JP3074009B2

JP3074009B2 - ポリマーセメント硬化体の製造方法

Info

Publication number: JP3074009B2
Application number: JP26057990A
Authority: JP
Inventors: 公伸芦田; 雅夫松本
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 2000-08-07
Anticipated expiration: 2015-08-07
Also published as: JPH04140111A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、合成樹脂エマルジョン及び／又は合成ゴム
ラテックスと高性能減水剤を併用してセメント硬化体を
製造する混練り方法に関し、特に、低水セメント比の密
実な耐久性に優れたポリマーセメント硬化体の製造方法
に関する。

［従来の技術およびその課題］近年、モルタルやコンクリートの耐久性が問題となっ
ており、信頼性のあるセメント硬化体が要望されてい
る。

即ち、モルタルやコンクリートにおいて、コンクリート表面からの炭酸ガスの侵入に起因する中
性化により、コンクリート内部のpHが低下して、鉄筋が
腐食したり、セメント水和物が分解したりする。

コンクリート表面から内部への塩素イオンの侵入によ
り鉄筋が腐食する。

骨材中のシリカと、セメントから溶出するアルカリ分
とが膨張反応を起こす。

骨材として海砂を使用した場合、鉄筋が腐食する。

等の理由によりコンクリートの耐久性が低下するとい
う課題があった。

これらの課題を解決する一つの方法として、ポリマー
セメント硬化体の曲げ強度や接着強度を向上させるこ
と、ひび割れの発生を防止すること及びポリマーセメン
ト硬化体の密実性を高めて耐久性を改善すること等のた
めに、種々のポリマーエマルジョン、例えば、アクリル
系、酢酸ビニル系、塩化ビニリデン系、塩化ビニル系、
スチレンブタジエン系及びクロロプレン系等を用いたポ
リマーセメント硬化体が検討されてきた。

また、従来よりコンクリートの耐久性を高めるために
水セメント比を低減し、かつ、流動性を確保する混和剤
として減水剤が知られている。

即ち、減水剤とは、セメント混練物の流動性を損なわ
ず、水セメント比を低減し、セメント硬化体を緻密化す
ることによって、有害なガスや塩素イオンの浸透を防止
し、セメント硬化体の耐久性を改善するための混和剤で
あり、特に効果のあるものとして高性能減水剤が挙げら
れる。

そして、一般に、高性能減水剤は後添加する方が少量
で済むこと、即ち、後添加の方が流動性が良くなること
が種々の文献に示され、当業界では高性能減水剤を後添
加することは常識ともなっている。

また、セメント硬化体の耐久性を向上する方法とし
て、これら高性能減水剤を使用し低水セメント比とする
ことがなされている。

しかしながら、セメント硬化体にひび割れが生じた場
合には、耐久性という面で劣るという課題があり、ひび
割れの生じにくいセメント硬化体の提供が望まれてい
た。

以上のことから、ポリマーエマルジョンと高性能減水
剤との併用が考えられるが、通常の混練り方法におい
て、ポリマーエマルジョンと高性能減水剤を使用して低
水セメント比とした場合、セメント混練物の流動性が大
きく低下するために、十分な作業性を確保することが困
難であるという課題があった。

また、従来SEC（Sand Enveloped with Cement）工法
やDM（Double Mixing）工法など、混練り水の分割添加
によって、セメント混練物の練り上がり特性や硬化後の
物性を改善する方法などが提案されているが、ポリマー
エマルジョンと高性能減水剤との併用においては、それ
らの方法のみでは十分な効果が得られなかった。

さらに、その使用材料の添加順序や添加方法等によっ
て、セメント混練物の練り混ぜにおける順序は、無数の
組合わせが考えられるが、ポリマーエマルジョン又はポ
リマーラテックスと高性能減水剤とを併用する系におい
ては、いまだにその練り混ぜ方法は確立されていなかっ
た。

本発明者らは、以上の課題を解決すべく種々検討を行
った結果、ポリマーエマルジョンと高性能減水剤を併用
する場合、混練の手順として、高性能減水剤とセメント
と適量の水とを混練させて、十分な流動性を確保してか
ら、ポリマーエマルジョン又はポリマーラテックスを添
加すれば作業性と耐久性の良いセメント混練物ができる
知見を得て本発明を完成するに至った。

［課題を解決するための手段］即ち、本発明は、水硬性物質、高性能減水剤及び水を
混練した後、合成樹脂エマルジョン及び／又は合成ゴム
ラテックスを混合し、再度混練することを特徴とするポ
リマーセメント硬化体の製造方法である。

以下、本発明について詳しく説明する。

本発明に係る水硬性物質とは、セメント質物質を主成
分とするもので、さらに、通常、セメントコンクリート
に用いられている急硬材、膨張材、高強度混和材及びそ
の他各種の水硬性混和材等や超微粉を併用することも可
能である。

セメント質物質としては、普通、早強、超早強及び白
色等の各種ポルトランドセメント、超速硬セメント並び
にアルミナセメント等が用いられる。

超速硬セメントとしては、小野田セメント（株）製商
品明「ジェットセメント」や電気化学工業（株）製商品
名「デンカスーパーセメント」などが挙げられる。

アルミナセメントとしては、電気化学工業（株）製商
品名「デンカアルミナセメント１号」や「デンカアルミ
ナセメント２号」などが挙げられる。

また、中庸熱セメント、高炉セメント及びフライアッ
シュセメント等の低発熱セメント並びに耐硫酸塩セメン
トの使用も可能であり、高炉スラグやフライアッシュを
通常の混合セメント以上に含有したものの使用や、高硫
酸塩スラグセメントや改良高炉セメントなどの使用も可
能であり、適当な養生方法を用いれば、水酸化カルシウ
ムや酸化カルシウムなども使用可能である。

セメント質物質の粒径は、通常５〜30μのものが使用
されているが、水硬性を有するものであればもちろんこ
れより小さいもの、あるいは、大きいものも使用できる
ことはいうまでもない。

また、本発明では、セメント質物質に無機質の超微粉
を組み合わせて水硬性物質として、より低水セメント比
とした複合材料も有効である。

ここで、超微粉とは、セメント質物質より１オーダ
ー、好ましくは２オーダー小さい粒子であり、例えば、
平均粒径が１μ以下のものである。

超微粉の成分的な制限は特にないが、水に対して易溶
性のものは適当でない。また、その製造方法は、液相、
気相、粉砕及び分級、又は、それらの組合わせ等いずれ
の方法でも良く、特に制限されるものではないが、経済
性の面からは、粉砕、分級によって製造されるものや、
副生成物として、気相によって製造されるものが好まし
い。

具体的には、高炉スラグやフライアッシュなどの微粉
砕物並びにシリコン、含シリコン合金及びジルコニア等
の製造時の副産物であるシリカ質ダストやシリカヒュー
ムなどが好ましい。その他、炭酸カルシウム、シリカゲ
ル、オパール質硅石、酸化チタン、酸化アルミニウム、
酸化ジルコニウム、各種ガラス、ベントナイト等の粘土
鉱物やその仮焼物、非晶質アルミノシリケート、酸化ク
ロム及び活性炭等の超微粉も使用可能である。

超微粉の使用量は、混練物の流動性、緻密性の面から
セメント質物質100重量部に対して、３〜50重量部が好
ましく、５〜30重量部がより好ましい。３重量部未満で
は、超微粉を加えない場合に比べて、混練物の良好な流
動性を得ることが難しく50重量部を越えると、同様に良
好な流動性が得られにくい。

本発明に係る高性能減水剤としては、ポリオキシカル
ボン酸塩、リグニンスルホン酸塩、高級多価アルコー
ル、アルキルアリルスルホン酸塩、芳香族多環縮合物ス
ルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物の
塩、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、
高分子量リグニンスルホン酸塩及びポリカルボン酸塩等
が挙げられ、そのうち、ナフタレンスルホン酸ホルマリ
ン縮合物の塩が特に好ましい。また、これらを組み合わ
せたものも十分に使用できる。

高性能減水剤の使用量は、水硬性物質100重量部に対
して、固形分換算で0.15重量部が好ましく、0.1〜３重
量部がより好ましい。0.1重量部未満では良好な流動性
を得ることが難しく、５重量部を越えても、より以上の
添加効果は得られにくい傾向がある。

次ぎに、本発明に係る合成樹脂エマルジョン及び／又
は合成ゴムラテックス（以下ポリマーという）について
説明する。

合成樹脂エマルジョンとは、ビニルポリマーを示し、
アクリル系、酢酸ビニル系、塩化ビニリデン系及び塩化
ビニル系等が挙げられる。また、これらの単独あるいは
二種類以上を共重合や併用することは当然可能である。

共重合体の具体例としては、例えば、塩化ビニリデン
（PVDC）／ブチルアクリレート（BA）共重合体、エチレ
ン（Ｅ）／酢酸ビニル（VAc）共重合体及び酢酸ビニル
／バーサチック酸ビニル共重合体等が挙げられる。これ
らのうち、コンクリートとの接着力が良好な酢酸ビニル
系のものが特に好ましい。

また、酢酸ビニル系合成樹脂エマルジョンに耐候性、
耐アルカリ性及び耐水性を向上させるために、他のモノ
マーを共重合させることは好ましい。

また、本発明の合成ゴムラテックスとは、ジエンモノ
マーから合成された合成ゴム質であり、スチレン／ブタ
ジエン共重合体（SB）、アクリロニトリル／ブタジエン
共重合体（NB）、メチルメタクリレート／ブタジエン共
重合体（MB）、ポリブタジエン及びポリクロロプレン等
が挙げられる。

本発明のポリマーは、乳化安定剤として界面活性剤を
使用したものが好ましいが、これに限定されるものでは
なく、乳化安定剤として水溶性高分子を使用したものも
使用可能である。

以上のようにして得られたポリマーの使用量は、水硬
性物質100重量部に対して、固形分として１〜100重量部
が好ましい。１重量部未満では、十分な効果が得られ
ず、100重量部を越えて添加しても、それ以上の物性改
善にはつながらない。

混練水の使用量は、特に制限はないが、本発明のポリ
マーセメントの目的から考えて、混練水／水硬性物質の
重量比（以下水比という）の小さいものが好ましい。な
お、混練水には、ポリマーに含まれている水の重量も含
むのが一般的である。具体的には、水比は、50％以下が
好ましく、40％以下がより好ましく、30％以下がもっと
も好ましい。

本発明では、以上の水硬性物質、ポリマー、減水剤及
び水を主成分とするが、必要に応じて、他の材料、例え
ば、細骨材、粗骨材、消泡剤等の各種混和剤や混和材及
び各種補強材等を加えることも可能である。

各材料の練り混ぜ順序は、均一に混合できれば、特
に、限定されるものではないが、先ず最初に、減水剤と
セメントと適量の水とを混練させて、次に、ポリマーを
混合する方法が、練り上がりの流動性の低下の防止、耐
久性の良いセメント混練物の調整などの面から好まし
い。

先ず最初の減水剤とセメントと適量の水（以下一次水
という）との混練について（以下一次練りという）説明
する。

減水剤をセメント粒子に十分に混合させるため、セメ
ント混練物の流動性を得る目的で使用する減水剤をセメ
ントと最初に混練する。先に減水剤をセメント粒子に十
分に混合させておけば、後からポリマーを練り混ぜて
も、減水剤の効果が低下することが少なくなるからであ
る。なお、この時に用いる一次水の量は、練り混ぜ水か
らポリマーに含まれている水の量を差し引いた量を用い
るのが最適であるが、この量より少なくすることも可能
である。また、ポリマーとして、粉末状のものを用いる
場合は、一次水として練り混ぜ水全部を使用しても良い
し部分的であっても良い。しかし、一次水をなるべく多
くして、一次練り時に十分な流動性を確保することが好
ましい。また、低水比でポリマーとしてエマルジョンを
用いる場合、エマルジョン側に大部分の水があるため、
少量の水しか一次水として残らないことがある。この場
合は、一次練り時においては、十分な流動性が得られな
いが、減水剤をセメント粒子に十分に作用させておけ
ば、後でポリマーを加えた時点で十分な流動性が得られ
る。従って、最初に減水剤とセメントと一次水とを混練
する目的は、減水剤をセメント粒子に十分に作用させる
ためであり、さらに、一次水／水硬性物質比には制限が
ないので、前述のSEC工法やDM工法とは思想が異なるも
のである。

さらに、この一次練り時に、ポリマー以外の他の材
料、例えば、細骨材、粗骨材、各種混和剤又は混和材及
び各種補強材等を加えて混練することも可能である。

また、この一次練りにおける混練り時間は、使用する
ミキサーにもよるが、その目的から考えて、15秒以上が
好ましい。15秒未満では減水剤のセメント粒子に対する
混合が不十分となる傾向がある。また、混練り時間が長
い場合は、いくら長くても構わないが、常識的な範囲で
は15分以内である。

次に、一次練りした後に、ポリマーを加える。

ポリマーは、ミキサー回転中に加えても良いし、ま
た、ミキサーを止めてから加えても良い。いずれにして
も、ポリマーは、一次練り終了後に加えることが好まし
い。

また、ポリマーと前後して、あるいは、同時に他の材
料、例えば、各種消泡剤を加えることも可能である。

ポリマー混合後の練り混ぜ時間は、使用するミキサー
にもよるが、均一な混練物を得るために、30秒以上が好
ましい。30秒未満では、均一な混練物が得られにくい。
また、混練り時間が長い場合は、いくら長くても構わな
いが、常識的な範囲では15分以内である。

以上、説明してきたのポリマー、減水剤、水硬性物
質、及び、水を基本材料とするセメント混練物におい
て、上記説明の混練方法を用いれば、流動性の良いセメ
ント混練物が得られる。更に、高性能減水剤を用いて、
低水比とすれば、耐久性の優れたセメント混練物が得ら
れる。従って、本発明の方法にて得られるセメント混練
物の用途としては、一般のコンクリート構造物は勿論の
こと、耐久性を必要とするコンクリート構造物、コンク
リート構造物の補修部分、道路等の舗装材、床材、屋根
材、防食材、オーバーレイ材等の用途が考えられる。

［実施例］以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。

実施例１表−１におけるセメント配合を用いて、表−２の混練
方法を実施し、その流動性と圧縮強度を表−３に示す。
なお、セメント混練物の流動性は、JIS R 5201（モルタ
ルのフロー試験）に準じ、フローテーブルでの15回の落
下は行なわず、静置フローにて測定した。

＜使用材料＞セメント（Ｃ）：小野田セメント（株）製白色ポルトラ
ンドセメント高性能減水剤（SP）：第一工業製薬（株）商品名「セル
フロー110P」主成分ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮
合物の塩ポリマーα（Ｐ）：スチレン／ブタジエン／合成ゴム共
重合体、武田薬品工業（株）製（固形分約45％）ポリマーβ（Ｐ）：エチレン／酢酸ビニル／ブチルアク
リレート共重合体、電気化学工業（株）製（固形分約50
％）細骨剤（Ｓ）：東北硅砂（株）製「４号硅砂」、「５号
硅砂」及び「６号硅砂」混合品消泡剤（DE）：東邦化学（株）製商品名「プロナール50
2」主成分非イオン界面活性剤水（Ｗ）：水道水超微粉（SF）：シリカヒューム表−３の結果から、混練方法番号１−２と１−５は、
他の方法に比べて流動性においては、明らかな改善効果
があることが明らかである。

実施例２表−４に示すセメント配合を用いて、表−５の混練方
法を検討し、その流動性を測定した。結果を表−５に併
記する。

なお、セメント混練物の流動性は、JIS A 1173（ポリ
マーセメントモルタルのスランプ試験方法）に準じた。

＜使用材料＞セメント（Ｃ）：電気化学工業（株）製普通ポルトラ
ンドセメントポリマーγ（Ｐ）：エチレン／酢酸ビニル共重合体（乳
化剤：ノニオン系）、電気化学工業（株）製（固形分約
45％）細骨材（Ｓ）：東北硅砂（株）製「６号硅砂」表−５の結果から、混練方法番号２−２と２−５は、
他の方法に比べて流動性においては、明らかな改善効果
があることが明らかである。

実施例３表−６におけるコンクリート配合において、表−７の
混練方法を検討し、その流動性を測定した。その結果を
表−７に併記する。なお、コンクリートの流動性は、ス
ランプ試験に準じたが、フローにて測定した。

＜使用材料＞セメント（Ｃ）：電気化学工業（株）製早強ポルトラン
ドセメント細骨材（Ｓ）：相模川産川砂、木更津産細目砂を混合
品粗骨材（Ｇ）：青梅産硬質砂岩砕石、５〜13mm 表−７の結果から、混練方法番号３−２と３−５は、
他の方法に比べて流動性においては、明らかな改善効果
があることがあきらかである。

［発明の効果］以上から、高性能減水剤とポリマーを併用するセメン
ト混練物において、本発明の製造方法を用いることによ
って、従来にも増して、良好な流動性（作業性）を得る
ことができ、緻密で耐久性の高いセメント硬化体を得る
ことができる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ //(Ｃ０４Ｂ 28/00 24:00 24:26） (56)参考文献特開昭59−146962（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−130309（ＪＰ，Ａ) 大濱喜彦・出村克宣著「ポリマーコンクリート」株式会社シーエムシー（1984．２．27）ｐ．56”３．４液状ポリマー混入ポリマーセメントコンクリート（モルタル）の性質”の項徳本実著「ポリマー混入コンクリート」（株）高分子刊行会第１版（1995．２．１）ｐ．70〜72”２．練り混ぜ（混練）（Ｍｉｘｉｎｇ）”の項 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B28C 7/04 C04B 28/00 C04B 24/00 C04B 24/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水硬性物質、高性能減水剤及び水を混練し
た後、合成樹脂エマルジョン及び／又は合成ゴムラテッ
クスを混合し、再度混練することを特徴とするポリマー
セメント硬化体の製造方法。