JP2648857B2 - セメント混和剤およびセメント組成物 - Google Patents

セメント混和剤およびセメント組成物

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元彦 平井
哲 内田
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばモルタルあるい
はコンクリート構造物などの構築に際して用いられるセ
メント混和剤、セメント組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】コンクリートやモルタルを使用したセメ
ント構造物には高い耐久性が求められている。一般に、
コンクリートやモルタルのようなセメントと水との混合
物は硬化および乾燥に伴って体積の減少が生じる。これ
は乾燥収縮と呼ばれ構造物のひび割れの原因になってい
る。このひび割れは構造物の強度低下を起こし、ひび割
れた部分から水分の浸入によって構造物の劣化がはじま
る。
【0003】近年、ひび割れ部分などに生じる塩害、酸
性雨、鉄筋発錆や凍害による強度劣化が問題視されるよ
うになってきた。塩害は水分とともに塩化物イオンがひ
びの中に浸入することにより発生する。酸性雨の浸入に
よって構造物内部の中性化が進行して鉄筋が錆び、強度
が低下することもある。凍害は浸入した水分が凍結する
ことにより生じるものである。従って、構造物の内部に
水分が浸入することを抑制することが重要である。
【0004】このような構造物の劣化に対しては幾つか
の対策が知られている。例えば、外部からの水分の浸入
に対しては構造物の表面に防水剤を塗布する方法があ
る。特開平1-160886号公報および特開平2- 16186号公報
には、構造物の表面にアルコキシシランやアルコキシシ
ラン類を塗布、含浸させてコンクリート構造物の劣化を
防止する方法が開示されている。特開平2-150477号公報
には、オルガノポリシロキサンを塗布する方法が開示さ
れている。しかし、前述のように構造物の表面に防水
性、撥水性を有する材料を塗布、含浸しても、形成され
る防水層は、コンクリート構造物の表面に極薄く存在す
るだけであるため、時間の経過によって防水性が低下
し、耐久性を維持することはできない。
【0005】撥水性化合物を構造物の内部に添加する方
法も知られている。特公昭44-13037号公報には、アルキ
ルアルコキシシランを添加する方法、特開昭58−2252号
公報には、オルガノポリシロキサン類を添加する方法、
特開平2-160651号公報には、加水分解性基を含むオルガ
ノポリシロキサン類を添加する方法が開示されている。
しかし、上記の化合物は撥水性機能を有するものの屋外
に長期間さらしておくと、いずれも比較的容易に撥水性
が消失したり低下したりする。そのほかにも添加量が多
いと構造物自体に著しい強度低下を生じさせるという問
題もある。
【0006】また、これらの化合物はそれ自体が撥水性
を示すものであり、水中への分散性が悪く、コンクリー
トおよびモルタル構造物へ均一に添加することが難し
く、そのため、防水性が局部的にしか向上しないという
問題もある。
【0007】特公昭36−5379号公報には、オルガノハロ
シラン処理ケイ酸微粉末を添加する方法が開示されてい
るが、これらを添加したコンクリートあるいはモルタル
は著しく強度が低下するという問題点がある。
【0008】乾燥収縮低減剤としては、従来から例え
ば、ポリオキシアルキレン化合物、アルキルエーテル、
ポリオキシエチレンーオキシプロピレン共重合体が知ら
れている(特公昭62-10947号公報、特公昭59−3430号公
報および特公昭56-51148号公報)。しかし、これらの乾
燥収縮低減剤は防水性に欠け、防水性を必要とするコン
クリートやモルタル構造物への添加には適さない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の課題を
解決するためなされたもので、取扱が容易で、しかも防
水性に優れた高い耐久性のあるコンクリートあるいはモ
ルタル構造物を構築できまた、得られるコンクリートあ
るいはモルタル構造物は、従来のものに比べ軽量化がで
き、更には乾燥による収縮を抑え、ひび割れによる劣化
を抑制することができるセメント混和剤及び、セメント
組成物を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明のセメント混和剤は、100重量部のビーズ状
の有機高分子材料と、1〜100重量部の一般式(I) で
示されるオルガノポリシロキサンを含む混合物からな
る。このオルガノポリシロキサンは下記一般式(I) で示
される。 Ra 1b 2SiO(4-a-b)/2 (I) R1 は同種又は異種の1価の炭化水素で炭素原子数は2
〜18、R2 はメチル基である。a,bは0.01≦a
≦0.8、且つ1.95≦a+b≦2.20である。
【0011】本発明のセメント組成物は100重量部の
セメントと、30重量部以下のオルガノポリシロキサン
混合物とを含有してなる。ただし、そのオルガノポリシ
ロキサン混合物は100重量部のビーズ状の有機高分子
材料と、1〜100重量部の下記一般式(I) Ra 1b 2SiO(4-a-b)/2 (I) で示されるオルガノポリシロキサンとからなる。R1
同種又は異種の1価の炭化水素でその炭素原子数は2〜
18、R2 はメチル基である。a,bは0.01≦a≦
0.8且つ1.95≦a+b≦2.20である上記のよ
うなオルガノポリシロキサンと混合する高分子材料とし
ては、具体的にはポリスチレンビーズ、ポリエチレンビ
ーズなどのポリマービーズが挙げられる。
【0012】なかでも、ポリスチレンビーズは上記オル
ガノポリシロキサンの含浸率が比較的高く、且つ分散性
もよいことが好ましい。また、発泡性のスチレンビーズ
等の使用も可能であり、これを用いることでALC板に
代表される比重0.5〜0.6の軽量コンクリート製品
への適用も可能である。ビーズの粒径は2mm以下がよ
く、2mmを越えるとモルタルおよびコンクリート構造物
中での分散が悪く、充分な防水性能が得られず好ましく
ない。
【0013】オルガノポリシロキサンと有機高分子材料
との混合比は、有機高分子材料100重量部に対し、オ
ルガノポリシロキサンは1から100重量部が望まし
い。オルガノポリシロキサンの割合が1重量部未満の場
合には充分に防水性が発揮されない。100重量部を越
える場合には、越えた分の効果があまりない。
【0014】上記のようなセメント混和剤の製造は、例
えば有機高分子材料にオルガノポリシロキサンを加えて
両者を混合して行うとよい。具体的には例えば、高速撹
拌機の混合室内に有機高分子材料を仕込み、撹拌駆動し
ながらオルガノポリシロキサンを有機高分子材料の上に
滴下するなどの方法で混合するとよい。
【0015】本発明のセメント組成物ではセメント混和
剤とともにセメントが含有される。この場合のセメント
としては、例えば、普通ポルトランドセメント、中庸熱
ポルトランドセメント、早強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、高炉セメント、アルミナセメント、シリカセメン
ト、フライアッシュセメントなどが挙げられる。種類に
特に限定はない。これらのセメントは1種類でもよく、
また2種類以上の組み合わせでもよい。
【0016】上記のセメント混和剤の使用割合は、セメ
ントの量が100重量部に対し30重量部以下、好まし
くは10から15重量部が望ましい。セメント混和剤の
使用割合が0.1重量部未満の場合には十分な防水性を
発揮しないため好ましくない。30重量部を越える場合
には越えただけの十分な効果を発揮させることができな
いので不経済でありあまり好ましくない。
【0017】上記のような方法で製造されたセメント組
成物は、一般にコンクリートやモルタル構造物の構築に
用いられる。
【0018】コンクリートやモルタル構造の構築にあた
っては、上記のセメント組成物に通常、骨材および水あ
るいは氷などの水分および必要に応じて他の添加剤を添
加し、一定の型に流し込んで成型するとよい。
【0019】セメント組成物に加えられる骨材として
は、例えば、珪砂、川砂、川砂利、砕石などの細骨材
や、粗骨材あるいはまた、軽量コンクリートおよびモル
タル用の軽量骨材なども好ましく挙げられる。粒度ある
いは粒形状などはそれぞれの使用箇所に応じて適宜に選
択するとよく、骨材の使用割合はセメントの量が100
重量部に対して3000重量部以下の範囲であれば好ま
しい。
【0020】またその他に、種々の目的のために添加さ
れるセメントや骨材以外の添加剤としては、例えば、空
気連行剤(AE剤)、分散剤、発泡剤、着色剤、急硬
剤、凝結遅延剤、耐化学性剤、防凍剤、養生剤が挙げら
れる。
【0021】セメント組成物に混合しなければならない
水分の割合は、通常、セメントの割合を100重量部と
して20から80重量部が好ましい。実際の水分の添加
量はセメントの種類およびその他の添加剤の種類に応じ
適宜選択するとよい。
【0022】セメント組成物に対する水分の添加は、水
分以外の各成分を一カ所で同時に混合し、同時に混合す
るその時に行ってもよい。ただし、セメント混和剤と、
セメントとを混合して、いったんセメント組成物を得、
次いでそのセメント組成物と骨材を十分に混合後、水分
を添加、混合すると、均一なセメント成形物が得られて
更に好ましい。そのほかにも、セメント組成物に対する
水分の添加は、水分中にセメント組成物を分散させて行
ってもよい。
【0023】水分以外の各成分の混合、あるいは水分と
水分以外の成分との混合にはミキサを用いるとよい。ミ
キサはセメント組成物の混合に一般的に使用されている
タイプでよい。ミキサを用いて水分を添加する際、水分
と合わせて必要な乳化剤やその他溶媒等を添加してもよ
い。水分以外の各成分と水分とを混合するとスラリー状
の組成物が得られる。
【0024】このようにして得られたスラリー状の組成
物は通常、所定の型に流し込んで固化させ、セメント構
造物の主要構成材などに成型する。そのほかにも、他の
セメント組成物やその他の材料に塗布したり含浸させた
り、あるいは吹き付けて成型使用してもよい。固化は、
そのまま常温で自然硬化させればよい。必要に応じて低
温や高温で硬化させたり、スチームや水中で硬化させる
方法もある。
【0025】
【発明の効果】本発明のセメント混和剤およびセメント
組成物は上記のような構成でなるから取扱いは容易であ
り、防水性に優れ、乾燥による収縮を抑え、ひび割れ等
の劣化を防止することができる。また、セメント構造物
の構築に応用すると、耐久性に優れ、軽量なセメント構
造物を構築することができる。
【0026】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【0027】実施例1 ポリスチレンビーズと下記式(1)で示され、25℃の
粘度が60cStのメチルオクチルポリシロキサンとを
ポリスチレンビーズ/メチルオクチルポリシロキサン=
5/1の重量混合比で仕込み1時間浸漬してセメント混
和剤を得た。次いで前記セメント混和剤と普通ポルトラ
ンドセメントとを普通ポルトランドセメント100重量
部に対してセメント混和剤が12重量部となるよう計量
し、両者を混合してセメントの混合物を得た。 式(1)
【0028】
【化1】
【0029】次いで、そのセメントの混合物に更に骨材
として珪砂を普通ポルトランドセメントと同重量加えて
均一に混合し、スラリー状のセメント組成物を得た。JI
S R5201 に従って測定したフロー値が 160±2mm となる
ようにした。水、セメント比は0.64であった。得られた
スラリー状のセメント組成物を寸法40mm×40mm×160mm
の型の中に流し込んで成型し、JIS R5201 (セメントの
物理試験方法)、JISA1404 (建築用セメント防水剤の
試験方法)、JIS A1129 (モルタルおよびコンクリート
の長さ変化試験)に従い養生を行って試験体を得た。得
られた試験体をJIS R5201 に従い圧縮強度試験、JIS A1
404 に従い吸水試験を行い、JIS A1129に従い乾燥収縮
試験を行った。結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】混合比はメチルオクチルポリシロキサンA
と有機高分子材料Pとの混合比A/Pを表す。混和剤の
添加量は、セメント100重量部とした相対値である。
本実施例は、長期間強度低下がなく、防水性に優れるこ
とがわかった。
【0032】実施例2、3 メチルオクチルポリシロキサンとポリスチレンビーズと
からなる混和剤の混合比あるいは添加量を表の各欄に示
すように変えた以外は実施例1と同様な方法にて試験体
を得、実施例1と同様な方法で圧縮強度試験、吸水試験
並びに乾燥圧縮試験を行った。結果を表1に示す。本実
施例は実施例1と同様、長期間にわたって強度低下がな
く防水性に優れることがわかった。
【0033】実施例4、5 メチルオクチルポリシロキサンを、下記式(2)で示さ
れ、25℃における粘度が100CSの高重合メチルオ
クチルポリシロキサンに変えて試験体を得た。次いで、
実施例1と同様な方法で圧縮強度試験、吸水試験、乾燥
収縮試験を行った。 式(2)
【0034】
【化2】
【0035】実施例1〜5の結果から、取扱は容易であ
り、ひび割れを防止し、セメント構造物の構築に応用す
ると、耐久性に優れ軽量なセメント構造物を構築するこ
とができることもわかった。
【0036】比較例1 ポリスチレンビーズと普通ポルトランドセメントとを普
通ポルトランドセメントの量が100重量部に対してポ
リスチレンビーズが10重量部となるよう計量し、両者
を混合してセメントの混合物を得た。次いで実施例1で
用いたのと同様の珪砂を普通ポルトランドセメントと同
重量加えて、均一に混合しセメント組成物を得た。次
に、得られたセメント組成物から実施例1の場合と同様
の方法によって試験体を得た。次いで実施例1と同様の
方法で圧縮強度試験、吸水試験、乾燥収縮試験を行っ
た。結果を表1に示す。
【0037】本比較例は、吸水比が大きく、防水性に欠
けることがわかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 24:42) 103:65 111:27

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 100重量部のビーズ状有機高分子材料
    と、1〜100重量部の下記一般式(I) Ra 1b 2SiO(4-a-b)/2 (I) (R1 は同種又は異種の1価の炭化水素でその炭素原子
    数は2〜18、R2 はメチル基、a,bは0.01≦a
    ≦0.8且つ1.95≦a+b≦2.20)で示される
    オルガノポリシロキサンとを含む混合物からなることを
    特徴とするセメント混和剤。
  2. 【請求項2】 上記有機高分子材料が平均粒径2mm以下
    のポリスチレンビーズである請求項1に記載のセメント
    混和剤。
  3. 【請求項3】 100重量部のセメントと30重量部以
    下のオルガノポリシロキサン混合物とを含むセメント組
    成物であって、 そのオルガノポリシロキサン混合物が100重量部のビ
    ーズ状の有機高分子材料と、1〜100重量部の下記一
    般式(I) Ra 1b 2SiO(4-a-b)/2 (I) (R1 は同種又は異種の1価の炭化水素でその炭素原子
    数は2〜18、R2 はメチル基、a,bは0.01≦a
    ≦0.8且つ1.95≦a+b≦2.20)で示される
    オルガノポリシロキサンとからなることを特徴とするセ
    メント組成物。
  4. 【請求項4】 上記有機高分子材料が平均粒径2mm以下
    のポリスチレンビーズである請求項3に記載のセメント
    組成物。
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