プレミックスモルタルに少量のセルロースエーテルを添加するだけで、湿潤モルタルの性能を大幅に向上させることができます。セルロースエーテルはモルタルの施工性能に影響を与える主要な添加剤であることがわかります。セルロースエーテルの種類、粘度、粒子サイズ、粘度、添加量の違いによって、乾式モルタルの性能向上効果も異なります。現在、多くの石材用モルタルや左官用モルタルは保水性が低く、水スラリーは数分間放置すると分離してしまいます。そのため、セメントモルタルにセルロースエーテルを添加することは非常に重要です。それでは、セメントモルタルにおけるセルロースエーテルの働きについて詳しく見ていきましょう。
1.セルロースエーテル保水
保水性はセルロースエーテルの重要な特性であり、国内の多くのドライミックスモルタルメーカー、特に気温の高い南部地域のメーカーが注目する特性でもあります。建材、特にドライミックスモルタルの製造において、セルロースエーテルはかけがえのない役割を果たしており、特に特殊モルタル（改質モルタル）の製造においては、欠かせない重要な成分となっています。
セルロースエーテルの粘度、添加量、周囲温度、分子構造は、その保水性能に大きな影響を与えます。同じ条件下では、セルロースエーテルの粘度が高いほど保水性能が向上し、添加量が多いほど保水性能が向上します。通常、少量のセルロースエーテルでモルタルの保水率を大幅に向上させることができます。添加量が一定レベルに達すると、保水率の増加傾向は鈍化します。セルロースエーテルの保水率は一般的に周囲温度の上昇とともに低下しますが、一部の改質セルロースエーテルも高温条件下で良好な保水性能を発揮します。置換度の低いセルロースエーテルは、より優れた保水性能を備えています。
セルロースエーテル分子上の水酸基とエーテル結合上の酸素原子が水分子と水素結合を形成し、自由水を結合水に変えることで、保水性に優れた効果を発揮します。また、水分子とセルロースエーテル分子鎖との相互拡散により、水分子がセルロースエーテル高分子鎖の内部に入り込み、強い束縛を受けることで、自由水と絡み合った水が形成され、セメントスラリーの保水性が向上します。さらに、セルロースエーテルは、新鮮なセメントスラリーのレオロジー特性、多孔質ネットワーク構造、浸透圧を改善し、あるいはセルロースエーテルのフィルム形成特性によって水の拡散を抑制します。
2.セルロースエーテル増粘およびチキソトロピー
セルロースエーテルは湿潤モルタルに優れた粘性を与え、湿潤モルタルと基層との接着力を大幅に向上させ、モルタルのたわみ防止性能を向上させます。左官モルタル、タイル接着モルタル、外壁断熱システムに広く使用されています。セルロースエーテルの増粘作用は、生材の分散抵抗と均一性を高め、材料の剥離、分離、滲み出しを防止し、繊維コンクリート、水中コンクリート、自己充填コンクリートにも使用できます。
セルロースエーテルのセメント系材料に対する増粘効果は、セルロースエーテル溶液の粘度に由来します。同じ条件下では、セルロースエーテルの粘度が高いほど、改質セメント系材料の粘度は向上します。しかし、粘度が高すぎると、材料の流動性や操作性（石膏ナイフへの付着など）に影響を与えます。高い流動性が求められるセルフレベリングモルタルやセルフコンパクションコンクリートでは、セルロースエーテルの粘度が低いことが求められます。さらに、セルロースエーテルの増粘効果は、セメント系材料の水分要求量を増加させ、モルタルの収量を増加させます。
高粘度セルロースエーテル水溶液は高いチキソトロピー性を有しており、これもセルロースエーテルの主要な特性の一つです。メチルセルロース水溶液は、ゲル温度以下では擬塑性、非チキソトロピー性の流動特性を示しますが、低せん断速度ではニュートン流動特性を示します。擬塑性は、置換基の種類や置換度に関わらず、セルロースエーテルの分子量や濃度の増加とともに増大します。そのため、MC、HPMC、HEMCなど、同じ粘度グレードのセルロースエーテルは、濃度と温度が一定に保たれている限り、常に同じレオロジー特性を示します。温度が上昇すると、構造ゲルが形成され、高いチキソトロピー性流動が発生します。
高濃度かつ低粘度のセルロースエーテルは、ゲル温度以下でもチキソトロピー性を示します。この特性は、施工中の建築モルタルのレベリング性およびたわみ性を調整する上で大きな利点となります。ここで注意すべき点は、セルロースエーテルの粘度が高いほど保水性が向上する一方で、粘度が高いほどセルロースエーテルの相対分子量が高くなり、溶解性が低下するため、モルタルの濃度と施工性に悪影響を与えるということです。
3.セルロースエーテル-空気連行効果
セルロースエーテルは、セメント系生材料に対して顕著な空気連行効果を有します。セルロースエーテルは、親水基（水酸基、エーテル基）と疎水基（メチル基、グルコース環）の両方を有し、界面活性作用を持つ界面活性剤であるため、空気連行効果を有します。セルロースエーテルの空気連行効果は「ボール」効果を生み出し、モルタルの可塑性と平滑性を高め、作業性を向上させるなど、生材料の作業性を向上させます。これは、モルタル舗装に有益です。また、モルタルの生産性を向上させ、モルタルの製造コストを削減します。ただし、硬化物の多孔性を高め、強度や弾性率などの機械的特性を低下させます。
セルロースエーテルは界面活性剤として、セメント粒子に対して湿潤作用や潤滑作用を有し、空気連行作用と相まってセメント系材料の流動性を高めますが、増粘作用によって流動性は低下します。セルロースエーテルがセメント系材料の流動性に及ぼす影響は、可塑化作用と増粘作用の組み合わせです。一般的に、セルロースエーテルの使用量が非常に少ない場合、主に可塑化作用または減水作用として現れます。使用量が多い場合、セルロースエーテルの増粘作用は急速に増加し、空気連行作用は飽和傾向にあるため、増粘作用または水分要求量の増加として現れます。
4.セルロースエーテル遅延効果
セルロースエーテルは、セメントペーストまたはモルタルの凝結時間を延長し、セメントの水和ダイナミクスを遅らせます。これは、新しい混合材料の操作時間を延長し、モルタルの稠度とコンクリートのスランプの時間依存的な低下を改善するのに役立ちますが、建設の進捗を遅らせる可能性もあります。
投稿日時: 2024年9月24日