JP2004142991A

JP2004142991A - 高耐磨耗性セメント系固化材及びセメント系ブロック

Info

Publication number: JP2004142991A
Application number: JP2002309444A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sakamoto; 坂本　隆; Kiyokata Ishii; 石井　清堅; Hideharu Osada; 長田　秀晴; Tatsutoshi Shimabara; 島原　辰利
Original assignee: Toray Fine Chemicals Co Ltd; Osada Giken Co Ltd; Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Fine Chemicals Co Ltd; Osada Giken Co Ltd; Toray Industries Inc
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】従来の耐磨耗性を向上させたコンクリートであっても、通常のコンクリートと比較して、あまり差がないのが現状である。それは、金属繊維等で補強したものは、その繊維と共にモルタル部分が摩滅していき、やはり粗骨材（砕石や玉砂利）部分が残る。硬度の高い骨材を用いるものも同様であり、モルタル部分の耐磨耗性が考慮できていないためである。
【解決手段】セメント系固化材であって、硬質細骨材以外に、弾性材チップの表面に表面材が固着されている被覆骨材で、そのサイズが３ｍｍ程度以下のものを必須成分として、重量％で５％以上含有するもの。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高耐磨耗性セメント系固化材及びセメント系ブロックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セメント系固化材とは、セメントを使用する硬化性物質でればよく、コンクリート、モルタル等である。セメントもポルトランドセメントばかりでなく種々のものが使用できる。
セメント系ブロックとは、インターロッキングブロック、平板ブロック、塊状ブロック、消波ブロック（テトラポット等）、擁壁ブロック、護岸用ブロック等その用途や構造はどのようなものでもよい。
【０００３】
セメント系固化材は、特にコンクリートとして今日非常に多量に使用されているが、まだその欠点や改良を要する部分は多い。
特に、耐磨耗性については道路等のように表面に摩擦や衝撃を受けるものにおいては大きな問題である。
【０００４】
このような耐磨耗性を向上させたコンクリートも開発されている。
例えば、鋼繊維補強コンクリートや、硬度の高い骨材を使用したコンクリート等である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような耐磨耗性を向上させたコンクリートであっても、通常のコンクリートと比較して、あまり差がないのが現状である。
それは、金属繊維等で補強したものは、その繊維と共にモルタル部分が摩滅していき、やはり粗骨材（砕石や玉砂利）部分が残る。硬度の高い骨材を用いるものも同様であり、モルタル部分の耐磨耗性を考慮できていない。
【０００６】
そこで、本発明者は、摩擦、衝撃を硬度でカバーするのではなく、弾性部材でそれらを吸収する方法を検討した。しかし、セメント系固化材に比較的大きな（３〜１０ｍｍ）ゴムチップ等を混合しても、ゴムチップとセメントとの接着が悪く、モルタル部分が摩滅するとすぐにゴムチップが抜け落ちる。
そこで、モルタル部分に小さいゴムチップを入れることを想起した。しかしこれも同様にゴムチップが抜け落ちた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上のような現状に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果、本発明高耐磨耗性セメント系固化材及びセメント系ブロックを完成させたものであり、その特徴とするところは、高耐磨耗性セメント系固化材にあっては、硬質細骨材以外に、弾性材チップの表面に表面材が固着されている被覆骨材で、そのサイズが３ｍｍ程度以下のものを必須成分として、重量％で５％以上含有する点にあり、セメント系ブロックにあっては、請求項１乃至３記載の高耐磨耗性セメント系固化材を成形型に注入し、養生固化させた点にある。
【０００８】
硬質細骨材とは、砂、砂利、炭カル、シリカ、セラミック、タイルセルベン等の無機系細骨材であり、通常セメントに混合されるものでよいが、硬質で微細なものであればよい。サイズは、通常は１ｍｍ以下である。
【０００９】
弾性材チップとは、被覆骨材の芯材として用いられるもので、弾性を有しているものであれば、材質としては何でもよく、ゴム、プラスチック等の合成又は天然の有機高分子物質、植物や動物の繊維等どのようなものでもよい。また、所謂産業廃棄物と称される固体類でもよい。
また、形状は自由であり、球状でも、偏平でも破砕形でも、又繊維形状でもよい。
サイズは後述する被覆骨材の全体サイズから決めればよく、表面材等の被覆層の厚みは小さいので、ほぼ被覆骨材の全体サイズと等しい。
【００１０】
弾性材チップとして、廃タイヤの破砕物を使用すれば、コスト低減だけでなく、廃棄物処理ができ、環境問題も軽減できるという効果もある。
【００１１】
この弾性材チップに表面材を固着する。
表面材とは、珪砂の粒や粉、セメントの粉、タンカル、シリカ、セラミック、カーボン等の無機粉体、またプラスチックの粉砕品等の有機粉体でもよく、粉体、粒体やいびつな形状のものでもよい。微細な繊維状物等の長形のものでも、フライアッシュ等の微粉末でもよい。
化学的な性質や反応を必ずしも求めているのではなく、その物理的な存在、形状そのものを第１に求めているためである。
しかし、セメント系固化材との接着性を考慮すれば、化学的にも固着するセメント粉が最良であることは当然である。
【００１２】
表面材のサイズは、０．０１μ〜１ｍｍ程度であるが、弾性材チップのサイズによってはより大きくてもよい。表面材のサイズはあくまでも、弾性材チップとの相対的な関係で定めればよい。例えば、弾性材チップの径の１／１０００〜１／１０が好適である。しかし、チップが非常に大きい場合や、表面材が非常に小さい場合には、１／１０００以下でも構わない。通常、１０μ以下の粒子が最も効果的である。
また、表面材が繊維状の場合は、チップの径（最も長い対角線）と同じオーダーの長さのものでもよい。
【００１３】
表面材は、１種類とは限らず、複数種使用してもよい。特に、大きいものを最初に固着させ、その後より小さなものを部分的に固着させてもよい。このようにすれば、チップ全体としてより大きな凹凸表面を有することとなる。
【００１４】
チップに表面材を付着させる方法は、接着方式と融着方式がある。接着方式の場合には、チップに接着剤を塗布し、その接着力によって表面材を付着させるのである。
【００１５】
このチップに付着させる接着剤は、どのようなものでもよく、チップと表面材とを固着させる機能があればよい。
接着剤の例としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル系樹脂（ＭＭＡ樹脂等）、ポリエステル樹脂等があげられ、固体ポリマーの溶液化や粘度調整等のため溶剤を混合してもよい。
【００１６】
チップに接着剤を付着させる方法は、噴霧、塗布、浸漬（所謂どぶ漬）、容器内での撹拌付着等どのような方法でもよい。付着の厚みも、少なくとも表面材が固着できる程度付着していればよく、厚く付着する必要はない。
【００１７】
接着剤が付着した弾性材チップに表面材を固着させるには、それに表面材をまぶせばよいのである。例えば、樹脂（接着剤）コーティングしたチップを表面材中を転がす、チップに表面材を噴霧する、表面材の入った容器内に芯材を入れて撹拌する等自由である。表面材の固着は、チップの周囲全体に付着すればよいため、簡単である。余分なものは固着しないし、接着剤が露出している部分は自然に表面材が固着する。固着させた後、ふるいのようなもので余分な表面材を除去してもよい。
この接着剤と表面材の固着作業（工程）は、１回とは限らず、複数回行なってもよい。接着剤塗布後に大小の表面材を混合して付着させてもよい。
表面材粒子は、その重量に対する付着面積の大きいものほど優先して接着剤表面に付着する傾向にある。
重量に比して表面積の大きい物は、塗布樹脂の粘性により付着凝集しやすく、表面材の付着が難しいが、細長い繊維や薄いフィルムなどの場合には、張力を両端にかけて連続的に樹脂の塗布と表面材粉末の付着を行なうのがよい。
【００１８】
接着剤付着後、表面材を周囲にまぶす場合、表面材が１層となって全表面を均一に覆うとは限らない。即ち、接着剤中に埋没するものが存在する場合がある。本発明では、埋没していてもよいが、最も表面に位置する表面材の少なくとも一部は樹脂で覆われていないようにする。
【００１９】
次に融着方式について説明する。前記の接着方式では弾性材チップはどのようなものでも使用できたが、融着方式では熱による融解可能なものでなければならない。
チップの表面に表面材を融着させる方法は特に限定しない。例えば、チップを加熱し、表面が融解した所に表面材を適用すれば融着する。また、逆に表面材を加熱し、それをまだ融解していないチップの表面にまぶせば、接触部分でチップが融解し融着される。また他の方法として、チップと表面材を同時に加熱し混合してもよい。
【００２０】
本発明は、モルタル部分（硬質骨材があればそれ以外のセメント部分）での摩滅減少が目的であるため、本発明被覆骨材は、３ｍｍ以下のものが必須である。また、発明者の実験では、重量割合で５％以上含まれていなければ、効果は少なかった。
ここでいう３ｍｍは、おおよそ球形と考えてのサイズであり、破砕品の場合にはその最大外サイズである。３ｍｍ以下という表現もすべてのチップが３ｍｍ以下ということは実際に不可能であるため、その９０％以上が３ｍｍ以下であれば十分である。
【００２１】
勿論、３ｍｍ以上のサイズの大きな被覆材を混合してもよい。これは、モルタル部分の摩滅軽減というよりも、粗骨材の替わりと考えられる。
また、コンクリートのように大きな硬質骨材（粗骨材）が含まれていても問題はない。この場合、モルタル部分が耐磨耗性が高くなっているため、粗骨材の周囲が摩滅して彫れていくことが少ないため、粗骨材の抜け落ちが非常に少なかった。
【００２２】
さらに、本発明セメント系固化材には、曲げ強度等を向上させるため、樹脂を混合してもよい。これは、すでに市販されているものでよい。水と混合されたものや、粉末状のものがある。種類はアクリル系エマルジョン樹脂等である。
混合する量は、セメント１００重量部に対して３〜３０重量部（固形分換算）が好ましい。この混合により、より耐磨耗性が向上する。
【００２３】
本発明セメント系ブロックは、上記説明した高耐磨耗性セメント系固化材を型に入れて成形したものである。上記した通り、どのような用途のブロックにも適用できる。
ブロックは、一般にセメント、コンクリートによって製造され、道路、河川、海岸など激しい磨耗環境において使用される。構造体の強度や機能は初期においては問題ないが、磨耗によって強度も必要な機能も短期間で低下し、その役割が果たされなくなっていく。被覆骨材の混合により、耐磨耗性は著しく改善される。そのさい被覆骨材は、構造体内全体に混合してもよいが、表層付近に濃度を高めて混合してもよい。具体的には、ブロックの型枠の中に被覆骨材が低含有率あるいは含有されない生コンクリートを充填したのち、続いて被覆骨材含有率の高い生コンクリートを打設する。また、あらかじめ下層とするブロックを成形、硬化させたのち、被覆骨材含有率の高い上層を成形することもできる。さらにまた、被覆骨材を含有する下層の上に、被覆骨材のみあるいは被覆骨材を含有する化粧用骨材および樹脂からなる表層を成形しブロックを製造することもできる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下図面に示す実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
実施例１
セメント　１００重量部（ポルトランドセメント）　３０．１２％
細骨材　　２００重量部（５号珪砂）　６０．２４％
被覆骨材　　３２重量部　９．６４％
（ゴムチップサイズ：平均粒径２．０ｍｍ、表面材はセメント粉、樹脂はウレタン樹脂）
これを水と混合して、所定枠内に打設して養生硬化させた。
【００２５】
実施例２〜４も同様に作成した。この混合比率を表１の上部に示す。量はすべて重量部であり、表中の（　）内の数値はドライベースの重量％である。また、樹脂は、アクリル系エマルジョン樹脂の固形分４０％のものを用いた。
【表１】

【００２６】
比較例１及び２は、上記同様であるが、被覆骨材を入れないものと、被覆骨材の変わりに単なるゴムチップを入れたものである。
【００２７】
以上の硬化物をボールミル法（３時間）で、その磨耗試験を行なった。
その結果を表１の下部に示す。
【００２８】
表１に示す通り、実施例１〜４はすべて、摩滅が少なく、比較例との差は道路の寿命としては、倍以上と考えられる。また、比較例２はゴムチップを入れているが、被覆していないためセメントとの接着が悪く、ゴムチップ自体が抜け落ちるため、結果ゴムが耐磨耗にほとんど寄与していないということである。
【００２９】
図１は、本発明セメント系ブロックを、インターロッキングブロック１に応用した例を示す。この例では、３ｍｍ以下の被覆骨材だけでなく、より大きな被覆骨材（３〜１０ｍｍ）も混合している。
更に、表面のモルタル部分をブラスト（サンドブラスト、ショットブラスト等）処理によって削り、弾性部材を露出させている。この時ブラスト処理によって、弾性材チップの被覆部分は除去されてもかまわない。
【００３０】
図２は、図１の断面図である。上部表面に弾性部材２が露出し、歩行者の負担を軽減するばかりでなく、表面が凍結したときすぐに氷が割れる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明高耐磨耗性セメント系固化材及びセメント系ブロックは、次のような大きなメリットがある。
（１）　小さなサイズの被覆ゴム骨材が含まれているため、固化材自体の耐磨耗性が大きく向上する。これは、その弾性によって、衝撃や摩擦を吸収するためと考えられる。
（２）　本発明固化材を用いて製造したブロックは、耐磨耗性に優れているため種々の用途での寿命が延びる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ブロックの１例を示す斜視図である。
【図２】本発明ブロックの１例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　インターロッキングブロック
２　弾性部材

Claims

硬質細骨材以外に、弾性材チップの表面に表面材が固着されている被覆骨材で、そのサイズが３ｍｍ程度以下のものを必須成分として、重量％で５％以上含有することを特徴とする高耐磨耗性セメント系固化材。
サイズが５ｍｍ以上の硬質粗骨材も含有する請求項１記載の高耐磨耗性セメント系固化材。
サイズが３ｍｍ以上の被覆骨材も含有するものである請求項１又は２記載の高耐磨耗性セメント系固化材。
セメント混和用エマルジョン樹脂又は粉末樹脂を対セメント比で３〜３０重量％（固形分換算）含有するものである請求項１乃至３記載の高耐磨耗性セメント系固化材。
請求項１乃至４記載の高耐磨耗性セメント系固化材を成形型に注入し、養生固化させたことを特徴とするセメント系ブロック。
少なくともその１表面にブラスト仕上げしたものである請求項５記載のセメント系ブロック。
インターロッキングブロックである請求項６記載のセメント系ブロック。