JPH09175875A

JPH09175875A - 樹脂含浸軽量気泡コンクリート

Info

Publication number: JPH09175875A
Application number: JP33842695A
Authority: JP
Inventors: Fujito Yamaguchi; 布士人山口; Tomoya Watanabe; 智也渡辺; Masuhiko Nakanishi; 益彦中西
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1997-07-08

Abstract

(57)【要約】【課題】樹脂の含浸による比重の増加がほとんどな
く、軽量気泡コンクリート本来の軽量性を保ちつつ、強
度、耐水性が高く、透水性が低い樹脂含浸軽量気泡コン
クリートを提供する。【解決手段】水溶性樹脂を軽量気泡コンクリートに含
浸させコンクリート内部のアルカリ性によって重合反応
を起こして水不溶性樹脂に変えることにより、樹脂含浸
前後で細孔径分布が実質的に変化しない軽量気泡コンク
リートを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高強度、軽量で、か
つ、非透水性、耐水性に優れた樹脂含浸軽量気泡コンク
リートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】土木建築分野では、不燃、軽量、断熱性
等の利点から軽量気泡コンクリートが多く使用されてき
た。しかし、軽量気泡コンクリートは比較的大きな径の
気泡と微細な径の細孔を多く含むので基材の強度が低
く、また、透水性が大きい等の欠点があった。

【０００３】このような問題を解決するために、細孔部
分に樹脂を含浸させ強度を改善させた軽量気泡コンクリ
ートが提案されている（特開平５−１０５５４０号公
報、特開平５−２９４７６０号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記発明の樹脂含浸軽
量気泡コンクリートは、気泡部までは樹脂が充填されな
いので軽量気泡コンクリートが持つ軽量性、断熱性を損
なわない利点があると思われている。しかし、特開平５
ー１０５５４０の方法により樹脂含浸した軽量気泡コン
クリートはその細孔内部が樹脂によってほとんど充填さ
れるので、図２に示すように、特に小さい細孔領域の分
布が大きく変わる。そのため、比重が０．６５以上と少
し高くなる。

【０００５】そこで本発明は、樹脂の含浸による比重の
増加が少なく、軽量気泡コンクリート本来の軽量性を保
ちつつ、しかも、強度、耐水性が高く、非透水性が高い
樹脂含浸軽量気泡コンクリートを提供しようとするもの
である。

【０００６】

【発明を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決するために鋭意検討を行った結果本発明をなすに至
った。すなわち本発明の第１発明は細孔径分布を実質的
に変えることなく水不溶性樹脂が含浸されていることを
特徴とする軽量気泡コンクリートに関するものである。

【０００７】本発明の第２発明の要旨は、第１の発明に
於て水不溶性樹脂による細孔の充填率が１〜５０％であ
ることを特徴とする軽量気泡コンクリートである。本発
明の第３発明の要旨は、第１〜２の発明に於て内部の気
泡の壁面が水不溶性樹脂で被覆されていることを特徴と
する軽量気泡コンクリートである。以下、本発明をさら
に詳細に説明する。

【０００８】本発明の気泡とは、軽量気泡コンクリート
の成形時に気泡を混入することにより生じる孔で、５０
０μｍ以上のものが多い。本発明において、細孔とは、
自由水が養生の進行と共に抜けていった跡の微細な孔
で、水銀圧入法により細孔径分布を測定することが出来
る。細孔の半径は１０ｎｍ〜１０μｍのものが多い。

【０００９】水不溶性樹脂による細孔の充填率とは樹脂
充填前の軽量気泡コンクリート内の全細孔の総体積に対
する、樹脂充填プロセス完了後の全細孔中に存在する水
不溶性樹脂の総体積の割合のことであり、水銀圧入法に
より求めた細孔径分布をもとに算出することが出来る。
この充填率は１〜５０％が好ましく、更に好ましくは５
〜４５％、最も好ましくは１５〜４０％である。この充
填率が１％より低いと耐水性や強度の向上が少なくなる
傾向を示す。また、５０％より大きいと軽量性、断熱性
等の面で軽量気泡コンクリートの特性が低下する傾向を
示す。

【００１０】本発明では水不溶性樹脂の含浸前後で軽量
気泡コンクリートの細孔径分布が実質的に変化しないこ
とが特徴である。図１は後述するように本発明の実施例
における樹脂含浸前後の軽量気泡コンクリートの細孔径
分布であるが、本発明に於て細孔径分布が実質的に変化
しないとは図１に示すように細孔径分布曲線のピーク位
置やピーク高さの変化が少なく細孔径分布曲線の形状が
樹脂含浸前後でほぼ維持されていることをいう。例えば
この図１を従来の技術である特開平５ー１０５５４０公
報から引用した細孔径分布の変化を示す図２と比較する
と、図２では特に微細な細孔量の変化が大きいのに対し
て図１では細孔径分布曲線の形状が樹脂含浸前後でほぼ
維持されていることがわかる。

【００１１】このことにより、断熱性を殆ど損なわない
で強度と非透水性を高めることができることを見いだし
た。この理由は今のところはっきりとはわかっていない
が、細孔径分布が実質的に変化しない形で樹脂が含浸さ
れると、軽量気泡コンクリート内に樹脂が均一に含浸さ
れるので、含浸された樹脂が強度上の弱点部分である気
泡や細孔を効率的に補強することによって強度及び耐水
性を効率的に高めることができるものと考えられる。

【００１２】本発明では、軽量気泡コンクリート内部の
気泡の壁面が水に不溶性の樹脂で被覆されていることが
好ましい。気泡の表面が樹脂で被覆されていると、軽量
気泡コンクリート全体の強度、非透水性及び耐水性が改
善される。本発明の軽量気泡コンクリートにおいては、
気泡の表面は樹脂により被覆されているが、気泡も細孔
も樹脂による充填が殆どないので樹脂の含浸による比重
の増加はわずかであり、軽量気泡コンクリートの最大の
特徴である軽量性が殆ど損なわれない。さらに、気泡内
部の空気の量もあまり変わらないので、断熱性も保持さ
れる。

【００１３】以上のような樹脂含浸軽量気泡コンクリー
トの製造方法を次に説明する。本発明で使用する軽量気
泡コンクリートの組成は一般に軽量気泡コンクリートと
して用いられるものであれば特に限定されるものではな
い。例えば、セメント、生石灰、珪石、水を主原料と
し、石膏、起泡剤、解砕屑等を必要に応じて添加するこ
とができる。

【００１４】気泡の混入方法としては、モルタルスラリ
ーにアルミニウム粉等の起泡剤を混入して発泡させる方
法でもよく、あらかじめ発泡させた気泡をモルタルスラ
リーに混入する方法でも良い。上記の組成の軽量気泡コ
ンクリートの硬化方法は一般に軽量気泡コンクリートの
製造に用いられるものであれば特に限定されるものでは
なく、室温での養生、蒸気養生、オートクレーブ養生、
水中養生、あるいはこれらの組み合わせ等を用いること
ができる。

【００１５】軽量気泡コンクリートに含浸させる比較的
低分子量の樹脂は、含浸時は水溶性であることが好まし
く、含浸後、重合して水に不溶性の比較的高分子の樹脂
となるものが好ましい。含浸時に水溶性であればコンク
リートとの親和性に優れ、気泡部だけでなく細孔部の内
壁面に迄均一に含浸することが可能である。さらに、含
浸後のコンクリートとの密着性が良く、軽量気泡コンク
リートの強度向上の効果が大きくなり、その上、密着性
が良好なためにコンクリートとの境界面に欠損ができに
くくなり、この部分への水の浸透を防ぎ、耐水性の向上
にも寄与する。

【００１６】また、含浸後重合し、水に不溶となれば、
樹脂の耐水性が向上し、強度が保持される。また、含浸
後に重合するようにすると含浸時の分子量を低くして
も、強度向上の効果が大きい。含浸時の分子量が低い
と、含浸水溶液の粘度が低いので、より均一に浸透し易
い利点がある。含浸に使用する樹脂としては、例えば軽
量気泡コンクリート内部のアルカリ成分によって重合反
応をする比較的低分子量の樹脂を用いることが出来る。
その場合、軽量気泡コンクリートは元来、アルカリ性で
あり、その軽量気泡コンクリート表面に存在するアルカ
リ成分によってのみ重合反応が進行するので、主として
気泡の表面で重合反応が起き、気泡の空間部では殆ど重
合反応が起きない。そのために、気泡部の孔空間部が高
分子量の樹脂で充填されることがない。また、細孔も充
填される割合はわずかである。

【００１７】そして、軽量気泡コンクリートに元々含有
されているアルカリ成分を利用して反応が進むので、硬
化剤を特別に添加する必要がなく、そのため、含浸液の
ポットライフを心配する必要もない。さらに、含浸後、
外部から熱、マイクロ波、紫外線等をかける方法に見ら
れる大規模な製造装置は必要なく、これらは、製造上、
非常な利点となる。

【００１８】これらの比較的低分子量の樹脂の好ましい
例としては下記（１）式の（ａ）、（ｂ）または（ｃ）
で表される単量体を任意の割合で組合わせた数平均分子
量１００〜５０００００の樹脂を挙げることができる。

【００１９】

【化１】

【００２０】［Ｒ1ｒ、Ｒ2ｓ：水素、ハロゲン、炭素数
１〜２０のアルキル基を示す。Ｒ1 、Ｒ2 は同一であつ
てもよい。Ｘｉｔ，Ｙｉｕ：水素、炭素数１〜２０のアルキル基、
炭素数２〜２０の不飽和炭化水素基、炭素数３〜２０の
シクロアルキル基、炭素数５〜２０のアリール基、水酸
基、チオール基、エーテル基、ホルミル基、カルボキシ
ル基、アミド基、アシル基、酸無水物基、カルボニル
基、アミノ基、アセト酢酸基、イミノ基、イソシアナト
基、ウレタン基、スルホン酸基、シリル基、シラノール
基、アルコキシシラン基、メチロール基、ピロリドン基
及びこれらの塩、アンモニウム塩、もしくはこれらが結
合した、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数２〜２０
の不飽和炭化水素基、炭素数３〜２０のシクロアルキル
基、炭素数５〜２０のアリール基を示す。Ｘｉｔ≠Ｙｉ
ｕｒ，ｓ，ｔ、ｕ：単量単位中の置換基の重量％０≦ｒ，ｓ，ｔ，ｕ≦１００（ｔ，ｕは同時に０ではな
い）Ｍ：ピラノース環を示す。

【００２１】式（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は単量体単位
（ｉ）を表し、Ｘｉｔ，Ｙｉｕ、Ｒ1ｒ、Ｒ2ｓは置換基
を表す。］具体的には、セルロース、メチルセルロース（ＭＣ）、
カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルア
ルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥ
Ｇ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡＭ）、ポリアクリル
酸、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリアクリ
ル酸アンモニウム、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニル
ピロリドン、ポリエチレンイミン、アクリル酸ーマレイ
ン酸共重合体、イソブテンーマレイン酸共重合体等をヒ
ドラジン、ジケテン、アセト酢酸エステル、脂肪族、芳
香族、脂環式のジ、トリ、テトラ、ペンタイソシアネー
ト、及びそのアルコール、ヒドラジン付加物、シラン化
合物、アンモニア等のアミン、カルボニル化合物無水酢
酸、の中から選ばれた１種もしくは２種以上と反応させ
官応基の一部を変性した樹脂で、式（１）に示される構
造を有する化合物を挙げることができる。

【００２２】好ましい具体的な例を挙げると、ＰＶＡ、
ＰＥＧ、ＰＰＧ、ＰＡＡＭ、セルロース、ポリアクリル
酸とジケテン、アセト酢酸エステル、ヘキサメチレンジ
イソシアネート及びそのアルコール付加物、ジフェニル
メタンジイソシアネート及びそのアルコール付加物、ト
リレンジイシシアネート及びそのアルコール付加物、イ
ソシアヌレート、ビウレット、ヒドラジン、ビニルシラ
ン、アルコキシシラン無水酢酸の中から選ばれた１種も
しくは２種以上を反応させた樹脂を挙げることができ、
１種もしくは２種以上を同時に用いても良い。

【００２３】これらの樹脂の分子量は数平均分子量（Ｍ
ｎ）で１００〜５０００００の範囲が好ましく、更に好
ましくは５００〜２０００００、最も好ましくは２００
０〜１０００００である。これらの樹脂の反応は、軽量
気泡コンクリート中の水分が減少すると、それだけアル
カリ性が高くなるので、反応を進行させるために、乾燥
することが好ましいが、通常の軽量気泡コンクリート
が、製造後自然乾燥される条件下でも十分反応が進行
し、本発明の樹脂含浸軽量気泡コンクリートが得られ
る。

【００２４】上記の水溶性樹脂の製造方法は、通常の簡
便な方法を用いればよく、市販の樹脂を用いても良い。
また、樹脂の変性量は特に制限はないが、変性量が大き
いと水溶性が低下するので、変性樹脂の水に対する溶解
度が０．１％以上である様に変性量を制御することが好
ましい。

【００２５】本発明は、上記樹脂のみで製造が可能であ
るが、下記式（２）の化合物を同時に用い架橋をかけ、
水不溶性とすることも可能である。

【００２６】

【化２】

【００２７】［（Ｚ）：炭素数１〜２０の飽和、不飽和
炭化水素残基、炭素数３〜２０の脂環式炭化水素残基、
トリアジン環残基及びその多量体残基、及びカルシウ
ム、バリウム、マグネシウム、鉄などの金属又はその
塩、水酸化物その他ヒゾラジン等を示す。Ｒ３ｏ、Ｒ４ｐ：ーＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、−ＮＨＮＨ
2 、＝Ｎ−ＮＨ2 、−ＮＣＯ、−ＮＣ（Ｏ）ＯＲ（Ｒ＝
炭素数１〜２０のアルキル基）、−ＳＨ、−Ｓｉ（Ｏ
Ｈ）ｖ（ＯＲ）３−ｖ（ｖ＝０，１，２，３、Ｒ＝炭素
数１〜２０のアルキル基）ｏ、ｐ：単量単位中の置換基の重量％、０≦ｏ、ｐ≦１
００、同時に０でない。］式（２）に示される化合物は、式（１）に示される樹脂
と反応するものであればなにを用いても良いが、例えば
ヒドラジン誘導体、イソシアナート誘導体、珪素誘導
体、アミン誘導体、ウレタン誘導体、アルコール誘導体
が特に有効であり、１種もしくは２種以上を混合して使
用しても良い。

【００２８】本発明の製造において、式（２）に示され
る化合物の使用量は、上記樹脂の変性率及び架橋の程度
により変化するが、上記式（１）の樹脂に対して、０．
００１ｗｔ％〜２０％の範囲で使用する事が好ましく、
０．１〜１０％が更に好ましい。本発明の製造における
含浸時の樹脂水溶液の濃度は、０．０１ｗｔ〜５０ｗｔ
％が好ましく、０．１ｗｔ〜２５ｗｔ％の範囲で使用す
ることが更に好ましい。最も好ましくは０．５〜１０ｗ
ｔ％である。樹脂の濃度が０．０１ｗｔ％より小さいと
効果が小さく、また５０ｗｔ％以上の場合は、液の粘度
が上がる原因となり、含浸しにくくなる。

【００２９】また、軽量気泡コンクリートに対する樹脂
の含浸量は、０．１ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲が好まし
く、０．５〜１０ｗｔ％が更に好ましく、最も好ましく
は１〜５％である。軽量気泡コンクリート中の樹脂量が
０．１ｗｔ％以下の場合、軽量気泡コンクリートの防水
性、強度に対する寄与が小さく、２０ｗｔ％以上では、
強度、非透水性は向上するが、有機成分が多くなる為不
燃性が低下する傾向を示し、またコストも上がる。

【００３０】樹脂の含浸時間は、軽量気泡コンクリート
の厚さ又は含浸量によって適宜変えられるが、工業的に
は短い方が好ましく、普通、１分〜１週間、好ましくは
１０分〜１日の範囲で選ぶことができる。樹脂を含浸さ
せる方法は特に限定されるものではなく、例えば軽量気
泡コンクリートを樹脂水溶液に含浸する方法、スプレー
等によって吹き付ける方法などを用いることができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に実施例を用いて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。（合成例１）２Ｌメスフラスコに５％アセト酢酸変性ポ
リビニルアルコール（日本合成社製ゴーセファイマー：
Ｚ−１００）１００ｇを計りとり、溶媒としてジメチル
アセトアミド（ＤＭＡｃ）９００ｇをいれ、無水酢酸５
２．４ｇ（１０％ＤＭＡｃ溶液）を加えた後１００℃に
加熱し５ｈｒ反応した。反応液をトルエン中で再沈する
ことにより、５％アセト酢酸ー２６％酢酸変性ポリビニ
ルアルコールを１０５ｇ得た。このポリマーの水への溶
解度は約５％であつた。これをポリマー（Ａ）とする。
尚変性量は通常のヒドロキシル価（ＯＨＶ）測定法によ
り測定した。

【００３２】（合成例２）ヘキサメチレンジイソシアナ
ート（ＨＤＩ）８６．３ｇを８６３ｇのＤＭＡｃに溶解
し、そこにメタノール３０ｇを添加し部分ウレタン化物
を合成した。次に合成例１と同様の装置に同様の条件で
ポリビニルアルコールとＤＭＡｃをいれ、そこに合成し
た部分ウレタン化物９７９ｇを添加し、１００℃で２ｈ
ｒ反応した。反応の終点はＩＲにより確認した。この反
応液をトルエン中で再沈し、合成例１と同様にＯＨＶを
測定することにより、１５０ｇの２６％ウレタン変性ポ
リビニルアルコールを得た。これをポリマー（Ｂ）とす
る。

【００３３】（合成例３）１Ｌメスフラスコに飽水ヒド
ラジン（８５％溶液）３７．６ｇとジオキサン７５ｇを
計りとり、そこにイソシアヌレート型ポリイソシアネー
ト（旭化成社製：ＴＰＡー１００）５０．４ｇとジオキ
サン５０．４ｇの溶液を徐々に添加し、ＩＲでイソシア
ネート基を確認しながら室温で３Ｈｒ反応させた。この
反応液から溶媒と未反応ヒドラジンを除去し、４０ｇの
イソシアヌレート型ポリイソシアネートトリヒドラジド
（ＴＰＡ−Ｈｚ）を得た。イソシアネート法によりヒド
ラジン等量を求めたところ、４．５ｍｌ／ｇであつた。

【００３４】

【実施例１】珪石５３重量部、生石灰７．５重量部、セ
メント３７重量部、乾燥石膏２．５重量部、これら固形
分１００に対し水７２重量部、アルミ粉末０．０６６重
量部を含有する軽量気泡コンクリートモルタルを型枠に
注入し、３時間蒸気養生後、オートクレーブ養生して得
られたオートクレーブ養生軽量気泡コンクリート（ＡＬ
Ｃ）成形体を１７０×４０×４０の大きさに切断し、５
％アセト酢酸変性ポリビニルアルコールの５％水溶液に
含浸させた。含浸後、樹脂含浸量、曲げ強度（ＪＩＳ
Ａ６２０３）、透水性（ＪＩＳＡ６９１０）を測定し
た。樹脂含浸量は、乾燥時のＡＬＣ重量に対する重量％
で示した。結果を表１に示す。

【００３５】得られたＡＬＣは、気泡内部に樹脂が充填
されておらず、従来と変わらない外観、断面を示した。
含浸前後の細孔径分布を図１に示す。

【００３６】

【実施例２〜４】実施例１と同様なＡＬＣサンプルを用
意し、５％アセト酢酸変性ポリビニルアルコール水溶液
の濃度を２．５％、５％、８％として含浸し、４０℃で
１５時間乾燥した後、同様の物性を測定した。結果を表
１に示す。

【００３７】

【比較例１】実施例１と同様なＡＬＣサンプルを用意
し、４０℃で１５時間乾燥した後、実施例１と同様の物
性を評価した。結果を表１に示す。

【００３８】

【比較例２】比較例１と同様なＡＬＣサンプルを用意
し、ポリビニルアルコールの濃度を、５％で含浸し、４
０℃で１５時間乾燥した後、同様の物性を測定した。結
果を表１に示す。

【００３９】

【実施例５、６】樹脂として、ポリマー（Ａ）、（Ｂ）
を用い、含浸後４０℃で１５時間乾燥する以外は実施例
１と同様の方法で樹脂含浸処理を施し、物性を測定し
た。その結果を表２に示す。

【００４０】

【実施例７】実施例１と同様なサンプルを用意し、５％
アセト酢酸変性ポリビニルアルコールの２．５％水溶液
にＴＰＡーＨｚ２．５％水溶液を４：１の比率で混合し
た液に浸漬させ、４０℃で１５時間乾燥することによ
り、樹脂含浸ＡＬＣを得た。これを実施例１と同様に物
性を測定した。その結果を表２に示す。

【００４１】

【実施例８】ＴＰＡ−Ｈｚの代わりに２．５％アジピン
酸ジヒドラジド（ＡＤＨ）を５％アセト酢酸変性ポリビ
ニルアルコールに対して１１：１で用いる以外は実施例
７と同様の測定をした。その結果を表２に示す。

【００４２】

【実施例９】５％アセト酢酸変性ポリビニルアルコール
５％水溶液と５％メチルトリメトキシシラン水溶液を１
０：４の割合で混合し、その液に実施例１と同様のＡＬ
Ｃサンプルを浸漬させ、４０℃で１５時間乾燥した。こ
れを実施例７と同様の測定をした。その結果を表２に示
す。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【発明の効果】本発明の樹脂含浸軽量気泡コンクリート
は、樹脂の含浸による比重の増加がほとんど無く、軽量
気泡コンクリート本来の軽量性を保ちつつ、強度、耐水
性が高く、透水性が低い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の樹脂含浸軽量気泡コンクリートの細孔
径分布。

【図２】従来技術の一例である特開平５ー１０５５４０
の実施例により得られた細孔径分布。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部の細孔径分布を実質的に変えること
なく水不溶性樹脂が含浸されていることを特徴とする軽
量気泡コンクリート。
【請求項２】前記水不溶性樹脂による細孔の充填率が
１〜５０％であることを特徴とする請求項１の軽量気泡
コンクリート。
【請求項３】内部の気泡の壁面が水不溶性樹脂で被覆
されていることを特徴とする請求項１〜２の軽量気泡コ
ンクリート。