JPS63195156A - 高強度セメント硬化体の製造方法 - 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】 〔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は材等として適用
し得るセメント硬化体に関し、特に、曲げ強度、圧縮強
度等の機械的強度や耐化学薬品性が一層改善されたセメ
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を提
供する極めて有用な構造材料である。しかし、その硬化
体は、実用面から更に高い曲げ強度や圧縮強度が要求さ
れる。

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％水硬反応に関与したの場合に、最
も優れた機械的強度が得られるとされている。しかし、
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、例えば。

セメントの４０〜６０重量％の水が添加使用される。

そのため反応にあずからない余剰水は、硬化体中で空隙
部のキャピラリー水や自由水として存在し、強度に寄与
するどころか、逆に硬化体自体の強度を、特に圧縮強度
を低下させる主因となっている。

従って、可及的強度の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％にできるだけ近付けることが望ましく、３
０重量％以下にする努力がなされている。しかし、３０
ｆｆｉ量％以下程度の水では、組成物がばさばさして、
そ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、４１Ｎ脂エマルシヨ
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、構造材に添加
、実用されるに至っていない。また。

樹脂エマルションは、塗料材料として使用する場合には
、その成膜性と保水性により、ある程度は改質に成功し
ているが、構造材への混合使用は、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）重合性単量体を塗布し
たのち、常圧に戻してこれらを該硬化体に含浸させ、次
いで、含浸単量体を加熱あるいはγ線照射などにより重
合させて、セメント硬化体の曲げ強度及び圧縮強度など
の機械的強度を向上させる方法も知られている。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
が必要なため、大型のものに採用することは実質的に困
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Ｍ　Ｍ　Ａ
等を加え、その均一混合物を成形等に適用し、これを加
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。

また、本発明者らは、さきに１通常の水硬性組成物に、
水に殆ど溶けないアクリル系単量体を少量の重合開始剤
と共に添加混和することにより。

強度の改善されたセメント硬化体が得られることを見出
したが、この改善効果を更に発展させて、一層面上した
物性のセメント硬化体を得る方法について研究を重ねた
結果、実用的に極めて望ましい方法を開発した。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、セメント、骨材及び水を含有して
成る水硬性組成物を養生、硬化させるセメント硬化体の
製造方法において、骨材として、シランカップリング剤
で表面処理した骨材５０重量％以上を含む骨材を用い、
水性液剤として、水に対し１％以下の溶解度を有するア
クリル系単量体を含有する水性混合液剤を用いて高強度
セメント硬化体を製造する方法を提供する。

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通常知られたセメント水和硬化性
の成形用混合物であって、その均一組成物を成形あるい
はラス等に適用する、例えば、モルタルやコンクリート
等の形成材料類を包含する。

そのような水硬性組成物に用いられるセメンｌ−として
は、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１〜等
が挙げられる。

また、本発明の方法において、水硬性組成物に添加使用
されるアクリル系単量体は、水に対する溶解度が１％以
下であることが重要であって、１％を超える溶解度を有
するものはセメントの硬化を妨げるので実質的に使用で
きない。

水に対する溶解度が１％以下のアクリレート及びメタク
リレート単量体類は、一般に、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、そのような単量体としては、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
、イソ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、架橋性単量体としては、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−ブチレンゲリコールジメタ
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、二種以上を組み合わせて用いることもでき
る。

本発明の方法において、水硬性組成物に添加使用される
アクリル系単量体は、用いられる水との混合水性液剤に
基づいて、通常、１０〜６０重量％程度であって、実用
的に好ましい範囲は２０〜５０重量％であるが、水性混
合溶剤として、セメントに対し８０重量％を超えないこ
とが望ましい。

本発明の方法においては、上記アクリル系単量体と組み
合わせて、骨材として、シンランカップリング剤で表面
処理した骨材を主成分とするものが用いられる。骨材と
しては、通常のモルタルやコンクリート等に用いられる
けい酸質骨材や軽量骨材が包含され、本発明においては
、それらの骨材をシランカップリング剤で表面処理した
ものを主成分とする骨材が用いられる。

そのような表面処理に用いられるシランカップリング剤
としては、例えば、γ−メタクリロキシプロピル１−リ
メトキシシラン、ｎ−デシルトリメトキシシラン、ビニ
ルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロビルトリ
メトキシシラン及びγ−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン等を挙げることができる。これらのカップリング剤
は、一種でもよいし、二種以上を組み合わせて使用する
こともできる。

これらカップリング剤の使用量は、骨材に対し、０．０
１〜２重量％程度であって、あまり少なすぎると、被覆
処理に基づく望ましい物性改善効果が得られず、また、
多すぎては工業的に著しく不利である。好ましい使用量
は０．０５〜０．５重量％である。

このカップリング剤の骨材への適用処理方法は、単に骨
材に添加して均一に混合することにより、容易に行うこ
とができる。

本発明においては、シランカップリング剤で表面処理し
た骨材を５０重量％以上含んだ骨材を使用することが重
要である。５０重量％未満では、最終的に得られるセメ
ント硬化体の機械的強度の向上が不充分であるから好ま
しくない。骨材としてカップリング剤で表面処理した処
理骨材のみを用いた硬化体は極めて望ましいものである
。

本発明の方法においては、単量体を添加した水硬性組成
物に、必要に応じて重合開始触媒を添加することができ
る。その触媒は、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には１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を併用することができる。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、ポリウレタンエラ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、効果〕

本発明の方法によって得られるセメント硬化体は、従来
の水硬性組成物から形成される硬化体に比べて、はるか
に優れた圧縮強度及び曲げ強度等の機械的強度を有し、
実用的に満足し得るものである。

〔実施例〕

以下、具体例により、本発明を更に詳細に説明する。な
お１例中の部数及び％は、ことわりがない限り重量によ
る。

実施例１ 普通ポルトランドセメント１．００部、骨材２００部及
び水と単量体との等量混合液剤６０部を主材とする水硬
性組成物について、特にシランカップリング剤処理骨材
の含量を変化させた各種骨材を用いて、それぞれのセメ
ント養生硬化体の物理的強度を調べた。骨材は、けい砂
６号と７号各等量混合物を用い、シランカップリング剤
表面処理は、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシ
シランとｎ−デシルトリメトキシシラン各０．０３％を
用いて行った。

これらのシランカップリング剤処理骨材を非処理骨材と
混合して、後記第１表に示すような各種の割合に混合骨
材をあらかじめ調整し、それぞれの水硬性組成物の調製
に供した。また、水と混合する単量体としては、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部の混合物を使用して水性液剤を調
製し、更に。

これに過酸化ベンゾイル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）を加えて溶解し
たものをすべての水硬性組成物の調製に用いた。

調製した各水硬性組成物は、４　Ｘ　４　Ｘ　１６ａｓ
の角柱型に流し込んで成形し、７日間水中養生したもの
、及び更に２１日間（合計２８日）水中養生した試験片
について物性試験を行った。

シランカップリング剤処理骨材の含有量とそれぞれの試
験片の物性測定結果を、下掲第１表にまとめて示す。

なお、試料Ｎｏ、１２は、アクリル系単量体を使用しな
い通常のモルタルについてのもので、その測定値を参考
のために併記した。

第　　１　　表 （７日水中養生）（２８日水中養生） 試料表面処理骨材　　（ｋｇ／ａ＆）　　　　　（ｋｇ
／ｄ）Ｎ５１１皇Ω旺　　　Ｃｉ　　ＢＥ　シ」シ１」
」シ４　　　３０　　　　１２０　　７４０　　　１３
６　　　ｇ６０上表より、シランカップリング剤表面処
理骨材は、その含有量が５０％を超えると、セメント硬
化体の機械的強度が急激に上昇することが判る。

実施例２ 水硬性組成物に用いる水性液剤として、水４０部と単量
体２０部の割合の混合液剤を用い、且つ単量体として、
シクロへキシルメタクリレート９０部及びエチレングリ
コールジメタクリレート１０部から成る混合物を使用し
、シランカップリング剤としてビニルトリエトキシシラ
ンの０．０８％を用いたほかは、実施例１と実質的に同
様に操作し、あらかじめ調製した表面処理骨材の含有率
の異なる各種骨材を用いて養生硬化させた各試料片につ
いて物性を測定した。結果をまとめて第２表に示す。

第　　２　　表 （７日水中養生）（２８日水中養生） 試料表面処理骨材　　（ｋｇ／、ｆｆ１）　　　　　（
ｋｇ／ｃｄ）Ｎ５１互ｉΩけ　　　＊−ｆＦＥＵ往Ｌ」
」し本発明の方法に係る試料Ｎｏ、１６〜１８の硬化体
は、他のものに比べて顕著に優れた強度を有することが
理解できる。

Claims (1)

1. 【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
   を養生、硬化させるセメント硬化体の製造方法において
   、骨材として、シランカップリング剤で表面処理した骨
   材５０重量％以上を含む骨材を用い、水性液剤として、
   水に対し１％以下の溶解度を有するアクリル系単量体を
   含有する水性混合液剤を用いることを特徴とする高強度
   セメント硬化体の製造方法。 ２、シランカップリング剤が、γ−メタクリロキシプロ
   ピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、
   ｎ−デシルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロ
   ピルトリメトキシシラン及びγ−アミノプロピルトリエ
   トキシシランより成る群から選択される特許請求の範囲
   第１項記載の製造方法。 ３、表面処理骨材が、骨材粒子の表面に、その骨材粒子
   重量の０．０１〜２重量％のシランカップリング剤を被
   覆したものである特許請求の範囲第１項記載の製造方法
   。