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て生成される一連の製品の総称です。アルカリセルロースを異なるエーテル化剤に置き換えることで、異なる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より、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種類に分類できます。置換基の種類により、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）に分類できます。溶解性の違いにより、水溶性（ヒドロキシエチルセルロースなど）と有機溶媒可溶性（エチルセルロースなど）に分類できます。乾式混合モルタルは主に水溶性セルロースで構成され、水溶性セルロースは即時溶解型と表面処理遅延溶解型に分類されます。
モルタルにおけるセルロースエーテルの作用機序は以下のとおりである。
（１）モルタル中のセルロースエーテルが水に溶解すると、表面活性により系内のセメント系材料の有効かつ均一な分布が確保され、保護コロイドとしてのセルロースエーテルが固体粒子を「包み込み」、その外面に潤滑膜の層が形成されるため、モルタル系がより安定し、混合工程中のモルタルの流動性や施工の滑らかさも向上する。
（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、長期間にわたって徐々に放出されるため、モルタルに優れた保水性と作業性を与える。
1. メチルセルロース（MC）
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行うことでセルロースエーテルが生成される。一般的に置換度は1.6～2.0であり、溶解度も置換度によって異なる。非イオン性セルロースエーテルに分類される。
（１）メチルセルロースは冷水に溶けやすく、温水には溶けにくい。その水溶液はpH3～12の範囲で非常に安定している。デンプン、グアーガムなどや多くの界面活性剤との相溶性が高い。温度がゲル化温度に達するとゲル化が起こる。
（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。一般的に、添加量が多く、粒子の細かさが小さく、粘度が高いほど、保水性は高くなります。中でも、添加量が保水性に最も大きな影響を与え、粘度は保水性に直接比例するわけではありません。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します。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くなります。
（３）温度変化はメチルセルロースの保水率に深刻な影響を与えます。一般的に、温度が高いほど保水性は悪くなります。モルタルの温度が４０℃を超えると、メチルセルロースの保水性は著しく低下し、モルタルの施工に深刻な影響を与えます。
（４）メチルセルロースはモルタルの施工性および接着性に大きな影響を与える。ここでいう「接着性」とは、作業者の塗布用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を指す。接着性が高いほどモルタルのせん断抵抗は大きくなり、作業者が使用時に必要とする力も大きくなり、モルタルの施工性能は劣る。メチルセルロースの接着性は、セルロースエーテル製品では中程度のレベルである。
2. ヒドロキシプロピルメチルセルロース（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た後、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製造さ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。メトキシ基とヒドロキシプロピル基の比率が異なるため、その特性も異なります。
（１）ヒドロキシプロピルメチルセルロースは冷水には容易に溶解するが、温水には溶解しにくい。しかし、温水中でのゲル化温度はメチルセルロースよりもかなり高い。冷水中で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る。
（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ており、分子量が大きいほど粘度が高くなります。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。ただし、メチルセルロースに比べて粘度が高いため、温度による影響は小さくなります。室温で保存した場合、溶液は安定しています。
（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とアルカリに対して安定であり、その水溶液はpH2～12の範囲で非常に安定しています。苛性ソーダ水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類に対して安定ですが、塩溶液の濃度が高い場合、ヒドロキシプロピルメチルセルロース溶液の粘度は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、植物性ガムなどの水溶性ポリマー化合物と混合して、均一で粘度の高い溶液を形成できる。
（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る分解を受けにくい。
（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への接着性はメチルセルロースよりも高い。
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原料とし、アセトン存在下でエーテル化剤として酸化エチレンと反応させて製造される。置換度は一般的に1.5～2.0である。強い親水性を持ち、吸湿性が高い。
（１）ヒドロキシエチルセルロースは冷水には溶けやすいが、温水には溶けにくい。その溶液は高温でもゲル化せず安定している。モルタル中で高温下で長期間使用できるが、メチルセルロースに比べて保水性は低い。
（２）ヒドロキシエチルセルロースは一般的な酸や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。水中で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もやや劣る。
（３）ヒドロキシエチルセルロースはモルタルに対しては優れた垂れ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。
（４）国内の一部の企業が生産するヒドロキシエチルセルロースの性能は、水分含有量と灰分含有量が高いため、メチルセルロースの性能よりも明らかに劣る。
4. カルボキシメチルセルロース（CMC）
イオン性セルロースエーテルは、天然繊維（綿など）をアルカリ処理した後、モノクロロ酢酸ナトリウムをエーテル化剤として用い、一連の反応処理を経て製造される。置換度は一般的に0.4～1.4であり、その性能は置換度に大きく左右される。
（１）カルボキシメチルセルロースは吸湿性が高く、通常の条件下で保管するとより多くの水分を含んだ。
（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、温度の上昇とともに粘度が低下します。温度が５０℃を超えると、粘度は不可逆的になります。
（３）その安定性はpHに大きく影響される。一般的に、石膏系モルタルには使用できるが、セメント系モルタルには使用できない。強アルカリ性の場合、粘度が低下する。
（４）その保水性はメチルセルロースよりもはるかに低い。石膏系モルタルに対して遅延効果があり、強度を低下させる。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かなり低い。
再分散性ポリマーゴム粉末
再分散性ゴム粉末は、特殊なポリマーエマルジョンを噴霧乾燥して製造されます。製造工程において、保護コロイド、固結防止剤などが不可欠な添加剤となります。乾燥後のゴム粉末は、80～100mm程度の球状粒子が集まったものです。これらの粒子は水に溶解し、元のエマルジョン粒子よりわずかに大きい安定な分散液を形成します。この分散液は脱水乾燥後にフィルムを形成します。このフィルムは一般的なエマルジョンフィルムと同様に不可逆的であり、水に接触しても再分散しません。
再分散性ゴム粉末は、スチレン-ブタジエン共重合体、第三級炭酸エチレン共重合体、エチレン-酢酸酢酸共重合体などに分類でき、これらをベースにシリコーン、ビニルラウレートなどをグラフトして性能を向上させます。さまざまな改質方法により、再分散性ゴム粉末は耐水性、耐アルカリ性、耐候性、柔軟性などのさまざまな特性を持つようになります。ビニルラウレートとシリコーンを含むため、ゴム粉末は優れた疎水性を持ちます。Tg値が低く、柔軟性に優れた高分岐ビニル第三級炭酸エステル。
これらのゴム粉末をモルタルに添加すると、いずれもセメントの凝結時間を遅延させる効果がありますが、その遅延効果は類似のエマルジョンを直接添加した場合よりも小さいです。比較すると、スチレンブタジエンが最も遅延効果が大きく、エチレン酢酸ビニルが最も遅延効果が小さいです。添加量が少なすぎると、モルタルの性能向上効果は顕著ではありません。
ポリプロピレン繊維
ポリプロピレン繊維は、ポリプロピレンを原料とし、適切な量の改質剤を添加して作られます。繊維径は一般的に約40ミクロン、引張強度は300～400MPa、弾性率は3500MPa以上、極限伸長率は15～18%です。その性能特性は以下のとおりです。
（１）ポリプロピレン繊維はモルタル中に三次元的にランダムな方向に均一に分布し、ネットワーク補強システムを形成します。モルタル１トンあたりポリプロピレン繊維１kgを加えると、３０００万本以上のモノフィラメント繊維が得られます。
（２）ポリプロピレン繊維をモルタルに加えることで、モルタルの塑性状態における収縮ひび割れを効果的に低減できます。これらのひび割れが目に見えるかどうかは関係ありません。また、新鮮なモルタルの表面ブリーディングや骨材の沈下を大幅に低減できます。
（３）モルタル硬化体の場合、ポリプロピレン繊維は変形亀裂の数を大幅に減らすことができます。つまり、モルタル硬化体が変形によって応力を生じると、その応力に抵抗して伝達することができます。モルタル硬化体に亀裂が生じた際には、亀裂先端の応力集中を緩和し、亀裂の拡大を抑制することができます。
（４）モルタル製造におけるポリプロピレン繊維の効率的な分散は難しい問題となる。混合装置、繊維の種類と添加量、モルタルの比率とそのプロセスパラメータはすべて分散に影響を与える重要な要素となる。
空気連行剤
空気連行剤は、生コンクリートやモルタル中に物理的な方法で安定した気泡を形成できる界面活性剤の一種です。主なものとしては、ロジンとその熱硬化性ポリマー、非イオン性界面活性剤、アルキルベンゼンスルホン酸塩、リグノスルホン酸塩、カルボン酸とその塩などが挙げられます。
空気連行剤は、左官モルタルや石積みモルタルの製造によく用いられます。空気連行剤を添加すると、モルタルの性能に変化が生じます。
（１）気泡の導入により、練りたてのモルタルの容易性と施工性が向上し、ブリーディングが減少する。
（２）空気連行剤だけを使用すると、モルタルの型枠の強度と弾性が低下します。空気連行剤と減水剤を一緒に使用し、比率が適切であれば、強度値は低下しません。
（３）硬化モルタルの耐凍害性を大幅に向上させ、モルタルの不透水性を向上させ、硬化モルタルの耐侵食性を向上させることができる。
（４）空気連行剤はモルタルの空気量を増加させ、モルタルの収縮を増加させますが、減水剤を添加することで収縮値を適切に低減できます。
空気連行剤の添加量は非常に少なく、一般的にセメント系材料全体の数万分の1程度であるため、モルタル製造時に正確に計量・混合することが不可欠です。攪拌方法や攪拌時間などの要因は、空気連行量に大きな影響を与えます。したがって、現在の国内の生産・建設状況においては、モルタルへの空気連行剤の添加には多くの実験が必要となります。
早期強度剤
コンクリートやモルタルの初期強度を向上させるために使用される硫酸塩系早期強度増強剤は、一般的に使用されており、主に硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カリウムアルミニウムなどが含まれる。
一般的に、無水硫酸ナトリウムは広く使用されており、使用量が少なく、初期強度効果は良好ですが、使用量が多すぎると、後期に膨張やひび割れを引き起こし、同時にアルカリの逆流が発生し、表面装飾層の外観や効果に影響を与えます。
ギ酸カルシウムも優れた不凍剤です。初期強度発現が良好で、副作用が少なく、他の添加剤との相溶性も良好であり、多くの特性が硫酸塩系初期強度発現剤よりも優れていますが、価格は高めです。
不凍液
モルタルを氷点下の温度で使用する場合、凍結防止対策を講じなければ、凍害が発生し、硬化体の強度が損なわれます。凍結防止剤は、凍結防止とモルタルの初期強度向上という2つの方法で凍害を防ぎます。
一般的に使用される不凍剤の中で、亜硝酸カルシウムと亜硝酸ナトリウムは最も優れた不凍効果を発揮します。亜硝酸カルシウムはカリウムイオンとナトリウムイオンを含まないため、コンクリートに使用するとアルカリ骨材の発生を抑制できますが、モルタルに使用すると作業性がやや劣ります。一方、亜硝酸ナトリウムは作業性が優れています。不凍剤は、早期強度増強剤や減水剤と組み合わせて使用することで、良好な結果が得られます。不凍剤を添加した乾式混合モルタルを極低温下で使用する場合は、温水で混合するなどして、混合物の温度を適切に上昇させる必要があります。
不凍液の量が多すぎると、後期のモルタルの強度が低下し、硬化後のモルタルの表面にアルカリ還元などの問題が発生し、表面装飾層の外観や効果に影響を及ぼします。
投稿日時：2023年1月16日