JPH07110775B2 - 弾性モルタル組成物 - Google Patents

弾性モルタル組成物

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JPH07110775B2
JPH07110775B2 JP16127987A JP16127987A JPH07110775B2 JP H07110775 B2 JPH07110775 B2 JP H07110775B2 JP 16127987 A JP16127987 A JP 16127987A JP 16127987 A JP16127987 A JP 16127987A JP H07110775 B2 JPH07110775 B2 JP H07110775B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は土木・建築分野において多岐にわたって使用さ
れるモルタル組成物に関する。
例えば道路の舗装材、各種工場・駐車場の床材、機械基
礎などの防振材、各種目地材及びコーキング材等に使用
が可能であり、又補修材及び防水材にも好適に使用され
る。
〔従来の技術〕
土木・建築の分野において、各種モルタル及びコンクリ
ートが大量に使用されている。モルタル及びコンクリー
トは施工性が良く、かつ強度(特に圧縮強度)は高い
が、硬化後のモルタルにクラックが入りやすい欠点をか
かえている。この原因はモルタル自身の乾燥収縮による
もの、又外的変化としての温度変化、凍結融解、更に外
圧として人の歩行及び車の通行によるものが考えられ
る。又、下地躯体にクラックが発生した場合にモルタル
がクラックに追随しえないために発生する場合が挙げら
れる。
このため本発明者らは既にモルタル組成物として、例え
ばポリマーセメントモルタルといってセメントと骨材の
組合せに弾性のある合成高分子エマルジョンを添加した
系を提案した(特願昭61−195627号)。この系は、クラ
ック追随性が有り、下地躯体との接着強度が十分であ
り、防水性能が良好であるが施工厚みが1〜2mmと限定
され、5mm以上の厚みになるとモルタルにクラックが発
生し易く、又、施工したモルタルの表層部は硬化する
が、表層部から3〜4mm以下になると未硬化現象を生じ
る。
そのため厚みが必要な個所においては、施工が不可能で
あった。又、近年の諸工事は作業工程の短縮が要望さ
れ、施工後、次工程にすぐに着手できる材料が望まれて
いる。
更に硬化現象が遅いと施工してから半日後に降雨及び冠
水があると施工した材料が流れだしてしまうという問題
がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、その目的は以下の緒条件をすべて満足するモルタル
組成物を提供することにある。
クラック追随性がある事 下地躯体との接着強度が十分な事 防水性能が良好な事 耐摩耗性がすぐれている事 変形機能を有しクラックが発生しない事 5mm厚以上、施工しても全層にわたって硬化が十分
である事 早強系であり施工後、数時間で次工程に着手できる
事 〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するために本発明者等は、水硬性物質
であるセメント系モルタルにおいて、モルタル本来の性
能を生かし、これに弾性的性質を具備させる事が必要で
あると考え、鋭意研究をすすめ、本発明を完成した。
この条件を満足させるモルタル組成物は特定の合成高分
子系エマルジョンを含有する弾性モルタル組成物であ
る。
本発明になる弾性モルタル組成物はポルトランドセメン
ト、超速硬セメント、ゴム粉及び特定の合成高分子系エ
マルジョンの混合物に水を配合したものである。
本発明になる弾性モルタル組成物はポルトランドセメン
ト5〜40重量%、超速硬セメント5〜40重量%、ゴム粉
10〜60重量%及び合成高分子エマルジョン(樹脂固形
分)5〜30重量%の範囲量を含有されることが望ましく
全水量が5〜40重量%になるように水を添加して均一に
練り混ぜて使用する。
ポルトランドセメントとしては、普通ポルトランドセメ
ント、早強ポルトランドセメント、もしくは白色ポルト
ランドセメント等の工業的用途に使用されている一般的
市販品の使用が可能である。
超速硬セメントとしては、ジェットセメントの名前で市
販されている3CaO・SiO2とCaSO4と11CaO・7Al2O3・CaF2
を主要化合物として含有するものが使用できる。このセ
メントは11CaO・7Al2O3・CaF2ならびにCaSO4の水和反応
により数時間のうちに十分な強度を発現するので、主と
して緊急工事用等に使用されている。
ゴム粉としては、市販されている天然ゴム、合成ゴムを
粉砕したものが使用でき、その外に例えば産業廃棄物と
しての使用ずみのタイヤ、ベルト、ホース等のゴムの粉
砕物も使用可能である。
ゴム粉のサイズは最大径で10mm以下であればよいが5mm
以下の微粉の方がより好ましい。
本発明で使用する合成高分子エマルジョンは、アクリル
系高分子エマルジョンであり、次の(a)〜(d)より
成る単量体混合物 (a)炭素数4〜8のアルキル基をもつアクリル酸アル
キルエステル 55〜90(重量%) (b)アクリロニトリルおよび/又はスチレン 5〜40(重量%) (c)アクリル酸および/又はメタクリル酸 1〜10(重量%) (d)2−ヒドロキシエチルアクリレート,2−ヒドロキ
シエチルメタクリレート,2−ヒドロキシプロピルアクリ
レート,2−ヒドロキシプロピルメタクリレート,アクリ
ルアミド,メタクリルアミドのうち1種類以上 1〜10(重量%) を非イオン性乳化剤を用いて乳化重合した共重合体エマ
ルジョンである。
合成高分子エマルジョンとしてはこの外に例えば酢酸ビ
ニル系高分子エマルジョン、SBR系高分子エマルジョ
ン、エチレン−酢酸ビニル系高分子エマルジョン、エポ
キシ樹脂系高分子エマルジョン等を挙げることができる
がこれらでは、本発明の目的を達成せず上記のアクリル
系高分子エマルジョンにより、はじめて本願の目的を達
成する。
尚、必要に応じて消泡剤、防腐剤を添加する。消泡剤の
添加量はアクリル系合成高分子エマルジョンに対し0.05
〜0.5%が適当である。消泡剤としては例えばノプコ803
4(サンノプコ製)、アデカネートB−748(旭電化製)
などがある。又このエマルジョンの樹脂固形分は40〜55
重量%程度である。
本願発明に使用される合成高分子エマルジョンは、前述
のように(a)〜(d)の単量体混合物を非イオン性乳
化剤を用いて乳化重合した共重合体エマルジョンであ
る。このエマルジョンを使用する主な理由は、付着強度
・接着強度及び伸度をあげることである。
炭素数4〜8(C4〜C8)のアルキル基をもつアクリル酸
アルキルエステルを55〜90%使用するのは、C3以下のア
クリル酸エステルを用いた場合には、ポリマーセメント
シートの伸びが小さく、下地のクラック追随性が悪くな
り、C9以上のアクリル酸エステルを用いた場合には、付
着強度が小さくなり、伸びも小さくなるからである。
また、アクリル酸エステル含有量が90%を越える場合は
強度が小さく、55%未満の場合は伸びが小さくなる。
アクリロニトリルおよび/又はスチレン量を5〜40%に
限定するのは、5%未満では強度が小さくなり、40%を
越えると伸度が小さくなるからである。
アクリル酸および又はメタクリル酸量を1〜10%に限定
したのは、1.0%未満は付着強度、伸度共に小さくな
り、10%を越えると伸びが小さくなり、耐水性が悪くな
るからである。
2−ヒドロキシエチルアクリレート等の量を1〜10%に
限定したのは、1%未満ではヘヤークラックが生じ易く
なり、そのため透水性、透気性が大きくなり中性化防止
性能が劣る様になり、10%を越えると耐水性が悪くなる
からである。また、アニオン性乳化剤を併用すると透水
性、透気性が大きくなりしかも伸びが小さくなる。
本モルタル組成物は前述した組成比になる事が好まし
く、ポルトランドセメントが5重量%未満では長期強度
が不十分となり、40重量%をこえると弾性的性質が減少
する。
又、超速硬セメントが5重量%未満では初期強度の発現
が不十分であり40重量%をこえると、弾性的性質が減少
し、かつ可使時間が短かいという欠点がある。
ゴム粉は、添加量が多い程弾性的性質は向上するが、60
重量%をこえると強度が低下し10重量%未満であると弾
性的性質が不十分である。従ってこの範囲は10〜60重量
%が好ましい。
合成高分子エマルジョンは添加量が多い程、弾性的性質
は向上するが、30重量%をこえると強度が低下し、耐水
性が悪くなり、厚付けすると、未硬化現象を生じる。
又、5重量%未満だと、弾性的性質が不十分である。
更に、作業性に合わせた好適量の水を5〜40重量%にな
る様に添加して混和調整される。
尚、前述の弾性モルタル組成物100重量部に細骨材10〜2
00重量部を添加しても使用が可能である。細骨材を上記
の範囲で混入すると、無添加物より表面性状が平滑にな
り、経済的にも安価となる。
混入する量としては10〜200重量部が好ましく、200重量
部をこえると強度等の性能に問題がでる。使用する細骨
材として、一般に珪砂の2号、3号、4号、5号、6
号、7号等が用いられる。
また、この系にモルタルの流動性を向上させる物質とし
て高性能減水材の使用も可能である。
〔実施例〕
本発明の効果を明瞭にするために実施例について説明す
るが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものでは
ない。
(A)モルタル組成物の調整 本発明品調整に用いた材料は以下の通りである。
(a) ポルトランドセメント(略号PC) アサノ普通ポルトランドセメント (b) 超速硬セメント(略号JC) 商品名「ジェットセメント」小野田セメント(株)製品 (c) ゴム粉 廃タイヤを最大径5ミリ以下に粉砕したもの (d) 合成高分子エマルジョン(後述する) (e) 細骨材 鹿島産FM2.7 各種合成高分子エマルジョンの性能比較をするために第
1表に示す組成物で試験を実施した。
又、通常の砂モルタル(PC/細骨材=1/2)に水を加えた
系でも試験を実施した(比較例6)。添加した水の量は
PCに対して50重量%である。
更に、第1表の組成物100重量部に対し、細骨材100重量
部を添加した系も評価した(実施例3)。この場合の高
分子エマルジョンは、後述のエマルジョン(I)を使用
した。
使用した合成高分子エマルジョン 本発明になる弾性モルタルに使用するアクリル系高分子
としては、製法を以下に示すエマルジョン(I)及び
(II)を使用した。(実施例1及び2)。また、比較例
として、アクリル系高分子エマルジョンIII,IV,V(製法
は、以下に示す)及び市販のSBR型エマルジョン(略称S
BR)(商品名ペタルス SB−300昭和電工(株)製品)
とエチレン−酢酸ビニル系高分子エマルジョン(略称EV
A)(商品名ペタルス EV−300昭和電工(株)製品)を
使用した(比較例1,2,3,4,5)。
(1)アクリル系高分子エマルジョン(I)の製法 撹拌機、冷却器、温度計を備えた1の反応器中にイオ
ン交換樹脂処理水(以後単にイオン交換水と記す)137g
とピロリン酸ソーダ3gおよびポリオキシエチレンラウリ
ルエーテル(ノイゲンYX−500非イオン性乳化剤 第一
工業製薬製)4gを仕込み反応器の内温を80℃に昇温す
る。次に予め準備した2−エチルヘキシルアクリレート
420g、アクリロニトリル100g、2−ヒドロキシエチルア
クリレート5g、メタクリル酸3gのモノマー混合液を、イ
オン交換水282gにイノゲンYX−500 36gに溶解した非イ
オン性乳化剤溶液中に乳化したモノマーエマルジョン84
8gのうち80gを反応器中に加え、続いて過硫酸アンモニ
ウム1gをイオン交換水5gに溶解した開始剤水溶液を加え
プレ反応を行う。プレ反応10分後、残りのモノマーエマ
ルジョンを反応器の内温83〜85℃に制御して4時間にわ
たり均一添加しエマルジョン重合を行う。これとは別に
過硫酸アンモニウム1.2gをイオン交換水5gに溶解した開
始剤水溶液をモノマーエマルジョン滴下開始2時間後か
ら滴下終了時まで均一に滴下する。モノマーエマルジョ
ン滴下終了後83〜85℃で1時間熟成を行い、室温まで冷
却し23〜28%アンモニア水3gを加えた。得られたアクリ
ル系合成高分子エマルジョンはpH=8.5、濃度56%であ
った。
(2)アクリル系高分子エマルジョン(II)の製法 アクリル系高分子エマルジョン(I)の製法においてモ
ノマー混合液が2−エチルヘキシルアクリレート330,ス
チレン190g、2−ヒドロキシエチルアクリレート5g、メ
タクリル酸5gよりなること以外は、アクリル系高分子エ
マルジョン(I)の製法に準じて共重合した。アクリル
系高分子エマルジョンのpHは7.5、濃度は55.2%であっ
た。
(3)アクリル系高分子エマルジョン(III)の製法 アクリル系高分子エマルジョン(I)の製法において、
2−エチルヘキシルアクリレート420gの代りにアクリル
酸エチルを用いたほかは、高分子エマルジョン(I)の
製法で製造した。得られたアクリル系高分子エマルジョ
ンのpHは8.7、濃度は56.1%であった。
(4)アクリル系高分子エマルジョン(IV)の製法 アクリル系高分子エマルジョン(I)の製法において、
2−ヒドロキシエチルアクリレートとメタクリル酸を除
きモノマー混合液として、2−エチルヘキシルアクリレ
ート425g、アクリロニトリル105gを用いアクリル系高分
子エマルジョン(I)の製法に準じて製造した。
pH=9.5、濃度55.8%のエマルジョンが得られた。
(5)アクリル系エマルジョン(V)の製造法 アクリル系高分子エマルジョン(I)の製法において、
反応器に仕込むイノゲンYX−500 4gの代りにイノゲンYX
−500 3gとラウリルスルホン酸ソーダ(エマール10花王
石鹸製)1gを仕込むこと、モノマー混合液の乳化用乳化
剤としてイノゲンYX−500 36gの代りにイノゲンYX−500
34gとエマール10 2gを用いてモノマーエマルジョンを
作ったこと以外はアクリル系高分子エマルジョン(I)
の製法に準じて重合した。得られたアクリル系高分子エ
マルジョンのpHは8.7、濃度は56.3%であった。
(B)評価試験 アクリル系高分子エマルジョン(I),(II)を使用し
たモルタル組成物(実施例1,2)と、アクリル系高分子
エマルジョン(III),(IV),(V),SBR,EVAを使用
したモルタル組成物(比較例1,2,3,4,5)について、評
価試験を行った。
さらに、細骨材を添加した系(実施例3)及び通常の砂
モルタル(比較例6)についても、評価試験を行った。
(1)接着強度試験 試験はJIS A 6909に準拠して実施した。コンクリート歩
道板(JIS A 5304)にモルタルを8mm厚塗布し、これを
温度20℃、湿度65%RHの養生室に4週間静置し、接着強
度の測定を行なった。
(2)透水試験 試験はJIS A 1404「建築用セメント防水剤の試験方法」
に準拠して実施した。
型枠40t×150φm/mにモルタルを打設して、温度20℃、
湿度65%RHで21日間養生を実施してから測定を実施し
た。
尚、かけた水圧は3kg/cm2、加圧時間は1時間である。
結果は透水増加量で表わす。
透水増加量=W2−W1 W1=透水試験を実施する前の重量(g) W2=透水試験実施直後の重量(g) (3)耐摩耗性試験 型枠5t×100φm/mにモルタルを打設して供試体として、
温度20℃、湿度65%RHの条件下で28日間養生をしてから
摩耗試験を行なった。
摩耗はテーバー式であり、摩耗輪はH22、荷重は1000g、
サイクル数1000回である。
結果は摩耗損失量で表わす。
摩耗損失量=W1−W2 W1=摩耗試験を実施する前の重量(g) W2=摩耗試験実施後の重量(g) (4)変形量試験 セメントの物理試験方法(JIS R 5201)に準拠して実施
した。供試体の大きさは、断面40mm平方、長さ160mmの
角柱を用い、本モルタルを打設後、温度20℃、湿度65%
RH下で28日間養生後、測定に供した。
支点間の距離を100mmとし、供試体を成形したときの側
面の中央に毎秒5kgfの割合で載荷して最大荷重時のモル
タルの変位量を求めた。
第2表の試験結果に見られる様に本発明になるエマルジ
ョン(I)又はエマルジョン(II)とポルトランドセメ
ント、超速硬セメント及びゴム粉との組合せになるもの
は接着強度が高く、防水性能、耐摩耗試験も良好であ
り、適度の弾性的性質を有している。
エマルジョンとして市販のSBR,EVAを使用したもの(比
較例4,5)は、接着強度、透水試験及び耐摩耗試験では
比較的良好な値を示しているが、弾性的性質の1つであ
る変形量が小さく、本目的には不十分である。
又、通常の砂モルタルに比べて本発明品は圧倒的に良い
結果を示している。
実施例3は第2表の組成物100重量部に対し細骨材100重
量部を添加した系であるが、実施例1,2よりやや劣るが
実用上は全く問題がない。
比較例6の砂モルタルは打設して1日後に人の歩行が可
能であるが、他の配合系は全て打設3時間後に人の歩行
が可能であった。
〔発明の効果〕 本発明になる弾性モルタル組成物は前述の〜の諸条
件をすべて満足し従来のモルタル及びポリマーセメント
モルタルに比べ優れた弾性的性質を有するためにクラッ
クの発生がなく、早強系であるため数時間後に次工程の
作業ができ、防水性能、接着強度及び耐摩耗性がきわめ
てすぐれている。また、耐久性にすぐれ、長期にわたり
その性能を発揮する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−147626(JP,A) 特開 昭63−55143(JP,A) 特開 昭61−72662(JP,A) 特開 昭54−43285(JP,A) 特開 昭58−138764(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポルトランドセメントと超速硬セメントと
    ゴム粉及び合成高分子系エマルジョンとの混合物に水を
    配合して成るモルタル組成物であって、 合成高分子エマルジョンがアクリル系高分子エマルジョ
    ンであり、次の(a)〜(d)より成る単量体混合物 (a)炭素数4〜8のアルキル基をもつアクリル酸アル
    キルエステル 55〜90(重量%) (b)アクリロニトリルおよび/又はスチレン 5〜40(重量%) (c)アクリル酸および/又はメタクリル酸 1〜10(重量%) (d)2−ヒドロキシエチルアクリレート,2−ヒドロキ
    シエチルメタクリレート,2−ヒドロキシプロピルアクリ
    レート,2−ヒドロキシプロピルメタクリレート,アクリ
    ルアミド,メタクリルアミドのうち1種類以上 1〜10(重量%) を非イオン性乳化剤を用いて乳化重合した共重合体エマ
    ルジョンであることを特徴とする弾性モルタル組成物。
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