JPS63291840A

JPS63291840A - セメント複合体

Info

Publication number: JPS63291840A
Application number: JP12709987A
Authority: JP
Inventors: Hiroya Kobayashi; 博也小林; Kazuhiro Okamura; 一弘岡村
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1987-05-26
Filing date: 1987-05-26
Publication date: 1988-11-29
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: JP2514202B2

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、特定のセメントモルタルやコンクリート等の
セメント組成物を硬化して得られる改質されたセメント
製品に関するものである。更に詳しくは、すぐれた亀裂
防止性、吸水性および吸・放湿性を有しかつ軽量化され
たセメント複合体に関するものである。

（従来の技術）セメントモルタルやコンクリート等のセメント組成物か
ら導かれるセメント製品を軽層化したり、セメント組成
物を硬化してセメント製品とする際の亀裂の発生を防止
するために、吸水性樹脂をセメント組成物に配合するこ
とが知られている。このような吸水性樹脂としては、ポ
リアクリル酸ナトリウム架橋体、デンプン−アクリル酸
グラフト重合体の中和物、酢酸ビニル−アクリル酸エス
テル共重合体のケン化物、インブチレン−無水マレイン
酸共重合架橋体の中和物等が従来用いられていた。

しかし、これら従来の吸水性樹脂は、多価金属イオンに
接すると吸水能力を失うという欠点があるため、カルシ
ウムイオン濃度が高いセメント組成物やそれを硬化して
得られるセメント製品中では充分にその吸水能力が発揮
できず、その結果として、セメント製品を軽量化したり
亀裂防止性を与えたりすることが十分にはできないとい
う問題点がある。

また、セメント製品に従来の吸水性樹脂を組み合わせて
セメント製品の吸水性や吸・放湿性を改良する場合にも
、セメント製品の製造直後にはある程度の性能を発揮し
ても、長期的に使用するとセメント製品中のカルシウム
成分のために吸水性や吸・放湿性を失ってしまうという
問題点がある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明者らは、上記問題点を解決するため、セメントモ
ルタルやコンクリート等のセメント組成物の改質につい
て鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

従って、本発明の目的は、亀裂防止性、吸水性および吸
・放湿性にすぐれかつ軽量化されたセメント複合体製品
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明は、
一般式％式％（ただし、Ｒ１は水素またはメチル基、Ｒは炭素数２〜
４のフルキレン基、Ｚは一〇−または−ＮＨ−１Ｍは水
素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基
またはアミン塩基を示す。）で表わされる不飽和スルホ
ン酸系単量体（Ａ）を全単量体成分中５モル％以上含ん
でなる単量体成分を重合して得られる吸水性樹脂（Ｉ）
を配合してなるセメント粗性物を硬化してなるセメント
複合体に関するものである。

本発明で用いられる吸水性樹脂（１）は、不飽和スルホ
ン酸系単量体（Ａ）及び必要によりその他の重合性単量
体（Ｂ）からなり、かつ不飽和スルホン酸系単潰体（Ａ
）の量が５モル％以上である単量体成分を架橋剤の存在
下または不存在下で重合して得られる、水性液を吸収し
て膨潤する高分子架橋体である。不飽和スルホン酸系単
量体（Ａ）の量が全単量体成分中５モル％未満では、得
られるセメント組成物やセメント複合体中で吸水性樹脂
が充分な吸水能力を発揮しなくなる。

本発明で用いられる不飽和スルホン酸系単量体（Ａ＞は
、前記一般式で表わされるものであり、例えば２−アク
リルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−スル
ホエチル（メタ）アクリレート、３−スルホプロピル（
メタ）アクリレート、１−スルホプロパン−２−イル（
メタ）アクリレート、２−スルホプロピル（メタ）アク
リレート、１−スルホブタン−２−イル（メタ）アクリ
レート、２−スルホブチル（メタ）アクリレート、３−
スルホブタン−２−イル（メタ）アクリレート等の不飽
和スルホン酸やそれらのナトリウム・カリウム等のアル
カリ金属塩、カルシウム・マグネシウム等のアルカリ土
類金属塩、アンモニウム塩もしくは有機アミン塩を挙げ
ることができ、これらの中から１種または２種以上を用
いることができる。

本発明で使用することができるその他の重合性単量体（
Ｂ）としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロ
トン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコ
ン酸等の不飽和カルボン酸ならびにそれらのアルカリ金
属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩もしくは有
機アミン塩等のカルボキシル基含有不飽和単量体；（メ
タ）アクリルアミド、（メタ）アクリロニトリル、酢酸
ビニル、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリ
レート、２−（メタクリロイルオキシエチル）トリメチ
ルアンモニウムクロリド等の水溶性不飽和単量体：ヒド
ロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピ
ル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ
（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ
（メタ）アクリレート、ポリブチレングリコールモノ（
メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール
モノ（メタ）アクリレート、メトキシポリプロピレング
リコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリブチ
レングリコールモノ（メタンアクリレート、エトキシポ
リエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エト
キシポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレー
ト、エトキシポリブチレングリコールモノ（メタ）アク
リレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリプロ
ピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、フェノキ
シポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、
ベンジルオキシポリエチレングリコールモノ（メタ）ア
クリレート、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）アクリレート等の（
メタ）アクリル酸エステル、及びスチレン等の疎水性不
飽和単量体などを挙げることができ、これらの１種又は
２種以上を用いることができる。

本発明で使用することができる架橋剤としては、ジビニ
ルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレー
ト、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ト
リエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピ
レングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロレン
グリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプ
ロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトー
ルトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ
（メタ）アクリレート、Ｎ、Ｎ−メチレンビスアクリル
アミド、イソシアヌル酸トリアリル、トリメチロールプ
ロパンジアリルエーテル等の１分子中にエチレン系不飽
和基を２個以上有する化合物：エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエ
チレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロ
ピレングリコール、ジェタノールアミン、トリエタノー
ルアミン、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアル
コール、ペンタエリスリトール、ソルビット、ソルビタ
ン、グルコース、マンニット、マンニタン、ショ糖、ブ
ドウ糖等の多価アルコール；エチレングリコールジグリ
シジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ポ
リエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレ
ングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレング
リコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコー
ルジグリシジルエーテル、１．６−ヘキサンシオールジ
グリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシ
ジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジル
エーテル、グリセリントリグリシジルエーテル等のポリ
エポキシ化合物等が挙げられ、これらの１種または２種
以上を用いることができる。架橋剤として多価アルコー
ルを用いる場合には１５０℃〜２５０℃で、ポリエポキ
シ化合物を用いる場合は５０℃〜２５０℃で重合後熱処
理することが好ましい。架橋剤の使用は、得られる吸水
性樹脂（Ｉ）の架橋密度を自由自在に制御できるため好
ましい。架橋剤の使用量としては、好ましくは前記単層
体成分に対してモル比で０．００００１〜０．３の範囲
である。架橋剤の使用量がモル比で０．３を超える量で
は、得られる吸水性樹脂（１）の架橋密度が大きくなり
すぎて吸水能力が低下する傾向がある。逆に０．０００
０１未満の少量では、架橋密度が小さすぎて水分を吸収
したあとにべとつきが生じるため、取り扱い性に問題が
生じる場合がある。

本発明に使用する吸水性樹脂（Ｉ）を得るための重合方
法は、従来から知られているいかなる方法でも良（、ラ
ジカル重合触媒を用いる方法、放射線・電子線・紫外線
等を照射する方法が挙げられる。ラジカル重合触媒とし
ては、過酸化水素、ベンゾイルパーオキサイド、キュメ
ンハイドロパーオキサイド等の過酸化物、アゾビスイソ
ブチロニトリル等のアゾ化合物、過硫酸アンモニウム、
過硫酸カリウム等の過硫酸塩等のラジカル発生剤や、こ
れらと亜硫酸水素ナトリウム、Ｌ−アスコルビン酸、第
−鉄塩等の還元剤との組み合わせによるレドックス系開
始剤が用いられる。重合系溶媒としては、例えば水、メ
タノール、エタノール、アセトン、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキシド等やこれらの混合物を使用す
ることができる。重合時の温度は用いる触媒の種類によ
り異なるが、比較的低温の方が吸水性樹脂（Ｉ）の分子
量が大きくなり好ましい。しかし、重合が完結するため
には２０℃以上１００℃以下の範囲内であることが好ま
しい。

重合系の単量体濃度には特に制限はないが、重合反応の
制御の容易さと収率・経済性を考慮すれば、２０〜８０
重俄％の範囲にあることが好ましい。重合形態としては
種々の形態を採用できるが、□　　懸濁重合、注型重合
、双腕型ニーダ−の剪断力によりゲル状含水重合体を細
分化しながら重合する方法（特開昭５７−３４１０１号
）が好ましい。

本発明においてセメント組成物を調製するには、セメン
ト、水および必要に応じて骨材や各種セメント混和材等
と吸水性樹脂（１）とを混合すればよい。このようなセ
メント組成物としては、例えばセメント、水および砂に
代表される細骨材に吸水性樹脂（Ｉ）を配合したセメン
トモルタルや、セメント、水、細骨材および砂利に代表
される粗骨材に吸水性樹脂（Ｉ）を配合したコンクリー
ト等が挙げられる。セメント組成物を調製する際の各成
分の混合順序に制限はなく、例えばセメント、吸水性樹
脂（Ｉ＞および必要に応じて骨材やセメント混和材等を
混合した上に水を加えてもよく、またセメントに必要に
応じて骨材やセ・メント混和材等を混合し次いで水を加
え、そこに吸水性樹脂（Ｉ）をそのまま又は水で膨潤さ
せたゲル状として添加混合してもよい。

本発明に用いられるセメントとしては、例えばポルトラ
ンドセメント、アルミナセメント、高炉セメント、フラ
イアッシュセメント、およびその他の各種混合セメント
等の水硬性セメントが挙げられる。

本発明で用いることができる骨材としては、例えば砂、
砂利、バーミキュライト、パーライト、シラスバルーン
、けいそう生焼成粒、石綿、セラミックファイバー、カ
ーボンファイバー、グラスファイバー等が挙げられ、こ
れらは得られるセメント複合体の用途に応じて使い分け
ることができる。

本発明に用いられるセメント混和材としては、例えばリ
グニンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、カルボ
キシメチルセルロース、メチルセルロース、アクリルエ
マルション、ＳＢＲラテックス等の流動性・接着性改良
剤等を挙げることができる。

吸水性樹脂（Ｉ）の配合量は、最終的に得られるセメン
ト複合体の用途により適宜増減する必要があるが、一般
的にはセメント１００重量部に対して０．０１〜１００
１１部の範囲が好ましい。

０．０１重量部未満では吸水性樹脂（Ｉ）添加の効果が
不十分となり、また１００重農都合越える量では得られ
るセメント複合体の強度が低下し、用途によっては実用
に耐えなくなる。

本発明のセメント複合体を製造するには、吸水性樹脂（
Ｉ＞を配合して得られるセメント組成物を常法にしたが
って施工・硬化し、必要に応じて水中等で養生させれば
よい。この際、セメント複合体の用途に応じて、各種形
状の型により成形することもできる。

（発明の効果）本発明のセメント複合体は、カルシウムイオン濃度が高
いセメント組成物やそれを硬化して得られるセメント製
品でも吸水能力の低下しない特定の吸水性樹脂を配合し
て導かれているため、施工初期にセメント組成物からの
水の蒸発速度が緩慢になるので亀裂が発生しないもので
あり、またすぐれた吸水性を有しているのはもちろん、
空気中の湿度が高い時には吸湿し、低い時には放湿する
という吸・放湿性があり、雰囲気の調湿効果をも有する
ものである。

また、本発明のセメント複合体は、配合されている膨潤
したゲル状の吸水性樹脂より放湿されて生じる空隙のた
め、乾燥と共に軽量化できるものである。さらに、施工
・硬化時のブリージング水が発生しないという利点もあ
る。

従って、本発明のセメント複合体は、軽量化コンクリー
ト、モルタル壁、結露防止壁、グランドの保水材や発塵
防止材、農園芸用保水材等に有用である。

（実施例）以下、実施例により本発明の詳細な説明するが、本発明
の範囲がこれらの実施例にのみ限定されるものではない
。

参考例１５００ｄ！の円筒形セパラブルフラスコに２−スルホエ
チルメタクリレートのナトリウム塩２１．６ｇ（０，１
０モル）、メタクリル酸２１．５ｇ（０，２５モル）、
メタクリル酸ナトリウム７０．２ｇ（０゜６５モル）、
ＮＵＮ−メチレンビスアクリルアミド０．９２ｇ（０，
００６モル）及び水１７０ｇを仕込み、攪拌して均一に
溶解させた。窒素置換した後、湯浴で４０℃に加熱し、
１０％過硫酸アンモニウム水溶液１．０ｇおよび１％Ｌ
−アスコルビン酸水溶液０．５ｇを添加し、攪拌を停止
して重合させた。重合開始後発熱し、３０分後に９５℃
まで上昇した。重合系の温度が下がり始めたのを確認し
た後、湯浴を９０℃に上昇させ、更に１時間加熱した。

得られた高分子架橋体の含水ゲルを細分化したのち、１
５０℃の熱風乾燥器で３時間乾燥し、粉砕して吸水性樹
脂（１）を得た。

参考例２５００ｄの円筒形セパラブルフラスコに２−アクリルア
ミド−２−メチルプロパンスルホン酸アンモニウム１５
７ｇ（０，７０モル）、アクリルアミド２１．３９（０
，３０モル）、Ｎ、Ｎ−メチレンビスアクリルアミド０
．３１９（０，００２モル）および水２７０９を仕込み
、攪拌して均一に溶解させた。その後、参考例１と同様
に重合、乾燥、粉砕を行い、吸水性樹脂（２）を得た。

参考例３攪拌後、還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管を備
えた５００Ｉ１１の四つロフラスコにｎ−ヘキサン２２
０−を仕込み、ソルビタンモノステアレート１．８ｇを
添加溶解した後、窒素置換した。

滴下ロートに３−スルホプロピルアクリレートのカルシ
ウム塩２３．３ｇ（０，１０モル）、アクリル酸０．７
２ｇ（０，０１モル）、アクリル酸カルシウム５．５５
ｇ（０，０５モル）、メタクリルアミド４．２５ｇ（０
，０５モル）、エチレングリコールジグリシジルエーテ
ル０．０１７４９　（０，０００１モル）、水５０９お
よび過硫酸カリウム０．０５９を加えて溶解した後、窒
素ガスを吹き込んで水溶液内に存在する酸素を除去した
。次いで、滴下ロートの内容物を上記口つロフラスコに
加えて分散させ、わずかに窒素ガスを導入しつつ湯浴に
より重合系の温度を６０〜６５℃に保持して３時間重合
反応を続けた。その後ｎ−ヘキサンを減圧下に留去し、
残った高分子架橋体の含水ゲルを９０℃で減圧乾燥して
吸水性樹脂（３）を得た。

参考例４１０００ｄの円筒形セパラブルフラスコに２−スルホエ
チルメタクリレートのモノエタノールアミン塩５１ｇ（
０，２モル）、メタクリル１４．３７（０，０５モル）
、メタクリル酸ナトリウム１６．２ｙ（０，１５モル）
、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート
（平均１分子あたり１０個のエチレンオキシド単位を含
むもの＞２１６９（０，４モル）、Ｎ、Ｎ−メチレンビ
スアクリルアミド０．１５４ｆＪ（０，００１モル）お
よび水２５０９を仕込み、ｍ拌して均一に溶解させた。

その後、参考例１と同様に重合、乾燥、粉砕を行い、吸
水性樹脂（４）を得た。

参考例５５００−の円筒形セパラブルフラスコにアクリル酸１８
ｇ（０，２５モル）、アクリル酸ナトリウム７０．５９
（０，７５モル）、Ｎ、Ｎ−メチレンビスアクリルアミ
ド０．９２９（０，００６モル）および水１３５ｇを仕
込み、攪拌して均一に溶解させた。その後、参考例１と
同様に重合、乾燥、粉砕を行い、吸水性樹脂（５）を得
た。

実施例１普通ポルトランドセメント（住友セメントｆＩＩ製）１
００ｇおよびバーミキュライト１００ｇを混合した後、
水６０ｇを加えて充分に混練した。そこへ、参考例１で
得られた吸水性樹脂（１）５ｇに水１５０ｇを加えて膨
潤させたゲル状物を加えた。

これを充分混練した後、内径９αの円筒状のポリ塩化ビ
ニル製型枠に入れて放置して硬化させ、硬化物を型枠よ
り取り出し、本発明のセメント複合体（１）を得た。こ
のセメント複合体（１）を室内で放置して十分に乾燥後
、かさ比重を測定すると０．９であった。

比較例１参考例５で得られた吸水性樹脂（５）を５ｇ使用する以
外はすべて実施例１と同様にして、比較セメント複合体
（１）を得た。実施例１と同様に乾燥後、かき比重を測
定すると１．３であった。

実施例２普通ポルトランドセメント１００９、淀川産川砂３００
ｇおよび参考例２で得られた吸水性樹脂（２）１ｇを混
合した後、水８０ｇを加えて充分に混練した。これを５
０ｚＸ　５０ｃｔｓの大きさのラスシートをはった木板
上へ、５履の厚さで塗布した。

その後、屋外に放置して硬化させ、本発明のセメント複
合体く２）を得た。塗布後の状態を観察すると、このセ
メント複合体（２）は、３ケ月間放置後でも亀裂の発生
は認められなかった。

比較例２参考例５で得られた吸水性樹脂（５）を１ｇ使用する以
外はすべて実施例２と同様にして、比較セメント複合体
（２）を得た。塗布後の状態を観察すると、この比較セ
メント複合体（２）は、２ヶ月間放置後に多数の亀裂の
発生が認められた。

実施例３普通ポルトランドセメント１００ｇに水６０ｇを加えて
混練したものに、参考例３で得られた吸水性樹脂（３）
８０９に水２０００ｇを加えて膨潤させたゲル状物を添
加して、充分に混練した。

次いで、これを型枠に入れて硬化させたのち、３ｃＩＩ
Ｘ３ｃｍのふるいを通過できる粒度の大きさに粉砕した
。得られた粒状物を１００℃で５時間乾燥させると、多
孔質状の本発明のセメント複合体（３）を得ることがで
きた。これを水道水に１日間浸漬した後の重量増加を測
定すると、自重の９倍の水を吸収することがわかった。

比較例３参考例５で得られた吸水性樹脂（５）を８０ｇ使用する
以外はすべて実施例３と同様にして、比較セメント複合
体（３）を得た。これを水道水中に１日間浸漬した後の
重量増加を測定すると、自重の１．５倍の水を吸収する
ことがわかった。

実施例４普通ポルトランドセメント１００ｇ、淀川産川砂２００
ｇ、高槻産砕石２００ｇおよび参考例４で得られた吸水
性樹脂（４）１０ｔを混合した後、水２００ｇを加えて
十分に混線し、これを型砕に入れて硬化させた。得られ
た本発明のセメント複合体（４）を１０ａＩＩＸ　１０
ｉ：＊Ｘ　２３の板状に切断して、この切断物を２０α
Ｘ　２０ｃＩＩＸ　５０αの容器に入れて密封した。こ
れを屋外に放置して、容器内の湿度変化を調べることに
より、セメント複合体（４）の吸・放湿性を評価した。

その結果を第１図に示した。

？比較例４参考例５で得られた吸水性樹脂（５）を１０９使用する
以外はすべて実施例４と同様にして、比較セメント複合
体（４）を得た。これを用いて、実施例４と同様にして
吸・放湿性を評価し、その結果を第１図に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例４および比較例４で行なった吸・放湿
性評価結果を示すものであり、セメント複合体（４）お
よび比較セメント複合体（４）のそれぞれが入いった密
封容器の屋外放置時間と、密封容器放置場所の気温およ
びそれぞれの密封容器内の相対湿度との関係を表わすグ
ラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、Ｒ＾１は水素またはメチル基、Ｒ＾２は炭素
数２〜４のアルキレン基、Ｚは−Ｏ−または−ＮＨ−、
Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニ
ウム基またはアミン塩基を示す。）で表わされる不飽和
スルホン酸系単量体（Ａ）を全単量体成分中５モル％以
上含んでなる単量体成分を重合して得られる吸水性樹脂
（ I ）を配合してなるセメント組成物を硬化してなる
セメント複合体。２、セメント組成物がセメントモルタルまたはコンクリ
ートである特許請求の範囲第１項記載のセメント複合体
。