JP4709677B2 - Premix high toughness polymer cement mortar material and high toughness polymer cement mortar - Google Patents
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Description
本発明は、プレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料及び高靭性ポリマーセメントモルタルに関し、特に、中性化、塩害、アルカリ骨材反応、凍害などにより劣化した種々のコンクリート構造物の補修または鉄筋コンクリート構造物からなる橋脚の耐震補強や道路床版の下面増厚等の補強に用いられる、プレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料及び当該モルタル材料により得られる高靭性ポリマーセメントモルタルに関する。 The present invention relates to a premix high toughness polymer cement mortar material and a high toughness polymer cement mortar, and in particular, consists of repairing various concrete structures deteriorated by neutralization, salt damage, alkali aggregate reaction, frost damage, or reinforced concrete structures. The present invention relates to a premixed high toughness polymer cement mortar material and a high toughness polymer cement mortar obtained from the mortar material, which are used for seismic reinforcement of bridge piers and thickening of the bottom surface of road decks.
道路床版の補強工法の一つとして、既設コンクリート構造物床版下面に補強用鉄筋を配置した後、ポリマーセメントモルタル等を吹き付ける下面増厚工法がある。
しかしながら、鉄筋の配置に手間がかかり、鉄筋の質量や鉄筋のかぶり厚さを確保するために吹き付け材料を余分に使用するので、それに伴い道路床版が質量増加となる等の問題がある。
さらに、配置した鉄筋により、モルタルの吹き付け効率が悪く、また鉄筋とモルタルの空隙をなくすためには、高度な吹き付け技術が必要となる。
そこで、補強用鉄筋を配置することなく、既設コンクリート構造物床版下面に高靭性ポリマーセメントモルタルを吹き付ける補強工法が適用されている。
One of the reinforcement methods for road slabs is a bottom surface thickening method in which reinforcing steel bars are placed on the underside of an existing concrete structure floor slab and then polymer cement mortar is sprayed.
However, it takes time to arrange the reinforcing bars, and extra spraying material is used to secure the mass of the reinforcing bars and the cover thickness of the reinforcing bars, and accordingly, there is a problem that the road floor slab increases in mass.
Furthermore, the reinforced mortar spraying efficiency is low due to the rebars disposed, and advanced spraying technology is required to eliminate the gap between the reinforced bar and the mortar.
Therefore, a reinforcing method is applied in which high-toughness polymer cement mortar is sprayed on the lower surface of an existing concrete structure floor slab without arranging reinforcing bars.
特開２００２−１９３６５３号公報（特許文献１）では、モルタルにポリビニルアルコール短繊維を混合した引張、曲げ靭性の高い吹き付け材料が提案されている。しかし、必要性能を満足するために、繊維混合率の増加、特殊なミキサーの使用、繊維混合方法の規定等の製造工程が必要であった。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-193653 (Patent Document 1) proposes a spray material having high tensile and bending toughness in which polyvinyl alcohol short fibers are mixed with mortar. However, in order to satisfy the required performance, manufacturing steps such as increasing the fiber mixing rate, using a special mixer, and specifying the fiber mixing method are required.
特開２００４−３１５２５１号公報（特許文献２）では、特定の高い引張強度等を有する有機短繊維を使用し、比較的低い繊維混入率で十分に高い強度及び高い靭性が付与されたセメント複合体を得ている。低い繊維混入率のため、汎用の混合ミキサーでの製造が可能となったが、繊維分散性を図る目的で、繊維を別添加するため、製造方法が煩雑で、製造手順の違いによりモルタルの物性に影響を及ぼす可能性がある。 JP-A-2004-315251 (Patent Document 2) uses a short organic fiber having a specific high tensile strength and the like, and a cement composite to which sufficiently high strength and high toughness are imparted at a relatively low fiber mixing rate. Have gained. Due to the low fiber mixing rate, it became possible to manufacture with a general-purpose mixing mixer, but for the purpose of achieving fiber dispersibility, additional fibers were added, making the manufacturing method complicated, and the physical properties of the mortar due to differences in manufacturing procedures. May be affected.
また、従来のセメント複合体においては、上記短繊維の力学性能が低いため、高い靱性を得るためには、２容積％以上と高い繊維混入率が必要であり、繊維を均一に分散させるために、保湿剤や増粘剤の添加、特殊なミキサーの使用、さらには、繊維を水に溶かしてから練り混ぜるなどの煩雑な製造工程が必要であった。また、高強度且つ高靱性のセメント複合体とするため、モルタルの強度を高くすると、繊維自身の引張強度が限界に達し、ひび割れ面で繊維が破断するため、高い靱性を得ることが困難であった。
そこで、このような問題点を解決した高靭性ポリマーセメントモルタル材料の開発が望まれていた。
In addition, in the conventional cement composite, the mechanical performance of the short fibers is low, so in order to obtain high toughness, a high fiber mixing rate of 2% by volume or more is necessary, and in order to disperse the fibers uniformly. In addition, complicated manufacturing processes such as addition of a humectant and a thickener, use of a special mixer, and kneading after dissolving the fiber in water are necessary. In addition, in order to obtain a high-strength and high-toughness cement composite, if the strength of the mortar is increased, the tensile strength of the fiber itself reaches the limit, and the fiber breaks at the cracked surface, making it difficult to obtain high toughness. It was.
Therefore, development of a high toughness polymer cement mortar material that has solved such problems has been desired.
従って、本発明の目的は、上記問題点を解決し、汎用ミキサーでのモルタル等の混合製造を可能とし、現場での製造が容易であって、製造方法の差異による性能への影響の無い、粉体と繊維とを予め混合したプレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料を提供することである。
更に本発明の他の目的は、前記本発明のプレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料を用いることで、補修、補強材料に求められる耐乾燥収縮性能が向上し、吹付け性能や左官仕上げ性の良好な高強度・高靱性のモルタルを提供することである。
Therefore, the object of the present invention is to solve the above problems, enable mixed production of mortar and the like in a general-purpose mixer, easy on-site production, and no effect on performance due to differences in production methods, It is to provide a premixed high toughness polymer cement mortar material in which powder and fiber are premixed.
Still another object of the present invention is to improve the drying shrinkage resistance required for repair and reinforcement materials by using the premixed high toughness polymer cement mortar material of the present invention, and has good spraying performance and plastering finish. It is to provide mortar with high strength and toughness.
本発明の請求項１記載のプレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料は、セメント、細骨材、再乳化形粉末樹脂、層状粘土鉱物系チクソ性付与材および高強度有機短繊維を含有し、減水剤を含有しないプレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料であって、セメント１００質量部に対し、再乳化形粉末樹脂１〜１０質量部、層状粘土鉱物系チクソ性付与材０．２〜１０質量部、および高強度有機短繊維の繊維混入率が０．５〜２．０容積％で配合され、該高強度有機短繊維は引張強度が２５００〜６０００Ｎ／ｍｍ ２ 、弾性係数が４５〜３００ＫＮ／ｍｍ ２ 、繊維長が３〜２０ｍｍであることを特徴とする。 The premixed high toughness polymer cement mortar material according to claim 1 of the present invention contains cement, fine aggregate, re-emulsified powder resin, layered clay mineral-based thixotropy imparting material and high-strength organic short fibers, and contains a water reducing agent. Premix high toughness polymer cement mortar material that does not contain, 1 to 10 parts by weight of re-emulsifying powder resin, 0.2 to 10 parts by weight of layered clay mineral-based thixotropic agent, and high strength with respect to 100 parts by weight of cement The organic short fiber is mixed at a fiber mixing rate of 0.5 to 2.0% by volume . The high strength organic short fiber has a tensile strength of 2500 to 6000 N / mm 2 , an elastic modulus of 45 to 300 KN / mm 2 , and a fiber length. There it characterized the 3~20mm der Rukoto.
本発明の請求項２記載の高靭性ポリマーセメントモルタルは、プレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料に、水を混合してなることを特徴とする。
更に請求項３記載の高靭性ポリマーセメントモルタルは、請求項２記載の高靭性ポリマーセメントモルタルにおいて、プレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料１００質量部に対し、水を１２〜３０質量部混合してなることを特徴とする。
The high toughness polymer cement mortar according to claim 2 of the present invention is characterized by mixing water with a premixed high toughness polymer cement mortar material.
Furthermore high toughness polymer cement mortar according to claim 3, wherein, in the high toughness polymer cement mortar according to claim 2, with respect to premix toughened polymer cement mortar material 100 parts by weight, the water formed by mixing 12 to 30 parts by weight It is characterized by.
本発明の高靭性ポリマーセメントモルタル材料によれば、現場での製造が容易であって、製造方法の差異による性能への影響が無く、高い引張強度、曲げ強度等を有し、且つ高い靱性を有しており、特に、ひび割れの生成及び進展を効果的に抑制できる。
具体的には、本発明の繊維補強セメント複合体によれば、例えば、後述する三点曲げ試験において、３．０ｍｍ以上のたわみを許容でき、且つ、曲げ応力が１０Ｎ／ｍｍ２以上という高強度・高靱性を達成することも可能である。
According to the high toughness polymer cement mortar material of the present invention, on-site production is easy, there is no effect on performance due to differences in production methods, high tensile strength, bending strength, etc., and high toughness. In particular, the generation and development of cracks can be effectively suppressed.
Specifically, according to the fiber reinforced cement composite of the present invention, for example, in a three-point bending test described later, a deflection of 3.0 mm or more can be allowed, and the bending stress is 10 N / mm 2 or more. -It is also possible to achieve high toughness.
更に、例えば、本発明の高靭性ポリマーセメントモルタルによれば、補修、補強材料に求められる耐乾燥収縮性能が向上し、吹付け性能や左官仕上げ性の良好な高強度・高靱性のモルタルである。 Furthermore, for example, according to the high toughness polymer cement mortar of the present invention, it is a high-strength, high-toughness mortar with improved drying shrinkage resistance required for repair and reinforcement materials, and good spraying performance and plastering finish. .
本発明を以下の好適例により説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明のプレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料は、セメント、細骨材、再乳化形粉末樹脂、粘土鉱物系チクソ性付与材、および高強度有機短繊維を含有してなるプレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料であって、セメント１００質量部に対し、再乳化形粉末樹脂１〜１０質量部、粘土鉱物系チクソ性付与材０．２〜１０質量部、および高強度有機短繊維の繊維混入率が０．５〜２．０容積％で配合されている材料である。
The present invention is illustrated by the following preferred examples, but is not limited thereto.
Premix high toughness polymer cement mortar material of the present invention is a premix high toughness polymer cement mortar material comprising cement, fine aggregate, re-emulsifying powder resin, clay mineral-based thixotropic agent, and high strength organic short fibers. The fiber mixing ratio of the re-emulsified powder resin 1 to 10 parts by mass, the clay mineral-based thixotropic agent 0.2 to 10 parts by mass, and the high-strength organic short fibers is 0.1 parts per 100 parts by mass of cement. It is a material blended at 5 to 2.0% by volume.
かかる特定の組成で上記成分を配合することで、汎用ミキサでの製造ができるとともに予めすべての材料をプレミクスできるので製造の簡素化が図れることとなり、コンクリートとの付着性も大きく改善し、さらには硬化後も乾燥収縮によるひび割れ発生を抑制することができるとともに、吹付け性能や左官施工性に優れ、高靭性とすることができる。
具体的には、本発明のプレミクスモルタル材料を用いて得られた、幅５０ｍｍ×高さ２０ｍｍ×長さ２５０ｍｍのコンクリート供試体は、材齢２８日において、後述する３点曲げ試験で、最大曲げ応力時のたわみ３ｍｍ以上を許容し、且つ、最大曲げ応力が１０Ｎ／ｍｍ２以上であり、２０℃／６０％ＲＨでの乾燥収縮率が０．１％未満の性能を有することができるものである。
By blending the above ingredients with such a specific composition, it is possible to manufacture with a general-purpose mixer and to premix all materials in advance, so that the manufacturing can be simplified, the adhesion to concrete is greatly improved, and Even after curing, cracking due to drying shrinkage can be suppressed, spraying performance and plastering workability are excellent, and high toughness can be achieved.
Specifically, a concrete specimen having a width of 50 mm, a height of 20 mm, and a length of 250 mm obtained using the premixed mortar material of the present invention is the maximum in a three-point bending test described later at a material age of 28 days. Allowing deflection of 3 mm or more at the time of bending stress, maximum bending stress of 10 N / mm 2 or more, and having a performance with a drying shrinkage rate of less than 0.1% at 20 ° C./60% RH It is.
本発明のプレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料に用いるセメントとしては、現場の施工条件等を考慮して選定することができ、特に限定されず、例えば普通、早強、中庸熱及び超早強等の各種ポルトランドセメント、これらの各種ポルトランドセメントにフライアッシュや高炉スラグなどを混合した高炉セメント等の各種混合セメント、速硬セメント等を、単独または２種以上で用いることができる。
特に安価で早期強度を発現することから、早強セメントを用いることが好ましい。
The cement used in the premixed high toughness polymer cement mortar material of the present invention can be selected in consideration of on-site construction conditions and the like, and is not particularly limited. For example, normal, early strength, moderate heat and super early strength, etc. Various portland cements, various mixed cements such as blast furnace cement obtained by mixing fly ash, blast furnace slag, and the like with these various portland cements, fast-hardening cements, and the like can be used alone or in combination.
In particular, it is preferable to use early-strength cement because it is inexpensive and exhibits early strength.
また、該セメントには、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカヒューム、石灰石粉末、石英粉末、二水石膏、半水石膏、無水石膏、生石灰系膨張材、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材などの公知の混和材を添加することができる。
その配合割合は、特に限定されず、適宜設計することができるが、特にカルシウムサルフォアルミネート系膨張材は、セメント１００質量部に対して、２〜１０質量部が好ましく、これは、自己収縮を抑制するとともに過剰膨張を防止することが容易となるからである。
Also, the cement includes known blast furnace slag powder, fly ash, silica fume, limestone powder, quartz powder, dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, anhydrous gypsum, quick lime-based expansion material, calcium sulfoaluminate-based expansion material, and the like. Of admixture can be added.
The blending ratio is not particularly limited and can be appropriately designed. In particular, the calcium sulfoaluminate-based expansion material is preferably 2 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement, and this is a self-shrinkage. This is because it becomes easy to suppress excessive expansion and prevent excessive expansion.
また、本発明のプレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料に使用する再乳化形粉末樹脂としては、ＪＩＳ Ａ ６２０３に規定されたものを使用することができ、例えば、ポリアクリル酸エステル、スチレンブタジエン、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニル／バーサック酸ビニルエステル、酢酸ビニル／バーサック酸ビニルエステル／アクリル酸エステル等の樹脂が挙げられ、これらの中から適宜、選択して単独、または混合して使用することができ、再乳化樹脂を含有することで接着性能を向上させることができる。
特に、耐水性等の耐久性が要求される部材に用いる場合には、酢酸ビニル／バーサック酸ビニルエステル／アクリル酸エステル等のアクリル系再乳化型粉末樹脂の使用が好ましい。
In addition, as the re-emulsifying powder resin used in the premixed high toughness polymer cement mortar material of the present invention, those specified in JIS A 6203 can be used, for example, polyacrylic acid ester, styrene butadiene, ethylene acetic acid. Resins such as vinyl, vinyl acetate / versacic acid vinyl ester, vinyl acetate / versacic acid vinyl ester / acrylic acid ester, and the like can be used. These resins can be appropriately selected and used alone or in combination. Adhesive performance can be improved by containing an emulsified resin.
In particular, when used for a member requiring durability such as water resistance, it is preferable to use an acrylic re-emulsifying powder resin such as vinyl acetate / versacic acid vinyl ester / acrylic acid ester.
再乳化形粉末樹脂は、ＪＩＳ Ａ ６２０３に規定するポリマーディスパージョンを噴霧乾燥した粉末樹脂で、水を添加すると再度乳化するものをいい、ポリマーディスパージョンとは、上記ポリマーの微粒子が水中に分散し、浮遊している状態のものである。
ポリマーを安定化する方法としては、例えば、アクリル酸を共重合するカルボキシル方式（アニオン化方式）、水溶性ポリマー、例えばポリビニルアルコール等の水溶液中で重合する保護コロイド方式、重合反応性界面活性剤等を共重合する方式、非重合反応性界面活性剤による安定化方式がある。
The re-emulsified powder resin is a powder resin obtained by spray-drying a polymer dispersion specified in JIS A 6203, and emulsifies again when water is added. The polymer dispersion is a dispersion of the above-mentioned polymer fine particles in water. It is in a floating state.
Methods for stabilizing the polymer include, for example, a carboxyl method (anionization method) for copolymerization of acrylic acid, a protective colloid method for polymerization in an aqueous solution of a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol, a polymerization reactive surfactant, etc. There are a system for copolymerization and a stabilization system using a non-polymerization reactive surfactant.
かかる再乳化形粉末樹脂の製造方法は特に限定されることなく、これらのポリマーディスパージョンを粉末化方法やブロッキング防止法等の公知かつ任意の方法を用いて調製することができる。
再乳化形粉末樹脂の再乳化液としては、最低造膜温度が０℃以上であることが望ましい。
最低造膜温度が０℃以上であることにより、コンクリートとの付着性および早期強度発現性に優れることとなる。
The method for producing such a re-emulsifying powder resin is not particularly limited, and these polymer dispersions can be prepared using a known and arbitrary method such as a powdering method or an anti-blocking method.
The re-emulsified liquid of the re-emulsified powder resin preferably has a minimum film forming temperature of 0 ° C. or higher.
When the minimum film-forming temperature is 0 ° C. or higher, the adhesion with concrete and the early strength development are excellent.
かかる再乳化形粉末樹脂の配合量としては、セメント１００質量部に対して、１〜１０量部配合されてなり、好適には、３〜７質量部であることが望ましい。
これは、かかる配合比で、再乳化形粉末樹脂を混合することより、ポリマーセメントモルタル材として使用した際に、コンクリートに対して、良好な付着性を有するものとなるからである。
再乳化形粉末樹脂がセメントに対して、１質量部未満では、コンクリートとの付着性能、乾燥収縮抑制性能が十分に発揮できず、また、１０質量部を超えると、ポリマーセメントモルタル材の流動性や強度が低下し、コンクリート構造物の断面修復または増厚材としての性能に支障が発生する恐れがあるからである。
As a compounding quantity of this re-emulsification type powder resin, 1-10 mass parts is mix | blended with respect to 100 mass parts of cement, It is desirable that it is 3-7 mass parts suitably.
This is because, when the re-emulsified powder resin is mixed at such a blending ratio, it has good adhesion to concrete when used as a polymer cement mortar material.
If the re-emulsified powder resin is less than 1 part by mass with respect to the cement, the adhesion performance with concrete and the drying shrinkage suppression performance cannot be sufficiently exhibited, and if it exceeds 10 parts by mass, the fluidity of the polymer cement mortar material This is because there is a risk that the strength of the concrete structure may be reduced, and the cross-sectional restoration or thickening performance of the concrete structure may be hindered.
本発明のポリマーセメントモルタル材料に使用する細骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂、３〜８号珪砂、石灰石、及びスラグ細骨材等を使用することができ、微細な粉や粗い骨材を含まない粒度調整した珪砂や石灰石等の細骨材を用いることが好ましい。
その配合割合は、上記セメント１００質量部に対して、５０〜３００質量部、好ましくは７０〜１５０質量部とすることが望ましい。
これは、かかる配合比で細骨材を混合することより、作業性が良く、実用的な強度発現性を有し、実用上問題のない硬化収縮を有する補修材料となるからである。
細骨材がセメントに対して５０質量部未満では、乾燥収縮や水和熱によるひび割れが発生するおそれがあり、また、３００質量部を超えると、コンクリート構造物をはつり取った箇所への充填性や強度発現性に支障の出るおそれがあるからである。
As fine aggregates used in the polymer cement mortar material of the present invention, river sand, sea sand, mountain sand, crushed sand, No. 3-8 silica sand, limestone, slag fine aggregate, etc. can be used, and fine powder It is preferable to use fine aggregates such as silica sand and limestone whose particle size is adjusted and do not contain coarse aggregates.
The blending ratio is 50 to 300 parts by mass, preferably 70 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement.
This is because, by mixing fine aggregates at such a blending ratio, the workability is improved, a practical strength development property is obtained, and a repair material having curing shrinkage having no practical problem is obtained.
If the fine aggregate is less than 50 parts by mass with respect to the cement, there is a risk of cracking due to drying shrinkage or heat of hydration, and if it exceeds 300 parts by mass, the filling property to the place where the concrete structure is suspended is sufficient. This is because there is a possibility that the strength development may be hindered.
本発明のポリマーセメントモルタル材料において、混入される有機短繊維としては、高強度且つ高弾性であることが必要であり、具体的には、該繊維の引張強度が２，５００〜６，０００Ｎ／ｍｍ２程度であり、且つ、該繊維の弾性係数が４５〜３００ｋＮ／ｍｍ２程度であることが、必要である。 In the polymer cement mortar material of the present invention, the mixed organic short fiber needs to have high strength and high elasticity. Specifically, the tensile strength of the fiber is 2,500 to 6,000 N / a mm 2 approximately, and it is necessary elastic modulus of the fiber is about 45~300kN / mm 2.
引張強度が２，５００Ｎ／ｍｍ２未満ではセメント複合体の強度が十分ではない場合があり、一方６，０００Ｎ／ｍｍ２を超えるような繊維は入手困難である。また、該繊維の弾性係数が４５ｋＮ／ｍｍ２未満ではセメント複合体の靱性が十分ではない場合があり、一方３００ｋＮ／ｍｍ２を超えるような繊維は入手困難である。 If the tensile strength is less than 2,500 N / mm 2 , the strength of the cement composite may not be sufficient, while fibers having a tensile strength exceeding 6,000 N / mm 2 are difficult to obtain. Further, if the elastic modulus of the fiber is less than 45 kN / mm 2 , the toughness of the cement composite may not be sufficient, while a fiber exceeding 300 kN / mm 2 is difficult to obtain.
また、上記有機短繊維の繊維混入率は０．５〜２．０容積％程度であることが必要である。
該繊維混入率が０．５容積％未満では強度や靱性が十分ではない場合があり、一方２．０容積％を超えると、繊維の分散が不完全となり、繊維混入率に見合う靭性改善効果が得られなくなるので好ましくない。
特に、該繊維混入率は、１．０〜２．０容積％であることが好ましい。
Moreover, the fiber mixing rate of the said organic short fiber needs to be about 0.5-2.0 volume%.
If the fiber mixing rate is less than 0.5% by volume, strength and toughness may not be sufficient. On the other hand, if the fiber mixing rate exceeds 2.0% by volume, fiber dispersion becomes incomplete, and the toughness improving effect commensurate with the fiber mixing rate is obtained. Since it cannot be obtained, it is not preferable.
In particular, the fiber mixing rate is preferably 1.0 to 2.0% by volume.
ここで、本発明における繊維混入率（Ｖｆ、ｆｉｂｅｒ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ）は、次式；Ｖｆ＝（Ｖ１／Ｖ２）×１００ （Ｉ）
（式中、Ｖ１は繊維補強セメント複合体の単位体積（１，０００リットル＝１ｍ３）中に混入された補強繊維の容積（リットル）を示し、Ｖ２は繊維補強セメント複合体の単位容積（１，０００リットル＝１ｍ３）を示す。）で表される割合（容積％）である。
Here, the fiber mixing ratio (V f , fiber volume fraction) in the present invention is the following formula: V f = (V 1 / V 2 ) × 100 (I)
(In the formula, V 1 represents the volume (liter) of the reinforcing fiber mixed in the unit volume (1,000 liters = 1 m 3 ) of the fiber-reinforced cement composite, and V 2 represents the unit volume of the fiber-reinforced cement composite. (1,000 liters = 1 m 3 ).) (Volume%).
本発明において用いられる有機短繊維の原材料としては、例えば、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（ＰＢＯ繊維）、パラ型アラミド繊維、ポリアリレート繊維等を挙げることができ、これらの一種を、又は二種以上を組み合わせて、使用することができる。 Examples of raw materials for organic short fibers used in the present invention include ultrahigh molecular weight polyethylene fibers, polyparaphenylene benzobisoxazole fibers (PBO fibers), para type aramid fibers, polyarylate fibers, and the like. One type or a combination of two or more types can be used.
また、上記有機短繊維は、通常、直径５０μｍ以下程度、長さ３〜２０ｍｍ程度のモノフィラメント繊維であるのが、繊維混入による補強効果、即ち高強度・高靱性付与の観点から、好ましい。
該モノフィラメント繊維の直径は、５〜３０μｍ程度、長さは４〜１５ｍｍ程度であるのがより好ましい。
The organic short fiber is usually a monofilament fiber having a diameter of about 50 μm or less and a length of about 3 to 20 mm, from the viewpoint of reinforcing effect due to fiber mixing, that is, imparting high strength and high toughness.
More preferably, the monofilament fiber has a diameter of about 5 to 30 μm and a length of about 4 to 15 mm.
本発明のモルタル材料により得られるコンクリートは、上記特定の有機短繊維により補強されていることにより、後述する三点曲げ試験において、３．０ｍｍ以上のたわみを許容でき、且つ、曲げ応力が１０Ｎ／ｍｍ２以上という高強度・高靱性を達成することも可能である。
このように、有機短繊維を配合することにより、ひび割れ部分における繊維の架橋能力が高いため、あるひび割れ面の繊維が破断する前に、他の箇所でひび割れが発生し、多数のひび割れ部分において繊維の引張り応力がうまく機能することに基づいて、ひび割れ発生後も曲げ耐荷力が低下することなく高い水準で維持することができることとなる。
The concrete obtained from the mortar material of the present invention is reinforced with the above-mentioned specific organic short fibers, so that a deflection of 3.0 mm or more can be allowed in a three-point bending test described later, and the bending stress is 10 N / It is also possible to achieve high strength and high toughness of mm 2 or more.
In this way, by blending organic short fibers, the cross-linking ability of the fibers in the cracked portion is high, so that cracks occur in other places before the fiber on one cracked surface breaks, and the fibers in many cracked portions Based on the fact that the tensile stress of this material functions well, the bending load capacity can be maintained at a high level even after the occurrence of a crack without being reduced.
粘土鉱物系チクソ性付与材としては、主にベントナイト、カオリンをはじめとする層状粘土鉱物、アタパルジャイト、セピオライトをはじめとする繊維状粘土鉱物などが挙げられるが、本発明のポリマーセメントモルタル材料においては、層状の粘土鉱物を使用する。
層状粘土鉱物系チクソ性付与材の配合割合は、セメント１００質量部に対し、層状粘土鉱物系チクソ性付与材０．２〜１０質量部であり、好ましくは１．０〜５．０質量部である。
この範囲であると、吹付け時のダレを防ぐことができ、左官施工性の向上が図れる。１０質量部を超えると、練り上がりが固くなり吹付け時の圧送が困難となる場合がある。
吹付け性能、左官仕上げ性能の向上には、チクソトロピックな練上りとするため、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤等は使用せず、層状粘土鉱物系のチクソ性付与剤の使用が有効である。
The clay mineral thixotropic material, mainly bentonite, layered clay minerals, including kaolin, attapulgite, although such a fibrous clay minerals, including sepiolite and the like, in a polymer cement mortar material of the present invention Use layered clay minerals.
The mixing ratio of the layered clay mineral thixotropic material, 100 parts by weight of cement to a layered clay mineral thixotropic material 0.2-10 parts by weight, preferably 1.0 to 5.0 parts by weight is there.
If it is within this range, sagging during spraying can be prevented, and improvement of plastering workability can be achieved. If it exceeds 10 parts by mass, the kneading may become hard and it may be difficult to pump during spraying.
In order to improve spraying performance and plastering finishing performance, it is effective to use a layered clay mineral-based thixotropic agent without using AE water reducing agent or high performance AE water reducing agent in order to improve thixotropic finishing. is there.
このように、予め、再乳化樹脂粉末、粘土鉱物系チクソ性付与材を添加することにより、繊維の分散効率を上げることができ、これにより、繊維分散性を向上させ、プレミクスを可能にする。
更に、再乳化樹脂粉末、粘土鉱物系チクソ性付与材を併用することにより、繊維分散効果が向上するため、セメント量を低減することが可能となり、耐乾燥収縮性能等を向上させることができる。
Thus, by adding a re-emulsifying resin powder and a clay mineral-based thixotropy imparting material in advance, the fiber dispersion efficiency can be increased, thereby improving fiber dispersibility and enabling premixing.
Furthermore, the combined use of the re-emulsifying resin powder and the clay mineral-based thixotropy imparting agent improves the fiber dispersion effect, so that the amount of cement can be reduced and the drying shrinkage resistance and the like can be improved.
本発明のポリマーセメントモルタル材においては、上記材料のほかに、凝結遅延剤、硬化促進剤、増粘剤、消泡剤、発泡剤、防錆剤、防凍剤、着色剤、保水剤の添加剤を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することができる。 In polymer cement mortar material of the present invention, in addition to the above materials, retarder, a curing accelerator, a thickener, a defoaming agent, a foaming agent, rust inhibitors, antifreezing agents, coloring agents, water retention agents additives Can be used as long as the object of the present invention is not substantially impaired.
本発明のポリマーセメントモルタルは、それぞれの材料を施工時に混合しても、予め一部を混合してもかまわないが、予め粉末成分を混合した材料と水とを混合することが、施工現場での計量手間や計量ミスをなくす点で好ましい。
混合は汎用モルタルミキサーで、繊維プレミクスの粉体に所定量の水を投入するだけで製造が可能となり、これまで同等の高い曲げ靭性能が得られるものである。
The polymer cement mortar of the present invention may be mixed at the time of construction or a part of it may be mixed in advance, but it is possible to mix the material mixed with the powder component and water at the construction site. This is preferable because it eliminates the need for weighing and measuring errors.
Mixing is a general-purpose mortar mixer, which can be produced simply by adding a predetermined amount of water to the fiber premix powder, and the same high bending toughness performance can be obtained.
更に、本発明のモルタルの練り混ぜ水量は、通常、プレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料１００質量部に対し、水を１２〜３０質量部混合、好ましくは１５〜２５質量部混合される。 Furthermore, the amount of water for kneading the mortar of the present invention is usually 12 to 30 parts by mass, preferably 15 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the premixed high toughness polymer cement mortar material.
また、本発明のポリマーセメントグラウト材は、適量な水を添加して混練するが、水は、セメント等の硬化に悪影響を及ぼす成分を含有していなければ、水道水や地下水、河川水等の水を用いることができ、例えば、「ＪＩＳ Ａ ５３０８ 付属書９ レディーミクストコンクリートの練混ぜに用いる水」に適合するものが好ましい。 In addition, the polymer cement grout material of the present invention is kneaded by adding an appropriate amount of water, but if the water does not contain a component that adversely affects the hardening of cement or the like, tap water, ground water, river water, etc. Water can be used, and for example, one that conforms to “JIS A 5308 Appendix 9 Water used for kneading ready mixed concrete” is preferable.
このようにして得られたポリマーセメントモルタル材料を用いたモルタルやコンクリートは、建築・土木分野での施工に有用であり、例えば、コンクリート建造物等のコンクリートやモルタル部の一部を除去、はつりとった後に、必要に応じて鉄筋の錆びを落とし、必要な厚さの当該モルタルを用いて施工することで、その建造物に十分な表面強度と付着性とを付与することができる。 The mortar and concrete using the polymer cement mortar material obtained in this way are useful for construction in the construction and civil engineering fields.For example, a part of concrete such as a concrete building or mortar part is removed and suspended. After that, if necessary, the rust of the reinforcing bars is removed and construction is performed using the mortar having a necessary thickness, whereby sufficient surface strength and adhesion can be imparted to the building.
本発明を次の実施例、比較例及び試験例により詳述する。
（使用材料）
下記に示す各原材料を用いて、実施例及び比較例を行った。
セメント 早強ポルトランドセメント（製造元；住友大阪セメント株式
会社）
再乳化型粉末樹脂 ＤＭ２０７２−Ｐ（販売元；ニチゴーモビニール株式会社）
粘土鉱物 ヘクトライト（販売元；林化成株式会社）
有機繊維 ダイニーマ（製造元；東洋紡績株式会社）
水 水道水
The present invention will be described in detail by the following examples, comparative examples and test examples.
(Materials used)
The Example and the comparative example were performed using each raw material shown below.
Cement Hayashi Portland Cement (Manufacturer; Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.)
Company)
Re-emulsifying powder resin DM2072-P (Distributor: Nichigo Mo Vinyl Co., Ltd.)
Clay mineral hectorite (distributor: Hayashi Kasei Co., Ltd.)
Organic fiber Dyneema (Manufacturer: Toyobo Co., Ltd.)
Water tap water
（実施例１〜７、比較例１〜７）
上記各原料を用いて、表１または表２に示す配合割合で、各材料を均一に混合してプレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料を調製した。
上記有機繊維であるダイニーマは、引張強度が２，６００Ｎ／ｍｍ２で、弾性係数が８８ｋＮ／ｍｍ２である超高分子量ポリエチレン繊維であり、表１または表２に示す長さに予めカットして、補強用短繊維を調製した。かかる短繊維のモノフィラメント繊維の直径は、１２μｍであった。
(Examples 1-7, Comparative Examples 1-7)
Premix high toughness polymer cement mortar materials were prepared by uniformly mixing the materials at the blending ratios shown in Table 1 or Table 2 using the respective raw materials.
Dyneema, which is an organic fiber, is an ultra-high molecular weight polyethylene fiber having a tensile strength of 2,600 N / mm 2 and an elastic modulus of 88 kN / mm 2 , and is previously cut to the length shown in Table 1 or Table 2. A reinforcing short fiber was prepared. The short filament monofilament fiber had a diameter of 12 μm.
次いで、実施例１〜７及び比較例１〜６で得られたプレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料をホバートミキサに投入して、更に水を水／繊維プレミクス材料の質量比が０．２となるように配合し、また比較例７で得られたプレミクス高靭性ポリマーセメントモルタル材料をホバートミキサに投入して、水を水／セメント質量比が０．４５となるように配合して、「ＪＩＳ Ａ １１７１ ポリマーセメントモルタルの試験方法」に準拠して、２０℃、８５％ＲＨ条件下で均一混練してモルタルを調製した。 Next, the premixed high toughness polymer cement mortar material obtained in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6 is put into a Hobart mixer, and water is added so that the mass ratio of water / fiber premix material becomes 0.2. In addition, the premixed high toughness polymer cement mortar material obtained in Comparative Example 7 was put into a Hobart mixer, and water was blended so that the water / cement mass ratio was 0.45. “JIS A 1171 In accordance with “Test method for polymer cement mortar”, mortar was prepared by uniform kneading under conditions of 20 ° C. and 85% RH.
（試験例）
上記各実施例１〜７及び比較例１〜７で得られた各モルタルについて、以下の試験を行い、その結果を表３及び表４に示す。
１）混練性
得られた各モルタルの混練性を、混練時の繊維の均一分散性にて、以下の評価基準で評価した。
繊維の均一分散性；繊維ダマ無し・・・・○
繊維ダマ有り・・・・×
(Test example)
The following tests were performed on the mortars obtained in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 7, and the results are shown in Tables 3 and 4.
1) Kneadability The kneadability of each mortar obtained was evaluated by the following evaluation criteria in terms of the uniform dispersibility of the fibers during kneading.
Uniform dispersibility of fibers; no fiber lumps ...
There is fiber waste ...
２）曲げ試験
「ＪＩＳ Ａ １１７１ ポリマーセメントモルタルの試験方法」に準拠し、幅５０ｍｍ×高さ２０ｍｍ×長さ２５０ｍｍの型枠に、得られた各モルタルを打設し、２０℃、６０％ＲＨで材齢２８日まで養生して、供試体を製造した。その後、各供試体を、島津製作所株式会社製オートグラフを使用して三点曲げ試験を実施した。
曲げ試験条件は、載荷速度２．０ｍｍ／分、下部支点間距離が２００ｍｍで、中央集中載荷することにより、曲げ応力−たわみ関係を調べ、以下の評価基準で評価した。
最大曲げ応力時のたわみ３ｍｍ以上で且つ最大曲げ応力１０Ｎ／ｍｍ２以上・・・・○
最大曲げ応力時のたわみ３ｍｍまたは最大曲げ応力１０Ｎ／ｍｍ２以下・・・・×
2) Bending test In accordance with “Test method of JIS A 1171 polymer cement mortar”, each obtained mortar was placed in a mold of width 50 mm × height 20 mm × length 250 mm, and 20 ° C., 60% RH. A specimen was produced by curing until the age of 28 days. Thereafter, each specimen was subjected to a three-point bending test using an autograph manufactured by Shimadzu Corporation.
The bending test conditions were a loading speed of 2.0 mm / min, a distance between the lower fulcrums of 200 mm, a central concentrated loading, and the bending stress-deflection relationship was examined and evaluated according to the following evaluation criteria.
Deflection at maximum bending stress of 3 mm or more and maximum bending stress of 10 N / mm 2 or more
Deflection 3mm at maximum bending stress or maximum bending stress 10N / mm 2 or less
３） 乾燥収縮試験
２０℃、８５％ＲＨ条件下で混練後、幅４０ｍｍ×高さ４０ｍｍ×長さ１６０ｍｍの型枠に各モルタルを打設し、翌日脱型して基長後、２０℃、６０％ＲＨで２８日間養生して、各供試体を製造した。得られた各供試体の長さを測定して、前記基長と比較することで乾燥収縮率を測定した。
乾燥収縮率；０．１％未満・・・・○
０．１％以上・・・・×
3) Drying shrinkage test After kneading at 20 ° C. and 85% RH, each mortar was placed in a mold having a width of 40 mm × a height of 40 mm × a length of 160 mm. Each specimen was manufactured by curing with% RH for 28 days. The length of each obtained specimen was measured and the drying shrinkage was measured by comparing with the base length.
Drying shrinkage: less than 0.1%
0.1% or more
本発明のプレミクスモルタル材料から得られるモルタル中の繊維は均一に分散しており、また得られた供試体は、作用応力が増加しても急激な繊維の破断は生じず、曲げ応力も低下することがなく、載荷終了間際まで、ひずみ硬化現象が現れることが認められた。
また、乾燥収縮率も１％未満であり、耐ひび割れ性に優れ、更に、三点曲げ試験において、３．０ｍｍ以上のたわみを許容するとともに、曲げ応力が１０Ｎ／ｍｍ２以上であることが明らかである。
The fibers in the mortar obtained from the premix mortar material of the present invention are uniformly dispersed, and the obtained specimen does not cause abrupt fiber breakage even when the applied stress increases, and the bending stress also decreases. It was confirmed that a strain hardening phenomenon appeared until just before the end of loading.
Also, the drying shrinkage rate is less than 1%, which is excellent in crack resistance. Further, in the three-point bending test, it is possible to allow a deflection of 3.0 mm or more and a bending stress of 10 N / mm 2 or more. It is.
本発明のプレミクス高靱性セメントモルタル材料を用いた高靭性ポリマーセメントモルタルは、例えば、鉄道高架橋、道路橋、トンネル等のプレキャスト部材接合部や柱梁接合物等の過密な配筋が起こり易い部位、構造物等に好適に使用できる。
また、高耐久・長寿命コンクリート構造物用として、永久型枠、カーテンウォール等の二次製品、橋梁床板補修補強材等としても好適に使用できる。
The high toughness polymer cement mortar using the premixed high toughness cement mortar material of the present invention is, for example, a portion where pre-cast member joints such as railway viaducts, road bridges, tunnels, etc. and over-bar arrangements such as column beam joints are likely to occur, It can be suitably used for structures and the like.
In addition, it can be suitably used as a secondary product such as a permanent mold or a curtain wall, a bridge floor plate repair reinforcing material, etc. for a highly durable and long-life concrete structure.
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