混和剤は建築用ドライミックスモルタルの性能向上に重要な役割を果たしますが、ドライミックスモルタルを添加すると、ドライミックスモルタル製品の材料コストが従来のモルタルに比べて大幅に高くなり、ドライミックスモルタルの材料コストの 40% 以上を占めます。
上記の理由に基づいて、本論文では、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ドライミックスモルタル製品の性能を研究します。
1. 保水剤
保水剤は、ドライミックスモルタルの保水性能を向上させるための重要な混和剤であり、ドライミックスモルタル材料のコストを決定する重要な混和剤の1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は、アルカリセルロースとエーテル化剤を特定の条件下で反応させることで生成され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に置き換えることで、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応じて、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されます。置換基の種類に応じて、セルロースエーテルはモノエーテル（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。溶解度の差に応じて、水溶性（ヒドロキシエチルセルロースなど）、有機溶媒可溶性（エチルセルロースなど）などに分けられます。ドライミックスモルタルは主に水溶性セルロースで、水溶性セルロースはインスタントタイプと表面処理された遅延溶解タイプに分けられます。
モルタルにおける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すると、表面活性によりシステム内におけるセメント質材料の有効かつ均一な分布が確保され、セルロースエーテルが保護コロイドとして固体粒子を「包み込み」、その外表面に潤滑膜層が形成されるため、モルタルシステムの安定性が向上し、混合工程におけるモルタルの流動性が向上し、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、長時間かけて徐々に水分を放出し、モルタルに良好な保水性と作業性を付与します。
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を生成します。一般的に置換度は1.6～2.0で、置換度によって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溶けますが、温水には溶けにくいです。水溶液はpH3～12の範囲で非常に安定しています。デンプン、グアーガムなど、多くの界面活性剤との相溶性も良好です。ゲル化温度に達するとゲル化します。
（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、溶解速度に依存する。一般的に、添加量が多く、細かさが小さく、粘度が大きいほど保水性は高くなる。その中でも、添加量は保水性に最も大きく影響し、粘度の高さは保水性の高さに正比例しない。溶解速度は主にセルロース粒子の表面改質度と粒子の細かさに依存する。上記のセルロースエーテルの中で、メチルセルロースとヒドロキシプロピルメチルセルロースは保水性が高い。
（3）温度変化はメチルセルロースの保水性に重大な影響を与えます。一般的に、温度が高いほど保水性は低下します。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与えます。
（4）メチルセルロースはモルタルの施工性と接着性に大きな影響を与えます。ここで言う「接着性」とは、作業者の塗布具と壁下地との間に感じる接着力、つまりモルタルのせん断抵抗を指します。接着性が高く、モルタルのせん断抵抗が大きく、作業者が使用過程で要求する強度も大きく、モルタルの施工性は劣ります。セルロースエーテル製品におけるメチルセルロースの接着性は中程度です。
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である。
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速に増加しているセルロースの一種です。精製綿をアルカリ処理し、プロピレンオキシドと塩化メチルをエーテル化剤として一連の反応を経て得られる非イオン性セルロース混合エーテルです。置換度は一般的に1.2～2.0です。メトキシル基含有量とヒドロキシプロピル基含有量の比率の違いにより、様々な特性を有しています。
（1）ヒドロキシプロピルメチルセルロースは冷水に容易に溶けますが、熱水には溶けにくいです。しかし、熱水中でのゲル化温度はメチルセルロースよりも大幅に高く、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ています。
（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と相関関係にあり、分子量が大きいほど粘度は高くなります。温度も粘度に影響を与え、温度が上昇すると粘度は低下します。しかし、その高い粘度はメチルセルロースに比べて温度の影響を受けにくく、室温で保存しても溶液は安定です。
（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、粘度などに依存し、同じ添加量ではメチルセルロースよりも保水性が高い。
（4）ヒドロキシプロピルメチルセルロースは酸および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しています。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、アルカリは溶解を促進し、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一般的な塩に対して安定ですが、塩溶液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増加する傾向があります。
（5）ヒドロキシプロピルメチルセルロースは、ポリビニルアルコール、デンプンエーテル、植物ガムなどの水溶性高分子化合物と混合することで、均一で粘度の高い溶液を形成できます。
（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が優れており、その溶液はメチルセルロースよりも酵素によって分解されにくい。
（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に対する接着性はメチルセルロースよりも高い。
1.1.3 ヒドロキシエチルセルロース（HEC）
アルカリ処理した精製綿を、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て作られます。置換度は一般的に1.5～2.0で、親水性が強く、吸湿性に優れています。
（1）ヒドロキシエチルセルロースは冷水に溶けますが、温水には溶けにくいです。その溶液は高温でも安定しており、ゲル化しません。モルタル中で高温下でも長期間使用できますが、保水性はメチルセルロースよりも低いです。
（2）ヒドロキシエチルセルロースは一般的な酸およびアルカリに対して安定である。アルカリは溶解を促進し、粘度をわずかに上昇させる可能性がある。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に比べてやや劣る。
（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たわみ防止性能を有するが、セメントに対しては遅延時間が長くなる。
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）をアルカリ処理し、モノクロロ酢酸ナトリウムをエーテル化剤として一連の反応処理を施すことで製造されます。置換度は一般的に0.4～1.4で、その性能は置換度に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管した場合、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、温度上昇とともに粘度は低下する。50℃を超えると粘度は不可逆的となる。
（3）その安定性は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できますが、セメント系モルタルには使用できません。アルカリ性が高いと粘度が低下します。
（4）保水性はメチルセルロースに比べてはるかに低く、石膏系モルタルの硬化を遅らせ、強度を低下させるという欠点がある。しかし、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よりも大幅に低い。
投稿日時: 2023年3月23日