してください。
②低吸水性下地左官モルタル
外壁断熱用ポリスチレンボードなどの現場打ちコンクリートに代表される低吸水性下地材は、吸水性が比較的小さい。このような下地に使用する左官モルタルは保水率が88％以上である必要があります。
③薄層左官モルタル
薄層左官工事とは、左官層の厚さが3～8mmの左官工事を指します。この種の左官工事は左官層が薄いため水分が抜けやすく、作業性や強度に影響を与えます。この左官工事に使用されるモルタルは保水率99％以上です。
④厚層左官モルタル
厚層左官工事とは、左官1層の厚さが8mm～20mmの左官工事を指します。この種の左官構造は左官層が厚いため水分が失われにくいため、左官モルタルの保水率は88％以上でなければなりません。
⑤耐水パテ
耐水パテは極薄の左官材として使用され、一般的な施工厚さは1～2mmです。このような材料には、加工性や接着強度を確保するために極めて高い保水性が求められます。パテ材の保水率は99％以上とし、外壁用パテの保水率が内壁用パテよりも大きいものを使用してください。
4. 保水材の種類
セルロースエーテル
1) メチルセルロースエーテル(MC)
2) ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル(HPMC)
3) ヒドロキシエチルセルロースエーテル(HEC)
4) カルボキシメチルセルロースエーテル(CMC)
5) ヒドロキシエチルメチルセルロースエーテル(HEMC)
デンプンエーテル
1) 変性デンプンエーテル
2) グアーエーテル
変性ミネラル保水増粘剤（モンモリロナイト、ベントナイトなど）
5、以下はさまざまな材料の性能に焦点を当てます
1.セルロースエーテル
1.1 セルロースエーテルの概要
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。アルカリ繊維を異なるエーテル化剤で置き換えるため、異なるセルロースエーテルが得られます。セルロースエーテルは、その置換基のイオン化特性に応じて、カルボキシメチルセルロース (CMC) などのイオン性と、メチルセルロース (MC) などの非イオン性の 2 つのカテゴリーに分類できます。
セルロースエーテルは置換基の種類により、メチルセルロースエーテル（MC）などのモノエーテルと、ヒドロキシエチルカルボキシメチルセルロースエーテル（HECMC）などの混合エーテルに分類できます。溶ける溶媒の違いにより、「水溶性」と「有機溶剤可溶」の2種類に分けられます。
1.2 主なセルロースの種類
カルボキシメチルセルロース（CMC）、実用置換度：0.4～1.4。エーテル化剤、モノオキシ酢酸；溶解溶媒、水；
カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース（CMHEC）、実用置換度：0.7～1.0。エーテル化剤、モノオキシ酢酸、エチレンオキシド；溶解溶媒、水；
メチルセルロース（MC）、実用置換度：1.5～2.4。エーテル化剤、塩化メチル。溶解溶媒、水；
ヒドロキシエチルセルロース（HEC）、実用置換度：1.3～3.0。エーテル化剤、エチレンオキシド；溶解溶媒、水；
ヒドロキシエチルメチルセルロース（HEMC）、実用置換度：1.5～2.0。エーテル化剤、エチレンオキシド、塩化メチル；溶解溶媒、水；
ヒドロキシプロピルセルロース（HPC）、実用置換度：2.5～3.5。エーテル化剤、プロピレンオキシド；溶解溶媒、水；
ヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）、実用置換度：1.5～2.0。エーテル化剤、プロピレンオキサイド、塩化メチル；溶解溶媒、水；
エチルセルロース（EC）、実用置換度：2.3～2.6。エーテル化剤、モノクロロエタン。溶解溶剤、有機溶剤;
エチルヒドロキシエチルセルロース（EHEC）、実用置換度：2.4～2.8。エーテル化剤、モノクロロエタン、エチレンオキシド；溶解溶剤、有機溶剤;
1.3 セルロースの性質
1.3.1 メチルセルロースエーテル (MC)
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性が高くなります。このうち、保水性に最も影響を与えるのは添加量であり、最低粘度は保水度とは直接比例しない。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。セルロースエーテルの中でもメチルセルロースは保水率が高い。
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非常に悪くなり、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施工性や接着性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、使用時に作業者の力がより必要となり、モルタルの施工性が低下します。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。
1.3.2 ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル (HPMC)
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繊維製品です。
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た非イオン性セルロース混合エーテルです。置換度は通常１．５〜２．０である。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。メトキシル含量が高く、ヒドロキシプロピル含量が低いため、メチルセルロースに近い性能を示します。メトキシル含量が低く、ヒドロキシプロピル含量が高いため、性能はヒドロキシプロピルセルロースに近いです。
①ヒドロキシプロピルメチルセルロースは冷水に溶けやすく、熱水には溶けにくくなります。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、その粘度はメチルセルロースよりも温度の影響を受けません。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量は添加量、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よりも高くなります。
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、水溶液はPH=2～12の範囲で非常に安定です。苛性ソーダと石灰水はその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、粘度をわずかに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と混合することで、より粘度の高い均一で透明な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は、メチルセルロースに比べモルタル構造物への接着力が高い。
1.3.3 ヒドロキシエチルセルロースエーテル (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。置換度は通常１．５〜２．０である。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です。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は垂れ下がり防止性能に優れていますが、セメントに対しては遅延時間が長くなります。
④一部の国内企業が生産するヒドロキシエチルセルロースは、水分含有量と灰分が多いため、メチルセルロースよりも性能が明らかに低い。
1.3.4 カルボキシメチル セルロース エーテル (CMC) は、天然繊維 (綿、麻など) をアルカリ処理し、エーテル化剤としてモノクロロ酢酸ナトリウムを使用し、一連の反応処理を経てイオン性セルロース エーテルを生成します。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、通常の状態で保存すると多量の水分を含みます。
②ヒドロキシメチルセルロース水溶液はゲルを生成せず、温度が上昇すると粘度が低下します。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。
2. 変性デンプンエーテル
モルタルに一般的に使用されるデンプンエーテルは、いくつかの多糖類の天然ポリマーから変性されたものです。ジャガイモ、トウモロコシ、キャッサバ、グアー豆などは、様々な変性デンプンエーテルに変性されます。モルタルに一般的に使用されるデンプンエーテルは、ヒドロキシプロピルデンプンエーテル、ヒドロキシメチルデンプンエーテルなどです。
一般に、ジャガイモ、トウモロコシ、キャッサバから改質されたデンプンエーテルは、セルロースエーテルよりも保水性が大幅に低くなります。変性の程度が異なるため、酸とアルカリに対する安定性が異なります。石膏ベースのモルタルに使用できる製品もあれば、セメントベースのモルタルには使用できない製品もあります。デンプンエーテルのモルタルへの適用は、主にモルタルの垂れ防止特性を改善し、湿ったモルタルの付着を軽減し、開口時間を延長するための増粘剤として使用されます。
デンプンエーテルはセルロースと一緒に使用されることが多く、その結果、2 つの製品の特性と利点が相補的に得られます。デンプンエーテル製品はセルロースエーテルよりもはるかに安価であるため、モルタルにデンプンエーテルを適用すると、モルタル配合のコストが大幅に削減されます。
3. グアーガムエーテル
グアーガムエーテルは、天然のグアー豆を加工した特殊な性質を持つエーテル化多糖類の一種です。主にグアーガムとアクリル官能基のエーテル化反応により、2-ヒドロキシプロピル官能基を含む構造、すなわちポリガラクトマンノース構造が形成されます。
①グアーガムエーテルはセルロースエーテルに比べて水に溶けやすいです。基本的にPHはグアーガムエーテルの性能に影響を与えません。
②低粘度かつ低用量の条件下では、グアーガムは等量のセルロースエーテルを置き換えることができ、同様の保水性を持ちます。しかし、粘稠度、たわみ防止、チキソトロピー性などは明らかに改善されています。
③高粘度、多量の条件下ではグアーガムはセルロースエーテルの代替にはなりませんので、両者を混合して使用するとより良い性能が得られます。
④石膏系モルタルにグアーガムを塗布すると、施工時の粘着力が大幅に軽減され、施工がスムーズになります。石膏モルタルの硬化時間や強度に悪影響を及ぼしません。
⑤ グアーガムをセメント系石材や左官モルタルに適用すると、セルロースエーテルを等量置換し、モルタルの耐タレ性、チキソトロピー性、施工性の平滑性が向上します。
⑥粘度が高く保水剤の含有量が多いモルタルではグアーガムとセルロースエーテルが相乗して優れた効果を発揮します。
⑦ グアーガムは、タイル接着剤、地盤セルフレベリング剤、耐水パテ、壁断熱用ポリマーモルタルなどの製品にも使用できます。
4. 変性ミネラル保水増粘剤
天然鉱物を改質・配合して作られた保水増粘剤が中国で応用されています。保水性増粘剤の調製に使用される主な鉱物は、セピオライト、ベントナイト、モンモリロナイト、カオリンなどです。これらの鉱物は、カップリング剤などの修飾により、一定の保水性と増粘性を備えています。このようなモルタルに塗布される保水性増粘剤には次のような特徴があります。
① 通常モルタルの性能を大幅に向上させ、セメントモルタルの操作性の悪さ、混合モルタルの強度の低さ、耐水性の悪さの問題を解決します。
②一般産業用建築物や民間建築物向けに、強度の異なるモルタル製品を配合可能です。
③材料費が安い。
④有機系保水剤に比べて保水性が低く、作製したモルタルの乾燥収縮値が比較的大きく、凝集性が低下します。
投稿時間: 2023 年 3 月 3 日