JP2858004B1 - 高強度ポリマーセメント組成物 - Google Patents

高強度ポリマーセメント組成物

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Abstract

【要約】 【課題】 水硬性セメントと天然ケイ酸塩鉱物の微細粉
粒との混合物と、アクリル・スチレン共重合樹脂エマル
ジョンと酢酸ビニル・エチレン・塩化ビニル共重合樹脂
エマルジョンを組合せた混合水溶性合成樹脂エマルジョ
ンとを混練した、乾燥収縮率の小さい寸法安定性に極め
て優れた高強度ポリマーセメント組成物を提供する。 【解決手段】 水硬性セメントと二極性結晶体を有する
天然ケイ酸塩鉱物の微細粉粒の混合物に、アクリル・ス
チレン共重合樹脂エマルジョンと酢酸ビニル・エチレン
・塩化ビニル共重合樹脂エマルジョンを組合わせた混合
水溶性合成樹脂エマルジョンを混練、型詰め乾燥固化し
て得られる、乾燥収縮率が極めて小さいことを特徴とす
る寸法安定性に優れた高強度ポリマーセメント組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水硬性セメントと
水溶性合成樹脂エマルジョンを用いたポリマーセメント
組成物に関し、特に乾燥収縮性に優れた高強度ポリマー
セメント組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のポリマー系セメント組成物は水硬
性セメントと水溶性合成樹脂エマルジョンに、骨材とし
て砂利、砂等を混合し、コンクリートブロック、レン
ガ、タイル、石等の接着材として広く利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ポリマー系セメント組成物は、構造物の基材面の接着、
ないし、表面仕上げ材としては、有効な接着特性を示す
ものの、混練物を練り込みしたり、型詰めした場合、乾
燥固化体の乾燥収縮性、特に寸法安定性について、解決
すべき問題がある。
【0004】本発明は、水硬性セメントと天然ケイ酸塩
鉱物の微細粉粒との混合物と、アクリル・スチレン共重
合樹脂エマルジョンと酢酸ビニル・エチレン・塩化ビニ
ル共重合樹脂エマルジョンとを組合せた混合水溶性合成
樹脂エマルジョンとを混練し、該混練物を練り込みした
り型詰めした場合、乾燥固化体の寸法安定性に極めて良
好な値が得られる乾燥収縮性に優れた高強度ポリマーセ
メント組成物を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した問題
点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、水硬性セメント
と天然ケイ酸塩鉱物の微細粉粒の混合物に、アクリル・
スチレン共重合樹脂エマルジョンと酢酸ビニル・エチレ
ン・塩化ビニル共重合樹脂エマルジョンを組合わせた混
合水溶性合成樹脂エマルジョンを混練し、該混練物を型
詰め、固化乾燥して得られたポリマーセメント固化体の
収縮率が極めて小さい乾燥収縮性に優れた高強度ポリマ
ーセメント組成物になることを見出した。
【0006】現在、水溶性合成樹脂エマルジョンは、土
木、建築分野用の他、塗料、接着、フィルム加工用とし
て広く利用されている。水溶性合成樹脂エマルジョンと
しては、酢酸ビニル系エマルジョン、酢酸ビニル・アク
リル共重合樹脂エマルジョン、酢酸ビニル・エチレン共
重合樹脂エマルジョン、アクリル共重合樹脂エマルジョ
ン、アクリル・スチレン共重合樹脂エマルジョン、酢酸
ビニル・エチレン・塩化ビニル共重合樹脂の一種ない
し、それ以上を用い、水硬性セメントと混練し、主とし
て、セメント・モルタル、混和剤、タイル用接着剤、セ
メント用下地調整剤として、収縮性にあまり重点をおく
必要のない場所で、利用されている。
【0007】一般的には、上述した混練物を型枠の中に
練り込んだり、型詰めし、乾燥固化して得られた固化体
は、収縮が大きく、寸法安定性が、よくない。本発明で
は、ポリマーセメント固化体の寸法安定性の向上を目指
し、くり返し検討を重ねた結果、水溶性合成樹脂エマル
ジョンの中でも、アクリル・スチレン共重合樹脂エマル
ジョンと酢酸ビニル・エチレン・塩化ビニル共重合樹脂
エマルジョンとを組合せた、混合水溶性合成樹脂エマル
ジョンを用いることにより、水硬性セメントと天然ケイ
酸塩鉱物の微細粉粒との混合物と混練した混練物を、型
詰めし、乾燥固化することにより、以下に詳述するとこ
ろの天然ケイ酸塩鉱物のもつ電気特性からなる界面活性
効果を利用して得られたポリマーセメント固化体は、収
縮率は極めて小さく、寸法安定性に優れ、高強度ポリマ
ーセメント組成物となることがわかった。
【0008】すなわち、天然ケイ酸塩鉱物である鉄電気
石[NaFe3Al6B3Si6(OH)30] およびザクロ石[Fe3Al2(S
iO4)3] はそれぞれ二極性結晶体であるため、粉砕した
微細粉粒が独立した二極性結晶体を有し、これが水と接
触するとき天然ケイ酸塩鉱物のもつ電気特性により水を
電気分解し、水が水素イオン(H+ )と水酸イオン(O
- )に分解する。その際、プラスイオン(H+ )はイ
オン移動度が大きいため、水素ガス(H2)として放出
されるが、水酸イオン(OH-)は周囲の水分子(H
2O)と結合し[H2O+OH-=(H32-] 、ヒド
ロキシルイオン(H32-と呼ばれる界面活性物質に
変化し、界面活性効果を発生することがわかっている。
【0009】本発明ではこの特性を利用し、水硬性セメ
ントに骨材として粉砕した天然ケイ酸塩鉱物の微細粉粒
と微細ガラス粉粒を入れ、混合水溶性合成樹脂エマルジ
ョンと混合すると、この混合水溶性合成樹脂エマルジョ
ンの界面活性効果が得られる。その結果、水硬性セメン
トと混合樹脂成分との親和力が高まり、セメント結晶質
組成と水溶性合成樹脂とが緻密に絡み合った共重合体を
作り、寸法安定性を高め、高い曲げ特性と圧縮特性を示
す。なお天然ケイ酸塩鉱物の微細粉粒の粒度を50μm
以下にすると界面活性効果が促進されることがわかっ
た。さらに、混合水溶性合成樹脂エマルジョンはその界
面活性効果により、セメント結晶質組成とガラスとの間
に樹脂膜を形成する。その結果、セメント結晶質組成に
直接ガラスが接触しない状態となり、セメントとガラス
との反応を防止し、多量のガラス粉粒を添加した場合で
も極めて高い強度のガラスポリマーセメント材が得られ
ることがわかった。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の水硬性セメントとして
は、普通ポルトランドセメント、早強セメント、ホワイ
トセメント、アルミナセメントのいずれでもよいが、本
発明ではホワイトセメントを用いた。天然ケイ酸塩鉱物
の粉砕とガラス屑の粉砕は回転叩解式粉砕機を使用し
た。天然ケイ酸塩鉱物の微細粉粒の粒度は特に限定する
ものではないが、高い界面活性効果を得る上では50μ
m以下とすることが好ましい。また微細ガラス粉粒の粒
度は150μm〜10mm程度であればよい。
【0011】本発明の混合水溶性合成樹脂エマルジョン
としては、アクリル・スチレン共重合樹脂エマルジョン
(不揮発分50%以下省略)と酢酸ビニル・エチレン・
塩化ビニル共重合樹脂エマルジョン(不揮発分50%以
下省略)と組み合わせた混合水溶性合成樹脂エマルジョ
ン20〜50重量%濃度(不揮発分10〜25%)を用
いた。混合水溶性合成樹脂エマルジョンの組み合わせ割
合は、アクリル・スチレン共重合樹脂エマルジョン10
〜90重量部と酢酸ビニル・エチレン・塩化ビニル共重
合樹脂エマルジョン90〜10重量部を組み合わせ混合
し、それぞれ100重量部となるように調整した。
【0012】本発明の乾燥収縮性に優れた高強度ポリマ
ーセメント組成物としての混合水溶性合成樹脂エマルジ
ョンの組み合わせの好適な割合いは、アクリル・スチレ
ン共重合樹脂エマルジョン40〜60重量部、酢酸ビニ
ル・エチレン・塩化ビニル共重合樹脂エマルジョン40
〜60重量部である。
【0013】本発明の乾燥収縮性に優れた高強度ポリマ
ーセメント組成物は、天然ケイ酸塩鉱物の微細粉粒10
0重量部、ホワイトセメント100重量部に対し、混合
水溶性合成樹脂エマルジョン20〜50重量部からな
る。また、微細ガラス粉粒入り高強度ポリマーセメント
組成物は、天然ケイ酸塩鉱物の微細粉粒10〜90重量
部、微細ガラス粉粒20〜180重量部、ホワイトセメ
ント10〜90重量部に対し、混合水溶性合成樹脂エマ
ルジョン4〜36重量部からなる。
【0014】天然ケイ酸塩鉱物とは、電気石、ザクロ
石、ヒル石、ゼオライト、その他天然の岩石類を指す。
天然ケイ酸塩鉱物の中でも、電気石やザクロ石は、微細
粉粒とした場合においても独立した極性結晶体を有し、
電気特性が顕著であることは公知であるが、本発明の実
施例では、ザクロ石の微細粉粒を用いた。
【0015】
【実施例】以下実施例により、乾燥収縮性に優れた高強
度ポリマーセメント組成物について、詳しく説明する。
【0016】〔実施例1〕水硬性セメントとしてホワイ
トセメント100重量部、ザクロ石の微細粉粒100重
量部、混合水溶性樹脂エマルジョン40重量部(アクリ
ル・スチレン共重合樹脂エマルジョン不揮発分25%、
20重量部、酢酸ビニル・エチレン・塩化ビニル樹脂エ
マルジョン、不揮発分25%、20重量部)を混練し、
金属製型枠に詰め込んだ。固化脱型し、4週間後の固化
体の寸法計測と、強度試験を行なった。平均収縮率は
0.02%となり、曲げ強度205kgf/cm2、圧縮強度
943kgf/cm2となる結果を得た。混合水溶性合成樹脂
エマルジョンの代りに、アクリル・スチレン共重合樹脂
エマルジョン・不揮発分25%、単独で実施した場合
と、また、酢酸ビニル・エチレン・塩化ビニル樹脂エマ
ルジョン、不揮発分25%、単独で実施した場合、それ
ぞれ固化脱型、4週後固化体の寸法計測と強度試験を併
せて行なった。前者は、平均収縮率0.14%、曲げ強
度138kgf/cm2、圧縮強度793kgf/cm2、後者は平
均収縮率0.08%、曲げ強度122kgf/cm2、圧縮強
度787kgf/cm2であった。
【0017】〔実施例2〕実施例1に準じ、水硬性セメ
ント80重量部、ザクロ石微細粉粒80重量部、微細ガ
ラス粉40重量部、混合水溶性合成樹脂エマルジョン3
2重量部(アクリル・スチレン共重合樹脂エマルジョ
ン、不揮発分25%、16重量部、酢酸ビニル・エチレ
ン・塩化ビニル樹脂エマルジョン、不揮発分25%、1
6重量部)を混練し、金属製型枠に詰め込んだ。固化脱
型し、4週間後の固化体の、寸法計測と強度試験を行な
った。平均収縮率は0.01となり、曲げ強度191kg
f/cm2、圧縮強度730kgf/cm2であった。
【0018】〔実施例3〕実施例1に準じ、混合水溶性
合成樹脂エマルジョンのアクリル・エチレン共重合樹脂
エマルジョン、不揮発分25%と酢酸ビニル・エチレン
・塩化ビニル共重合樹脂エマルジョン、不揮発分25%
との混合の組み合せ割合を変化した場合の試験結果を表
1に示す。
【表1】
【0019】
【発明の効果】水硬性セメントに天然ケイ酸塩鉱物の混
合物と混合水溶性合成樹脂エマルジョンとを混練、固化
したとき、乾燥収縮率が極めて低い寸法安定性に優れた
高強度のポリマーセメント組成物を見出したことによ
り、建設基礎資材としての信頼性が確保される。本発明
では、骨材として多量のガラス粉粒を添加することがで
きるので、近年問題化しているガラス屑を資源として有
効活用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C04B 24:26 ) (56)参考文献 特開 昭57−77059(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 28/02 C04B 14/04 C04B 18/16 C04B 14/22 C04B 24/26

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水硬性セメントと天然ケイ酸塩鉱物の微
    細粉粒との混合物と、アクリル・スチレン共重合樹脂エ
    マルジョンと酢酸ビニル・エチレン・塩化ビニル共重合
    樹脂エマルジョンとを組み合せた混合水溶性合成樹脂エ
    マルジョンとを混練、固化してなる高強度ポリマーセメ
    ント組成物。
  2. 【請求項2】 水硬性セメントと天然ケイ酸塩鉱物の微
    細粉粒と微細ガラス粉粒との混合物と、アクリル・スチ
    レン共重合樹脂エマルジョンと酢酸ビニル・エチレン・
    塩化ビニル共重合樹脂エマルジョンとを組み合せた混合
    水溶性合成樹脂エマルジョンとを混練、固化してなる高
    強度ポリマーセメント組成物。
  3. 【請求項3】 天然ケイ酸塩鉱物の微細粉粒50μm以
    下を用いる請求項1又は2に記載の高強度ポリマーセメ
    ント組成物。
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