JP2003277120A - Underwater polymer cement composition - Google Patents
Underwater polymer cement compositionInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、土木・建築分野に
おいて使用される、水中硬化性にすぐれたポリマーセメ
ント組成物に関し、更に詳しくは各種水処理施設、水中
構造物、海岸構造物等の補修・補強、駆体保護に利用さ
れる速硬性の水中ポリマーセメント組成物に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer cement composition which is used in the field of civil engineering / construction and has excellent underwater curability, and more specifically, it repairs various water treatment facilities, underwater structures, coastal structures, etc. The present invention relates to a fast-curing underwater polymer cement composition used for reinforcement and protection of a vehicle body.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、土木・建築分野で、コンクリート
構造物の防水、防食等駆体保護を目的として、防水モル
タル、ポリマーセメントモルタルあるいは樹脂系被覆材
等が使用されている。これらの材料は、一般にコンクリ
ート表面の含水量が8%以下で施工することが望ましい
とされている。従って施工対象が極端な湿潤状態にある
とき、施工後直ちに水濡れや浸水が起るようなとき、あ
るいは施工時点で水没しているような場合には対応する
ことができなかった。その理由として、防水モルタルは
水中施工性と防食性を欠如し、高分子エマルジョン系ポ
リマーセメントは、水中では充分に硬化せず、従来のエ
ポキシ樹脂系ポリマーセメントは、硬化が遅く水中硬化
に不適であり、更に樹脂系被覆材は、水中構造物とは接
着しにくいことなどが挙げられる。2. Description of the Related Art In the field of civil engineering and construction, waterproof mortar, polymer cement mortar, resinous coating materials and the like have been used for the purpose of protecting the concrete structure from water and corrosion. It is generally said that these materials are desirably constructed with a water content of 8% or less on the concrete surface. Therefore, it was not possible to deal with the case where the construction target is in an extremely wet state, when the construction gets wet or flooded immediately after construction, or when it is submerged at the time of construction. The reason is that waterproof mortar lacks underwater workability and anticorrosion property, high molecular emulsion polymer cement does not cure sufficiently in water, and conventional epoxy resin polymer cement is slow to cure and unsuitable for underwater curing. In addition, the resin-based coating material is difficult to adhere to an underwater structure.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の事情に
鑑み、水中硬化性にすぐれ、水中構造物を補修、補強
し、侵食から保護できる超速硬性のポリマーセメント組
成物を得ようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned circumstances, the present invention intends to obtain an ultra-rapid hardening polymer cement composition which is excellent in underwater curing property, can repair and reinforce underwater structures, and can protect it from erosion. Is.
【0004】次に、水中ポリマーセメントに必要な主な
性能条件を列記する。
(1)長い可使時間をとることができ、水中で急速に硬
化し、多少の水の流れがあっても流出や崩壊が起こらな
い。
(2)低温の水中でも速やかに硬化する。
(3)施工厚みが2〜50mm程度の範囲での水中施工
が可能であり、クラックを生じない。
(4)水中硬化物の強度が高い。
(5)水中構造物(コンクリート、鉄構など)と良く接
着する。
(6)耐薬品性にすぐれ、水道水、下水、工業廃水、海
水、地下水、温泉水等による侵食から保護することがで
きる。Next, the main performance conditions required for the underwater polymer cement will be listed. (1) It can take a long pot life, hardens rapidly in water, and does not flow out or collapse even if there is some flow of water. (2) It quickly cures even in low temperature water. (3) Underwater construction is possible within a construction thickness of about 2 to 50 mm, and cracks do not occur. (4) The strength of the cured product in water is high. (5) Adheres well to underwater structures (concrete, steel structures, etc.). (6) It has excellent chemical resistance and can be protected from erosion by tap water, sewage, industrial wastewater, seawater, groundwater, hot spring water and the like.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するため、広範な実験を行った結果、超速硬セメ
ントとエポキシ樹脂を主成分とするポリマーセメント
に、水中硬化を促進させる特定の触媒と水中不分離性混
和材を併用することにより、目的を達成できることを見
い出し、本発明を完成するに至った。In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has conducted extensive experiments, and as a result, has made ultra-rapid hardening cement and polymer cement having an epoxy resin as a main component promote hardening in water. It has been found that the object can be achieved by using a specific catalyst in combination with an inseparable admixture in water, and the present invention has been completed.
【0006】本発明は下記の各発明により構成される。
(1)超速硬セメント100重量部、粘稠剤0.1〜5
重量部、リチウム化合物0.01〜7重量部及びエポキ
シ樹脂とアミン官能性エポキシ硬化剤との合量5〜60
重量部を含有してなる水中ポリマーセメント組成物。The present invention includes the following inventions. (1) 100 parts by weight of super rapid hardening cement, thickener 0.1 to 5
5 to 60 parts by weight, lithium compound 0.01 to 7 parts by weight, and total amount of epoxy resin and amine functional epoxy curing agent 5 to 60
An underwater polymer cement composition containing parts by weight.
【0007】(2)超速硬セメントがポルトランドセメ
ント100重量部に対して、カルシウムアルミネート5
〜60重量部及び石膏2〜40重量部を含有することを
特徴とする前記第1項に記載の水中ポリマーセメント組
成物。(2) Calcium aluminate 5 is added to 100 parts by weight of ultra-rapid cement.
-60 parts by weight and 2-40 parts by weight of gypsum, The polymer cement composition in water according to the above item 1.
【0008】以下、本発明を更に詳しく説明する。The present invention will be described in more detail below.
【0009】本発明における超速硬セメントを構成する
ポルトランドセメントとしては、例えば、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、白色セメント等の単味セメント、あ
るいは高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカ
セメント等の混合セメントが使用できる。Examples of the Portland cement that constitutes the ultrafast cement in the present invention include plain cement such as normal Portland cement, early strength Portland cement, ultrafast strength Portland cement and white cement, or blast furnace cement, fly ash cement, Mixed cement such as silica cement can be used.
【0010】本発明におけるカルシウムアルミネートと
は、例えば、12CaO・7Al2O3、3CaO・A
l2O3、5CaO・3Al2O3、CaO・Al2O
3、11CaO・7Al2O3・CaF2、4CaO・
Al2O3・Fe2O3、3CaO・3Al2O3・C
aF2、3CaO・3Al2O3・CaSO4等のCa
OとAl2O3を主成分とする非晶質又は結晶質の鉱物
であって、市販品としては、例えば、アルミナセメント
等が使用できる。The calcium aluminate in the present invention is, for example, 12CaO.7Al 2 O 3 , 3CaO.A.
l 2 O 3 , 5CaO · 3Al 2 O 3 , CaO · Al 2 O
3 , 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaF 2 , 4CaO ·
Al 2 O 3 · Fe 2 O 3, 3CaO · 3Al 2 O 3 · C
aF 2, 3CaO · 3Al 2 O 3 · CaSO 4 and the like of Ca
Amorphous or crystalline minerals containing O and Al 2 O 3 as main components, and commercially available products such as alumina cement can be used.
【0011】石膏としては、無水石膏、半水石膏、二水
石膏等を使用することができる。これらのうち、II型
無水石膏は作業性、強度発現性の面から特に好ましく、
その粉末度は、ブレーン値で4,000〜7,000c
m2/g程度が適している。また、石膏中の粗大粒子は
未反応で残り、強度発現に悪影響を及ぼす故、極力除去
することが望ましい。As gypsum, anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, dihydrate gypsum and the like can be used. Of these, type II anhydrous gypsum is particularly preferable in terms of workability and strength development,
Its fineness is 4,000 to 7,000 c in terms of Blaine value.
About m 2 / g is suitable. Further, coarse particles in gypsum remain unreacted and adversely affect strength development, so it is desirable to remove them as much as possible.
【0012】以上の超速硬セメントを構成する各成分
は、ポルトランドセメント100重量部に対してカルシ
ウムアルミネート5〜60重量部及び石膏2〜40重量
部の範囲で使用される。カルシウムアルミネート及び石
膏の使用量が上記の範囲を逸脱すると、施工時に当該組
成物の硬化が遅延して水中で流出を起したり、又は硬化
体が水中で膨張、崩壊するなどの支障を来す。The above components constituting the ultra-rapid hardening cement are used in the range of 5 to 60 parts by weight of calcium aluminate and 2 to 40 parts by weight of gypsum per 100 parts by weight of Portland cement. If the amount of calcium aluminate and gypsum used deviates from the above range, the hardening of the composition is delayed during construction, causing outflow in water, or the hardened body expands or collapses in water, which causes problems. You
【0013】本発明における粘稠剤とは、当該組成物に
水中不分離性を付与する混和剤で、例えば、メチルセル
ロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプ
ロピルメチルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセル
ロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、カルボキ
シメチルセルロース等のセルロースエーテル化合物、ア
クリルアミド、アクリル酸ソーダ等の水溶性アクリル化
合物、ポリビニルアルコール及びカゼイン等が挙げられ
る。The thickening agent in the present invention is an admixture which imparts inseparability in water to the composition, for example, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxybutyl methyl cellulose, hydroxyethyl. Examples thereof include cellulose ether compounds such as ethyl cellulose and carboxymethyl cellulose, water-soluble acrylic compounds such as acrylamide and sodium acrylate, polyvinyl alcohol and casein.
【0014】粘稠剤の使用量は、超速硬セメント100
重量部に対して、0.1〜5重量部であり、0.1重量
部未満では、水中不分離作用の効果が低く、また5重量
部を超えると作業性が低下する。The amount of thickening agent used is 100
It is 0.1 to 5 parts by weight with respect to parts by weight. If it is less than 0.1 parts by weight, the effect of the inseparable action in water is low, and if it exceeds 5 parts by weight, workability is deteriorated.
【0015】本発明におけるリチウム化合物は、限定さ
れることなく、分子内にリチウム原子を含むものがすべ
て使用対象となる。リチウム化合物の例としては、水酸
化リチウム、硫酸リチウム、チオ硫酸リチウム、硝酸リ
チウム、亜硝酸リチウム、塩化リチウム、フッ化リチウ
ム、炭酸リチウム、アルミン酸リチウム、酢酸リチウ
ム、クエン酸リチウム及びシュウ酸リチウム等を挙げる
ことができる。The lithium compound in the present invention is not limited, and any compound containing a lithium atom in the molecule can be used. Examples of lithium compounds include lithium hydroxide, lithium sulfate, lithium thiosulfate, lithium nitrate, lithium nitrite, lithium chloride, lithium fluoride, lithium carbonate, lithium aluminate, lithium acetate, lithium citrate and lithium oxalate. Can be mentioned.
【0016】リチウム化合物は公知の凝結調整剤、例え
ば、グルコン酸、クエン酸、酒石酸等のオキシカルボン
酸又はそのナトリウム塩やカリウム塩、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、アルミン酸ナトリウム、水酸化カル
シウム及びリグニンスルホン酸塩等と併用することが好
ましく、これによって、本発明組成物の可使時間と硬化
時間を自由に調整することが可能となる。The lithium compound is a known coagulation modifier, for example, oxycarboxylic acid such as gluconic acid, citric acid, tartaric acid or its sodium salt or potassium salt, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium aluminate, calcium hydroxide and lignin sulfone. It is preferably used in combination with an acid salt or the like, which makes it possible to freely adjust the pot life and the curing time of the composition of the present invention.
【0017】リチウム化合物の使用量は、超速硬セメン
ト100重量部に対して0.01〜7重量部が好まし
い。0.01重量部以下の使用量では、水和促進効果に
乏しく、また、7重量部を超えると可使時間が短くなり
作業性が低下する。The amount of the lithium compound used is preferably 0.01 to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ultra-rapid hardening cement. When it is used in an amount of 0.01 parts by weight or less, the hydration promoting effect is poor, and when it exceeds 7 parts by weight, the pot life is shortened and the workability is deteriorated.
【0018】本発明に用いられるエポキシ樹脂は、特に
限定されることなく、すべての種類、性状のものが使用
対象となる。しかし汎用性、加工性等の点では、ビスフ
ェノールA/エピクロルヒドリン型液状樹脂又は低融点
固形樹脂が好ましい。また、自己乳化型、1液硬化型等
各種の変性を施した変型エポキシ樹脂も好ましく使用さ
れる。これらはエマルジョンや液状樹脂の形態で適用さ
れる。The epoxy resin used in the present invention is not particularly limited, and all types and properties can be used. However, in terms of versatility, processability, etc., bisphenol A / epichlorohydrin type liquid resin or low melting point solid resin is preferable. Further, modified epoxy resins that have undergone various modifications such as self-emulsification type and one-component curing type are also preferably used. These are applied in the form of emulsion or liquid resin.
【0019】エポキシ樹脂と併用するアミン官能性エポ
キシ硬化剤も限定されないが、とりわけ、セメントに分
散しやすい常温硬化性のものが好ましい。これらは変性
ポリアミン系、ポリアミドアミン系等から選択すること
ができる。The amine-functional epoxy curing agent used in combination with the epoxy resin is not limited, but a room temperature curing agent that is easily dispersed in cement is preferable. These can be selected from modified polyamine type and polyamidoamine type.
【0020】エポキシ樹脂と硬化剤の合計使用量(固形
分)は、超速硬セメント100重量部に対して5〜60
重量部であり、5重量部以下では、エポキシ樹脂による
改質効果が低く、60重量部を超えると水中での接着性
が低下してくる。The total amount (solid content) of the epoxy resin and the curing agent used is 5 to 60 relative to 100 parts by weight of the ultra-rapid cement.
If it is 5 parts by weight or less, the modifying effect by the epoxy resin is low, and if it exceeds 60 parts by weight, the adhesiveness in water is lowered.
【0021】本発明は、前記成分以外にも各種の混和材
を併用することができる。例えば、けい砂、海砂、川砂
及び砂利等の骨材、微小中室球体等の軽量骨材、スラグ
粉末、フライアッシュ、ベントナイト、シリカヒューム
及び炭酸カルシウム等の微粉末、石綿、パルプ繊維及び
化学繊維等の各種繊維材、消泡剤、流動化剤、防水剤、
防錆剤、防腐・防かび剤等を挙げることができる。In the present invention, various admixtures can be used in combination with the above components. For example, aggregates such as silica sand, sea sand, river sand and gravel, lightweight aggregates such as micro chamber spheres, slag powder, fly ash, bentonite, fine powders such as silica fume and calcium carbonate, asbestos, pulp fibers and chemicals. Various fiber materials such as fibers, defoaming agents, fluidizing agents, waterproofing agents,
Antirust agents, antiseptic / antifungal agents and the like can be mentioned.
【0022】本発明組成物の混合方法は、各材料を施工
時に現場で混合してもよいし、又はあらかじめ製造所に
おいて、必要成分を混合しておいてもよい。In the method of mixing the composition of the present invention, the respective materials may be mixed on site at the time of construction, or necessary components may be mixed in advance at a manufacturing site.
【0023】本発明組成物の施工は、一般のモルタル、
ポリマーセメント又はセルフレベリング材等と同様、こ
て塗り、刷毛塗り、吹付け、流し展べ、注入等の方法に
より行うことができる。Construction of the composition of the present invention is carried out by using general mortar,
Similar to the polymer cement or the self-leveling material, it can be carried out by a method such as trowel coating, brush coating, spraying, flow spreading, pouring and the like.
【0024】本発明は上述の構成成分の特定配合により
達成されるが、その技術的根拠は次のとおりである。即
ち、一般にセメントに水中不分離性を付与するために
は、粘稠剤の多量添加が必要であるが、粘稠剤はセメン
トの凝結遅延剤として働くため、本発明組成物における
超速硬セメントに対しても強い凝結遅延作用を与える。
一方、アミン系エポキシ硬化剤は、超速硬セメントの水
和反応を阻害し、凝結・硬化速度を遅延させ、水中硬化
性に悪影響を与えるものである。The present invention can be achieved by the specific composition of the above-mentioned constituents, the technical basis of which is as follows. That is, in general, in order to impart water inseparability to the cement, it is necessary to add a large amount of a thickening agent, but since the thickening agent acts as a setting retarder of the cement, the ultra-fast cement in the composition of the present invention Also gives a strong setting retarding action.
On the other hand, the amine-based epoxy curing agent inhibits the hydration reaction of ultra-rapid hardening cement, delays the setting and curing rate, and adversely affects the curing property in water.
【0025】本発明におけるリチウム化合物は、超速硬
セメントの硬化触媒として作用し、上述の粘稠剤による
凝結遅延ならびにエポキシ硬化剤による硬化障害を改善
し、当該組成物の水中硬化性と水中安定性の向上に寄与
すると共に、前記の各課題を解決に導くものである。The lithium compound in the present invention acts as a curing catalyst for ultra-fast cement, improves the setting retardation due to the above-mentioned thickening agent and the curing failure due to the epoxy curing agent, and has an underwater curability and an underwater stability of the composition. And to lead to the solution of each of the above problems.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例にもと
づき説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described based on examples.
【0027】[0027]
【実施例】実施例1〜3及び比較例1〜2
表1に従って実施例1〜3及び比較例1〜2を調合し、
可使時間、硬化時間、圧縮強度及び水中硬化性を測定し
た。その結果を表1に併記する。EXAMPLES Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2 Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2 were prepared according to Table 1,
The pot life, curing time, compressive strength, and curability in water were measured. The results are also shown in Table 1.
【0028】本試験に用いた材料は次ぎの通りである。
1)太平洋セメント社製「普通ポルトランドセメント」
2)電気化学工業社製「デンカアルミナセメント1号」
3)セントラル硝子社製「無水フッ酸石膏、ブレーン値
4,300cm2/g」
4)試薬1級「ヒドロキシエチルメチルセルロース」
5)試薬1級「酢酸リチウム」
6)試薬1級「炭酸リチウム」
7)旭電化工業社製「アデカレジンEP−4530:液
状エポキシ樹脂」
8)旭電化工業社製「アデカレジンEM−0425:自
己液乳化型エポキシ樹脂」
9)ヘンケル社製「バーサミンF−19:変性ポリアミ
ン系エポキシ硬化剤」
10)昭和電工建材社製「モルマスター F−10:メ
ラミンスルホン酸ホルマリン高縮合物ナトリウム塩、高
性能減水剤」
11)サンノプコ社製「ノプコ8034:非イオン型消
泡剤」
12)試薬1級「酒石酸」
13)試薬1級「クエン酸ソーダ」
14)試薬1級「炭酸ソーダ」The materials used in this test are as follows. 1) "Ordinary Portland cement" manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd. 2) "Denka Alumina Cement No. 1" manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. 3) "Anhydrous hydrofluoric acid gypsum, Blaine value 4,300 cm 2 / g" manufactured by Central Glass Co., Ltd. 4) Reagent 1 Grade "Hydroxyethyl methylcellulose" 5) Reagent grade 1 "Lithium acetate" 6) Reagent grade 1 "Lithium carbonate" 7) Asahi Denka Kogyo KK "Adeka Resin EP-4530: Liquid Epoxy Resin" 8) Asahi Denka Kogyo KK "Adeka Resin" EM-0425: Self-liquid emulsifying epoxy resin 9) Henkel's "Versamine F-19: Modified polyamine epoxy curing agent" 10) Showa Denko Kenzai's "Molmaster F-10: Melamine sulfonate formalin high condensate""Sodium salt, high-performance water reducing agent" 11) "Nopco 8034: nonionic defoamer" manufactured by San Nopco Ltd. 12 First-class reagent "tartaric acid" 13) first-class reagent "sodium citrate" 14) first-class reagent "sodium carbonate"
【0029】測定方法は次の通りである。
可使時間:室温20±2℃でモルタル調合後、増粘して
作業性を失うまで時間を測定し可使時間とする。
硬化時間:300ccビーカーに温度20±2℃の試料
を入れ、へらを用いて手で力を加えても、容易に変型し
なくなる時間を測定し硬化時間とする。
圧縮強度:JIS A 6203に準ずる。
水中硬化性:表1に従ってモルタルを調合し、直ちに湿
潤したフレキシブル板に5mm厚に塗布し、60分経過
後20±2℃の水中に浸漬し、撹拌機により軽い水流を
与え、6時間後の硬化状態を観察する。
The measuring method is as follows. Pot life: After mixing mortar at room temperature of 20 ± 2 ° C., measure the time until viscosity increases and the workability is lost, and the pot life is obtained. Curing time: Put a sample at a temperature of 20 ± 2 ° C. in a 300 cc beaker, and measure the time at which deformation does not easily occur even if force is applied by hand using a spatula and set as the curing time. Compressive strength: According to JIS A 6203. Curability in water: Mortar was prepared according to Table 1, immediately applied to a wet flexible plate to a thickness of 5 mm, immersed in water at 20 ± 2 ° C for 60 minutes, and given a light water flow by a stirrer, and after 6 hours. Observe the cured state.
【0030】[0030]
【表1】 [Table 1]
【0031】[0031]
【発明の効果】本発明の水中ポリマーセメント組成物を
使用することにより、従来施工困難であったコンクリー
ト湿潤面、浸水面又は水没面の直接施工が可能となり、
水中構造物の補修、補強、防食が容易にできるようにな
った。EFFECTS OF THE INVENTION By using the underwater polymer cement composition of the present invention, it becomes possible to directly apply a wet surface of concrete, a water-immersed surface, or a submerged surface, which has been difficult to construct in the past.
It is now possible to easily repair, reinforce, and prevent corrosion of underwater structures.
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 24/04 C04B 24/04 24/12 24/12 A 24/28 24/28 A 24/38 24/38 B // C04B 103:12 103:12 103:14 103:14 103:44 103:44 111:74 111:74 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C04B 24/04 C04B 24/04 24/12 24/12 A 24/28 24/28 A 24/38 24/38 B / / C04B 103: 12 103: 12 103: 14 103: 14 103: 44 103: 44 111: 74 111: 74
Claims (2)
0.1〜5重量部、リチウム化合物0.01〜7重量部
及びエポキシ樹脂とアミン官能性エポキシ硬化剤との合
量5〜60重量部を含有してなる水中ポリマーセメント
組成物。1. A total of 5 to 60 parts by weight of ultra-rapid cement 100 parts by weight, a thickener 0.1 to 5 parts by weight, a lithium compound 0.01 to 7 parts by weight, and an epoxy resin and an amine functional epoxy curing agent. An underwater polymer cement composition containing 1 part.
100重量部に対して、カルシウムアルミネート5〜6
0重量部及び石膏2〜40重量部を含有することを特徴
とする請求項1に記載の水中ポリマーセメント組成物。2. A super-rapid setting cement is calcium aluminate 5-6 with respect to 100 parts by weight of Portland cement.
The polymer cement composition in water according to claim 1, which contains 0 part by weight and 2 to 40 parts by weight of gypsum.
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