JPH032828B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、セメント、モルタル、コンクリート
等の硬化物からなるセメント系材料の表面層を改
質強化する方法の改良に関する。

従来より、セメント、モルタル、コンクリート
等の硬化物は、セメント系材料として建築、土
木、その他分野に多用されているが、風雨に曝さ
れると共に気温変化によつて一般にその表面から
次第に内部へと劣化が進行し、特に構築物壁面に
おける劣化は由々しき事態を引き起こす原因とも
なつている。かゝるセメント系材料の劣化は、外
気によるセメント系材料の中性化と共にその表面
層に存する微細孔が次第にクラツクへと進展する
ことによることが知られている。したがつて、セ
メント系材料の劣化防止方法として、セメント系
材料の表面層を化学的に改質する提案も多数みら
れるが、未だ充分なものが見られない。例えば、
特開昭55−78764号公報には、劣化したコンクリ
ートの表面から珪酸塩化合物の水溶液を含浸さ
せ、更にその上にセメントペーストを被覆するこ
とによる鉄筋コンクリートの補修方法が示されて
いる。この方法は、含浸珪酸アルカリの硬化によ
つて含浸層を緻密化すると共に珪酸アルカリに由
来するアルカリ成分によつてセメント系材料の中
性化を抑制したものであるが、耐水性、耐透水性
等が充分でないために補修後長期にわたり使用す
るとやはり劣化の進行を止めることができない。
また、別の改良方法として、特開昭58−20768号
公報には、セメント系材料の表面層に含浸させる
珪酸アルカリの水溶液にナフタレンスルホン酸塩
のホルムアルデヒド縮合物を添加することによつ
て該水溶液の浸透深さを増大させる方法が示され
ているが、この方法によると、改質される表面層
の厚さを増大させ得るから、それによる耐久性の
向上は得られても、やはり上記同様改質表面層は
耐水性、耐透水性等が向上していないから長期使
用による劣化の進行を防ぎ得ない。

本発明者らは、珪酸アルカリ水溶液にポリマー
エマルジヨンを添加した処理液をセメント系材料
の表面から含浸させ、次いでこれを乾燥すること
によつて得られたセメント系材料は、該処理液の
含浸硬化によつて得られる改質表面層の厚さは減
少することなく、更にその表面の耐水性が著るし
く増大し、改質表面層からのアルカリ分の溶出が
極度に低下し、改質表面層の表面において劣化が
著るしく防止される効果が得られること、また、
この改質表面層の表面は、各種上塗り材との接着
強度を高める性質を有し、この改質層表面にセメ
ント、モルタル、合成樹脂塗料等を塗被すること
によつて、一層良好にセメント系材料の劣化を防
止できることを見出した。

本発明の目的は、セメント系材料の表面からの
劣化を防止するために、セメント系材料の表面か
ら内部深い部位にわたり、強度が高く、耐水性、
耐透水性、耐候性等が改良された表面層を形成せ
しめることによつて、セメント系材料の表面層を
強化する方法を提供することにある。本発明のセ
メント系材料表面層の強化方法は、セメント系材
料をその表面から、珪酸アルカリを１〜30重量％
と固形分として１〜30重量％となる量のポリマー
水性エマルジヨンを含有する水性処理液で含浸処
理した後、得られた処理物を乾燥することを特徴
とする。

本発明の方法が適用されるセメント系材料は、
セメント、モルタル、コンクリート、ALC等、
通常のセメントを原料成分とし、これに必要成分
を配合したものを水硬反応によつて硬化させたも
のである。上記セメント系材料としては、打設直
後のものから打設後使用により既に表面の劣化が
起つているもの、打設時にドライアウトしたもの
等全て本発明の方法が適用し得るが、本発明によ
り処理液を含浸させる前に充分に乾いているもの
が好ましい。

本発明に用いられる珪酸アルカリは、Li、Na、
Ｋ、Cs、NH₄等の珪酸塩であり、上記アルカリ
金属原子又はNH₄をＭで表わすときSiO₂／M₂O
モル比で１〜４のナトリウム水ガラス、カリウム
水ガラス、リチウム水ガラス、珪酸セシウム、珪
酸アンモニウム等の市販工業製品として容易に入
手し得る。本発明において、上記珪酸アルカリは
水で希釈することにより珪酸アルカリ分１〜30重
量％の水溶液として、また所望によりそれらの２
種以上を混合した溶液として用いられる。好まし
い珪酸アルカリとしては、SiO₂／Li₂Oモル比2.2
〜4.0の珪酸リチウムが挙げられる。珪酸リチウ
ムを用いると、本発明の方法を適用することによ
り得られたセメント系材料表面の耐水性が著るし
く向上し、更に白華現象も生起しない。特に好ま
しい珪酸リチウム水溶液としては、例えば、特公
昭54−20480号に記載の如き透明なものが用いら
れる。本発明に用いられるポリマー水性エマルジ
ヨンは、上記珪酸アルカリ水溶液と安定に混合で
きるものであり、樹脂固形分濃度約50重量％以下
の合成樹脂水性エマルジヨン、合成ゴム又は天然
ゴム水性ラテツクス等市販工業製品として容易に
入手できる。上記ポリマーエマルジヨンとして
は、上記珪酸アルカリ水溶液と安定に混合できる
ものであればよく、特に制限を要しないが、通常
好ましい例としては、アクリル系樹脂水性エマル
ジヨン、酢酸ビニル系樹脂エマルジヨン、SBR
ラテツクス、NBRラテツクス、天然ゴムラテツ
クス等が挙げられる。上記ポリマー水性エマルジ
ヨンは、これと上記珪酸アルカリ水溶液とを混合
することにより得られた処理液をセメント系材料
表面から含浸させた後、得られたセメント系材料
を乾燥したときセメント系材料表面の耐水性、耐
候性等を著るしく向上させ、また、セメント系材
料表面からのアルカリ溶出量を極度に減少せし
め、かつ各種上塗り材との接着強度を高める作用
をする。しかし、本発明に用いられる好ましい処
理液は、上記珪酸アルカリと上記ポリマーエマル
ジヨンを各々固形分として１〜30重量％含有する
ことを特徴とする。処理液中珪酸アルカリ分が１
重量％以下では、含浸した珪酸アルカリの硬化反
応によるセメント系材料表面層の改質を充分に達
成できず、また、珪酸アルカリ分が30重量％以上
では、処理液は粘度が増大したり、安定性を失う
ことがあり好ましくない。処理液中の樹脂固形分
についても、30重量％以上では液の粘度が高くな
り含浸性が不良となり易く、また、１重量％以下
では所期の目的を達成できない。

本発明に用いられる処理液としては、本発明の
目的が達成される限り、上記珪酸アルカリ及びエ
マルジヨンの他に更に添加剤を含有させて差支え
ない。場合によつては、他の添加剤を含有させる
ことによつて更に好ましい処理液が得られること
もある。例えば、ナフタレンスルホン酸塩のホル
ムアルデヒド縮合物、メタノール、エタノール、
イソプロパノール等低級脂肪族アルコール類を液
中0.05〜１％程度添加することにより処理液の含
浸性を向上させることができ、改質表面層の厚さ
を一層増大させ得る。

本発明のセメント系材料表面層の強化方法は、
上記処理液でセメント系材料をその表面から含浸
処理した後、該処理後のセメント系材料を乾燥す
ることを特徴とする。上記含浸処理の方法として
は、はけ、スプレー等による塗布法、浸漬法、加
圧又は吸引による方法等通常の方法でよい。上記
含浸後の乾燥によつて、樹脂分を含有した状態で
珪酸アルカリがセメント系材料の表面層中で硬化
反応を起し、改質された表面層が形成される。本
発明の方法によつて形成されたセメント系材料の
改質表面層が、耐水性、耐候性等が著るしく向上
し、かつ、また該表面からのアルカリ溶出量が極
度に低下し表面の接着性が良好であるのは、表面
から処理液が含浸する際珪酸アルカリ分の方が樹
脂分に優先して浸透し、これによつて、表面から
深さ方向に向つて樹脂分濃度が低下し、表面には
処理液中樹脂固形分濃度よりも高い濃度の樹脂分
が沈着し、封孔現象が極めて良好に起つて外部劣
化要因との遮断効果が極めて効率よく達成される
ことによるものと考えられる。

本発明の方法を適用することによつて得られた
セメント系材料の表面は、各種の上塗り材で塗被
するのに適した性質を有し、該表面にセメント、
モルタル、通常用いられる合成樹脂塗料、無機塗
料、樹脂エマルジヨンやゴムラテツクスを混入さ
せたセメント、モルタル等を上塗りすることがで
きる。特に既に劣化が起つているセメント系材料
に対して本発明の方法を適用した後、更にその表
面をセメント、モルタル等で塗被すると、基材と
同質の外観を付与させることができ、補修乃至復
元をも達成することができる。上塗りのセメン
ト、モルタル等に耐クラツク性を付与するには、
上記の如く樹脂エマルジヨンやゴムラテツクスを
混入させたセメント、モルタル等を用いるのがよ
い。これら樹脂エマルジヨンやゴムラテツクスの
例としては、酢酸ビニル系樹脂エマルジヨン、エ
チレン−酢酸ビニル系共重合樹脂エマルジヨン、
アクリル系樹脂エマルジヨン、エポキシ樹脂のエ
マルジヨン、SBR、NBR、クロロプレンゴム、
天然ゴム等のラテツクス、パラフインエマルジヨ
ン、アスフアルトエマルジヨン等が挙げられる。

本発明の方法は、処理液の調製が容易にでき、
これをセメント系材料の表面から含浸させる方法
も通常の方法でよいから簡易に行なうことがで
き、更に乾燥も自然乾燥でよく、全て簡便に行な
うことができる。

以下、比較例と共に実施例を挙げて説明する
が、本発明の技術的範囲はこれに限定されない。

実施例 １ セメント：豊浦産標準砂：水の重量比が１：
４：0.95の比率からなる縦、横、高さが各100mm
のモルタルブロツクを作り、別途、SiO₂／Na₂O
モル比3.0の珪酸ナトリウムを10％と固形分とし
て５％の濃度となるようにアクリル酸エステル−
スチレン共重合樹脂水性エマルジヨンを含有する
処理液を調製した。次いで上記モルタルブロツク
表面に上記処理液を液の浸透が止まるまで繰り返
し塗布含浸させた後、常温の空気中で24時間放置
乾燥することにより試験体を作製した。

上記試験体について、下記方法により透水性試
験と上塗り適性試験を行なつた。

(イ) 透水性試験；上記試験体の処理面上に直径15
mm、長さ350mmの両端開口のガラス管を直立載
置し、ガラス管の管端周辺と試験体処理面とを
エポキシ樹脂接着剤を用いて水もれのないよう
封止すると共に固定し、上記ガラス管中に高さ
300mmまで注水し、24時間放置後の水柱高さ減
少量を測定する。

(ロ) 上塗り適性試験；（Ａ法）上記試験体の処理
面上に合成樹脂エマルジヨン塗料を塗布し、24
時間放置乾燥することにより塗膜を形成させ、
該塗膜上にナイフを用いて２mm間かくの碁盤目
状に切目を入れ、粘着セロハンテープをはり付
けた後引きはがし、剥離しなかつたます目の数
を数え、全25箇のます目の数に対する割合で表
わす。

（Ｂ法）上記試験体の表面に、セメント：豊
浦標準砂：水の重量比が１：２：0.6であるモ
ルタルを３mm厚にこて塗りし、４週間室内で養
生することによりモルタルを被覆する。次いで
このモルタル被覆表面に強力接着剤を介して引
張り試験用金具をとり付け、建築研究所式接着
力試験機により引張り試験を行ない破断強度及
び破断部位の試験体表面からの深さを測定す
る。

試験の結果、透水量は水柱高さの減少５mmであ
り、Ａ法上塗り適性は21／25であり、また、Ｂ法
モルタル破断強度8.7Kg／cm²、破断部位の深さ２
mmであつた。

実施例 ２ 処理液に含まれる珪酸アルカリとしてモル比
3.5の珪酸リチウムを用いた他は実施例１と同様
のテストを行なつたところ、水柱高さ減少１mm、
Ａ法上塗り適性25／25、Ｂ法モルタル破断強度
12.4Kg／cm²、破断部位の深さ３mmであつた。

実施例 ３ 実施例２に用いた液にエタノールを更に0.5％
含有させた処理液を用いた他は実施例１と同様の
テストを行なつたところ、水柱高さ減少１mm、Ａ
法上塗り適性25／25、Ｂ法モルタル破断強度12.4
Kg／cm²、破断部位深さ３mmであつた。

比較例 １ モル比3.5の珪酸リチウム10％水溶液を用いた
他は、実施例１と同様のテストを行なつたとこ
ろ、水柱高さ減少13mm、Ａ法上塗り適性18／25、
Ｂ法モルタル破断強度14.8Kg／cm²、破断部位深さ
４mmであつた。

上記比較例の如く、ポリマー水性エマルジヨン
を含まない珪酸アルカリ水溶液でセメント系材料
の表面を処理しても、透水性が高く、かつまた処
理表面の上塗り適性も充分でないのに対し、本発
明の実施例は、透水性も低くしかも上塗り適性も
優れることを示している。

実施例 ４ 打放しコンクリートの外壁が、打設後10年を経
過し、風化作用によりその表面が脆弱化してい
た。この壁面に、モル比2.5の珪酸リチウムの10
重量％水溶液100重量部と樹脂固形分45重量％の
スチレン−ブタジエン共重合樹脂水性ラテツクス
10重量部を混合した処理液を400ｇ／m²塗布含浸
させ、自然乾燥後、更にこの表面に、セメント対
砂の重量比１：３の混合粉体100重量部と樹脂固
型分25重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂
水性エマルジヨン25重量部を混合したポリマーセ
メントモルタルを２mm厚にこて塗りし、３週間自
然放置することにより上塗りを施した。次いで実
施例１に記載の建築研究所式接着力試験機を用い
て同様にして破断強度を測定したところ21.7Kg／
cm²であり、破断部位深さは3.5mmであつた。

比較例 ２ 処理液として樹脂固形分濃度15重量％のエチレ
ン−酢酸ビニル共重合樹脂水性エマルジヨンを用
いた他は実施例４と同様のテストを行なつたとこ
ろ、接着強度5.6Kg／cm²であり、破断部位は下地
コンクリート表面であつた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セメント系材料をその表面から、珪酸アルカ
   リを１〜30重量％と固形分として１〜30重量％と
   なる量のポリマー水性エマルジヨンを含有する水
   性処理液で含浸処理した後、得られた処理物を乾
   燥することを特徴とするセメント系材料表面層の
   強化方法。