JP5244310B2

JP5244310B2 - ポリマーセメント組成物のドライアウト防止方法

Info

Publication number: JP5244310B2
Application number: JP2006345730A
Authority: JP
Inventors: 昭徳浜中
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2026-12-22
Also published as: JP2008156153A

Description

本発明は、モルタル・コンクリート表面に発生するドライアウトを防止できるポリマーセメント組成物の施工方法及び該施工により得られるセメント硬化体に関する。

コンクリート躯体にモルタルを薄層で施工する場合、モルタル表面から水分が気散することにより、モルタルがドライアウトし、硬化不良、付着不良等の不具合を起こすことがある。こうした弊害を防ぐために、モルタル中に増粘剤を配合したり、ポリマーエマルションを添加したりする等の処置が行われている。また、モルタルが硬化する前に、エチレン-酢酸ビニル系、スチレン-アクリル系、ＳＢＲ系等のポリマーエマルションやパラフィン等のワックス成分、グリセリン等を塗布し、水分の気散を防止する「塗膜養生」が行われている（例えば特許文献１〜３参照）。

しかしながら、ワックス系、グリセリン系、ポリウレタン系等は効果的な塗膜養生材であるが、その撥水性の高さから、モルタル硬化後さらにモルタルを施工する際に十分な一体性が得られないという問題がある。
また、ポリマーエマルションによる塗膜養生は理想的だが、近年粉末樹脂を使用したポリマーセメントモルタルが増えてきており、粉末樹脂の再乳化が必ずしも完全ではないこと、またその作業性の観点から粉末樹脂・増粘剤の添加量が低くなりがちなことから、モルタル自体の保水性が低下する傾向にある。特に乾燥条件下、或いは高温条件下においては、水分蒸発が早いためドライアウトによるひび割れや付着強度の低下が生じ易く、十分な養生効果が得られにくいという問題があった。
特開平１−１０００７３号公報特開平３−２８５８８１号公報特開平５−２０８８７９号公報

本発明の目的は、厳しい環境下においても水分蒸発を抑制し、ドライアウトによるひび割れや付着不良を生ずることのないポリマーセメント組成物の施工方法及び該施工により得られるセメント硬化体を提供することにある。

本発明者は、塗膜養生に用いるポリマーエマルションについて種々検討したところ、エマルションをモルタル表面に塗布する際、モルタル混和用のエマルションをそのまま用いるか、同性質のエマルションが用いられていることが判明した。すなわち、モルタル混和用のエマルションと塗膜養生に用いるエマルションは、モルタルとの接着性や硬化性、施工性等の点から同じイオン性基を有するものを用いるのが好ましいと考えられていた。そこでさらに検討したところ、全く意外にも、塗膜養生に用いるエマルションとして、モルタル混和用のエマルションと逆性のイオン性基を有するエマルションを用いれば、厳しい環境下においても安定した養生効果が得られ、ドライアウトによるひび割れや付着強度の低下を防止できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、カチオン性ポリマーエマルションを含有するポリマーセメント組成物の施工表面に、アニオン性及び／又はノニオン性ポリマーエマルションからなる塗布層を設けてなることを特徴とするセメント硬化体を提供するものである。
また、本発明は、アニオン性及び／又はノニオン性ポリマーエマルションを含有するポリマーセメント組成物の施工表面に、カチオン性ポリマーエマルションからなる塗布層を設けてなることを特徴とするセメント硬化体を提供するものである。
また、本発明は、カチオン性ポリマーエマルションを含有するポリマーセメント組成物を施工した後、セメントが硬化する前に、その施工表面にアニオン性及び／又はノニオン性ポリマーエマルションを塗布することを特徴とするポリマーセメント組成物の施工方法を提供するものである。
さらにまた、本発明は、アニオン性及び／又はノニオン性ポリマーエマルションを含有するポリマーセメント組成物を施工した後、セメントが硬化する前に、その施工表面にカチオン性ポリマーエマルションを塗布することを特徴とするポリマーセメント組成物の施工方法を提供するものである。

本発明によれば、乾燥条件下や高温条件下等の厳しい環境下においても、ドライアウトによるひび割れや付着強度の低下を防止でき、安定した付着性能（引張り強度）を有するセメント硬化体を得ることができる。

本発明において、ポリマーセメント組成物とは、基本的にはセメント、骨材及びポリマーエマルションを混合してなるものである。
本発明で用いるセメントは、水硬化性セメントであれば特に限定されず、例えば普通、早強、超早強、中庸熱、低熱、耐硫酸塩、白色等の各種ポルトランドセメント；高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム等との混合セメント；アルミナセメント、半水石膏、ドロマイトプラスター等が挙げられ、これらを併用してもよい。

本発明で用いる骨材としては、一般にモルタルやコンクリートに使用されている骨材であれば特に限定されず、例えば珪砂、砕砂、砕石、陸砂、陸砂利、川砂、川砂利、人工骨材、貝殻、スラグ骨材、石粉等が挙げられ、これらを併用してもよい。
ポリマーセメント組成物中の骨材の配合量は、セメント１００重量部に対し、０〜６００質量部が好ましく、特に１０〜５００質量部が好ましい。

本発明で用いるポリマーエマルションは、有機高分子ポリマーが乳化して水系溶媒中に均一に分散した水溶液で、セメントの硬化後乾燥することによりポリマー皮膜を形成し得るものである。ポリマーエマルションは、カチオン性、アニオン性、ノニオン性又は両性のいずれでもよい。
ポリマーエマルションとしては、例えばポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、変性酢酸ビニル、酢酸ビニル−ベオバ共重合体等の酢酸ビニル系樹脂；ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル−スチレン共重合体等のアクリル系樹脂；ポリエチレン、及びポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂等の合成樹脂エマルション；天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体等のゴムラテックスのエマルション；アスファルト、ゴムアスファルト、パラフィン等の瀝青質等のエマルションが挙げられ、これらを併用してもよい。また、粉末状にした再乳化型粉末樹脂を用いてもよい。本発明において、ポリマーは得られるエマルションの性質に応じて選択される。

エマルション中に含まれるポリマー成分のガラス転移温度は特に制限されないが、例えば−７０〜３０℃、好ましくは−５０〜１０℃である。また、エマルション中に含まれるポリマーの固形分は、５〜５０質量％が好ましく、特に５〜４５質量％が好ましい。
ポリマーセメント組成物中のポリマーエマルションの固形分の配合量は、セメント１００質量部に対して、１〜２０質量％が好ましく、特に３〜１５質量％が好ましい。

ポリマーエマルションは、公知の製造方法により得られるものを用いることができ、例えば、乳化剤の存在下に、重合開始剤を用いて、水又は含水溶媒中で合成樹脂の原料となる重合性モノマーを乳化重合する方法等により製造することができる。乳化剤としては、カチオン性、アニオン性、ノニオン性又は両性の界面活性剤、ポリビニルアルコール等の保護コロイドが挙げられる。

カチオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライド、ココナットアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミンの塩；ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド等の第４級アンモニウム塩等が挙げられる。

アニオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エステル塩類；ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム、ドデシルナフタレンスルホン酸ナトリウム等のアルキルアリールスルホン酸塩類；ポリオキシエチレンアルキルスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリールスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アリールスルホン酸ホルマリン縮合物、ドデシル酸アンモニウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、ヒマシ油カリ石ケン等の脂肪酸塩等が挙げられる。

ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの縮合物、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセライド、ポリアミド、エチレンオキサイドと脂肪族アミンの縮合生成物等が挙げられる。

両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン、ラウリルジメチルアミンオキサイド等のアルキルベタイン、アルキルアミンオキサイド型乳化剤等が挙げられる。

ポリビニルアルコールとしては、完全けん化ポリビニルアルコール、部分けん化ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコールの一部をカルボキシル基、スルフォニル基等で修飾したアニオン化ポリビニルアルコール等が挙げられる。乳化力の点から、けん化率は８５〜１００％、平均重合度は３００〜４０００が好ましい。

重合開始剤としては、水又は含水溶媒中でラジカル重合できるものが好ましく、過酸化水素、過酢酸、過硫酸又はこれらのアンモニウム塩や硫酸塩等の水溶性の過酸化物やその塩等を挙げることができる。また、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、２，２'−アゾビスイソブチルニトリル等の有機過酸化物、メタ亜硫酸ナトリウムやピロ亜硫酸ナトリウム等の還元剤を併用することができる。
重合開始剤の使用量は、エマルションが製造できる範囲であれば適宜選択できる。

ポリマーセメント組成物には、セメント、骨材及びポリマーエマルションの他に、例えば消泡剤、収縮低減剤、膨張材、各種スラグ、各種ポゾラン、増粘剤、繊維、粘土鉱物、減水剤、流動化剤、硬化遅延剤、硬化促進剤等を混合してもよい。

ポリマーセメント組成物をコンクリート躯体に施工する方法としては、例えば鏝塗り等の塗布や、吹き付け等の散布、流し込み、注入等の通常の方法が挙げられる。ポリマーセメント組成物を乾燥、硬化させた後、更に同じ操作を繰り返し複数の硬化層を形成させてもよい。
ポリマーセメント組成物をコンクリート躯体に施工する際、組成物を直接コンクリート躯体に積層させてもよいが、より接着強度を高める点から予めコンクリート躯体の表面に吸水防止プライマーを塗布してから施工するのが好ましい。吸収防止プライマーとしては、公知のエチレン−酢酸ビニル共重合体系エマルション、アクリル系樹脂エマルション等を用いることができる。

本発明においては、ポリマーセメント組成物を施工した後、組成物が硬化する前に、組成物の施工表面にポリマーエマルションからなる塗膜養生材を塗布するが、ここで塗布する塗膜養生材は、ポリマーセメント組成物と逆性の塗膜養生材であることが必要である。すなわち、ポリマーセメント組成物がカチオン性である場合、塗膜養成材はアニオン性及び／又はノニオン性であることが必要であり、他方ポリマーセメント組成物がアニオン性及び／又はノニオン性である場合、塗膜養成材はカチオン性であることが必要である。
ポリマーセメント組成物及び塗膜養生材がカチオン性であるとは、該組成物又は塗膜養生材に含まれるポリマーエマルションがそのポリマー又は乳化剤の分子内に３級アミノ基、第４級アンモニウム塩基等のカチオン性基を有していることをいう。また、ポリマーセメント組成物及び塗膜養生材がアニオン性であるとは、該組成物又は塗膜養生材に含まれるポリマーエマルションがそのポリマー又は乳化剤の分子内にカルボキシル基、スルホ基、リン酸基又はそれらの塩等のアニオン性基を有していることをいい、ポリマーセメント組成物及び塗膜養生材がノニオン性であるとは、該組成物又は塗膜養生材に含まれるポリマーエマルションがそのポリマー又は乳化剤の分子内にイオン性基を有していないことをいう。ポリマーエマルションが有するカチオン性基、アニオン性基は、モノマー由来でもよく、界面活性剤（乳化剤）由来でもよい。
ポリマーエマルションの性質は、使用するモノマーの種類や界面活性剤の種類、それらの使用量により決めることができる。

本発明において、塗膜養生材に用いるポリマーエマルションとしては、前記と同様のものを挙げることができる。エマルション中に含まれるポリマーの固形分は、塗膜養生の効果、ポリマーセメント組成物の強度発現、塗布の作業性の点から５〜５０質量％、好ましくは５〜４０質量％である。また、エマルションの保存濃度は、保存安定性の点から、ポリマー固形分として１０〜６０重量％が好ましく、特に２０〜５５質量％が好ましい。

エマルション中には、例えば消泡剤、各種界面活性剤、硬化促進剤、有機繊維、増粘剤、パラフィン等のワックス成分、脂肪酸石鹸等を混合してもよい。

ポリマーエマルションを塗布する方法としては、例えば刷毛塗り、ローラー塗り等の塗布手段や、噴霧、吹き付け等の散布等、通常の方法が挙げられる。また、ポリマーエマルションを塗布後、その塗布表面を鏝押えにより均すことで、塗膜の強度向上を図ることができる。塗膜養生材をかけながら鏝押さえをすることにより、水分の気散への抵抗性の他、鏝が滑り、表面にセメントペーストが浮き出て、きれいに表面を仕上げることができる。

ポリマーエマルションの塗布は、ポリマーセメント組成物の施工後、セメントが硬化する前に行うが、ある程度のシマリを生じた後より硬化１日後の間に行うことが好ましく、具体的には施工後３０分〜２日の間が好ましい。
ポリマーエマルションの塗布量は、固形分換算で５〜５０ｇ／ｍ²が好ましく、特に１０〜４５ｇ／ｍ²が好ましい。塗布量が少なすぎると十分な効果が得られず、他方塗布量が多すぎると複数のセメント硬化層を形成させる場合、上に施工するポリマーセメント組成物の剥離を生じ易い。

このように、ポリマーセメント組成物の施工表面にポリマーエマルションを塗布し、乾燥・硬化させることによりセメント硬化体が得られる。該セメント硬化体は、強風条件下や高温乾燥条件下等の厳しい環境下においてもドライアウトが生じず、付着強度に優れることから、これをコンクリート躯体に積層することにより、ひび割れのない良好な外観を有するコンクリート躯体を得ることができる。セメント硬化体を積層させるコンクリート躯体は、特に限定されず、土木用、建築用等いずれのモルタル・コンクリート構造物でよい。

以下、本発明について実施例をあげて具体的に説明するが、本発明はこれらによって何等限定されるものではない。

＜使用材料＞
ポリマーエマルション：ガンツ化成社ウルトラゾール CMX-235（カチオン性、オールアクリル）、ニチゴー・モビニール社モビニール7700（アニオン性、保護コロイドオールアクリル）、ニチゴー・モビニール社モビニール7800（カチオン性、保護コロイドオールアクリル）、旭化成ケミカルズ社 A1500（アニオン性、スチレンアクリル）、太平洋マテリアル社 CX-B（アニオン性、SBR）
粉末樹脂：日本ＮＳＣ社 TITAN 8100（カチオン性、オールアクリル）、ワッカー社 LL512（アニオン性、スチレンアクリル）、ニチゴー・モビニール社 DM-2072P（アニオン性、酢酸ビニル・ベオバ・アクリル）、ニチゴー・モビニール社 LDM-7000P（ノニオン性、オールアクリル）
セメント：太平洋セメント社普通ポルトランドセメント
珪砂：三河産珪砂FM 1.7

＜乾燥条件下施工における付着試験＞
コンクリート歩道板（300×300×60 mm）上に吸収防止プライマーを塗布した後、強風条件下及び高温乾燥条件下で表１に示す各種ポリマーセメントモルタルを塗付けした。
塗付け1.5時間後、表１に示す各種塗膜養生材を塗布した。その際、実施例３及び７〜９と比較例２及び５では鏝押さえを行った。24時間後まで同条件にて養生を行い、20℃相対湿度60％に移動し、試験材齢まで養生を行った。
試験前に剥落防止工施工面に40×40 mmの正方形に、コンクリート歩道板表面に達するまでダイヤモンドカッターにて切込みを入れ、同サイズの鋼製アタッチメントをエポキシ接着材にて貼付け、硬化後、建研式接着力試験器で施工面に対し垂直方向に引張り、付着強度を測定した。付着強度1.8N/mm²以上を合格とした。また、「ひび割れ」の有無を目視により判定した。結果を表１及び表２に示す。
強風条件：気温15〜6℃（平均10℃）、相対湿度30〜50％（平均38％）、
平均風速8m、最大風速19m（屋外）
高温乾燥条件：温度35℃、相対湿度40％（恒温槽内）

表１及び２の結果から、ポリマーセメント組成物の施工表面に、該組成物で用いたエマルションと逆性のイオン性基を有するエマルションを塗布すれば、強風条件下及び高温乾燥条件下のいずれにおいてもひび割れが生ずることなく、付着強度も1.8N/mm²以上と優れたセメント硬化体が得られることが確認できた。

Claims

カチオン性ポリマーエマルションを含有し、ポリマーエマルションの含有量がセメント１００質量部に対し固形分換算で１質量％〜２０質量％であるポリマーセメント組成物の施工表面に、アニオン性及び／又はノニオン性ポリマーエマルションからなる塗布層を設けてなることを特徴とするセメント硬化体。
アニオン性及び／又はノニオン性ポリマーエマルションを含有し、ポリマーエマルションの含有量がセメント１００質量部に対し固形分換算で１質量％〜２０質量％であるポリマーセメント組成物の施工表面に、カチオン性ポリマーエマルションからなる塗布層を設けてなることを特徴とするセメント硬化体。
カチオン性ポリマーエマルションを含有し、ポリマーエマルションの含有量がセメント１００質量部に対し固形分換算で１質量％〜２０質量％であるポリマーセメント組成物を施工した後、セメントが硬化する前に、その施工表面にアニオン性及び／又はノニオン性ポリマーエマルションを塗布することを特徴とするポリマーセメント組成物の施工方法。
アニオン性及び／又はノニオン性ポリマーエマルションを含有し、ポリマーエマルションの含有量がセメント１００質量部に対し固形分換算で１質量％〜２０質量％であるポリマーセメント組成物を施工した後、セメントが硬化する前に、その施工表面にカチオン性ポリマーエマルションを塗布することを特徴とするポリマーセメント組成物の施工方法。
ポリマーエマルションを塗布した後、鏝を用いて表面を均す請求項３又は４の記載の施工方法。