JP4662413B2

JP4662413B2 - 左官用高比重ポリマーセメントモルタル

Info

Publication number: JP4662413B2
Application number: JP2003185244A
Authority: JP
Inventors: 正裕守屋; 徳夫毛利; 哲也鈴木
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: JP2005015306A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線遮蔽特性に優れ、かつ鏝塗り作業性の高い左官用高比重ポリマーセメントモルタルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート構造物は、経年により中性化、鉄筋腐食、ひび割れ、表層剥離などを生ずる場合がある。この劣化部分の補修材としてポリマーセメントモルタル系補修材が用いられる。補修部分は、壁面、天井面なども含まれるため、左官作業による施工時のポリマーセメントモルタルのダレ防止や、厚塗り性を確保するために、全体比重を２．０〜１．６程度にし、さらには軽量骨材を配合したり、空気量を増加させて軽量化する検討が行われている。
【０００３】
ところで、学術研究、医療、産業分野における粒子加速器や放射性物質の利用施設においては、エックス線やガンマー線などの放射線の遮蔽性能を高めるため用いられるコンクリートでは、骨材に高比重の金属酸化物や天然鉱石を利用した重量コンクリート、高比重グラウト材など、その比重を２．３以上と比較的大きくしている。このようなコンクリートにより構築された構造物の補修には、同じような比重を持つ補修材が必要とされている。
【０００４】
一方、左官作業に使われるポリマーセメントモルタルは、一般的な骨材である川砂、海砂、陸砂、砕砂、ケイ砂などの比重２．５程度の骨材が使用され、そのポリマーセメントモルタルの乾燥比重は１．６〜１．８程度であり、増厚しなければ十分な放射線遮蔽特性を得ることができない。放射線遮蔽性能を高めるため、これらの一般的な骨材に替えて前述のごとく高比重の鉱石などを使用することが必要である。
【０００５】
ところが、単にポリマーセメントモルタルとして高比重骨材を混ぜ合せるだけでは、天井部、垂直壁面の左官作業時に、モルタルの自重によりモルタルが落下したり、ダレ（ニュートン流動などによる塗膜面の移動や垂れ落ち現象、以下ダレと称する）が生じやすく、左官作業が困難となっている。それ故、高比重材料を骨材として用いた場合には、型枠を使って充填する方法以外の手段は採用できず、補修そのものが面倒な作業となっていた。
【０００６】
そこで、ポリマーセメントモルタルに対する各種添加剤の添加や骨材との配合比などの工夫により、ダレ現象などの不具合を解消する組成物や、配合方法などが特許文献１〜４に開示されている。
特許文献１に記載された発明は増粘剤としてアクリル増粘剤を使用することによりダレを防止することを特徴としており、特許文献２に記載の発明は着色剤、高炉スラグを用いることを特徴としており、特許文献３の発明は、骨材として高炉スラグ・エントリガイトを用いる点や，細骨材と水の先混合を行うことを特徴としており、特許文献４の発明はシラン化合物を用いる点を特徴としている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−５９６４５号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平８−２５９２９４号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開２００１−１９９７５４
【００１０】
【特許文献４】
特開２００２−２０１５３
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した各種の組成物・方法は、放射線遮蔽特性に対応した高比重骨材についての関係性を考察するものではなく、またこの課題を必ずしも解決するものではなかった。
【００１２】
本発明は、以上の課題を解決するもので、その目的は、一般的なポリマーセメントモルタルの骨材として放射線遮蔽性を高めるために高比重骨材を用いた乾燥単位容積質量２．３ｇ／ｃｍ^３以上の配合としても、天井面、垂直壁面での左官作業によりモルタルの落下やダレなどが発生せず、補修作業が良好に行われるようにした左官用高比重ポリマーセメントを提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、骨材と、水硬性セメント、ポリマーエマルジョンおよび添加剤からなる左官用ポリマーセメントモルタルであって、
前記骨材は、比重が３．５〜５．６であり、かつ粒子径０．６〜２．５ｍｍを５０重量％以上含み、
前記添加剤は、消泡剤と、有機増粘剤と、無機増粘剤と、合成樹脂繊維と、水とを含み、減水剤を含まず、
前記消泡剤が配合されることにより、フレッシュモルタルの状態での空気量が１４％以下であり、
前記骨材の配合量Ｘ（但しＸ＝５０×配合する前記骨材の比重／２．６５）重量部を基準としたときに、
前記水硬性セメントの配合量が２０〜５０重量部であり、
前記無機増粘剤と前記有機増粘剤の配合量が０．０１〜１．０重量部であり、
前記消泡剤の配合量が０．０３〜０．３０重量部であり、
前記合成樹脂繊維の配合量が０．１〜１．０重量部であり、
前記ポリマーエマルジョンの固形分の配合量が２〜７重量部であり、
前記水の配合量が適宜量であることを特徴とする左官用高比重ポリマーセメントモルタル。
【００１６】
更に、本発明では、前記水硬性セメント、前記骨材、前記添加剤を均一に混合したモルタル粉体部と、ポリマーエマルジョンとが分包され、現場で適宜な水−セメント比で混合することとしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。本発明に係る高比重骨材としては、粒子径０．６〜２．５mmを５０重量％以上配合した比重３．５〜５．６の高比重材料を用いる。
【００１８】
高比重骨材として例えば以下の素材が推奨される。すなわち、鉄を精製するための転炉で発生する転炉スラグ、銅の精製により発生する銅スラグ、クロム鋼を生成する時に発生するフェロクロムスラグ、ニッケル鋼を精製するときに発生するフェロニッケルスラグ、研削材として用いられる炭化ケイ素、天然鉱物として産出するガーネット、バライト、ジルコンなどの中から選ばれた単体またはこれらの複数種を混合して得られる高比重材料である。
【００１９】
また、これらの選択条件としては、恒常的に提供可能で安価な素材を選択することが望ましい。また、前記高比重骨材の平均粒径が０．６〜２．５mmと比較的大きな粒子を含むことにより、練り混ぜ時における空気の混入量を減少することができる。
【００２０】
前記水硬性セメントとしては、普通・早強・超早強・低熱・中庸熱・耐硫酸塩などのポルトランドセメント、あるいは速硬・超速硬・高炉フライアッシュ・シリカフューム混入セメントなどの中から選ばれた単体ないし複数の混合物を用いることができる。
【００２１】
前記ポリマーエマルジョンとしては、アクリル・酢酸ビニル・スチレン−ブタジエンなどを成分とするエマルジョン樹脂の中から適宜選択できる。ポリマーエマルジョンは、一般的に前記水硬性セメントに対し重量割合で１０％程度配合される。
【００２２】
添加剤のうち、増粘剤はダレ性を改善する目的で添加されるもので、無機系増粘剤、有機系増粘剤のいずれもが、それ単体または混合物として用いることができる。無機系増粘剤としてはローモンタイト、モンモリロナイト、アタパルジャイトなどを挙げることができ、好ましくは、これらのうち素早く増粘作用が発生するものが有効である。有機系増粘剤としては、アクリル、セルロース、グアガム、ポリエチレンオキサイトなどが挙げられ、これらのうち比較的低粘度のものが有効である。
【００２３】
添加剤のうち、繊維を配合する目的はひび割れ防止とダレ防止である。繊維としては有機系、無機系のいずれもが使用可能であり、有機系繊維としては、レーヨン、ビニロン、ナイロンなどの合成繊維が好ましく、また無機系繊維としてはガラスやカーボンが挙げられ、これらの繊維材料のうち、特にセメントのアルカリ分に対して耐久性のあるものが望ましく、繊維の長さは１〜１０mm、特に好ましくは３〜６mmが好適である。
【００２４】
また、本発明では、消泡剤を配合することにより、フレッシュモルタルの状態で空気量を１４％以下とすることが望ましい。この理由は、練り混ぜ方法の違いによる不安定な空気量による比重の変化を減少させるためである、消泡剤としては鉱物系、シリコン系がある。また、これらの消泡剤は液体状で供給することもできるが、粉末化して予めモルタル配合物に添加できるものが望ましい。
以上の各種素材における配合は、高比重骨材の配合量Ｘ（但しＸ＝５０×配合する高比重骨材の比重／２．６５）重量部を基準とし、これにセメントの配合量２０〜５０重量部、増粘剤０．０１〜１．０重量部、消泡剤０．０３〜０．３０重量部、繊維０．１〜１．０重量部、ポリマー固形分２〜７重量部からなる組成物であることが好ましい。なお、重量部はそのままkgに置換えてもよく、全量では（Ｘ＋２２．１４）重量部（kg）〜（Ｘ＋５９．３）重量部（kg）となる。
【００２５】
以上のうち、基準である高比重骨材の配合量Ｘ＝５０×配合する高比重骨材の比重／２．６５重量部としたのは、組成物の乾燥単位容量密度が２．３ｇ／ｃｍ^３以上に数値設定するための配合量を逆算するための式であって、素材単体または混合物の見掛け比重に応じて異なるためである。
【００２６】
また、前記セメントは、配合量が全量に対して２０重量部を下回った場合には、結合材不足による空隙の増加や強度不足という不具合が生じ、５０重量部を上回った場合には粘りによる左官作業性の低下という不具合が生ずるため、前記範囲に限定され、特に好ましくは４０〜５０重量部が良好な配合量となる。
【００２７】
前記ポリマーは、固形分として２重量部を下回った場合には、ポリマーの効果が得られず、７重量部を上回った場合には、左官作業性の低下という不具合が生じるため、前記範囲に限定され、特に好ましくは４〜６重量部が良好な配合量となる。
【００２８】
前記増粘剤の配合量が０．０１重量部を下回った場合には粘度が低すぎてダレやすいいう不具合が生じ、逆に１．０重量部を上回った場合には粘度が高すぎて作業性が低下するという不具合が生ずるため、前記範囲とすることが好ましい。特に好ましくは無機系、有機系の混合または単体とし、無機系増粘剤０．１〜１．０重量部（無機系単体の場合）、有機系増粘剤０．０１〜０．３０重量部が良好な範囲である。
【００２９】
前記消泡剤の配合量が０．０３重量部を下回った場合には、所望の消泡効果が得られないという不具合が生じ、逆に０．３重量部を上回った場合には、モルタルの可使時間が短くなるという不具合が生ずるため、以上の範囲とすることが望ましく、特に０．０３〜０．１重量部が好適な範囲である。
【００３０】
前記繊維の配合量が０．１重量部を下回った場合にはひび割れやダレ性の抑制効果が得られないという不具合が生じ、また１．０重量部を上回った場合には繊維の分散不良による繊維塊の発生という不具合が生ずるため、前記範囲内の配合量とすることが好ましく、特に好ましくは０．１〜０．３重量部が良好な範囲である。
【００３１】
更に以上の組成の配合方法としては、前記組成範囲で水硬性セメント、高比重骨材、消泡剤、添加剤を配合し均一に混合した乾式のモルタル粉体部を１包に梱包し、またこれとは別にポリマーエマルジョンの梱包を別個に用意し、現場で開封して混合することが、モルタル粉体部の水硬性セメントに対して１０％の組成比のポリマーエマルジョンの梱包を別個に用意し、現場で開封して適宜な水−セメント比で高速攪拌により混練することが、作業の効率化をはかる上で好適である。
【００３２】
上記より、本発明では、高速攪拌しても空気混入量が少なく、天井面または垂直壁面に厚塗りしてもダレが生ずることがなく、鏝塗り作業性に富む。また、その乾燥単位容積質量は２．３ｇ／ｃｍ^３以上となり、高比重で放射線遮蔽特性に優れた被膜面を得ることができる。
【００３３】
【実施例】
以下本発明の実施例を説明する。但し、本発明は以下の実施例のみに限定されるものでなく、請求項記載の範囲内で種々変更可能であることは勿論である。
【００３４】
（実施例）
以下の素材及び配合比により高比重ポリマーセメントモルタルを作製した。

なお、高比重骨材は、篩にかけ、通過平均粒径０．６〜２．５mmの範囲のものを採用した。
【００３５】
配合にあたっては、▲１▼〜▲６▼までを均一に粉体混合して乾式モルタル粉体部とし、これに▲７▼のポリマー及び適宜量の水を添加し、高速攪拌機を利用して混練した。得られたフレッシュモルタルの物性は以下の通りである。
【００３６】

【００３７】
また、以上のフレッシュポリマーセメントモルタルを、天井部、壁面などに平均厚み５mm〜３０mmで鏝塗りしたが、この範囲の厚みでもモルタルの落下やダレなどの現象は生じなかった。
塗着したモルタルを２８日養生した後、これを塗着面からはつり取り、乾燥単位容積質量を測定したところ、２．３ｇ／ｃｍ^３以上であることが確認された。
【００３８】
（比較例）
次に比較例として、以上の配合から▲３▼、▲４▼、▲５▼、▲６▼を除いた配合により前記実施例と同一手法により混練して得られたフレッシュポリマーセメントモルタルを、前記実施例と同一要領で天井部、壁面などに同一作業者の手により、平均厚み５mm〜３０mmで鏝塗りしたが、この場合には、天井面からは落下現象が生じ、また垂直壁面でも落下、ダレ現象が多発し、実用不可であることが確認された。
【００３９】
（対比）
表１は、本発明に係る高比重骨材の粒径を変化させた場合の乾燥単位容積質量（乾燥比重）およびダレ性を検証した結果を示している。
【００４０】
【表１】

【００４１】
表１中、比較例１，２は骨材の粒径が０．６ｍｍ以下、比較例３は骨材の粒径が０．６〜１．２ｍｍ、比較例４は骨材の粒径が２．５ｍｍ以上のものである。
比較例２，３ではダレ性がないものの、比較例１〜３では、空気の混入量が増加し、乾燥単位容積質量が高くならない。一方、比較例４では、乾燥単位容積質量は高くなるもののダレ性が悪化して実用的ではない。これに対し、高比重骨材の粒径を１．２〜２．５ｍｍとした実施例１にあっては、乾燥単位容積質量が良好で、しかもダレ性も認められなかった。
【００４２】
表２は、本発明にかかる高比重骨材に各種の添加剤を組合せた結果を示している。
【００４３】
【表２】

【００４４】
表２において、各種の添加剤としての無機系増粘剤、有機系増粘剤、合成樹脂繊維、消泡剤のうち、比較例５は無機系増粘剤を欠き、比較例６は有機系増粘剤を欠き、比較例７は合成樹脂繊維を欠き、比較例８は消泡剤を欠いているのに対し、実施例１では、すべての添加剤を含んでいる。
【００４５】
比較例５〜８では、ダレ性に問題があるとともに、比較例５，６，８は左官作業性が不良であり、比較例７は左官作業性が良好であるものの、比較例７は乾燥単位容積質量が不良であった。
これに対し、実施例１にあっては、ダレ性がなく、左官作業性も良好で、しかも乾燥単位容積質量も良好であった。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による左官用高比重ポリマーセメントモルタルにあっては、放射線遮蔽性を高めるために高比重骨材を用いた配合としても、天井面、垂直壁面での左官作業によりモルタルの落下やダレなどが発生せず、補修作業を良好に行うことができる。

Claims

骨材と、水硬性セメント、ポリマーエマルジョンおよび添加剤からなる左官用ポリマーセメントモルタルであって、
前記骨材は、比重が３．５〜５．６であり、かつ粒子径０．６〜２．５ｍｍを５０重量％以上含み、
前記添加剤は、消泡剤と、有機増粘剤と、無機増粘剤と、合成樹脂繊維と、水とを含み、減水剤を含まず、
前記消泡剤が配合されることにより、フレッシュモルタルの状態での空気量が１４％以下であり、
前記骨材の配合量Ｘ（但しＸ＝５０×配合する前記骨材の比重／２．６５）重量部を基準としたときに、
前記水硬性セメントの配合量が２０〜５０重量部であり、
前記無機増粘剤と前記有機増粘剤の配合量が０．０１〜１．０重量部であり、
前記消泡剤の配合量が０．０３〜０．３０重量部であり、
前記合成樹脂繊維の配合量が０．１〜１．０重量部であり、
前記ポリマーエマルジョンの固形分の配合量が２〜７重量部であり、
前記水の配合量が適宜量であることを特徴とする左官用高比重ポリマーセメントモルタル。
請求項１において、前記水硬性セメント、前記骨材、前記添加剤を均一に混合したモルタル粉体部と、ポリマーエマルジョンとが分包され、現場で適宜な水−セメント比で混合することを特徴とする左官用高比重ポリマーセメントモルタル。