JPH0426535A - セメント混和材及びポリマーセメント組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、初期収縮の改善されたポリマーセメント用の
セメント混和材とそれを使用したポリマーセメント組成
物に関し、詳しくは、一般に利用されている壁材、補修
材及び防水材等の他、高品質や高耐久性のコンクリート
やグラウト材、あるいは、建材など多岐にわたって使用
される、ポリマーセメント用のセメント混和材とそれを
使用したポリマーセメント組成物に関する。

（従来の技術及びその課題） 従来より、接着性や作業性あるいはひび割れ抵抗性など
を改善する目的でポリマーセメントは広範囲に利用され
てきている。

しかしながら、これらのうち、特に、親水性のある七ツ
マ−を共重合体組成物中に含んだポリマーを添加した場
合には、初期に急激な収縮が生じ、また、コンクリート
やグラウト材においては、透き間を生じたりして、健全
な構造体が得られないという課題があった。

ポリマーセメントは、緻密性とひび割れ抵抗性が優れて
いることにより、最近、新しい技術として耐久性の強い
コンクリートや締め固めが不用なコンクリートであるハ
イパーフォーマンスコンクリートなどへの応用が検討さ
れているが、これらの分野への展開を考えると、この初
期の収縮を改善して不等沈下などを生じないようにする
ことが切望されている。

本発明者らは、前記の課題を解決すべく種々検討を加え
た結果、特定の膨張性混和材を使用することにより前記
課題を解決し、初期収縮の少ないセメント組成物の提供
が可能であることを知見し本発明を完成するに至った。

（課題を解決するための手段） 即ち、本発明は、比表面積が２ｒｒｆ／ｇ以上の膨張性
混和材と、ポリマーとを主成分とするセメント混和材で
あり、さらに、セメント質物質と該セメント混和材とを
含有してなるポリマーセメント組成物である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に係る膨張性混和材とは、成分的には、アライン
鉱物系、酸化カルシウム系、仮焼ミゴウバン系、結晶性
や非晶質性の、あるいは両者の混合物であるカルシウム
アルミネート−ＣａＳＯ，系及びＣａＳＯ４系等のよう
に、反応により膨張性水和物であるエトリンガイトやＣ
ａ　（ＯＨ）　ｚを生成するものであり、また、鉄粉な
どのように水酸化物を生成するものも含まれる。このう
ち、膨張材として通常使用されている、アライン鉱物系
及び酸化カルシウム系の使用が、その安全性の面から好
ましく、各々、電気化学工業■製部品名［デンカ−Ｃ５
ＡＪや小野田セメント■製画品名［オノダーエクスバン
］などとして市販されているものが成分的に使用可能で
ある。

本発明に係る膨張性混和材は、粉砕して、比表面積を大
としたものである。通常、市販の膨張材のガス吸着法に
よる比表面積は、２ｒｒｆ／ｇを越えることはないが、
本発明に係る膨張性混和材の比表面積は２　ｒｄ／ｇ以
上であり、４　ｒｒＴ／ｇ以上が好ましい。

膨張性混和材の使用量は、ポリマーの使用量と連動して
おり、通常、ポリマーの使用量が増加すると増加する。

一般には、セメント質物１１００重量部に対して、１〜
２５重量部程度が好ましい。１重量部以下では収縮を低
減する効果は少なく、２５重量部を越えると、長期にお
いて膨張破壊を生じる可能性がある。

本発明で使用するセメント質物質としては、普通・早強
・超早強・耐硫酸塩及び白色等の各種ポルトランドセメ
ント、これらポルトランドセメントにポゾラン物質を混
合した各種混合セメント、アルミナセメント、さらには
、低発熱や超低発熱セメント等が挙げられる。

セメント質物質としてアルミナセメントを使用する際、
アルミナセメントの硬化調整剤として、各種硫酸塩、硝
酸塩、炭酸塩及びリチウム塩等の無機塩や、ＣａＣ１ｚ
、Ｃａ　（ＯＨ）　ｚ、ホウ砂及びホウ酸等の無機物、
さらに、クエン酸、トリボＩＪ　ＩＪ　：／［、ビロリ
ン酸、酒石酸及びグルコン酸等の有機酸又はそれらの塩
のうち一種又は二種以上が使用可能である。

硬化調整剤の使用量は、アルミナセメントを主成分とす
るセメント質物ｔ１００重量部に対して、０．００５〜
２重量部が好ましい。

また、前記セメント質物質に、さらに、超微粉と、ナフ
タレンスルホン酸ホルマリン縮合物やメラミン樹脂スル
ホン酸塩あるいは精製リグニンスルホン酸塩等を主成分
とする分散剤を併用することも可能である。

一般には、セメント質物質の平均粒径はＩＯμ程度であ
る。超微粉は、そのセメント質物質と比較して少なくと
もｌオーダー小さいものであり、シリカヒユーム、高炉
スラグやフライアッシュなどの微粉砕品などを使用する
ことは経済性の面から好ましい。

セメント質物質、超微粉及び分散剤を使用する場合、セ
メント質物質１００重量部に対して、分散剤を１〜３重
量部添加すると、使用水量がセメント質物質１００重量
部に対して、４０重量部以下としても、非常に良好な流
動性を確保することが可能である。

また、一般に使用されている高炉スラグやフライアッシ
ュなどを主成分とする混和材や、その他凝結遅延剤や促
進剤などの混和剤を併用することも可能である。

本発明に係るポリマーは、主としてセメント混和用に開
発されたものであれば特に制限されるものではなく、粉
状又は液状のいずれも使用可能である。

本発明では、合成樹脂エマルシラン及び／又は合成ゴム
ラテックスを使用する。

本発明は、さらに、膨張性混和材を併用し、従来のポリ
マーセメント系の特徴であるひび割れ抵抗性や接着性を
維持させ、かつ、初期の大きな収縮を改善するものであ
る。

合成樹脂エマルジョンとは、一般にビニルポリマーを示
し、エチレン−酢酸ビニル共重合体系、塩化ビニリデン
系、アクリル系及び塩化ビニル系等が挙げられる。

また、合成ゴムラテックスとは、一般にジエンモノマー
から合成された合成ゴム質のもので、スチレン−ブタジ
ェン共重合体系（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジ
ェン共重合系（ＮＢ）、メチルメタクリレート−ブタジ
ェン共重合体系（Ｍ８）、ポリブタジェン系及びポリク
ロロプレン系等が挙げられる。

このうち、特に、親水性の高い七ツマ−１例えば、酢酸
ビニルなどをその共重合体組成に含むポリマーなどは、
注水直後の初期の収縮が著しく大きい。

この理由は定かではないが、残存モノマーの溶出か、あ
るいは、浸透圧効果によるポリマーの収縮が原因である
と推察している。

通常、これら合成樹脂エマルジョンや合成ゴムラテック
スを乳化重合により製造する際、乳化安定剤として、保
護コロイドの作用をする水溶性高分子を使用することが
可能である。

ここで、水溶性高分子としてはポリビニルアルコール（
ＰＶＡ）やヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）など
が挙げられる。

また、本発明において、分散剤を併用する場合には、こ
れら水溶性高分子を乳化安定剤として使用すると流動性
に悪影響をおよぼす傾向がある。

また、これら水溶性高分子を保護コロイドとして使用し
ない場合は、乳化安定剤として界面活性剤を使用するこ
とや、重合過程で形成される水溶性オリゴマーが乳化安
定剤として働くため重合開始剤濃度を高くするように、
重合開始剤を使用することが好ましい。

界面活性剤としては、アニオン性、カチオン性及びノニ
オン性のものが使用可能である。

アニオン性界面活性剤としては、ビニルスルホン酸ソー
ダ、スチレンスルホン酸ソーダ、２−スルホエチルメタ
クリレートソーダ、アリルアルキルスルホコハク酸ソー
ダ、高級アルコール硫酸エステルソーダ塩及びポリオキ
シエチレンアルキルフェニルエーテルサルフェートアン
モニウム塩等が挙げられる。

また、カチオン性界面活性荊としては、２−アミノエチ
ルメタクリレート塩酸塩や２−ヒドロキン−３−トリメ
チルアミノプロピルメタクリレトクロライドなどが挙げ
られる。

さらに、ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエ
チレンメタクリレート、ポリオキシエチレンポリオキシ
プロビルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニル
エーテル及びポリオキシエチレンスチリルフェニルエー
テル等が挙げられる。

界面活性剤の使用量は、ポリマーの固形分１００重量部
に対して、０．Ｏ１〜１０重量部程度が好ましい。

０．０１重量部未満では乳化重合を行なうことは困難で
あり、１０重量部を越えると、ポリマーの耐候性、耐ア
ルカリ性及び耐水性等に悪影響をおよぼす傾向がある。

重合開始剤としては、電解基として過硫酸カリウム等の
過硫酸塩、カルボキシル基を有する２、４゛アゾビスー
シアノハレリンクアシソドやアミノ基を有する２、２”
−アゾビスイソブチルアミデイン塩などが挙げられる。

重合開始剤の使用量は、ポリマーの固形分１００重量部
に対して、０．０１〜１重量部程度が好ましい。

０．０１重量部未満では乳化重合を行なうことが難しく
、１重量部を越えると、これらポリマーの耐候性、耐ア
ルカリ性及び耐水性等に悪影響をおよぼす傾向がある。

このようにして得られたポリマーの固形分の粒径は、０
．０５〜５μ程度である。

これらのポリマーに流動性を与えるため、他のコモノマ
ーを共重合させることは好ましい。

これらコモノマーとしては、ビニルプロピオネト、ビニ
ルカブリレート、ビニルエステル、バーサチック酸ビニ
ル、ジブチルマレエート、ジエチルへキシルアクリレー
ト、エチルアクリレート（ＥＡ）、ブチルアクリレート
（ＢＡ）及びエチルへキシルアクリレート（ＥＨＡ）等
のアクリルなどが挙げられる。

なお、これらコモノマーを組み合わせて共重合すること
も当然可能である。

これらコモノマーの使用量は、ポリマー１００重量部に
対して、１０〜８０重量部が好ましい。

エチレン−酢酸ビニル共重合体系においては、接着性や
ひび割れ抵抗性を得るために、酢酸ビニルを、ポリマー
１００重量部に対して、２０〜８０重量部使用すること
が好ましい。２０重量部未満では接着強度やひび割れ抵
抗性は劣り、８０重量部を越えると耐アルカリ性に劣る
傾向がある。

ポリマーの使用量は、セメント質物質１００重量部に対
して、固形分で１〜２５重量部が好ましく、２〜２０重
量部がより好ましい。１重量部以下では接着性やひび割
れ抵抗性に劣り、２５重量部を越えると力学的性状が劣
る傾向がある。

膨張性混和材とポリマーの混合方法は、特に制限される
ものではなく、あらかじめプレミックスしておく方法で
もよく、また、モルタルやコンクリート製造時に添加す
る方法でもよく、その混合順序も特に制限されるもので
はない。

なお、ポリマーをセメント質物質に添加すると気泡が連
行され、その硬化体の強度や緻密性が低下するため、こ
れらに消泡剤などを併用することは好ましい。

消泡剤としては、ごま油などの油脂系、ステアリン酸な
どの脂肪酸系、オクチルアルコールなどのアルコール系
、ソルビタン脂肪酸エステルなどの多価アルコールと脂
肪酸の部分エステル系、ポリオキシエチレンポリオキシ
プロピレンエーテル系、パラフィン系及びシリコーン系
等が挙げられる。具体的には、アルコール系では、三洋
化成工業■製商品名「カラリン３０２」などが、また、
ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテル系で
は、東邦化学■製画品名「プロナール５０２」や花王製
製部品名ＦアンチホームＥ−２０Ｊなどが、さらに、シ
リコーン系では東芝シリコーン■製商品名ｒＴＳＡ　７
３２Ｊなどが挙げられる。

消泡剤の使用量は、ポリマーの固形分１００重量部に対
して、１〜５３１量部程度が好ましい。

さらに、乳化安定剤として水溶性ポリマーを含有しない
ポリマーに、分散剤を併用することにより水セメント比
を低くしても流動性を損なうことなく、接着性、緻密性
及びひび割れ抵抗性等に優れ、耐久性も向上した高強度
ポリマーセメント組成物とすることも可能である。

分散剤としては、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合
物の塩、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮金物の
塩、リグニンスルホン酸塩、高分子量りゲニンスルホン
酸塩及びポリカルボン酸塩等があり、具体的には、ナフ
タレンスルホン酸ホルマリン縮合物の塩としては、電気
化学工業■製［デンカＰＴ−５００Ｊや第一工業製薬■
製商品名「セルフロー１１０ＰＪなどが、メラミンスル
ホン酸ホルムアルデヒド縮金物の塩としては、日本シー
カ■製画品名［シーカメントＦＰＪや昭和電工■製部品
名「メルメント」などが、リグニンスルホン酸塩として
は、重陽国策バルブ■製部品名ＦサンフローＸＪや神戸
材料■製画品名「リグナールＧ」などが、高分子■リグ
ニンスルホン酸塩としては、ポルガード社製商品名［ウ
ルトラジン］などが、ポリカルボン酸塩としては、カル
ボキシル基含有重合体にアルキレンイミン及び／又はア
ルキレンオキサイドを付加反応した、日本触媒化学工業
■製画品名ｒ６００ｓＪ、オレフィンとエチレン性不飽
和ジカルボン酸無水物を共重合したものの加水分解物で
ある日本ゼオン■製画品名［ワーク５００］やｒＭ４０
Ｊ、オレフィンと無水マレイン酸との共重合体やスチレ
ン、あるいは、他の共重合性モノマーと無水マレイン酸
との共重合体などの加水分解物及び無水物でセメントか
らのアルカリにより徐々に加水分解により流動性を示す
徐放型のもの等が挙げられ、これらを二種以上併用して
も当然流動性改善の効果は得られる。

分散剤は、粉体で添加される他、液体で添加されること
も当然可能である。

分散剤の使用量は、水セメント比にもよるが、セメント
質物質１００重量部に対して、０，０２〜５重量部が好
ましく、０．２〜４重量部がより好ましい。

０．０２重量部未満では良好な流動性を得ること難しく
、５重量部を越えてもより以上の流動性は得られにくい
。

本発明において、前記各種の材料より大きな粒径を持つ
骨材を加えることが可能である。

骨材とは、本発明では１００μを越える粒径のものをい
い、一般の砂、砂利及び軽量骨材等が使用可能であり、
さらに、モース硬度６以上又はヌブ圧子硬度７００ｋｇ
ｆ／ａ＋ｍ２以上の基準で選定された硬質骨材を使用す
ることももちろん可能である。

その他、ガラスや金属なども骨材として用いることが可
能である。

骨材の使用量は、通常セメント質物譬１ｏｏｉ量部に対
して、１　、０００重量部程度までが好ましい。

ただし、プレパックド工法やポストパックド工法などの
特殊な工法においてはこの限りではない。

各材料の練り混ぜ方法や投入順序は、各材料が均一に混
練されれば特に制限はない。

Ｈ物の成形方法なども、通常のセメント系建材やモルタ
ルコンクリートなどに利用されている成形方法や施工方
法などが利用できる。

さらに、本発明では、前記各材料を鉄骨、鉄筋及びＦＲ
Ｐロンド等の補強材や繊維などと併用することもでき、
引張り強度や曲げ強度などの補強をすることも可能であ
る。

補強材としては、従来より用いられている鋼棒やアルミ
ナ繊維による成型体などを用いることも可能であり、特
に、大型のものにはこれら補強材がしばしば必要となる
。

繊維の例としては、鋳鉄のびびり切削法による繊維、ス
チール繊維及びステンレス繊維等の金属繊維、石綿、セ
ラミックファイバー、ポリプロピレンなどの合成樹脂繊
維及びアルミナ繊維等の各種天然又は合成鉱物繊維、炭
素繊維、及び、ガラス繊維等が挙げられる。

このように各材料を混練して得られたセメント混練物の
養生条件は、特に制限されるものではないが、膨張性混
和材の反応の面から、初期に湿潤養生をすることが好ま
しい。

以上の方法により製造したセメント製品の用途は高品質
、高耐久性コンクリート構造物やバイパフォーマンスコ
ンクリート、あるいは、コンクリート構造物の層剥離部
分のグラウトや腐食した鉄筋の防錆コーティングなどの
補修材、道路などの舗装材、床材や屋根スラブなどの防
水材、タイル用などの接着材、化粧仕上げ材、化学工場
床や耐酸タイルの目地材などの防食材、デソキカハーリ
ング材及び各種建材等多岐にわたる。

（実施例） 以下、実施例により本発明をさらに説明する。

実施例１ 自動硬化収縮測定装置（東京理工製）を用い、初期の硬
化収縮を測定した。

即ち、一定温度になるように混練したモルタルを薄膜の
ゴム袋（岡本理研ゴム製）に８０ｇ程度入れ封をし、水
の満たされた３００ｃｃの密閉容器中に入れ、内径１５
ａ＋ｍのキャピラリーとチューブで接続した。ゴム袋中
のモルタルが膨脹や収縮をするとキャピラリー中の水の
界面が上下するので、これを光センサーにより感知し、
自動的にその動きを検出することにより、膨脹や収縮を
測定した。

使用した配合は、セメント質物質８３重量部、超微粉１
７重量部、減水剤１．５重量部、砂１２２重量部、ポリ
マー１０重量部、消泡剤０．３重量部及び水３５重量部
で、ブリージングなどの影響が低減するように低水セメ
ント比とした。結果を表−１に示す。

く使用材料〉 セメント質物質：秩父セメント社製白色ポルトランドセ
メント、比重３，１５ 超微粉　　二日本重化製シリカヒユーム、比重２．１分
散剤　　；第一工業製薬製部品名Ｆセルフロー１１０Ｐ
Ｊ砂　　　　：珪砂７号、比重２．６ 消泡剤　　：東邦化学製商品名「プロナール５０３］ポ
リマーＡ：エチレン／酢酸ビニル／ノーマルブチルアク
リレ−）　＝　１６／４２／４２、ノニオン系乳化安定
剤のポリオキシエチレンフェニルエーテルを七ツマー１
ｏｏ重１部に対して、８重量部添加し、ステンレス製オ
ートクレーブに水、酢酸ビニル、ノーマルブチルアクリ
レート及び乳化安定剤を仕込み、攪拌しながら温度６０
°Ｃに昇温後、エチレンを所定量圧入した。次いで過硫
酸アンモニウムを添加して重合を開始し、残存モノマー
が０．５重量％以下となるまで重合を行った後、冷却し
た。

膨張性混和材ａ：電電気化学工業調製商品名デンカＣ３
ＡＪ、湯浅アイオニックス■製表面積測定装置を用い、
ガス吸着法による比表面積１．３ボ／ｇ ｂ：膨張性混和材ａの粉砕品、比表面積２．５ｒｄ／ｇ Ｃ：膨張性混和材ａの粉砕品、比表面積４．５が７ｇ 表 （発明の効果） 従来より、ポリマーセメントの有していた耐ひび割れ抵
抗性や接着性を損なうことなく、初期収縮の著しく改善
されたセメント混和材及びポリマーセメント組成物の提
供が可能となった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）比表面積が２ｍ＾２／ｇ以上の膨張性混和材と、
   ポリマーとを主成分とするセメント混和材。
2. （２）セメント質物質と請求項１記載のセメント混和材
   とを含有してなるポリマーセメント組成物。