JPH0761911B2 - モルタル・コンクリートの表面処理剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、モルタル・コンクリートの表面処理剤に関す
るものである。更に詳しくは、打設後のモルタル又はコ
ンクリートの表面に接触させることにより硬化後のモル
タル・コンクリート製品の表面状態の改良及び強度の向
上を計る表面処理剤に関するものである。

（従来の技術） モルタル・コンクリートを調合するに当っては、その流
動性を向上させるためにセメントの水和反応に必要とす
る水分以上の水を添加する。このような過剰の水は、モ
ルタル・コンクリートの打設後にバイブレーター等で締
め固める際にブリージング水となって気泡を伴ってコン
クリート表面に集まり、硬化後のモルタル・コンクリー
ト表面にいわゆる「水あばた」が発生する原因となる。
この「水あばた」が発生すると、モルタル・コンクリー
ト製品の表面平滑性や強度が低下するという問題点が発
生する。

また、打設されたモルタル・コンクリートの硬化の初期
に日光の直射等で水が蒸発しすぎると、水和を完結する
ための水分が不足するため、モルタル・コンクリート本
来の強度を発現しなくなったり、モルタル・コンクリー
ト製品にひび割れが発生したりする。

以上の問題点を解決するために、吸水性樹脂又は吸水性
樹脂を含んでなる吸水シートを打設後のモルタル・コン
クリート表面に接触させ、ブリージング水を吸収させた
り、また吸収した水を保水して乾燥しにくくする方法が
提案されている。

このような吸水性樹脂としては、従来ポリアクリル酸ナ
トリウム架橋体、デンプン−アクリル酸グラフト重合体
の中和物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体の
ケン化物、イソブチレン−無水マレイン酸共重合架橋体
の中和物等が用いられていた。

しかし、これら従来の吸水性樹脂は、カルシウム、マグ
ネシウム等の多価金属イオンに接触すると不可逆的に吸
水能力が低下するため、モルタル・コンクリートと接触
させて用いると、それらから溶出してくる多価金属イオ
ンのため十分な効果が発揮されないという問題があっ
た。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記問題点を解決するものである。したがっ
て、本発明の目的は、打設後のモルタル・コンクリート
と接触させて用いても吸水能力の経時的な低下がなく、
モルタル・コンクリートの硬化が終了するまで十分なブ
リージング水の吸収力と保水力を維持でき、モルタル・
コンクリート製品の卓越した表面状態の改良および強度
の向上を計るモルタル・コンクリートの表面処理剤を提
供することである。

（問題点を解決するための手段および作用） 本発明は、スルホン酸基またはその塩を0.5mg当量/g以
上含有し、かつ解離基を1.0mg当量/g以上含有し、脱イ
オン水に対する吸水能力が自重の５倍以上の高分子架橋
体からなるモルタル・コンクリートの表面処理剤に関す
るものである。

本発明で用いられる高分子架橋体中に含有されるスルホ
ン酸基またはその塩としては、スルホン酸基並びにスル
ホン酸基のナトリウム塩・カリウム塩・カルシウム塩・
マグネシウム塩・亜鉛塩等の金属塩、スルホン酸基のア
ンモニウム塩およびスルホン酸基の有機アミン塩等を挙
げることができる。

また、本発明で用いられる高分子架橋体中に含まれる解
離基には、スルホン酸基、カルボン酸基及びされらの金
属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等のアニオン性解
離基並びにアミン及び４級アンモニウム塩等のカチオン
性解離基が含まれる。

本発明で用いられる高分子架橋体にはスルホン酸基又は
その塩が0.5mg当量/g以上で、かつ解離基が1.0mg当量/g
以上含まれる事が必要である。解離基が1.0mg当量/g未
満の場合には、高分子架橋体の吸水能力が小さくなるた
めに吸水・保水効果が現われない。スルホン酸基又はそ
の塩が0.5mg当量/g未満の場合には、高分子架橋体は多
価金属塩類による影響を受けやすくなるため、モルタル
・コンクリートが硬化終了するまでに、ブリージング水
の吸水・保水能力が低下してしまい、モルタル・コンク
リートの表面処理効果が発現しなくなる。

本発明で用いられる高分子架橋体は、脱イオン水に対す
る吸水能力が自重の５倍以上である。５倍未満の場合に
は、十分な吸水・保水効果を長期間にわたって保持する
事が困難になる。

本発明で用いられる高分子架橋体は、例えばスルホン
酸基含有不飽和単量体（Ａ）を必要により架橋剤（Ｃ）
の存在下で重合させる方法、スルホン酸基含有不飽和
単量体（Ａ）とその他の重合性単量体（Ｂ）とを必要に
より架橋剤（Ｃ）の存在下で共重合させる方法、重合
性単量体（Ｂ）を必要により架橋剤（Ｃ）の存在下で重
合することにより得られた高分子架橋体を硫酸・無水硫
酸・1,3−プロパンサルトン・1,4−ブタンサルトン等の
スルホン化剤でスルホン化する方法、重合性単量体
（Ｂ）の重合により得られた線状高分子を架橋剤（Ｃ）
と反応させると同時にスルホン化剤でスルホン化する方
法、スルホン酸基含有不飽和単量体（Ａ）又はスルホ
ン酸基含有不飽和単量体（Ａ）とその他の重合性単量体
（Ｂ）とを（共）重合した後、得られた水溶性高分子を
必要により架橋剤（Ｃ）の存在化で加熱又は紫外線・電
子線照射することによって架橋する方法等により製造す
ることができる。

本発明で高分子架橋体を製造する際に使用することがで
きるスルホン酸基含有不飽和単量体（Ａ）としては、例
えばビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルス
ルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−
２−メチルプロパンスルホン酸、３−アリロキシ−２−
ヒドロキシプロパンスルホン酸、２−スルホエチル（メ
タ）アクリレート、３−スルホプロピル（メタ）アクリ
レート、１−スルホプロパン−２−イル（メタ）アクリ
レート、２−スルホプロピル（メタ）アクリレート、１
−スルホブタン−２−イル（メタ）アクリレート、２−
スルホブチル（メタ）アクリレート、３−スルホブタン
−２−イル（メタ）アクリレート等の不飽和スルホン酸
やそれらのナトリウム・カリウム等のアルカリ金属塩、
カルシウム・マグネシウム等のアルカリ土類金属塩、亜
鉛等のその他の金属塩、アンモニウム塩もしくは有機ア
ミン塩を挙げることができ、これらの中から１種または
２種以上を用いることができる。これらの中でも、その
重合性の点から例えば２−アクリルアミド−２−メチル
プロパンスルホン酸、２−スルホエチル（メタ）アクリ
レート等の（メタ）アクリル酸エステル又は（メタ）ア
クリルアミド系の不飽和スルホン酸やそれらのナトリウ
ム・カリウム・カルシウム・マグネシウム・アンモニウ
ムもしくは有機アミン塩等に代表される一般式（Ｉ） （ただし、R¹は水素またはメチル基、R²は炭素数２〜４
の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、Ｘは−NH−
または−Ｏ−、Ｙは水素、アルカリ金属、アルカリ土類
金属、アンモニウム基または有機置換アンモニウム基を
示す。） で表わされるスルホン酸基含有不飽和単量体が特に好ま
しい。

本発明で使用することができるその他の重合性単量体
（Ｂ）としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、ク
ロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラ
コン酸等の不飽和カルボン酸ならびにそれらのアルカリ
金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩もしくは
有機アミン塩等のカルボキシル基含有不飽和単量体；
（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロニトリル、
酢酸ビニル、N,N−ジメチルアミノエチル（メタ）アク
リレート、２−（メタクリロイルオキシエチル）トリメ
チルアンモニウムクロリド等の水溶性不飽和単量体；ヒ
ドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロ
ピル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモ
ノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモ
ノ（メタ）アクリレート、ポリブチレングリコールモノ
（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコー
ルモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリプロピレン
グリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリブ
チレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシ
ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エ
トキシポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレ
ート、エトキシポリブチレングリコールモノ（メタ）ア
クリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリプ
ロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、フェノ
キシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレー
ト、ベンジルオキシポリエチレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、エチ
ル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート
等の（メタ）アクリレート酸エステル、及びスチレン等
の疎水性不飽和単量体などを挙げることができ、これら
の１種又は２種以上を用いることができる。

本発明で使用することができる架橋剤（Ｃ）としては、
ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アク
リレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレー
ト、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、
プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエ
チレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロ
ールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリス
リトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリト
ールジ（メタ）アクリレート、N,N−メチレンビスアク
リルアミド、イソシアヌル酸トリアリル、トリメチロー
ルプロパンジアリルエーテル等の１分子中にエチレン系
不飽和基を２個以上有する化合物；エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、トリエチレングルコール、
ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリ
ン、プロピレングリコール、ジエタノールアミン、トリ
エタノールアミン、ポリプロピレングリコール、ポリビ
ニルアルコール、ペンタエリスリトール、ソルビット、
ソルビタン、グルコース、マンニット、マンニタン、シ
ョ糖、ブドウ糖等の多価アルコール；エチレングリコー
ルジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエー
テル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、
プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロ
ピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチル
グリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオ
ールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジ
グリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリ
シジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル等
のポリエポキシ化合物等が挙げられ、これらの１種また
は２種以上を用いることができる。架橋剤として多価ア
ルコールを用いる場合には150℃〜250℃で、ポリエポキ
シ化合物を用いる場合は50℃〜250℃で重合後熱処理す
ることが好ましい。架橋剤の使用は、得られる高分子架
橋体の架橋密度を自由自在に制御できるため好ましい。
架橋剤の使用量としては、好ましくは前記単量体に対し
てモル比で0.00001〜0.3の範囲である。架橋剤の使用量
がモル比で0.3を超える量では、得られる高分子架橋体
の架橋密度が大きくなりすぎて吸水能力が低下する傾向
がある。逆に0.00001未満の少量では、架橋密度が小さ
すぎて水分を吸収したあとにべとつきが生じるため、取
り扱い性に問題が生じる場合がある。

本発明のモルタル・コンクリートの表面処理剤に有効な
高分子架橋体を得るための重合方法は、従来から知られ
ているいかなる方法でも良く、例えばラジカル重合触媒
を用いる方法や、放射線・電子線・紫外線等を照射する
方法が挙げられる。ラジカル重合触媒としては、過酸化
水素、ベンゾイルパーオキサイド、キュメンハイドロパ
ーオキサイド等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリ
ル等のアゾ化合物、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウ
ム等の過硫酸塩等のラジカル発生剤や、これらと亜硫酸
水素ナトリウム、Ｌ−アスコルビン酸、第一鉄塩等の還
元剤との組み合わせによるレドックス系開始剤が用いら
れる。重合系溶媒としては、例えば水、メタノール、エ
タノール、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルホキシド、ヘキサン、シクロヘキサン、キシレン、
トルエン、ベンゼン等やこれらの混合物を使用すること
ができる。重合時の温度は用いる触媒の種類により異な
るが、比較的低温の方が高分子架橋体の分子量が大きく
なり好ましい。しかし、重合が完結するためには20℃以
上100℃以下の範囲内であることが好ましい。

重合系の単量体濃度には特に制限はないが、重合反応の
制御の容易さと収率・経済性を考慮すれば、20〜80重量
％の範囲にあることが好ましい。重合形態としては種々
の形態を採用できるが、懸濁重合、注型重合、双腕型ニ
ーダーの剪断力によりゲル状含水重合体を細分化しなが
ら重合する方法（特開昭57-34101号）が好ましい。

本発明のモルタル・コンクリートの表面処理剤は、それ
単独で打設後のモルタル・コンクリートの表面に接触さ
せて使用しても良いし、また石綿・パルプ・合成繊維・
天然繊維等と混合したものを打設後のモルタル・コンク
リートの表面に接触させて使用しても良い。

また、本発明のモルタル・コンクリートの表面処理剤
は、繊維・ゴム・プラスチック・不織布等と複合化して
シート状にすることにより、作業性が良く且つ吸水・保
水効果の高い形態のモルタル・コンクリート表面処理材
として用いることができる。これらの複合化の方法とし
ては、例えば次の〜の方法が挙げられる。

不織布・紙等のシート又はテープに粘着性物質等を
用いてモルタル・コンクリートの表面処理剤を固定する
か又は不織布・紙等のシート又はテープで該表面処理剤
を挟持することによって、シート状又はテープ状の表面
処理材とする。

プラスチックフィルム等に粘着性物質又は塗装等と
混合したモルタル・コンクリートの表面処理剤を塗布し
たのち必要によりフィルムを裁断することによって、シ
ート状又はテープ状の表面処理材とする。

ゴム又はプラスチック等にモルタル・コンクリート
の表面処理剤を混練しロールや押し出し機等で加工し
て、シート状又はテープ状の表面処理材とする。

合成繊維等の紡糸液にモルタル・コンクリートの表
面処理剤を添加するか又は合成繊維・天然繊維等の繊維
状物質に粘着性物質等を用いてモルタル・コンクリート
の表面処理剤を固定することによって、繊維状の表面処
理材とする。該繊維状の表面処理材はそのまま使用して
も良いし、布状に加工した後使用しても良い。

スルホン酸基含有不飽和単量体（Ａ）に必要により
その他の重合性単量体（Ｂ）および架橋剤（Ｃ）を加え
た単量体組成物を不織布・紙・プラスチックフィルム等
に含浸または塗布した後、共重合することによって、シ
ート状の表面処理材とする。

スルホン酸基含有不飽和単量体（Ａ）および必要に
よりその他の重合性単量体（Ｂ）を（共）重合して得ら
れた水溶性高分子に必要により架橋剤（Ｃ）を加えた組
成物を不織布・紙・プラスチックフィルム等に含浸また
は塗布した後、加熱処理又は紫外線・電子線照射するこ
とによって、シート状の表面処理材とする。

（発明の効果） 本発明のモルタル・コンクリートの表面処理剤は、打設
後のモルタル・コンクリートからその表面に浮き出てく
る、多量の多価金属イオンを含んだブリージング水と接
触しても、その吸水・保水力を安定に保持し続けること
ができる。したがって、本発明によれば、打設後のモ
ルタル・コンクリートからの多量のブリージング水を吸
収・除去でき、硬化後のモルタル・コンクリート製品の
表面平滑性及び表面強度が向上し、打設後のモルタル
・コンクリート表面に日光の直射等を受けても水分が蒸
発し過ぎることがないので、十分な養生を行うことがで
き、得られるモルタル・コンクリート製品にひび割れが
なく強度が向上する。

（実施例） 以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明
の範囲がこれらの実施例にのみ限定されるものではな
い。

実施例 １ 500mlの円筒形セパラブルフラスコに２−スルホエチル
メタクリレートのナトリウム塩21.6g（0.10モル）、メ
タクリル酸21.5g（0.25モル）、メタクリル酸ナトリウ
ム70.2g（0.65モル）、N,N−メチレンビスアクリルアミ
ド0.92g（0.006モル）及び水170gを仕込み、撹拌して均
一に溶解させた。窒素置換した後、湯浴で40℃に加熱
し、10％過硫酸アンモニウム水溶液1.0gおよび１％Ｌ−
アスコルビン酸水溶液0.5gを添加し、撹拌を停止して重
合させた。重合開始後発熱し、30分後に95℃まで上昇し
た。重合系の温度が下がり始めたのを確認した後、湯浴
を90℃に上昇させ、更に１時間加熱した。得られた高分
子架橋体の含水ゲルを細分化したのち、150℃の熱風乾
燥器で３時間乾燥し、粉砕して本発明の表面処理剤
（１）を得た。

実施例 ２ 500mlの円筒形セパラブルフラスコに２−アクリルアミ
ド−２−メチルプロパンスルホン酸アンモニウム157g
（0.70モル）、アクリルアミド21.3g（0.30モル）、N,N
−メチレンビスアクリルアミド0.31g（0.002モル）およ
び水270gを仕込み、撹拌して均一に溶解させた。その
後、実施例１と同様に重合、乾燥、粉砕を行い、本発明
の表面処理剤（２）を得た。

実施例 ３ 撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管を備
えた500mlの四つ口フラスコにｎ−ヘキサン220mlを仕込
み、ソルビタンモノステアレート1.8gを添加溶解した
後、窒素置換した。滴下ロートに３−スルホプロピルア
クリレートのカルシウム塩23.3g（0.10モル）、アクリ
ル酸0.72g（0.01モル）、アクリル酸カルシウム5.55g
（0.05モル）、メタクリルアミド4.25g（0.05モル）、
エチレングリコールジグリシジルエーテル0.0174g（0.0
001モル）、水50gおよび過硫酸カリウム0.05gを加えて
溶解した後、窒素ガスを吹き込んで水溶液内に存在する
酸素を除去した。次いで、滴下ロートの内容物を上記四
つ口フラスコに加えて分散させ、わずかに窒素ガスを導
入しつつ湯溶により重合系の温度を60〜65℃に保持して
３時間重合反応を続けた。その後ｎ−ヘキサンを減圧下
に留去し、残った高分子架橋体の含水ゲルを90℃で減圧
乾燥して、本発明の表面処理剤（３）を得た。

実施例 ４ 1000mlの円筒形セパラブルフラスコに２−スルホエチル
メタクリレートのモノエタノールアミン塩51g（0.2モ
ル）、メタクリル酸4.3g（0.05モル）、メタクリル酸ナ
トリウム16.2g（0.15モル）、メトキシポリエチレング
リコールモノメタクリレート（平均１分子あたり10個の
エチレンオキシド単位を含むもの）216g（0.4モル）お
よび水250gを仕込み、撹拌して均一に溶解させた。その
後、実施例１と同様に重合して得られた共重合体の水溶
液に水2000gおよびグリセリン0.2gを加えた混合液を用
いて、ポリエステル長繊維不織布（東洋紡スパンボンド
（株）製4051N、目付53g/m²）を含浸させた後、180℃で
２時間熱処理して、本発明の表面処理剤（４）を含んで
なるシート状の表面処理材を得た。得られたシート状の
表面処理材の重量は105g/m²であった。

比較例 １ 500mlの円筒形セパラブルフラスコにアクリル酸18g（0.
25モル）、アクリル酸ナトリウム70.5g（0.75モル）、
N,N−メチレンビスアクリルアミド0.092g（0.0006モ
ル）および水135gを仕込み、撹拌して均一に溶解させ
た。その後、実施例１と同様に重合、乾燥、粉砕を行
い、比較表面処理剤（１）を得た。

実施例 ５〜８および比較例２ 普通ポルトランドセメント（住友セメント（株）製）1k
gおよび水550gを混合し、１分間強く撹拌した後、吸引
過することによって、セメント水を調製した。実施例
１〜４および比較例１で得られた表面処理剤（１）〜
（４）（なお、表面処理剤（４）はシート状の表面処理
材として用いた。）および比較表面処理剤（１）のそれ
ぞれを脱イオン水および上記セメント水に一定時間浸漬
した後に引き上げて水切りを行い、その重量を測定し、
次の計算式により表面処理剤または表面処理材の吸液倍
率を求めた。

以上の結果を用いた表面処理剤の解離基含有量等の組成
と共に第１表に示した。

実施例９〜11および比較例３ セメントとして普通ポルトランドセメント（住友セメン
ト（株）製）、細骨材として淀川産川砂（最大粒径5m
m）、粗骨材として高槻産砕石（最大粒径25mm）およびA
E減水剤としてポゾリスNo.70（日曹マスタービルダーズ
（株）製）を用い、単位セメント量320kg/m³、単位水量
180kg/m³、単位粗骨材量933kg/m³およびAE減水剤量0.8k
g/m³の配合で練り混ぜたコンクリートを縦60cm、横60c
m、深さ30cmの型枠に打設し、その表面に第２表に示し
た表面処理剤をそれぞれ40g散布した。これを夏期晴天
時に屋外に放置した。28日後のコンクリートの表面状態
を観察したのち、型枠より硬化したコンクリート製品を
取り出し、その圧縮強度をJIS A6204に準拠して測定し
た。その結果を第２表に示した。

実施例12〜15および比較例４ ポリエステル長繊維不織布（東洋紡スパンボンド（株）
製4051N）２枚の間に実施例１〜３および比較例１で得
られた表面処理剤（１）〜（３）および比較表面処理剤
（１）のそれぞれを50g/m²の量で散布した後、エンボス
加工してサンドイッチシート状の表面処理材を得た。こ
れらのシート状の表面処理材および実施例４で得られた
表面処理剤（４）を含んでなるシート状の表面処理材を
縦60cm、上面の横幅15cm、底面の横幅35cm、深さ60cmの
木製型枠の内側に貼りつけた。この型枠中へ実施例９〜
11で用いたものと同じコンクリートを流し込み、充分に
振動をあたえた後に放置した。コンクリートの型枠への
充填日から14日後に型枠を取り去ってコンクリートの表
面状態（平滑性）を観察した。また、28日後に得られた
コンクリート製品のシュミットハンマーによる表面反発
硬度を測定した。その結果を第３表に示した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｄ 133/24 ＰＦＹ (56)参考文献 特開 昭61−21949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−45144（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−134546（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スルホン酸基またはその塩を0.5mg当量/g
   以上含有し、かつ解離基を1.0mg当量/g以上含有し、脱
   イオン水に対する吸水能力が自重の５倍以上の高分子架
   橋体からなるモルタル・コンクリートの表面処理剤。
2. 【請求項２】高分子架橋体が一般式（Ｉ） （ただし、R¹は水素またはメチル基、R²は炭素数２〜４
   の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、Ｘは−NH−
   または−Ｏ−、Ｙは水素、アルカリ金属、アルカリ土類
   金属、アンモニウム基または有機置換アンモニウム基を
   示す。）で表わされるスルホン酸基含有不飽和単量体を
   含んでなる単量体混合物の共重合体である特許請求の範
   囲第１項記載のモルタル・コンクリートの表面処理剤。