JP2019210192A - 床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物及びこの施工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】下地コンクリートに塗布して硬化し、そのまま良好な仕上がり床とすることが出来、その上に仕上げ塗材を塗布する必要が無く、且つ膨れが発生することがない、床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物及びその施工方法を提供する。【解決手段】水硬性セメントと骨材とエポキシ樹脂と水系エポキシ樹脂硬化剤を含む床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物であって、水硬性セメントと水の重量比が0.3〜0.4であり、エポキシ樹脂に該エポキシ樹脂と反応する水系エポキシ樹脂硬化剤を加えたものを樹脂とした場合の樹脂固形分重量が水を含んだ全組成物の重量に対して8〜9%であり、骨材の比表面積は29〜34cm2/gであり、骨材は6号けい砂及び7号けい砂を含むことを特徴とする床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物及びこの施工方法である。【選択図】なし

Description

本発明は、下地コンクリート表面に塗付して塗り床とする床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物及びその施工方法に関する。
従来、下地コンクリート表面に塗布する塗材組成物及びその床施工方法並びにそれによる床構造が提案されている(特許文献1)。該塗材組成物は、水硬性セメントと骨材と水系エポキシ樹脂を含む水系エポキシ樹脂モルタル組成物であって、水硬性セメントと水の重量比が0.3以上0.4以下、エポキシ樹脂に該エポキシ樹脂と反応する硬化剤を加えたものを樹脂とした場合の該樹脂の樹脂固形分重量が、水を含んだ全配合物の重量に対して4%以上10%以下、硬化物の総細孔量が0.05cc/g以上0.2cc以下、T.I値が1.0〜1.5であることを特徴とする塗材組成物である。
該塗材組成物は、下地コンクリートに塗布して硬化させたのち、その上に無溶剤系、溶剤系、若しくは水系エポキシ樹脂又は無溶剤系、溶剤系、若しくは水系ウレタン樹脂の仕上げ塗材を重層するもので、塗材組成物の塗布だけでそのまま仕上げ、とすることが出来ない、という課題がある。
また、仕上げ塗材の膨れ面積率が0.5%以下となる塗材組成物であって、仕上げ塗材との付着性に優れ、下地コンクリートからの水分の透過を防止する塗材組成物として、水硬性セメントと骨材と水系エポキシ樹脂を含む水系エポキシ樹脂モルタル組成物であって、水硬性セメントと水の重量比が0.33以上0.37以下、エポキシ樹脂に該エポキシ樹脂と反応する硬化剤を加えたものを樹脂とした場合の該樹脂の樹脂固形分重量が、水を含んだ全配合物の重量に対して8%以上9%以下であり、硬化物の総細孔量が0.10cc/g以上0.15cc/g以下、T.I値が1.1以上1.3以下であり、水系エポキシ樹脂は、非乳化型のエポキシ樹脂と自己乳化型の硬化剤とから成り、塗材組成物の混合直後における粘度が2Pa・s以上3Pa・s以下/23℃であり、水硬性セメントが白セメントであり、下地コンクリートに0.8〜1.2mm厚みに塗付して硬化させることを特徴とする塗材組成物が提案されている(特許文献2)。
該塗材組成物は、特許文献1の塗材組成物と同様に、下地コンクリートに塗布して硬化させたのち、その上に無溶剤系、溶剤系、若しくは水系エポキシ樹脂又は無溶剤系、溶剤系、若しくは水系ウレタン樹脂の仕上げ塗材を重層するもので、塗材組成物の塗布だけでそのまま仕上げ、とすることが出来ない、という課題がある。
特許第4794007号公報 特許第6101524号公報
本発明が解決しようとする課題は、下地コンクリートに塗布して硬化し、そのまま良好な仕上がり床とすることが出来、その上に仕上げ塗材を塗布する必要が無く、且つ膨れが発生することがない、床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物及びその施工方法を提供することにある。
請求項1記載の発明は、水硬性セメントと骨材とエポキシ樹脂と水系エポキシ樹脂硬化剤を含む床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物であって、水硬性セメントと水の重量比が0.3〜0.4であり、エポキシ樹脂に該エポキシ樹脂と反応する水系エポキシ樹脂硬化剤を加えたものを樹脂とした場合の樹脂固形分重量が水を含んだ全組成物の重量に対して8〜9%であり、骨材の組成物単位重量当たりの比表面積は29〜34cm/gであり、骨材は6号けい砂及び7号けい砂を含むことを特徴とする床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物を提供する。
また請求項2記載の発明は、前記エポキシ樹脂は非乳化型のエポキシ樹脂であり、前記水系エポキシ樹脂硬化剤は自己乳化型のエポキシ樹脂硬化剤であることを特徴とする請求項1記載の床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物を提供する。
また請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2記載の床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物を下地コンクリート表面に1.0〜2.5kg/m塗布することを特徴とする床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物の施工方法を提供する。
本発明の床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物は、下地コンクリートに塗布して硬化し、そのまま良好な仕上がり表面を形成する仕上がり床と成る効果があり、その上に改めて仕上げ塗材を塗布する必要が無く、且つ硬化した本組成物からなる塗膜に膨れが発生することが無い、という効果がある。
また、本発明の請求項3記載の床仕上げ床用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物の施工方法は、上記効果を有する請求項1又は請求項2記載の床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物を、良好な表面性に仕上げることが出来る効果があり、また仕上げられた塗膜に膨れが生じることが無いという効果がある。
本発明の床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物は、水硬性セメントと骨材とエポキシ樹脂と水系エポキシ樹脂硬化剤を含む組成物であり、下地コンクリートの表面に塗付して硬化することにより、下地コンクリートの表面を改質すると共にそのまま仕上がり床となる。
また、本発明に使用する水硬性セメントは、水硬性ポゾラン成分であり、水硬性を有する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、耐硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、アルミン酸石灰質セメント、ケイ酸アルミン酸石灰質セメント、リン酸セメント等、水硬性ポゾランであるメタカオリン等を使用することが出来る。これらのうち特に白セメントすなわち白色ポルトランドセメントが、組成物の流動性を良好とし、結果として組成物の施工作業性が良好になることから、好ましい。
本発明に使用する骨材は、通常水硬性材料と混合して使用できるものであれば本発明の組成物に使用することが出来るが、セルフレベリング性と良好な表面仕上がり性の観点からJISG5901の6号及び7号のけい砂であることが好ましく、前記水硬性セメントと水の重量比、及び全固形分重量に対する樹脂固形分重量にて配合成分と配合量が確定するので、実際には残る成分となる。骨材は粒径等が同じであれば、等しい効果がえられるものの、コスト、入手性からけい砂が最適となる。JISG5901の7号より細かいと粘度が高くなり、セルフレベリング性と鏝作業性が低下し、6号より大きいと強度、収縮による割れ、骨材の凹凸により表面仕上り性が劣る結果となる。市販品としてはJISG5901の6号けい砂に東北硅砂6号、同7号けい砂に東北硅砂7号(共に北日本産業(株)、商品名)があり、本組成物に配合する骨材には6号けい砂及び7号けい砂が必須成分として配合される。なおJISG5901の4号けい砂に東北硅砂4号、同5号けい砂に東北硅砂5号がある。
また、6号けい砂及び7号けい砂が必須成分として配合される骨材の組成物単位重量当たりの比表面積は29〜34cm/gが好ましく、比表面積が29cm/g未満では仕上がり表面の凹凸が激しくなり平滑な仕上がり床とは成らず、比表面積が34cm/g超では長期的な使用により仕上がり表面に微細なクラックが発生する場合がある。
ここでいう骨材の組成物単位重量当たりの比表面積(cm/g)は、次のようにして算出したものである。
まず、骨材、つまりはけい砂の粒形状を球と仮定し、また骨材は、つまりは各号数のけい砂は、すべての粒子が、その平均粒径の粒子のみで形成されていると仮定する。
その上で、骨材、つまりはけい砂各号の平均粒径(東北硅砂4号は750μm、同5号は500μm、同6号は335μm、同7号は185μm、ここでいう平均粒径は、重量による積算値が50%である粒子の直径をいう)から、粒子一個の表面積(4πr、cm)を求める(r=平均粒径/2)。
また、骨材、つまりはけい砂の比重より(東北硅砂4号は2.62、同5号は2.62、同6号は2.60、同7号は2.58)と、上記平均粒径から求められる粒子一個当たりの体積(4πr/3)から、粒子一個当たりの重量(g)を求める((4πr/3)×比重)。
そして、粒子一個の表面積(cm)を粒子一個当たりの重量(g)で除して、骨材、つまりは各号数のけい砂の1グラム当たりの表面積を算出して骨材の単位重量当たりの比表面積(cm/g)とする。
最後に、該骨材の単位重量当たりの比表面積から、配合される骨材の全表面積を求め(配合する骨材が一種類の場合は、該骨材の配合部数(例えばグラム)に、該骨材の単位重量当たりの比表面積(cm/g)を乗じて全表面積とし、複数の骨材、つまりは複数の各号のけい砂を配合する際は、各骨材、つまりは各号のけい砂ごとの全表面積を求めて、それぞれを足し合わせて全表面積とする)、該全表面積を、本組成物全体の重量(g)で除して、骨材の組成物単位重量当たりの比表面積(cm/g)とした。
本発明に使用するエポキシ樹脂は、液状であり、常温硬化するものであればよく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、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、複素環式エポキシ樹脂、ジアリールスルホン型エポキシ樹脂、ヒドロキノン型エポキシ樹脂およびそれらの変性物などを単独あるいは併せて用いてもよく、また、希釈剤を用いて液状化してもよい。また好ましくはエポキシ樹脂が水に乳化せず不溶なものが良く本願ではこれを非乳化型と称している。最も多く配合するエポキシ樹脂の軟化点は、35℃以下が好ましく、このような液状エポキシ樹脂としては、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂が、汎用性、コスト等で適当である。なおこれらのエポキシ樹脂組成物の市販品例としてジョリエースJEX210A(アイカ工業(株)製エポキシ樹脂、商品名、エポキシ当量180、固形分100%、粘度0.7Pa・s/25℃)が挙げられる。
本発明の水系エポキシ樹脂硬化剤は、前記エポキシ樹脂と混合し、また水分を良好に分散させることができるものであればよく、下記脂肪族ポリアミン、脂環式ポリアミン等を選択し、単独或いは組み合わせて使用する。
脂肪族ポリアミンは、アミノ基及びイミノ基を分子中に少なくとも2個以上有する脂肪族化合物であり、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ポリオキシプロピレンジアミン、イミノビスヘキシルアミン等がある。
脂環式ポリアミンは、アミノ基及びイミノ基を分子中に少なくとも2個以上有する脂環式化合物であり、キシリレンジアミン、3,9ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、N−アミノエチルピペラジン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン等がある。
この他、ポリエーテル等の親水性主鎖をエポキシ樹脂に導入し、過剰のアミンを反応させた自己乳化型硬化剤、脂肪族ポリアミンのエチレンオキサイド付加物、エポキシ樹脂付加物、ポリエチレンポリアミン変性物等の変性脂肪族ポリアミンや脂環式ポリアミンのモノグリシジルエーテル付加物、エポキシ樹脂付加物、アクリルニトリル付加物、フェノールホルマリン変性物(マンニッヒ変成物)、脂肪酸グリシジルエーテル付加物の変性脂環式ポリアミンやポリエチレンポリアミンへの脂肪酸、ポリエチレンポリアミンへのダイマー酸、キシリレンジアミン−ダイマー酸等の縮合反応生成物であるポリアミドアミン並びにこれらの変性物等が挙げられる。前記自己乳化型硬化剤の市販品例としてジョリエースJEX210B(アイカ工業(株)製エポキシ樹脂硬化剤、商品名、活性水素当量750、固形分18%水溶液、粘度7mPa・s/25℃)が挙げられる。
本発明の床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物は、水硬性セメントと水の重量比(水/水硬性成分であり、一般的にW/Cと呼称される)が0.3以上0.4以下であると極めて堅固な硬化物となり、具体的には硬化後圧縮強度が35N/mm以上、JISA6909の透水試験B法の透水量が0.10ml以下となり、防水性及び遮水性能を有する。水硬性セメントと水の重量比が(水/水硬性分)が0.3未満及び0.4超では、仮に本組成物の硬化塗膜上に仕上げ塗材として無溶剤系エポキシ樹脂又は無溶剤系硬質ウレタン樹脂を塗布した場合、下地コンクリートから水分が供給される場合には、該仕上げ塗材にふくれが発生する場合がある。
本発明の床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物において、水を含んだ全配合物の重量に対する、エポキシ樹脂に該エポキシ樹脂と反応する硬化剤を加えたものを樹脂とした場合の該樹脂固形分重量は、8%以上9%以下で前記圧縮強度にかかる性能を損なうことがない。本組成物はこれ自体で、仕上げ床と成るものであるが、仮にこの上に無溶剤系エポキシ樹脂又は無溶剤系硬質ウレタン樹脂又は溶剤系若しくは水系のエポキシ樹脂又は溶剤系若しくは水系のウレタン樹脂の仕上げ塗材をさらに重層する場合は、該樹脂固形分重量が8%未満ではこれらの仕上げ塗材との付着性が不十分な場合があり、9%超では組成物の粘度が上がって下地コンクリートに塗付する際の作業性が低下する。
その他に本組成物に使用する材料としてはAE減水剤を上げることが出来る。
AE減水剤は陰イオン系、非イオン系、陽イオン系又は両性イオン系のAE剤とリグニンスルホン酸塩系、高級多価アルコールのスルホン酸塩系、オキシ有機酸、アルキルアリールスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系、ポリカルボン酸系又はポリオール複合体の減水剤、これらの複合または混合したものを使うことができるが、最も効果を有するものに変性ポリカルボン酸系又はポリエーテル・ポリカルボン酸系の高性能AE減水剤がある。変性ポリカルボン酸系AE減水剤の市販品例としてはMelflux AP101F((株)デグサコンストラクション、商品名)が、ポリエーテル・ポリカルボン酸系の高性能AE減水剤の市販品例としてはMelflux 2641F((株)デグサコンストラクション、商品名)が挙げられる。これらのAE減水剤は水硬性セメント100部に対し0.1重量部から1重量部を配合することにより本組成物をより低粘度とし、またT.I値を下げることが出来る。
組成物の混合形態として、エポキシ樹脂、水系エポキシ樹脂硬化剤、水、水硬性セメント、骨材が主たる配合物であるが、2液、1粉体とするのが使用に際して好ましい。すなわち、水系エポキシ樹脂硬化剤と水、エポキシ樹脂、骨材と水硬性セメントとするのが、混合・分散不十分、特性の失活、計量ミス・誤差を防ぐには好ましいが、別個に配合しても構わない。
本発明の組成物は下地コンクリートに1.0〜2.5kg/m塗布することが好ましく、1.0kg/m未満2.5kg/m超では表面仕上がり性が不良と成る場合がある。
以下、実施例、比較例にて詳細に説明する。
[実施例及び比較例]
骨材Aとして東北硅砂4号、骨材Bとして東北硅砂5号、骨材Cとして東北硅砂6号、骨材Dとして東北硅砂7号(各JISG5901:2016の粒度区分と同じ)を使用した。東北硅砂4号は粒径1.18mm〜0.30mm(平均粒径D50:750μm、比重2.62)、同5号は粒径0.60mm〜0.106mm(平均粒径D50:500μm、比重2.62)、同6号は粒径0.60mm〜0.075mm(平均粒径D50:335μm、比重2.60)、同7号は0.212mm〜0.045mm(平均粒径D50:185μm、比重2.58)である。エポキシ樹脂として、ジョリエースJEX210A(アイカ工業(株)製エポキシ樹脂、商品名、エポキシ当量180、固形分100%、粘度0.7Pa・s/25℃)を、水系エポキシ樹脂硬化剤としてジョリエースJEX210B(アイカ工業(株)製エポキシ樹脂硬化剤、商品名、活性水素当量750、固形分18%水溶液、粘度7mPa・s/25℃)を使用し、水硬性セメントとしてホワイトセメント(太平洋セメント(株)製、白色ポルトランドセメント)を使用し、表1の配合にて実施例及び比較例の床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物を作製した。
[評価項目及び評価方法]
[骨材の組成物単位重量当たりの比表面積]
各骨材の比表面積と配合部数より骨材の全表面積を算出し、該全表面積を本組成物の全体の重量で除して、骨材の組成物単位重量当たりの比表面積(cm/g)を算出した。
[水硬性セメントと水の重量比]
水硬性セメントと水系エポキシ樹脂硬化剤に含まれる水分とから、水硬性セメントに対する水の重量比(%)を算出した。
[樹脂量]
エポキシ樹脂に水系エポキシ樹脂硬化剤の固形分を加えたものを樹脂固形分とした場合の樹脂固形分重量の、水を含んだ本発明の組成物全体の重量に対する割合(%)を算出した。
[圧縮強さ]
試験片の形状はJISK6911に規定する縦12.7mm×横12.7mm×高差25.4mmとし、これと同形状の金型に、均一に混合した実施例及び比較例の各材料を充填することにより成形した。養生は7日間金型内で養生した後、試験片を金型より取り出し試験体とした。万能試験機(インストロン5500R)によりクロスヘッド移動速度1±0.5mm/minで荷重を加え、試験片が破壊した時の荷重を(N)で測定し圧縮強さ(N/mm)を算出した。
[塗布作業性]
90×90cmの8mm厚フレキシブル板を水平に置き、これに実施例及び比較例の組成物を金鏝にて塗付し評価する。全てを目隠しサンプルとして官能評価し、金鏝が重くないものを○とし、それ以外のものを×とした。ここで金鏝が重くないというのは、金鏝にかかる力がおおよそ1N以下となるものである。
[表面平滑性]
90×90cmの8mm厚フレキシブル板を水平に置き、これに金鏝で実施例及び比較例の組成物を塗付し、硬化後1メートル高さから硬化した塗膜表面を目視観察する。ピンホールやクレータなどの表面欠陥が無く平滑なものを○、クレータがあるものを△、凹凸が激しく防滑面となっているものを×と評価した。
[耐ふくれ性]
JISA5371に規定する300mm×300mm×60mmのコンクリート平板(下地)の表面をサンドペーパー(No.180)で研磨し十分に清掃した後、実施例及び比較例の組成物を厚さ1mm(塗布量1.8kg/m)に塗付して試験体とする。その後23℃7日間養生後、試験体の上面より、10mmを残して、60日間35℃温水に浸漬する。その後塗膜の状態を目視にて観察し、塗膜に膨れがないものを○、それ以外を×と評価した。
[塗膜耐久性]
JISA5371の300mm×300mm×厚さ60mmの乾燥したコンクリート平板(ケット水分計HI−520コンクリートレンジにて5%以下)を4分の1にカットして150mm×150mm×厚さ60mmの試験板とし、該試験板の表面に均一に混合した実施例、比較例の組成物を厚さ1.0mm(塗布量1.8kg/m)に金鏝にて塗付して7日間養生する。その後試験体中央部に95℃熱水を5分流下させ次に20℃の冷水を10分流下させることを1サイクルとして1000サイクル繰り返し、塗膜に剥がれ、浮き、クラック等異常が生じないものを○、異常が生じたものを×と評価した。
表2に実施例と比較例の評価結果を示す。

Claims (3)

  1. 水硬性セメントと骨材とエポキシ樹脂と水系エポキシ樹脂硬化剤を含む床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物であって、水硬性セメントと水の重量比が0.3〜0.4であり、エポキシ樹脂に該エポキシ樹脂と反応する水系エポキシ樹脂硬化剤を加えたものを樹脂とした場合の樹脂固形分重量が水を含んだ全組成物の重量に対して8〜9%であり、骨材の組成物単位重量当たりの比表面積は29〜34cm/gであり、骨材は6号けい砂及び7号けい砂を含むことを特徴とする床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物。
  2. 前記エポキシ樹脂は非乳化型のエポキシ樹脂であり、前記水系エポキシ樹脂硬化剤は自己乳化型のエポキシ樹脂硬化剤であることを特徴とする請求項1記載の床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物。
  3. 請求項1又は請求項2記載の床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物を下地コンクリート表面に1.0〜2.5kg/m塗布することを特徴とする床仕上げ用水硬性エポキシ樹脂モルタル組成物の施工方法。

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