JPS62256751A

JPS62256751A - セメント硬化体の製造方法

Info

Publication number: JPS62256751A
Application number: JP10042486A
Authority: JP
Inventors: 隆一三浦; 山下　千明
Original assignee: Kowa Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kowa Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1987-11-09

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、コンクリート系構造体の形成、コンクリート
系構造体の補修、あるいは建築用吹付材等として適用し
得るセメント硬化体に関し、特に、曲げ強度、圧縮強度
等の機械的強度、耐熱性や耐ひび割れ性等の改善された
セメント硬化体の製造方法に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

従来、セメント、骨材及び水を含有して成る水硬性組成
物・は、水和反応して硬化モルタルやコンクリート等の
構造材料を提供する極めて有用なものである。しかし、
その硬化体は、曲げ強度や圧縮強度が小さく、また経時
的に乾燥ひび割れが発生するなどの問題を有する。

一般に、セメント硬化体は、水硬性組成物中の水が、セ
メントの約２６重量％程度の場合に、水硬反応によって
、最も優れた強度が得られるといわれている０通常、セ
メント組成物には、作業性を重視する観点から、充分過
剰量１例えば、セメントの４０〜６０重量％の水が添加
されるが、反応にあずからない余剰水は、硬化体中の空
隙部のキャピラリー水や自由水として存在するので５強
度に寄与するどころか、逆に硬化体自体の強度の低下、
特に圧縮強度の低下の原因となっている。従って、強度
の可及的大きなセメント硬化体を得ようとすれば、セメ
ント組成物に添加配合される水をセメントの２６重量％
にできるだけ近ずけることが望ましく、３０重量％以下
にする努力が続けられている。

しかし、３０重量％以下程度の水では、組成物の適用作
業性が悪いので、従来、その作業性改善方法として、例
えば、減水剤と呼ばれる種々の界面活性剤や水溶性高分
子物質の添加、ポゾラン作用を期待するフライアッシュ
やシリカヒユーム等の微細な細骨材の添加、あるいは、
時には、氷をザラメ状にして水の代わりに混合するなど
の様々な試みがなされている。

一方、有機高分子物質をバインダーとして用いるレジン
モルタルは、硬化体の強度及び耐薬品性を向上させ、硬
化体の密度をある程度自由に調製し得る利点を有するの
で、そのような有機高分子化合物が硬化体の改質剤とし
て実用されるようになった。また、樹脂エマルションを
セメント調合時に混合するポリマーセメントと呼ばれる
方式も提案された。しかし、有機高分子化合物をバイン
ダーとして用いるレジンモルタルは、セメント硬化体に
比べて燃焼性で、且つ耐熱性が著しく低く、特に、その
耐久安定性が保証されていないため、構造材として実用
されるに至っていない。また、樹脂エマルションは、塗
料材として使用する場合には、その成膜性と保水性によ
り、ある程度その改質に成功しているが、構造材中への
混入使用は、一般に、圧縮強度を低下させ、水中におけ
る物理的強度を極端に低下させるので好ましくなく、更
に、セメントの硬化時間を遅らせる不都合も回避し難い
ことが知られている。

更にまた。セメント硬化体の補強ないし改質方法として
、その補修される硬化体を充分乾燥し、減圧条件下に、
メチルメタクリレート（ＭＭＡ）等の重合性単量体を塗
布したのち、常圧に戻してＭＭＡ等を該硬化体に含浸さ
せ１次いで、含浸単量体を加熱あるいはγ線照射などに
よって重合させ、セメント硬化体の曲げ強度及び圧縮強
度などの機械的強度を大幅に向上させる方法も知られて
いるやしかし、この補強方法は、大掛かりな装置と手間
のかかる操作が必要であるため、大型のものに工業的に
採用することは困難であり、事実、小さなセメント硬化
体に適用できるにすぎない。

また、セメント系水硬性組成物にＭＭＡ等を加え。

その均一混合物を成形等に適用した後に、加熱等によっ
て重合、硬化させる試みもなされたが、満足し得る単量
体添加効果は得られていない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、セメント硬化体の上記のような実情に鑑
み、それらの欠点ないし不都合を克服し、耐ひび割れ性
、及び機械的強度等の諸性質を顕著に改善し得るセメン
ト硬化体を提供する方法について鋭意研究を重ねた結果
、実用的に極めて望ましい方法を見出した。

すなわち、本発明は、セメント、骨材及び水を含有して
成る水硬性組成物に、該組成物中の水に対する溶解量が
１重量％以下のアクリル系単量体と少量の重合開始触媒
とを添加し、均一に混和した混合物を成形又は適用して
、養生、硬化させることを特徴とするセメント硬化体の
製造方法を提供する。

本発明の方法において、水硬性組成物とは、セメント、
骨材及び水を含有する混合物であって、その均一組成物
を成形あるいはラス等に適用して水硬反応させる１例え
ば、モルタルやコンクリート等を形成させる材料類を包
含する。そのような水硬性組成物に用いられるセメント
としては１例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポ
ルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中
庸熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント
、ジェットセメント、アルミナセメント。

シリカセメント、フライアッシュセメント、高炉セメン
ト等を挙げることができる。また、骨材は、通常のモル
タルやコンクリートに用いられるけい酸質骨材や軽量骨
材が有利に使用されるが、セメントの硬化反応や単量体
の重合に悪影響を与えないものであれば、どのような骨
材も使用できる。

また、該水硬性組成物に添加されるアクリル系単量体は
、アクリレート及びメタクリレート類であって、特に１
本発明の方法に好都合に用いられる単量体類は、好まし
くは、炭素原子数４以上のアルコール類のアクリル酸エ
ステル又はメタクリル酸エステル類であって、例えば、
ブチルアクリレート、２−エチルへキシルアクリレート
、ラウリルアクリレート、トリデシルアクリレート、ス
テアリルアクリレート、ベンジルアクリレート。

シクロへキシルアクリレート、インボニルアクリレート
；ブチルメタクリレート、２−エチルへキシルメタクリ
レート、ラウリルメタクリレート。

トリデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート
、ベンジルメタクリレート、シクロへキシルメタクリレ
ート、イソボニルメタクリレート等を挙げることができ
る。更に、架橋用単量体としては１例えば、トリメチロ
ールプロパントリメタクリレート、エチレングリコール
ジメタクリレート、１．３−ブチレングリコールジメタ
クリレート等が例示される。これらの単量体類は、単独
種でもまた、二種以上を組合せて用いることもできる。

本発明においては、水硬性組成物に添加されるアクリル
系単量体は、該組成物中に存在する水に対し、その水へ
の溶解濃度が１重量％以下であることが重要である。ア
クリル系単量体の溶解濃度が１重量％より大きいと、セ
メントの水硬性反応に悪影響を与えるのみならず、セメ
ント硬化体の諸物性の充分な改善効果が得られないので
好ましくない。この媒体水への単量体の溶解濃度は、添
加する全アクリル系単量体の合計濃度であって。

従って、水に対する溶解度が１重量％より大きい単量体
を使用するときは充分な注意を要し、特に、溶解度の大
きい単量体を用いる場合には、その媒体水中に溶解する
単量体の全量が１重量％より多くならないようにするこ
とが極めて重要である。

それゆえ、本発明においては、水に対する溶解度が比較
的大きなアクリル系単量体は、その使用量が大きく制限
される１本発明において、その使用が制限される溶解度
の大きなものは、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、
２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ジメチル
アミノエチル（メタ）アクリレート（いずれも水に対す
る溶解度はω）、２−ヒドロキシプロピルメタクリレー
ト（同溶解度：　１３．４重量％）、ジエチルアミノエ
チルメタクリレート（同：　１．３３重量％）、グリシ
ジルメタクリレート（同：　２．５０重量％）、メチル
メタクリレート（同：　１．７２重量％）、テトラヒド
ロフルフリルメタクリレート（同：　２．１０重量％）
等であって、これらはいずれも組成物中の水の１重量％
を超えて添加することは好ましくない、また、望ましく
ない特異臭や室温以下の引火点を有するアクリル系単量
体は、実用上歓迎されない。

本発明の水硬性組成物に添加されるアクリル系単量体は
、該水硬性組成物における水との合計量に基づいて、通
常、５〜６０重量％、実用的に好ましくは、１０〜５０
重景％、重量好ましく用いられる量範囲は１５〜４０重
景％で重量、この単量体の添加は、水硬性組成物の作業
性を低下させることなく、媒体水の使用量を望ましい必
要量に近付けることができるので、耐熱性、耐水性に優
れ、顕著に向上した曲げ強度及び圧縮強度の硬化体を得
ることができる。単量体の量が多すぎると、得られる硬
化体の耐熱性を低下させるので、不都合である。

本発明において、単量体含有水硬性組成物に添加される
重合量触媒は、水溶性であっても油溶性であってもよい
が、常温重合開始型の触媒が好ましく用いられる。その
ような重合開始触媒としては、例えば過酸化ベンゾイル
、クメンヒドロキシパーオキシド、メチルエチルケトン
パーオキシド等の通常知られたラジカル重合開始剤が包
含される。また、これら重合開始剤と組合せて、例えば
ジメチルパラトルイジン、ジメチルアニリン、ジエチル
アニリン、アセチルアセトンコバルト塩やナフテン酸コ
バルト等の重合促進剤が、好ましく併用される。これら
の重合開始触媒及び重合促進剤は、単量体に対して通常
用いられる量範囲で好都合に使用される。

また、これらの単量体には、必要に応じて、高分子物質
、例えばスチレンブタジェンゴム、塩素化ポリオレフィ
ン、ポリウレタンニジストマー等を溶解して、水硬性組
成物の作業性や硬化体の物性改善を一層効果的に行うこ
とができる。

また、単量体類の組成物中への分散性を向上させるため
に、セメントの硬化反応に悪影響を与えず、硬化体の耐
水性を損なわない範囲で界面活性剤を加えることができ
る。

本発明の方法においては、セメント、骨材等の粉状体と
水、アクリル系単量体等の液状剤及び各種添加材は均一
に混和され、構造材型枠に流し込まれて成形されたり、
あるいは構築材の表面に塗材として適用され、養生後、
耐熱性且つ耐ひび割れ性の硬化体として提供される。

〔作　用〕

本発明の方法は１作業性が良好で、耐熱性、耐ひび割れ
性に優れ、機械的強度の向上したセメント硬化体を提供
する。

〔実施例〕

以下、具体例によって、本発明を皿に詳細に説明する。

なお１例中の部数及び％は重量による。

実施例　１〜３及び比較例　１普通ポルトランドセメント１００部、骨材２００部（け
い砂６号と７芳容１００部）及び過酸化ベンゾイル２％
とジメチルパラトルイジン０．５％を溶解した単量体（
ベンジルメタクリレート：２−エチルヘキシルアクリレ
ート＝８：２の重量割合の混合液）と水の合計ｉ　６０
部を均一に混合、調製した組成物を４ｘ４ｘ１６Ｇの角
柱に成形し、温度２０℃、相対湿度（ＲＨ）６５％の条
件で７日間養生、硬化させた。

下表に示す°ような水と単量体との割合の異なるいくつ
かのセメント硬化体モルタルについて物性を測定した結
果を第１表にまとめて示す。また、比較のために単量体
類を加えず、液剤として水６０部を用いて形成させたセ
メント硬化体について測定した値も併記した。

第　　　１　　　表実験　単量体　水　曲げ強度　圧縮強度Ｎｏ、　　　（
重量比＞　　（ｋｇ／ｃｄ）　　（ｋｇ／ａ＃）実施例
１２０　　４０　　９６　　　５７５＃　　２２５　　
３５　　１０８　　　６６３Ｉｔ　　３３０　　３０　
　１１５　　　７５０比較例１０　　６０　　６０　　
　３００上表より、単量体の添加効果は明白で、本発明
の方法は、大幅に高められた物理的強度のセメント硬化
体を提供することが判る。

実施例４普通ポルトランドセメント１００部、骨材２００部（け
い砂６号と７芳容１００部）及び作業性を考慮して液剤
量を６０部用い、そのうち水を４８部とし、添加される
単量体１２部の内容を種々変えて、それぞれの組成物か
ら得られたセメント硬化体の物性を測定した。なお、単
量体として、シクロへキシルメタクリレート（ＣＨ）、
　トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰ
）及び２−ヒドロキシプロピルメタクリレート（ＨＰ；
水への溶解度は１３．４％）を用い、ＴＭＰを２．４０
部に固定すると共に、ＣＨ９，６０部の一部をＨＰに置
き換えて、各種単量体組成の液剤によるセメント硬化体
を調製し、それぞれの曲げ強度及び圧縮強度を測定した
。

なお、重合開始剤として、単量体合計量の２％の過酸化
ベンゾイルと０．５％のジメチルパラトルイジンを使用
した。また、養生条件は、温度２０℃。

相対湿度６５％で７日間行ったものである。

単量体の構成とそれぞれの媒体水への主としてＨＰの溶
解に基づく単量体の水溶液濃度及び測定結果を次表にま
とめて示す。

第２表９．６０−２．４０　０　　８２　５８０９．４ｇ　０
．１２２．４０　０．２５　７３　４８５９．３６０．
２４２．４０　０．５０　６９　４２３９．２４０，３
６２．４０　０．７５　６５　３６４９．１２０．４８
２，４０　１．００　６２　３２０９．０００．６０２
．４０　１．２５　５５　２４５８．８８０．７２２．
４０　１．５０　４３　１６３実施例５前記実施例４において、液剤６０部として水３０部と単
量体３０部を用い、該単量体としてＴＭＰＳ部と一部Ｈ
Ｐの各積置で置換したＣＨ２４部を用いるほかは同様に
操作し、養生して、それぞれのセメント硬化モルタルを
調製した。得られた各モルタルについての物性を測定し
、それらの測定結果を単量体組成と共に下表にまとめて
示した。

第　　　３　　　表２４．００−６．０００　１１４　７２４２３．９２０
．０８６，０００．２５　１０２　５６ｇ２３．８５０
．１５６．０００．５０　　ｇ９　６２４２３．７７０
．２３６．０００．７５　８０　５００２３．７００，
３０６．００１．００　７４　４４９２３．６２０．３
８６．００１．２５　６５　３５０２３．５５０．４５
６．００１．５０　５ｆｌ　　２９８上記第２表と第３
表より１組成物、中の水に溶解する単量体濃度は、可及
的に少ない方がよく、濃度が１％を超えると、硬化体の
曲げ強度及び圧縮強度が急激に低下することが理解され
よう。

実施例６普通ポルトランドセメント１００部、骨材２００部（け
い砂６号と７芳容１００部）及び水と単量体で構成され
る液剤量６０部を用い、該液剤中の単量体の量を変えた
各種組成物で実施例１と同様の試験片をそれぞれつくり
、熱履歴に伴う機械的強度の変化を調べた。耐熱性試験
は、硬化体試料を３５０℃の電気炉中に２時間保持し、
その前後の曲げ強度。

圧縮強度を測定することによって行った。本実験におい
て用いた単量体類は、ベンジルメタクリレート８０部と
トリメチロールプロパントリメタクリレート２０部の混
合で、これにスーパークロン１０６（山場国策パルプ社
製の塩素化ポリプロピレン）２０部及び過酸化ベンゾイ
ル２％（単量体基準）とジメチルパラトルイジン０．５
％（単量体基準）を加えて溶解させたちである。また、
各試験片は、水中で２８日間養生させたものについて行
った。更に。

参考のために、単に水中養生７日間の硬化体の強度につ
いても測定した。それらの測定結果を下掲第４表にまと
めて示す。

第　　　４　　　表１・処理日１　−熟りｖ１哉− 液剤中の　水中７日　　同２８日　　　同２８日・３５
０℃単量体　　（ｋｇ／ｃｄ）　　　　（ｋｇ／ｃｄ）
　　　　（−／ａＪ）゛（％）曲げ　　げ圧　げ６０　１３５　７５５１５１　８７３　５９　３ｇ２７
０　　１５３　　８３２　１６１　　８７５　　崩壊測
定不能１００　２２７　１０５２　２２３　１０５５　
　　仝上上記結果より１組成物に使用される液剤に関し
、水の量を減少させ単量体量を増大させるに従って。

養生硬化して得られる硬化体の曲げ強度及び圧縮強度は
向上し、液剤中の単量体濃度が７０重量％では、ポリマ
ーセメントと同様な高強度硬化体を形成することが認め
られる。しかし、ポリマーセメント状硬化体は、３５０
℃、２時間程度の比較的緩やかな熱履歴で実質的に崩壊
し、耐熱性ないし難燃性構造体として使用され得ないこ
とも極めて明白に理解される。

特許出願人　　　恒和化学工業株式会社代理人・弁理士
　山　本　亮　−−一〜□、−一−−一二１゜二二Ｉ

Claims

【特許請求の範囲】１、セメント、骨材及び水を含有して成る水硬性組成物
に、該組成物中の水に対する溶解量が１重量％以下のア
クリル系単量体と少量の重合開始触媒とを添加し、均一
に混和した混合物を成形又は適用して、養生、硬化させ
ることを特徴とするセメント硬化体の製造方法。２、アクリル系単量体類の添加量が、水との合計液剤量
に基づいて５〜６０重量％である特許請求の範囲第１項
記載の製造方法。