JPH0215503B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンクリート系構造体の形成、コン
クリート系構造体の補修、あるいは建築用吹付け
材等として適用し得るセメント硬化体に関し、特
に、曲げ強度，圧縮強度等の機械的強度や耐化学
薬品性が一層改善されたセメント硬化体の製造方
法に関するものである。 〔従来の技術とその問題点〕 従来、セメント，骨材及び水を含有して成る水
硬性組成物は、水和反応して硬化モルタルやコン
クリート等を提供する極めて有用な構造材料であ
る。しかし、その硬化体は、実用面から更に高い
曲げ強度や圧縮強度が要求される。 一般に、セメント硬化体は、水硬性組成物中の
水が、セメントの約26重量％水硬反応に関与した
の場合に、最も優れた機械的強度が得られるとさ
れている。しかし、通常、セメント組成物には、
作業性を重視する観点から、充分過剰量、例え
ば、セメントの40〜60重量％の水が添加使用され
る。そのため反応にあずからない余剰水は、硬化
体中で空隙部のキヤピラリー水や自由水として存
在し、強度に寄与するどころか、逆に硬化体自体
の強度を、特に圧縮強度を低下させる主因となつ
ている。従つて、可及的強度の大きなセメント硬
化体を得ようとすれば、セメント組成物に添加配
合される水をセメントの26重量％にできるだけ近
付けることが望ましく、30重量％以下にする努力
がなされている。しかし、30重量％以下程度の水
では、組成物がぱさぱさして、その適用作業性が
悪いので、従来、その作業性改善方法として、例
えば、減水剤と呼ばれる種々の界面活性剤や水溶
性高分子物質の添加、ポゾラン作用を期待するフ
ライアツシユやシリカヒユーム等の微細な細骨材
の添加、あるいは、時には、氷をザラメ状にして
水の代わりに混合するなどの様々な試みがなされ
ている。 一方、有機高分子物質をバインダーとして用い
るレジンモルタルは、硬化体の強度及び耐薬品性
を向上させ、硬化体の密度をある程度自由に調製
し得る利点を有するので、そのような有機高分子
化合物が硬化体の改質剤として実用されるように
なつた。また、樹脂エマルシヨンをセメント調合
時に混合するポリマーセメントと呼ばれる方式も
提案された。しかし、有機高分子化合物をバイン
ダーとして用いるレジンモルタルは、セメント硬
化体に比べて燃焼性で、且つ耐熱性が著しく低
く、特に、その耐久安定性が保証されていないた
め、構造材に添加、実用されるに至つていない。
また、樹脂エマルシヨンは、塗料材料として使用
する場合には、その成膜性と保水性により、ある
程度は改質に成功しているが、構造材への混合使
用は、一般に、圧縮強度を低下させ、水中におけ
る物理的強度を極端に低下させるので好ましくな
く、更に、セメントの硬化時間を遅らせる不都合
も回避し難いことが知られている。 更にまた、セメント硬化体の補強ないし改質方
法として、その補修される硬化体を充分乾燥し、
減圧条件下に、メチルメタクリレート（MMA）
重合性単量体を塗布したのち、常圧に戻してこれ
らを該硬化体に含浸させ、次いで、含浸単量体を
加熱あるいはγ線照射などにより重合させて、セ
メント硬化体の曲げ強度及び圧縮強度などの機械
的強度を向上させる方法も知られている。しか
し、この補強方法は、大掛かりな装置と手間のか
かる操作が必要なため、大型のものに採用するこ
とは実質的に困難であり、事実、小さなセメント
硬化体に適用できるにすぎない。また、セメント
系水硬性組成物にMMA等を加え、その均一混合
物を成形等に適用し、これを加熱等によつて重
合，硬化させる試みもなされるが、満足し得る単
量体添加効果は得られていない。 また、本発明者らは、さきに、通常の水硬性組
成物に、水に殆ど溶けないアクリル系単量体を少
量の重合開始剤と共に添加混和することより、強
度の改善されたセメント硬化体が得られることを
見出したが、この改善効果を更に発展させて、一
層向上した物性のセメント硬化体を得る方法につ
いて研究を重ねた結果、実用的に極めて望ましい
方法を開発した。 〔問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は、セメント，骨材及び水を
含有して成る水硬性組成物を養生，硬化させるセ
メント硬化体の製造方法において、骨材として、
シランカツプリング剤で表面処理した骨材50重量
％以上を含む骨材を用い、水性液剤として、水に
対し１％以下の溶解度を有するアクリル系単量体
を含有する水性混合液剤を用いて高強度セメント
硬化体を製造する方法を提供する。 本発明の方法において、水硬性組成物とは、セ
メント，骨材及び水を含有する通常知られたセメ
ント水和硬化性の成形用混合物であつて、その均
一組成物を成形あるいはラス等に適用する、例え
ば、モルタルやコンクリート等の形成材料類を包
含する。 そのような水硬性組成物に用いられるセメント
としては、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，白色ポ
ルトランドセメント，ジエツトセメント，アルミ
ナセメント，シリカセメント，フライアツシユセ
メント，高炉セメント等が挙げられる。 また、本発明の方法において、水硬性組成物に
添加使用されるアクリル系単量体は、水に対する
溶解度が１％以下であることが重要であつて、１
％を超える溶解度を有するものはセメントの硬化
を妨げるので実質的に使用できない。 水に対する溶解度が１％以下のアクリレート及
びメタクリレート単量体類は、一般に、炭素原子
数４以上のアルコール類のアクリル酸エステル又
はメタクリル酸エステル類であつて、そのような
単量体としては、例えば、ブチルアクリレート，
２―エチルヘキシルアクリレート，ラウリルアク
リレート、トリデシルアクリレート，ステアリル
アクリレート，ベンジルアクリレート，シクロヘ
キシルアクリレート，イソボニルアクリレート；
ブチルメタクリレート，２―エチルヘキシルメタ
クリレート，ラウリルメタクリレート，トリデシ
ルメタクリレート，ステアリルメタクリレート，
ベンジルメタクリレート，シクロヘキシルメタク
リレート，イソボニルメタクリレート等を挙げる
ことができる。更に、架橋性単量体としては、例
えば、トリメチロールプロパントリメタクリレー
ト，エチレングリコールジメタクリレート，１，
３―ブチレングリコールジメタクリレート等が例
示される。これらの単量体類は、単独種でもま
た、二種以上を組み合わせて用いることもでき
る。 本発明の方法において、水硬性組成物に添加使
用されるアクリル系単量体は、用いられる水との
混合水性液剤に基づいて、通常、10〜60重量％程
度であつて、実用的に好ましい範囲は20〜50重量
％であるが、水性混合溶剤として、セメントに対
し80重量％を超えないことが望ましい。 本発明の方法においては、上記アクリル系単量
体と組み合わせて、骨材として、シンランカツプ
リングで表面処理した骨材を主成分とするものが
用いられる。骨材としては、通常のモルタルやコ
ンクリート等に用いられるけい酸質骨材や軽量骨
材が包含され、本発明においては、それらの骨材
をシランカツプリング剤で表面処理したものを主
成分とする骨材が用いられる。 そのような表面処理に用いられるシランカツプ
リング剤としては、例えば、γ―メタクリロキシ
プロピルトリメトキシシラン，ｎ―デシルトリメ
トキシシラン，ビニルトリエトキシシラン，γ―
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及びγ
―アミノプロピルトリエトキシシラン等を挙げる
ことができる。これらのカツプリング剤は、一種
でもよいし、二種以上を組み合わせて使用するこ
ともできる。 これらカツプリング剤の使用量は、骨材に対
し、0.01〜２重量％程度であつて、あまり少なす
ぎると、被覆処理に基づく望ましい物性改善効果
が得られず、また、多ずぎては工業的に著しく不
利である。好ましい使用量は0.05〜0.5重量％で
ある。このカツプリング剤の骨材への適用処理方
法は、単に骨材に添加して均一に混合することに
より、容易に行うことができる。 本発明において、シランカツプリング剤で表面
処理した骨材を50重量％以上含んだ骨材を使用す
ることが重要である。50重量％未満では、最終的
に得られるセメント硬化体の機械的強度の向上が
不充分であるから好ましくない。骨材としてカツ
プリング剤で表面処理した処理骨材のみを用いた
硬化体は極めて望ましいものである。 本発明の方法においては、単量体を添加した水
硬性組成物に、必要に応じて重合開始触媒を添加
することができる。その触媒は、水溶性であつて
も油溶性であつてもよいが、常温重合開始型の触
媒が好ましく用いられる。そのような重合開始触
媒には、例えば、過酸化ベンゾイル，クメンヒド
ロキシパーオキシド，メチルエチルケトンパーオ
キシド等の通常知られたラジカル重合開始剤が包
含される。また、これら重合開始剤と組合せて、
例えばジメチルパラトルイジン，ジメチルアニリ
ン，ジエチルアニリン，アセチルアセトンコバル
ト塩やナフテン酸コバルト等の重合促進剤を併用
することができる。これらの重合開始触媒及び重
合促進剤は、単量体に対して通常用いられる量範
囲で使用される。 また、これらの単量体には、必要に応じて、高
分子物質、例えばスチレンブタジエンゴム，塩素
化ポリオレフイン，ポリウレタンエラストマー等
を溶解して、水硬性組成物の作業性や硬化体の物
性改善を一層効果的に行うことができる。 また、単量体類の組成物中への分散性を向上さ
せるために、セメントの硬化反応に悪影響を与え
ず、硬化体の耐水性を損なわない範囲で界面活性
剤を加えることができる。 本発明の方法においては、セメント，骨材等の
粉状体と水，アクリル系単量体等の液状剤及び各
種添加材は均一に混和され、構造材型枠に流し込
まれて成形されたり、あるいは構築材の表面に塗
材として適用され、養生後、耐熱性且つ耐ひび割
れ性の硬化体として提供される。 〔作用、効果〕 本発明の方法によつて得られたセメント硬化体
は、従来の水硬性組成物から形成される硬化体に
比べて、はるかに優れた圧縮強度及び曲げ強度等
の機械的強度を有し、実用的に満足し得るもので
ある。 〔実施例〕 以下、具体例により、本発明を更に詳細に説明
する。なお、例中の部数及び％は、ことわりがな
い限り重量による。 実施例 １ 普通ポルトランドセメント100部，骨材200部及
び水と単量体との等量混合液剤60部を主材とする
水硬性組成物について、特にシランカツプリング
剤処理骨材の含量を変化させた各種骨材を用い
て、それぞれのセメント養生硬化体の物理的強度
を調べた。骨材は、けい砂６号と７号各等量混合
物を用い、シランカツプリング剤表面処理は、γ
―メタクリロキシプロピルトリメトキシシランと
ｎ―デシルトリメトキシシラン各0.03％を用いて
行つた。これらのシランカツプリング剤処理骨材
を非処理骨材と混合して、後記第１表に示すよう
な各種の割合に混合骨材をあらかじめ調整し、そ
れぞれの水硬性組成物の調製に供した。また、水
と混合する単量体としては、ベンジルメタクリレ
ート80部とトリメチロールプロパントリメタクリ
レート20部の混合物を使用して水性液剤を調製
し、更に、これに過酸化ベンゾイル２％（単量体
基準）とジメチルパラトルイジン0.5％（単量体
基準）を加えて溶解したものをすべての水硬性組
成物の調製に用いた。 調製した各水硬性組成物は、４×４×16cmの角
柱型に流し込んで成形し、７日間水中養生したも
の、及び更に21日間（合計28日）水中養生した試
験片について物性試験を行つた。 シランカツプリング剤処理骨材の含有量とそれ
ぞれの試験片の物性測定結果を、下掲第１表にま
とめて示す。 なお、試料No.12は、アクリル系単量体を使用し
ない通常のモルタルについてのもので、その測定
値を参考のために併記した。

【表】

【表】 上表より、シランカツプリング剤表面処理骨材
は、その含有量が50％を超えると、セメント硬化
体の機械的強度が急激に上昇することが判る。 実施例 ２ 水硬性組成物に用いる水性液剤として、水40部
と単量体20部の割合の混合液剤を用い、且つ単量
体として、シクロヘキシルメタクリレート90部及
びエチレングリコールジメタクリレート10部から
成る混合物を使用し、シランカツプリング剤とし
てビニルトリエトキシシランの0.08％を用いたほ
かは、実施例１と実質的に同様に操作し、あらか
じめ調製した表面処理骨材の含有率の異なる各種
骨材を用いて養生硬化させた各試料片について物
性を測定した。結果をまとめて第２表に示す。

【表】 本発明の方法に係る試料No.16〜18の硬化体は、
他のものに比べて顕著に優れた強度を有すること
が理解できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セメント，骨材及び水を含有して成る水硬性
   組成物を養生，硬化させるセメント硬化体の製造
   方法において、骨材として、シランカツプリング
   剤で表面処理した骨材50重量％以上を含む骨材を
   用い、水性液剤として、水に対し１％以下の溶解
   度を有するアクリル系単量体を含有する水性混合
   液剤を用いることを特徴とする高強度セメント硬
   化体の製造方法。 ２ シランカツプリング剤が、γ―メタクリロキ
   シプロピルトリメトキシシラン，ビニルトリエト
   キシシラン，ｎ―デシルトリメトキシシラン，γ
   ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及び
   γ―アミノプロピルトリエトキシシランより成る
   群から選択される特許請求の範囲第１項記載の製
   造方法。 ３ 表面処理骨材が、骨材粒子の表面に、その骨
   材粒子重量の0.01〜２重量％のシランカツプリン
   グ剤を被覆したものである特許請求の範囲第１項
   記載の製造方法。