JPH05254960A - 含浸用組成物、これを用いたポリマー含浸コンクリート及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリマー含浸コンクリート等における含浸剤
として、常温加圧含浸、常温硬化を可能にする。 【構成】 （ａ）一般式（１） 【化１】 （但し、Ｒは水素原子又はメチル基を表し、Ｒ¹は２な
いし１３個のアルキレン基又は４ないし１２個の炭素原
子を有するオキサアルキレン基を表し、ｎは０又は１を
表す）で表される少なくとも１種の化合物９５〜５０重
量部及び（ｂ）二重結合を３個以上含有する共重合性多
官能アクリレート５〜５０重量部を合計で１００重量部
となるように含有してなる含浸用組成物、これを用いた
ポリマー含浸コンクリート及びその製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンクリートの空隙に
含浸させるのに有用な含浸用組成物、これを用いたポリ
マー含浸コンクリート及びその製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートおよびモルタルを樹脂含浸
させた後、重合させた複合材料をポリマー含浸コンクリ
ートという。ポリマー含浸コンクリートのプレキャスト
製品は放射性廃棄物収納容器、インターロッキングブロ
ックおよび永久型枠などに用いられている。しかし、ポ
リマー含浸コンクリートはその製造工程の複雑さから高
価となりさらに、性能との兼合いで現在限定用途のみに
使用されている。

【０００３】含浸用組成物として多種のモノマーやポリ
マーが知られている。モノマーとしては、メチルメタア
クリレート、スチレンおよび塩化ビニルが使用されてい
るが、これらのモノマーは低沸点のため、揮発性が高
く、臭気が強いため、密封容器で加圧含浸が必要であ
る。しかも、常温重合が不可能なため、加熱重合して硬
化させるための加熱装置が必要である（片岡、成岡；コ
ンクリートジャーナルｖｏｌ８、Ｎｏ．１ Ｊａｎ．１
９７１、ｐ１２−１３）。

【０００４】一方、含浸用ポリマーとしてエポキシ樹脂
に硬化剤を添加した系が検討されている（村田、小林；
セメント・コンクリートＮｏ．２５０Ｄｅｃ．１９６
７，ｐ１７〜２２）。エポキシ樹脂は常温で１２００ｃ
ｐｓの粘度を有するため、９０〜１００℃に加熱して粘
度を４０〜６０ｃｐｓに下げて、加圧含浸する方法をと
っているが、基材のコンクリートを９０〜１００℃に加
熱するための高温高圧含浸が必要である欠点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、含浸後のラ
ッピングを必要とせず、常温加圧含浸して常温硬化でき
る含浸用組成物、これを用いたポリマー含浸コンクリー
ト及びその製造法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）一般式
（１）

【化２】 （但し、Ｒは水素原子又はメチル基を表し、Ｒ¹は２な
いし１３個のアルキレン基又は少なくとも２個の炭素原
子を有する２個以上のアルキレン基が酸素原子を介して
結合された全体として４ないし１２個の炭素原子を有す
るオキサアルキレン基を表し、ｎは０又は１を表す）で
表される少なくとも１種の化合物９５〜５０重量部 及
び（ｂ）二重結合を３個以上含有する共重合性多官能ア
クリレート５〜５０重量部を、合計で１００重量部とな
るように含有してなる含浸用組成物に関する。

【０００７】また、本発明は、該含浸用組成物をコンク
リートに含浸、硬化させてなるポリマー含浸コンクリー
トに関する。さらに本発明は、該含浸用組成物を、コン
クリートに常温で加圧含浸し、ついで常温で硬化させる
ことを特徴とするポリマー含浸コンクリートの製造法に
関する。

【０００８】本発明の（ａ）成分である一般式（Ｉ）で
示される化合物は、公知の化合物であって、例えばジシ
クロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペ
ンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンテ
ニルオキシプロピルアクリレート、ジシクロペンテニル
オキシプロピルメタクリレート、ジシクロペンテニルア
クリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、ジエ
チレングリコールモノジシクロペンテニルエーテルのア
クリル酸エステル又はメタクリル酸エステル等が挙げら
れる。これらの化合物は、特公昭６１−４３３３７号公
報に記載されているように、ジシクロペンタジエンにア
ルキレングリコール又はオキサアルキレングリコールを
付加反応させ、生成したアルキレングリコールモノジシ
クロペンテニルエーテル又はオキサアルキレングリコー
ルモノジシクロペンテニルエーテルをメタクリル酸と縮
合反応させるか又はメタクリル酸メチルとエステル交換
反応させることによって製造することができる。このメ
タクリル酸又はメタクリル酸メチルをアクリル酸又はア
クリル酸メチルで代えることも可能である。また、特開
昭５７−２００３３１号公報に記載されているように、
アルキレングリコールモノアクリレート又はアルキレン
グリコールモノメタクリレートをジシクロペンタジエン
に付加反応させることによっても製造することができ
る。

【０００９】（ｂ）成分の多官能アクリレートは、重合
性の二重結合、好ましくはアクリロイル基又はメタクリ
ロイル基を３個以上含有するものであり、その例として
は、トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレ
ンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレ
ート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパ
ントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリ
レート等や市販されている多官能アクリレートであるニ
ューフロンティアＴＭＰＴ、ニューフロンティアＴＭＰ
−３、ニューフロンティアＴＭＰ−３Ｐ（いずれも第一
工業製薬（株）製）、カヤラドＴＰＡ−３２０、カヤラ
ドＴＰＡ−３３０、カヤラドＤ−３１０、カヤラドＤ−
３３０、カヤラドＤＰＨＡ、カヤラドＤＰＣＡ−２０、
カヤラドＤＰＣＡ−３０、カヤラドＤＰＣＡ−６０、カ
ヤラドＤＰＣＡ−１２０（いずれも日本化薬（株）製商
品名）などが使用できる。

【００１０】なお、これらの市販品の構造は、次のとお
りである。 カヤラドＴＰＡ−３２０（下式において、右のアク
リロイル基を含む置換基は、＊印のいずれかに結合して
おり、ｍ及びａの平均値は約２であり、ｂの平均値は約
１であり、ａとｂの合計は３である） カヤラドＴＰＡ−３３０（下式において、右のアクリロ
イル基を含む置換基は、＊印のいずれかに結合してお
り、ｍ及びａの平均値は約３であり、ｂの平均値は約０
であり、ａとｂの合計は３である）

【化３】 カヤラドＤＰＣＡ−２０（下式において、右のアク
リロイル基を含む置換基は、＊印のいずれかに結合して
おり、ｍの平均値は約１、ａの平均値は約２、ｂの平均
値は約４であり、ａとｂの合計は６である） カヤラドＤＰＣＡ−３０（下式において、右のアクリロ
イル基を含む置換基は、＊印のいずれかに結合してお
り、ｍの平均値は約１、ａの平均値は約３、ｂの平均値
は約３であり、ａとｂの合計は６である） カヤラドＤＰＣＡ−６０（下式において、右のアクリロ
イル基を含む置換基は、＊印のいずれかに結合してお
り、ｍの平均値は約１、ａの平均値は約６、ｂの平均値
は約０であり、ａとｂの合計は６である）

【化４】 カヤラドＤ−３１０（下式において、Ｒ₁〜Ｒ₅はア
クリロイル基、Ｒ₆はアルキロイル基） カヤラドＤ−３３０（下式において、Ｒ₁〜Ｒ₃はアクリ
ロイル基、Ｒ₄〜Ｒ₆はアルキロイル基） カヤラドＤＰＨＡ（下式において、Ｒ₁〜Ｒ₃がアクリロ
イル基のものとＲ₁〜Ｒ₅がアクリロイル基、Ｒ₆がヒド
ロキシ基のものの混合物）

【化５】

【００１１】前記（ａ）成分と（ｂ）成分は、（ａ）成
分９５〜５０重量部、好ましくは９０〜７０重量部、特
に好ましくは９０〜８０重量部に対し、（ｂ）成分５〜
５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部、特に好まし
くは１０〜２０重量部を（ａ）成分と（ｂ）成分の合計
が１００重量部となるように混合される。ここで（ａ）
成分が９５重量部を越えると、含浸用組成物を含浸させ
て得られるポリマー含浸コンクリート等の強度が不足
し、一方、５０重量部未満では、粘度が上昇して常温含
浸ができなくなる。

【００１２】本発明の含浸用組成物には、さらに有機過
酸化物を添加するのが好ましい。有機過酸化物として
は、過酸化ベンゾイル、クメンハイドロパーオキシド、
メチルエチルケトンパーオキシド、アセチルアセトンパ
ーオキシドなどを用いることが出来る。その使用量は、
（ａ）成分と（ｂ）成分の合計に対して０．１〜１０重
量％、より好ましくは０．５〜３重量％である。０．１
重量％未満では、有機過酸化物からのラジカル発生量が
不十分となり、塗料組成物が十分硬化しない場合があ
る。また、１０重量％を越えると、有機過酸化物が可塑
剤の働きを示し、硬化樹脂が軟質になる傾向がある。

【００１３】また、芳香族アミン系促進剤として、アニ
リン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルア
ニリン、トルイジン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジ
ン、Ｎ，Ｎ−ジ（ヒドロキシエチル）トルイジンなどの
一種以上を用いることが出来る。その使用量は、（ａ）
成分と（ｂ）成分の合計に対して０．０１〜１０重量％
の範囲が好ましく、０．１〜１重量％の範囲がより好ま
しい。使用量が０．０１重量％未満では、促進効果が十
分でなく、また、１０重量％を超えると、可塑効果が働
き、樹脂硬化物の強度の低下を招き、好ましくない。

【００１４】さらに、多価金属塩及び／又は多価金属錯
体を添加することもできる。これらは、一般に乾燥剤
（ドライヤー）と呼ばれているもので、高級脂肪酸の金
属塩が良く知られている。例えばナフテン酸、オクテン
酸の多価金属塩であり、多価金属とは、カルシウム、
銅、ジルコニウム、マンガン、コバルト、鉛、鉄、バナ
ジウムなどを示す。特に好ましい例としては、オクテン
酸コバルト、ナフテン酸コバルトがある。多価金属錯体
の例としては、アセチルアセトンの錯体が良く知られて
おり、コバルトアセチルアセトネート、マンガンアセチ
ルアセトネートなどがある。これらは（ａ）成分と
（ｂ）成分の合計に対して好ましくは０．０１〜５重量
％の範囲で用いられるが、これらは有機過酸化物の作用
を促進する働きを示し、０．０１重量％未満では、効果
が十分でなく、５重量％を越えても、それ以上の効果を
示さない。

【００１５】また、本発明の含浸用組成物には、顔料、
染料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、流動制御剤、チキソ
トロピー剤、可塑剤を必要に応じて添加することも可能
である。

【００１６】得られた含浸用組成物は、コンクリート、
モルタル、ＡＬＣ（発泡コンクリート）、各種の屋外建
築材料、木材等の強化、補修等に有用である。特にポリ
マー含浸コンクリート用として有用である。ポリマー含
浸コンクリートの製造方法は、上記含浸用組成物を使う
以外、常法により行うことができる。特に、上記含浸用
組成物を使用すれば、常温（通常５〜４０℃）で加圧含
浸させ、常温で硬化することができる。含浸用組成物の
使用量は、含浸させるコンクリートの緻密さなどに応じ
て変わり、特に制限はないが、通常含浸前のコンクリー
ト重量に対して１０〜３０重量％、好ましくは１５〜２
０重量％である。得られるポリマー含浸コンクリート
は、強度が非常に優れ、放射性廃棄物処分用容器、イン
ターロッキングブロック、平板等として利用できる。

【００１７】

【実施例】本発明を実施例により説明するが、実施例中
の「部」は重量部である。 合成例 （１）ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート
の合成 ジシクロペンタジエン６６０部、エチレングリコール１
６０部、パラトルエンスルホン酸４部を１２０℃で４時
間反応させた後、８０℃まで温度を下げ、更にメタクリ
ル酸４３０部とパラトルエンスルホン酸４部を添加し、
１００℃で水を留出させつつ５時間反応させ、えられた
反応物を酸化マグネシウムで中和した。反応物を水洗し
たのち、減圧蒸留により精製した。

【００１８】（２）供試体の製作 本実施例に使用する供試体はセメント（日立セメント
（株）製普通ポルトランドセメント）及び細骨材として
豊浦産標準砂を使用し、離型剤としてテフロンスプレを
使った。基本モルタルの配合は砂／セメント比＝１／
１、水／セメント比は６０重量％（セメント１００重量
％に対しての水の割合）とした。練り混ぜは、強制撹拌
式ミキサーを使用し、セメント骨材を約１分間撹拌し、
水を投入し１分間練り混ぜた。モルタル打設後２４時間
で脱型し、２０℃、６６％湿度で３週間気中養生した。
１１０℃で４８時間乾燥後、２０℃まで放冷して樹脂含
浸直前に３０ｍｍＨｇで１時間脱気を行った。

【００１９】実施例１ （１）で合成したジシクロペンテニルオキシエチルメタ
クリレート９０ｇに日本化薬（株）製カヤラドＤＰＣＡ
−２０を１０ｇとり、これをよく混合する。さらに、６
％ナフテン酸コバルト２ｇを混合し、よくかきまぜてか
らクメンハイドロパーオキサイド４ｇを加えて組成物
（Ｉ）を得た。（Ｉ）をバットにとり、脱気した試料の
モルタルに１時間加圧含浸（２ｋｇｆ／ｃｍ²）させ
て、７日間常温（およそ２０〜２５℃）放置後モルタル
の圧縮強度を測定した。

【００２０】実施例２〜４ 表１に示す通りの配合で実施例１と同様な方法により試
料を作成して、重量含浸率および圧縮強度を測定した。
なお、ＴＭＰ−３は、第一工業製薬（株）製のエチレン
オキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート
〔ＣＨ₃ＣＨ₂Ｃ（ＣＨ₂ＯＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝Ｃ
Ｈ₂）₃〕の商品名である。 比較例１ ＤＰＣＡ−２０を用いず、ジシクロペンテニルオキシエ
チルメタクリレート１００ｇに変えた以外は実施例１と
同様に配合して、モルタル強度を測定した。 比較例２ メチルメタクリレート１００ｇにベンゾイルパーオキサ
イド１ｇを配合して組成物を作成し、実施例１と同様に
含浸して７０℃で１２時間加熱重合させて７日間放置し
た。その後モルタル強度を測定した。 比較例３ 上記（２）で作成したモルタル供試体（ポリマー含浸せ
ず）の例である。本発明の各実施例は比較例１に比べて
圧縮強度がすぐれ、比較例２に比べて、圧縮強度、臭気
および常温硬化性にすぐれていることがわかった。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明の含浸用組成物は、特にポリマー
含浸コンクリート用として常温加圧により容易に含浸さ
れ、さらに、常温硬化ができる。また、得られるポリマ
ー含浸コンクリートは強度に優れる。さらに本発明の含
浸用組成物は屋外補修用材料等としての用途分野への拡
大が可能である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）一般式（１） 【化１】 （但し、Ｒは水素原子又はメチル基を表し、Ｒ¹は２な
   いし１３個のアルキレン基又は少なくとも２個の炭素原
   子を有する２個以上のアルキレン基が酸素原子を介して
   結合された全体として４ないし１２個の炭素原子を有す
   るオキサアルキレン基を表し、ｎは０又は１を表す）で
   表される少なくとも１種の化合物９５〜５０重量部 及
   び（ｂ）二重結合を３個以上含有する共重合性多官能ア
   クリレート５〜５０重量部を、合計で１００重量部とな
   るように含有してなる含浸用組成物。
2. 【請求項２】 さらに、有機過酸化物を含有してなる請
   求項１記載の含浸用組成物。
3. 【請求項３】 さらに、多価金属塩及び／又は多価金属
   錯体を含有してなる請求項１又は２記載の含浸用組成
   物。
4. 【請求項４】 コンクリートに請求項１、２又は３記載
   の含浸用組成物を含浸、硬化させてなるポリマー含浸コ
   ンクリート。
5. 【請求項５】 コンクリートに、請求項１、２又は３記
   載の含浸用組成物を、常温で加圧含浸し、ついで常温で
   硬化させることを特徴とするポリマー含浸コンクリート
   の製造法。