JP2012140274A - Strength-increasing agent for polymer cement composition, and high-strength polymer cement composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリマーセメント用の強度増進剤、とりわけ減水剤類を含まないポリマーセメント用の強度増進剤に関する。また、本発明は高強度ポリマーセメント組成物に関する。 The present invention relates to a strength enhancer for polymer cements, in particular to a strength enhancer for polymer cements that does not contain water reducing agents. The present invention also relates to a high strength polymer cement composition.
ポリマーセメントは、透水性や通気性が非常に低く、耐食性に優れ、かつ適度な粘弾性を有するため、躯体と固着し易く、変形性や衝撃吸収性も具備する。このため幅広い用途に使用されており、例えばタイル接着材(例えば、特許文献1参照。)、セメント系構築物の補修や補強材(例えば、特許文献2又は3参照。)に活用されている。しかし、かかる用途などでは、対象構築物の利用上の制約を早期に解除する必要等から、できるだけ短時間の施工工期を要求されるものがあり、この方面には早期に十分高い強度発現性が得られる例えばカルシウムアルミネートを速効成分とするような速硬性のセメント組成物が主に用いられている。ポリマーセメントは、初期の付着力はあるものの、十分な強度に達するまでにはポリマーを混和させる使用セメント種に応じた時間がかかる。セメント組成物の強度発現性を高めるには、含有セメント量に対する水の含有割合(水セメント比)をできるだけ少なくすれば良い。ポリマーセメント組成物でも水セメント比を低くすると、早期を初めとする強度発現性は高まるが、一方で粘性が増大して施工作業性が著しく低下する。減水剤類を併用すれば、粘性増大が抑制され、より低水セメント比とすることができる。 The polymer cement has very low water permeability and air permeability, excellent corrosion resistance, and appropriate viscoelasticity, so that it is easily fixed to the casing, and has deformability and shock absorption. For this reason, it is used for a wide range of applications, and is used, for example, as a tile adhesive (see, for example, Patent Document 1), a repair or reinforcing material for a cement-based structure (for example, see Patent Document 2 or 3). However, in such applications, there are those that require a construction period as short as possible due to the need to remove restrictions on the use of the target structure at an early stage, and sufficiently high strength development is obtained in this direction at an early stage. For example, a fast-hardening cement composition using, for example, calcium aluminate as a fast-acting component is mainly used. Although the polymer cement has an initial adhesive force, it takes time depending on the type of cement used to mix the polymer before reaching a sufficient strength. In order to increase the strength development of the cement composition, the water content (water cement ratio) relative to the amount of cement contained should be as small as possible. Even in the polymer cement composition, when the water cement ratio is lowered, the strength development property including the early stage is enhanced, but on the other hand, the viscosity is increased and the construction workability is remarkably lowered. If water reducing agents are used in combination, an increase in viscosity is suppressed, and a lower water cement ratio can be achieved.
しかし、減水剤類は難溶性であり、使用量の増大と共にポリマーセメントでは所定のコンシステンシーを得ることが困難になる。このため減水剤類の使用を嫌うケースも見られ、このようなセメント組成物に対しては、強度増進成分を混和させることによって、高い強度発現性のセメント組成物を得ることも行われている。そして、このような強度増進成分としては、例えば、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、塩化カルシウム、蟻酸ナトリウム、蟻酸カルシウム等が知られている。(例えば、特許文献3〜5参照。)一方で、これらの強度増進剤をポリマーセメントに使用すると、スランプロスが大きくなり、施工作業時間を確保するのが困難になるので、使用には限界があり、従って十分高い強度発現性を得るには至らなかった。 However, the water reducing agents are hardly soluble, and it becomes difficult to obtain a predetermined consistency with the polymer cement as the usage amount increases. For this reason, there are cases in which the use of water reducing agents is disliked. For such cement compositions, it is also possible to obtain a cement composition having high strength by mixing a strength enhancing component. . As such strength enhancing components, for example, calcium nitrate, calcium nitrite, calcium chloride, sodium formate, calcium formate and the like are known. (For example, refer to Patent Documents 3 to 5.) On the other hand, when these strength enhancers are used in polymer cement, slump loss increases and it becomes difficult to secure construction work time, so there is a limit to use. Therefore, a sufficiently high strength expression could not be obtained.
本発明は、スランプロスを増大させることなく高い強度発現性をポリマーセメント組成物に付与することができる強度増進剤を提供することを課題とする。また、良好なコンシステンシーを確保でき、初期から中長期にわたって高い強度発現性を有する高強度ポリマーセメント組成物を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a strength enhancer that can impart high strength development to a polymer cement composition without increasing slump loss. Another object of the present invention is to provide a high-strength polymer cement composition that can ensure good consistency and has high strength development from the initial stage to the middle and long term.
本発明者は、前記課題解決のため検討を行った結果、特定の水和活性無機物質を有効成分とする強度増進剤がポリマーセメント組成物の強度発現性を飛躍的に高めることができ、しかもポリマーセメント組成物の施工性を初めとする他の性状に支障を及ぼさず、また減水剤を併用しなくとも高い強度発現性が得られたことから本発明を完成するに至った。 As a result of studies to solve the above problems, the present inventor has found that a strength enhancer containing a specific hydration active inorganic substance as an active ingredient can dramatically increase the strength development of the polymer cement composition, and The present invention was completed because high strength development was obtained without affecting the other properties such as the workability of the polymer cement composition and without using a water reducing agent.
即ち、本発明は、次の(1)〜(2)で表すポリマーセメント組成物用強度増進剤、及び(3)で表す高強度ポリマーセメント組成物である。(1)酸化カルシウム及び石膏類を有効成分とするポリマーセメント組成物用強度増進剤。(2)ポリマーセメント組成物が減水剤類を含有しないものである前記(1)のポリマーセメント組成物用強度増進剤。(3)減水剤類を含有せず、前記(1)又は(2)のポリマーセメント用強度増進剤と速硬性セメントとポリマーを含有してなる高強度ポリマーセメント組成物。 That is, this invention is a strength enhancer for polymer cement compositions represented by the following (1) to (2), and a high strength polymer cement composition represented by (3). (1) A strength enhancer for polymer cement compositions containing calcium oxide and gypsum as active ingredients. (2) The strength enhancer for polymer cement composition according to (1) above, wherein the polymer cement composition does not contain a water reducing agent. (3) A high-strength polymer cement composition which does not contain water reducing agents and contains the strength enhancer for polymer cement of the above (1) or (2), a fast-hardening cement and a polymer.
本発明によれば、施工性を初めとする他の性状に支障を及ぼすことなく、ポリマーセメント組成物の強度発現性を飛躍的に高めることができる。しかも、減水剤類を使用することなくポリマーセメント組成物の強度を高めることができるので、減水剤類の使用によって減退されがちなポリマーセメント本来の特徴も十分維持できる。 According to the present invention, the strength development property of the polymer cement composition can be remarkably enhanced without affecting other properties such as workability. In addition, since the strength of the polymer cement composition can be increased without using water reducing agents, the original characteristics of polymer cement that tends to be reduced by the use of water reducing agents can be sufficiently maintained.
本発明のポリマーセメント組成物用強度増進剤は、酸化カルシウム及び石膏類を有効成分とするものである。有効成分のうち酸化カルシウムは、水和反応活性を有しているものなら何れの酸化カルシウムでも良い。これは、酸化カルシウム単体物であっても、例えば石灰石を主成分とする焼成クリンカ中に遊離CaOとして存在するものであっても良い。本発明のポリマーセメント組成物用強度増進剤中の酸化カルシウムの含有量は、好ましくは10〜80質量%とする。10質量%未満では強度増進作用が弱過ぎることがあるので適当ではなく、また80質量%を超えると、セメント組成物が異常膨張を起こすことがあるので適当ではない。より好ましくは20〜55質量%とする。また、酸化カルシウムの粒度は特に制限されないが、円滑性状発現作用と制御し易い反応活性を得る上で好ましくは、ブレーン比表面積2000〜5000cm2/gとする。 The strength enhancer for polymer cement composition of the present invention comprises calcium oxide and gypsum as active ingredients. Of the active ingredients, calcium oxide may be any calcium oxide as long as it has hydration reaction activity. Even if this is a calcium oxide simple substance, it may exist as free CaO in the baking clinker which has limestone as a main component, for example. The content of calcium oxide in the strength enhancer for polymer cement composition of the present invention is preferably 10 to 80% by mass. If the amount is less than 10% by mass, the strength enhancing action may be too weak, which is not suitable. On the other hand, if it exceeds 80% by mass, the cement composition may cause abnormal expansion. More preferably, the content is 20 to 55% by mass. The particle size of calcium oxide is not particularly limited, but is preferably a brane specific surface area of 2000 to 5000 cm 2 / g in order to obtain a smooth activity and an easily controllable reaction activity.
また、有効成分のうち、石膏類は特には限定されず、例えば無水石膏、半水石膏、二水石膏が挙げられ、原料履歴も特に問わず、例えば各種の化学石膏でも良い。好ましくは、特に中長期の強度発現性が増進し易いことからII型無水石膏を使用する。本発明のポリマーセメント組成物用強度増進剤中の石膏類の含有量は、好ましくは5〜70質量%、5質量%未満では強度増進作用が弱過ぎることがあるので適当ではなく、また70質量%を超えると、凝結が遅延し過ぎることがあるので適当ではない。より好ましくは10〜50質量%とする。また、酸化カルシウムの粒度は特に制限されないが、円滑な強度発現作用と制御し易い適度な反応活性を得る上で、好ましくは、ブレーン比表面積2000〜5000cm2/gとする。 Of the active ingredients, the gypsum is not particularly limited, and examples thereof include anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, and dihydrate gypsum. Preferably, type II anhydrous gypsum is used because strength development in the medium to long term is easy to promote. The content of gypsum in the strength enhancer for the polymer cement composition of the present invention is preferably 5 to 70% by mass and less than 5% by mass because the strength enhancing action may be too weak. If it exceeds%, the setting may be delayed too much, which is not suitable. More preferably, the content is 10 to 50% by mass. The particle size of calcium oxide is not particularly limited, but is preferably a brane specific surface area of 2000 to 5000 cm 2 / g in order to obtain a smooth reaction of strength and a moderate reaction activity that is easy to control.
本発明のポリマーセメント組成物用強度増進剤は、本発明の効果を実質喪失させない範囲で、前記酸化カルシウムと石膏類以外の成分の含有も許容される。このような成分として例えばケイ酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等を挙げることができる。 The strength enhancer for polymer cement composition of the present invention can contain components other than calcium oxide and gypsum as long as the effects of the present invention are not substantially lost. Examples of such components include calcium silicate, magnesium oxide, aluminum oxide and the like.
本発明のポリマーセメント組成物用強度増進剤は、使用可能なポリマーセメント組成物の構成成分が特に限定されるものではなく、何れのポリマーセメント組成物にも使用できる。また、構成成分に減水剤類を含まないポリマーセメント組成物にも好適に使用できる。ここで減水剤類とは、モルタルやコンクリートに使用できる減水剤、分散剤、流動化剤、高性能減水剤、AE減水剤、及び高性能AE減水剤と称されているものが該当する。 The strength enhancer for a polymer cement composition of the present invention is not particularly limited as to the constituent components of the polymer cement composition that can be used, and can be used for any polymer cement composition. Moreover, it can be used conveniently also for the polymer cement composition which does not contain water reducing agents in a component. Here, the water reducing agents correspond to water reducing agents, dispersing agents, fluidizing agents, high performance water reducing agents, AE water reducing agents, and high performance AE water reducing agents that can be used for mortar and concrete.
また、本発明の高強度ポリマーセメント組成物は、前記の本発明によるポリマーセメント用強度増進剤と速硬性セメントとポリマーを含有してなり、且つ減水剤類を含有しないものである。本発明の高強度ポリマーセメント組成物に含有する速硬性セメントは、水硬性のセメントであって、例えばカルシウムアルミネートやアルミン酸ナトリウム等の速効成分を含有するセメントである。具体的には、例えば超早強ポルトランドセメントや普通ポルトランドセメントを初めとする各種ポルトランドセメントとアルミナセメントの混合物、ジェットセメントと称されているものを挙げることができる。また、普通ポルトランドセメントにカルシウムアルミネート等の速効成分を混和したものでも良い。 The high-strength polymer cement composition of the present invention contains the above-described strength-enhancing agent for polymer cement according to the present invention, fast-hardening cement and polymer, and does not contain water reducing agents. The fast-setting cement contained in the high-strength polymer cement composition of the present invention is a hydraulic cement, for example, a cement containing a fast-acting component such as calcium aluminate or sodium aluminate. Specifically, for example, a mixture of various Portland cements and alumina cements such as ultra-early strong Portland cement and ordinary Portland cement, and what is called jet cement can be mentioned. Ordinary Portland cement may be mixed with a rapid action component such as calcium aluminate.
本発明の高強度ポリマーセメント組成物における前記ポリマーセメント用強度増進剤の含有量は特に限定されるものではないが、好ましくは、セメント含有量100質量部に対し、前記ポリマーセメント用強度増進剤1〜15質量部とする。前記ポリマーセメント用強度増進剤が1質量部未満では強度向上が見られないことがあるため適当ではなく、15質量部を超えると過膨張することがあるので適当ではない。 The content of the strength enhancer for polymer cement in the high strength polymer cement composition of the present invention is not particularly limited, but preferably the strength enhancer for polymer cement 1 with respect to 100 parts by mass of cement. ˜15 parts by mass. If the strength enhancer for polymer cement is less than 1 part by mass, the strength may not be improved, so that it is not suitable. If it exceeds 15 parts by mass, it may be excessively expanded, and thus not suitable.
また、本発明の高強度ポリマーセメント組成物に含有するポリマーはポリマーセメント形成のためのポリマーを含有する。ポリマーとしてはポリマーディスパージョンや再乳化粉末樹脂が挙げられる。具体的なポリマーディスパージョンとしては、JIS A 6203に規定されているようなポリアクリル酸エステル、スチレンブタジエン又はエチレン酢酸ビニルを有効成分とするものなどが例示される。また、具体的な再乳化粉末樹脂としては、JIS A 6203に規定されているようなポリアクリル酸エステル、スチレンブタジエン、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニル/バーサチック酸ビニルエステル、酢酸ビニル/バーサチック酸ビニル/アクリル酸エステルを有効成分とするものなどが例示される。ポリマーディスパージョンと再乳化粉末樹脂は併用したものでも良い。ポリマーの含有により付着力、遮水性、曲げ強度、ひび割れ抵抗、耐食性、変形性等を付与又は向上することができる。ポリマーの含有量は、セメント含有量100質量部に対し、固形分換算で2〜30質量部が好ましい。2質量部未満では前記の特性が殆ど付与されず、また30質量部を超えると強度が向上せず、粘性も高くなり過ぎて施工性が悪化するので適当ではない。より好ましくは15〜20質量部とする。 The polymer contained in the high-strength polymer cement composition of the present invention contains a polymer for forming a polymer cement. Examples of the polymer include polymer dispersion and re-emulsified powder resin. Specific examples of the polymer dispersion include those having polyacrylic acid ester, styrene butadiene or ethylene vinyl acetate as active ingredients as defined in JIS A6203. Specific examples of the re-emulsified powder resin include polyacrylic acid ester, styrene butadiene, ethylene vinyl acetate, vinyl acetate / versaic acid vinyl ester, vinyl acetate / vinyl versatate / acrylic as specified in JIS A 6203. The thing etc. which use an acid ester as an active ingredient are illustrated. The polymer dispersion and the re-emulsified powder resin may be used in combination. By containing the polymer, adhesion, water shielding, bending strength, crack resistance, corrosion resistance, deformability, etc. can be imparted or improved. The content of the polymer is preferably 2 to 30 parts by mass in terms of solid content with respect to 100 parts by mass of the cement content. If it is less than 2 parts by mass, the above properties are hardly imparted, and if it exceeds 30 parts by mass, the strength is not improved and the viscosity becomes too high and the workability deteriorates. More preferably, the content is 15 to 20 parts by mass.
本発明の高強度ポリマーセメント組成物は、減水剤類を含有しないものである。減水剤を含有すると凝結が遅延したり、強度低下し易くなるため好ましくない。また、本発明の高強度ポリマーセメント組成物は本発明の効果を喪失させるものでない限り、減水剤類以外の成分は適宜含有することができる。好適な含有成分を例示すると、細骨材、粗骨材、保水剤、繊維、凝結調整剤、撥水剤、白華防止剤、乾燥収縮低減剤、ポゾラン反応物質、消泡剤、増量材等が挙げられる。 The high-strength polymer cement composition of the present invention does not contain water reducing agents. Containing a water reducing agent is not preferable because the setting is delayed or the strength is easily lowered. Moreover, unless the high-strength polymer cement composition of this invention loses the effect of this invention, components other than water reducing agents can be contained suitably. Examples of suitable components include fine aggregates, coarse aggregates, water retention agents, fibers, setting modifiers, water repellents, white flower inhibitors, drying shrinkage reducing agents, pozzolanic reactants, antifoaming agents, fillers, etc. Is mentioned.
本発明の高強度ポリマーセメント組成物の製造方法は特に限定されるものではない。好適な一例を示すと、ポリマーセメント用強度増進剤を含む各配合材料をモルタルベースとする時はモルタル混練器、コンクリートベースとする時はコンクリート用の混練器に、それぞれ一括投入し、旋回羽根で混合しながら混練水を加えることでフレッシュ状態の高強度ポリマーセメント組成物を作製することができる。尚、混練水の量はセメント配合量100質量部に対し、好ましくは25〜50質量部とする。25質量部未満では流動性が極端に低下し施工性が悪化することがあるので適当ではなく、50質量部を超えると高強度化が達成し難くなるので適当ではない。好ましくは、混練水量を27〜35質量部とすると施工性と強度発現性がバランス良く良好となる。 The method for producing the high-strength polymer cement composition of the present invention is not particularly limited. As a suitable example, when each compounding material containing a polymer cement strength enhancer is used as a mortar base, it is put all together into a mortar kneader, and when it is used as a concrete base, it is put into a concrete kneader. A fresh high strength polymer cement composition can be prepared by adding kneading water while mixing. The amount of kneading water is preferably 25 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement. If it is less than 25 parts by mass, the fluidity may be extremely lowered and the workability may be deteriorated, so that it is not appropriate. If it exceeds 50 parts by mass, it is difficult to achieve high strength. Preferably, when the amount of the kneading water is 27 to 35 parts by mass, the workability and the strength development are well balanced.
以下、実施例により本発明を具体的に詳しく説明するが、本発明はここに表した実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples, but the present invention is not limited to the examples shown here.
[強度増進剤の作製] 生石灰(ブレーン比表面積3000cm2/g)及び天然II型無水石膏(ブレーン比表面積8000cm2/g)を原料とし、表1の配合割合となるようヘンシェル型ミキサーで乾式混合し、強度増進剤を作製した。 [Preparation of Strength Promoter] Using quicklime (brane specific surface area of 3000 cm 2 / g) and natural type II anhydrous gypsum (brane specific surface area of 8000 cm 2 / g) as raw materials, dry mixing with a Henschel mixer so that the blending ratios shown in Table 1 are obtained. Thus, a strength enhancer was produced.
[ポリマーセメントモルタルの作製] 前記の如く作製した強度増進剤と次に表すA〜Fから選定される材料と水を、表2k配合量となるようホバートミキサに投入し、温度約20℃で3分間混練し、ポリマーセメントモルタルを作製した。 [Preparation of polymer cement mortar] The strength enhancer prepared as described above, the material selected from A to F shown below, and water were put into a Hobart mixer so as to have the blending amounts shown in Table 2k. The polymer cement mortar was prepared by kneading for a minute.
A1;速硬セメント(太平洋セメント株式会社製、商品名;スーパージェットセメント)
A2;普通ポルトランドセメント(太平洋セメント株式会社製)
B1;スチレンブタジエンゴムを有効成分とするポリマーディスパージョン(太平洋マテリアル株式会社製、商品名;太平洋CX−B)
B2;スチレン・アクリルを有効成分とする再乳化粉末樹脂(ニチゴーモビニール社製、商品名;モビニール)
C;細骨材(山形産硅砂5号)
D;硝酸カルシウム(市販試薬)
A1: Fast-hardening cement (trade name; Super Jet Cement, manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd.)
A2: Normal Portland cement (manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd.)
B1: Polymer dispersion containing styrene butadiene rubber as an active ingredient (trade name; Taiheiyo CX-B, manufactured by Taiheiyo Materials Co., Ltd.)
B2: Re-emulsifying powder resin containing styrene / acrylic as an active ingredient (Nichigomo Vinyl, trade name: Mobile)
C: Fine aggregate (Yamagata cinnabar No.5)
D: Calcium nitrate (commercially available reagent)
作製したポリマーセメントモルタルに対し、次の評価を行った。
[コンシステンシーの評価] 作製したポリマーセメントモルタルについて、JIS R 5201に準拠した方法で、20℃の屋内で、15回落下運動を行ったときのフロー値を測定した。その結果を表3に表す。
The following evaluation was performed on the produced polymer cement mortar.
[Evaluation of Consistency] With respect to the produced polymer cement mortar, the flow value was measured when the falling motion was performed 15 times indoors at 20 ° C. by a method based on JIS R 5201. The results are shown in Table 3.
[圧縮強度の評価] 作製したポリマーセメントモルタルを内径50mmで長さ100mmの円筒管内に充填し、20℃の温度下で3時間気中養生した後脱型してモルタル供試体を作製した。該モルタル供試体を、JSCE−G505−1999「円柱供試体を用いたモルタル又はセメントペーストの圧縮強度試験方法」に準じて、圧縮強度を測定した。その結果を表3に表す。 [Evaluation of Compressive Strength] The produced polymer cement mortar was filled in a cylindrical tube having an inner diameter of 50 mm and a length of 100 mm, and was cured in air at a temperature of 20 ° C. for 3 hours, and then demolded to prepare a mortar specimen. The compressive strength of the mortar specimen was measured according to JSCE-G505-1999 “Method for testing compressive strength of mortar or cement paste using a cylindrical specimen”. The results are shown in Table 3.
表3の結果より、本発明の強度増進剤を使用したポリマーセメントモルタルは良好なコンシステンシーであることを反映した140mm前後の安定したフロー値を呈し、且つ減水剤を使用しなくとも高い初期強度発現性が得ら、中長期の圧縮強度も高い値となった。これに対し従前の強度促進剤を使用したポリマーセメントモルタルはスランプロスが見られ、低いフロー値しか得られずコンシステンシーが不良であった。 From the results shown in Table 3, the polymer cement mortar using the strength enhancer of the present invention exhibits a stable flow value of around 140 mm reflecting the good consistency, and high initial strength without using a water reducing agent. When expression was obtained, the mid- to long-term compressive strength was also high. On the other hand, the polymer cement mortar using the conventional strength accelerator showed slump loss, only a low flow value was obtained, and the consistency was poor.
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