HPMC（ヒドロキシプロピルメチルセルロース）建設業界で広く使用されている高分子化学物質です。セメント系モルタル、ドライミックスモルタル、接着剤などの製品に広く使用され、増粘、保水性、接着性、施工性の向上など、様々な機能を有しています。モルタルにおけるその役割は特に大きく、特にモルタルのひび割れ抵抗性の向上に大きく貢献しています。
1. 水分保持力の強化
HPMCは優れた保水性を有しており、モルタル施工中に水分が急激に蒸発することを防ぎ、過剰な水分損失による収縮ひび割れを回避します。特に乾燥した高温環境において、HPMCの保水性は特に顕著です。モルタル内の水分は一定期間比較的安定した状態を保つため、早期乾燥を回避でき、これはモルタルのひび割れ耐性を向上させる上で非常に重要です。保水性はセメントの水和プロセスを遅らせ、セメント粒子が水とより長い時間にわたって十分に反応することを可能にし、ひび割れ耐性を向上させます。
2.モルタルの接着性を向上させる
HPMCは増粘剤としてモルタル中に良好な分子ネットワーク構造を形成し、モルタルの接着性と流動性を向上させます。これにより、モルタルと基層との接着強度が向上し、界面層のひび割れが低減されるだけでなく、モルタル全体の靭性も向上し、施工工程における外力によるひび割れの発生も低減します。良好な接着性は、施工中のモルタルの均一性を高め、目地の厚みムラに起因するひび割れを低減します。
3.モルタルの可塑性と作業性を向上させる
HPMCはモルタルの可塑性と操作性を向上させ、施工の利便性を効果的に向上させます。HPMCの増粘作用により、モルタルの接着性と成形性が向上し、施工中のモルタルの不均一性や流動性不良によるひび割れの発生を効果的に低減します。良好な可塑性により、乾燥・収縮時のモルタルへの応力が均一になり、応力の不均一性によるひび割れの発生を低減します。
4. 収縮ひび割れを軽減する
乾燥収縮とは、モルタルの乾燥過程における水分の蒸発によって引き起こされる体積収縮のことです。乾燥収縮が過度に大きくなると、モルタルの表面や内部にひび割れが生じます。HPMCは、高い保水性と可塑性向上効果により、急激な水分蒸発を抑制し、乾燥収縮の発生を低減します。研究によると、HPMCを添加したモルタルは乾燥収縮率が低く、乾燥過程における体積変化も少ないため、乾燥収縮によるひび割れを効果的に防止することが示されています。特に夏場の高温や風通しの良い乾燥した環境下において、大面積の壁や床材にはHPMCが特に重要です。
5.モルタルのひび割れ抵抗性を向上させる
HPMCの分子構造は、モルタル中のセメントやその他の無機材料と特定の化学反応を形成し、硬化後のモルタルのひび割れ抵抗を高めます。このひび割れ強度の向上は、セメントの水和過程におけるHPMCとの結合によるだけでなく、モルタルの靭性もある程度向上させます。硬化後のモルタルの靭性が向上し、大きな外部応力に耐え、ひび割れが発生しにくくなります。特に、温度差が大きい環境や外部荷重の変動が大きい環境において、HPMCはモルタルのひび割れ抵抗を効果的に向上させることができます。
6.モルタルの透水性を高める
HPMCは有機ポリマー材料として、モルタル中に微細なネットワーク構造を形成し、モルタルの緻密性を向上させます。この特性により、モルタルの不浸透性が向上し、水分などの外部媒体の透過性が低減します。湿気や水に濡れた環境では、モルタルの表面や内部のひび割れに水分が侵入しやすくなり、ひび割れの拡大につながります。HPMCを添加することで、水分の浸透を効果的に抑制し、水分の侵入によるひび割れの拡大を抑制できるため、モルタルのひび割れ抵抗がある程度向上します。
7. 微小亀裂の発生と拡大を抑制する
モルタルの乾燥・硬化過程において、内部に微小なひび割れが発生することがよくあります。これらの微小ひび割れは、外力の作用により徐々に拡大し、目に見えるひび割れとなることがあります。HPMCは、その分子構造によりモルタル内部に均一なネットワーク構造を形成し、微小ひび割れの発生確率を低減します。また、たとえ微小ひび割れが発生した場合でも、HPMCは一定のひび割れ防止効果を発揮し、ひび割れの拡大を抑制します。これは、HPMCのポリマー鎖がモルタル内部の分子間相互作用を通じてひび割れの両側にかかる応力を効果的に分散させ、ひび割れの拡大を抑制するためです。
8. モルタルの弾性係数を向上させる
弾性率は、材料の変形抵抗力を示す重要な指標です。モルタルの場合、高い弾性率は外力を受けた際の安定性を高め、過度の変形やひび割れの発生を抑えます。可塑剤としてのHPMCは、モルタル中の弾性率を高めることで、外力を受けてもモルタルの形状をより良く維持し、ひび割れの発生を低減します。
HPMCHPMCは、モルタルの保水性、接着性、可塑性、施工性を向上させ、乾燥収縮ひび割れの発生を低減し、ひび割れ強度、透水性、弾性率を向上させることで、モルタルのひび割れ抵抗性を多方面から効果的に向上させます。したがって、建築用モルタルにHPMCを適用すると、モルタルのひび割れ抵抗性が向上するだけでなく、施工性能が向上し、モルタルの耐用年数が延長されます。
投稿日時: 2024年12月16日