セメントコンクリートと混和剤
セメントに適切な添加物を加え、水と練り合わせる事により得られる硬化物を、コンクリートと称する。一般的なコンクリートは、セメントにポルトランドセメントを用い、これに適切な砂、砂利等の骨材と、改質剤としての混和剤等を添加し、水を加えて「水和反応」を経て、強固な硬化物を得る。いわゆるセメントコンクリートである。
このセメントコンクリートは、建築・土木には絶対的に不可欠な代物であり、硬化物の持つ強靭な物性により、ビルディング、橋梁、トンネル等々が構築されている。この万能とも思えるコンクリートにも弱点がある。一般的なコンクリートは圧縮には強いが、反面、引っ張りや曲げには弱い性質がある。故に、様々な補強方法が採用される事となる。
構造的な補強手段としては、スチール等による補強である。また、セメント成分の性能を補うためには、数々の混和剤と称する改質剤が使用されている。
本稿では、セメントコンクリートに使用される代表的な混和剤を紹介すると同時に、接着剤として使用されるセメント材料にも着目し、その混和剤にも触れる事とする。
セメントコンクリートの混和剤
この混和剤は、無機質系と有機質系に大別される。何れも生コンクリートに於ける流動性や、凝結時間の調整等によるワーカビリティー（作業性）の改善と、硬化後の物性を補うために使用される。無機系の代表的な物にフライアッシュ、高炉スラグ、シリカフューム、ポゾラン、石膏、石灰などがある。また、有機質系の殆どは、界面活性剤と呼ばれる化学物質が使用されている。
- 無機系
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- フライアッシュ...石炭を燃焼させた時に発生する石炭灰に含まれる。微粉末で、コンクリートに添加すると流動性が向上する。
- 高炉スラグ...金属の精錬工程の溶鉱炉中で生産される。金属以外の無機不純物は比重の関係で溶融金属の上に浮き、分離精製される。これが鉱滓（こうさい）と呼ばれる残渣で、一般的にスラグと称する。スラグを添加したコンクリートは硬化物の物性が高く、舗装路等に多用される。
- ポゾラン...シリカとアルミナを主成分とした微粉末で、セメント中にあるアルカリ成分（主に水酸化カルシウム）と水を介して反応（ポゾラン反応）し、強固な硬化物を生成する。コンクリートの物性改善のため使用される。
- 有機系
- 界面活性剤が中心となる。
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- ＡＥ剤...生コンクリートの作業性を改善する目的等で使用される。内部に微細な気泡を生成させ、硬化前にあっては流動性を 付与させ、硬化後には凍結融解に強くなり、また、水密性が向上し水を透し難くなる。
ＡＥとはAir entraining の頭文字であり、コンクリート中に含まれる空気の事である。 - 減水剤...セメント粒子の分散を助けたり初期の水和反応を抑制して、コンクリートの作業性を落とさず、添加する水の量を減らしながら、硬化後の強度を増加させる働きがある。タイプとして、普通型、遅延型、促進型等がある。
- ＡＥ剤...生コンクリートの作業性を改善する目的等で使用される。内部に微細な気泡を生成させ、硬化前にあっては流動性を 付与させ、硬化後には凍結融解に強くなり、また、水密性が向上し水を透し難くなる。
セメント系接着剤の混和剤
セメント系接着剤は、主に建築用として陶磁器タイルの接着に使用される。この初期のものは、セメントと砂で構成されており、水だけで練り、セメントモルタルとして使用されていた。現在では、セメントモルタルの欠点を補うため数々の混和剤が開発されており、殆どのセメントモルタルに混和剤が使用される。
セメント系接着剤はセメントコンクリートと違い、その名の通り接着が目的である。従って、使用される混和剤には、作業性や接着性能を向上せしめる特性が求められる。使用される混和剤には無機系と有機系の物があるが、殆どか有機系で占められており、種類も豊富である。また、セメント系接着剤には、合成樹脂系の混和剤が多く使用される。この混和剤を使用したものは、セメントと合成樹脂で構成されるがゆえに、樹脂モルタルと称する事もある。以下に代表的な混和剤の種類を紹介する。
混和剤の種類と主な特性
- 合成樹脂
- ＥＶＡ（エチレン＝酢酸ビニル共重合樹脂）、アクリル系樹脂等が使用される。 作業性の改善と併せて、接着力の増強のために使用される。この他に耐水性、耐薬品性、及び耐久性の向上にも有効である。また変わった処では、可撓性（柔軟性）を付与する目的にも使用される。
- 水溶性高分子
- セルロース系、ポリビニルアルコール系、アルギンサンソーダ等が使用され、タレ防止、塗布性向上、保水性の改善等、主に作業性の改善のため使用される。
- ※セメント系接着剤への混和剤の使用方法には、予め粉末をセメントや骨材と同時に配合しておき、現場で水を加えて使用するタイプと、合成樹脂と水溶性高分子を水に分散させたものを液状で供給し、現場でセメントと骨材を混合したものに加えて使用するタイプ、の二通りある。
タイルメント商品紹介
| ＥＶ－３００ | 主成分...ＥＶＡ樹脂 用途...モルタル混和用、モルタル塗り継ぎ用 |
|---|---|
| ＭＧ－２５０ | 主成分...合成ゴム系ラテックス 用途...外装タイル張り用 |
| 主成分...粉末状合成樹脂 用途...石材接着用（テラタイト床は床用、テラクイックＭ－2は２時間硬化型） | |
| 主成分...粉末状合成樹脂 用途...屋内外のタイル張り用 |
