JP2002104860A - エポキシ樹脂系ポリマーセメント組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂系ポリマーセメント組成物

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JP2002104860A JP2000292479A JP2000292479A JP2002104860A JP 2002104860 A JP2002104860 A JP 2002104860A JP 2000292479 A JP2000292479 A JP 2000292479A JP 2000292479 A JP2000292479 A JP 2000292479A JP 2002104860 A JP2002104860 A JP 2002104860A
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cement
epoxy
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嘉彦 大濱
Katsunobu Demura
克宣 出村
Akimoto Shu
明基 朱
Akihiro Nabeshima
亮浩 鍋島
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Otsuka Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エポキシ硬化剤の少量添加により中性
化速度が遅く、水中養生でも曲げ強度、圧縮強度等の機
械的特性に優れたセメント硬化体を形成しうるエポキシ
樹脂系ポリマーセメント組成物を提供する。 【解決手段】 セメント、エポキシ樹脂及びエポキシ
硬化剤からなるエポキシ樹脂系ポリマーセメント組成物
において、前記エポキシ硬化剤が、式(1)で表される
アミン系化合物又はその塩であることを特徴とするエポ
キシ樹脂系ポリマーセメント組成物。 NHN(R)(R) (1) [式中R、Rは同一又は異なって炭素数1〜8のア
ルキル、アリール、含窒素複素環基、両者が結合して炭
素数2〜11のアルキレン又は―R―R―R ―で
示される基を示す。R、Rは同一又は異なって炭素
数1〜8のアルキレン、Rは酸素原子、硫黄原子、基
=NR又は=NNHを示す。Rは水素又は炭素数
1〜8のアルキルを示す。]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリマーセメント
組成物に関する。詳しくは、少量のエポキシ硬化剤を添
加することにより中性化速度が遅く、水中養生でも曲げ
強度、圧縮強度等の機械的特性に優れたセメント硬化体
を形成しうるエポキシ樹脂系ポリマーセメント組成物に
関する。
【0002】
【従来の技術】ポリマーセメントモルタルは、その性質
が普通セメントモルタルに比べて優れているため、鉄筋
コンクリート構造物の仕上げ及び補修材料として、建築
・土木分野で広範囲に使用されている。また、建築技術
の著しい発展と構造物の複合的な劣化に伴って、ポリマ
ーセメントモルタルに要求される性質も多様化の傾向に
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】特開昭60−1379
57号公報には、低分子エポキシ樹脂を混和剤とするエ
ポキシ樹脂無溶剤型のパテ状セメントが開示されてい
る。このようなエポキシ樹脂を混和剤とするパテ状のセ
メントモルタルは、速硬型の水中硬化性ポリマーセメン
トモルタルとして用いられている。しかしながら、セメ
ント重量に対するエポキシ樹脂及び硬化剤の総重量比を
大きくする必要があった。また、セメント硬化物中の空
気量が増大してしまうため消泡剤を配合しなければなら
ないという問題点があった。他方、コンクリートにおけ
る早期の中性化が問題となり、改めて中性化に対する関
心が高まっている。特開平5−9051号公報には、セ
メント100重量部に対しエポキシ化合物を0.5〜2
0重量部配合した硬化剤を含まないエポキシ樹脂系ポリ
マーセメント組成物が開示されている。このようなポリ
マーセメント組成物は、曲げ強さ、圧縮強さ等の機械的
強度に優れ、中性化に対する抵抗性に優れたポリマーセ
メント硬化体となっている。しかし、中性化速度、水中
養生での曲げ強度、圧縮強度等の機械的特性の点で十分
満足の行くものではなかった。
【0004】本発明の課題は、エポキシ硬化剤の少量添
加により中性化速度が遅く、水中養生でも曲げ強度、圧
縮強度等の機械的特性に優れたセメント硬化体を形成し
うるエポキシ樹脂系ポリマーセメント組成物を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、セメント、エ
ポキシ樹脂及びエポキシ硬化剤からなるエポキシ樹脂系
ポリマーセメント組成物において、前記エポキシ硬化剤
が、式(1)で表されるアミン系化合物又はその塩であ
ることを特徴とするエポキシ樹脂系ポリマーセメント組
成物に係る。 NHN(R)(R) (1) [式中R、Rは同一又は異なって炭素数1〜8のア
ルキル、アリール、含窒素複素環基、両者が結合して炭
素数2〜11のアルキレン又は―R―R―R ―で
示される基を示す。R、Rは同一又は異なって炭素
数1〜8のアルキレン、Rは酸素原子、硫黄原子、基
=NR又は=NNHを示す。Rは水素又は炭素数
1〜8のアルキルを示す。]
【0006】また、本発明は、請求項1記載の組成物
に、更に骨材を配合したことを特徴とするエポキシ樹脂
系ポリマーセメント組成物に係る。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明におけるセメントとして
は、建築業界で一般的に広く使用されている各種のセメ
ントを使用することができる。例えばポルトランドセメ
ントとしては普通ポルトランドセメント、早強ポルトラ
ンドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポ
ルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント等
が、混合セメントとしては高炉セメント、シリカセメン
ト、フライアッシュセメント等が、特殊セメントとして
は超速硬セメント、白色セメント、カラーセメント、膨
張セメント、高シリカセメント、コロイドセメント等、
及びアルミナセメント等が挙げられる。これらのセメン
トの中でも、汎用性があり、安価であることから、普通
ポルトランドセメントを使用することが好ましい。ま
た、これらのセメントは、単独で或いは2種以上を併用
することもできる。
【0008】本発明に使用できるエポキシ樹脂として
は、特に制限はなく、各種のエポキシ樹脂を用いること
ができる。例えば、グリシジルエーテル型エポキシ樹
脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルア
ミン型エポキシ樹脂等を例示できる。
【0009】グリシジルエーテル型エポキシ樹脂として
は、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、臭素化
ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフ
ェノールS型、ビスフェノールAF型、ビフェニル型、
ナフタレン型、フルオレン型、フェノールノボラック
型、クレゾールノボラック型、DPPノボラック型、3
官能型、トリス・ヒドロキシフェニルメタン型、テトラ
フェニロールエタン型等を例示できる。
【0010】グリシジルエステル型エポキシ樹脂として
は、ヘキサヒドロフタル酸エステル型、フタル酸エステ
ル型等を例示できる。グリシジルアミン型エポキシ樹脂
としては、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタ
ン、トリグリシジルイソシアヌレート、ヒダントイン
型、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)
シクロヘキサン型、アミノフェノール型、アニリン型、
トルイジン型等を挙げることができる。
【0011】本発明においてエポキシ樹脂としては、液
状物のエポキシ樹脂やエポキシエマルジョンを使用する
ことが好ましい。液状物のエポキシ樹脂やエポキシエマ
ルジョンを使用することにより、水の含有量が少ないセ
メント混合物にも流動性を付与する効果があり、更には
得られるセメント硬化体が、曲げ強度及び耐水性にも優
れる。
【0012】エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤の総量
のセメントに対する添加量は、セメント100重量部に
対して2〜100重量部、好ましくは5〜20重量部が
よい。添加量が2重量部未満の場合は、得られる硬化体
の耐水性が充分改善されず、また100重量部を超える
と得られる硬化体の機械的強度が低下するばかりでな
く、経済的にも好ましくない。
【0013】本発明におけるエポキシ樹脂硬化剤として
は、式(1)で表されるアミン系化合物又はその塩を使
用する。 NHN(R)(R) (1) [式中R、Rは同一又は異なって炭素数1〜8のア
ルキル、アリール、含窒素複素環基、両者が結合して炭
素数2〜11のアルキレン又は―R―R―R ―で
示される基を示す。R、Rは同一又は異なって炭素
数1〜8のアルキレン、Rは酸素原子、硫黄原子、基
=NR又は=NNHを示す。Rは水素又は炭素数
1〜8のアルキルを示す。]
【0014】炭素数1〜8のアルキルとしては例えばメ
チル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチ
ル、イソブチル、t−ブチル、s−ブチル、n−ペンチ
ル、イソペンチル、t−ペンチル、ネオペンチル、n−
ヘキシル、イソヘキシル、ヘプチル、オクチル等を挙げ
ることができる。炭素数2〜11のアルキレンとしては
例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、ヘキシレ
ン、オクチレン、デカメチレン、ウンデカメチレン等を
挙げることができる。炭素数1〜8のアルキレンとして
は、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ヘキ
シレン、オクチレン等を挙げることができる。アリール
としては、フェニル、トリル、ナフチル等を挙げること
ができる。含窒素複素環基としてはピリジン、ピペリジ
ニル、ピラゾリル等を挙げることができる。
【0015】式(1)で表される化合物の具体例として
は、1−アミノピロリジン(1−AP)、1−アミノピ
ペリジン、1−アミノホモピペリジン(AHP)、1−
アミノピペラジン、N−アミノ−N’−メチルピペラジ
ン(AMPI)、N−アミノモルホリン(AMP)、N
−アミノチオモルホリン、1,1−ジメチルヒドラジン
(UDMH)、1,1−ジエチルヒドラジン、1,1−ジ
プロピルヒドラジン、1,1−ジブチルヒドラジン、モ
ノメチルヒドラジン、モノエチルヒドラジン、モノプロ
ピルヒドラジン、モノイソプロピルヒドラジン、モノブ
チルヒドラジン、モノ−tert−ブチルヒドラジン、
1−エチル−1−メチルヒドラジン、1−メチル−1−
プロピルヒドラジン、1−ブチル−1−メチルヒドラジ
ン、1−メチル−1−フェニルヒドラジン、1,1−ジ
フェニルヒドラジン、モノフェニルヒドラジン、2−ヒ
ドラジノピリジン等を挙げることができる。
【0016】これらの化合物の中でも、下記式で表され
る1−アミノピロリジン(1−AP)、1−アミノホモ
ピペリジン(AHP)、N−アミノ−N’−メチルピペ
ラジン(AMPI)、N−アミノモルホリン(AMP)
が特に好ましい。
【0017】
【化1】
【0018】本発明においてアミン系化合物の塩として
は例えばホウ酸塩、チオシアン酸塩等を例示できる。
【0019】本発明のエポキシ樹脂系ポリマーセメント
組成物において、エポキシ硬化剤はエポキシ樹脂及びエ
ポキシ硬化剤の合計に対して、0.1〜15重量%、好
ましくは0.5〜5重量%の範囲で添加するのがよい。
添加量が0.1重量%未満の場合又は15重量%を超え
る場合は、得られる硬化体は目的とする機械的強度が得
られない。
【0020】本発明のエポキシ樹脂系ポリマーセメント
組成物において、その好ましい特性を損なわない範囲
で、必要に応じて、従来から用いられているエポキシ樹
脂硬化剤や硬化促進剤を配合することもできる。エポキ
シ樹脂硬化剤としては、ジエチレントリアミン、トリエ
チレンテトラミン、イソホロンジアミン、ジアミノジフ
ェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン及びこれら
ポリアミンのエポキシ変性物、マンニッヒ変性物、マイ
ケル付加変性物、ポリアミド類、ジシアンジアミド、ヘ
キサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタ
ル酸、無水メチルナジック酸、ノボラック型フェノール
樹脂、三級アミン類、イミダゾール類、三フッ化ホウ素
のアミン錯体、メラミン、メチロールメラミン、レゾー
ル型化合物等を挙げることができる。
【0021】また、硬化促進剤としては、例えば、トリ
−n−ブチルアミン、ベンジルメチルアミン、2,4,6
−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の第三
級アミン類、2―メチルイミダゾール、2―エチルイミ
ダゾール、2―エチル−4―メチルイミダゾール、2―
フェニルイミダゾール等のイミダゾール類等を挙げるこ
とができる。
【0022】本発明において骨材としては、一般的にセ
メントモルタルやコンクリートを調製する際に用いられ
るものと同様な骨材を挙げることができる。具体的に
は、砂利、砕石、高炉スラグ、人工軽量骨材、天然軽量
骨材、副産軽量骨材、重量骨材等の細骨材、砂、砕石、
高炉スラグ、フェロニッケルスラグ、銅スラグ、人工軽
量骨材、天然軽量骨材、副産軽量骨材、重量骨材等の粗
骨材を挙げることができる。本発明における骨材の配合
量は、本発明のエポキシ樹脂系ポリマーを含むセメント
組成物中のセメント100重量部に対して、0〜150
0重量部、好ましくは200〜400重量部がよい。
【0023】本発明のエポキシ樹脂系ポリマーセメント
組成物には、必要に応じて、増量材、補強材及び着色剤
等のその他の添加剤を配合することができる。増量材と
しては、珪砂、タルク、炭酸カルシウム、石膏、珪藻
土、酸化チタン、シリカ、発泡軽量骨材、ガラス粉末及
びマイカ等の無機質粉体、並びにシリカヒューム、フラ
イアッシュ及び高炉スラグ等のアルカリ性を示す増量材
等が挙げられる。又、ビーズ、廃棄FRP等の微粉砕物
等の有機粉体を使用することができる。補強材として
は、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、二酸化チタン
繊維、ワラストナイト、ゾノトライト、珪酸亜鉛繊維、
炭素繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維等の繊維状
物、繊維メッシュ並びにクロス等を挙げることができ
る。繊維メッシュ及びクロス等は、成形し、硬化させる
前に挟み込むことも可能である。又、着色剤としては、
一般に使用される無機着色剤を使用することができる。
これら以外にも、導電性付与のためにカーボンブラック
及びフェライト等を配合することもできる。又、従来の
セメント用化学混和剤として知られている減水剤、高性
能減水剤、流動化剤、収縮低減剤等も使用可能である。
更には、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂等を添加する
こともできる。
【0024】本発明のエポキシ樹脂系ポリマーセメント
組成物には、必要に応じて従来使用されているセメント
混和用ポリマーを用いても良い。尚、ここでいうセメン
ト混和用ポリマーはセメント混和用ポリマーディスパー
ジョン及び再乳化形粉末樹脂を指す。更に詳しくはセメ
ント混和用ポリマーはセメント混和用ゴムラテックス、
セメント混和用樹脂エマルジョンを包含する。
【0025】セメント混和用ゴムラテックスとは、合成
ゴム系、天然ゴム系、ゴムアスファルト系などのゴムラ
テックスに安定剤、消泡剤などを加えて、良く分散させ
均質にしたものを指す。セメント混和用樹脂エマルジョ
ンとは、エチレン酢酸ビニル系、アクリル酸エステル
系、樹脂アスファルト系などの樹脂エマルジョンに安定
剤、消泡剤などを加えて、よく分散させて均質にしたも
のを指す。セメント混和用再乳化形粉末樹脂とは、ゴム
ラテックス及び樹脂エマルジョンに安定剤などを加えた
ものを乾燥して得られる再乳化可能な粉末状樹脂を指
す。
【0026】尚、本発明のエポキシ樹脂系ポリマーセメ
ント組成物のエポキシ樹脂系とは、エポキシ樹脂を必須
成分とし、必要に応じてその他の樹脂を適宜配合したも
のをいい、ポリマーセメント組成物とは、ポリマーセメ
ントペースト、ポリマーセメントモルタル及びポリマー
セメントコンクリート等を包含する。
【0027】本発明のエポキシ樹脂系ポリマーセメント
組成物及びそれから硬化体を得る方法の例としては、セ
メント、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂硬化剤及び水、場
合により骨材並びにその他成分(硬化促進剤、増量材、
補強材、添加剤等)を用途に応じた配合で練り混ぜ、所
定の形状に成形した後、当該成形体を湿空養生、水中養
生、乾燥養生、蒸気養生及びこれらの養生を適宜組み合
わせた養生を行う。上記成分の配合及び練り混ぜ方法と
しては、常法に従えばよい。
【0028】練り混ぜは手練りで行うか、又は一般のコ
ンクリート及びモルタル用ミキサー、その他双腕型のニ
ーダー等も使用できる。上記混合物を所定の形状に成形
する方法としては、各種の方法が使用でき、具体的に
は、注型成形、押出成形、プレス成形、遠心力成形等が
挙げられる。セメントペーストの場合は、はけ、こて塗
り、吹き付け等も使用できる。
【0029】本発明のエポキシ樹脂系ポリマーセメント
組成物よりなる硬化体は、各種の用途に用いられ、例え
ば建築及び土木用の種々の用途に適用することができ
る。例えば、一般家屋、倉庫等の床や道路、ガレージ等
の舗装材、床材、屋根スラブ、貯水タンク等の防水材、
タイル、床等の接着剤、化粧仕上げ材、補修材、防食
材、デッキカバーリング材等が挙げられる。
【0030】
【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を
更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定される
ものではない。
【0031】実施例1〜10及び比較例1〜3 JIS A 1171に従って表1に示す配合量でセメ
ント(JIS R 5210に規定するポルトランドセ
メント)、骨材(JIS R 5210に規定する豊浦
標準砂)、エポキシ樹脂(ビスフェノールA型エポキシ
樹脂:油化シェルエポキシ株式会社製、商品名「エピコ
ート828」)、エポキシ樹脂硬化剤(1−アミノピロ
リジン、1−AP)を配合し、エポキシ樹脂系ポリマー
セメントモルタル組成物とした。次にフロー値(JIS
R 5210)170±5となるように水セメント比
を調整し、エポキシ樹脂系ポリマーセメントモルタルを
JIS R 5201の規定通り練り混ぜ、寸法40×
40×160mmに成形し、2日湿潤(20℃、80%
R.H.)、5日水中(20℃)、21日乾燥(20
℃、50%R.H.)養生を行って(理想養生)硬化体
を得た。下記の試験結果を表1に示した。 曲げ及び圧縮強さ試験:JIS A 1172に準じ
て、寸法40×40×160mmの硬化体について、曲
げ、圧縮試験を行った。
【0032】
【表1】
【0033】実施例11〜20及び比較例4〜5 エポキシ樹脂の配合量を表2に示したものに変更した以
外は、実施例1と同様に硬化体を作製し、曲げ強度、圧
縮強度を測定した。その結果を表2に示した。
【0034】
【表2】
【0035】実施例21〜22及び比較例6〜11 骨材をISO標準砂(JIS R 5201に規定する
ISO標準砂)に変更し、エポキシ樹脂硬化剤を表3に
記載のものに変更した以外は実施例1と同様に硬化体を
作製し、曲げ強度、圧縮強度を測定した。その結果を表
3に示した。
【0036】
【表3】
【0037】実施例21及び22の硬化剤:1−AP 比較例7及び10の硬化剤:ジエチレントリアミン(D
ETA) 比較例8及び11の硬化剤:メタキシレンジアミン(M
XDA)
【0038】実施例23〜24及び比較例12〜14 JIS A 1171に従って表4に示す配合量でセメ
ント(JIS R 5210に規定するポルトランドセ
メント)、骨材(ISO標準砂)、エポキシ樹脂(ビス
フェノールA型エポキシ樹脂:油化シェルエポキシ株式
会社製、商品名「エピコート828」)、エポキシ樹脂
硬化剤(1−AP)を配合し、エポキシ樹脂系ポリマー
セメントモルタル組成物とした。次にフロー値170±
5となるように水セメント比を調整し、エポキシ樹脂系
ポリマーセメントモルタルをJIS R 5201の規
定通り練り混ぜ、寸法40×40×160mmに成形
し、2日湿潤(20℃、80%R.H.)の後、26日水
中(20℃)養生を行って硬化体を得た。曲げ強度、圧
縮強度の試験結果を表4に示した。
【0039】
【表4】
【0040】実施例25〜26及び比較例15〜17 JIS A 1171に従って表5に示す配合量でセメ
ント(JIS R 5210に規定するポルトランドセ
メント)、骨材(JIS R 5210に規定する豊浦
標準砂)、エポキシ樹脂(ビスフェノールA型エポキシ
樹脂:油化シェルエポキシ株式会社製、商品名「エピコ
ート828」)、エポキシ樹脂硬化剤(1−AP)を配
合し、エポキシ樹脂系ポリマーセメントモルタル組成物
とした。次にフロー値170±5となるように水セメン
ト比を調整し、エポキシ樹脂系ポリマーセメントモルタ
ルをJIS R 5201の規定通り練り混ぜ、寸法4
0×40×80mmに成形し、2日湿潤(20℃、80
%R.H.)、5日水中(20℃)、21日乾燥(20
℃、50%R.H.)養生を行って(理想養生)硬化体を
得た。下記の試験結果を表5に示した。
【0041】促進中性化試験:JIS A 1171に
準じて、寸法40×40×80mmの硬化体を14日間
促進中性化試験装置(朝日科学株式会社製、商品名「中
性化試験装置」)(30℃、60%R.H.、CO濃度
5.0%)内に静置した後、硬化体を2分割し、その断
面にフェノールフタレインの1%アルコール溶液を噴霧
し、赤色に変化しない部分を中性化域として中性化深さ
を測定した。表より本発明の硬化体の中性化速度が極め
て遅いことが判る。
【0042】
【表5】
【0043】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂系ポリマーセメン
ト組成物は中性化速度が遅く、水中養生でも曲げ強度、
圧縮強度等の機械的特性に優れたセメント硬化体を形成
することが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鍋島 亮浩 徳島県徳島市川内町加賀須野463 大塚化 学株式会社徳島工場内 Fターム(参考) 4G012 PA04 PB33 PC12 4J036 AC02 AC03 AD07 AD08 AD09 AF06 AH06 AH07 AJ08 AJ14 AJ15 AJ18 DA01 DA04 DC03 DC17 DC35 DC38 DC39 FA01 FB08 FB11 JA13

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セメント、エポキシ樹脂及びエポキシ硬
    化剤からなるエポキシ樹脂系ポリマーセメント組成物に
    おいて、前記エポキシ硬化剤が、式(1)で表されるア
    ミン系化合物又はその塩であることを特徴とするエポキ
    シ樹脂系ポリマーセメント組成物。 NHN(R)(R) (1) [式中R、Rは同一又は異なって炭素数1〜8のア
    ルキル、アリール、含窒素複素環基、両者が結合して炭
    素数2〜11のアルキレン又は―R―R―R ―で
    示される基を示す。R、Rは同一又は異なって炭素
    数1〜8のアルキレン、Rは酸素原子、硫黄原子、基
    =NR又は=NNHを示す。Rは水素又は炭素数
    1〜8のアルキルを示す。]
  2. 【請求項2】 請求項1記載の組成物に、更に骨材を配
    合したことを特徴とするエポキシ樹脂系ポリマーセメン
    ト組成物。
  3. 【請求項3】 エポキシ硬化剤を、エポキシ樹脂及びエ
    ポキシ硬化剤の合計に対して0.1〜15重量%となる
    割合で配合する、請求項1乃至2記載のエポキシ樹脂系
    ポリマーセメント組成物。
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