JPH11100251A

JPH11100251A - コンクリート用急結組成物

Info

Publication number: JPH11100251A
Application number: JP9283018A
Authority: JP
Inventors: Isamu Tsuda; 勇津田
Original assignee: OOZEKI KAGAKU KOGYO KK
Current assignee: OOZEKI KAGAKU KOGYO KK
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】水で練ったときに水和発熱反応を促進すると
ともに、加水混練初期の温度を上昇させることのできる
混練組成物を得ることを目的とする。【解決手段】アルミン酸石灰（Ｃ−Ａ系セメント）と
無機質骨材とよりなるセメント配合物に対して０．２〜
１．０重量％の水酸化リチウム、２〜１０重量％の生石
灰および１〜４重量％の熱可塑性粉末樹脂を加えた混合
粉体を加水混練して得られるコンクリート用急結組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はコンクリート用急
結組成物に係り、この組成物をコンクリートのクラック
等に充填した時、該組成物の水和発熱反応による初期温
度の著しい上昇によって該組成物が短時間にて硬化し、
この時組成物中に粉末樹脂が含まれていると、該粉末樹
脂がクラック内にて溶融接着して皮膜を形成するととも
に、水和反応熱によって硬化してクラックを封鎖すると
いう初期強度および長期強度の発現にすぐれたコンクリ
ート用急結組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンクリートやモルタルの初期強
度を高めたり、凝結時間を著しく短くする目的を以て、
セメントの硬化、凝結速度を調整するために、セメント
に急結材等の混和材を混合することは広く行われてお
り、トンネルの天井部や橋台下の天板に対するコンクリ
ートやモルタルの吹付け工法として行われている。

【０００３】そのような急結材としては、これまでに多
くのものが使用されている。例えば水ガラスを主体とす
るもの、アルミン酸塩を主体とするもの、仮焼明バン石
を主体としたもの、などである。ところが、水ガラスを
主体とする急結材では、硬化後のコンクリートの強度が
向上せず、長期安定性に欠ける。

【０００４】また、アルミン酸塩を主体とする急結材に
おいては、その使用量の如何によって凝結時間、初期強
度などが大きく変動して品質が安定しないという恐れが
ある。仮焼明バン石を主体としたものでは、付着性が好
ましくなく、初期強度において高い値が得られないとい
う問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】さらに、溶融急冷した
ＣａＯ−Ｎａ₂Ｏ−Ａｌ₂０₃系水和活性物質に、石
膏、石灰、炭酸アルカリ、アルミン酸ソーダ等を添加し
たセメント用急結材も提案されているが（特開平６−２
９３５４１号公報）、上記添加剤の使用割合によって初
期あるいは長期の強度にバラツキが見られ、急結材とし
て満足できるものとはいえない。しかも、これらは何れ
も吹付け工法にてコンクリート体の表面にセメント組成
物層を形成させる際に、これらセメント組成物中にセメ
ント用急結材を配合することによって、セメント組成物
の硬化を促進させ、コンクリート上の組成物層の初期強
度を増大させるものである。

【０００６】この発明は、コンクリート構造体に生じた
欠陥部に、擦り込んだり、塗り込めたり、ダンゴ状にし
たものを充填して、瞬時に発熱硬化して亀裂を封鎖する
ことのできる強靱な皮膜を形成するものであり、初期あ
るいは長期の強度を有して長期安定性にすぐれたコンク
リート用組成物を提供することを目的とするものであっ
て、上記した従来技術とは発明の技術思想を異にするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明のうち、請求項
１記載の発明は、アルミン酸石灰（Ｃ−Ａ系セメント）
と無機質骨材よりなるセメント配合物に対して０．２〜
１．０重量％の水酸化リチウムおよび２〜１０重量％の
生石灰を加えた混合粉体を加水混練してなるコンクリー
ト用急結組成物を特徴とする。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、アルミン酸
石灰（Ｃ−Ａ系セメント）と無機質骨材よりなるセメン
ト配合物に対して０．２〜１．０重量％の水酸化リチウ
ム、２〜１０重量％の生石灰および１〜４重量％の熱可
塑性粉末樹脂を加えた混合粉体を加水混練してなるコン
クリート用急結組成物を特徴とする。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項２におい
て、熱可塑性粉末樹脂として酢酸基を親水基として含有
するエチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビ
ニル−塩化ビニル三元共重合体、エチレン−酢酸ビニル
−アクリル三元共重合体、酢酸ビニル−アクリル共重合
体、酢酸ビニル−アクリル−ベオバ三元共重合体から選
ばれた少なくとも１種の共重合体エマルションを噴霧乾
燥して得た粉末樹脂を用いることを特徴とするものであ
る。

【００１０】要するに、この発明のコンクリート用急結
組成物は、アルミン酸石灰（Ｃ−Ａ系セメント）に無機
質骨材を加えたセメント配合物に、水酸化物リチウム、
生石灰あるいはさらに熱可塑性粉末エマルション樹脂を
加えた混合粉体を加水混練してなる混練組成物であっ
て、この組成物を水で混練したときに起こる水和発熱反
応が組成物中に添加されている水酸化リチウムによって
促進され、また添加されている生石灰によって水和発熱
反応の初期の温度を上昇せしめ、且つこれによって混練
物の硬化を促進させるものである。

【００１１】そして、このような混練組成物をコンクリ
ートの亀裂等に押し込んだ時には、水和発熱反応により
組成物中に含有している熱可塑性粉末樹脂が、亀裂内で
ヒートシール接着剤のように瞬時に接着機能を発揮して
皮膜を形成すると同時に硬化して亀裂を封鎖するという
効果を奏するのである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明を詳細に説明す
る。水硬性物質として、セメントがよく知られている
が、セメント硬化の目安である凝結試験の開始時間（セ
メント硬化体が針の進入に抵抗を示し始める時間）、終
結時間（セメント硬化体が硬化して針跡がつくだけにな
る時間）は、超早強ポルトランドセメントでも、それぞ
れ１時間４１分、２時間５１分と長い。

【００１３】アルミン酸石灰を主要成分とするアルミナ
セメントは、珪酸石灰を主要化学成分とするポルトラン
ド系セメントに比べて水和活性が大きく急結性を有して
はいるものの、アルミナセメントだけでは硬化速度にお
いて、ポルトランドセメントより速硬性であるジェット
セメントのような超速硬セメントを越えることはできな
い。

【００１４】この発明では、そのようなアルミナセメン
トを用い、これに水酸化リチウムおよび生石灰を加える
ことにより短時間での水和発熱反応の促進と反応初期に
おける温度上昇度合いを高めて速やかな硬化を可能とし
たものであり、また粉末樹脂を加えることによって、こ
の水和発熱反応の熱で粉末樹脂が溶融硬化して瞬時に接
着機能を発揮することから、コンクリート等の亀裂封鎖
に大きな効果を奏するのである。一般的には、この種の
粉末樹脂がセメントに添加される用途では、混練水によ
り元の水性エマルジョン樹脂に戻り、水の蒸発とともに
成膜して接着剤としての力を発揮するものである。

【００１５】この発明の主材料であるアルミン酸石灰
は、主化学成分がＣ₃Ａ（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）、Ｃ
Ａ（ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）、Ｃ₁₂Ａ₇（１２ＣａＯ・７
Ａｌ₂Ｏ₃）などの常温で水と混練して硬化するタイプ
のものが用いられる。そして、これらのアルミン酸石灰
は、普通ポルトランドセメントや混合ポルトランドセメ
ントなどと混用することも可能である。

【００１６】また、無機質骨材としては、２〜８号の各
種粒径の珪砂や砂利、重質炭酸カルシウムなどがあり、
それらを単独または併用してアルミン酸石灰と１：１〜
２．５の割合で用いられる。

【００１７】この発明において、水酸化リチウム（Ｌｉ
ＯＨ）は、これを配合した混合粉体を水で練って、混練
組成物として使用する際の発熱による水和反応を促進す
るために用いるものであり、その使用量としては、主材
であるアルミン酸石灰と無機質骨材よりなるセメント配
合物に対して０．２〜１．０重量％が適当である。

【００１８】この発明でＣ−Ａを主化学成分とするアル
ミン酸石灰にさらに生石灰を添加するのは、水和発熱反
応のさらなる促進と、初期の反応温度を高めるためであ
り、その添加量はアルミン酸石灰と無機質骨材のセメン
ト配合物に対して２〜１０重量％が適当である。これは
２重量％以下では上記した水和発熱反応における初期の
反応温度を高めるという目的への寄与が希薄であり、ま
た１０重量％以上では得られたセメント硬化体が脆くな
って好ましくないためである。

【００１９】熱可塑性粉末樹脂は、これを配合した混合
粉体を水で練って混練組成物としてコンクリートのクラ
ック等に充填した時に、アルミン酸石灰と水による水和
発熱反応の熱によって溶融して瞬時に皮膜を形成すると
同時に硬化してクラックを封鎖するものである。

【００２０】これに適する熱可塑性粉末樹脂としては、
酢酸基を親水基として含有するエチレン−酢酸ビニル共
重合体、エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニル三元共重合
体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル三元共重合体、酢
酸ビニル−アクリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル−
ベオバ三元共重合体などがあり、これらから選ばれた少
なくとも１種の共重合体エマルションを遠心噴霧乾燥機
で噴霧乾燥して得ればよく、これらのなかでも酢酸ビニ
ル−ビニルラウリレート−ベオバ三元共重合体エマルシ
ョン粉末樹脂が耐水性、耐アルカリ性にすぐれていて好
ましい。このような酢酸ビニル−ビニルラウリレート−
ベオバ三元共重合体エマルションの粉末樹脂としては、
ヘキスト合成社製のモビニールＷ３８０がある。なお、
上記のベオバは９〜１１個の炭素原子を有するα−位で
分岐したカルボン酸のビニルエステルのシエル化学社の
商品名である。

【００２１】そのような熱可塑性粉末樹脂の使用量とし
ては、主材であるアルミン酸石灰と無機質骨材のセメン
ト配合物に対して１〜４重量％が適当であって、１重量
％以下では上記した効果が得られず、また４重量％以上
は高価となるだけで好ましくない。

【００２２】

【実施例】この発明を、以下実施例により説明するが、
それらの実施例はこの発明を何ら限定するものではな
い。なお、部数は特に説明のない限り全て重量部であ
る。

【００２３】実施例１〜１０アルミン酸石灰、無機質骨材、水酸化リチウム（ＬｉＯ
Ｈ）、生石灰（ＣａＯ）を用いてそれぞれ表１に示すよ
うに配合して混合粉体を得た。次に、容量５００ｃｃの
ポリエチレン製ディスポーサブルカップ内に上記で調合
した各混合粉体２００部を入れ、それに水６０部を加え
て１０〜２０秒間手練りを行い、ステンレス製突き棒で
表面を平に固めてから混練物内に熱電対温度計をセット
した。また、上記水を加えて手練りを開始してから５分
後、７分後、１０分後および１５分後に図１に示すよう
な尖端部２が１．０ｍｍ径、上方部３が４．０ｍｍ径で
尖端部上方のテーパー部４の長さが約６．０ｍｍ有し、
全長が約３００〜４００ｍｍのペンシル状ステンレス製
太針１をそれぞれ混練物表面に差し込んだ。そして、上
記１５分後のステンレス製太針１を差し込んだ後、ディ
スポーサブルカップを切り裂いて混練物を取り出し、太
針１差し込みによって混練物にあいた穴の径（φｍｍ）
と深さ（ｍｍ）および各時間毎の混練物の発熱温度
（℃）を測定した。それらの結果は表２、表３に示し
た。

【００２４】表１中の使用材料の詳細は次の通りであ
る。アルミン酸石灰（１）：主要化学組成がＣａＯ３５．
７％、Ａｌ₂Ｏ₃４１．２％、ＳｉＯ₂４．１％、Ｆｅ
₂Ｏ₃１７．２％からなるアルミナセメント（旭硝子社
製、商品名アサヒフォンジュ）を用いた。アルミン酸石灰（２）：主要化学組成がＣａＯ４４．
０％、Ａｌ₂Ｏ₃２３．０％、ＳｉＯ₂４．２％、Ｆｅ
₂Ｏ₃０．７８％、ＳＯ₃２６．０％からなるアルミナ
セメント（中国、上海人保房地産開発経営公司製、商品
名：東帆牌Ｓ型超快硬化剤）を用いた。無機質骨材：８号珪砂と１００メッシュふるい９９％パ
スの重質炭酸カルシウムの１：１混合粉を用いた。

【００２５】なお、比較例として主要化学組成がＣａＯ
５９．１％、ＳｉＯ₂１３．８％、Ａｌ₂Ｏ₃１１．
４％、Ｆｅ₂Ｏ₃１．５％、ＳＯ₃１０．２％であるジ
ェットセメントを用い、このセメントと無機質骨材の
１：１からなる混合粉体２００部と水６０部よりなる混
練物を用いた。そして同様のテストを行った。結果は表
２、表３に示した。

【００２６】

【表１】

【表２】

【表３】

【００２７】表２、３から、本実施例による混練組成物
は、全て水酸化リチウムおよび生石灰を含有しているの
で、ジェットセメントと無機質骨材のセメント配合物を
加水混練した混練組成物よりなる比較例に比べて、何れ
も初期の加水混練５分後の測定温度から格段の高温を示
し、水和発熱反応が著しく促進されていることが認めら
れ、同時に硬化も促進されていることが太針圧入により
あけられた穴の大きさや深さの数値から伺えた。このこ
とは、特に生石灰の含有量の多い実施例２〜４、７に顕
著に表れており、水酸化リチウムによる水和発熱反応の
促進と相俟って、生石灰が混練組成物の混練初期の温度
上昇に大きく寄与していることを示すものである。

【００２８】実施例１１〜１３アルミン酸石灰として上記実施例と同じアルミナセメン
ト（旭硝子社製、商品名アサヒフォンジュ）を用い、こ
れに他のセメントとして普通ポルトランドセメント、そ
のほか珪砂や炭酸カルシウムのような無機質骨材、水酸
化リチウム、生石灰、粉末樹脂（酢酸ビニル−ビニルラ
ウリレート−ベオバ共重合樹脂を噴霧乾燥して得たヘキ
スト合成社製、モビニールパウダーＷ３８０）、粉末消
泡剤（サンノブコ社製、ディフォーマー１５Ｐ）などを
それぞれ表４の処方（重量部）で配合し、十分に混合し
て混合粉体を得た。次いで、これらの混合粉体に水８０
部を加えて混練して得た混練組成物の性能について、次
のような試験を行った。

【００２９】コンクリートの接着力試験：図２のような
３００×３００×６０ｍｍのコンクリート歩道板Ａを用
い、その表面を水で湿らせた後、該歩道板Ａ上に上記で
得た混練組成物をそれぞれ塗り付けて２ｍｍ厚さの塗面
Ｂを形成した。そして、２４時間乾燥後、この塗面Ｂ上
に接着力試験機（佐久間工機社製、Ｂタイプ）の底面が
４０×４０ｍｍの鉄製アタッチメントＣをエポキシ樹脂
Ｄを用いて固着するようにして取り付けた。その後、ア
タッチメントＣの上方に締結されているクランプ金具Ｅ
でアタッチメントＣを垂直方向に引っ張り上げることに
よって塗面Ｂがコンクリート歩道板Ｂから剥がれる瞬間
の接着強度を測定した。また、剥離破断面の状況を観察
した。その結果は表４に示した。なお、表４中の剥離破
断面の状況において、Ａ／Ｂはコンクリート歩道板Ａと
混練物塗面Ｂとの界面を表し、Ｂ内とは混練物塗面Ｂの
内部の意味である。

【００３０】圧縮強度試験：断面４０ｍｍ平方、長さ８
０ｍｍの角柱状容器にそれぞれ上記のように混練して得
た混練組成物を詰め込み、２４時間放置後、ＪＩＳＡ
１１７２に準じて圧縮強度試験を行った。結果は表４
に示した。

【００３１】

【表４】

【００３２】表４から、粉末樹脂を１％、２％含有して
いる実施例１２、１３においては、粉末樹脂を用いてい
ない実施例１１に比べて４〜６倍の接着強度を示してお
り、粉末樹脂添加の効果が明確に認められた。このこと
は、剥離破断面の状況において、実施例１１ではＡ／Ｂ
の界面での破断が９５％を占めることが両者の接着性の
良くないことを示しているのに対し、粉末樹脂を含有し
ている場合は、Ａ／Ｂ界面での破断％が減少していてコ
ンクリート歩道板Ａと混練物塗面Ｂとの接着性が向上し
ていることが認められた。また、圧縮強度については、
粉末樹脂量が多いと低下する傾向が見られるものの、粉
末樹脂を含まないものと同等の値は得られ、特に問題は
なかった。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の急結組
成物はアルミン酸石灰（Ｃ−Ａ系セメント）と無機質骨
材とよりなるセメント配合物に水酸化リチウム、生石灰
あるいはさらに熱可塑性粉末樹脂を加えて加水混練して
得られたものであって、セメント配合物と水との混練に
よる水和発熱反応を添加されている水酸化リチウムによ
って促進させ、同時に加えられている生石灰によってさ
らなる反応促進と併せて初期の反応温度の上昇を図るも
のであり、これによって添加されている熱可塑性粉末樹
脂の溶融による皮膜形成とその硬化を短時間のうちに行
わせるもので、コンクリートの亀裂等にこの混練組成物
を用いるならば、直ちに亀裂を封鎖して長期に亘って強
度を保持することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の混練組成物の硬化度合いの測定に用
いる太針の説明図である。

【図２】この発明の混練組成物よりなる塗膜の接着強度
試験の態様を示す説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｃ０４Ｂ 103:10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミン酸石灰（Ｃ−Ａ系セメント）と
無機質骨材よりなるセメント配合物に対して０．２〜
１．０重量％の水酸化リチウムおよび２〜１０重量％の
生石灰を加えた混合粉体を加水混練してなるコンクリー
ト用急結組成物。
【請求項２】アルミン酸石灰（Ｃ−Ａ系セメント）と
無機質骨材よりなるセメント配合物に対して０．２〜
１．０重量％の水酸化リチウム、２〜１０重量％の生石
灰および１〜４重量％の熱可塑性粉末樹脂を加えた混合
粉体を加水混練してなるコンクリート用急結組成物。
【請求項３】熱可塑性粉末樹脂が酢酸基を親水基とし
て含有するエチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−
酢酸ビニル−塩化ビニル三元共重合体、エチレン−酢酸
ビニル−アクリル三元共重合体、酢酸ビニル−アクリル
共重合体、酢酸ビニル−アクリル−ベオバ三元共重合体
から選ばれた少なくとも１種の共重合体エマルションを
噴霧乾燥して得た樹脂である請求項２に記載のコンクリ
ート用急結組成物。