JP2004175633A

JP2004175633A - ひび割れ抑止剤及びモルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止方法

Info

Publication number: JP2004175633A
Application number: JP2002346569A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Otsubo; 辰生大坪; Yasuyuki Inaba; 保之稲葉; Masanari Otani; 真生大谷
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP4022134B2

Abstract

【課題】モルタル・コンクリート硬化体の表面に発生するひび割れを抑制するひび割れ抑止剤の提供、及びこれを用いたモルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止方法の提供。
【解決手段】樹脂エマルションと、樹脂エマルションの固形分１００重量部に対して収縮低減剤を０．５〜１００重量部含有してなるモルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止剤。収縮低減剤が特定の化学式であると好適である。硬化前のモルタル・コンクリート表面に、前記モルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止剤を添加し、次いで、該コンクリートの表層を混合することで該モルタル・コンクリート表面に収縮低減剤を含有するポリマーセメントモルタル・コンクリート層を形成することを特徴とするモルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止方法。繊維及び／又は膨張材を添加すると好適である。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はモルタル・コンクリート硬化体の表面に発生するひび割れを抑制するひび割れ抑止剤、及びこれを用いたモルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常モルタル・コンクリートを製造する場合、モルタル・コンクリート打設時の作業性を確保するためや打設したモルタル・コンクリートにジャンカ等が発生しないようにするために、モルタル・コンクリート中の水はセメントが水和するのに要する量よりも多く配合されている。この過剰に配合されている水が蒸発する際に、モルタル・コンクリートが収縮して、乾燥収縮によるひび割れが発生する。この乾燥収縮によるひび割れを防ぐために、モルタル・コンクリートに収縮低減剤を混入あるいは含浸させる方法（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）や、モルタル・コンクリートの表面に蒸発抑制剤や被膜養生剤を被覆する方法（例えば、特許文献３参照。）が提案されているが、これらの方法では充分に乾燥収縮によるひび割れを抑制できない場合がある。また、収縮低減剤と蒸発抑制剤を混合し硬化したモルタル・コンクリートに塗布し含浸させる方法では充分に乾燥収縮によるひび割れを抑制できない（例えば、特許文献４参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２５６８１９号公報
【特許文献２】
特開平７−１７２８９５号公報
【特許文献３】
特開昭６３−２７６６８号公報
【特許文献４】
特開２００２−１９３６８６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、モルタル・コンクリート硬化体の表面に発生するひび割れを抑制するひび割れ抑止剤を提供すること、及びこれを用いたモルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、以下の（１）又は（２）で表すひび割れ抑止剤、及び（３）で表すモルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止方法である。
（１）樹脂エマルションと、樹脂エマルションの固形分１００重量部に対して収縮低減剤を０．５〜１００重量部含有してなるひび割れ抑止剤。（２）収縮低減剤が下記式ＲＯ（ＡＯ）_ｎＨ（式中、Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数５〜６のシクロアルキル基、Ａは炭素数２〜３の１種または２種のアルキレン基、ｎは１〜１００の数）で表される化合物を有効成分とする（１）のひび割れ抑止剤。（３）硬化前のモルタル・コンクリート表面に、（１）又は（２）のひび割れ抑止剤、又は、（１）又は（２）のひび割れ抑止剤と繊維を添加し、次いで、該コンクリートの表層を混合することを特徴とするモルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明でいうモルタル・コンクリートとは、少なくともセメント、水及び骨材を混合してなるものであり、これら以外の成分を含むものであってもよい。本発明で用いるセメントは、水硬性セメントであれば特に限定されず、何れの水硬性セメントでも用いることができる。例えば、ポルトランドセメント、混合セメント、アルミナセメント、半水石膏、ドロマイトプラスター等が挙げられ、これらを併用しても良い。また、骨材としては、一般にモルタルやコンクリートに使用されている骨材であれば特に限定されず用いることができ、例えば、砕砂、砕石、陸砂、陸砂利、川砂、川砂利、人工骨材、貝殻、スラグ骨材、石粉等が挙げられ、これらを併用しても良い。本発明でいうモルタル・コンクリートでは、セメント、水及び骨材以外に、減水剤、流動化剤、収縮低減剤、防錆剤、硬化促進剤、遅延剤、膨張材、粘度調整剤、発泡剤、気泡剤、繊維、防水材、フライアッシュ、スラグ粉末、シリカフューム、保水剤等の各種混和剤（材）を適宜含むものであっても良い。
【０００７】
本発明のひび割れ抑止剤に必須に含有される樹脂エマルションとは、天然ゴム、スチレン・ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体及びメチルメタクリレート・ブタジエン共重合体等のゴムラテックス、ポリプロピレン、ポリクロロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸エステル、スチレン・アクリル共重合体、酢酸ビニル・アクリル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・酢酸ビニル・塩化ビニル共重合体、酢酸ビニルビニルバーサテート共重合体、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂及びエポキシ樹脂等の合成樹脂、アスファルト、ゴムアスファルト及びパラフィン等の瀝青質等のエマルションが挙げられ、これらの２種以上を混合して用いることもできる。また、粉末状にした再乳化型粉末樹脂であってもよい。
【０００８】
本発明のひび割れ抑止剤に必須に含有される収縮低減剤は、一般にモルタル・コンクリートに使用できるものであれば何れのものでもよく、例えば、ポリオキシアルキレン化合物、ポリエーテル系化合物あるいはアルキレンオキシド化合物等があり、具体的には、ポリオキシエチレン・アルキルアリルエーテル、ポリプロピレングリコール、ポリオキシアルキレングリコール、エチレンオキシドメタノール付加物、エチレンオキシド・プロピレンオキシド重合体、フェニル・エチレンオキシド重合体、シクロアルキレン・エチレンオキシド重合体あるいはジメチルアミン・エチレンオキシド重合体等が例示できる。特に、収縮低減剤が、下記式（１）で表される化合物を有効成分とするものであると、樹脂エマルションと混合した場合に長期間品質が安定するので好ましい。
ＲＯ（ＡＯ）_ｎＨ（１）
（式中、Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数５〜６のシクロアルキル基、Ａは炭素数２〜３の１種または２種のアルキレン基、ｎは１〜１００の数）
【０００９】
このような収縮低減剤は、モルタル・コンクリート硬化体中の過剰な水分が蒸発する際に発生する応力を低下させることにより、モルタル・コンクリート硬化体の乾燥収縮を低減させる性質を有し、より詳しくは、収縮を支配する毛細管空隙の水に溶解して表面張力を低下させ、その結果、乾燥時の毛細管張力を小さくして収縮を低減させるものである。
【００１０】
本発明のひび割れ抑止剤中の収縮低減剤の含有量は、樹脂エマルションの固形分１００重量部に対して収縮低減剤が０．５〜１００重量部で、好ましくは、モルタル・コンクリートの表面強度が高いので、０．５〜５０重量部である。０．５重量部未満では、収縮低減効果が低く、ひび割れを充分に抑止できないので好ましくない。１００重量部より多いと、樹脂エマルションと収縮低減剤の凝集物が生成しひび割れを充分に抑止できないので好ましくない。
【００１１】
本発明のひび割れ抑止剤の使用量については、モルタル・コンクリートの表面に対して、樹脂エマルションと収縮低減剤の合計が１０〜６００ｇ／ｍ^２となるように散布や噴霧等を行うのがよい。１０ｇ／ｍ^２より少ない場合にはひび割れ低減効果が低く、６００ｇ／ｍ^２より多い場合にはコスト高を招くと共にモルタル・コンクリートの表面の粘性が大きくなり過ぎて表面仕上が行い難くなり、又表面強度が低いので好ましくない。
【００１２】
本発明のモルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止方法は、硬化前のモルタル・コンクリート表面に、前記のひび割れ抑止剤を添加し、次いで、該モルタル・コンクリートの表層を混合することで該モルタル・コンクリート表面に収縮低減剤を含有するポリマーセメントモルタル・コンクリート層を形成する。単に本発明のひび割れ抑止剤を散布や塗布しただけでは、樹脂エマルション成分は含浸し難いため、モルタル・コンクリート表面に樹脂エマルションからなる膜が形成されるに過ぎない。従って、ひび割れを充分に抑止できない。
【００１３】
モルタル・コンクリート表面に収縮低減剤を含有するポリマーセメントモルタル・コンクリート層を形成することで、モルタル・コンクリート硬化体表面の静弾性係数が小さくなり弾性体となるとともに、ポリマーセメントモルタル・コンクリート層が水の蒸発を抑制するので、乾燥収縮によるひび割れを大幅に抑制できる。また、モルタル・コンクリート硬化体表面の収縮低減剤の含有量が高いので、収縮低減剤の添加量に対してひび割れを大幅に抑制する。
【００１４】
前記のひび割れ抑止剤を添加する方法は、特に限定されないが、例えば、散布する方法、刷毛やローラーで塗布する方法等を挙げることができ、作業効率が良いので、散布する方法が好ましい。
【００１５】
混合するモルタル・コンクリートの表層は、該モルタル・コンクリートの表面から０．０５〜３ｃｍである。より好ましくは、０．１〜２ｃｍとする。０．０５ｃｍよりも浅いとひび割れを充分に抑止できない場合がある。３ｃｍよりも深いと、混合に労力がかかり過ぎ、機械化が必要となるので好ましくないと共に、ひび割れ抑止効果に対する前記のひび割れ抑止剤の使用量が多くなるので好ましくない。モルタル・コンクリート全体に、前記のひび割れ抑止剤を混和させると、モルタル・コンクリートの粘性が増大し、作業性、表面の仕上げ易さ、型枠への充填性等が悪化する場合があるので好ましくない。
【００１６】
前記のひび割れ抑止剤を添加したモルタル・コンクリートの表層を混合する方法としては、特に限定されないが、例えば、鏝により混合する方法、ローラーにより混合する方法、ブラシにより混合する方法等がある。鏝により、モルタル・コンクリートの表面を整えながら混合することが、作業工程省略化の観点から好適である。
【００１７】
前記のひび割れ抑止剤を添加したモルタル・コンクリートの表層を混合する時期は、モルタル・コンクリートが硬化する前に行う。モルタル・コンクリートがしまり始めるより前に混合することが、モルタル・コンクリートがしまり始めた後に混合する場合よりも、硬化後の強度が高くなり、また、混合も行い易いので好ましい。
【００１８】
モルタル・コンクリート表面に収縮低減剤を含有するポリマーセメントモルタル・コンクリート層を形成した後に、例えば、定木、木鏝、金鏝、機械鏝等を用いて表面仕上げを行ってもよい。また、硬化したモルタル・コンクリート表面に、別途、セルフレベリング材やドロマイトプラスター等のモルタル・コンクリートや樹脂プラスター等により、表面仕上げを行ってもよい。
【００１９】
本発明で使用する繊維とは、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、マイカ等の無機繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維等の有機繊維、ステンレス鋼繊維、アモルファス合金繊維、鋼繊維等の金属繊維が挙げられる。耐熱性が高いことから、無機繊維又は金属繊維を用いることが好ましい。本発明でいうモルタル・コンクリートが、繊維を含有するモルタル・コンクリートであると、前記のひび割れ抑止剤により繊維と他の材料との付着力が増すことでひび割れを大幅に抑止できるので好ましい。モルタル・コンクリートに繊維を含有させる方法は特に限定されないが、例えば、短繊維をモルタル・コンクリート練り混ぜ時にミキサに添加する方法やトラックアジテータ等でモルタル・コンクリートを攪拌している時に添加する方法等がある。
【００２０】
モルタル・コンクリートの表層を混合する前に、該モルタル・コンクリートの表面に繊維を添加することが、繊維の添加量が少なくてもモルタル・コンクリートの表面のひび割れをより抑止できること、繊維長の長い繊維も使用できること、また、モルタル・コンクリートの製造にミキサの種類の制限を受けないこと等から好ましい。モルタル・コンクリートの表層を混合する前に、該モルタル・コンクリートの表面に繊維を添加する方法は特に限定されないが、短繊維をモルタル・コンクリート表面に振り撒く方法、網状の連続繊維をモルタル・コンクリート表面に置いた後に鏝で埋め込む方法、水溶性の物質をバインダーとして短繊維をシート状にした繊維シートをモルタル・コンクリート表面に置いた後に鏝で埋め込む方法等がある。
【００２１】
本発明でいうモルタル・コンクリートが膨張材を含有するモルタル・コンクリートであると、本発明のモルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止方法を行った場合に、膨張材が膨張することで表面に形成されるポリマーセメントモルタル・コンクリート層がより緻密になることで、水の蒸発が更に抑制され、乾燥収縮によるひび割れが大幅に抑制できることから一層好ましい。含有される膨張材は、水和により水和物の結晶が成長し、嵩体積が大きくなる物質であれば良く、具体的には、生石灰、カルシウムサルホアルミネート、石膏、マグネシア、石灰系コンクリート用膨張材、アウイン系コンクリート用膨張材などがある。ＪＩＳＡ６２０２「コンクリート用膨張材」に適合する石灰系コンクリート用膨張材又はアウイン系コンクリート用膨張材が、混和量に対する膨張量が安定しているので、混和量に対するモルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止性能も安定しているので好ましい。
【００２２】
本発明でいうモルタル・コンクリートが繊維と膨張材を含有するモルタル・コンクリートであると、膨張材がモルタル・コンクリート表面を緻密化することにより水の蒸発を更に抑制することで乾燥収縮によるひび割れが大幅に抑制するだけではなく、膨張材が水和することにより発生する膨張圧が繊維と他の材料との付着力をより大きくするので、モルタル・コンクリート表面のひび割れが、殆ど発生しなくなるので更に好ましい。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。表１に示す配合のひび割れ抑止剤を製造し、又表２に示すモルタル・コンクリートを製造した。なお、表１又は表２中の各成分は、以下に示す材料を使用した。また、表１の収縮低減材の量欄における括弧内の値は、樹脂エマルションの固形分１００重量部に対する収縮低減剤の量（重量部）である。また、表１の有効成分の量は、ひび割れ抑止剤中の樹脂エマルションと収縮低減剤の合計量（重量％）で表す。
＜使用材料＞
セメント：太平洋セメント株式会社製普通ポルトランドセメント。
細骨材：静岡県産陸砂（表乾比重：２．６０、ＪＩＳＡ０２０３で規定される粗粒率：２．９８）。
水：水道水。
減水剤：株式会社エヌエムビー製高性能ＡＥ減水剤（商品名「レオビルドＳＰ９ＨＳ」）。
膨張材：太平洋マテリアル株式会社製石灰系コンクリート用膨張材（商品名「エクスパン（構造用）」（ＪＩＳＡ６２０２適合）。
繊維：ＳＡＩＮＴ−ＧＯＢＡＩＮＶＥＴＲＯＴＥＸ社製耐アルカリガラス繊維、単繊維直径１４μｍ、繊維長１２ｍｍ。
樹脂エマルションＡ：スチレン・ブタジエン共重合体エマルション、固形分４５重量％。
樹脂エマルションＢ：エチレン・酢酸ビニル共重合体エマルション、固形分４５重量％。
収縮低減剤：特公昭５９−３４３０号公報の表−１に収縮低減剤の本発明品Ｎｏ．４として記載されている次式（２）で表される収縮低減剤。
【化１】

防錆剤：太平洋マテリアル株式会社製防錆剤（商品名「ラスナイン」、主成分：亜硝酸カルシウム）。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
樹脂エマルションの固形分１００重量部に対する収縮低減剤の量が１００重量部を超えている、抑止剤Ｆは、白色の沈殿が生じていた。
【００２７】
＜ひび割れ抑止性能試験＞
コンクリート板（縦０．６ｍ×横０．４ｍ×厚さ０．２ｍ）の上に、縦０．５ｍ×横０．４ｍ×厚さ０．１ｍの大きさで、配合Ｎｏ．１〜４のモルタル・コンクリートを打ち継いだ。ひび割れ抑止剤を散布・混合した実施例１〜７、比較例２及び３は、モルタル・コンクリートの凝結が開始する前にひび割れ抑止剤を散布した直後に木鏝により、モルタル・コンクリート表面を整えながらモルタル・コンクリートの表層部のみ混合し、モルタル・コンクリートの凝結が開始後にモルタル・コンクリートのしまり具合を見ながら定木ずり及び金鏝によりモルタル・コンクリート表面を平滑にして、ひび割れ抑止性能試験の試験体とした。被膜養生を行った比較例５は、モルタル・コンクリートの凝結が開始後にモルタル・コンクリートのしまり具合を見ながら定木ずり及び金鏝によりモルタル・コンクリート表面を平滑にした後、ひび割れ抑止剤を散布してひび割れ抑止性能試験の試験体とした。ひび割れ抑止剤の散布・混合も被膜養生も行わなかった比較例１及び４は、モルタル・コンクリートの凝結が開始後にモルタル・コンクリートのしまり具合を見ながら定木ずり及び金鏝によりモルタル・コンクリート表面を平滑にして、ひび割れ抑止性能試験の試験体とした。また、実施例８（試験体Ｎｏ．１１）は、モルタル・コンクリートの打設後直ちに、セメント３９０重量部に対して０．１重量部となるように繊維をモルタル・コンクリート表面に振り撒いた。この後モルタル・コンクリートの凝結が開始する前にひび割れ抑止剤を散布し、直後に木鏝により、モルタル・コンクリート表面を整えながらモルタル・コンクリートの表層部のみ混合し、モルタル・コンクリートの凝結が開始後にモルタル・コンクリートのしまり具合を見ながら定木ずり及び金鏝によりモルタル・コンクリート表面を平滑にして、ひび割れ抑止性能試験の試験体とした。
【００２８】
モルタル・コンクリート打設７日後に、ひび割れ発生状況をセロファン紙（０．５ｍ×０．４ｍ）に写しとり、モルタル・コンクリート表面におけるひび割れが発生している部分のセロファン紙の重量を測定することにより、ひび割れが発生している面積の割合を百分率で換算した値（ひび割れ発生率）を求めた。また、ひび割れ幅の最大値をクラックスケールにより測定した。これらの結果を表３に示す。表３の配合Ｎｏ．は、モルタル・コンクリートの配合Ｎｏ．を意味する。
【００２９】
【表３】

【００３０】
本発明のひび割れ抑止剤を、凝結開始前のモルタル・コンクリート表面に、散布により添加した後に、該モルタル・コンクリートの表層のみ木鏝で混合したことで該モルタル・コンクリート表面に収縮低減剤を含有するポリマーセメントモルタル・コンクリート層を形成した実施例１〜８は、ひび割れ発生率及びひび割れ幅の最大値も小さく、何も処理を行わなかった比較例１、被膜養生した比較例５、本発明のひび割れ抑止剤ではないひび割れ抑止剤をもちいた比較例２及び３に比べて大幅にモルタルの表面に発生した乾燥収縮ひび割れを抑制し、ひび割れ発生率、ひび割れ幅の最大値も共に抑制できた。実施例３，５，６，７及び８のひび割れ抑止性能試験の試験結果を比べると、モルタル・コンクリートに膨張材が含まれるとひび割れの発生率が大きく抑えられ、更に、繊維がモルタル・コンクリートに含まれると、殆どひび割れが発生しないことがわかる。モルタル・コンクリートの表面に繊維を振り撒いて添加した実施例８は、繊維をモルタル・コンクリートに予め混合した実施例６よりも、繊維の添加量が少ないがひび割れが発生していない。樹脂がモルタル・コンクリートに存在しているモルタル・コンクリートの表面からの深さを、試験体の一部分の切断面を実体顕微鏡により確認し、ポリ−マーセメントモルタル・コンクリート層となっている部分の厚さを測定したところ、実施例１〜８、比較例２及び３は、１ｍｍであったが、比較例５はモルタル・コンクリート内部に樹脂は存在せず、ポリ−マーセメントモルタル・コンクリート層の厚さは０ｍｍであった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によるひび割れ抑止剤を使用すれば、モルタル・コンクリート硬化体の表面に発生するひび割れを著しく抑制することができ、また、本発明のモルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止方法によれば、極めて容易に及び表面のひび割れの発生が抑制されたモルタル・コンクリートの硬化体が得られる。

Claims

樹脂エマルションと、樹脂エマルションの固形分１００重量部に対して収縮低減剤を０．５〜１００重量部含有してなるひび割れ抑止剤。
収縮低減剤が下記式（１）で表される化合物を有効成分とする請求項１記載のひび割れ抑止剤。
ＲＯ（ＡＯ）_ｎ（１）
（式中、Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数５〜６のシクロアルキル基、Ａは炭素数２〜３の１種または２種のアルキレン基、ｎは１〜１００の数）
硬化前のモルタル・コンクリート表面に、請求項１又は２記載のひび割れ抑止剤、又は、請求項１又は２記載のひび割れ抑止剤と繊維を添加し、次いで、該モルタル・コンクリートの表層を混合することを特徴とするモルタル・コンクリート表面のひび割れ抑止方法。