JPH11287014A - プレキャストコンクリ―トプレ―ト - Google Patents

プレキャストコンクリ―トプレ―ト

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JPH11287014A
JPH11287014A JP11013349A JP1334999A JPH11287014A JP H11287014 A JPH11287014 A JP H11287014A JP 11013349 A JP11013349 A JP 11013349A JP 1334999 A JP1334999 A JP 1334999A JP H11287014 A JPH11287014 A JP H11287014A
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plate
concrete
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precast concrete
layers
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JP11013349A
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English (en)
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Michael Damian Bowe
マイケル・ダミアン・ボーエ
Roger Shan Chung Hsin
ロジャー・シャン・チュン・シン
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Original Assignee
Rohm and Haas Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレキャストコンクリートプレートを提供す
る。 【解決手段】 上面および底面、並びに、長さ、幅およ
び奥行を有するプレキャストコンクリートプレートであ
って、該プレートの上面が外向きにそしてプレートの底
面が下方の支持体に向けて内向きに配置され、他の同様
のプレートとともに配置され、装飾および/または保護
被覆を形成し、1以上のコンクリートの層および、任意
に、該上面および/または底面上の1以上の被覆組成物
の層からなり、コンクリートが全体で約0.2重量%か
ら約5重量%の−40℃より高いTgを有する高分子改
質剤を含み、さらに、プレートの底面から上面の方向へ
測定したとき、プレートを形成する全コンクリート厚の
約50%以下の該コンクリート部分が少なくとも約60
重量%の高分子改質剤を有するプレキャストコンクリー
トプレートが開示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明はプレキャストコンクリートプレー
ト(precast concrete plate
s)およびそれらの製造方法に関する。特に、本発明は
コンクリートルーフタイル(roof tiles)、
床タイル(floor tiles)、壁タイル(wa
ll tiles)およびハウスサイディング(hou
se sidings)、およびそれらの製造に関する
が、これらに限定されない。
【0002】プレキャストコンクリートルーフタイル
は、典型的には、グリーン状態の間に、硬化時に維持す
るであろう形状、輪郭、パターンまたは装飾上の特徴を
有するデザインに成形されうるコンシステンシーのコン
クリートモルタルから生成される。タイルは、通常、所
望のタイルの外観に成形された単層または複数層のグリ
ーンコンクリートで形作られる。タイルは単層のコンク
リートで形作られることができ、または、例えば、米国
特許第4789319号、米国特許第4986744号
および米国特許第5017320号に開示される様に、
複数層のコンクリートで形作られることができる。
【0003】プレキャストコンクリートルーフタイルは
0.42m×0.33m×0.012mの寸法を有する
ことができ、さらにタイル1枚当たり4.5から5kg
の重量を有することができる。同様の寸法のより軽量な
コンクリートルーフタイルは、例えば、米国特許第56
03758号に記載されるように、軽石(pumic
e)、スコリア(scoria)、フライアッシュ(f
ly ash)、エキスパンデッドシェイル(expa
nded shale)、クレイ、スレート、バーミキ
ュライトおよびパーライト(Perlite)のような
軽量骨材(lightweight aggregat
es)を使用して製造されることができる。米国特許第
5580378号に開示されるポリスチレンフォーム粒
子の様な、人工の軽量骨材も使用されることができる。
ルーフタイルは、米国特許第5108679号に開示さ
れるような、繊維強化コンクリートからも造られること
ができる。
【0004】プレキャストコンクリートルーフタイル
は、それらの貯蔵、輸送および屋根カバーを作るための
組立の間に破損または破砕を受けやすい。モルタルの物
理的および/または化学的性質を変えるため、有機ポリ
マーがしばしばモルタルに添加される。そのようなポリ
マーはしばしばセメント改質剤(cement mod
ifiers)と呼ばれ、さらに、例えば、コンクリー
トの強度、耐水性およびオープンタイム(open−t
ime)を改良するために、通常、コンクリートに、特
に軽量コンクリートに添加される。そのようなセメント
改質剤は約2重量%から6重量%の量でコンクリートモ
ルタルに添加され、さらにコンクリートモルタル全体に
均一に分配される。そのようなコンクリートから製造さ
れるタイルは曲げ負荷抵抗およびインパクトインパルス
(impact−impulse)負荷抵抗の増大を示
す。しかしながら、タイルの強度を好適に改良するため
には多量のセメント改質剤が要求される。
【0005】そのような貯蔵、輸送および組立の間に破
壊されるタイルの数を減少させるため、米国特許第47
52520号には、タイルの高程度の曲げ負荷抵抗およ
びインパクトインパルス負荷抵抗が、エポキシ樹脂のよ
うな実質的に硬い高分子材料を含んで予備形成される基
体層の裏打ち(backing)の使用を通じてタイル
に与えられ得ることが開示される。好ましくは、予備形
成される基体層はマット形状のファイバーグラスで強化
されたエポキシ樹脂であり、さらにシートから所望の形
状に成形されうる。予備形成される基体層は、好ましく
は、コンクリート層の強度と同等またはそれ以上の強度
を有し、それによりコンクリート層の底面での引っ張り
応力に対する破砕抵抗性を提供し、さらに、好ましくは
コンクリート層に適用される曲げ応力に対して剛性を加
えるために構成される。しかしながら、強化ファイバー
グラスマットとコンクリート層の間の接着は、コンクリ
ートミックスのアルカリ性とファイバーグラスの影響に
よって低下され、結局、非均質層間の層間剥離を引き起
こす。
【0006】本発明の目的は、高レベルのセメント改質
剤を使用することなく、公知のコンクリートルーフタイ
ルと比較して相対的に高程度の曲げ負荷抵抗およびイン
パクトインパルス負荷抵抗を有し、さらに、米国特許第
4752520号の強化タイルにみられる層間剥離の問
題を生ずることのないプレキャストコンクリートタイル
を提供することである。
【0007】本発明により、上面および底面、並びに、
長さ、幅および奥行を有するプレキャストコンクリート
プレート、好ましくはプレキャストコンクリートタイル
が提供される。プレートは、プレートの上面が外向きに
さらにプレートの底面がルーフ支持構造、コンクリート
床または壁のような下方の支持構造の方に向けて内向き
に他のプレートとともに配置されて屋根、床または壁の
被覆のような装飾および/または保護被覆を形成する。
プレキャストコンクリートプレートは1以上のコンクリ
ートの層、および、任意に、該上面および/または底面
上の、1以上の被覆組成物の層からなり、コンクリート
は全体で約0.2重量%から約5重量%、好ましくは約
0.5重量%から約3重量%の、−40℃よりも高いT
gを有する高分子改質剤を含み、さらに、プレートの底
面から上面の方向へ測定したとき、プレートを形成する
全コンクリート厚の約50%以下の該コンクリート部分
が少なくとも約60重量%の高分子改質剤を有する。
【0008】驚くべきことに、有意に低用量のセメント
改質剤の使用によって、プレキャストコンクリートプレ
ートの破壊強度が改良されうることを我々は見いだし
た。さらに、プレートは、米国特許第4752520号
に開示される強化タイルにみられる問題を生じない。
【0009】好ましくは、プレートの底面からプレート
の上面に向かって測定したとき、プレート厚の約50%
以下のコンクリート部分は、プレートを形成する全ての
コンクリート中の高分子改質剤の全重量に対して、少な
くとも約75重量%、より好ましくは少なくとも約90
重量%、および最も好ましくは100重量%の高分子改
質剤を含む。
【0010】好ましくは、プレートの底面からプレート
の上面に向かって測定したとき、コンクリートに使用さ
れる高分子改質剤の、全部とは限らないが過半量はプレ
ートを形成する全コンクリート厚の約33%以下である
コンクリート部分に含まれる。
【0011】好ましくは、プレートの底面からプレート
の上面に向かって測定したとき、コンクリートに使用さ
れる高分子改質剤の、全部とは限らないが過半量はプレ
ートを形成する全コンクリート厚の少なくとも約5%、
より好ましくは少なくとも約10%であるコンクリート
部分に含まれる。
【0012】本発明の一態様としては、コンクリートに
使用される高分子改質剤は、該コンクリートへの適用部
分全体に均一に分配される。この態様のプレキャストコ
ンクリートプレートは、異なる組成および特性のモルタ
ルの重ねられた複数の層を含んだプレートが得られる方
法によって製造されることができる。例えば、そのよう
な方法を実行するための方法および装置が米国特許第5
017320号および米国特許第4789319号にそ
れぞれ記載されている。米国特許第4986744号に
開示される装置はそのような多層プレートの製造にも使
用されることができる。プレート底面を含むコンクリー
ト層は、高分子改質剤を公知のモルタル組成物に混合し
てグリーンコンクリートを形成し、次に、上述の方法に
従って、グリーンコンクリートが移動底金型(movi
ng bottom molds)の連続するストラン
ド上に押し出されることによって調製される。引き続
き、第1に形成された層よりも高分子改質剤を実質的に
少ししか含まないか、または全く含まないグリーンコン
クリートの1以上の層が第1層の上に押し出され、多層
プレートが形成される。プレートの底面からプレートの
上面に向かって測定したとき、グリーンコンクリートの
第1層はプレート厚の約50%以下、好ましくは約33
%以下である。プレートの底面からプレートの上面に向
かって測定したとき、好ましくは、グリーンコンクリー
トの第1層はプレート厚の少なくとも約5%、より好ま
しくは少なくとも約10%である。次に、グリーンコン
クリートの多層プレートは公知の方法で硬化される。
【0013】本発明の他の態様においては、コンクリー
トに使用される高分子改質剤は、高分子改質剤の濃度が
プレートの底面付近で最大であり、さらにプレートの上
面に向かうに従って減少する様な方法で、該コンクリー
トへの適用部分全体に分配される。この態様のプレキャ
ストコンクリートプレートは、単層のモルタルから構成
されるプレートを得るための方法、または異なる組成お
よび特性のモルタルの重なった複数の層から構成される
プレートを得るための方法によって製造されることがで
きる。そのような方法はいずれも公知であり、前者の方
法の例としては米国特許第5603758号に記載され
たものがあり、後者の方法の例としては前述のとおりで
あり、しかしながら、この態様においては、押出の前に
モルタル組成物と混合することによっては高分子改質剤
をプレートのコンクリートへの適用部分に導入しないこ
とが好ましい。その代わりに、高分子改質剤をエマルジ
ョンまたは溶液として調製し、好ましくは水性エマルジ
ョンまたは溶液として調製し、コンクリートにそれが染
み込む場合には、形成されたプレートの底面上に、例え
ばスプレーにより適用される。プレートの底面からプレ
ートの上面に向かって測定したとき、充分な高分子改質
剤がプレート厚の少なくとも約5%、より好ましくは少
なくとも約10%の深さまでコンクリートに浸透する量
のエマルジョンまたは溶液が適用される。プレートの底
面からプレートの上面に向かって測定したとき、高分子
改質剤エマルジョンまたは溶液はプレート厚の約50%
より多く浸透せず、約33%以下の浸透であるのが好ま
しい。高分子改質剤エマルジョンまたは溶液は、グリー
ンコンクリートが乾燥する前(ウエット−オン−ウエッ
ト)、グリーンコンクリートが乾燥した後であるが有意
に硬化する前(ウエット−オン−ドライ)、またはコン
クリートが乾燥しさらにしばらくの間硬化させた後に、
プレートの底面に適用されうる。プレートの底面全体が
高分子改質剤で処理されることが好ましいが、発明の利
点はプレート底面の中心エリアが処理されるだけで達成
され、さらに多くの用途においてはプレート底面の端の
エリアの処理は重要ではないことが認められるであろ
う。ラテックスエマルジョンが高分子改質剤として使用
されるとき、好ましくは約50%またはそれより少な
い、より好ましくは約30%より少ないポリマー固形分
を有し、さらに、ポリマー粒子は、粒子をコンクリート
に浸透させうるために十分小さな粒子サイズを有する
(しかしながら、いくつかの粒子はコンクリートに浸透
できない大きさであり得、それ故にプレートの底面に維
持され、その上に被覆を形成するであろう。ラテックス
中のポリマー粒子の粒子サイズ分布は、粒子の全てまた
は粒子の大部分、例えば、少なくとも90重量%がコン
クリートに浸透しうるものであるべきである。例えば、
ポリマー粒子は、約50ナノメートルから約750ナノ
メートルまたはそれ以上の平均粒子サイズであり得
る。)。
【0014】本発明のプレキャストコンクリートプレー
トが成形された後、その上面および/または底面が、ダ
ートピックアップ(dirt pick−up)または
白華(efflorescence)を減少させる、塗
料または他の組成物のような好適な被覆組成物で被覆さ
れることができる。
【0015】高分子改質剤は好ましくは少なくとも約−
20℃、より好ましくは少なくとも0℃のTgを有す
る。好ましくは、高分子改質剤のTgは70℃以下、よ
り好ましくは45℃以下である。
【0016】高分子改質剤は有機ポリマーであることが
できる。多くの有機ポリマーがセメント改質剤として商
業的に販売されている。提供されるそのようなポリマー
は−40℃以上のTgを有し、本発明のプレートの製造
における使用に好適であろうと考えられる。
【0017】好ましくは高分子改質剤はポリマーラテッ
クスである。ラテックスは水性の蒸発可能なキャリア中
にその粒子が分散された分散ポリマー、水溶性ポリマ
ー、水希釈性ポリマー、または水性の蒸発可能なキャリ
ア中のこれらの混合物であり得る。水性の蒸発可能キャ
リアは好ましくは水であるが、メタノール、エタノール
またはグリコールエーテルのような水またはポリマーと
混和可能な有機溶媒を含有する水であり得る。
【0018】高分子改質剤はラテックスエマルジョンま
たは粉剤であって、少なくとも1以上の次に示すモノマ
ーから重合されるポリマーを含む: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、2−エチルヘキシル(メタ)アクリ
レート、デシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メ
タ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレー
ト、イソデシル(メタ)アクリレート、オレイル(メ
タ)アクリレート、パルミチル(メタ)アクリレート、
ステリル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレートおよびヒドロキシプロピル(メタ)ア
クリレートのようなアクリル酸エステルおよびメタクリ
ル酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン
酸、フマル酸およびマレイン酸のような酸官能性モノマ
ー;モノメチルイタコネート;モノメチルフマレート;
モノブチルフマレート;マレイン酸無水物;アクリルア
ミドまたは置換アクリルアミド類;ジアセトンアクリル
アミド;グリシジルメタクリレート;アセトアセトキシ
エチルメタクリレート;アクロレインおよびメタアクロ
レイン;ジシクロペンタジエニルメタクリレート;ジメ
チルメタイソプロペニルベンジルイソシアネート;イソ
シアナトエチルメタクリレート;メチルセルロース;ヒ
ドロキシエチルセルロース;スチレンまたは置換スチレ
ン類;ブタジエン;エチレン;酢酸ビニルまたは他のビ
ニルエステル類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、N−ビ
ニルピロリドンのようなビニルモノマー類;N,N’−
ジメチルアミノ(メタ)アクリレートおよびアクリロニ
トリルまたはメタクリロニトリルのようなアミノモノマ
ー類。最も好ましくは、ラテックスは、アクリルポリマ
ー、スチレン/アクリルポリマー、スチレン/ブタジエ
ンポリマー、酢酸ビニル/エチレンポリマーまたはポリ
ビニルアセテート、またはこれらの混合物を含む。他の
好適なポリマーおよび商業的に入手可能なポリマーの具
体例は、米国特許第4229224号に開示されてい
る。本発明のプレートの製造における使用に好適な商業
的に入手可能なセメント改質剤としては、例えば、ダウ
ケミカルカンパニーから入手可能なDOW460、ロー
ムアンドハースカンパニーから入手可能なRHOPLE
X E−330、ユニオンカーバイド社から入手可能な
UCARラテックス417およびラテックス429が挙
げられる。ラテックスは、概して、公知の方法におい
て、陰イオン性、陽イオン性または非イオン性の界面活
性剤によって安定化されるが、界面活性剤の使用は、コ
ンクリートの混合の際に消泡剤の使用を必要とする場合
がある。
【0019】高分子改質剤は、ケイ酸ナトリウムまたは
アルミン酸ナトリウムのような無機ポリマーであること
ができる。この態様においては、ケイ酸ナトリウムが好
ましい高分子改質剤である。
【0020】高分子改質剤は、例えば上述の2つの方法
のいずれかによって、モノマーをコンクリートに混合し
た後に重合されるモノマー混合物に由来することができ
る。そのようなモノマーの例としては、エポキシモノマ
ー類およびイソシアネートモノマー類のような有機モノ
マー;およびテトラエチルオルトシリケートのような無
機モノマーが挙げられる。
【0021】高分子改質剤は、上述の有機および無機ポ
リマーの任意のブレンドのような、有機および無機ポリ
マーのブレンドであることができる。プレートの底面が
被覆組成物で被覆される前に、高分子改質剤がコンクリ
ートプレートに加えられることが好ましく、所望ならば
そのようにすべきである。
【0022】実施例 軽量コンクリートAは、米国特許第5603758号の
表2に示された次の配合に従って製造された。
【0023】コンクリートA 成分 重量% セメント改質剤* 2.4(固形分) セメント 24.4 軽量骨材 41.5 水 10.9 標準重量骨材 15.3 石灰石 4.9 CaCl 0.6 合計 100.0 * 25℃のTg、180nmの平均粒子サイズを有し、
非イオン性界面活性剤であるエトキシル化アルキルフェ
ノールのポリマー固形分重量の2%で安定化されたアク
リル系ラテックス。
【0024】セメント、軽量骨材、標準重量骨材および
石灰石は一緒に混合されて乾燥混合物とされた。セメン
ト改質剤および過半量の水が乾燥混合物に添加され、続
いて90秒間混合された。次に、CaCl(水性濃縮
物として)が添加され、さらに60秒間混合された。次
に、Nopco NXZ(ヘンケル社から入手可能であ
る)消泡剤(全バッチの0.05重量%)が添加され、
続けてさらに60秒間混合された。改質剤および他の成
分がこの様にしてコンクリート中に均一に分配された。
【0025】セメント改質剤および消泡剤が除かれた以
外は軽量コンクリートAと同じ配合を有する軽量コンク
リートBが上述の方法に従って調製された。
【0026】62gのグリーンコンクリートAおよびB
を0.127m×0.019m方形の型に均一に分配す
ることによって単層曲げ試験プレートが製造された。い
くらかのグリーンコンクリートAを型に均一に分配し、
次に全グリーンコンクリート重量が62gとなるように
グリーンコンクリートBをこの上に均一に分配すること
によって、2層曲げ試験プレートが製造された。次に、
コンクリートは型中で液圧プレスのプランジャーを用い
て、5から10秒間、13.8MPa(2000ps
i)の圧力で加圧された。プレートは50℃で100%
の相対湿度で4時間、次に50℃で雰囲気相対湿度で1
時間、さらに次にベンチトップ上に2週間硬化された。
硬化プレートは13mmの厚さおよび56から58gの
重量であった。
【0027】次に、プレートは、スパン=0.1m、ク
ロスヘッドスピード=2.75mm/分で3点曲げ(A
STM D790−86)試験に供された。各試験では
4枚のプレートが使用され、平均曲げ強度が計算され
た。結果は表Aに示す。
【0028】
【表1】
【0029】実施例1(高分子改質剤を含まず)のプレ
ートと比較して、実施例2および3のプレートは有意か
つ同様な破壊強度の増加を示した。しかしながら、実施
例3のプレートは、実施例2のプレートに使用される半
量の高分子改質剤の使用で破壊強度の増加を達成する。
【0030】コンクリートBは上記のように調製された
単層プレートを作成するために使用された。次に、プレ
ートは水性高分子改質剤(実施例7から9は上述のセメ
ント改質剤を含み、実施例10は25%のケイ酸ナトリ
ウム溶液を含む)で処理された。各ケースにおいては、
2gの水性高分子改質剤がプレートの底面に適用され
た。水性改質剤は30秒以内にプレートに浸透した。改
質剤の適用は次のように行われた:実施例7、プレート
成形後直ちに(ウエット−オン−ウエット);実施例
8、50℃のオーブンから出した後直ちに(ウエット−
オン−ドライ);実施例9、13日の硬化および水性高
分子改質剤を乾燥するための追加の日の後。上述の3つ
の実施例のそれぞれにおいて、高分子改質剤はプレート
厚の少なくとも5%であるが33%以下まで浸透し、改
質剤の濃度はプレートの底面の付近で最大でありさらに
プレートの上面に向かうと減少する。次に、プレートは
上述のように試験された。結果は表Bに示す。
【0031】実施例6から10のそれぞれは、高分子改
質剤を有しないプレートに対して破壊強度の有意な増加
を示した。実施例7から9は、実施例6におけるよりも
より少量の高分子改質剤の使用で破壊強度の有意な増加
を達成する。
【0032】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロジャー・シャン・チュン・シン アメリカ合衆国ペンシルバニア州19454, ノース・ウェールズ,ジョナサン・ドライ ブ・178

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上面および底面、並びに、長さ、幅およ
    び奥行を有するプレキャストコンクリートプレートであ
    って、該プレートの上面が外向きにそしてプレートの底
    面が下方の支持体に向けて内向きに配置され、他の同様
    のプレートとともに配置され、装飾および/または保護
    被覆を形成し、1以上のコンクリートの層および、任意
    に、該上面および/または底面上の1以上の被覆組成物
    の層からなり、コンクリートが全体で約0.2重量%か
    ら約5重量%の−40℃より高いTgを有する高分子改
    質剤を含み、さらに、プレートの底面から上面の方向へ
    測定したとき、プレートを形成する全コンクリート厚の
    約50%以下の該コンクリート部分が少なくとも約60
    重量%の高分子改質剤を有するプレキャストコンクリー
    トプレート。
  2. 【請求項2】 プレートがルーフタイル、床タイルまた
    は壁タイルである請求項1記載のプレキャストコンクリ
    ートプレート。
  3. 【請求項3】 プレートの底面から上面の方向へ測定し
    たとき、プレート厚の約50%以下のコンクリート部分
    が、プレートを形成する全コンクリート中の高分子改質
    剤の全重量に基づいて、少なくとも約75重量%の高分
    子改質剤を有する請求項1記載のプレキャストコンクリ
    ートプレート。
  4. 【請求項4】 プレートの底面から上面の方向へ測定し
    たとき、コンクリートに使用される高分子改質剤の過半
    量が、プレートを形成する全コンクリート厚の約33%
    以下のコンクリート部分に含まれる請求項1記載のプレ
    キャストコンクリートプレート。
  5. 【請求項5】 プレートの底面から上面の方向へ測定し
    たとき、コンクリートに使用される高分子改質剤の過半
    量が、プレートを形成する全コンクリート厚の少なくと
    も約5%以下のコンクリート部分に含まれる請求項1記
    載のプレキャストコンクリートプレート。
  6. 【請求項6】 コンクリートに使用される高分子改質剤
    がコンクリートへの適用部分全体に均一に分配される請
    求項3記載のプレキャストコンクリートプレート。
  7. 【請求項7】 高分子改質剤の濃度がプレートの底面付
    近で最大でありさらにプレートの上面に向かうに従って
    減少する様な方法で、コンクリートに使用される高分子
    改質剤がコンクリートへの適用部分全体に分配される請
    求項5記載のプレキャストコンクリートプレート。
  8. 【請求項8】 異なる組成および特性を有するモルタル
    の2以上の層を重ね、モルタルの層の1つがプレートの
    底面であってプレートを形成する全ての層の中で最も高
    濃度の高分子改質剤を含む請求項1記載のプレキャスト
    コンクリートプレートの製造方法。
  9. 【請求項9】 1以上のグリーンコンクリートの層から
    コンクリートプレートを形成し、その後、高分子改質剤
    の水性組成物をプレートの底面上に適用し、高分子改質
    剤をプレートに浸透させ、さらにプレートに浸透した水
    性高分子改質剤を乾燥させることを含む請求項3記載の
    プレキャストコンクリートプレートの製造方法。
JP11013349A 1998-01-21 1999-01-21 プレキャストコンクリ―トプレ―ト Withdrawn JPH11287014A (ja)

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