JPS59156949A - ポリマ−セメントモルタル組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼構造物、金属屋根、外壁および土木関係構
造物等に被覆して用いるポリマーセメントモルタル組成
物に関するものである。

鋼構造物に対する被覆処理のうちで代表的なものに防食
塗料があり、これは単に鋼構造物の表面に適当な防食塗
料を塗布ないし吹きつけるものであったが、防食塗料に
よって被覆処理を受けた鋼構造物の防食効果はその塗膜
厚さが一般的に薄いことから耐久性、特に摩耗に基づく
耐久性が低いものであり、また温度、湿度などの天候な
いし人工的な各種環境のもとで長期間に亘って所期の効
果を発揮しつづけることを期待するのは難かしい。

このような状況から、恒久性を期してセメントモルタル
を鋼構造物に施し防食被覆層を形成させることが一部で
実施されている。しかしながら、このセメントモルタル
の最大の欠点はクラックが入り易いということ、である
。

硬化したのちの塗膜にクランクが入り易いというととに
対しては、例えばアスファルトなどをセメント組成物中
に配合して使用することも行われているが、この場合使
用する可塑性付与剤中から溶出する各種成分によって例
えば土壌などの周囲の環境を汚染するのみならず、アス
ファルトから発生する臭気が作業者や近隣住民に与える
影響が大きいものであった。

このような周囲の状況から、アスファルトに代って合成
樹脂成分を配合したことからなるいわゆるポリマーセメ
ントモルタル組成物が使用されている。

このポリマーセメントモルタル組成物は、これに配合さ
れているポリマーがセメントの硬化体の結合力を高める
と共に、鋼構造物に対する接着性をも向上させ、構造材
としての特性上及び防食上有効であるとされるために、
舗装材、防水材、耐薬品被覆材、船舶のデツキカバリン
グ、車輌の内張下等に用いられている。

これらの用途に対する特性としては、下地に蛤する接着
性、耐摩耗性、防水効果、耐候性、亀裂発生防止、耐衝
撃性、耐薬品性、伸縮性及び被塗装物に対する防食性が
要求されており、現在使用されているポリマーセメント
モルタル組成物はその多くを概ね満足させるものである
と考えられていた。

しかしながら多岐に亘って拡大する各種の用途から要求
されるそれぞれの特性を完全にかつ充分に満足させるた
めには更に改良の余地を有するものであった。その−例
として具体的に述べると（１）　　ポリマーセメントの
多くは、使用されるポリマーがラテックス状或いはエマ
ルジョン状の水分散型のポリマーであって、これらと水
硬性セメント、骨材等を混和したものであるが、コーテ
イング後数分間経過すると急激な発錆現象を起す。この
ような急速な発錆現象は、フラッシュｌストと呼ばれる
ものであるが、殆どのポリマーセメントに程度の差はあ
るが発生することが実験の結果確認された。

そしてこのようなフラッシュ・ラストがある場合、特に
その際ないしはその後に腐食環境におかれると鋼面の錆
の体積膨張と相まって、ポリマーセメント被覆が鋼面よ
り剥離脱落するおそれがある。

これは、従来のポリマーセメントに混和されるポリマー
エマルジョンに防食性が考慮されていなかったためであ
る。

一般には、セメントのアルカリの作用によってこれを被
覆したとき鋼を安定化させると考えられているが、その
ためには鋼面でＰＨ１２以上の状態を持続させる必要が
あり、従って単にアルカリ性であるからと言ってポリマ
ーセメントの防食効果を過大評価することは危険である
。即ち、第１図はＷ　、　Ｗｈｉｔｅｍａｎ及びＲ＋、
Ｒｕ５ｓｅｌの研究になる鋼におけるＰＲと腐食の関係
を示すもので、ＰＨが１２未満の場合は腐食が急速に増
大することがわかる。又、表に示したような試料篇１〜
７の骨材、セメント類を夫々１００ｇとり９００ｃｃの
水道水に攪拌混合した後静止させた液中に磨き軟鋼板を
懸垂し、液のＰＨ値の変化をＰＨメーターにて測定し、
且つ発錆状態を観察した結果は、表及び第２図に示す通
りであり、 水道水（ブランク）、スラグ、砂の場合ではＰＨ値が低
く発錆が大ぎいが、ポルトランドセメント、高炉セメン
トの場合は平均的にＰＨ値が高＜（１２以上）て発錆力
なく、セメント＋スラグ、セメント＋硅砂の場合はＰＨ
が若干低くなり試験片にわずかながら発錆なともなうこ
とが判明している。

（２）防食材料と言いながら、下地処理及び防食処理工
程を十分に考慮していないために、腐食環境（例えば海
浜地区の暴露或いは乾湿交番をうける場所等）において
は、極めて短期間に鋼面と被覆材の界面で発錆し、付着
力の低下を来す原因となつている。

このような観点から各種の広範囲に亘る検討の結果、セ
メントと特定粒度の高炉水滓およびポリマーエマルジエ
ンを特定の量的関係の範囲で配合したことからなる防食
被覆組成物を提供しく特公昭５７−５９６６１号）、ま
た水分散型ポリマーを組成物の一成分とした水硬性セメ
ントとの混和物に防錆剤を別途配合したポリマーセメン
トモルタルをも開発した（特開昭５７−３４０６５号）
が、更に歪追随性、熱変化に対する抵抗性、耐摩耗性な
どの緒特性も必要となり従来のポリマーセメントモルタ
ル組成物ではこのような厳しい要求を充分に満すことが
できず、用途によっては対応しきれない場面がしばしば
生ずるようになってきている。

本発明者らは、このように拡大する用途に対応し得るよ
うな、より優れた特性を具備するポリマーセメントモル
タル組成物を開発するために鋭意研究を続けた結果、ポ
リマーセメントモルタル組成物を構成するポリマー、セ
メントおよび骨材の主要必須成分の５ち骨材について特
定のものを選択することにより前述した要求されている
各種特性を充分に満足させることのできる新しいポリマ
ーセメントモルタル組成物を見出し本発明に至った。

すなわち、本発明は、セメン）（Ｃ）、骨材（Ｓ）およ
びポリマー（Ｐ）からなるポリマーセメントモルタル組
成物において、ガラス含有率が９５重無量以上の骨材と
スチレン−ブタジェン系ポリマーを用いかつ重量比によ
るＣ／Ｓ比を０．４〜ｏ、６５、Ｐ／Ｃ比を０．２〜０
．５としたことを特徴とするポリマーセメントモルタル
組成物に関するものである。

本発明で使用するセメント成分は、ポルトランドセメン
ト、高炉セメントなどであって、この成分に期待する主
たる機能は強度と耐久性の向上および維持である。

またポリマーとしては、スチレン−ブタジェンポリマー
またはアクリル変性スチレン−ブタジェンポリマーなど
のスチレン−ブタジェン系ポリマーを使用する。この系
統以外のポリマーを使用したときには、例えば後述する
予備的検討の結果が示すように施工対象物との間の密着
力および（または）フラッシュ・ラスト抑制効果の面で
所期の効果を得ることが難かしい。

本発明ではまた、ガラス含有率が９５重量％以上の骨材
を使用することを要件としている。

通常の場合ポリマーセメントモルタル組成物を形成する
ときには、骨材として川砂、山砂などの砕砂や高炉水砕
スラグなどを用いているが、これらを骨材として使用し
たポリマーセメントモルタル組成物を土木用として例え
ば舗装材や外壁材と・して施工したとき亀裂が入り易い
という欠点があった。

本発明を完成させるにあたり、ポリマー（Ｐ）の種類、
骨材（Ｓ）の種類およびセメン）（Ｃ）との間における
Ｐ／Ｃ重量比、Ｃ／８重量比その他の概略傾向を知るた
めの予備的検討を行い以下に述べる結果を得た。

セメント成分として高炉セメントを用いこれにポリマー
成分として表示するものおよび各種の防錆剤の添加効果
をみるために組成物全体に対し０．５重量％の防錆剤を
加えて得たポリマーセメントモルタルを鋼板上に塗装し
その後の経過を観察したところ表示の結果を得た。なお
Ｐ／Ｃ比およびＣ／８比は暫定的にそれぞれ０．４およ
び０．５とした。

■１；■亜硝酸塩系、■メタホウ酸塩系、■アミン系 −＋　２　；　Ａ（８ｔ−Ｂｄ）　　アクリル酸エステ
ル変性スチレンＯブタジェンポリマー ８ＢＲスチレンＯブタジエンラノ（− Ａ−８ｔ　　　アクリル酸エステル・スチレン共重合体 ＰＡＮ　　　　ポリアクリロニトリルエマルジョン ＥＶＡ　　　　エチレン酢酸ビニル共重合体評価　　◎
　フラッシュ・ラスト抑制効果顕著〇　一部に発錆あり ×　効果なしあるいは殆ど効果なし 表の結果から明らかなように、ポリマーセメントモル・
タルに要求されている緒特性のうちで根本的な塗覆維持
効果についてはスチレン・ブタジェン系ポリマーが防錆
効果との兼ね合い針らみて最も好ましいものであること
が認められる。

フラッシュ・ラストを抑制するためには、ポリマーセメ
ントモルタル組成物中に防錆剤を配合するか、あるいは
また塗装対象物表面にプライマー処理を行えば良い。防
錆剤を使用するときには、０．１〜３重量％好ましくは
０．３〜１．０重量％程度の量を配合する。また防錆剤
を使用しないとき壷諷例えばエポキシ樹脂やシリケート
系化合物に亜鉛末を分散させたものを用いて、スケール
除去を行った被塗装物表面にプライマー処理を行うこと
により防錆剤使用時と同等かもしくはそれ以上の７ラツ
シユ・ラスト抑制効果を得ることができる。

なお当然のことではあるが、必要に応じてプライマー処
理と防錆剤の使用の両者を採用してもよいことはいうま
でもない。

また次いで、ポリマーセメントモルタル組成物中におけ
る骨材につき検討を加えたところ、成形品の曲げ抵抗性
（ｆ）および圧縮抵抗性（Ｃ）の傾向を最大歪（８ｍａ
ｘ）とガラス含有率については、第６図に示した如き挙
動を得た。

この結果からポリマーセメントモルタル組成物中におけ
る骨材のガラス含有率は、ｆおよびＣの値に重大な影響
を与えることが認められ、究極的にはガラス含有率が概
ね９５重量％以上のものを使用したときには最も亀裂の
起り難いものが得られることか明らかとなった このようにして条件の定められた骨材は、その粒径が概
ね０．６ｕ以下であるときポリマーセメントモルタル組
成物としての作業性からみて好ましい結果が得られる。

ガラス含有率９５重量％以上の骨材としてをま、前述の
条件に適合している限り特に限定されるものではないが
、具体的には高炉から排出される溶融状態のスラブを急
冷して得た高炉水砕スラグなどが使用できる。

以上の如きポリマー（Ｐ）、骨材（Ｓ）が選定されたの
ちは、それぞれの量的関係が重要項目となるが、そのう
ちのＣ／Ｓ比につ℃・ては、前までに述べた根拠によっ
て確認された好ましく・範囲内に他の要件を固定しＣ／
Ｓ比を変えて圧縮強度（Ｃ）曲げ強度（ｆ）および引張
強度（ＴＳ）の挙動をプロットしたものが第４図である
。現しれた挙動からＣ／Ｓ比が０．４０〜０．６５の範
囲内にあるとき釣り合いのとれた強度を備えた塗膜が得
られることがわかる。

また同様の手法によってＰ／Ｃ比による耐剥離強度のデ
ータを求めこれをプロットしたものが第５図である。こ
の場合は、Ｐ／Ｃ比が０．２０〜０．５０の範囲内であ
るとき、ある一定範囲の剥離強度を維持している。図中
の挙動から明らかなようにＰ／Ｃ比の値が小さくなれば
強度は減少し、一方大きくなりすぎたときはポリマーの
添加に見合った効果は発現し得ないことが理解できよう
。

ポリマーセメントモルタルを実際に施工するにあたって
は、施工対象物の位置、状態などに応じて公知の塗装手
段の中おら選択して行うが、例えば塗装対象物が広範囲
な平面であるとかまた逆に起伏など凹凸が激しい対象の
場合などにはスプレーガンを使用した吹付塗装を行うの
が便利である。

以上詳述した構成からなる本発明のポリマーセメントモ
ルタル組成物は、下地に対する接着性、耐摩耗性、防水
効果、耐候性、耐衝撃性、耐薬品性、防食性、歪追随性
、制振性および冷熱繰返しなどの面で優れた性能を示し
、各種の用途面で要求される機能を充分にカバーするこ
とのできるポリマーセメント組成物である。

以下実施例によって更に本発明のポリマーセメントモル
タル組成物に備わっている各種の特性ないし効果を説明
する。

なお、実施例で使用するポリマーセメントモルタル組成
物の共通配合として次の如き配合を使用した。

アクリル変性ＳＢＲラテックス（固形分４８％）　２０
重Ｍ高炉セメント　　　　　　　　　　　　２５　〃ガ
ラス化率９９％の高炉水砕スラグ（０，５ｍｍ以下）　
　５５　〃水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　０〜３　〃実施例１ 試験片としてプラスト処理を行った鋼板に亜鉛末入りエ
ポキシ樹脂分散液を１５〜２０μｍの厚さに塗装したの
ち、前記共通配合のポリマーセメントモルタル組成物を
５群の厚さとなるように吹付塗装を行った。

このようにして得た試験片を室温下で２８日間養生した
のち、１＋年間の乾湿交番試験、スラリ浸漬試験、天然
海水浸漬試験及び１０００時間の耐候性強制試験を行っ
たが次表の通り基体である鋼板表面の状態は変化が認め
られなかった。

■乾湿交番条件＝４０℃で３％食塩水に６時間、４０℃
の温風６時間および放冷１２時間の２４時間をサイクル
とした繰返し試験 スラリ：牛の糞尿を主体としたスラリ 耐候性試験：紫外線照射促進試験機を使用実施例２ 共通配合によって得艷ポリマーセメントモルタル組成物
を鋼板、ガラス版、アクリル板、木製合板およびコ゛ン
クリートに吹きつけ、２８日間養生後の剥離強度を測定
し第６図にその結果を示し旭なお、この剥離強度の測定
法は第７図に示した如く、基体１上に塗布し形成した塗
膜２に対して治具６をシアノアクリレート系接着剤で接
着し治具が当接している部分の塗膜２に切り込みを入れ
治具３を引き上げて塗膜２の剥離を調べたものて−ある
。

第６図から、本発明のポリマーセメントモルタル組成物
には、優れた密着力を有して℃すること力ｌ認められる
。

実施例６ ポリマーセメントモルタル組成物のｉｔ摩耗性の傾向に
ついて次の要領に従って材料の比較試験を行った。

一１０℃の雰囲気で１２本のチェ２を巻きつけているタ
イヤを回転させチェ２の接触による摩耗を調べた。供試
体は、４００Ｘ１５０Ｘ４０−の成形品を使用しこれを
２０　Ｏｒｐｍで回転して℃・るタイヤに対し６６往復
／分の割合で往復させた。

第８図にその概略を示したが、供試体４は、チェ２の当
接によってすり減りを起して溝５を形成する。この摩耗
試験の判定は溝５の断面Ｓの広さくｉ）を一方の尺度と
し試験時間（間）による挙動な第９図に示した。

図中、黒三角で示された挙動は、ガラス含有率０％の骨
材、白丸で示されたものはガラス含有率５０％、黒丸は
ガラス含有率９９％の骨材を使用したポリマーセメント
モルタル組成物を示している。

この図から本発明のポリマーセメントモルタル組成物は
耐摩耗性において格段に優れていることが認められる。

実施例４ ポリマーセメントモルタル組成物を厚さ２訂の鋼板に厚
さを変えて吹付塗装した。

基体鋼板の板厚に対する被覆膜厚の比をｎで表し、ｎ＝
１〜４の試料につき５００Ｈｚの振動を与えてその振動
減衰能を調べたところ第１０図の挙動を得た。

一般的に使用温度範囲における損失係数が０．１以上で
あるものを土木ないし建材分野において使用することが
良好と云われているが、図から明らかなようにｎ、４２
では０〜５０℃の領域において損失係数が０．１より大
きくなり、とくに２０〜３０℃近傍ではその係数の値が
０．２前後の高い値を示している。

実施例６ ポリマーセメントモルタル組成′物によって１６０Ｘ　
４０　Ｘ　４０　ｍ＋ａの成形物を作成し２８日養生後
の試料につき圧縮および曲げ時の応力（Ｓｓ）と歪（８
ｎ）の関係を求めた。その結果は第１１図の通りである
。応力が１１０　ｋｇｆ／ｃｄ程度まではひずみの追随
性が認められ、特に応力が５０に９ｆ／ｄ程度まである
ときは歪との関係が略直線となり極めて制御しやすい材
料となるものであることが判る。

なお図中の○、Δ、のうち白抜きのデータは圧縮につい
て、また黒塗りのデータは曲げについて求めたものであ
る。そして、それぞれの記゛号は繰返し実験を行ったと
きのデータを重ねてプロットしたのであるが、再現性の
高いデータであることが認められる。

実施例７ ガラス含有率９９％および０％の骨材を使用したポリマ
ーセメントモルタル組成物によって１６０Ｘ４０Ｘ４０
間の成形物を作り、２８日間の養生を行ったのち８０℃
６時間、５℃１４時間を１サイクルとする冷熱繰返し試
験を行いその寸法変化量δを測定し、冷熱サイクルのプ
ログラムとその変化量δをプロットしたのが第１２図で
ある。

ガラス含有率０％（一点鎖線）のものに比較して、９９
％のガラス含有率のものの方が変化量が小さいこと、す
なわち寸法安定性が高いことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はグラフ、第７図は剥離試方法の概
念図、第８図はすり減り試験後の試料説明図、第９図な
いし第１２図はグラフである。 １・・・基体、２・・・塗膜、６・・・治具、４・・・
供試体、５・・・溝。 出願人代理人　木　村　三　朗 第　１　図 Ｈ 第２１１１ （日） 第　３　図 第４図 ｃ／Ｓ 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）セメント（Ｃ）、骨材（Ｓ）およびポリマー（Ｐ）
   から１よるポリマーセメントモルタル組成物において、
   ガラス含有率が９５重量％以上の骨材とスチレン−ブタ
   ジェン系ポリマーを用いがっ重量によるＣ／Ｓ比を０．
   ４〜０６６５、Ｐ／Ｃ比を０．２〜０．５としたことを
   特徴とするポリマーセメントモルタル組成物。 ２）骨材として高炉水砕スラグを使用した特許請求の範
   囲第１項記載のポリマーセメントモルタル組成物。 ６）スチレン−ブタジェン系ポリマーとしてスチレン・
   ブタジェンポリマーまたはアクリル変性スチレン−ブタ
   ジェンポリマーから選ばれたポリマーを使用した特許請
   求の範囲第１項記載のポリマーセメントモルタル組成物
   。