JPS6020336B2 - ガラス繊維強化セメント組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラス繊維強化セメント組成物に関する。

従来木造、或はコンクリート等の土木、建築構造物、或
は成型物に耐水性、防火性、及び美観を容易にかつ経済
的に付与せしめる方法としてセメントモルタルによる表
面仕上げが施工されてきた。

一般的に該方法による表面仕上げは防水性に劣り、防水
剤を併用している。セメント防水剤としては塩化カルシ
ウム、金属石ケン、パラフィンヱマルジョン、アスファ
ルトェマルジョン、樹脂ヱマルジョン、ケイ酸ソーダ、
シリカ粉末、ジルコニウム化合物、水溶性高分子、ゴム
ラテックス等を主成分とするものが挙げられるが、実際
にこれらをモルタルに混合した場合、防水性の望ましい
改善は得られず、僅かに金属石ケンのみが効果を示すの
みであった。

該金属石ケンは、水に不溶の微粉末であって原料調整が
難かしく作業性も悪く、セメント中への均一分散が困難
であり、品質が不均一となりさらに強度劣化を引きおこ
し防水性を改善することは困難であった。更に表面仕上
げに供したセメントモルタルは施工面が乾燥時に収縮し
施工面の表面から裏面に至０るクラックを発生して防水
性を完全に失ってしまつｏこのクラツク発生を防止する
為にこれまで下地材として各種ラスを使用し、又、わら
、麻等の天然繊維、各種合成繊維あるいは有機樹脂や無
機系微粉末を混合せしめる等の方法が行なわれてきたが
その効果は不充分であった。

本発明者等は、上記の問題点を解消すべく鋭意研究を行
ない本発明を完成したものであり、その目的は防水性な
らびにクラック防止館に優れた作業性の良好なるガラス
繊維強化セメント組成物を提供するにある。

即ち、本発明はセメントに対して、骨材を１〜４重量倍
、膨脹材を１〜８重量％、高級脂肪酸金属塩０．１〜５
重量％、高級脂肪酸多価アルコールェステルアルキレン
オキサィド付加物又は／及び高級脂肪酸ポリアルキレン
グリコールェステルを高々１重量％、及びァルキルナフ
タレン及び／又はナフタレンのスルホン酸ホルムアルデ
ヒド高縮合物を高々２重量％、更にセメント類固形分に
対してチョップドストランドガラス繊維を少なくとも０
．０１重量％含有することを特徴とするガラス繊維強化
セメント組成物である。

本発明に示すセメントとは一般の水硬性セメント例えば
ボルトランドセメント、白色セメント、或はフライアッ
シュセメント、シリカセメント、アルミナセメント、ジ
ェットセメント等の混合セメントの如き市販のセメント
であり又必要に応じて珪酸カルシウム或は石膏の如き水
硬性物質を添加したものである。

骨材としては、珪砂、川砂、バーラィト等の如き砂であ
り、その他適宜混合し得る材料としてはタルク、粘土、
石綿や岩綿の粉末、分散剤、硬化促進剤、リターダー、
或は顔料等である。前記の骨材はその直径が５肋以下、
好ましくは２肋以下であり、前記セメントに対して１〜
４重量倍、特に好ましくは２〜３．５重量倍の範囲であ
る。

該砂の量が１重量倍未満の場合は、セメントモルタルの
乾燥収縮率が大きくクラツクを発生しやすくなる。

又該砂の量は多い程乾燥収縮率を低下させ、クラックの
発生を抑えるが４重量倍を越えた場合、作業性が極端に
低下し、施工が困難となり、逆にクラックの発生を誘発
する。本考案に適用する膨脹材は例えばボーキサイト、
石灰、石膏を焼成したクリンカーを粉砕して得られる酸
化カルシウム、無水硫酸及びアルミナを主成分とするカ
ルシウムスルホアルミネート（ＣＳＡ）系膨張材、石灰
石粉末（Ｃａ○）と無水石膏（ＣａＳ０４）を主原料と
して焼成ならびに粉砕して得られる石膏系膨脹材、或は
珪酸カルシウムの結晶及びガラス相の中に酸化カルシウ
ムの結晶粒を分散せしめた石灰系膨張材等であり、該膨
張材はセメント中で水和或は石膏系膨張材の如きアルミ
ン酸３カルシウム（＄ａＯ、山２Ｑ）との反応等により
エトリンジヤイト（父ａ○、山２０３、＄ａＳ０４、３
犯２０）を生成して硬化過程にあるセメントモルタルを
膨張させ且つ組議を桐密にする作用を有する。

該膨張材の混入量はセメントに対して、１〜８重量％特
に好ましくは３〜４重量％である。

膨叢材の混入量が１重量％未満の場合は乾燥収縮率は低
減されず、クラツクが発生する。８重量％を越えて使用
する場合は作業性の低下とコストの上昇をきたすため好
ましくない。

本発明に示す高級脂肪酸金属塩は炭素数１２〜２２のも
ので飽和又は不飽和のいずれでも良く、又それら両者の
混合でも良い。

又、その金属としてはカルシウム、アルミニウム、亜鉛
、ジルコニウム、マグネシウム、ベリリウム、バリウム
、銅又は鉛等である。特に炭素数１６〜１８の飽和脂肪
酸のカルシウム、アルミニウム又は亜鉛の塩が好ましい
。該高級脂肪酸金属塩は夫々単独或は２種以上混合して
もよい。本考案に示す高級脂肪酸多価アルコールェステ
ルアルキレンオキサィド付加物における高級脂肪酸は前
記した高級脂肪酸金属塩の場合と同じであり、高級脂肪
酸とェステルを形成する多価アルコールはグリセリン、
トリメチロールプロ／ぐン、ソルビトール、ベンタェリ
スリトール等である。

高級脂肪酸と多価アルコールのェステルは従来公知の方
法に基づき両者を反応させれば得られ、多価アルコール
１モルに対し高級脂肪酸１〜３モルのェステル、即ち通
常いわゆるモノェステル・ジェステル、トリェステル等
である。該高級脂肪酸多価アルコールェステルに付加さ
れるアルキレンオキサイドは炭素数２又は３のアルキレ
ンオキサィドであり、付加モル数は２〜３０モルである
。

該アルキレンオキサィド‘ま夫々単独でも、混合付加で
も良く、混合付加する場合の付加形体はブロックでもラ
ンダムでも良い。該アルキレンオキサィドの付加モル数
は高級脂肪酸の種類、ェステルの種類によりその適合範
囲が異なるが一般的には炭素数の大きな高級脂肪酸、多
価アルコールに対する高級脂肪酸のモル比の高いェステ
ル程、付加モル数は大きく、アルキレンオキサイド中の
エチレンオキサイドの占める割合は大である。

該アルキレンオキサィドの付加モル数が２〜３０モルの
範囲より小さい場合には新水性が不足し、又同じく大き
い場合には高級脂肪酸金属塩の漏れが悪いといった結果
を招く。

該高級脂肪酸多価アルコールェステルアルキレンオキサ
イド付加物のアルキレンオキサィドとしてエチレンオキ
サィドが好適である。

又、本発明に示す高級脂肪酸ポリアルキレングリコール
ェステルにおける高級脂肪酸は前記した高級脂肪酸多価
アルコールェステルアルキレンオキサィド付加物のそれ
と同じである。

高級脂肪酸とェステルを形成するポリアルキレングリコ
ールは炭素酸２又は３のものであり、夫々単独又は混合
のいずれでも良く又一分子中に異なったアルキレンを持
つアルキレングリコールでも良く、その形体はブロック
でもランダムでも良い。該ポリァルキレングリコールの
分子量は１００〜１２００でありそのェステルとは高級
脂肪酸１〜２モルに対してポリアルキレングリコール１
モルの通常いわれるモノェステル、ジェステルを指して
いる。

ポリアルキレングリコールの分子量は高級脂肪酸の種類
、ェステルの種類によりその適合範囲は異なるが一般に
は炭素数の大きな高級脂肪酸のジェステル化物積分子量
は大きく、エチレンオキサイドの割合の大なる事が必要
である。

該ポリァルキレングリコールの分子量が前記した範囲よ
り４・さし、場合には親水性が不足し、又、大きい場合
には高級脂肪酸金属塩の漏れが悪いといった結果を招く
。

該高級脂肪酸ポリアルキレングリコールェステルのポリ
アルキレングリコールはポリエチレングリコールが好ま
しい。

又、高級脂肪酸ポリアルキレングリコールモノェステル
と実質的に差がないと考えられる高級脂肪酸アルキレン
オキサィド付加物もこれに含まれる。

この場合のアルキレンオキサィドの付加モル数はポリア
ルキレングリコールの分子量に相当するもので、具体的
には約２〜３０モルである。

本発明で使用するアルキルナフタレン及び／又はナフタ
レンのスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物は炭素数１
〜４のアルキルナフタレン、ナフタレン、又は実質的に
アルキルナフタレン、ナフタレンが主要成分である石炭
乾留分等を濃硫酸、発煙硫酸等のスルホン化剤で、通常
の方法でスルホン化を行なった後ホルマリン等を用いて
高縮合化を行なったものであり、平均分子量１０００以
上のものが好ましい。これ等の成分はセメントに対して
高級脂肪酸金属塩を０．１〜５重量％、高級脂肪酸多価
アルコールェステルアルキレンオキサイド付加物又は／
及び高級脂肪酸ポリアルキレングリコールェステルを高
々１重量％及びアルキルナフタレン及び／又はナフタレ
ンのスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物を高々２重量
％含有せしめる。

該成分は各々の含有量範囲内に於て相乗的に作用し優れ
た防水性能を発揮せしめるものであり、一成分でも前記
範囲を外れた場合は目的とする効果は得られない。

該成分は前記範囲内で水分散液にしてセメントスラリー
調整時に添加することが作業性の点から好適である。

更に本発明に用いるガラス繊維はＥガラス、Ｃガラスか
らなるガラス繊維或は該ガラス繊維を耐アルカリ性を有
する樹脂で被覆したもの又はＺｒ塩のコーティング焼成
によるガラス繊維或はＺの２を少なくとも３モル％含有
するガラス繊維である。

これ等のガラス繊維のうちセメント中の強アルカリ成分
による侵触が少なく長期間に亘り、繊維強度を保持する
耐アルカリ性ガラス繊維が好適であり特にＺの２を少な
くとも５モル％好ましくは少なくとも９モル％含有する
ガラス繊維例えば次の組成範囲からなるガラスを溶隔粒
糸して得られた繊維が望ましい。

組成（モル％） Ｓｉ０２ ５０〜６９Ｚｒ０２
９〜１４Ｒ２０
１０〜２５ Ｋ２０ １〜 ７ Ｒ′０ ０〜１０ ＣａＦ２ ０〜２ ＆。

３ ０〜７ Ｐ２Ｑ Ｏ〜５ （その他金属酸化物） ０〜１０ Ｆ２ ０〜３ 但しＲはＮａ，ＬｉでありＲ２０とＫ２０の合計は１４
〜２５モル％である。

Ｒ′はアルカリ士金属又はＺｎ，Ｍｈ，Ｐｂである。そ
の他金属酸化物は山２０３，Ｔｉ０２，Ｆｅ２０３，Ｃ
ｅ０２，Ｓｎ０２等であり又弗化物はＦ２に換算せるも
のである。本発明に供するガラス繊維は前記ガラス繊維
を単繊維の集合体例えば５〜３叫の単繊維を１００〜１
０００本集東又は該集東せる繊維条を教本〜数十本合糸
した後５〜２５側好ましくは１０〜２仇肋１こ切断した
チョップドストランドガラス繊維である。

該繊維長が５肌未満の場合、目的とするクラツク防止効
果が不十分となり又２５雌を超えた場合セメントモルタ
ル中に均一に混合せしめることが困難となり作業性を低
下せしめるため好ましくない。該チョップドストランド
ガラス繊維の混入量は前記セメント類固形分に対し、少
なくとも０．０１重量％、好ましくは０．１〜１．の重
量％である。

混入量が該範囲未満の場合にはクラック発生を防止する
ことができず、又該範囲を超える場合は、作業性の低下
と左官用モルタルとしての価格の上昇を伴ない実用上障
害となる。又、ガラス繊維が前記チョップドストランド
ではなく同一長に切断した築東されていない単繊紙を同
量混入せしめた場合均一分散性、作業性が不良となり目
的とするクラツク防止効果は得られない。

セメントモルタル中に混入せしめた該チョップドストラ
ンドガラス織雛は混在せる膨張材の作用により生ずるセ
メントモルタルの膨張を強制的に拘束して全体にセルフ
ストレスを導入して乾燥収縮を著しく低減せしめてクラ
ツクの発生を防止するものであり又施工の際チョップド
ストランドガラス繊維の単糸間に生ずる保水性により初
期養生が均一に行われる。

次に本発明の実施態様について一具体例を上げて説明す
る。

まずセメント、砂及び膨張材を所定量乾式混和する。次
に高級脂肪酸多価アルコールヱステルアルキレンオキサ
ィド付加物又は／及び高級脂肪酸ポリアルキレングリコ
ールェステルを規定量の水で稀釈したものの中に高級脂
肪酸金属塩を添加し、均一機梓後、規定量のアルキルナ
フタレン及び／又はナフタリンのスルホン酸ホルムアル
ヂヒド高縮合物を添加し、均一に分散せしめた水分散液
を所定量混糠水に加えて、或は混練水と同時に該セメン
ト混合物に加えてスラリーとなす。この際加えるべき水
の量はセメントに対して３０〜９０重量％程度である。
得られたスラリーにガラス繊維を加えて燈拝し、均一に
分散せしめた後使用するか、或は予めガラス繊維をセメ
ント及び混和材料と予備調合しておき、これに前記水分
散液及び溢糠水を加えて調製し、使用する。

斯様にして調整せるモルタルの塗工法としては、一回塗
、上塗り下塗りの２回塗、或は３回塗等であり必要に応
じて下塗或は上塗りのみにも使用できる。

さらに防水工事の防水モルタルとして、或はアスファル
ト防水、シート防水等の保護モルタルとして壁体の防水
のみならず、屋上防水、地下室防水、屋上の断熱層の保
護、押さえモルタルとして施工することができる。更に
木宅セメント板、気泡コンクリート、ポリスチレンフオ
ーム等を芯材とするパネルの表面材としても使用するこ
とができる。本発明によるガラス繊維強化セメント組成
物は、優れたクラック防止能ならびに防水性を有し、強
度低下を生じることなくかつ安価に従釆のタセメントモ
ルタルの有する作業性、施工性を損うことなく、土木、
建築構造物、或は成型物に耐水性、防水性を付与せしめ
る極めて実用価値の大なるものである。以下実施例によ
り本発明を説明する。

実施例中０に示す成分記号及び各種測定法を次に示す。
Ａ成分：高級脂肪酸金属塩。Ｂ成分：高級脂肪酸多価ア
ルコールェステルアルキレンオキサィド付加物又は／及
高級脂肪酸ポリアルキレングリコールェステ タ ル。

Ｃ成分：アルキルナフタレン及び／又はナフタレンのス
ルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物。

乾燥収縮率： Ｏ ＪＣＥＡＳ（日本セメント技術協会標準試験方法）
Ｈ−１１一１９６２に準じて試料を２０土２℃７６％Ｒ
Ｈの雰囲気中に保持して２８日後の乾燥収緒率を示した
。

透水試験： タ 供試体を２０ｑｏ×７０％恒縞恒温室にて７日間気
乾養生後、８０ｏｏで恒量となる迄乾燥し、下記条件下
透水試験を行なった。

透水面積 ２０の 水圧 ０．５ｋ９／め ０ 時間 ６０分 尚本試験における透水比は０．５未満を防水性良好０．
５以上を防水性不良と判定した。

曲げ試験： ＪＩＳ−Ａ−１４０８に準じ、破壊荷重を測定し、断面
積換算を行なって曲げ強度を求めた。

実施例 １ 普通ボルトランドセメントに対して友大粒径３肋の川砂
の量を変化せしめ、膨張材〔カルシウムスルホアルミネ
ート系、商品名デンカＣＳＡ＃２０（電気化学工業■製
）〕を４重量％及び水を６の重量％添加して均一に混合
した。

次に第１表に示す規定量のＢ成分を規定量の水で稀釈し
たものの中にＡ成分を添加し、均一燈梓後、規定量のＣ
成分を添加し、均一に分散させ、いずれも有効成分３０
％の水分散液とした後有効成分がセメントに対し２重量
％となるように添加して混合蝿拝した。

更にガラス組成がモル％でＳｉ０２：６＆ ＺｒＱ：９
，Ｎら０：１５，Ｋ２０：４，＆０２：４であって、繊
維径１＆で２０４本からなるストランドを１３助長に切
断して前記セメント類固型分に対して０．３重量％混入
してモルタルを調製し、コンクリート壁に塗厚１仇舷で
４ｍ×４ｍの面に金ゴテで施工を行なった。

施工モルタルの乾燥収縮率と、クラック発生の有無及び
透水率を測定し、第２表に示した。表中の各記号は各成
分を示し、数値は重量部で ある。第２表上表より明
らかに、Ａ，Ｂ，Ｃ３成分を規定童含有せしめることに
より透水比が小さく、又川砂量をセメント重量に対し１
〜４重量倍、特に２〜３重量倍使用した場合作業性が良
好で乾燥収縮率が小さくクラックの発生もなく優れた防
水性が得られた。

実施例 ２ 普通ボルトランドセメントに対し粒径５脇以下の川砂を
３重量倍、水を７の重量％、さらに第１表に示した水分
散液Ｍ．２の添加量を種々に変化せしめて混入し、更に
膨張材〔石灰系、商品名、小野田ヱクスパン（小野田セ
メント■製）〕を所定量＊混合してスラリーを調製した
。

該スラリーにガラス組成が重量％ＳｉＱ：５５，山２Ｑ
：１５，Ｃａ０：１８，Ｍｇ０：４，Ｎａ２０：０．５
，＆０３：７であって繊維径が１１ｒ、２０４本から成
る市販Ｅガラスストランドを２５肌に切断して該セメン
ト類固形成分に対し、０．１重量％混入して均一燈拝し
た。

該セメントモルタルをアスファルト防水を施した鉄筋コ
ンクリートスラブ上に６仇舷の厚さで施工した。

施工モルタルの乾燥収縮率、透水率、クラック発生の有
無を測定して第３表に示した。第３表上記より明らかに
該３成分はＡ成分がセメントに対して０．１〜５重量％
、Ｂ成分が１重量％以、Ｃ成分が２重量％以下の範囲に
於て透水比が低下し、又膨張材の混入量が１〜８重量％
、特に４〜６重量％の範囲で乾燥収縮率が著しく小さく
クラックの発生がなく、良好な作業性を示し優れた防水
性が得られた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セメントに対して、骨材を１〜４重量倍、膨脹材を
   １〜８重量％、高級脂肪酸金属塩を０．１〜５重量％、
   高級脂肪酸多価アルコールエステルアルキレンオキサイ
   ド付加物又は／及び高級脂肪酸ポリアルキレングリコー
   ルエステルを高々１重量％、及びアルキルナフタレン及
   び／又はナフタレンのスルホン酸ホルムアルデヒド高縮
   合物を高々２重量％、更にセメント類固形分に対してチ
   ヨツプドストランドガラス繊維を少なくとも０．０１重
   量％含有することを特徴とするガラス繊維強化セメント
   組成物。