JPH06219805A - 耐水性に優れた超曲げ強度セメント成形体 - Google Patents

耐水性に優れた超曲げ強度セメント成形体

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JPH06219805A JP2611393A JP2611393A JPH06219805A JP H06219805 A JPH06219805 A JP H06219805A JP 2611393 A JP2611393 A JP 2611393A JP 2611393 A JP2611393 A JP 2611393A JP H06219805 A JPH06219805 A JP H06219805A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高湿度環境下においても曲げ強度が低下するこ
とがない、耐水性に優れ且つ超曲げ強度を有するセメン
ト成形体を提供する。 【構成】セメント100重量部に対し、水溶性ポリマー
0.5〜10重量部を添加混合した後、水を加えて練り
混ぜ成形し、該成形品を100℃以上及びゲージ圧で1
kgf/cm2 以上の高温高圧蒸気中で養生してなる耐水性に
優れた超曲げ強度セメント成形体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐水性に優れ、且つ曲げ
強度が極めて高い即ち超曲げ強度を有するセメント成形
体に関するものであり、本発明の成形体は、各種内装材
および外装材、コンクリート打設用永久型枠、高層建築
部材を始めとして、広く建設業界で利用することができ
るものである。
【0002】
【従来の技術】セメントを結合材とする成形体には、セ
メント、水、細骨材及び粗骨材を混合して製造されるセ
メントコンクリート、セメント、水及び細骨材を混合し
て製造されるセメントモルタル、並びにセメント及び水
を混合して製造されるセメントペーストがある。一般
に、セメント成形体の強度は、セメント100重量部に
対する水の重量部、即ち水セメント比が小さいほど向上
する。しかしながら、水セメント比が減少するに従い、
セメントと水からなる混合物の流動性が低下するため、
高強度の低水セメント比の成形体を製造するには、減水
剤の使用や特殊な成形方法を使用する必要がある。一
方、水セメント比を相当に低下させて製造されたセメン
ト成形体でも、その中には空隙や水隙が存在するため、
強度には限界がある。そこで、超曲げ強度を有するセメ
ント成形体を目的として、水セメント比を減少させるた
め、減水剤を添加すると共に、水溶性ポリマーを混合し
て、メカノケミカル的な混合を行い、更に、成形ローラ
ー中を通過させる等の方法によって、セメント成形体中
の空隙や水隙を除去する方法が開発されている。この様
な空隙や水隙のほとんどないセメント成形体は、特にM
DF(Macrodefect-free:マクロ ディフェクト フリ
ー)セメントと称され、湿空及び加熱養生後に得られる
成形体の曲げ強度は数百kgf/cm2 にも達する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】MDFセメントの超曲
げ強度は、減水剤の使用による水セメント比の低減はも
ちろんのこと、水溶性ポリマーを併用し、さらに成形ロ
ーラー中を通過させて、セメント組織を緻密化すること
により達成されたものであり、水溶性ポリマーがそのよ
うな成形を可能にしている。即ち、水溶性ポリマーの使
用なくしては、超曲げ強度のMDFセメント成形体を製
造することは不可能である。しかしながら、使用するポ
リマーが水溶性であることに起因して、従来の方法で製
造されるMDFセメント成形体は、耐水性に劣り、湿空
及び加熱養生後に得られるMDFセメント成形体を、1
週間水中に浸漬した後の曲げ強度は、浸漬前の数十分の
一以下までに減少する。そのため、従来の方法で製造さ
れるMDFセメント成形体は、水分の影響の少ない、低
湿度の環境における用途に限られていた。
【0004】本発明者らは、高湿度環境下においても曲
げ強度が低下することのない、耐水性に優れ且つ超曲げ
強度を有するセメント成形体を見出すため鋭意検討を行
ったのである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するには、セメント成形体の水溶性ポリマー使用
に起因する耐水性の低下が、セメント成形体中のセメン
トの水和が十分に進行していないことに原因があること
に着目し、その水和を促進させる手段を種々検討した。
その結果、特定の養生をして製造された成形体が、水溶
性ポリマーを使用しているにもかかわらず、曲げ強度3
00kgf/cm2 以上を発現し、浸水後にも著しい強度低下
が起こらない、耐水性に優れた成形体であることを見い
だし本発明を完成した。
【0006】即ち、本発明は、セメント100重量部に
対し、水溶性ポリマー0.5〜10重量部を添加混合し
た後、水を加えて練り混ぜ成形し、該成形品を110℃
以上及びゲージ圧で1kgf/cm2 以上の高温高圧蒸気中で
養生してなることを特徴とする耐水性に優れた超曲げ強
度セメント成形体に関するものである。以下本発明を詳
しく説明する。
【0007】○セメント 本発明におけるセメントとしては、建設業界で一般的に
広く使用されているセメントを使用することができる。
セメントの具体例としては、普通ポルトランドセメン
ト、ホワイトセメント、早強ポルトランドセメント、超
速硬セメント、中庸熱ポルトランドセメント、アルミナ
セメント、シリカヒュームセメント、フライアッシュセ
メント等が挙げられる。これらのセメントは、何れも本
発明に使用することができるが、より高い効果を得るた
めには、アルミナセメント、早強ポルトランドセメン
ト、シリカヒュームセメント等を使用することが好まし
い。
【0008】○水溶性ポリマー 本発明における水溶性ポリマーは、セメント成形体の成
形助剤として機能するものであり、セメント粒子を凝集
させる性能を有するものをいずれも用いることができ、
水溶性の単量体と非水溶性の単量体との共重合ポリマー
であっても、ポリマーが水溶性であれば使用可能であ
る。具体的には、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリ
ルアミド、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸塩等、又は
これらのポリマーを構成する単量体の2種以上を共重合
したもの、又はこれらのポリマーを構成する単量体とア
クリル酸エステル、メタクリル酸エステル、不飽和スル
ホン酸塩、アクリロニトリル、スチレン等を共重合させ
たポリマー等が挙げられる。これらの水溶性ポリマー
は、2種以上を組み合わせて使用することもできる。水
溶性ポリマーとしては、この他メチルセルロース、ヒド
ロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース
などのセルロースエーテル系ポリマーが挙げられ、これ
らは前述のポリマーを構成する単量体と共重合はできな
いが、単独または前述の水溶性ポリマーと併用して用い
ることができる。特に好適な水溶性ポリマーは、ポリエ
チレンオキサイド、ポリアクリルアミド、並びにアクリ
ルアミド、アクリル酸メチル及びアクリルアミドジメチ
ルアンモニウムクロライドからなる3元共重合体であ
る。水溶性ポリマーの重合度としては、その種類、構造
にもよるが、100以上であることが好ましい。重合度
が100に満たない場合は、ポリマーとしての性質が十
分発揮されない。本発明において、水溶性ポリマーのセ
メントに対する添加量は、セメント100重量部に対し
て0.5〜10重量部とする必要があり、好ましくは
0.8〜6重量部である。添加量が0.5重量部に満た
ない時には曲げ強度の発現が不十分となる。又、添加量
が10重量部を超えると、曲げ強度は十分発現されても
耐水性の低下が見られ、実用的でない。
【0009】○その他の添加剤 本発明では、必要に応じて増量材、補強材、着色剤等を
使用することができる。増量材としては、硅砂、タル
ク、炭酸カルシウム、石膏、硅そう土、酸化チタン、シ
リカ、パーライト、マイカ等の無機質粉体等を例示する
ことができる。補強材としては、ガラス繊維、炭素繊
維、ビニロン繊維等の繊維質を例示することができる。
着色剤としては、カーボンブラック、四三酸化鉄、亜鉛
華等の各種無機質顔料を例示することができる。その
他、導電性付与のためカーボンブラック、フェライトな
どを添加したり、靭性を向上させるためにエポキシ樹脂
などの高靭性非水溶性樹脂等を添加することもできる。
【0010】○製造方法 本発明の超曲げ強度セメント成形体は、セメントと水溶
性ポリマーと必要に応じて増量材等とを添加して水を加
えずに空練りしておき、その後、水を加えて練り混ぜて
から成形することにより製造される。注水前にセメント
と水溶性ポリマーを空練りすることにより、水溶性ポリ
マーがセメント成形体全体に分散し、且つメカノケミカ
ル的な混合により得られる効果で、本発明の目的とする
超曲げ強度を有する成形体を製造することができる。こ
れとは逆に、セメントと水を練り混ぜた混合物に、水溶
性ポリマーを加え混合すると、ポリマーが成形体中に偏
在していまい、十分な強度を得ることができない。練り
混ぜに必要な水の量は、セメントに対して少ないほど高
強度となる。具体的には、セメントに対して8〜20重
量部が好ましく、8〜15重量部がより好ましい。練り
混ぜの際に、セメントコンクリート用の減水剤や流動化
剤を用いることは、使用する水量を低減することができ
好ましい。減水剤や流動化剤としては、市販されている
一般的なものを用いることができる。次に上記セメント
と水溶性ポリマーを水で練り混ぜた混合物を成形して成
形品とするが、成形方法としては種々の方法が採用で
き、具体的には押し出し成形、流し込み成形、プレス成
形等が挙げられ、いずれの成形方法も使用することがで
きるが、超曲げ強度を得るためには、成形の過程ででき
るだけ空隙や水隙を除去できる成形方法が好ましい。
【0011】本発明により得られる成形体は、水溶性ポ
リマーが使用されているにもかかわらず、高温高圧蒸気
中で養生することにより、耐水性に優れた超曲げ強度セ
メント成形体となる。養生圧力としては、ゲージ圧で1
kgf/cm2 以上の必要があり、より好ましくは1.5kgf/
cm2 以上である。養生圧力がゲージ圧で1kgf/cm2 未満
では、温度を上昇させるに従い、成形品の養生が進む前
に成形品内部から水分が散逸してしまい、得られる成形
体の強度が十分上がらない。又、養生温度としては、1
10℃以上でなければならない。養生温度が110℃未
満では、何時間養生を行って成形品中の水溶性ポリマー
が水に溶けてしまい、耐水性は改善されない。温度は高
すぎるとセメントが分解を始めるので300℃以下とす
ることが好ましい。養生時間は、採用する圧力、温度に
よって適切な時間が異なるが、一般に圧力、温度とも高
い程短くなる傾向がある。養生時間としては、圧力がゲ
ージ圧で3kgf/cm2 以上、温度110〜300℃で、2
〜10時間であることが好ましい。本発明において、成
形品の高温高圧蒸気中での養生は、通常オートクレーブ
中で行われる。オートクレーブには、一般に、5〜10
kgf/cm2 で用いる低圧用と、10〜500kgf/cm2 で用
いる高圧用があり、本発明では低圧用で十分である。
又、成形品を高温高圧蒸気中で養生する前に、温度20
℃程度で湿度80%以上の環境に、成形品を好ましくは
1日以上、より好ましくは3日以上の期間静置した後、
50℃程度の温度にさらして前養生をしておくと、得ら
れる成形体の曲げ強度が向上するので好ましい。
【0012】
【実施例】以下に実施例及び比較例をあげて、本発明を
より具体的に説明する。表1、2及び3の浸漬後の強度
の残留率は、次式により計算した。
【0013】
【式1】
【0014】○実施例1 普通ポルトランドセメント100重量部に、重合度約7
000のポリアクリルアミド粉末4重量部を添加して1
分間空練りした後、水道水14重量部とポリアルキルア
リルスルホン酸塩系高性能減水剤(花王(株)製 商品
名マイティー150)1重量部を添加して10分間練り
混ぜ、セメントペーストを調製した。調製したセメント
ペーストをツインロールミルを用いてシート状にし、寸
法25×100×2mmに成形した成形品を得た。この成
形品を温度20℃、湿度80%の環境で7日間、引き続
いて温度45℃で1日間養生した後、該成形品をオート
クレーブ中で、水蒸気を使用して圧力がゲージ圧で10
kgf/cm2 、温度180℃で5時間養生し成形体を得た。
得られた成形体の曲げ強度は360kgf/cm2 であった。
該成形体を水中に48時間浸漬した後、曲げ強度を測定
したところ360kgf/cm2 であり、水中浸漬による強度
低下はなかった。
【0015】○実施例2及び3 セメントとして、アルミナセメントを用いるか(実施例
2)、又はシリカフュームを普通ポルトランドセメント
に1重量%混合したシリカヒュームセメントを用いた
(実施例3)以外は、実施例1と同様の条件でセメント
成形体を製造した。得られた成形体の曲げ強度と水中浸
漬後の曲げ強度を表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】○実施例4及び5 水溶性ポリマーとしてポリエチレンオキサイドを用いる
か(実施例4)、又はアクリルアミド、アクリル酸メチ
ル及びアクリルアミドジメチルアンモニウムクロライド
をそれぞれモル比で85対10対5の割合で共重合し乾
燥粉砕した3元共重合体を用いた(実施例5)以外は、
実施例1と同様の条件でセメント成形体を製造した。得
られた成形体の曲げ強度、水中浸漬後の曲げ強度を表1
に示す。
【0018】○実施例6及び7 水溶性ポリマーの添加量を10重量部又は1重量部とし
た以外は実施例1と同様の条件でセメント成形体を製造
した。得られた成形体の曲げ強度と水中浸漬後の曲げ強
度を表1に示す。
【0019】○実施例8及び9 養生条件をゲージ圧で10kgf/cm2 及び110℃で24
時間とするか(実施例8)又はゲージ圧で3kgf/cm2
び220℃で5時間とした(実施例9)以外は、実施例
1と同様の条件でセメント成形体を製造した。得られた
成形体の曲げ強度と水中浸漬後の曲げ強度を表1に示
す。上記の各実施例から明らかなように、本発明のセメ
ント成形体はいずれも、水中浸漬による強度低下がほと
んどなく、高強度耐水性成形体として優れたものであ
る。
【0020】○比較例1 高温高圧蒸気で養生を行わなかった以外は、実施例1と
同様の条件でセメント成形体を製造した。得られた成形
体の曲げ強度は810kgf/cm2 であったが、水中浸漬後
の曲げ強度は10kgf/cm2 以下で測定不能となり、とて
も実用に耐えられるものではなかった。
【0021】○比較例2 高温高圧蒸気で養生を行わず、温度20℃、湿度80%
で28日間養生をした以外は実施例1と同じ条件でセメ
ント成形体を製造した。表3に示したとおり、得られた
成形体の曲げ強度は700kgf/cm2 であったが、水中浸
漬後の曲げ強度は、100kgf/cm2 程度で、水中浸漬に
よる強度低下が著しく、実用に耐えられるものではなか
った。
【0022】○比較例3及び4 水溶性ポリマーの添加量を0.3重量部とするか(比較
例3)又は15重量部とした(比較例4)以外は、実施
例1と同様の条件でセメント成形体を製造した。得られ
た成形体の曲げ強度と水中浸漬後の曲げ強度を表3に示
す。
【0023】
【表3】
【0024】○比較例5及び6 養生条件をゲージ圧で0.9kgf/cm2 、110℃で24
時間とするか(比較例5)又はゲージ圧で5kgf/cm2
90℃で24時間とした(比較例6)以外は、実施例1
と同様の条件でセメント成形体を製造した。得られた成
形体の曲げ強度と水中浸漬後の曲げ強度を表3に示す。
上記の各比較例から明らかなように、いずれの場合も水
中浸漬後の曲げ強度が水中浸漬前の60%以下となって
おり、実用に耐えられるものではない。
【0025】
【発明の効果】本発明により、優れた曲げ強度を有し、
さらに高湿度環境下においても曲げ強度が低下すること
のない、耐水性に優れた超曲げ強度セメント成形体を提
供することができ、又、本発明の超曲げ強度セメント成
形体は、高湿度環境下においても使用可能な建設部材等
の幅広い用途に使用できるものである。
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 24:24) Z 2102−4G (72)発明者 阿知波 政史 愛知県名古屋市港区船見町1番地の1東亞 合成化学工業株式会社名古屋総合研究所内 (72)発明者 天野 時元 愛知県名古屋市港区船見町1番地の1東亞 合成化学工業株式会社名古屋総合研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セメント100重量部に対し、水溶性ポリ
    マー0.5〜10重量部を添加混合した後、水を加えて
    練り混ぜ成形し、該成形品を110℃以上及びゲージ圧
    で1kgf/cm2 以上の高温高圧蒸気中で養生してなること
    を特徴とする耐水性に優れた超曲げ強度セメント成形
    体。
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