JP2004189512A

JP2004189512A - Composition of mortar

Info

Publication number: JP2004189512A
Application number: JP2002356799A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Minato; 雅俊湊; Yoshiyuki Kumegawa; 佳之粂川
Original assignee: KUMEKAWA KOGYO KK; SANSUI SANGYO KK
Current assignee: KUMEKAWA KOGYO KK; SANSUI SANGYO KK
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2004-07-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition of mortar which is a repairing material or a covering material exhibiting excellent workability while reducing the quantity of water to be used to secure the flowability suitable for the work as the characteristics of fresh mortar and having improved adhesive strength to a concrete base material, reduced shrinkage in drying, reduced crack, improved bending strength and elasticity and capable of suppressing the infiltration f corrosion factor from the external environment as the characteristics of the finished hardened material. <P>SOLUTION: The composition of the mortar contains an ester type water based urethane resin, hydraulic powder, aggregate and an admixture material as essential components. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築構造物などの補修用に使用するモルタルの組成物に関するもので、特に施工時のワーカビリティーの改善と施工後の構造物の耐久性を向上させるための補修材料または被覆材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては、コンクリート構造物の寿命は半永久的と考えられてきたが、最近ではコンクリート構造物の劣化が大きな社会問題としてクローズアップされている。すなわち、コンクリート構造物は社会基盤を形作っている公共性の高いものとしての重要性を持っているので、新設時は勿論のこと、劣化した構造物を補修する場合においても、耐久性を向上させる補修材料や被覆材料または補修システム等の要望が多くなっている。鉄筋コンクリート構造物の劣化は大きく分けると外部要因と内部要因になるが、何れにしても該構造物の寿命は、内部に埋め込まれている鉄筋の腐食による構造的な限度耐力までの時間として論じられることが多い（非特許文献１ｐ．６９〜８７、ｐ．３０６〜３２９参照）。
【０００３】
一般的に行なわれている補修工程は、腐食した鉄筋を防錆処理した後（一般的には防錆塗装を行なう）、各種のモルタル組成物を使用することで行われる。各種のモルタル組成物は、ワーカビリティーの向上、コンクリート母材との接着強度の向上、ひび割れの生じ難いもの、曲げ強度の向上、弾性の付与および外部環境からの腐食因子の浸透抑制等を主な目的としたものである。その組成物としては粉体部に混和液部を混ぜたものであり、粉体部は水硬性粉体、骨材および混和材料からなり、混和液部は水を含めた各種の樹脂からなっている（非特許文献２参照）。
【０００４】
その混和液部の樹脂としては一般的には下記のものがあげられる。水性ポリマーディスパージョン系としてはスチレンブタジエンゴム系（ＳＢＲ系）、クロロプレンゴムラテックス系（ＣＲラテックス系）、メタアクリル酸メチルブタジエンゴム系、アクリロニトリルブタジエンゴム系が、樹脂エマルジョン系としてはポリアクリル酸エステル系、エチレン酢酸ビニル系、スチレンアクリル酸エステル系、ポリプロピレン系、ポリ酢酸ビニル系、エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系、歴青質エマルジョン系のアスファルト系やゴムアスファルト系が、混合ディスパージョン系の混合ラテックス系や混合エマルジョン系がある。また、再乳化形粉末樹脂（粉末エマルジョンを含む）としてはエチレン酢酸ビニル系、酢酸ビニルビニルバーサテート系、スチレンアクリル酸エステル系、ポリアクリル酸エステル系がある。また水溶性ポリマー（モノマーを含む）ではセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、アクリル酸塩がある。更に液状ポリマーでは不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などがある（非特許文献２ｐ．２６〜ｐ．５４「ポリマーディスパージョン」、非特許文献３ｐ．２４０〜ｐ．２６１「ポリマー混和剤」参照）。これに類する特許文献としては、例えば下記の特許文献１乃至９を挙げることができる。
【０００５】
また、従来のセメント組成物では、粉体部に水硬性粉体、骨材及び混和材料等を含み、水のみで練り混ぜた時のフレッシュモルタルの性質では、ワーカビリティーの良好な、すなわち、特に作業に適した流動性を確保するためには使用する水量が多くなり、水／水硬性粉体比（または水／セメント比）は大きくなりがちであり、その結果、該セメント組成物で造った硬化物は、ひび割れが生じ易く、乾燥収縮が大きく、強度の低下や密実性が低くなりがちで、外部からの腐食因子の浸透が大きく耐久性が悪いものになっていた。これらの欠点を改善するための方法として、水の替わりに各種の水溶性樹脂または水分散樹脂を含んだ混和液を使用して練り混ぜたセメント組成物（ポリマーモルタル組成物）を使用することが考えられる。かかるポリマーモルタル組成物によれば、適度の連行空気量があり、ワーカビリティーの向上、保水性、ブリージングや材料分離に対する抵抗性等が改善され、また硬化物は接着強度の向上、曲げ強度の向上および密実性の向上等を図ることができる（非特許文献２ｐ．９９〜ｐ．１８１、第５章「ポリマーセメントペースト（ＰＣＰ）の性質」、非特許文献３ｐ．２４５〜ｐ．２５３「ポリマー混和剤．３ポリマー混和剤の作用機構とポリマーセメントコンクリートおよびモルタルの性質」参考）。
【０００６】
しかし、混和液として使用されている従来の各種の水溶性樹脂または水分散樹脂を含んだポリマーモルタルでは、ワーカビリティーの良好な、特に作業に適した流動性を確保するには、やはり水／水硬性粉体比（または水／セメント比）が大きくなりがちである。その結果、硬化体の密実性が低くなり、外部からの腐食因子の浸透に対する遮蔽性に乏しくなり、耐久性が低いという欠点があった。
【０００７】
さらに、これらの従来技術の課題を改善するために、セメント組成物を効率良く硬化させるための各種セメント用化学混和材料等が開発されている（例えば：非特許文献１ｐ．１９〜ｐ．２７「混和材料」、非特許文献２ｐ．５２〜ｐ．６８「第５章混和材料」、特許文献１０乃至１２参照）。しかし、これらを使用したセメント組成物でも上記の欠点を充分に解決したものではない。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−７４０５号公報
【特許文献２】
特開平１１−１５７９０５号公報
【特許文献３】
特開平１１−７９８２０号公報
【特許文献４】
特開平１０−８７３５９号公報
【特許文献５】
特開平９−３０１７５８号公報
【特許文献６】
特開平８−１６９７４４号公報
【特許文献７】
特開平７−１０１７６２号公報
【特許文献８】
特開平７−６１８４８号公報
【特許文献９】
特開平６−１２７９８７号公報
【特許文献１０】
特開２０００−２１９５５７号公報
【特許文献１１】
特開平８−５９３２４号公報
【特許文献１２】
特開平６−１２７９８７号公報
【非特許文献１】
（社）日本コンクリート工学協会発行「コンクリート技術の要点２０００」
【非特許文献２】
徳本実著、高分子刊行会発行「ポリマー混入セメント」
【非特許文献３】
大濱嘉彦著、（株）シーエムシー発行「コンクリート混和剤の開発技術」
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、フレッシュモルタルの性状では、作業に適した流動性を確保するために使用される水量を減じながら、優れたワーカビリティーを発揮し、出来上がった硬化物の性状では、コンクリート母材との接着強度の向上、乾燥収縮の低減、ひび割れの低減、曲げ強度の向上、弾性の付与、および外部環境からの腐食因子の浸透抑制を図ることができる補修材料または被覆材料であるモルタルの組成物を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、混和液部はエステル型の水系ウレタン樹脂を含んだ組成で、粉体部は水硬性粉体、骨材および混和材料を含んだ組成であり、これらの混和液部と粉体部とを練り混ぜるモルタルの組成物、すなわちポリマーモルタルの組成物が、上記の課題解決に有用であることを見出して本発明を開発するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、エステル型の水系ウレタン樹脂、水硬性粉体、骨材および混和材料を必須成分として含むモルタルの組成物（ポリマーモルタルの組成物）である（請求項１）。このエステル型の水系ウレタン樹脂は、エステル系またはポリエステル系の水系ウレタン樹脂成分を主体とした水溶性樹脂または水系エマルジョンであり（請求項２）、更に、自己乳化型または強制乳化型からなっている。またこれらのものは、平均粒子径が２．０μｍ以下（請求項３）と微細であり水との相性も良く、高性能水減剤や高性能ＡＥ減水剤を含んだ粉体部と練り混ぜた時の使用推量は少ないにもかかわらず（水／水硬性粉体比が低い）、フレッシュモルタルの性質として増粘性、流動性、コテ切れ性、ブリージングや材料分離に対する抵抗性等の向上、すなわちワーカビリティーが改善される。その結果、出来上がったコンクリート母材との接着強度の向上、乾燥収縮の低減、ひび割れの生じ難いもの、曲げ強度の向上、弾性の付与および外部環境からの腐食因子の浸透抑制等が著しく改善される。
【００１２】
より詳しくは、前記エステル型の水系ウレタン樹脂は、エステル系またはポリエステル系の水系ウレタン樹脂成分を主体とした水溶性樹脂または水系エマルジョンであり、自己乳化型または強制乳化型とすることができる（請求項２）。このエステル系またはポリエステル系の水系ウレタン樹脂成分を主体とした水溶性樹脂または水系エマルジョンはエステル系には、エステル・エーテル系が含まれる。
【００１３】
ここで水系ウレタン樹脂とは、ポリウレタン又はそのプレポリマーが水に分散された状態のものである。該水系ウレタン樹脂は、その粒径により０．００１μｍ以下は水溶液、０．００１〜０．１μｍはコロイド分散、０．１μｍ以上ではエマルジョンの３種類に分類できるが、本発明においては、平均粒子径が２．０μｍ以下であることが好ましい（請求項３）。平均粒子径が２．０μｍを上回ると、水になじみ難く、ワーカビリティーの低下を招く。
【００１４】
またこのエステル系またはポリエステル系の水系ウレタン樹脂成分を主体とした水溶性樹脂または水系エマルジョンは脂肪族系（無黄変型）と芳香族系イソシアネート系（黄変型）である。好ましくは芳香族系イソシアネート系（黄変型）である。
【００１５】
またこのエステル系またはポリエステル系の水系ウレタン樹脂成分を主体とした水溶性樹脂または水系エマルジョンはアニオン系、カチオン系、ノニオン系、弱アニオン系およびノニオン／弱アニオン系である。好ましくはアニオン系とノニオン系である。より好ましくはノニオン系である。
【００１６】
またこのエステル型の水系ウレタン樹脂は、エステル系またはポリエステル系の水系ウレタン樹脂成分を主体とした水溶性樹脂または水系エマルジョンであり、そのガラス転移点（Ｔｇ）は−６０℃〜５０℃であり、好ましくは−４０〜２０℃であり、より好ましくは−２０℃〜１０℃である。
【００１７】
エステル系の水系ウレタン樹脂（固形分）／水硬性粉体比は、１重量％以上、２０重量％以下であることが好ましく（請求項４）、より好ましくは３〜１５重量％の範囲であり、さらに好ましくは５〜１２重量％の範囲である。それは、１重量％以下の場合、フレッシュモルタルの性質では、ワーカビリティーの良好な、特に作業に適した流動性を確保するために使用する水量の低減ができず、出来上がった硬化物はコンクリート母材との接着強度の向上、乾燥収縮の低減、ひび割れの生じ難いもの、曲げ強度の向上、弾性の付与および外部環境からの腐食因子の浸透抑制等に関する改善目的が達成できない。また２０重量％を超えるとフレッシュモルタルの性質では増粘性を伴うので成形性が悪くなるというワーカビリティーの悪いものになるので、作業に適した流動性を確保するために使用する水量は増加することになり、上記の１重量％以下の場合と同じような結果になる。
【００１８】
本特許のモルタルの組成物において、エステル系の水系ウレタン樹脂（固形分）／セメント比は１〜２５重量％の範囲であり（請求項５）、好ましくは３〜２０重量％の範囲であり、さらに好ましくは５〜１５重量％の範囲である。これらは、前記のエステル系の水系ウレタン樹脂（固形分）／水硬性粉体比の場合と同じ理由による。
【００１９】
本発明のモルタルの組成物において、水硬性粉体とは水と練り混ぜた時に硬化または凝結するものをいい、それはセメントと一部の混和材（水硬性粉体）を指す。そのセメントとは、ポルトランドセメントで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、低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であり、混合セメントでは高炉セメント、シリカセメント、フラアッシュセメントであり、特殊セメントでは白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、超速硬セメント、低発熱セメント、高ビーライトセメントであり、また、一部の混和材（水硬性粉体）では、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフューム、火山灰（シラスバルーン）、珪酸白土である。この中で好ましいものはセメントで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、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、高ビーライトセメントであり、一部の混和材（水硬性粉体）では、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフューム、火山灰（シラスバルーン）、珪酸白土である。より好ましいもの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、中庸熱ポルトランドセメント、高ビーライトセメントであり、一部の混和材（水硬性粉体）では、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフューム、火山灰（シラスバルーン）、珪酸白土である。
【００２０】
本発明のモルタルの組成物において、骨材は無機系骨材もしくは有機系骨材がある。無機系骨材では、川砂や砂利、山や陸の砂や砂利、海の砂や砂利、砕石や砕砂、人口軽骨骨材、高炉スラグ砕石、天然珪酸質やガラス、セラミックス、ムライト、炭化珪素等の無機材料を粉砕したもの、人口繊維はガラス繊維と炭素繊維、金属繊維は鋼繊維、ステンレス繊維がある。有機系骨材では、プラスチックの粉砕物、植物繊維はすさと竹、合成繊維はポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリエステル系、アクリル系、ナイロン系、アラミド系、ビニロン系、ポリアミド系、ポリアクリロニトリル系がある。本発明では「モルタル」と「コンクリート」との区別は付けず、細骨材と粗骨材が使える。ここで「モルタル」と「コンクリート」の定義としては、組成物を作るために使用される骨材の最大粒経のみが異なる組成物を指し、「モルタル」は、骨材の粒径範囲が０．０５ｍｍ〜４ｍｍの細かい細骨材であり、「コンクリート」は、骨材の粒径範囲が４ｍｍ以上の粗い粗骨材を指す。その中で好ましくは最大粒経が４ｃｍ以下である（朝倉書店「改訂新版コンクリート工学ハンドブック」第２章、骨材、ｐ．８４参照）。
【００２１】
また本発明のモルタルの組成物において、混和材料では混和材と混和剤に区別される。混和材とは使用量が比較的多く、それ自体の容積がモルタルの練り上がり容積に算入されるものを、また混和剤とは使用量が少量であり、それ自体の容積がモルタルの練り上がり容積に算入されないものを指す（例えば：非特許文献２．ｐ．２５〜ｐ．２６、第３章混和材料。非特許文献４．第４章、混和材料ｐ．１３９）。混和材は珪酸質微粉末、石灰石微粉末、膨張剤のエトリンガイド系と石灰系、着色剤（顔料）、超早強混和材がある。また混和剤はワーカビリティーを改善するＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤が、凝結硬化時間を調節する促進剤、遅延剤、超遅延剤、急結剤が、防水効果を与える防水剤が、空気泡をコントロールする気泡剤、発泡剤が、その他では保水剤（増粘剤）、乾燥収縮低減剤、消泡剤等がある。更に硬化体組織の改質助剤として水分散金属酸化物のチタン化合物、シリカ化合物、リチュウム化合物を含むこととする。これらの中で硬化体組織の改質助剤以外は、大部分が界面活性剤である。その中で好ましくは、高性能減水剤はナフタレンスルホン酸系、ポリカルボン酸系、アミノスルホン酸系、メラミン系があり、保水剤および増粘剤はメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニールアルコールがあり、乾燥収縮低減剤は低級アルコールのアルキレンオキシド付加物系、グリコールエーテル・アミノアルコール系、ポリエーテル系、アルコール系、低分子量アルキレンオキシド系があり、消泡剤は多鎖状非イオン系、非イオン系、非イオン・シリコン系、ポリオキシエチレン系、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン系、エマルジョン系、ポリエーテル系、エステル系の界面活性剤があり、水分散金属酸化物のチタン化合物は酸化チタン、シリカ化合物はコロイダルシリカ、リチウム化合物は酸化リチウム、リチウムシリケートがある。
【００２２】
上記のモルタルの組成物に併用して使用できるものとしては、ゴムラテックス系では天然ゴムラテックスと、合成ゴムラテックス系ではスチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、メタクリル酸メチルブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムが、樹脂エマルジョン系では、ポリアクリル酸エステル、エチレン酢酸ビニル、スチレンアクリル酸エステル、プロピオン酸ビニル、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、エポキシ樹脂、歴青質エマルジョン系のアスファルトやゴムアスファルトやパラフィンが、混合ディスパージョン系の混合ラテックスや混合エマルジョンがある。また、再乳化形粉末樹脂（粉末エマルジョンを含む）としてはエチレン酢酸ビニル、酢酸ビニルビニルバーサテート、スチレンアクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステルがある。また水溶性ポリマー（モノマーを含む）ではセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、アクリル酸塩がある。更に液状ポリマーでは不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などを併用して使用することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例と比較例下記にあげて説明する。本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２４】
（供試体の製作方法）セメント組成物の練り混ぜ方法は、ＪＩＳＲ５２０１「セメントの物理試験方法」に示されたミキサーを使用し、モルタル組成物の粉体部を先にミキサーの容器に投入し、次に混和液部の全量を投入した後、直ちにミキサーを運転して連続９０秒間の練り混ぜを行なった後、試験用の試料とした。その後各種の物性試験、すなわち、長さ変化試験、圧縮・曲げ強度試験、接着試験、透水試験、劣化試験を実施するため、夫々の試験用型枠に詰めて供試体を作製した。供試体作製後の養生方法は、その表面が凝結した後に濡れ紙で覆っても傷が付かなくなった時点で供試体を試験用型枠に入れたままの状態に保ち表面を濡れ紙で覆い、更にその試験用型枠の全体をナイロン袋に入れて湿潤養生した。
【００２５】
（長さ変化試験）モルタル共試体の硬化後における乾燥による長さ変化試験方法は、ＪＩＳＡ１１２９「モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法（ダイヤルゲージによる方法）」に準じて行った。この時の養生条件は、基長測定までが打設後温度２０±２℃、湿度８０％以上で４８時間経過した後で脱型した。その後更に５日間、温度２０±２℃の水中養生を行った。材令２８日までの測定では温度２０±２℃、湿度６０±１０％の養生を行なった。
【００２６】
（圧縮・曲げ強度試験）ＪＩＳＡ１１７２「ポリマーセメントモルタルの曲げ及び圧縮強さ」に準じて行なった。この時の養生条件は、打設後温度２０±２℃、湿度８０％以上で４８時間経過した後で脱型した。その後更に５日間、温度２０±２℃の水中養生を行った。材令２８日までの各材令での測定までは温度２０±２℃、湿度６０±１０％の養生を行なった。共試体の寸法は４×４×１６ｃｍで各３本とした。
【００２７】
（接着試験）建研式試験機を使用して試験を行った。詳しくは、硬化した表面層をペーパーで研磨してから、各々３本の供試体に対して試験を行った。
【００２８】
（透水試験）ＪＩＳＡ１４０４「建築用防水剤の試験方法」に準じて行った。水圧は、３ｋｇ／ｃｍ^２ ×１ｈｒとした。
【００２９】
（劣化試験）条件：共試体の寸法は４×４×１６ｃｍで各々３本、材令２８日後に浸漬する（規準値）。温度４０±２℃の市水中、浸漬試験期間は１ヶ月、２ヶ月。判定は圧縮試験で実施する。供試体の養生条件は成形後、温度２０±２℃、湿度８０％以上で４８時間経過した後脱型。温度２０±２℃の水中で５日間養生した。さらに温度２０±２℃、湿度６０±１０％で２１日間養生を行なった。
【００３０】
実施例１〜５では、本発明のモルタルの組成物は粉体部では骨材／水結合材比を１．５に固定したものと、混和液部のエステル系の水系ウレタン樹脂を練り混ぜて試験用の共試体を作成した。また比較例１では本発明の粉体部と同一のもので、混和液部は水のみとした。これらの配合条件は表１に示し、各種の評価試験結果を表２に示す。
【００３１】
（使用材料）
〈粉体部〉
・セメントＪＩＳに規定の普通ポルトランドセメント、（粉末度２５００ｃｍ^２／ｇ、質量３．１６）
・細骨材ＪＩＳに規定の珪砂３号、珪砂５号、珪砂７号（質量２．６０）
・混和材シリカフューム（粒径０．１５μｍ、質量２．２）とシラスバルーン（平均粒径２００μｍ、質量）
・酸化チタン（少量）
〈混和液部〉
・水系ウレタン樹脂無黄変型ポリエステル系、強制乳化型、ノニオン型、平均粒子径２．０μｍ以下
・混和剤高性能減水剤。液体系のポリカルボン酸系、消泡剤は液体の非イオン・シリコン系
・フライアッシュ（２種）ｇ／ｃｍ^３（少量）
・リチウムシリケート（少量）
【００３２】
【表１】

【００３３】
【表２】

【００３４】
【発明の効果】
本発明であるエステル型の水系ウレタン樹脂、水硬性粉体、骨材、混和材料を必須成分として含むことを特徴としたモルタルの組成物（ポリマーモルタル組成物）を使用することで、フレッシュモルタルの性質では、ワーカビリティーが良好で、更に、作業に適した流動性を確保するために使用する水量の低減と、出来上がった硬化物はコンクリート母材との接着強度の向上、また長さ変化率が示す耐乾乾燥収縮の低減、ひび割れの生じ難いもの、曲げ強度の向上、透水試験や劣化試験の結果が示す外部環境からの腐食因子の浸透抑制等に優れたモルタルの組成物が得られた。このモルタルの組成物は、建築構造物のみに限らず、土木構造物等の鉄筋コンクリート部や一般コンクリート部の補修材料または被覆材料としても好適である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mortar composition used for repairing building structures and the like, and particularly to a repair material or a coating material for improving workability during construction and improving durability of the structure after construction. It is.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the life of concrete structures has been considered to be semi-permanent, but recently, deterioration of concrete structures has been highlighted as a major social problem. In other words, concrete structures have the importance of being highly public, shaping the social infrastructure. Therefore, the durability is improved not only when newly installed, but also when repairing deteriorated structures. There is an increasing demand for repair materials, coating materials, repair systems, and the like. Deterioration of a reinforced concrete structure can be roughly divided into external factors and internal factors, but in any case, the life of the structure is discussed as the time to structural limit strength due to corrosion of the reinforcing steel embedded inside. (See Non-Patent Document 1, pages 69 to 87, pages 306 to 329).
[0003]
In general, the repairing step is performed by using various mortar compositions after rust-proofing the corroded rebar (generally performing rust-proof coating). The main purpose of various mortar compositions is to improve workability, improve adhesive strength with concrete base material, hardly crack, improve bending strength, impart elasticity, and suppress penetration of corrosion factors from the external environment. It is what it was. The composition is a mixture of the powder part and the admixture liquid part.The powder part consists of hydraulic powder, aggregate and admixture material, and the admixture liquid part consists of various resins including water. (See Non-Patent Document 2).
[0004]
The following are generally mentioned as the resin in the mixed liquid portion. Styrene butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber latex (CR latex), methyl methacrylate butadiene rubber and acrylonitrile butadiene rubber are used as aqueous polymer dispersions, and polyacrylate esters are used as resin emulsions. , Ethylene vinyl acetate type, styrene acrylate type, polypropylene type, polyvinyl acetate type, epoxy resin type, urethane resin type, bitumen emulsion type asphalt type and rubber asphalt type, mixed dispersion type mixed latex type And mixed emulsion systems. Examples of the re-emulsifiable powder resin (including powder emulsion) include ethylene vinyl acetate, vinyl vinyl versatate, styrene acrylate, and polyacrylate. Water-soluble polymers (including monomers) include cellulose derivatives, polyvinyl alcohol, and acrylates. Further, as liquid polymers, there are unsaturated polyester resins, epoxy resins, and the like (see Non-Patent Document 2, p.26 to p.54 "Polymer dispersion", Non-Patent Document 3, p.240 to p.261 "Polymer admixture"). . Patent Documents similar to this include, for example, Patent Documents 1 to 9 below.
[0005]
Further, in the conventional cement composition, the powder portion contains a hydraulic powder, an aggregate, an admixture material, and the like, and the properties of the fresh mortar when kneaded only with water have good workability, that is, particularly, workability. In order to ensure a fluidity suitable for water, a large amount of water is used, and a water / hydraulic powder ratio (or a water / cement ratio) tends to be large. The material was liable to crack, large in drying shrinkage, tended to decrease in strength and low in solidity, had a large penetration of corrosion factors from the outside, and had poor durability. As a method for improving these disadvantages, it is possible to use a cement composition (polymer mortar composition) kneaded using an admixture containing various water-soluble resins or water-dispersible resins instead of water. Conceivable. According to such a polymer mortar composition, there is an appropriate amount of entrained air, improved workability, water retention, improved resistance to breathing and material separation, and the cured product has improved adhesive strength, improved bending strength and It is possible to improve the solidity and the like (Non-Patent Document 2, p.99 to p.181, Chapter 5, "Properties of Polymer Cement Paste (PCP)", Non-Patent Document 3, p.245 to p.253 ". Polymer admixture.3 Mechanism of action of polymer admixture and properties of polymer cement concrete and mortar ”).
[0006]
However, in conventional polymer mortars containing various water-soluble resins or water-dispersible resins used as admixtures, water / hydraulic properties are required to ensure good workability, especially fluidity suitable for work. The powder ratio (or water / cement ratio) tends to be large. As a result, there is a disadvantage that the solidity of the cured product is low, the shielding property against penetration of corrosion factors from the outside is poor, and the durability is low.
[0007]
Furthermore, in order to improve these problems of the prior art, various chemical admixture materials for cement and the like for efficiently curing the cement composition have been developed (for example, Non-Patent Document 1 p. 19 to p. 27). "Admixture material", Non-Patent Document 2 p.52 to p.68 "Chapter 5 Admixture Material", Patent Documents 10 to 12). However, even the cement composition using these does not sufficiently solve the above-mentioned disadvantages.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-7405 [Patent Document 2]
JP-A-11-157905 [Patent Document 3]
JP-A-11-79820 [Patent Document 4]
JP 10-87359 A [Patent Document 5]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-301758 [Patent Document 6]
JP-A-8-169744 [Patent Document 7]
JP-A-7-101762 [Patent Document 8]
JP-A-7-61848 [Patent Document 9]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H6-127987 [Patent Document 10]
JP 2000-219557 A [Patent Document 11]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-59324 [Patent Document 12]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H6-127987 [Non-Patent Document 1]
Published by the Japan Concrete Institute “Concrete Technology Essentials 2000”
[Non-patent document 2]
Minoru Tokumoto, Published by Polymer Publishing Association, "Polymer-mixed cement"
[Non-Patent Document 3]
Yoshihiko Ohama, CMC Co., Ltd. “Development technology of concrete admixture”
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its purpose is to improve the properties of fresh mortar while reducing the amount of water used to secure fluidity suitable for work. The properties of the resulting cured product include improved adhesion to the concrete base material, reduced drying shrinkage, reduced cracking, improved bending strength, improved elasticity, and reduced corrosion factors from the external environment. It is an object of the present invention to provide a mortar composition which is a repair material or a coating material capable of suppressing penetration.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have found that the admixed liquid portion has a composition containing an ester-type aqueous urethane resin, and the powder portion has a composition containing hydraulic powder, aggregate, and an admixture material. The present inventors have found that a mortar composition for kneading a body part, that is, a polymer mortar composition, is useful for solving the above problems, and have led to the development of the present invention.
[0011]
That is, the present invention is a mortar composition (composition of polymer mortar) containing an ester type aqueous urethane resin, a hydraulic powder, an aggregate and an admixture as essential components (claim 1). The ester-type aqueous urethane resin is a water-soluble resin or an aqueous emulsion mainly composed of an ester- or polyester-based aqueous urethane resin component (Claim 2), and is of a self-emulsifying type or a forced emulsifying type. . In addition, these powders have a fine average particle diameter of 2.0 μm or less (claim 3) and have good compatibility with water, and are kneaded with a powder portion containing a high-performance water reducing agent or a high-performance AE water reducing agent. Despite the low guess when used (the water / hydraulic powder ratio is low), the properties of fresh mortar such as thickening, fluidity, ironing properties, resistance to breathing and material separation, etc., are improved. Workability is improved. As a result, the adhesive strength with the finished concrete base material is improved, drying shrinkage is reduced, cracks are unlikely to occur, bending strength is improved, elasticity is imparted, and penetration of corrosion factors from the external environment is significantly improved. .
[0012]
More specifically, the ester-type aqueous urethane resin is a water-soluble resin or an aqueous emulsion mainly composed of an ester- or polyester-based aqueous urethane resin component, and can be a self-emulsifying type or a forced emulsifying type (claim). Item 2). The water-soluble resin or the water-based emulsion mainly containing the water-based ester-based or polyester-based urethane resin component includes ester-ether-based water-based resins or water-based emulsions.
[0013]
Here, the aqueous urethane resin is a polyurethane or a prepolymer thereof dispersed in water. The aqueous urethane resin can be classified into three types depending on the particle size, that is, 0.001 μm or less as an aqueous solution, 0.001 to 0.1 μm as a colloidal dispersion, and 0.1 μm or more as an emulsion. Is preferably 2.0 μm or less (claim 3). If the average particle size exceeds 2.0 μm, it is difficult to adjust to water and causes a decrease in workability.
[0014]
The water-soluble resin or water-based emulsion mainly composed of the ester-based or polyester-based water-based urethane resin component is of an aliphatic type (non-yellowing type) and an aromatic isocyanate type (yellowing type). Preferably, it is an aromatic isocyanate type (yellowing type).
[0015]
The water-soluble resin or water-based emulsion mainly composed of the ester-based or polyester-based water-based urethane resin component is an anionic, cationic, nonionic, weak anionic, or nonionic / weak anionic. Preferably, they are anionic and nonionic. More preferably, it is a nonionic type.
[0016]
The ester-type aqueous urethane resin is a water-soluble resin or an aqueous emulsion mainly composed of an ester-based or polyester-based aqueous urethane resin component, and has a glass transition point (Tg) of −60 ° C. to 50 ° C., Preferably it is -40 to 20C, more preferably -20C to 10C.
[0017]
The ratio of the ester-based aqueous urethane resin (solid content) / hydraulic powder is preferably 1% by weight or more and 20% by weight or less (claim 4), and more preferably in the range of 3 to 15% by weight. And more preferably in the range of 5 to 12% by weight. If the amount is less than 1% by weight, the properties of fresh mortar cannot reduce the amount of water used to ensure good workability, especially fluidity suitable for work. The objectives of improving the adhesive strength, reducing drying shrinkage, hardly causing cracks, improving bending strength, imparting elasticity, and suppressing the penetration of corrosion factors from the external environment cannot be achieved. On the other hand, if the content exceeds 20% by weight, the properties of the fresh mortar are accompanied by an increase in viscosity, resulting in poor moldability, resulting in poor workability. Therefore, the amount of water used for securing fluidity suitable for work is increased. Thus, the same result as in the case of 1% by weight or less is obtained.
[0018]
In the mortar composition of the present invention, the ester-based aqueous urethane resin (solid content) / cement ratio is in the range of 1 to 25% by weight (claim 5), preferably in the range of 3 to 20% by weight, More preferably, it is in the range of 5 to 15% by weight. These are based on the same reason as in the case of the above-mentioned ester-based aqueous urethane resin (solid content) / hydraulic powder ratio.
[0019]
In the mortar composition of the present invention, the hydraulic powder refers to a material that hardens or sets when kneaded with water, and refers to a cement and some admixtures (hydraulic powder). The portland cement is ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, ultra-high-strength Portland cement, medium-heat Portland cement, low-heat Portland cement, and sulfate-resistant Portland cement. Ash cement. Special cements are white Portland cement, alumina cement, ultra-rapid hardening cement, low heat generating cement, and high belite cement. Some admixtures (hydraulic powder) include fly ash and blast furnace slag. Fine powder, silica fume, volcanic ash (silas balloon), silicate clay. Among these, the preferred cements are ordinary Portland cement, early strength Portland cement, moderate heat Portland cement, low heat Portland cement, white Portland cement, and high belite cement, and some admixtures (hydraulic powder) Fly ash, blast furnace slag fine powder, silica fume, volcanic ash (silas balloon), clay silicate. More preferred are ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderately heated Portland cement, and high belite cement. In some admixtures (hydraulic powder), fly ash, blast furnace slag fine powder, silica fume, volcanic ash ( Shirasu balloon), silicate clay.
[0020]
In the mortar composition of the present invention, the aggregate may be an inorganic aggregate or an organic aggregate. Inorganic aggregates include river sand and gravel, mountain and land sand and gravel, sea sand and gravel, crushed stone and crushed sand, artificial light aggregate, blast furnace slag crushed stone, natural siliceous and glass, ceramics, mullite, silicon carbide The artificial fibers are glass fibers and carbon fibers, and the metal fibers are steel fibers and stainless steel fibers. For organic aggregates, pulverized plastics, vegetable fiber is sugar bamboo, and synthetic fibers are polyethylene, polypropylene, polyester, acrylic, nylon, aramid, vinylon, polyamide, and polyacrylonitrile. . In the present invention, a distinction is not made between "mortar" and "concrete", and fine aggregate and coarse aggregate can be used. Here, the definition of “mortar” and “concrete” refers to a composition that differs only in the maximum particle size of the aggregate used to make the composition, and “mortar” refers to a material in which the particle size range of the aggregate is 0. It is a fine aggregate of 0.055 mm to 4 mm, and "concrete" refers to a coarse aggregate having a particle size range of 4 mm or more. Among them, the maximum particle diameter is preferably 4 cm or less (see Asakura Shoten “Revised New Edition Concrete Engineering Handbook”, Chapter 2, Aggregates, p. 84).
[0021]
In addition, in the mortar composition of the present invention, the admixture is classified into an admixture and an admixture. An admixture is used in a relatively large amount and its own volume is included in the mortar kneading volume.An admixture is used in a small amount and its own volume is a mortar kneading volume. (For example: Non-patent Document 2. p. 25 to p. 26, Chapter 3 admixture. Non-patent Document 4. Chapter 4, admixture p. 139). The admixtures include siliceous fine powder, limestone fine powder, ettrine-guided and lime-based swelling agents, coloring agents (pigments), and super-high intensity admixtures. The admixture is an AE agent for improving workability, a water reducing agent, an AE water reducing agent, a high-performance water reducing agent, a high-performance AE water reducing agent, and a fluidizing agent. The quick-setting agent is a waterproofing agent that provides a waterproofing effect, a foaming agent for controlling air bubbles, a foaming agent, and others include a water retention agent (thickening agent), a drying shrinkage reducing agent, and an antifoaming agent. Further, a titanium compound, a silica compound, and a lithium compound of a water-dispersed metal oxide are included as a modifier for modifying the structure of the cured product. Most of these are surfactants other than the auxiliary agent for modifying the structure of the cured product. Among them, the high-performance water reducing agent is preferably a naphthalenesulfonic acid-based, polycarboxylic acid-based, aminosulfonic acid-based, or melamine-based, and the water retention agent and the thickener include methylcellulose, hydroxyethylcellulose, and polyvinyl alcohol. Shrinkage reducing agents include alkylene oxide adducts of lower alcohols, glycol ethers / amino alcohols, polyethers, alcohols, and low molecular weight alkylene oxides.Defoamers are multi-chain nonionic, nonionic, There are surfactants of nonionic silicon type, polyoxyethylene type, polyoxyethylene polyoxypropylene type, emulsion type, polyether type and ester type. Titanium compound of water-dispersed metal oxide is titanium oxide, silica compound Is colloidal silica, lithium compound is lithium oxide , There is a lithium silicate.
[0022]
Examples of those that can be used in combination with the mortar composition include natural rubber latex in a rubber latex system, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, methyl methacrylate butadiene rubber, and acrylonitrile butadiene rubber in a synthetic rubber latex system. In the system, polyacrylate, ethylene vinyl acetate, styrene acrylate, vinyl propionate, polypropylene, polyvinyl acetate, epoxy resin, bituminous emulsion asphalt, rubber asphalt, and paraffin are mixed and mixed. There are latex and mixed emulsion. Examples of the re-emulsifying type powder resin (including the powder emulsion) include ethylene vinyl acetate, vinyl vinyl versatate, styrene acrylate, and polyacrylate. Water-soluble polymers (including monomers) include cellulose derivatives, polyvinyl alcohol, and acrylates. Further, in the case of a liquid polymer, an unsaturated polyester resin, an epoxy resin or the like can be used in combination.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Examples of the present invention and comparative examples will be described below. The present invention is not limited to these.
[0024]
(Method of Manufacturing Specimen) The kneading method of the cement composition is as follows. The mixer shown in JISR5201 “Physical Testing Method of Cement” is used, and the powder portion of the mortar composition is first put into a container of the mixer. Next, after the entire amount of the mixed liquid portion was charged, the mixer was immediately operated to perform continuous kneading for 90 seconds, thereby obtaining a test sample. Thereafter, in order to carry out various physical property tests, that is, a length change test, a compression / bending strength test, an adhesion test, a water permeability test, and a deterioration test, the test pieces were packed into respective test molds to prepare test specimens. The curing method after the preparation of the test piece is that when the surface does not scratch even if it is covered with wet paper after the surface has set, the test piece is kept in the test mold and the surface is covered with wet paper, Further, the entire test mold was placed in a nylon bag and wet-cured.
[0025]
(Length Change Test) The length change test method by drying the mortar co-specimen after curing was performed in accordance with JIS A1129 “Mortar and concrete length change test method (method using dial gauge)”. The curing condition at this time was that the mold was released after 48 hours at a temperature of 20 ± 2 ° C. and a humidity of 80% or more after the casting until the measurement of the base length. Thereafter, curing in water at a temperature of 20 ± 2 ° C. was performed for another 5 days. Curing was performed at a temperature of 20 ± 2 ° C. and a humidity of 60 ± 10% in the measurement up to the age of 28 days.
[0026]
(Compression / Bending Strength Test) The compression / bending strength test was performed according to JIS A1172 “Bending and compressive strength of polymer cement mortar”. The curing condition at this time was that after the casting, the mold was released after a lapse of 48 hours at a temperature of 20 ± 2 ° C. and a humidity of 80% or more. Thereafter, underwater curing at a temperature of 20 ± 2 ° C. was performed for another 5 days. Curing was performed at a temperature of 20 ± 2 ° C. and a humidity of 60 ± 10% until the measurement at each age up to the age of 28 days. The size of the co-specimen was 4 × 4 × 16 cm, and each of the three was three.
[0027]
(Adhesion test) A test was performed using a Kenken-type testing machine. Specifically, after the hardened surface layer was polished with paper, a test was performed on each of three specimens.
[0028]
(Water permeability test) The test was carried out according to JISA1404 "Testing method for waterproofing agent for buildings". The water pressure was 3 kg / cm ² × 1 hr.
[0029]
(Deterioration test) Conditions: The dimensions of the co-specimen were 4 × 4 × 16 cm, 3 pieces each, and dipped 28 days after the material age (standard value). Immersion test period in city water at a temperature of 40 ± 2 ° C is 1 month and 2 months. Judgment is performed by a compression test. The curing conditions of the test specimen were as follows: After molding, the mold was released after a lapse of 48 hours at a temperature of 20 ± 2 ° C. and a humidity of 80% or more. Cured in water at a temperature of 20 ± 2 ° C. for 5 days. Further curing was performed at a temperature of 20 ± 2 ° C. and a humidity of 60 ± 10% for 21 days.
[0030]
In Examples 1 to 5, the mortar composition of the present invention was prepared by kneading a mixture of a mixture in which an aggregate / water binder ratio was fixed to 1.5 and a mixture-based liquid ester-based urethane resin. A test specimen was prepared for the test. In Comparative Example 1, the powder was the same as the powder of the present invention, and the mixed liquid was water only. These blending conditions are shown in Table 1, and various evaluation test results are shown in Table 2.
[0031]
(Material used)
<Powder part>
・ Cement Ordinary Portland cement specified in JIS, (fineness 2500 cm ² / g, mass 3.16)
・ Fine aggregates Silica sand No.3, silica sand No.5, silica sand No.7 specified in JIS (mass 2.60)
・ Admixture silica fume (particle diameter 0.15 μm, mass 2.2) and shirasu balloon (average particle diameter 200 μm, mass)
・ Titanium oxide (small amount)
<Mixed liquid part>
・ Aqueous urethane resin Non-yellowing polyester type, forced emulsification type, nonionic type, average particle size 2.0 μm or less ・ Admixture High performance water reducing agent. Liquid type polycarboxylic acid type, antifoaming agent is liquid non-ionic silicon type, fly ash (2 types) g / cm ³ (small amount)
・ Lithium silicate (small amount)
[0032]
[Table 1]

[0033]
[Table 2]

[0034]
【The invention's effect】
The use of a mortar composition (polymer mortar composition) characterized by containing an ester-type aqueous urethane resin, hydraulic powder, aggregate, and an admixture as essential components according to the present invention makes it possible to obtain a fresh mortar. In terms of properties, the workability is good, furthermore, the amount of water used to secure the flowability suitable for work is reduced, and the resulting cured product has an improved adhesive strength with the concrete base material, and the length change rate shows A mortar composition was obtained which was resistant to drying and drying shrinkage, hardly cracked, improved in bending strength, and excellent in suppressing corrosion factor penetration from the external environment as shown by the results of the water permeability test and the deterioration test. This mortar composition is suitable not only for building structures, but also as a repair material or a coating material for reinforced concrete parts and general concrete parts of civil engineering structures and the like.

Claims

A mortar composition comprising an ester type aqueous urethane resin, a hydraulic powder, an aggregate and an admixture as essential components.

The mortar composition according to claim 1, wherein the ester-type aqueous urethane resin is a water-soluble resin or an aqueous emulsion mainly composed of an ester- or polyester-based aqueous urethane resin component, and is a self-emulsifying type or a forced emulsifying type. .

The mortar composition according to claim 1, wherein the ester-type aqueous urethane resin has an average particle size of 2.0 μm or less.

The mortar composition according to any one of claims 1 to 3, wherein an ester-based aqueous urethane resin (solid content) / hydraulic powder ratio is 1 to 20% by weight.

The mortar composition according to any one of claims 1 to 4, wherein an ester-based aqueous urethane resin (solid content) / cement ratio is 1 to 25% by weight.