(57)【要約】【課題】本発明の課題は、気中養生において十分な防水性の付与に加え、セメント系硬化体の強度向上を可能とする含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤を提供することである。【解決手段】上記課題を解決するために、含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤であって、炭素数が２〜１０の脂肪酸と２価金属との脂肪酸２価金属塩（Ａ）と、下記式(１)で表される２５℃で液状のポリオキシアルキレン誘導体（Ｂ）との水溶液からなる含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤を提供する。2020105052.tif 000013【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤であって、炭素数が２〜１０の脂肪酸と２価金属との脂肪酸２価金属塩（Ａ）と、下記式(１)で表される２５℃で液状のポリオキシアルキレン誘導体（Ｂ）との水溶液からなる含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤。
【化１】
2020105052.tif 000012
（式（１）において、Ｒ１は炭素数１〜３０の炭化水素基及び水素原子からなる群より選ばれた一種以上であり、Ｒ２は水素原子及びメチル基からなる群より選ばれた一種以上であり、ＡＯはそれぞれ独立して炭素数２〜４のオキシアルキレン基から選ばれる一種以上であり、ｎは前記オキシアルキレン基ＡＯの平均付加モル数であり、１〜１００の数を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤に関する。詳しくは、セメント系硬化体の吸水を抑制し、強度を向上させる含浸型の耐久性向上剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント、モルタル、コンクリート等のセメント系硬化体は、土木建造物、建築構造物及びコンクリート製品などに広く使用されている。近年、建造物の耐震性や長寿命化が求められ、高耐久性コンクリートの需要が高まっている。
【０００３】
セメント系硬化体の劣化の大部分は、コンクリートへの水の侵入が関わっており、それを防ぐことでセメント系硬化体の耐久性向上につながることが知られている。セメント系硬化体表面に施工する主な防水方法として、アスファルト防水、シート防水、塗膜防水、浸透性塗布防水等が挙げられる。特に浸透性塗布防水は、広範囲や複雑な形状のセメント系硬化体への塗布が可能であり、セメント系硬化体の状況に関係なく施工することができるため、施工が容易な点が優れている。浸透性塗布防水の一例として、例えば、コンクリート中のカルシウムイオン等と反応することで防水性を付与するケイ酸ソーダ水溶液を塗布することが知られている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】笠井芳夫・小林正几編著、「セメント・コンクリート用混和材料」、技術書院、１９９３年発行、ｐ．４２３−４２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非特許文献１記載の方法では、吸水抑制効果は発現するが、十分な強度向上が得られなかった。また、吸水抑制効果を発現させるためには、散水やシート養生といった湿潤養生が必須であり、十分な湿潤養生が難しい広範囲への施工には課題が残る。
そこで本発明の課題は、気中養生において十分な防水性の付与に加え、セメント系硬化体の強度向上を可能とする含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤を提供することである。
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、特定の炭素数の脂肪酸２価金属塩とポリオキシアルキレン誘導体を含む水溶液を、セメント系硬化体の耐久性向上剤として使用することで、上記の課題を解決することの知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は次の[１]である。
[１]含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤であって、炭素数が２〜１０の脂肪酸と２価金属との脂肪酸２価金属塩（Ａ）と、下記式(１)で表される２５℃で液状のポリオキシアルキレン誘導体（Ｂ）との水溶液からなる含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤。
【化１】
2020105052.tif 000002
（式（１）において、Ｒ１は炭素数１〜３０の炭化水素基及び水素原子からなる群より選ばれた一種以上であり、Ｒ２は水素原子及びメチル基からなる群より選ばれた一種以上であり、ＡＯはそれぞれ独立して炭素数２〜４のオキシアルキレン基から選ばれる一種以上であり、ｎは前記オキシアルキレン基ＡＯの平均付加モル数であり、１〜１００の数を表す。）
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、気中養生において十分な防水性の付与に加え、セメント系硬化体の強度向上を可能とする含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤］
本発明の含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤は、炭素数が２〜１０の脂肪酸と２価金属との脂肪酸２価金属塩（Ａ）と、２５℃で液状のポリオキシアルキレン誘導体（Ｂ）との水溶液からなることを特徴とする。
ここで、含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤とは、セメント、モルタル、コンクリート等のセメント系硬化体の表面に塗布することで、セメント系硬化体の表層に存在する微細な孔や隙間を埋めることができ、前記セメント系硬化体の耐久性向上を図るものである。
また、ここでいう耐久性向上とは、含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤をセメント系硬化体の表面に塗布することで、セメント系硬化体の防水性及び強度が向上することをいう。
そして、防水性とは、セメント系硬化体の吸水量から評価されるものであり、強度とは、ＪＩＳ  Ｒ５２０１（セメントの物理試験方法）に準拠して測定される圧縮強度から評価されるものである。
【００１０】
＜炭素数が２〜１０の脂肪酸と２価金属との脂肪酸２価金属塩（Ａ）＞
本発明の含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤は、炭素数が２〜１０である脂肪酸と２価金属との２価脂肪酸金属塩（Ａ）を含有することを特徴とする。この２価脂肪酸金属塩とは、２価金属イオンと２分子の脂肪酸に由来するカルボン酸イオンからなる塩であり、具体的には以下の式（２）で表されるものである。
【００１１】
【化２】
2020105052.tif 000003
ここで、上記式（２）において、ＲＣＯＯ−は、炭素数２〜１０の脂肪酸（ＲＣＯＯＨ）に由来する一価カルボン酸イオンであり、Ｒは炭素数１〜９の炭化水素基である。Ｍは２価金属であり、Ｍ２+は前記２価金属に由来する２価金属イオンである。
【００１２】
ここで、前記２価脂肪酸金属塩を構成する脂肪酸（ＲＣＯＯＨ）は、直鎖脂肪酸でも分岐鎖脂肪酸でも良いが、分岐鎖脂肪酸がより好ましい。この脂肪酸の炭素数が１０より大きいと、セメント系硬化体表面の微細孔等を埋めることができず、耐久性を向上させることができなくなる。炭素数を９以下とすることで、耐久性向上効果をより発揮することができより好ましい。
２価脂肪酸金属塩を構成する脂肪酸は、具体的には、直鎖脂肪酸として、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ノナン酸等が好ましく、カプロン酸又はカプリル酸がより好ましく、カプロン酸が特に好ましい。また、分岐鎖脂肪酸としては、イソ酪酸、イソ吉草酸、２-エチルヘキサン酸、イソノナン酸等が好ましく、２−エチルヘキサン酸又はイソノナン酸がより好ましく、２−エチルヘキサン酸が特に好ましい。
【００１３】
２価脂肪酸金属塩を構成する２価金属は、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属であることが好ましく、マグネシウムがより好ましい。
【００１４】
＜２５℃で液状のポリオキシアルキレン誘導体（Ｂ）＞
本発明の含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤は、下記式(１)で表される２５℃で液状のポリオキシアルキレン誘導体（Ｂ）を含有することを特徴とする。
【化３】
2020105052.tif 000004
【００１５】
上記式（１）で表されるポリオキシアルキレン誘導体（Ｂ）は、２５℃で液状であることを特徴とする。
２５℃で液状であるポリオキシアルキレン誘導体（Ｂ）は、取り扱い良く使用することができる。
【００１６】
式（１）において、Ｒ１は炭素数１〜３０の炭化水素基及び水素原子からなる群より選ばれた一種であり、Ｒ１の炭素数は１〜２２が好ましく、１〜１８がさらに好ましい。Ｒ１は具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、イソステアリル基などが挙げられる。
【００１７】
式（１）において、Ｒ２は水素原子及びメチル基からなる群より選ばれた一種以上であり、水素原子であることがより好ましい。式（１）において、Ｒ１とＲ２の組み合わせとしては、Ｒ１が炭素数１〜８の炭化水素基、Ｒ２が水素原子であるものが、耐久性向上が優れる点でさらに好ましい。
【００１８】
式（１）において、ＡＯはそれぞれ独立して炭素数２〜４のオキシアルキレン基から選ばれる一種以上である。炭素数２〜４のオキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基、オキシテトラメチレン基等が挙げられる。炭素数２のオキシアルキレン基と一種以上の炭素数３〜４のオキシアルキレン基から選ばれる二種以上がより好ましい。また、オキシアルキレン基は、ランダムに付加されていても、ブロック状に付加されていても良い。
【００１９】
式（１）において、ＡＯの平均付加モル数は、１〜１００である。上限値として、好ましくは５０以下であり、より好ましくは３０以下であり、更に好ましくは２０以下である。
【００２０】
本発明の含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤において、前記（Ａ）成分と（Ｂ）成分との混合割合は、特に限定されないが、好ましくは（Ａ）１〜５０質量部：（Ｂ）９９〜５０質量部である。より好ましくは（Ａ）５〜４０質量部：（Ｂ）９５〜６０質量部、さらに好ましくは（Ａ）１０〜３５質量部：（Ｂ）９０〜６５質量部、特に好ましくは（Ａ）２０〜３０質量部：（Ｂ）８０〜７０質量部である。
（Ａ）成分と（Ｂ）成分との混合割合を前記範囲内とすることで、気中養生において吸水をより抑制でき、セメント系硬化体の強度をより向上させることができる。
【００２１】
＜水溶液＞
本発明の含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤は、水溶液であること特徴とする。水溶液とすることで、広範囲や複雑な形状のセメント系硬化体への塗布を簡単に実施することができる。さらに、現場において、上記（Ａ）成分と（Ｂ）成分と水を混合するだけでよいので、より簡単に含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤を作成することができる。
【００２２】
本発明の含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤は、前記（Ａ）成分と（Ｂ）成分との合計含有量が、好ましくは１〜７０質量％の範囲で含む水溶液である。下限値としては、より好ましくは１０質量％以上であり、さらに好ましくは２０質量％以上である。上限値としては、より好ましくは５０質量％以下であり、さらに好ましくは４０質量％以下である。
（Ａ）成分と（Ｂ）成分との合計含有量を前記範囲内とすることで、セメント系硬化体へより耐久性向上効果を付与することができる。
【００２３】
本発明の含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤は、モルタル、コンクリートなどのセメント系硬化体の表面に塗布や噴霧して使用する。
含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤の塗布、散布または吹付けをする方法としては、例えば、塗布をするには、水溶液をセメント系硬化体に塗りつけることができる刷毛やローラーなどいずれでも使用することができる。また、散布や吹付けをするには、手押しポンプ式の吹付け機、機械式の吹付け機等のいずれでも使用することができる。施工時の温度は特に制限されないが、好ましくは５〜３５℃である。
【００２４】
本発明の含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤の使用量は特に限定されるものではないが、１ｍ２当たり５０〜５００ｇの範囲で使用することが好ましく、１００〜４００ｇがより好ましい。５０ｇ以上とすることにより、吸水抑制効果や強度向上効果を十分に発揮することができる。また、５００ｇ以下とすることにより、使用量を低減することができる。
【００２５】
本発明の含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤に使用できるセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、中庸熱、耐硫酸塩等のポルトランドセメントや、これらポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、エコセメント、白色セメント、超速硬セメント等が挙げられる。
【００２６】
本発明の含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤に使用できる骨材としては、通常のコンクリートやモルタルに使用できるものであれば特に限定されるものではなく、川砂、山砂、陸砂、砕砂、けい砂等の細骨材や、川砂利、山砂利、陸砂利、砕石、人工軽量骨材、高炉スラグ砕石及び再生骨材等の粗骨剤が挙げられる。
【００２７】
本発明の含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤は、その効果を阻害しない範囲で、他の添加剤（添加材）を使用することができる。他の添加剤としては、減水剤、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、乾燥収縮低減剤、消泡剤、空気量調整剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、膨張剤、流動化剤、気泡剤、分離抑制剤、保水剤、増粘剤、防水剤、養生剤等が挙げられる。
【実施例】
【００２８】
以下に、実施例を挙げて本発明を説明する。
<モルタルの製造>
中庸熱セメント（太平洋セメント社製）１００質量部、細骨材（山砂）１７０質量部を秤量し、強制練りミキサで空練り後、水３４質量部と減水剤（マリアリムＡＫＭ-６０Ｆ、日油（株）製）［対セメント０.６質量％］を加えて混練し、モルタルとした。モルタル温度は２０±２℃、ＪＩＳ  Ａ  １１１６「フレッシュコンクリートの単位容積質量試験方法及び空気量の質量による試験方法」に準拠して求めた単位容積質量は２,１５０±３０ｇ／Ｌであった。
実施例及び比較例に用いた脂肪酸２価金属塩（Ａ）（化合物Ａ−１〜Ａ−３）を表１に示し、ポリオキシアルキレン誘導体（Ｂ）（化合物Ｂ−１〜Ｂ−５）を表２に示す。また、塗布回数における吸水比と強度比の結果を表３に示し、各例における吸水比と強度比の結果を表４に示す。
【００２９】
（評価方法）
<供試体の作成>
上記モルタルを４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に充填し、１日後に脱型し供試体を得た。その後、耐久性向上剤を供試体１本当たり約４.３ｇ（約１５０ｇ／ｍ２）秤量し、得られた供試体に霧吹きを用いて全面に吹きつけ、吸水量及び圧縮強度まで、気中養生（２０±２℃、湿度６０±５％）を行った。複数塗布する場合、２回目を混練より７日後、３回目を混練より１４日後に塗布し、同様に気中養生を行い、供試体を得た。
【００３０】
<防水性の評価>
ＪＩＳ  Ａ１４０４（建築用セメント防水剤の試験方法）記載の吸水率測定に準拠し、１時間後の防水性を評価した。
混練から２０日経過した上記の供試体を約８０℃の乾燥機にて約８時間乾燥させ、乾燥時の質量を測定した。
混練から２１日経過した供試体の充填面を下面とし、かつ下部２ｃｍを常に浸水させながら、温度２０±３℃の室内に置き、１時間経過したところで取り出し、手早く浸水部分の水分を拭取り、直ちに秤量したときの質量を吸水時の質量とした。吸水量及び吸水比は下記の式で求めた。下記式より、吸水比の値が小さいほど、防水性に優れた含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤であるといえる。
【数１】
2020105052.tif 000005
【数２】
2020105052.tif 000006
【００３１】
<強度の評価>
混練から２８日経過した供試体を用いて、２８日後の圧縮強度の測定を行った。圧縮強度の測定は、ＪＩＳ  Ｒ５２０１（セメントの物理試験方法）に準拠した。強度比の値が大きいほど、強度向上性に優れた含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤であるといえる。
【数３】
2020105052.tif 000007
【００３２】
【表１】
2020105052.tif 000008
【００３３】
【表２】
2020105052.tif 000009
【００３４】
【表３】
2020105052.tif 000010
【００３５】
表３の結果より、本発明の含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤を用いた実施例１は、塗布回数が増加するにつれ、気中養生においてもモルタルの吸水を抑制し、強度を向上させられることが分かった。一方、（Ａ）成分を含有しない剤を塗布した比較例１は、気中養生では防水性及び強度の向上について十分な効果が得られないことがわかった。
【００３６】
【表４】
2020105052.tif 000011
【００３７】
表４の結果から、実施例２〜６と比較例２〜６を比較すると、本発明の含浸型セメント系硬化体耐久性向上剤を塗布した場合、気中養生においてもモルタルの吸水を抑制し、強度を向上させられることが分かった。
【００３８】
比較例２では、水のみを塗布したものであるが、気中養生でモルタルの吸水を抑制できないことがわかった。
比較例３はポリオキシアルキレン誘導体（Ｂ）の原液を塗布したものであり、モルタルの吸水抑制に劣る結果となった。
比較例４は、脂肪酸２価金属塩（Ａ）とポリオキシアルキレン誘導体（Ｂ）の原液を塗布したものであり、モルタルの吸水抑制及び強度向上に劣る結果となった。
比較例５では、脂肪酸２価金属塩（Ａ）のみを含有する水溶液を塗布したものであり、モルタルの強度が向上しないことがわかった。
比較例６では、脂肪酸２価金属塩を構成する脂肪酸の炭素数が本発明の範囲を外れるため、水溶液とすることができなかった。そして、霧吹きで噴霧できなかったため刷毛で塗布を行い評価した。結果としては、比較例１と同様の結果であり、当該脂肪酸２価金属塩ではモルタルの吸水抑制及び強度向上は見られなかった。