セメント組成物
【課題】 本発明は、左官材、屋根材、壁材、防水材などのこて塗り用モルタルや、吹付け用のモルタル、土木構造物の補修や補強に用いる断面修復材、及びグラウト材などに用いることができ、良好な作業性を有し、硬化収縮量が少なく、かつ高い接着耐久性を有するセメント組成物を提供することを目的とした。
【解決手段】 セメント、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末、膨張材及び収縮低減剤を含むセメント組成物であって、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、樹脂粉末の１次粒子の平均粒径が０．２〜０．８μｍであり、樹脂粉末の１次粒子表面がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆されていることを特徴とするセメント組成物である。
【解決手段】 セメント、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末、膨張材及び収縮低減剤を含むセメント組成物であって、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、樹脂粉末の１次粒子の平均粒径が０．２〜０．８μｍであり、樹脂粉末の１次粒子表面がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆されていることを特徴とするセメント組成物である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左官材、屋根材、壁材、防水材などのこて塗り用モルタルや、吹付け用のモルタル、土木構造物の補修や補強に用いる断面修復材、及びグラウト材などに用いることができるセメント組成物、並びにこのセメント組成物と水とを混練して得られるモルタル、及びこのモルタルを用いて断面補修したコンクリート構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にはセメント、砂、再乳化形樹脂粉末、粉末流動化剤、粉末消泡剤を含むことを特徴とする注入用一粉型ポリマーセメントモルタル組成物が開示されており、該ポリマーセメントモルタル組成物はプレミックスタイプで、施工現場でのポリマーの計量、混合をする必要がなく、消泡剤を加えたことで硬化体の強度低下を抑えることができることが開示されている。
【０００３】
厚塗り性の良好な断面修復材に関し、特許文献２にはセメント、粉末度５０００ｃｍ２／ｇ以上の粉級フライアッシュ、繊維長３〜２０ｍｍ、再乳化形樹脂粉末を含むことを特徴とするコンクリート断面修復材が開示され、該断面修復材はプレミックスタイプであり、施工現場でのポリマーの計量、混合をする必要がなく、粉末度５０００ｃｍ２／ｇ以上の分級フライアッシュを加えたことで厚塗り性が向上することが開示されている。
【０００４】
ポンプ圧送性向上、温度依存性の低いポリマーセメントモルタルに関し、特許文献３には再乳化形樹脂粉末、ノニオン系粉末分散剤、及びノニオン系消泡剤を含むことを特徴とするポリマーセメントモルタル組成物が開示され、該ポリマーセメントモルタル組成物についてもプレミックスタイプであり、施工現場でのポリマーの計量、混合をする必要がなく、ノニオン系粉末分散剤、消泡剤を加えたことでポリマーセメントモルタルの温度依存性の低減が可能となったことが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１３８０６２号公報
【特許文献２】特開２００１−３２２８５８号公報
【特許文献３】特開２００６−４４９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、左官材、屋根材、壁材、防水材などのこて塗り用モルタルや、吹付け用のモルタル、土木構造物の補修や補強に用いる断面修復材、及びグラウト材などに用いることができ、良好な作業性を有し、硬化収縮量が少なく、かつ高い接着耐久性を有するセメント組成物を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記の課題に対して鋭意検討を行い、特定の物質を組み合わせることで、良好な作業性を有し、硬化収縮量が少なく、かつ高い接着耐久性を有するセメント組成物が得られることを見出して本発明を完成した。
即ち、本発明の第一は、
セメント、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末、膨張材及び収縮低減剤を含むセメント組成物であって、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、樹脂粉末の１次粒子の平均粒径が０．２〜０．８μｍであり、樹脂粉末の１次粒子表面がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆されていることを特徴とするセメント組成物である。
さらに本発明の第二は、本発明のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタルである。
さらに本発明の第三は、本発明のセメント組成物と水の配合物を硬化させて得られるモルタル硬化物である。好ましくは本発明の第三は、本発明のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタルを、硬化させて得られるモルタル硬化物である。
さらに本発明の第四は、本発明のセメント組成物を用いてコンクリート劣化箇所に断面修復を施したコンクリート構造体である。
【０００８】
本発明のセメント組成物の好ましい様態を以下に示す。これらは複数組み合わせることができる。
１）アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、アクリル酸エステル／メタクリル酸エステル共重合再乳化形樹脂粉末であること。
２）アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、カチオン系のアクリル酸エステル／メタクリル酸エステル共重合再乳化形樹脂粉末であること。
３）セメント組成物は、さらにホルマイト系粘土鉱物を含むこと。
４）セメント組成物は、さらに流動化剤を含むこと。
５）セメント組成物は、さらに細骨材と繊維を含むこと。
６）セメント組成物は、コンクリート構造体表面の劣化部分を除去した箇所のコンクリート断面の修復に用いられること。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のセメント組成物は、水と混練して、こて塗りなどの作業性に優れたモルタルを得ることができる。該モルタルの硬化物は、硬化収縮量が少なく、かつ高い接着耐久性(湿潤時、温冷繰り返し試験後)を有している。また、水量を調整することにより、良好な吹付け性を有する吹付け用モルタルを得ることができる。また、一回の吹付け操作により、広範囲かつ大量に厚付け施工が可能であるため、施工効率を大幅に改善することができる。したがって、本発明のセメント組成物は、土木建築構造物の補修や補強に用いる断面修復材用として好適に用いられるとともに、長期の供用に耐えうる優れた耐久性を有するコンクリート構造体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、セメント、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末、膨張材及び収縮低減剤を含むセメント組成物である。
本発明で用いるセメントとしては、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、白色ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、シリカセメント、高炉セメント、フライアッシュセメントなどの各種混合セメント、或いはアルミナセメント、膨張セメントなどの特殊セメントなどの土木建築業界で一般に使用されるものを用いることができ、これらを単独で、又は二種以上の混合物として使用することができる。
【００１１】
本発明で用いるアクリル共重合再乳化形樹脂粉末について、その製造方法は、特にその種類・プロセスは限定されず、公知の製造方法で製造されたものを用いることができ、また樹脂粉末としては、ブロッキング防止剤を主に樹脂粉末の表面に付着しているものを好適に用いることができる。
樹脂粉末は、水性ポリマーディスパージョンを噴霧やフリーズドライなどの方法で、溶媒を除去し乾燥した再乳化形の樹脂粉末を用いる。
本発明では、樹脂粉末として保護コロイドアクリルエマルジョンから製造されたアクリル供重合系の再乳化形樹脂粉末を用いることができ、特に、保護コロイドアクリルエマルジョンから製造されたアクリル酸エステル／メタクリル酸エステル供重合体の再乳化形樹脂粉末を用いることができる。
【００１２】
アクリル共重合系の再乳化形樹脂粉末の１次粒子(エマルジョン)の平均粒経は、好ましくは０．２〜０．８μｍの範囲であり、更に好ましくは０．２５〜０．７５μｍの範囲であり、より好ましくは０．３〜０．７μｍの範囲であり、特に好ましくは０．３５〜０．６５μｍの範囲のものを選択して用いることによって、良好な施工性と、緻密なポリマーフィルムの形成によって得られる優れた接着性や耐久性・耐候性とを併せて得られることから好ましい。
１次粒子の平均粒経が前記範囲のアクリル共重合系の再乳化形樹脂粉末を用いたセメント組成物では、土木建築構造物の補修、及び、土木建築構造物の補強などの断面修復材用の断面修復材として使用する場合に、こてを用いたモルタル施工の作業を行う過程で、良好なこて作業性(こて切れ、こて送り、こて伸び、こて離れ)を得ることができる。
樹脂粉末の１次粒径の平均粒径が前記範囲よりも大きい場合、土木建築構造物の補修及び、土木建築構造物の補強に用いる時のモルタルのこて作業性は良好なものの、セメント組成物の硬化体の接着耐久性が低下するため好ましくなく、樹脂粉末の１次粒径の平均粒経が前記範囲よりも小さい場合、接着耐久性は良好なものの、モルタルのこて作業性が悪くなることから好ましくない。
【００１３】
本発明では、アクリル共重合系の再乳化形樹脂粉末１００重量％中に再乳化形樹脂粉末の１次粒子が、好ましくは０．１〜１μｍの粒子を９７質量％以上含み、さらに好ましくは０．１５〜０．９μｍの粒子を９５％以上含み、より好ましくは０．２〜０．８μｍの粒子を９０質量％以上含み、特に好ましくは０．３〜０．７μｍの粒子を７５％質量％以上含むものを選択して用いることによって、良好な施工性と、緻密なポリマーフィルムの形成によって得られる優れた接着耐久性や耐久性・耐候性とを併せて得られることから好ましい。
前記範囲の粒径の１次粒子を前記の範囲で含む場合、アクリル共重合系の再乳化形樹脂粉末を用いたセメント組成物では、モルタルのこて作業を行う過程で、良好な作業性を得ることができる。
樹脂粉末の１次粒径の平均粒径が前記範囲よりも大きい場合、モルタルのこて作業性は良好なものの、接着耐久性が低下するため好ましくなく、樹脂粉末の１次粒径の平均粒経が前記範囲よりも小さい場合、接着耐久性は良好なものの、こて作業性が悪くなることから好ましくない。
【００１４】
本発明で用いるアクリル共重合系の再乳化形樹脂粉末は、その１次粒子がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆されていることが好ましい。
再乳化形樹脂粉末の１次粒子表面が、ポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆されていることによって、再乳化の過程で速やかにかつ均一にもとのエマルジョンの状態（樹脂粉末化前の１次粒子の状態）、すなわち、セメント組成物中に１次粒子が均一に分散した状態を実現することができる。
【００１５】
本発明で用いるアクリル共重合系の再乳化樹脂粉末は、カチオン性、ノニオン性及びアニオン性のものを用いることができ、特に、モルタルとコンクリートとの接着耐久性をより高める効果がより高いことから、カチオン性であることが好ましい。
また、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末にアンモニウム塩又は第４級アンモニウム基を導入することにより、カチオン性を付与されたカチオン系のアクリル共重合再乳化形樹脂粉末がより好ましい。
カチオン系のアクリル共重合再乳化形樹脂粉末を用いた場合、カチオンに帯電した荷電ポリマー粒子が、セメント、砂、及び被着体と静電的に引き合って、密着性が向上することにより、モルタルとコンクリートとの接着耐久性がより高まるものと推考される。
【００１６】
本発明では、前記範囲の１次粒子径を前記範囲で含み、かつ、１次粒子の表面がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆されたアクリル系共重合系の再乳化形樹脂粉末を用いることによって、モルタルのこて作業を行う過程で良好な作業性、接着耐久性に優れた特性を併せて得ることができる。
本発明では、特に、前記範囲の１次粒子径を前記範囲で含み、かつ、１次粒子の表面がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆され、さらに、カチオン性であるアクリル系共重合系の再乳化形樹脂粉末を選択することによって、モルタルのこて作業を行う過程での作業性や、接着耐久性にさらに優れた特性を得ることができる。
【００１７】
本発明で用いるアクリル系共重合系の再乳化形樹脂粉末は、噴霧乾燥やフリーズドライなどの方法で１次粒子中の溶媒を除去し乾燥した２次粒子の形態で用いられる。
本発明で用いるアクリル共重合系の再乳化形樹脂粉末の２次粒子の粒子径は、好ましくは２０〜１００μｍの範囲であり、さらに好ましくは３０〜９０μｍの範囲であり、より好ましくは４５〜８５μｍの範囲であり、特に好ましくは５０〜８０μｍの範囲であることが、再乳化形樹脂粉末を含むセメント組成物と水とを混練してモルタルにする過程で、再乳化形樹脂粉末の２次粒子がセメント組成物に含まれている細骨材によって解砕されて容易に再分散し、１次粒子が均一に分散した状態になりやすいことから前記範囲の２次粒子径の再乳化形樹脂粉末を用いることが好ましい。
樹脂粉末の２次粒子の粒子径が前記範囲よりも大きい場合、再乳化形樹脂粉末を含むセメント組成物と水とを混練してモルタルにする過程で、再乳化形樹脂粉末の２次粒子が再分散されにくくなり、１次粒子が均一に分散されにくくなることから好ましくなく、樹脂粉末の２次粒子の粒子径が前記範囲よりも小さい場合、工場においてプレミックスしてセメント組成物を製造する際に、再乳化形樹脂粉末が飛散して作業環境が悪くなるなどのハンドリング性が悪くなることから好ましくない。
【００１８】
本発明で用いる再乳化形樹脂粉末は、セメント１００質重量部に対して、好ましくは２〜１８質量部、より好ましくは２．５〜１４質量部、さらに好ましくは３〜１３質量部、特に好ましくは３．５〜１２質量部の範囲で配合することによって、良好なこて作業性(こて切れ、こて送り、こて伸び、こて離れ)、接着耐久性に優れた特性を併せて得ることができる。
樹脂粉末の配合割合が、前記範囲よりも大きい場合、再乳化形樹脂粉末を含むセメント組成物と水とを混練してモルタルにする過程で、樹脂粉末による巻き込みエアーが多くなるため硬化体の圧縮強度が低下し、また、こて作業性が悪くなることから好ましくなく、樹脂粉末の配合割合が、前記範囲よりも小さい場合、硬化体の圧縮強度は高くなるものの、接着耐久性が低下するため好ましくない。
【００１９】
本発明で用いる膨張材は、金属粉、カルシウムサルフォアルミネート(ＣＳＡ系)及びＣａＯを主成分とする石灰系などの膨張材を使用することができ、金属粉、カルシウムサルフォアルミネート系及び石灰系の膨張材から選ばれる２種以上を併用して用いることができる。
【００２０】
カルシウムサルフォアルミネート系膨張材としては、アウインを挙げることができ、石灰系膨張材としては、生石灰、生石灰―石膏混合系及び仮焼ドロマイト等が挙げられ、これらの一種又は二種以上の混合物として使用できる。特に石灰系膨張材としては、生石灰及び／又は生石灰―石膏混合系が好ましい。
【００２１】
膨張材の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、セメント１００質量部に対し、好ましくは２〜２０質量部、より好ましくは２．５〜１８質量部、さらに好ましくは３〜１６質量部、特にこのましくは４〜１５質量部が好ましく、添加量が少ないと膨張性に寄与せず、添加量が多いと過剰膨張するため、好ましくない。
【００２２】
本発明で用いる収縮低減剤は、ポリオキシアルキレン誘導体を含むアルキレン類の重合体をエーテル化した有機系収縮低減剤を使用することができる。
収縮低減剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、セメント１００質量部に対し、好ましくは０．５〜８質量部、より好ましくは０．７５〜６質量部、さらに好ましくは１〜５質量部、特に好ましくは１．２〜４質量部の範囲で用いることが好ましく、添加量が前記範囲より少ないと収縮低減への寄与が小さくなり、添加量が前記範囲より多いと強度発現性が低下し、収縮低減効果が頭打ちになると共に、経済的でない。
【００２３】
本発明のセメント組成物は、セメント、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末、膨張材及び収縮低減剤のほかに、ホルマイト粘土鉱物、流動化剤、細骨材、繊維及び増粘剤を用いることができる。
本発明で用いるホルマイト粘土鉱物は、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイトなどが挙げられ、一種、又は二種以上の混合物として使用できる。
ホルマイト粘土鉱物は、粒状粘土鉱物や繊維状粘土鉱物を用いることができ、特に、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイトなどの繊維状粘土鉱物を好ましく用いることができる。
特に本発明のセメント組成物は、セメント１００重量部に対して、好ましくは０．４〜５質量部、より好ましくは０．６〜４．５質量部、さらに好ましくは０．８〜４．２質量部、特に好ましくは１〜４質量部の範囲で配合することによって、良好なこて作業性(こて切れ、こて送り、こて伸び、こて離れ)、塗着性、厚付け性に優れた特性を併せて得ることができる。
【００２４】
本発明で用いる流動化剤は、減水効果、好適な流動性を併せ持つ、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、ポリカルボン酸系、ポリエーテル系、ポリエーテルカルボン酸などの市販の流動化剤が使用でき、特にポリエーテル系、ポリエーテルカルボン酸などの市販の流動化剤が好ましい。
流動化剤は、使用する水硬性成分に応じて、特性を損なわない範囲で使用でき、セメント１００重量部に対して、好ましくは０．０２〜０．４０質量部、より好ましくは０．０３〜０．３０質量部、さらに好ましくは０．０４〜０．２５質量部、特に好ましくは０．０６〜０．２０質量部の範囲で配合することができる。添加量が少ないと優れた流動性が発現せず、また添加量が多すぎても強度発現性に悪影響を与えるだけでなく、経済的でない。
【００２５】
細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、シリカ粉、ＦＣＣ触媒などの各種無機系触媒の廃材、寒水石、石灰類などが挙げられ、一種または二種以上の混合物として使用でき、２ｍｍ以下の径の珪砂、川砂、海砂、シリカ粉、ＦＣＣ触媒などの各種無機系触媒の廃材、寒水石、石灰類などを用いることが好ましい。
２ｍｍ以下の径の細骨材を用いることにより、良好なこて作業性(こて切れ、こて送り、こて伸び、こて離れ)や吹付け性が向上するために好ましく用いることができる。
【００２６】
細骨材は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、セメント１００質量部に対して、好ましくは０〜２００質量部、より好ましくは２０〜１８０質量部、さらに好ましくは４０〜１７０質量部、特に好ましくは６０〜１６０質量部が流動性や硬化体強度発現性などのために好ましい。
【００２７】
本発明では、クラック防止、こて作業性向上のために繊維を用いることができる。
本発明で用いる繊維は、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維などを用いることができ、これらは一種、又は二種以上の混合物として使用できる。
繊維は、建材用を用いることが好ましく、繊維長さは０．５〜１５ｍｍ程度のものを用いることが好ましい。
本発明のセメント組成物において、クラック防止及びこて作業性向上効果を高めるために、セメント１００質量部に対し、好ましくは０．０１〜２質量部、より好ましくは０．０３〜１．５質量部、さらに好ましくは０．０５〜１．２質量部、特に好ましくは０．０８〜１質量部が好ましい。添加量が少ないとひび割れ防止に寄与せず、また添加量が多すぎても混練性、施工性が低下するため、好ましくない。
【００２８】
本発明では、厚付け性を向上させるために増粘剤を用いることができる。
本発明で用いる増粘剤は、ヒドロキシメチルセルロースを含むセルロース系、ラテックス系、及び水溶性ポリマー系などの増粘剤を併用して使用することができる。
増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、セメント１００質量部に対し、好ましくは０．００１〜２質量部、より好ましくは０.００５〜１．５質量部、さらに好ましくは０．００７５〜１質量部、特に好ましくは０．０１〜０．８質量部含むことが好ましい。添加量が多くなると、モルタル粘度が増加して流動性の低下をするため、好ましくない。
【００２９】
本発明では、セメント及びアクリル共重合系の再乳化型樹脂粉末と、膨張材、収縮低減材、ホルマイト粘土鉱物、流動化剤、細骨材、繊維及び増粘剤などを混合機で混合して、セメント組成物のプレミックス粉体を得ることができる。
【００３０】
セメント組成物のプレミックス粉体は、所定量の水と混合、攪拌して、水硬性スラリー又は水硬性モルタルを製造することができ、その水硬性スラリー又は水硬性モルタルを硬化させてモルタル硬化物を得ることができる。
【００３１】
本発明のセメント組成物は、用途に応じて、水の配合量を適宜選択することにより、フローを調整して用いることができる。
本発明のセメント組成物は、水と配合し、混練することにより、水硬性スラリー又は水硬性モルタルとして用いることができる。
本発明のセメント組成物は、水と配合して、コテ塗り用や吹付け用に優れたスラリーやモルタルを得ることができる。
本発明のセメント組成物において、水の配合量は、セメント１００質量部に対し、好ましくは１０〜１００質量部、よりに好ましくは１５〜９０質量部、さらに好ましくは２０〜８０質量部、特に好ましくは３０〜７０質量部を加えて用いることが好ましい。
【００３２】
本発明のセメント組成物において、特にコテ塗り用として用いる場合、水の配合量は、セメント１００質量部に対し、好ましくは、１０〜１００質量部、より好ましくは３１〜６０質量部、さらに好ましくは３２〜５５質量部、特に好ましくは３３〜５０質量部を加えて用いることが好ましい。１０質量部未満では配合時の混練抵抗が増し、またコテ塗り作業性が低下するため適当でない。また、１００質量部を超えると強度発現性が低下し、また施工時の厚付け性も困難になるため適当でない。
【００３３】
本発明のセメント組成物は、特に吹付け用として用いる場合、水の配合量は、セメント１００質量部に対し、好ましくは、１０〜１００質量部、より好ましくは３６〜６５質量部、さらに好ましくは３７〜６０質量部、特に好ましくは３８〜５５質量部を加えて用いることが好ましい。１０質量部未満では配合時の混練抵抗が増し、また圧送性が低下するため適当でない。また、１００質量部を超えると強度発現性が低下し、また吹付け時の厚付け性も低下するため適当でない。
【００３４】
本発明のセメント組成物は、水量を調整することにより、吹付け用のモルタルとして好適に用いることができる。
本発明のセメント組成物は、水と配合し、混練することにより、吹付け時の吐出において脈動を起こしにくく、良好な吹付け作業性を有するモルタルが得られる。さらに、モルタルを吹付け施工することによって、均一に厚付けすることができ、吹付け後のモルタルはダレやブリージングが起こらない。
【００３５】
本発明のセメント組成物に使用されるモルタルポンプは、特に限定されるものではなく、現在一般に使用されているモルタルポンプを適宜選択して用いることができる。特に、ホース内のモルタルの詰まりも少なく、均一な仕上がりが得られるスクイズ式モルタルポンプやスネーク式モルタルポンプを好適に用いることができる。
【００３６】
本発明のセメント組成物に使用される吹付けガンは、特に限定されるものではなく、現在一般に使用されている建築用吹付けガンを、適宜選択して用いることができる。特に、均一に厚付けが可能なスプレーガンやリングガンを好適に用いることができる。
【００３７】
本発明のセメント組成物を用いて調製したモルタルを、壁面の一ヶ所約１０ｃｍの円形状に吹付けガンを用いて吹付けた場合、一回の吹付け操作により、好ましくは、５０〜２００ｍｍ、より好ましくは、６０〜１８０ｍｍ、さらに好ましくは、７０〜１６０ｍｍ、特に好ましくは、８０〜１５０ｍｍの厚さに吹付けることができる。２００ｍｍを超えると剥落の可能性が高まるため適当でない。
【００３８】
本発明では、本発明のセメント組成物を用いて調製したモルタルを吹付けた一層目の上に、更に吹付け処理を行って多層の吹付けモルタル層を形成することができる。多層の吹付けモルタルの厚さは、好ましくは、５０〜２５０ｍｍ、より好ましくは、７０〜２３０ｍｍ、更に好ましくは、８５〜２１０ｍｍ、特に好ましくは、１００〜２００ｍｍの範囲に好ましく吹付けることができる。２５０ｍｍを超えると剥落の可能性が高まるため適当でない。
【００３９】
本発明のセメント組成物は、左官材、屋根材、床材、壁材、防水材などのこて塗り用のモルタルや吹付け用のモルタル、土木構造物の補修や補強に用いる断面修復材やグラウト材などとして土木、建築、建設分野に好適に使用することができる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明について実施例に基づいて詳細に説明する。但し、本発明は下記の実施例により制限されるものでない。
【００４１】
（こて塗り作業性の評価）
モルタルをステンレス製こてでラスカット面に約３〜２０ｍｍ程度の厚みで塗り付け、こて塗り作業性時のモルタルの切れ、送り、伸び、離れ、塗着性の５項目について評価を行う。
１）切れ（こて残り）の評価：５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良の５段階で行う。
２）送り（重さ）の評価：５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良の５段階で行う。
３）伸び（塗り面積）の評価：５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良の５段階で行う。
４）離れ（ベタツキ）の評価：５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良の５段階で行う。
５）塗着性（塗り厚性）の評価：５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良の５段階で行う。
【００４２】
（モルタルの評価）
ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準拠して測定する。練り混ぜたモルタルを、乾燥した布でよくぬぐったフローテーブル上に中央の位置に正しく置いたフローコーンに２層に詰める。各層は突き棒の先端がその層の約１／２の深さまで入るよう、全面にわたって各々１５回突き、最後に不足分を補い表面をならす。直ちにフローコーンを正しく上の方に取り去り、１５秒間に１５回の落下運動を与え、モルタルが広がった後の径を最大と認める方向と、これに直角な方向とで測定し、その平均値をｍｍ単位とする無名数の整数で表す。
評価条件は、温度２０±２℃、湿度６５±５％の環境下で行う。
【００４３】
（モルタル硬化物の評価）
混練したモルタルを硬化させ、硬化体物性を測定した。
接着強度試験（湿潤接着、温冷繰り返し）については、下地板にＪＩＳ規格モルタル板を使用して、東日本、中日本、西日本高速道路株式会社日本道路公団規格ＪＨＳ-４１６-２００４（断面修復材料品質規格試験方法）に準拠して成型、養生、強度試験を行った。
長さ変化試験については、東日本、中日本、西日本高速道路株式会社日本道路公団規格ＪＨＳ-４１６-２００４（断面修復材料品質規格試験方法）に準拠して成型、養生、長さ変化試験を行った。
【００４４】
(吹付け性の評価)
混練したモルタルをホッパーへ落とし、ポンプで圧送した。
吹付け性の評価については、圧送性試験、図１に示す天井面に設置したＰＣ版（２００×１０９０×２６８０mm）への天井面厚付け性試験、（東日本、中日本、西日本高速道路株式会社日本道路公団規格ＪＨＳ-４３２：２００６(断面修復用吹付けモルタルの試験方法)に準拠した振動試験を行った。振動試験は、変位振幅が０．５±０．１ｍｍで制御できる性能を有している振動負荷を与える試験機に大きさが(２００×１２００×２４５０ｍｍ)の試験体に全振幅０．５ｍｍ、振動周波数５Ｈｚを与えた状況下で、表６に示すミキサー、スクイズポンプ、コンプレッサー、ノズル、圧送ホースを使用し、下側より上向きに吹付けを行った。振動負荷は仕上げ終了後より２４時間連続して行った。
【００４５】
原料は以下のものを使用した。
１）セメント：ポルトランドセメント（普通ポルトランドセメント、宇部三菱セメント社製）。
２）再乳化形樹脂粉末：
・樹脂Ａ：アクリル酸エステル／メタクリル酸エステル共重合体、１次粒子がポリビニアルコールの水溶性保護コロイドで被覆された再乳化形樹脂粉末、カチオンタイプ、ニチゴー・モビニール社製、ＬＤＭ７１００Ｐ。
・樹脂Ｂ：アクリル酸エステル／メタクリル酸エステル共重合体、１次粒子がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆された再乳化形樹脂粉末、ノニオンタイプ、ニチゴー・モビニール社製、ＬＤＭ７０００Ｐ。
・樹脂Ｃ：エチレン／酢酸ビニル共重合体、再乳化形樹脂粉末、日本化成社製、ＬＬ５０５５。
・樹脂Ｄ：酢酸ビニル／バーサチック酸ビニルエステル共重合体、再乳化形樹脂粉末、ニチゴー・モビニール社製、ＤＭ２００。
３）ホルマイト系粘土鉱物：アタパルジャイト、ユニオン化成社製。
４）流動化剤 ：ポリカル系流動化剤、日本油脂社製。
５）骨材 ：細骨材（５号珪砂、６号珪砂、寒水石）
６）繊維 ：ビニロン繊維（クラレ社製、長さ６ｍｍ）
７）増粘剤 ：セルロース系増粘剤、信越化学社製。
８）収縮低減剤 ：ポリエーテル系収縮低減剤、日本油脂社製。
９）膨張材 ：カルシウムサルフォアルミネート（ＣＳＡ系）膨張材、太平洋マテリアル社製。
【００４６】
[実施例１〜５、比較例１〜５]
温度２０℃、相対湿度６５％の条件化で、セメント組成物に、表１に示す配合量の水を加え、３分間ホバートミキサーにて混練を行ってモルタルを調製した。得られたモルタルを用いて、こて塗り作業性の評価を行った結果を表２に示す。また、モルタル硬化物の長さ変化試験および接着強度試験の評価を行った結果を表３及び表４に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
[実施例６〜１０]
セメント組成物に、表５に示す配合量の水を加え、３分間ミキサーにて混練を行い、モルタルを調整した。更に、表５の実施例７を用いて、表６に示す吹付け機材を使用して吹付け性の評価を行った。吹付け性の評価として、圧送性試験、図１に示す天井面に設置したＰＣ版（２００×１０９０×２６８０mm）への天井面厚付け性試験、東日本、中日本、西日本高速道路株式会社日本道路公団規格ＪＨＳ-４３２：２００６(断面修復用吹付けモルタルの試験方法)に準拠した振動試験を行った。圧送性試験、図１に示す天井面に設置したＰＣ版（２００×１０９０×２６８０mm）への天井面厚付け性試験、ＪＨＳ-４３２：２００６(断面修復用吹付けモルタルの試験方法)に準拠した振動試験の結果を表６に示す。また、実施例１０については、吹付け後２８日まで現場養生を行った後、直径７５ｍｍ×高さ１５０ｍｍの円柱供試体を５本採取し、引張接着性試験を行った。
【００５２】
【表５】
【００５３】
【表６】
【００５４】
（１）樹脂成分としてエチレン/酢酸ビニル共重合体の樹脂粉末を使用した比較例３、及び樹脂粉として酢酸ビニル/バーサチック酸ビニルエステル共重合体の樹脂粉末を使用した比較例４、いずれも良好なこて塗り作業性が得られなかった。
（２）樹脂成分としてアクリル酸エステル/メタクリル酸エステル共重合体で１次粒子がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆された再乳化形樹脂粉末を使用した実施例１、実施例２いずれも良好なこて塗り作業性を得ることができた。
（３）収縮低減剤を使用しなかった比較例２、膨張材を使用しなかった比較例３いずれも、長さ変化率が実施例１、実施例２と比較して劣っていた。
（４）樹脂成分としてエチレン/酢酸ビニル共重合体の樹脂粉末を使用した比較例３、及び樹脂粉として酢酸ビニル/バーサチック酸ビニルエステル共重合体の樹脂粉末を使用した比較例４いずれも温冷繰り返し接着強度において、実施例１、実施例２と比較して小さかった。特に、樹脂成分量を２倍に増やした実施例３、実施例４と比較例５との接着強度の差はより顕著であった。
（５）樹脂成分としてアクリル酸エステル/メタクリル酸エステル共重合体で１次粒子がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆された再乳化形樹脂粉末を使用した実施例６及び実施例７のセメント組成物を用いることによって、実施例８、実施例９及び実施例１０に示すように、良好な圧送性と、天井面への厚付け性とが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】天井面に設置したＰＣ版への天井面厚付け性試験の概要を模式的に示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左官材、屋根材、壁材、防水材などのこて塗り用モルタルや、吹付け用のモルタル、土木構造物の補修や補強に用いる断面修復材、及びグラウト材などに用いることができるセメント組成物、並びにこのセメント組成物と水とを混練して得られるモルタル、及びこのモルタルを用いて断面補修したコンクリート構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にはセメント、砂、再乳化形樹脂粉末、粉末流動化剤、粉末消泡剤を含むことを特徴とする注入用一粉型ポリマーセメントモルタル組成物が開示されており、該ポリマーセメントモルタル組成物はプレミックスタイプで、施工現場でのポリマーの計量、混合をする必要がなく、消泡剤を加えたことで硬化体の強度低下を抑えることができることが開示されている。
【０００３】
厚塗り性の良好な断面修復材に関し、特許文献２にはセメント、粉末度５０００ｃｍ２／ｇ以上の粉級フライアッシュ、繊維長３〜２０ｍｍ、再乳化形樹脂粉末を含むことを特徴とするコンクリート断面修復材が開示され、該断面修復材はプレミックスタイプであり、施工現場でのポリマーの計量、混合をする必要がなく、粉末度５０００ｃｍ２／ｇ以上の分級フライアッシュを加えたことで厚塗り性が向上することが開示されている。
【０００４】
ポンプ圧送性向上、温度依存性の低いポリマーセメントモルタルに関し、特許文献３には再乳化形樹脂粉末、ノニオン系粉末分散剤、及びノニオン系消泡剤を含むことを特徴とするポリマーセメントモルタル組成物が開示され、該ポリマーセメントモルタル組成物についてもプレミックスタイプであり、施工現場でのポリマーの計量、混合をする必要がなく、ノニオン系粉末分散剤、消泡剤を加えたことでポリマーセメントモルタルの温度依存性の低減が可能となったことが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１３８０６２号公報
【特許文献２】特開２００１−３２２８５８号公報
【特許文献３】特開２００６−４４９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、左官材、屋根材、壁材、防水材などのこて塗り用モルタルや、吹付け用のモルタル、土木構造物の補修や補強に用いる断面修復材、及びグラウト材などに用いることができ、良好な作業性を有し、硬化収縮量が少なく、かつ高い接着耐久性を有するセメント組成物を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記の課題に対して鋭意検討を行い、特定の物質を組み合わせることで、良好な作業性を有し、硬化収縮量が少なく、かつ高い接着耐久性を有するセメント組成物が得られることを見出して本発明を完成した。
即ち、本発明の第一は、
セメント、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末、膨張材及び収縮低減剤を含むセメント組成物であって、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、樹脂粉末の１次粒子の平均粒径が０．２〜０．８μｍであり、樹脂粉末の１次粒子表面がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆されていることを特徴とするセメント組成物である。
さらに本発明の第二は、本発明のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタルである。
さらに本発明の第三は、本発明のセメント組成物と水の配合物を硬化させて得られるモルタル硬化物である。好ましくは本発明の第三は、本発明のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタルを、硬化させて得られるモルタル硬化物である。
さらに本発明の第四は、本発明のセメント組成物を用いてコンクリート劣化箇所に断面修復を施したコンクリート構造体である。
【０００８】
本発明のセメント組成物の好ましい様態を以下に示す。これらは複数組み合わせることができる。
１）アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、アクリル酸エステル／メタクリル酸エステル共重合再乳化形樹脂粉末であること。
２）アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、カチオン系のアクリル酸エステル／メタクリル酸エステル共重合再乳化形樹脂粉末であること。
３）セメント組成物は、さらにホルマイト系粘土鉱物を含むこと。
４）セメント組成物は、さらに流動化剤を含むこと。
５）セメント組成物は、さらに細骨材と繊維を含むこと。
６）セメント組成物は、コンクリート構造体表面の劣化部分を除去した箇所のコンクリート断面の修復に用いられること。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のセメント組成物は、水と混練して、こて塗りなどの作業性に優れたモルタルを得ることができる。該モルタルの硬化物は、硬化収縮量が少なく、かつ高い接着耐久性(湿潤時、温冷繰り返し試験後)を有している。また、水量を調整することにより、良好な吹付け性を有する吹付け用モルタルを得ることができる。また、一回の吹付け操作により、広範囲かつ大量に厚付け施工が可能であるため、施工効率を大幅に改善することができる。したがって、本発明のセメント組成物は、土木建築構造物の補修や補強に用いる断面修復材用として好適に用いられるとともに、長期の供用に耐えうる優れた耐久性を有するコンクリート構造体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、セメント、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末、膨張材及び収縮低減剤を含むセメント組成物である。
本発明で用いるセメントとしては、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、白色ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、シリカセメント、高炉セメント、フライアッシュセメントなどの各種混合セメント、或いはアルミナセメント、膨張セメントなどの特殊セメントなどの土木建築業界で一般に使用されるものを用いることができ、これらを単独で、又は二種以上の混合物として使用することができる。
【００１１】
本発明で用いるアクリル共重合再乳化形樹脂粉末について、その製造方法は、特にその種類・プロセスは限定されず、公知の製造方法で製造されたものを用いることができ、また樹脂粉末としては、ブロッキング防止剤を主に樹脂粉末の表面に付着しているものを好適に用いることができる。
樹脂粉末は、水性ポリマーディスパージョンを噴霧やフリーズドライなどの方法で、溶媒を除去し乾燥した再乳化形の樹脂粉末を用いる。
本発明では、樹脂粉末として保護コロイドアクリルエマルジョンから製造されたアクリル供重合系の再乳化形樹脂粉末を用いることができ、特に、保護コロイドアクリルエマルジョンから製造されたアクリル酸エステル／メタクリル酸エステル供重合体の再乳化形樹脂粉末を用いることができる。
【００１２】
アクリル共重合系の再乳化形樹脂粉末の１次粒子(エマルジョン)の平均粒経は、好ましくは０．２〜０．８μｍの範囲であり、更に好ましくは０．２５〜０．７５μｍの範囲であり、より好ましくは０．３〜０．７μｍの範囲であり、特に好ましくは０．３５〜０．６５μｍの範囲のものを選択して用いることによって、良好な施工性と、緻密なポリマーフィルムの形成によって得られる優れた接着性や耐久性・耐候性とを併せて得られることから好ましい。
１次粒子の平均粒経が前記範囲のアクリル共重合系の再乳化形樹脂粉末を用いたセメント組成物では、土木建築構造物の補修、及び、土木建築構造物の補強などの断面修復材用の断面修復材として使用する場合に、こてを用いたモルタル施工の作業を行う過程で、良好なこて作業性(こて切れ、こて送り、こて伸び、こて離れ)を得ることができる。
樹脂粉末の１次粒径の平均粒径が前記範囲よりも大きい場合、土木建築構造物の補修及び、土木建築構造物の補強に用いる時のモルタルのこて作業性は良好なものの、セメント組成物の硬化体の接着耐久性が低下するため好ましくなく、樹脂粉末の１次粒径の平均粒経が前記範囲よりも小さい場合、接着耐久性は良好なものの、モルタルのこて作業性が悪くなることから好ましくない。
【００１３】
本発明では、アクリル共重合系の再乳化形樹脂粉末１００重量％中に再乳化形樹脂粉末の１次粒子が、好ましくは０．１〜１μｍの粒子を９７質量％以上含み、さらに好ましくは０．１５〜０．９μｍの粒子を９５％以上含み、より好ましくは０．２〜０．８μｍの粒子を９０質量％以上含み、特に好ましくは０．３〜０．７μｍの粒子を７５％質量％以上含むものを選択して用いることによって、良好な施工性と、緻密なポリマーフィルムの形成によって得られる優れた接着耐久性や耐久性・耐候性とを併せて得られることから好ましい。
前記範囲の粒径の１次粒子を前記の範囲で含む場合、アクリル共重合系の再乳化形樹脂粉末を用いたセメント組成物では、モルタルのこて作業を行う過程で、良好な作業性を得ることができる。
樹脂粉末の１次粒径の平均粒径が前記範囲よりも大きい場合、モルタルのこて作業性は良好なものの、接着耐久性が低下するため好ましくなく、樹脂粉末の１次粒径の平均粒経が前記範囲よりも小さい場合、接着耐久性は良好なものの、こて作業性が悪くなることから好ましくない。
【００１４】
本発明で用いるアクリル共重合系の再乳化形樹脂粉末は、その１次粒子がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆されていることが好ましい。
再乳化形樹脂粉末の１次粒子表面が、ポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆されていることによって、再乳化の過程で速やかにかつ均一にもとのエマルジョンの状態（樹脂粉末化前の１次粒子の状態）、すなわち、セメント組成物中に１次粒子が均一に分散した状態を実現することができる。
【００１５】
本発明で用いるアクリル共重合系の再乳化樹脂粉末は、カチオン性、ノニオン性及びアニオン性のものを用いることができ、特に、モルタルとコンクリートとの接着耐久性をより高める効果がより高いことから、カチオン性であることが好ましい。
また、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末にアンモニウム塩又は第４級アンモニウム基を導入することにより、カチオン性を付与されたカチオン系のアクリル共重合再乳化形樹脂粉末がより好ましい。
カチオン系のアクリル共重合再乳化形樹脂粉末を用いた場合、カチオンに帯電した荷電ポリマー粒子が、セメント、砂、及び被着体と静電的に引き合って、密着性が向上することにより、モルタルとコンクリートとの接着耐久性がより高まるものと推考される。
【００１６】
本発明では、前記範囲の１次粒子径を前記範囲で含み、かつ、１次粒子の表面がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆されたアクリル系共重合系の再乳化形樹脂粉末を用いることによって、モルタルのこて作業を行う過程で良好な作業性、接着耐久性に優れた特性を併せて得ることができる。
本発明では、特に、前記範囲の１次粒子径を前記範囲で含み、かつ、１次粒子の表面がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆され、さらに、カチオン性であるアクリル系共重合系の再乳化形樹脂粉末を選択することによって、モルタルのこて作業を行う過程での作業性や、接着耐久性にさらに優れた特性を得ることができる。
【００１７】
本発明で用いるアクリル系共重合系の再乳化形樹脂粉末は、噴霧乾燥やフリーズドライなどの方法で１次粒子中の溶媒を除去し乾燥した２次粒子の形態で用いられる。
本発明で用いるアクリル共重合系の再乳化形樹脂粉末の２次粒子の粒子径は、好ましくは２０〜１００μｍの範囲であり、さらに好ましくは３０〜９０μｍの範囲であり、より好ましくは４５〜８５μｍの範囲であり、特に好ましくは５０〜８０μｍの範囲であることが、再乳化形樹脂粉末を含むセメント組成物と水とを混練してモルタルにする過程で、再乳化形樹脂粉末の２次粒子がセメント組成物に含まれている細骨材によって解砕されて容易に再分散し、１次粒子が均一に分散した状態になりやすいことから前記範囲の２次粒子径の再乳化形樹脂粉末を用いることが好ましい。
樹脂粉末の２次粒子の粒子径が前記範囲よりも大きい場合、再乳化形樹脂粉末を含むセメント組成物と水とを混練してモルタルにする過程で、再乳化形樹脂粉末の２次粒子が再分散されにくくなり、１次粒子が均一に分散されにくくなることから好ましくなく、樹脂粉末の２次粒子の粒子径が前記範囲よりも小さい場合、工場においてプレミックスしてセメント組成物を製造する際に、再乳化形樹脂粉末が飛散して作業環境が悪くなるなどのハンドリング性が悪くなることから好ましくない。
【００１８】
本発明で用いる再乳化形樹脂粉末は、セメント１００質重量部に対して、好ましくは２〜１８質量部、より好ましくは２．５〜１４質量部、さらに好ましくは３〜１３質量部、特に好ましくは３．５〜１２質量部の範囲で配合することによって、良好なこて作業性(こて切れ、こて送り、こて伸び、こて離れ)、接着耐久性に優れた特性を併せて得ることができる。
樹脂粉末の配合割合が、前記範囲よりも大きい場合、再乳化形樹脂粉末を含むセメント組成物と水とを混練してモルタルにする過程で、樹脂粉末による巻き込みエアーが多くなるため硬化体の圧縮強度が低下し、また、こて作業性が悪くなることから好ましくなく、樹脂粉末の配合割合が、前記範囲よりも小さい場合、硬化体の圧縮強度は高くなるものの、接着耐久性が低下するため好ましくない。
【００１９】
本発明で用いる膨張材は、金属粉、カルシウムサルフォアルミネート(ＣＳＡ系)及びＣａＯを主成分とする石灰系などの膨張材を使用することができ、金属粉、カルシウムサルフォアルミネート系及び石灰系の膨張材から選ばれる２種以上を併用して用いることができる。
【００２０】
カルシウムサルフォアルミネート系膨張材としては、アウインを挙げることができ、石灰系膨張材としては、生石灰、生石灰―石膏混合系及び仮焼ドロマイト等が挙げられ、これらの一種又は二種以上の混合物として使用できる。特に石灰系膨張材としては、生石灰及び／又は生石灰―石膏混合系が好ましい。
【００２１】
膨張材の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、セメント１００質量部に対し、好ましくは２〜２０質量部、より好ましくは２．５〜１８質量部、さらに好ましくは３〜１６質量部、特にこのましくは４〜１５質量部が好ましく、添加量が少ないと膨張性に寄与せず、添加量が多いと過剰膨張するため、好ましくない。
【００２２】
本発明で用いる収縮低減剤は、ポリオキシアルキレン誘導体を含むアルキレン類の重合体をエーテル化した有機系収縮低減剤を使用することができる。
収縮低減剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、セメント１００質量部に対し、好ましくは０．５〜８質量部、より好ましくは０．７５〜６質量部、さらに好ましくは１〜５質量部、特に好ましくは１．２〜４質量部の範囲で用いることが好ましく、添加量が前記範囲より少ないと収縮低減への寄与が小さくなり、添加量が前記範囲より多いと強度発現性が低下し、収縮低減効果が頭打ちになると共に、経済的でない。
【００２３】
本発明のセメント組成物は、セメント、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末、膨張材及び収縮低減剤のほかに、ホルマイト粘土鉱物、流動化剤、細骨材、繊維及び増粘剤を用いることができる。
本発明で用いるホルマイト粘土鉱物は、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイトなどが挙げられ、一種、又は二種以上の混合物として使用できる。
ホルマイト粘土鉱物は、粒状粘土鉱物や繊維状粘土鉱物を用いることができ、特に、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイトなどの繊維状粘土鉱物を好ましく用いることができる。
特に本発明のセメント組成物は、セメント１００重量部に対して、好ましくは０．４〜５質量部、より好ましくは０．６〜４．５質量部、さらに好ましくは０．８〜４．２質量部、特に好ましくは１〜４質量部の範囲で配合することによって、良好なこて作業性(こて切れ、こて送り、こて伸び、こて離れ)、塗着性、厚付け性に優れた特性を併せて得ることができる。
【００２４】
本発明で用いる流動化剤は、減水効果、好適な流動性を併せ持つ、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、ポリカルボン酸系、ポリエーテル系、ポリエーテルカルボン酸などの市販の流動化剤が使用でき、特にポリエーテル系、ポリエーテルカルボン酸などの市販の流動化剤が好ましい。
流動化剤は、使用する水硬性成分に応じて、特性を損なわない範囲で使用でき、セメント１００重量部に対して、好ましくは０．０２〜０．４０質量部、より好ましくは０．０３〜０．３０質量部、さらに好ましくは０．０４〜０．２５質量部、特に好ましくは０．０６〜０．２０質量部の範囲で配合することができる。添加量が少ないと優れた流動性が発現せず、また添加量が多すぎても強度発現性に悪影響を与えるだけでなく、経済的でない。
【００２５】
細骨材としては、珪砂、川砂、海砂、シリカ粉、ＦＣＣ触媒などの各種無機系触媒の廃材、寒水石、石灰類などが挙げられ、一種または二種以上の混合物として使用でき、２ｍｍ以下の径の珪砂、川砂、海砂、シリカ粉、ＦＣＣ触媒などの各種無機系触媒の廃材、寒水石、石灰類などを用いることが好ましい。
２ｍｍ以下の径の細骨材を用いることにより、良好なこて作業性(こて切れ、こて送り、こて伸び、こて離れ)や吹付け性が向上するために好ましく用いることができる。
【００２６】
細骨材は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、セメント１００質量部に対して、好ましくは０〜２００質量部、より好ましくは２０〜１８０質量部、さらに好ましくは４０〜１７０質量部、特に好ましくは６０〜１６０質量部が流動性や硬化体強度発現性などのために好ましい。
【００２７】
本発明では、クラック防止、こて作業性向上のために繊維を用いることができる。
本発明で用いる繊維は、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維などを用いることができ、これらは一種、又は二種以上の混合物として使用できる。
繊維は、建材用を用いることが好ましく、繊維長さは０．５〜１５ｍｍ程度のものを用いることが好ましい。
本発明のセメント組成物において、クラック防止及びこて作業性向上効果を高めるために、セメント１００質量部に対し、好ましくは０．０１〜２質量部、より好ましくは０．０３〜１．５質量部、さらに好ましくは０．０５〜１．２質量部、特に好ましくは０．０８〜１質量部が好ましい。添加量が少ないとひび割れ防止に寄与せず、また添加量が多すぎても混練性、施工性が低下するため、好ましくない。
【００２８】
本発明では、厚付け性を向上させるために増粘剤を用いることができる。
本発明で用いる増粘剤は、ヒドロキシメチルセルロースを含むセルロース系、ラテックス系、及び水溶性ポリマー系などの増粘剤を併用して使用することができる。
増粘剤の添加量は、本発明の特性を損なわない範囲で添加することができ、セメント１００質量部に対し、好ましくは０．００１〜２質量部、より好ましくは０.００５〜１．５質量部、さらに好ましくは０．００７５〜１質量部、特に好ましくは０．０１〜０．８質量部含むことが好ましい。添加量が多くなると、モルタル粘度が増加して流動性の低下をするため、好ましくない。
【００２９】
本発明では、セメント及びアクリル共重合系の再乳化型樹脂粉末と、膨張材、収縮低減材、ホルマイト粘土鉱物、流動化剤、細骨材、繊維及び増粘剤などを混合機で混合して、セメント組成物のプレミックス粉体を得ることができる。
【００３０】
セメント組成物のプレミックス粉体は、所定量の水と混合、攪拌して、水硬性スラリー又は水硬性モルタルを製造することができ、その水硬性スラリー又は水硬性モルタルを硬化させてモルタル硬化物を得ることができる。
【００３１】
本発明のセメント組成物は、用途に応じて、水の配合量を適宜選択することにより、フローを調整して用いることができる。
本発明のセメント組成物は、水と配合し、混練することにより、水硬性スラリー又は水硬性モルタルとして用いることができる。
本発明のセメント組成物は、水と配合して、コテ塗り用や吹付け用に優れたスラリーやモルタルを得ることができる。
本発明のセメント組成物において、水の配合量は、セメント１００質量部に対し、好ましくは１０〜１００質量部、よりに好ましくは１５〜９０質量部、さらに好ましくは２０〜８０質量部、特に好ましくは３０〜７０質量部を加えて用いることが好ましい。
【００３２】
本発明のセメント組成物において、特にコテ塗り用として用いる場合、水の配合量は、セメント１００質量部に対し、好ましくは、１０〜１００質量部、より好ましくは３１〜６０質量部、さらに好ましくは３２〜５５質量部、特に好ましくは３３〜５０質量部を加えて用いることが好ましい。１０質量部未満では配合時の混練抵抗が増し、またコテ塗り作業性が低下するため適当でない。また、１００質量部を超えると強度発現性が低下し、また施工時の厚付け性も困難になるため適当でない。
【００３３】
本発明のセメント組成物は、特に吹付け用として用いる場合、水の配合量は、セメント１００質量部に対し、好ましくは、１０〜１００質量部、より好ましくは３６〜６５質量部、さらに好ましくは３７〜６０質量部、特に好ましくは３８〜５５質量部を加えて用いることが好ましい。１０質量部未満では配合時の混練抵抗が増し、また圧送性が低下するため適当でない。また、１００質量部を超えると強度発現性が低下し、また吹付け時の厚付け性も低下するため適当でない。
【００３４】
本発明のセメント組成物は、水量を調整することにより、吹付け用のモルタルとして好適に用いることができる。
本発明のセメント組成物は、水と配合し、混練することにより、吹付け時の吐出において脈動を起こしにくく、良好な吹付け作業性を有するモルタルが得られる。さらに、モルタルを吹付け施工することによって、均一に厚付けすることができ、吹付け後のモルタルはダレやブリージングが起こらない。
【００３５】
本発明のセメント組成物に使用されるモルタルポンプは、特に限定されるものではなく、現在一般に使用されているモルタルポンプを適宜選択して用いることができる。特に、ホース内のモルタルの詰まりも少なく、均一な仕上がりが得られるスクイズ式モルタルポンプやスネーク式モルタルポンプを好適に用いることができる。
【００３６】
本発明のセメント組成物に使用される吹付けガンは、特に限定されるものではなく、現在一般に使用されている建築用吹付けガンを、適宜選択して用いることができる。特に、均一に厚付けが可能なスプレーガンやリングガンを好適に用いることができる。
【００３７】
本発明のセメント組成物を用いて調製したモルタルを、壁面の一ヶ所約１０ｃｍの円形状に吹付けガンを用いて吹付けた場合、一回の吹付け操作により、好ましくは、５０〜２００ｍｍ、より好ましくは、６０〜１８０ｍｍ、さらに好ましくは、７０〜１６０ｍｍ、特に好ましくは、８０〜１５０ｍｍの厚さに吹付けることができる。２００ｍｍを超えると剥落の可能性が高まるため適当でない。
【００３８】
本発明では、本発明のセメント組成物を用いて調製したモルタルを吹付けた一層目の上に、更に吹付け処理を行って多層の吹付けモルタル層を形成することができる。多層の吹付けモルタルの厚さは、好ましくは、５０〜２５０ｍｍ、より好ましくは、７０〜２３０ｍｍ、更に好ましくは、８５〜２１０ｍｍ、特に好ましくは、１００〜２００ｍｍの範囲に好ましく吹付けることができる。２５０ｍｍを超えると剥落の可能性が高まるため適当でない。
【００３９】
本発明のセメント組成物は、左官材、屋根材、床材、壁材、防水材などのこて塗り用のモルタルや吹付け用のモルタル、土木構造物の補修や補強に用いる断面修復材やグラウト材などとして土木、建築、建設分野に好適に使用することができる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明について実施例に基づいて詳細に説明する。但し、本発明は下記の実施例により制限されるものでない。
【００４１】
（こて塗り作業性の評価）
モルタルをステンレス製こてでラスカット面に約３〜２０ｍｍ程度の厚みで塗り付け、こて塗り作業性時のモルタルの切れ、送り、伸び、離れ、塗着性の５項目について評価を行う。
１）切れ（こて残り）の評価：５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良の５段階で行う。
２）送り（重さ）の評価：５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良の５段階で行う。
３）伸び（塗り面積）の評価：５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良の５段階で行う。
４）離れ（ベタツキ）の評価：５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良の５段階で行う。
５）塗着性（塗り厚性）の評価：５：大変良好、４：良好、３：普通、２：やや不良、１：不良の５段階で行う。
【００４２】
（モルタルの評価）
ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準拠して測定する。練り混ぜたモルタルを、乾燥した布でよくぬぐったフローテーブル上に中央の位置に正しく置いたフローコーンに２層に詰める。各層は突き棒の先端がその層の約１／２の深さまで入るよう、全面にわたって各々１５回突き、最後に不足分を補い表面をならす。直ちにフローコーンを正しく上の方に取り去り、１５秒間に１５回の落下運動を与え、モルタルが広がった後の径を最大と認める方向と、これに直角な方向とで測定し、その平均値をｍｍ単位とする無名数の整数で表す。
評価条件は、温度２０±２℃、湿度６５±５％の環境下で行う。
【００４３】
（モルタル硬化物の評価）
混練したモルタルを硬化させ、硬化体物性を測定した。
接着強度試験（湿潤接着、温冷繰り返し）については、下地板にＪＩＳ規格モルタル板を使用して、東日本、中日本、西日本高速道路株式会社日本道路公団規格ＪＨＳ-４１６-２００４（断面修復材料品質規格試験方法）に準拠して成型、養生、強度試験を行った。
長さ変化試験については、東日本、中日本、西日本高速道路株式会社日本道路公団規格ＪＨＳ-４１６-２００４（断面修復材料品質規格試験方法）に準拠して成型、養生、長さ変化試験を行った。
【００４４】
(吹付け性の評価)
混練したモルタルをホッパーへ落とし、ポンプで圧送した。
吹付け性の評価については、圧送性試験、図１に示す天井面に設置したＰＣ版（２００×１０９０×２６８０mm）への天井面厚付け性試験、（東日本、中日本、西日本高速道路株式会社日本道路公団規格ＪＨＳ-４３２：２００６(断面修復用吹付けモルタルの試験方法)に準拠した振動試験を行った。振動試験は、変位振幅が０．５±０．１ｍｍで制御できる性能を有している振動負荷を与える試験機に大きさが(２００×１２００×２４５０ｍｍ)の試験体に全振幅０．５ｍｍ、振動周波数５Ｈｚを与えた状況下で、表６に示すミキサー、スクイズポンプ、コンプレッサー、ノズル、圧送ホースを使用し、下側より上向きに吹付けを行った。振動負荷は仕上げ終了後より２４時間連続して行った。
【００４５】
原料は以下のものを使用した。
１）セメント：ポルトランドセメント（普通ポルトランドセメント、宇部三菱セメント社製）。
２）再乳化形樹脂粉末：
・樹脂Ａ：アクリル酸エステル／メタクリル酸エステル共重合体、１次粒子がポリビニアルコールの水溶性保護コロイドで被覆された再乳化形樹脂粉末、カチオンタイプ、ニチゴー・モビニール社製、ＬＤＭ７１００Ｐ。
・樹脂Ｂ：アクリル酸エステル／メタクリル酸エステル共重合体、１次粒子がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆された再乳化形樹脂粉末、ノニオンタイプ、ニチゴー・モビニール社製、ＬＤＭ７０００Ｐ。
・樹脂Ｃ：エチレン／酢酸ビニル共重合体、再乳化形樹脂粉末、日本化成社製、ＬＬ５０５５。
・樹脂Ｄ：酢酸ビニル／バーサチック酸ビニルエステル共重合体、再乳化形樹脂粉末、ニチゴー・モビニール社製、ＤＭ２００。
３）ホルマイト系粘土鉱物：アタパルジャイト、ユニオン化成社製。
４）流動化剤 ：ポリカル系流動化剤、日本油脂社製。
５）骨材 ：細骨材（５号珪砂、６号珪砂、寒水石）
６）繊維 ：ビニロン繊維（クラレ社製、長さ６ｍｍ）
７）増粘剤 ：セルロース系増粘剤、信越化学社製。
８）収縮低減剤 ：ポリエーテル系収縮低減剤、日本油脂社製。
９）膨張材 ：カルシウムサルフォアルミネート（ＣＳＡ系）膨張材、太平洋マテリアル社製。
【００４６】
[実施例１〜５、比較例１〜５]
温度２０℃、相対湿度６５％の条件化で、セメント組成物に、表１に示す配合量の水を加え、３分間ホバートミキサーにて混練を行ってモルタルを調製した。得られたモルタルを用いて、こて塗り作業性の評価を行った結果を表２に示す。また、モルタル硬化物の長さ変化試験および接着強度試験の評価を行った結果を表３及び表４に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
[実施例６〜１０]
セメント組成物に、表５に示す配合量の水を加え、３分間ミキサーにて混練を行い、モルタルを調整した。更に、表５の実施例７を用いて、表６に示す吹付け機材を使用して吹付け性の評価を行った。吹付け性の評価として、圧送性試験、図１に示す天井面に設置したＰＣ版（２００×１０９０×２６８０mm）への天井面厚付け性試験、東日本、中日本、西日本高速道路株式会社日本道路公団規格ＪＨＳ-４３２：２００６(断面修復用吹付けモルタルの試験方法)に準拠した振動試験を行った。圧送性試験、図１に示す天井面に設置したＰＣ版（２００×１０９０×２６８０mm）への天井面厚付け性試験、ＪＨＳ-４３２：２００６(断面修復用吹付けモルタルの試験方法)に準拠した振動試験の結果を表６に示す。また、実施例１０については、吹付け後２８日まで現場養生を行った後、直径７５ｍｍ×高さ１５０ｍｍの円柱供試体を５本採取し、引張接着性試験を行った。
【００５２】
【表５】
【００５３】
【表６】
【００５４】
（１）樹脂成分としてエチレン/酢酸ビニル共重合体の樹脂粉末を使用した比較例３、及び樹脂粉として酢酸ビニル/バーサチック酸ビニルエステル共重合体の樹脂粉末を使用した比較例４、いずれも良好なこて塗り作業性が得られなかった。
（２）樹脂成分としてアクリル酸エステル/メタクリル酸エステル共重合体で１次粒子がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆された再乳化形樹脂粉末を使用した実施例１、実施例２いずれも良好なこて塗り作業性を得ることができた。
（３）収縮低減剤を使用しなかった比較例２、膨張材を使用しなかった比較例３いずれも、長さ変化率が実施例１、実施例２と比較して劣っていた。
（４）樹脂成分としてエチレン/酢酸ビニル共重合体の樹脂粉末を使用した比較例３、及び樹脂粉として酢酸ビニル/バーサチック酸ビニルエステル共重合体の樹脂粉末を使用した比較例４いずれも温冷繰り返し接着強度において、実施例１、実施例２と比較して小さかった。特に、樹脂成分量を２倍に増やした実施例３、実施例４と比較例５との接着強度の差はより顕著であった。
（５）樹脂成分としてアクリル酸エステル/メタクリル酸エステル共重合体で１次粒子がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆された再乳化形樹脂粉末を使用した実施例６及び実施例７のセメント組成物を用いることによって、実施例８、実施例９及び実施例１０に示すように、良好な圧送性と、天井面への厚付け性とが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】天井面に設置したＰＣ版への天井面厚付け性試験の概要を模式的に示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末、膨張材及び収縮低減剤を含むセメント組成物であって、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、樹脂粉末の１次粒子の平均粒径が０．２〜０．８μｍであり、樹脂粉末の１次粒子表面がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆されていることを特徴とするセメント組成物。
【請求項２】
アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、アクリル酸エステル／メタクリル酸エステル共重合再乳化形樹脂粉末であることを特徴とする請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、カチオン系のアクリル酸エステル／メタクリル酸エステル共重合再乳化形樹脂粉末であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセメント組成物。
【請求項４】
セメント組成物は、さらにホルマイト粘土鉱物を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセメント組成物。
【請求項５】
セメント組成物は、さらに流動化剤を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセメント組成物。
【請求項６】
セメント組成物は、さらに細骨材と繊維とを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセメント組成物。
【請求項７】
セメント組成物は、劣化したコンクリートを除去した後に断面を修復するコンクリート断面の修復に用いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のセメント組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタル。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタルを、硬化させて得られるモルタル硬化物。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタルを用いてコンクリート劣化箇所に断面修復を施したコンクリート構造体。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタルを用いてコンクリート劣化箇所に湿式吹付け工法により断面修復を施したコンクリート構造体。
【請求項１】
セメント、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末、膨張材及び収縮低減剤を含むセメント組成物であって、アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、樹脂粉末の１次粒子の平均粒径が０．２〜０．８μｍであり、樹脂粉末の１次粒子表面がポリビニルアルコールの水溶性保護コロイドで被覆されていることを特徴とするセメント組成物。
【請求項２】
アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、アクリル酸エステル／メタクリル酸エステル共重合再乳化形樹脂粉末であることを特徴とする請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
アクリル共重合再乳化形樹脂粉末は、カチオン系のアクリル酸エステル／メタクリル酸エステル共重合再乳化形樹脂粉末であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセメント組成物。
【請求項４】
セメント組成物は、さらにホルマイト粘土鉱物を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセメント組成物。
【請求項５】
セメント組成物は、さらに流動化剤を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセメント組成物。
【請求項６】
セメント組成物は、さらに細骨材と繊維とを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセメント組成物。
【請求項７】
セメント組成物は、劣化したコンクリートを除去した後に断面を修復するコンクリート断面の修復に用いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のセメント組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタル。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタルを、硬化させて得られるモルタル硬化物。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタルを用いてコンクリート劣化箇所に断面修復を施したコンクリート構造体。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセメント組成物と水とを混練して得られるモルタルを用いてコンクリート劣化箇所に湿式吹付け工法により断面修復を施したコンクリート構造体。
【図１】
【公開番号】特開２００９−１０２２１６（Ｐ２００９−１０２２１６Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２７９９（Ｐ２００８−５２７９９）
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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