JP3423670B2 - ポリマーセメント組成物の製造方法およびポリマーセメント組成物 - Google Patents
ポリマーセメント組成物の製造方法およびポリマーセメント組成物Info
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Description
組成物に関し、より詳細には、セメントと、ポリマーと
を含み、さらにオートクレーブを用いて養生を行うこと
により製造されるポリマーセメント組成物の製造方法お
よび該方法により製造されるポリマーセメント組成物に
関する。
ント組成物における早期強度発現を目的として広く行わ
れており、プレキャストコンクリート製品の製造におい
ては特に利用されている。しかしながら、オートクレー
ブ養生を行うことにより、コンクリートのpHが低下し
て中性化が促進され、コンクリート内部に埋設された鉄
筋の腐蝕が促進されるということも知られており、オー
トクレーブ養生のさらに広い適用性を制限する要因とさ
れている。
クリートに含有させたいわゆるポリマーセメントモルタ
ルや、ポリマーコンクリートは、内部にポリマーフィル
ムが形成されることにより、組織が緻密化され、強度、
中性化、塩害に対する抵抗性、耐薬品性の向上といった
好ましい特性の向上が期待される。このため、ポリマー
セメントモルタル及びポリマーコンクリートに対してオ
ートクレーブ養生を適用することにより、さらに良好な
特性を有するポリマーセメント組成物を得ることができ
ることが期待できる。
モルタルおよびポリマーコンクリートの製造において
は、オートクレーブ養生を行う試みがなされていないの
が現状であり、早期強度発現性を有し、さらに強度、中
性化による劣化、塩害に対する抵抗性が付与されたポリ
マーセメントモルタル及びポリマーコンクリート製品が
望まれている。
まで早期強度発現性を有し、さらに強度を向上させ、中
性化による劣化、塩害に対する抵抗性を付与することが
可能とし、中性化および塩害防止のための永久型枠や、
ヒューム管、パイルなどのプレキャスト製品、特に耐酸
性プレキャスト製品を提供することが可能な、高品質の
ポリマーセメントモルタルおよびポリマーコンクリート
を提供することが必要とされている。
発明のポリマーセメント組成物の製造方法およびポリマ
ーセメント組成物を提供することにより解決することが
できる。
ば、セメントと、5質量%〜20質量%のスチレンブタ
ジエン共重合体と、水と、骨材、シリカ、高炉スラグ、
またはそれらの混合物から選択される少なくとも1種と
を含むセメント組成物を硬化させる工程と、該硬化体を
オートクレーブにより養生する工程とを含むポリマーセ
メント組成物の製造方法が提供される。
組成物の水銀ポロシメータによって測定される細孔容積
分布の大径側の最初のピークが250nm以下に存在す
る、ポリマーセメント組成物の製造方法が提供される。
リマーセメント組成物の吸水率(WA:%)が、ポリマ
ーバインダ比(PBR:%)に対して下記式(1)
る。
レン、ポリブタジエン、スチレンブタジエン共重合体、
ポリクロロプレン、イソブチレン−イソブチレン、ポリ
(エチレン−プロピレン)共重合体、フッ素ゴム、アク
リロニトリルブタジエンゴム、アクリロニトリルスチレ
ンブタジエン共重合体、およびこれらの混合物を使用す
ることができる。
成物は、曲げ強さFb(MPa)がポリマーバインダ比
(PBR:%)に対して下記式(2)
リマーセメント組成物は、中性化深さが8.0mm以下
となるようにオートクレーブ養生される、ポリマーセメ
ント組成物の製造方法が提供される。
ラグ、またはそれらの混合物から選択される少なくとも
1種を含有させる工程をさらに含むことができる。
トと、5質量%〜20質量%のスチレンブタジエン共重
合体と、骨材、シリカ、高炉スラグ、またはそれらの混
合物から選択される少なくとも1種とを含有するポリマ
ーセメント組成物であって、該ポリマーセメント組成物
は、中性化深さが8.0mm以下である、ポリマーセメ
ント組成物が提供される。
リマーセメント組成物の48時間吸水率(WA:%)
が、ポリマーバインダ比(PBR:%)に対して下記式
(1)
は、曲げ強さFb(MPa)がポリマーバインダ比(P
BR:%)に対して下記式(2)
本発明において用いることができるセメントとしては、
これまで知られているいかなるセメントでも用いること
ができ、このようなセメントとしては、具体的には例え
ば、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、耐硫酸塩ポルトランドセメント、シリカセ
メント、フライアッシュセメント、高炉セメント、超速
硬セメント、白色ポルトランドセメント、混合セメン
ト、アルミナセメント、マグネシアセメント、及びこれ
らの混合物を挙げることができる。
ーとしては、例えばポリイソプレン、ポリブタジエン、
スチレンブタジエン共重合体、ポリクロロプレン、イソ
ブチレン−イソブチレン、ポリ(エチレン−プロピレ
ン)共重合体、フッ素ゴム、アクリロニトリルブタジエ
ンゴム、アクリロニトリルスチレンブタジエン共重合
体、およびこれらの混合物を挙げることができる。
メント組成物の製造方法においては、特に混合の際の便
宜の点からポリマーエマルジョン、乳化物とされている
ことが好ましい。このようなポリマーエマルジョンを形
成する際には、従来知られているいかなる界面活性剤
や、分散安定剤、シリコーンエマルジョン系消泡剤を用
いることもでき、本発明においては、ポリマーセメント
組成物中にこれらの界面活性剤や分散安定剤が含有され
ていてもよい。
れまで知られているいかなる骨材であっても用いること
ができる。このような骨材としては具体的には、海砂、
山砂、川砂、陸砂、砕砂、高炉スラグ、川砂利、山砂
利、陸砂利、海砂利、砕石、鉱滓といった従来用いられ
ている骨材を適宜混合して用いることも可能である。さ
らに発明のコンクリート組成物には、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、防錆剤、起泡剤、高純度シリカ、フライアッシュや
高炉スラグといった混和剤、膨張剤等を適宜添加して用
いることができる。特に、本発明においては、上述した
骨材に、混和剤として用いられる高純度シリカまたは高
炉スラグを混合して用いることが好ましい。
としては、ポリマーの質量に対するバインダの質量の比
(P/B)が、20%以下となる範囲で用いることが好
ましい。なお、ポリマー/バインダ比については、JI
SA1171にしたがって定めることができる。また、
本発明においてはバインダとは、広く結合材のことを意
味し、セメントのみを意味する場合の他、必要に応じて
用いられる混和剤が混合されて用いられる場合にはセメ
ントと、混和剤との混合物を意味するものとする。
る場合には、まずセメントと、水と、ポリマーエマルジ
ョンとを混合し、これらの混合物を型枠に流し込んで硬
化体を形成させる。ついでこのようにして形成された硬
化体を型枠から取り出し、オートクレーブに配置してオ
ートクレーブ内で養生を行う。この際の養生条件として
は、これまで知られているいかなる条件でも用いること
ができるが、具体的には180℃、1.01MPa、3
時間程度の条件のオートクレーブにおいて養生を行うこ
とができる。このオートクレーブ養生に先だって、湿空
を用いた養生を組み合わせて用いることもできる。この
湿空養生の条件としては20℃、80%RHの湿空を用
い、期間を数日間として行うことができる。
法により製造することができるポリマーセメント組成物
の強度、吸湿性および中性化深さは、用いるポリマーの
種類により大きく変動する。この理由としては推定の域
を出るものではないが、ポリマーの耐熱性、吸水性が関
与しているものと考えられる。特に本発明においては本
発明者らは、上述したポリマーから形成されるエマルジ
ョンを用いることにより、オートクレーブ養生により強
度低下を生じさせることなく、硬化体の特性が良好なポ
リマーセメント組成物を製造することができることを見
出し、本発明に至ったものである。
法により製造されるポリマーセメント組成物の吸水率
は、JIS A 6203にしたがって、水中浸漬法に
より測定し、水中浸漬前および水中浸漬後48時間の質
量を測定して、下記式(1)
が好ましい。
ーセメント組成物の強度としては、JISA1171
「ポリマーセメントモルタルの作り方」に準拠して製造
したポリマーセメント組成物が、JIS A 1172
「ポリマーセメントモルタルの強さ試験方法」にしたが
って測定した場合に、その曲げ強度(MPa)が、下記
式(2)
もできる。
製造方法により製造されるポリマーセメント組成物は、
その中性化深さが、8.0mm以下とすることが好まし
い。この際の中性化深さの測定方法としては、JIS
A 6203にしたがって、14d促進中性化試験装置
(条件;30℃、60%(RH)、CO2濃度5.0
%)内に供試体を静置した後、供試体を二分割し、その
断面にフェノールフタレインの1%アルコール溶液を噴
霧し、赤色に変化しない部分を中性化領域として中性化
深さを測定する方法により、測定するものとする。
リマーセメント組成物の中性化の指標となる値であり、
特に本発明により得られるポリマーセメント組成物は、
中性化深さが小さく、したがって中性化に対して優れた
抵抗性を示す。この理由としては種々の要因がありその
理由は推定の域を出るものではないが、本発明者らは、
特にSBRといった上述のポリマーを用いて、オートク
レーブ養生を行うことにより、加熱されたポリマー被膜
が溶融して、ポリマーが緻密にセメント成分中に分散し
て行き、良好な充填効果を示すこと、およびポリマーの
熱特性との相乗的な効果により、良好な中性化抵抗性が
得られるものと推定している。
積分布は、できるだけ小さいことが、緻密なポリマーセ
メント組成物の構造を得るためには好ましい。本発明に
おいて製造されるポリマーセメント組成物の細孔容積分
布としては、水銀ポロシメータにより測定される細孔径
が2400nm以下に細孔径の分布におけるピークを有
していることが好ましく、さらには、細孔容積分布の大
径側の最初のピークが250nm以下に存在しているこ
とが、良好な強度、吸水性、および耐中性化性を得るた
めは好ましい。
細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるもの
ではない。
メント組成物を、以下の手順により製造した。
セメント」に記載されている普通ポルトランドセメント
を使用した。
を使用した。この際、高炉スラグ微粉末および高純度シ
リカは、表1及び表2に示した特性のものを用い、それ
ぞれ添加量をそれぞれ質量比で0、30、40および5
0%とした組成物を製造した。なお、高炉スラグ及び高
純度シリカの添加量は、バインダに対する代替率(SL
(%))であり、セメントの質量のうち、所定量を高炉
スラグまたは高純度度シリカで置き換えた割合である。
物理試験方法」に規定する豊浦けい砂を使用した。
ジョン セメント混和用ポリマーディスパージョンとしては、J
IS A 6203「セメント混和用ポリマーディスパ
ージョン及び再乳化形粉末樹脂」に規定するスチレンブ
タジエン共重合体(SBR)ラテックスを使用した。ま
た、ポリマーディスパージョンの全固形分に対して、シ
リコーンエマルジョン系消泡剤(有効シリコーン分30
%)を、有効固形分として0.7%(質量%)添加し
た。
ディスパージョンとして、エチレン−酢酸ビニル(EV
A)エマルジョンおよびポリアクリル酸エステルエマル
ジョンを用い、実施例と同様にして添加量を変化させて
ポリマーセメント組成物とした。表3に用いたポリマー
ディスパージョンの特性を示す。
るポリマーセメントモルタルの作り方)にしたがって、
セメント:細骨材=1:3(質量比)とし、ポリマーセ
メント比(PBR)を0、5、10、15、20%と
し、そのフロー値が170±5と一定になるように水量
を調節して供試組成物を混練りした。供試組成物を寸法
40mm×40mm×160mmに成形し、湿空(20
℃、80%(RH))2日間の養生を行った後、オート
クレーブ養生(180℃、1,01MPa、3時間)を
行って供試体を製造した。
さ試験方法)にしたがって、供試体の曲げ及び圧縮強さ
の試験を行った。
供試体の水中浸漬前の質量と、48時間の水中浸漬後の
供試体の質量を測定し、この差から吸水率を測定した。
4d促進中性化試験装置(条件;30℃、60%(R
H)、CO2濃度5.0%)内に供試体を静置した後、
供試体を二分割し、その断面にフェノールフタレインの
1%アルコール溶液を噴霧し、赤色に変化しない部分を
中性化領域として中性化深さを測定した。
×160mmの供試体の内部から資料を採取し、試料を
粒径約3mmに粉砕した。粉砕後、エタノールで洗浄し
てD−dry処理を行い、水銀圧入試器ポロしメータを
用いて細孔半径3.75〜7500nmの範囲で細孔容
積を測定し、全細孔容積(TPV)を求めた。
図10に示す。図1および図2は、混和剤として高炉ス
ラグを添加した場合の結果であり、それぞれ図1および
図2について、それぞれ左から、SBR(実施例)、E
VA(比較例)、PAE(比較例)をポリマーエマルジ
ョンとして加えた結果を示している。また、添加したポ
リマーエマルジョンの固形分を変化させたサンプルにつ
いては、0(○)、5(△)、10(□)、15
(◇)、20(●)%としてプロットされている。図3
および図4は、それぞれ図1および図2と同様のプロッ
トを混和剤として高純度シリカを添加した場合について
行った図である。
を、ポリマー/バインダ比(PBR)を横軸として示し
た図である。図5〜図8についてもそれぞれ左からポリ
マーエマルジョンはSBR(実施例)、EVA(比較
例)、PAE(比較例)の順である。図5および図6は
混和剤としてスラグの添加量を変化させた供試体につい
てそれぞれ0(○)、30(△)、40(□)、50
(◇)でプロットしたものであり、図7および図8は、
同様のプロットを混和剤を高純度シリカとした場合のプ
ロットを示している。図7および図8においては、高純
度シリカの添加量が異なっている供試体について、それ
ぞれ図6および図7と同様に、0(○)、30(△)、
40(□)、50(◇)でプロットしてある。
よび圧縮強さの双方について、SBRを添加した供試体
は、従来ポリマーセメント組成物に用いられているEV
AおよびPAEに比較してオートクレーブ養生による強
度低下がなく、良好な結果が得られているのがわかる。
たグラフを示す。図9は、混和剤として高炉スラグを0
(○)、30(△)、40(□)、50(◇)%と変化
させた場合に、それぞれSBR(実施例)、EVA(比
較例)、PAE(比較例)についてのプロットであり、
図10は、高純度シリカについての同様のプロットであ
る。図9および図10に示されるように、ポリマーエマ
ルジョンとしてSBRを用いた本発明の実施例では、高
炉スラグおよび高純度シリカいずれの場合にも同一の混
和剤添加量について比較すると吸水率が低く、オートク
レーブ養生が吸水率を低減させる効果を有することを示
している。
したグラフを示す。図9および図10と同様に、図11
は、混和剤として高炉スラグを0(○)、30(△)、
40(□)、50(◇)%と変化させた場合に、それぞ
れSBR(実施例)、EVA(比較例)、PAE(比較
例)についてのプロットであり、図12は、高純度シリ
カについてプロットした結果である。図11および図1
2に示されるように、本発明のポリマーセメント組成物
は、比較例よりも優れた中性化に対する抵抗性を示して
おり、オートクレーブ養生により、中性化に対する抵抗
性を付与することができることを示している。
結果を示す。図13は、高炉スラグを添加しない場合
(破線)および混和剤として高炉スラグを30%添加し
た場合に得られた結果であり、図14は、高純度シリカ
について同様の試験を行って得られた結果である。図1
3および図14においては、それぞれポリマーは20%
添加されている。図13および図14に示されるよう
に、混和剤の添加により細孔容積に変化が見られ、より
緻密なポリマーセメント組成物が形成されていることが
わかる。
度発現性を有し、さらに強度が向上され、中性化による
劣化、塩害に対する抵抗性を付与することが可能とな
り、中性化および塩害防止のための永久型枠や、ヒュー
ム管、パイルなどのプレキャスト製品、特に耐酸性プレ
キャスト製品を提供することが可能な高品質のポリマー
セメントモルタルおよびポリマーコンクリートを提供す
ることが可能となる。
明してきたが、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく、セメント種類、骨材、混和剤、オートクレ
ーブ条件については、これまで知られているいかなるも
のでも用いることができることはいうまでもないことで
ある。
のプロット。
ト。
ト。
ト。
強度のプロット。
強さのプロット。
強度のプロット。
強さのプロット。
時間吸水率(%)の高炉スラグ含有量を添加した場合の
プロット。
8時間吸水率(%)の、高純度シリカを添加した場合の
プロット。
性化深さ(mm)を、高炉スラグ含有量を添加した場合
についてプロットした図である。
性化深さ(mm)を、高純度シリカを添加した場合のプ
ロットである。
分布を示した図。
分布を示した図。
Claims (5)
- 【請求項1】 セメントと、5質量%〜20質量%のス
チレンブタジエン共重合体と、水と、骨材と、シリカ、
高炉スラグ、またはそれらの混合物から選択される少な
くとも1種とを含むセメント組成物を20℃、80%R
Hの湿度で48時間以上湿空養生させることにより硬化
体とする工程と、該硬化体をオートクレーブによりさら
に養生して硬化する工程とを含むポリマーセメント組成
物の製造方法。 - 【請求項2】 前記ポリマーセメント組成物の48時間
吸水率(WA:%)が、ポリマーバインダ比(PBR:
%)に対して下記式(1) 【数1】 である、請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項3】 前記ポリマーセメント組成物を、中性化
深さが8.0mm以下となるようにオートクレーブ養生
する、請求項1または2のいずれか1項に記載の製造方
法。 - 【請求項4】 セメントと、5質量%〜20質量%のス
チレンブタジエン共重合体と、骨材、シリカ、高炉スラ
グ、またはそれらの混合物から選択される少なくとも1
種とを含有するポリマーセメント組成物であって、該ポ
リマーセメント組成物は、20℃、80%RHの湿度で
の48時間以上の湿空養生工程と、該硬化体をオートク
レーブによりさらに養生して硬化する工程とにより製造
され、かつ中性化深さが8.0mm以下である、ポリマ
ーセメント組成物。 - 【請求項5】 前記ポリマーセメント組成物の48時間
吸水率(WA:%)が、ポリマーバインダ比(PBR:
%)に対して下記式(1) 【数2】 である、請求項4に記載のポリマーセメント組成物。
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