JPS6018618B2 - 構造物補強用注入セメントペ−ストのための混和剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、構造物補強用注入セメントペーストのための
混和剤に係り、さらに詳しくは、消泡剤を含有し、最低
造膜温度が２０〜９０００であるアクリル系および／ま
たはスチレン・アクリル系合成樹脂ェマルジョンからな
る構造物補強用注入セメントペーストのための混和剤に
関する。

セメントを水で練ったセメントペーストは、古くよりセ
メント製品同士を結合したり、コンクリート構造物の亀
裂などの間隙に注入して補修したりする構造物補強用注
入工法のための注入材料として使用されてきた。

構造物の亀裂またははがれによる浮きなどの空隙部内に
注入材料を充填して接着固定する補修方法などを注入工
法と呼んでいるが、注入工法には、圧力を加えず落差を
利用して自然に流し込む落差式注入工法と、加圧ポンプ
を用いて強制的に注入する圧入式注入工法の２種類の方
法があり、施工条件に応じて使い分けられている。

最近の構造物の老朽化にともなって、構造物の改築が増
大し、改築を必要としないまでも、補修をしなければな
らない構造物も増大している。

特に構造物の亀裂は補修を必要とするが、これら構造物
の補修に最適な工法として注入工法が注目されている。
注入材料としては、従釆専らヱポキシ樹脂が用いられて
きたが、最近のように補修を要する横部物が増大してく
ると、ェポキシ樹脂では高価なので採算がとれず、セメ
ント系の注入材料が見直されてきた。

しかしながら、注入材料としてセメントを水で練っただ
けのセメントペーストを使用すると、付着力、早強性あ
るいは収縮率などの性質が充分ではなかった。

付着力とは、セメントペーストを注入し硬化したときの
新しいセメントペースト層と古いセメント質層とが接す
る面での接着強度で、付着力が小さければ、セメントペ
ースト層が簡単に剥離してしまう。早強性とは、必要な
強度が出るまでの早さで、早強性がなければ、その後の
工事が遅れるため工期が長びくなどの問題となる。収縮
率とは、注入したセメントペーストが硬化したときの収
縮した長さの比率で、収縮率が大きければ、注入したセ
メントペースト層に亀裂や間隙が生じ、強度低下の原因
となる。セメントには、使用する目的にあわせた物性を
与えるための種々のセメント混和剤が知られている。そ
して、セメントモルタルの付着力を向上するためのセメ
ント混和剤としては、従来より合成樹脂ェマルジョンや
合成ゴムラテックスなどが知られている。代表的なもの
としては、最低造膜温度が１０ｑｏ以下ととし、酢酸ビ
ニル系合成樹脂ェマルジョンや、エチレン・酢酸ビニル
共重合系合成樹脂ェマルジョンあるいはアクリル酸ェス
テル系合成樹脂ェマルジョンが使用されてきた。これら
の最低造膜温度の低い合成樹脂ェマルジョンをセメント
ペーストに添加すると、セメントペースト層と古いセメ
ント質層との付着力は向上するが、しかしながら、早強
性や収縮率については、ほとんど効果が得られなかった
。構造物補強用注入セメントペーストとしては、付着力
、早強性あるいは収縮率の性質のひとつがいかに優れて
いても、これらの性質のひとつでも劣っていると実用に
供することができなかった。

そのため付着力、早強性および収縮率のいずれもが優れ
た構造物補強用注入セメントペーストが望まれていた。
本発明者は、付着力に優れ、早敵性が出て、しかも収縮
率が小さな構造物補強用注入セメントペーストを検討し
、特に構造物補強用注入セメントペーストに添加する合
成樹脂ェマルジョソについて鋭意研究を重ねた結果、消
泡剤を含有し、最低造膜温度が２０〜９ぴ○であるアク
リル系および／またはスチレン・アクリル系合成樹脂ェ
マルジョンからなる構造物補強用注入セメントペースト
のため混和剤を見出し、本発明を完成した。

本発明の構造物補強注入セメントペーストのための混和
剤の特徴は、アクリル系および／またはスチレン・アク
リル系の合成樹脂で、かつ最低造膜温度が２０〜９ぴ○
と通常使用されているものより高く、しかも消泡剤を含
有している合成樹脂ェマルジョンからなることである。

本発明の混和剤を混入した構造物補強用注入セメントペ
ーストは、古いセメント質面やセメント製品への付着力
が著しく向上するばかりでな、施工後３日目において、
最低造膜温度が低い合成樹脂ェマルジョンを混入したも
のと比較して約１．５倍もの曲げ強さや圧縮強さが得ら
れるという優れた早強性を示し、しかも硬化時の長さの
収縮率も３％以下と非常に小さい。このよ．うに、本発
明の混和剤を添加した構造物補強用注入セメントペース
トが、付着力、早強性および収縮率のいずれにも優れた
性能を示すものは、本発明の混和剤の混入によるセメン
トベーストの減水性と流動性の向上、および混和剤に使
用されている樹脂の硬さと消泡剤との相乗効果によるも
のと思われるが、本発明の混和剤以外では、かかる優れ
た効果は得られなかった。

本発明の構造物補強用注入セメントペーストのための混
和剤は、アクリル系からなる単量体、あるいはスチレン
・アクリル系からなる混合単量体を適当な浮化剤と適当
な重合触媒を用いて公知の方法により浮化重合し、乳化
重合前または浮化重合中の浮化系あるいは乳化重合後の
合成樹脂ェマルジョンに消泡剤を添加することによって
得られる。

前述のアクリル系からなる単量体とは、アクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸
へキシル、アクリル２エチルヘキシルのごときアクリル
酸ェステル；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル
、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸へキシル、メタク
リル酸２エチルヘキシルのごときメタクリル酸ェステル
の群から選ばれた１種以上のアクリル系単量体を主要単
量体として７０〜１０の雲量％含む単量体である。

またスチレン・アクリル系からなる混合単量体とは、ス
チレンとアクリル系単量体とからなる単量体混合物を主
要混合単量体として７０〜１０の重量％含む混合単量体
である。主要単量体以外としては、酢酸ビニル、塩化ビ
ニル、エチレン、マレィン酸ェステル、フマル酸ェステ
ルなどのごとき主要単量体以外のエチレン系不飽和単量
体０〜３の重量％、あるいはアクリル酸、メタクリル酸
、クロトン酸のごとき不飽和カルポン酸、不飽和酸アミ
ド、Ｎ‐メチロール不飽和酸アミド、不飽和グリシジル
化合物などのごとき官能基を有する単量体０〜１の重量
％などが併用される。

本発明においては、かかる単量体の組成のいずれもが使
用しうるものではない。

かかる単量体組成のうち、合成樹脂ェマルジョンの最低
造膜温度２０〜９０ｑｏとなる拳量体の組成のみが本発
明に使用される。合成樹脂ェマルジョンの最低造膜溢度
は、温度後斜を有する金属板上で合成樹脂ェマルジョン
を乾燥することにより簡単に測定することができる。つ
まり、均一で透明な皮膜を形成するための最低の温度が
その合成樹脂ェマルジョンの最低造膜温度である。前述
の組成の単量体を使用しても、合成樹脂ェマルジョンの
最低造膜温度が２０００以下であると、早強性が充分で
はなく、また９０００以上であると付着力が著しく低下
し、構造物補強注入セメントペーストのための混和剤と
して使用しうるものではなかつた。

本発明に使用される消泡剤としては、合成樹脂ェマルジ
ョンに使用されている消泡剤であれば、いずれでも使用
することができる。

たとえば、ヒマシ油、大豆油、パイン油、アマニ油など
の植物油類；スピンドル油、流動パラフィンなどの鉱物
油類；ステアリン酸、オレィン酸などの脂肪酸競：オレ
イルアルコール、オクチルアルコール、ポリオキシアル
キレングリコールなどのアルコール類：エチレングリコ
ールジステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモ
ノラウレート、オレエートなどの脂肪酸ェステル；ポリ
オキシアルキレンアミドなどのアミド類；トリブチルホ
スフエート、ソデイウムオクチルホスフェードなどのり
ん酸ェステル類；ステアリン酸アルミニウム、オレイン
酸カリウム、ステアリン酸カルシウムなどの金属石けん
類：ジメチルシリコーン、ポリェーテル変成シリコーン
などのシリコーン類：ジアミルアミン、ポリオキシプロ
ピレンアルキルアミンなどのアミン類：などの消泡剤あ
るいはこれらの誘導体の１種または２種以上が使用され
る。

消泡剤の使用量は、特に限定されないが、好ましくは合
成樹脂ェマルジョンの固形分に対して１〜２の重量％で
ある。

１重量％以下の少量では、消泡剤を加えた効果が少なく
、また２の重量％以上の消泡剤を加えても効果の向上は
認められない。

消泡剤は前述のごとく、乳化重合前または乳化重合中の
乳化系あるいは乳化重合後の合成樹脂ェマルジョン中に
添加される。本発明の構造物補強用注入セメントペース
トのための混和剤は、構造物補強用注入セメントペース
トの使用前に、セメントペースト用粉体組成物および水
と共に混線して使用される。

使用する水の一部または全部を混和剤に加え、混和剤を
希釈して使用することもできる。また本発明の構造物補
強用注入セメトベーストのための混和剤に、セメントペ
ーストに用いられる他の混和剤を添加しておくことも好
ましい。本発明の混和剤は、セメントに対し樹脂固形分
で５〜５の重量％の塁を使用することが好ましい。

本発明の混和剤を添加した構造物補強用注入セメントペ
ーストは、従来のセメントペーストと同機に使用でき、
特に、減水性、消泡性、流動性などが、混和剤を加えな
いセメントペーストに比較して優れているため、作業性
も著しく向上する。本発明の混和剤を添加した構造物補
強用注入セメントペーストは、前述のごとく、付着力、
早強性および率のいずれにも優れた性能を示すので、構
造物の補修用あるいは接着用の注入材料として用いると
、特に優れた効果を発揮する。以下、実施例、比較例お
よび試験例をあげて説明する。

実施例 １消泡剤としてノプコＮＤＷ（サンノブコ社製
品）をェマルジョンの固形分に対して３重量％含有し、
最低造膜温度約３０００、固形分濃度約５の重量％のス
チレン・アクリル系合成樹脂ェマルジョンからなる構造
物補強用注入セメントペーストのための混和剤。

上記混和剤は次のようにして製造した。

単量体：スチレソ ２５．５重量部：
アクリル酸ブチル １９．の重量部乳化剤：非イ
オン系界面活性剤 ２．鑓重量部陰イオン系界面活
性剤 １．箱重量部重合開始剤：過硫酸カリウム
０．２重量部水：
５０．の重量部消泡剤：ノブコＮＤＷ（サンノブ
コ社製品）１．４重量部常法の乳化重合に用いる重合容
器に乳化剤と水を入れ溶解したのち、アルカリで中和し
てｐＨ７．０とする。

ついで６５〜７ぴ０に加温し、あらかじめ混合しておき
たい混合単量体の１／１の重量％と、重合開始剤の１／
２重量％を添加して初期重合を行わせしめ、つづいて残
りの混合単量体を３時間にわたって滴下し、その間に重
合開始剤の残量も添加して乳化重合を行なった。乳化重
合終了後、消泡剤を添加し、固形分濃度約５の重量％に
調整した。このェマルジョンの最低造膜温度は約３０℃
であった。このェマルジョンをそのまま混和剤とした。
実施例 ２ 沼泡剤としてノブコＮＤＷをェマルジョンの固形分に対
して７重量％含有し、最低造膜温度約３０℃、固形分濃
度約５の重量％のスチレン・アクリル系合成樹脂ェマル
ョンからなる構造物補強用注入セメントペーストのため
の混和剤。

上記混和剤は次のようにして製造した。

実施例１において使用した消泡剤の量を３．２重量部と
し、濃度調整用の水を加減した以外は、実施例１と同様
にして、スチレン・アクリル系合成樹脂ェマルジョンを
えた。

このェマルジョンをそのまま混和剤とした。

実施例 ３消泡剤としてはフオーマスターＢ（サンノプ
コ社製品）をェマルジョンの固形分に対して３重量％含
有し、最低造膜温度約４０ｑｏ、固形分濃度約５の重量
％のスチレン・アクリル系合成樹脂ェマルジョンからな
る構造物補強用注入セメントペーストのための混和剤。
上記混和剤は次のようにして製造した。

実施例１において、使用した単量体および消泡剤を次の
通り代えた以外は、実施例１と同様にしてスチレン・ア
クリル系合成樹脂ェマルジョンをえた。

単量体：スチレン ２６．７重量部
アクリル酸プチル １７．紅重量部消泡剤：フ
オーマスターＢ（サンノプコ社製品）１．４重量部この
ェマルジョンの最低造膜温度は約４０００であつた。

このェマルジョンをそのまま混和剤とした。

実施例 ４消泡剤として／プコＮＤＷをェマルジョンの
固形分に対し３重量％含有し、最低造膜温度約６０℃、
固形分濃度約５の重量％のスチレン・アクＩＪル系合成
樹脂ェマルジョンからなる構造物補強用注入セメントペ
ーストのための混和剤。上記漉和剤は次のようにして製
造した。

実施例１において、使用した単量体を次の通り代えた以
外は、実施例１と同様にしてスチレン・アクリル系合成
樹脂ェマルジョンをえた。

単量体：スチレン ２９．の重量部ア
クリル酸ブチル １５．５重量部このェマルジ
ョンの最低造膜温度は約６０こＣであつた。

このェマルジョンをそのまま混和剤とした。

実施例 ５消泡剤としてアデカネートＢ７４８（旭電化
工業■製品）をェマルジョンの固形分に対して３重量％
含有し、最低造膜温度約３０ｏ○、固形分濃度約５０重
量％のアクリル系合成樹脂ェマルジョンからなる構造物
補強用注入セメントペーストのための混和剤。上記混和
剤は次のようにして製造した。

実施例１において、使用して単量体および消泡剤を次の
通り代えた以外は、実施例１と同様にして、アクリル系
合成樹脂ェマルジョンをえた。

単量体：メタアクリル酸メチル ２４．５重量部ア
クリル酸ブチル ２０．の重量部消泡剤：ァデ
カネートＢ７４８（旭電化工業■製）１．４重量部この
ェマルジョンの最低造膜温度は約３０ｑｏであつた。

このェマルジョンをそのまま混和剤とした。

比較例 １消泡剤としてノプコＮＤＷをヱマルジョンの
固形分に対して３重量％を含有し、最低造膜温度９５℃
以上、固形分濃度約５の重量％のスチレン系合成樹脂ェ
マルジョン。上記ェマルジョンは次のようにして製造し
た。

実施例１において、使用した単量体を次の通り代えた以
外は、実施例１と同様にしてスチレン系合成樹脂ェマル
ジョンをえた。単量体：スチレン
４４．５重量部このェマルジョンの最低造膜温度は９５
ごＣ以上であった。

比較例 ２ 消泡剤としてノプコＮＤＷをェマルジョンの固形分に対
して３重量％含有し「最低造膜温度０℃、固形分濃度約
５の重量％のエチレン・酢酸ビニル系合成樹脂ェマルジ
ン。

上記ェマルジョンは次のようにして製造した。

セメント混和用合成樹脂ェマルジョンとして市販されて
いる、酢酸ビニル含有量８２重量％、エチレン含有量１
頚重量％で、固形分濃度約５０重量％、最低造膜温度が
０℃であるエチレン・酢酸ビニル系合成樹脂ェマルジョ
ンに消泡剤としてノプコＮＤＷを固形分１０の重量部に
対して３重量部を添加し、濃度調整用の水を加えてエチ
レン・酢酸ビニル系合成樹脂ェマルジョンをえた。比較
例 ３ 消泡剤としてノプコＮＤＷをェマルジョンの固形分に対
して３重量％含有し、最低造膜溢度１６℃、固形分濃度
約５の重量％の酢酸ピニル系合成樹脂エマルジヨン。

上記ェマルジョンは次のようにして製造した。

セメント混和用合成樹脂ェマルジョンとして市販されて
いる、固形分濃度約５の重量％、最低造膜温度が１６℃
である酢酸ビニル系合成樹脂ェマルジョソに治泡剤とし
て／プコＮＯＷを固形分１０の重量部に対し３重量部添
加し、濃度調整用の水を加えて酢酸ビニル系合成樹脂ェ
マルジョンをえた。比較例 ４実施例１において用いた
最低造膜溢度約３ぴＣのスチレン・アクリル系合成樹脂
ェマルジョン（梢泡剤を含まない）。

比較例 ５ 実施例５において用いた最低造膜温度約３ぴＣのアクリ
ル系合成樹脂ェマルジョン（消泡剤を含まない）。

比較例 ６ 消泡剤としてノプコＮＤＷをェマルジョンの固形分に対
して３重量％含有した、最低造膜温度約５％、固形分濃
度約５の重量％のアクリル系合成樹脂エマルジョン。

上記ェマルジョンは次のようにして製造した。

実施例１において使用した単量体を次の遜り代えた以外
は、実施例１と同様にしてアクリル系合成樹脂ェマルジ
ョンをえた。単量体：メタクリル酸メチル ２０
．の重量部アクリル酸プチル ２４．５重量部
このェマルジョンの最低造膜温度は約５℃であつた。

比較例 ７ 消泡剤としてノプコＮＤＷをポリビニルアルールに対し
て３重量％含有し、けん化度総モル％、重合度１７００
、固形分濃度約１の重量％のポリビニルアルコール水溶
液。

上記のボリビニルアルコ−ル水溶液は次のようにして製
造した。

ゴーセノールＧＨ‐１７（日本合成化学工業■製のけん
化度総モル％、重合度１７００ポリピニルアルコール）
１の重量部を９の重量部の熱湯中に煮沸溶解して、冷却
後０．乳重量部のノブコＮＤＷを加えて溶解した。

試験例 第１表に示した組成にしたがって、実施例１〜５で得た
構造物補強用注入セメントペーストのための混和剤およ
び比較例１〜３で得た合成樹脂ェマルジョンを水ととも
に普通ボルトランドセメント、碇砂に加え、濠練して構
造物補強用注入セメントペーストを得た。

また、ブランクとして樹脂を加えないセメントペースト
を得た。なお、水の使用量は、構造物補強用注入セメン
トペーストの流動性が下記の流動性試験によって約２３
比肋１こなる量とした。

得られた構造物補強用注入セメントペーストを用い、曲
げ強さ早強性、圧縮強さ早強性、収縮率、付着強さにつ
いて下記の方法により試験した。

試験結果は第１表の通りであった。

＜流動性試験〉 ガラス坂上に、内容積？５Ｗ舷×７仇岬の硬質塩化ピニ
ル樹脂製パイプを置き、構造物補強用注入セメントペー
ストを充填した後、パイプを上方に取り除き、構造物補
強用注入セメントペーストをガラス坂上に自然流動させ
、１５分後に構造物補強用注入セメントペーストの底面
の直径を測定する。

構造物補強用注入セメントペーストの流動性は、水の使
用量を加減することによって、約２３０柵とした。＜曲
げ強さ早強性試験＞ 構造物補強用注入セメントペーストを２仇奴×２０肌×
８仇吻の型枠中で成形し、２０ｑ０、６５％ＲＨの恒溢
恒温室で３日間養生し、脱型する。

脱型後、直ちに曲げ破壊し、成形３日後の曲げ強さを測
定する。構造物補強用注入セメントペーストとして、要
求される曲げ強さ早強性は、３０ｋ９ｆ／の以上である
。

＜圧縮強さ早強性試験〉 構造物補強用注入セメントペーストを２伍吻×２０側×
８仇蚊の型枠中で成形し、２０ｑｏ、６５％ＲＨの恒鑑
恒温室で３日間養生し、脱型する。

脇型後、直ちに圧縮破嬢し、成形３日後の圧縮【強さを
測定する。構造物補強用注入セメントペーストとして、
要求される圧縮強さ早強性は、９０ｋｇｆ′の以上であ
る。

＜収縮率試験＞ ガラス板上に、内容頚ぐ５物岬×１０仇岬の硬質塩化ビ
ニル樹脂製パイプを置き、構造物補強用注入セメントペ
ーストを充填した後、２０ｑｏ、６５％ＲＨの恒温恒湿
室で７日間放燈し、硬化後の高さ（肋）を測定し、次式
により求めた。

収縮率 硬化前の高さ（１００の肌）−硬化後の高さ（肌）硬化
前の高さ（１００物）×１００（％） 構造物補強用注入セメントペーストとして、要求される
収縮率は、３％以下である。

＜付着強さ試験＞ ７仇舷×７仇舷×２５側の試験用モルタル下地板の表面
に、構造物補強用注入セメントペーストを厚さ２肋に成
形し、２０℃、６５％ＲＨの陣温恒温室に２８日間放置
し硬化させ、構造物補強用注入セメントペースト硬化層
の表面に、アタッチメントをェポキシ樹脂で接着した後
、引張り破壊し、付着強さを測定した。

構造物補強用注入セメントペーストとして、要求される
付着強さは、１０ｋｇｆ′の以上である。

・梢泡剤入り１０％ポリビニルアルコール水溶液（固形
分、重量部） け沼泡剤を含まないこのように、実
施例１〜５の混和剤を用いると、曲げ強さ早強性、圧縮
強さ早強性、収縮率、付着強さのいずれもがすぐれた性
能を示すことがわかる。これに対し、比較例１を見れば
明らかなごとく、最低造膜温度が９ｙｏ以上という高い
ポリスチレンェマルジョンは、消泡剤と併用しても付着
強さがきわめて低い値となる。逆に最低造膜温度が０℃
のエチレン‐酢酸ピニル共重合ェマルジョンは、消泡剤
と併用しても曲げ強さ早強性および収縮率が悪くなる（
比較例２）。最低造膜温度が１げ０のポリ酢酸ェマルジ
ョンも略同様の結果を示す（比較例３）。消泡剤を用い
ない場合は、最低造膜温度が２０〜９び０の範囲内のア
クリル系又はスチレソ・アクリル系合成樹脂ヱマルジョ
ンを使用しても、曲げ強さ早強性、圧縮強さ早強性、収
縮率、付着強さのいずれもが悪い値を示す（比較例４、
５）。

また、消泡剤を併用しても最低造腰温度が約５００とい
う本発明の範囲外のアクリル系ェマルジョンを用いると
、全般的に低い値を示す（比較例６）。ポリビニルアル
コール水溶液を消泡剤とともに使用した場合はすべて低
い値であるが、そくに曲げ強さ早強性、付着強さがきわ
めて悪い（比較例７）。

混和剤を添加しない場合（ブランク）は、当然のことな
がらすべてがきわめて低く、とくに収縮率、付着強さは
悪い値を示す。

構造物補強用注入セメントペーストは注入後、曲げ強さ
早強性、圧縮強さ早強性、収縮率、付着強さの４つの性
能のどれ１つを欠いても満足な補強効果を示さないので
あるが、第１表に示すように本発明の混和剤は、消泡剤
と最低造膜溢度が２０〜９び○のアクリル系および／ま
たはスチレン・アクリル系合成樹脂ェマルジョンの２成
分の相乗効果によって、前述の４つの性能をきわめてす
ぐれたものにすることができるのである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 消泡剤を含有し、最低造膜温度が２０〜９０℃であ
   るアクリル系および／またはスチレン・アクリル系合成
   樹脂エマルジヨンからなる構造物補強用注入セメントペ
   ーストのための混和剤。