(57)【要約】【課題】  樹脂系接着剤と、該樹脂系接着剤の接着効果を充分に発揮できる蒸気養生可能なポリマーセメントモルタル硬化体用部材との組み合わせにより、高曲げ接着強度を維持することができる接着方法および該接着方法で製造したポリマーセメントモルタル硬化体を提供することを課題とする。【解決手段】  ポルトランドセメント、細骨材、ポリマーエマルジョン、高性能減水剤、消泡剤からなり、セメントが１００質量部、細骨材が１００〜２００質量部、ポリマーエマルジョンが固形分（有効成分）換算で５〜２２質量部、高性能減水剤が１〜３質量部、消泡剤が０．２〜２質量部、水が１６〜２５質量部からなるポリマーセメントモルタル硬化体用部材同士をエポキシ樹脂系接着剤で接着することにより曲げ接着強度に優れたポリマーセメントモルタル硬化体を得ることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーエマルジョンを含有してなるポリマーセメントモルタル硬化体用部材同士をエポキシ樹脂系接着剤で接着することを特徴とするポリマーセメントモルタル硬化体用部材同士の接着方法。
【請求項２】
ポリマーエマルジョンを含有してなるポリマーセメントモルタル硬化体用部材同士がエポキシ樹脂系接着剤で接着されていることを特徴とするポリマーセメントモルタル硬化体。
【請求項３】
ポリマーセメントモルタル硬化体用部材がポルトランドセメント、細骨材のみからなる骨材、ポリマーエマルジョン、高性能減水剤、および消泡剤とからなることを特徴とする請求項２記載のポリマーセメントモルタル硬化体。
【請求項４】
ポリマーセメントモルタル硬化体用部材の水セメント比が２５％以下であることを特徴とする請求項３記載のポリマーセメントモルタル硬化体。
【請求項５】
ポリマーセメントモルタル硬化体用部材の組成に高炉スラグ粉末、フライアシュ、シリカヒューム、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の粉末を含むことを特徴とする請求項３、および請求項４記載のポリマーセメントモルタル硬化体。
【請求項６】
ポリマーエマルジョンがポリ（メタ）アクリル酸エステル系水溶性ポリマーであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、および請求項５記載のポリマーセメントモルタル硬化体。
【請求項７】
ポルトランドセメントが早強ポルトランドセメントであることを特徴とする請求項３、請求項４、請求項５、および請求６記載のポリマーセメントモルタル硬化体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマーセメントモルタル硬化体用部材同士の接着方法および該部材同士の接着によって製造されるポリマーセメントモルタル硬化体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プレキャストパネル、暗きょブロック、マンホール、ハンドホール、コンクリートます、ベンチフリューム、水槽、ボックスカルバート、ケーブルトラフ、地下室、トンネル、Ｕ字形下水溝、各種擁壁、縁石、埋設型枠等において、各コンクリート部材同士が継手やボルト等で結着されたり、接着剤で接着されたりしている。
これは、その製造や運搬等に非常に手間がかかるため小さい部材を製造・運搬して現場で接合して大型製品化して、製造・運搬・施工等の省力化を図るためである。
【０００３】
プレキャストコンクリート部材同士の接着に用いられるシール材（接着剤）としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、醋酸ビニル樹脂、天然ゴム、スチレンブタジェンゴム、ネオプレンゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等を使用する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
また、コンクリート構築物を形成する複数のコンクリートブロック同士を接合するのに好適に使用される接着剤、この接着剤を収容した接着剤パック、及び前記接着剤を用いて実施されるコンクリートブロック接着工法、並びに、この接着工法において使用される接着剤供給装置に関する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、これらの技術はコンクリート製品部材同士を接着する際に、コンクリートの特性（コンクリートの配合等は従来の一般的な配合）はそのままにして、接着剤のみの観点から開発されたものであり、接着剤とコンクリートの両方の面からの親和性について検討されたものではないという問題点がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７５１１号公報
【特許文献２】特開２００２−１８００２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、高曲げ接着強度を維持することができる樹脂系接着剤と、該樹脂系接着剤の接着効果を充分に発揮できるポリマーセメントモルタル硬化体用部材との組み合わせによる接着方法および該部材同士の接着によって製造されるポリマーセメントモルタル硬化体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ポルトランドセメント、細骨材、ポリマー、減水剤及び消泡剤を組み合わせることによって、従来のコンクリート製品部材同士の接着よりも曲げ性能、曲げ接着性能、および耐久性に優れた部材と該部材に適した接着剤との組み合わせを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、ポリマーエマルジョンを含有してなるポリマーセメントモルタル硬化体用部材同士をエポキシ樹脂系接着剤で接着することを特徴とするポリマーセメントモルタル硬化体用部材同士の接着方法であり（請求項１）、該部材同士がエポキシ樹脂系接着剤で接着されていることを特徴とするポリマーセメントモルタル硬化体（請求項２）である。
そして、ポリマーセメントモルタル硬化体用部材がポルトランドセメント、細骨材のみからなる骨材、ポリマーエマルジョン、高性能減水剤、および消泡剤とからなることを特徴とする請求項２記載のポリマーセメントモルタル硬化体である（請求項３）。
次に、ポリマーセメントモルタル硬化体用部材の水セメント比が２５％以下であることを特徴とする請求項３記載のポリマーセメントモルタル硬化体である（請求項４）。
また、ポリマーセメントモルタル硬化体用部材の組成に高炉スラグ粉末、フライアシュ、シリカヒューム、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の粉末を含むことを特徴とする請求項３、および請求項４記載のポリマーセメントモルタル硬化体である（請求項５）。
そして、前記記載のポリマーエマルジョンがポリ（メタ）アクリル酸エステル系水溶性ポリマーであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、および請求項５記載のポリマーセメントモルタル硬化体である（請求項６）。
さらに、ポルトランドセメントが早強ポルトランドセメントであることを特徴とする請求項３、請求項４、請求項５、および請求６記載のポリマーセメントモルタル硬化体である（請求項７）。
【０００８】
本発明に用いるポリマーセメントモルタル硬化体は、次の方法によって製造することができる。
すなわち、本発明のポリマーセメントモルタル硬化体用部材は、セメントが１００質量部、細骨材が１００〜２００質量部、ポリマーエマルジョンが固形分（有効成分）換算で５〜２２質量部、減水剤が１〜３質量部、消泡剤が０．２〜２質量部、水が１６〜２５質量部からなることを特徴とする。
さらに、該ポリマーセメントモルタル硬化体用部材同士を接着剤で結着することにより大型のポリマーセメントモルタル硬化体を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来のコンクリート製品部材同士の接着の場合よりも曲げ性能、曲げ接着性能、止水性、および耐久性に優れた、ポリマーセメントモルタル硬化体用部材同士の接着方法、および該部材同士の接着によって製造されたポリマーセメントモルタル硬化体を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に用いられるポリマーセメントモルタル硬化体用部材およびその製造方法について説明する。
【００１１】
本発明において用いられる結合材は、水硬性結合材であれば良く、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、混合セメント、エコセメント、特殊セメント等の何れでも良いが、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントが好ましく、気中養生の場合は普通ポルトランドセメントおよび早強ポルトランドセメントが、蒸気養生の場合は早強ポルトランドセメントが特に好ましい。
【００１２】
本発明に用いられるポリマーセメントモルタル硬化体用部材の骨材は、細骨材のみである。該細骨材は、特に限定されるものではなく、通常コンクリート製品に使用される細骨材であれば良い。例えば、静岡県小笠産陸砂（表乾密度２．６０ｇ／ｃｍ3）が例示される。
【００１３】
本発明におけるポリマーエマルジョンとしては、曲げ強度の発現からアクリル系エマルジョンとアクリル−スチレン系エマルジョンが好ましく、アクリル系エマルジョンがより好ましい。
該アクリル系エマルジョンは、（メタ）アクリル酸エステル単量体から選ばれる１種以上の単量体を含む単量体組成物を乳化重合して得ることができる。（メタ）アクリル酸エステル単量体としては、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、メチルメタクリレートが好ましい。
本発明におけるポリマーエマルジョンの好ましい粒子径は５０〜４００ｎｍであり、さらに好ましくは１００〜２００ｎｍである。
また、本発明におけるポリマーエマルジョンの固形分としては、３０〜７０質量％であることが好ましく、さらに好ましくは４５〜７０質量％である。
さらに、本発明におけるポリマーエマルジョンの粘度は、２００mPa・s以下が好ましく、１００mPa・s以下がより好ましい。
【００１４】
固形分が３０質量%より小さいと、ポリマーエマルジョンに含まれる水量と細骨材に付着する表面水量だけで、ポリマーセメントモルタルの単位水量を上回る恐れがあるため、現実的ではない。粒子径が４００ｎm以上になると、セメント粒子間の充填効果やボールベアリング効果が低減されるため、本発明の目的である高強度ポリマーセメントモルタルをつくる観点から適用されない。粘度が２００mPa・s以上になると、練り上がりのポリマーセメントモルタルは粘性が高く、型枠への充填効果が悪くなり、均一なコンクリート製品が得られない。
【００１５】
ポリマーエマルジョンの配合量は、セメント１００質量部に対して固形分（有効成分）換算で５〜２２質量部が好ましく、８〜１４質量部がより好ましい。ポリマーエマルジョンの配合量がセメント１００質量部に対して固形分（有効成分）換算で５質量部未満では、流動性が低下し、曲げ強度が低下するので、好ましくない。一方、ポリマーエマルジョンの配合量がセメント１００質量部に対して固形分（有効成分）換算で２２質量部を超えると、ポリマーの補強効果による曲げ強度の増加分よりも、セメント硬化体の占める量の減少による曲げ強度の低下分のほうが大きくなるため、ポリマーセメントモルタル複合体としての曲げ強度が低下し始める。
【００１６】
本発明における高性能減水剤としては、通常コンクリートに用いられるAEでない高性能減水剤であれば何でもよいが、減水効果の高いものが望ましい。例えば、ポリカルボン酸エーテル系高性能減水剤が例示される。
【００１７】
本発明における消泡剤としては、シリコーン系エマルジョンや特殊非イオン界面活性剤が例示される。一般に、セメントモルタル中にセメント混和用ポリマーエマルジョンを混入すると著しく発泡し、必要以上の空気連行を伴うため、緻密な高強度ポリマーセメントモルタル硬化体をつくるには、適当な消泡剤を添加する必要がある。消泡剤の添加方法としては、予めポリマーエマルジョンの製造時に添加してもよく、ポリマーエマルジョンの製造時に添加せずポリマーセメントモルタル練り混ぜ時に添加してもよく、また、ポリマーエマルジョンの製造時に一部添加し、ポリマーセメントモルタル練り混ぜ時にさらに添加することもできる。
【００１８】
消泡剤の配合量は、セメント１００質量部に対して０．２〜２質量部が好ましい。消泡剤の配合量がセメント１００質量部に対して０．２質量部未満では、ポリマーセメントモルタルの連行気泡を十分に消すことができず、その結果、曲げ強度が低下するので、好ましくない。一方、消泡剤の配合量がセメント１００質量部に対して２質量部以上になると、連行気泡の大部分がすでに消されているため、あまり効果がなく、不経済になる。
【００１９】
また、ポリマーセメントモルタル硬化体用部材の部材同士の接着に使用される接着剤としては、特に限定されるものではなく、通常コンクリート部材同士の接着に使用されるものであれば良いが、特に好ましくはエポキシ樹脂系接着剤が良い。例えば、エポボンドＥＰ−３（商品名、アオイ化学工業製）、ＥＰ４０（商品名、セメダイン製）、ショーボンド♯１０１（商品名、ショーボンド建設製）、ボンドトップＷＧ（商品名、アオイ化学工業製）等のエポキシ樹脂系接着剤が例示される。
【００２０】
本発明のポリマーセメントモルタル硬化体を部材として、部材同士を接着する場合、プライマーを使用しなくても十分な接着強度を確保することができる。
また、プライマーを使用する場合でも、プライマーは特に限定されるものではなく、通常コンクリート部材同士の接着の際のプライマー処理に使用されるものであれば良い。例えば、エポキシ樹脂系接着剤専用プライマーが例示される。
【００２１】
次に本発明に用いられるポリマーセメントモルタル硬化体用部材の配合について説明する。
セメントは、６３０〜１０７０ｋｇ／ｍ3である。
細骨材は、１０７０〜１２６０ｋｇ／ｍ3である。
ポリマーエマルジョンは、固形分（有効成分）換算で６０〜１４０ｋｇ／ｍ3である。
減水剤は、５〜２０ｋｇ／ｍ3である。
消泡剤は、３〜１４ｋｇ／ｍ3である。
水は、１５０〜１９０ｋｇ／ｍ3である。
【００２２】
次に、製造方法について説明する。
製造方法は、特に限定されるものではなく、通常のコンクリート製品を製造する方法に準ずれば良い。
すなわち、上記配合になるように各材料を計量し、先ずセメントと細骨材とをミキサーに投入・攪拌（空練り）し、更にポリマーエマルジョン、水、減水剤、消泡剤を加えて練り混ぜる。そして該混練物を型枠内に必要に応じて鉄筋を配置した所定の型枠に充填し、該混練物のフレッシュ性状によって無振動締固め、振動締固め、又は加圧振動締固めの何れかを行い、蒸気養生後、脱型してポリマーセメントモルタル硬化体用部材を製造する。
蒸気養生の方法としては、通常の方法に従えば良く、例えば、前置２時間、昇温速度２０℃／時、６５℃で３時間保持、その後自然放冷する方法が例示される。
尚、本発明のポリマーセメントモルタル硬化体用部材の養生方法としては、蒸気養生以外の養生方法でも製造できるが、好ましくは蒸気養生が良い。特に水硬性結合材が早強ポルトランドセメントの場合は蒸気養生がより好ましい。
【００２３】
次に、部材同士を接着する場合、本発明のポリマーセメントモルタル硬化体用部材はプライマーを使用しなくても十分な接着強度を確保することができるが、従来と同様に部材同士の接着面をディスクグラインダー処理やプライマー処理をした後、部材同士を接着剤で接着し、養生後、本発明で用いられる大型ポリマーセメントモルタル硬化体を製造することもできる。
【実施例１】
【００２４】
本発明に用いられるポリマーセメントモルタル硬化体用部材の製造について説明する。
使用材料
セメント：早強ポルトランドセメント
細骨材：静岡県小笠郡浜岡町産陸砂（表乾密度２．６０ｇ／cｍ3、ＦＭ２．７５）
ポリマーエマルジョン：ポリ（メタ）アクリル酸エステル（固形分５０％）
高性能減水剤：ポリカルボン酸エーテル系高性能減水剤
消泡剤：特殊非イオン界面活性剤
水：水道水
鉄筋：鋼棒
【００２５】
配合（ｋｇ／ｍ3）および製造
早強ポルトランドセメント８０１ｋｇ、細骨材（陸砂）１２０２ｋｇ、ポリマーエマルジョン１７６ｋｇ、減水剤１３．６ｋｇ、消泡剤５．３ｋｇ、水５７ｋｇからなる配合で、容量１００リットルのパン型強制練りミキサーを使用して練り混ぜ量５０リットルで練り混ぜを行い、鉄筋を配置した所定の型枠に充填後、型枠振動機で微振動締固めを行い成型した。
その後、蒸気養生を行い、その条件は２０℃で前置き２時間とし、２０℃／時で昇温させ、６５℃で３時間保持し、その後自然放冷させた。
蒸気養生終了後、脱型してポリマーセメントモルタル硬化体用部材を製造した。
また試験用に供試体を作成し、試験材齢（１４日）まで屋内に放置した。
【００２６】
比較例１
普通コンクリート製品用部材の製造について説明する。
使用材料
セメント：普通ポルトランドセメント
粗骨材：茨城県岩瀬町産硬質砂岩砕石２００５（表乾密度２．６５ｇ／cｍ3）
細骨材：静岡県小笠郡浜岡町産陸砂（表乾密度２．６０ｇ／cｍ3、ＦＭ２．７５）
高性能減水剤：ナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩
水：水道水
鉄筋：鋼棒
【００２７】
配合（ｋｇ／ｍ3）および製造
普通ポルトランドセメント３７８ｋｇ、粗骨材９８９ｋｇ、細骨材８２６ｋｇ、高性能減水剤１．５ｋｇ、水１６８ｋｇからなる配合で、容量１００リットルのパン型強制練りミキサーを使用して練り混ぜ量５０リットルで練り混ぜを行い、鉄筋を配置した所定の型枠に充填後、型枠振動機で振動締固めを行い成型した。その後、実施例１と同様の条件で蒸気養生を行い、普通コンクリート製品用部材を製造した。
また試験用に供試体を作成し、試験材齢（１４日）まで屋内に放置した。
【実施例２】
【００２８】
実施１、及び比較例１で製造した各供試体を用いて曲げ強度試験（JIS A 1171-2000）を行った。その測定結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2006037003.tif 000002
【００３０】
以上詳細に述べたように、本発明に用いられるポリマーセメントモルタル硬化体用部材（実施例１）は、普通コンクリート製品用部材（比較例１）と比して、約３．５倍の曲げ強度を有している。
【実施例３】
【００３１】
実施例１、及び比較例１で製造した各供試体を用いて中性化促進試験及び塩化物イオン浸透促進試験を行った。
中性化促進試験は、JISA  1171に準拠して行った。また、塩化物イオン浸透促進試験は、3％NaCL溶液に３日間浸漬、その後４日間乾燥状態に放置するのを１サイクルとし、４サイクル実施した。その結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
2006037003.tif 000003
【００３３】
本発明に用いられるポリマーセメントモルタル硬化体用部材（実施例１）の中性化深さ及び塩化物イオン深さは０ｍｍであり、物質の浸透に対する抵抗性が認められた。一方、普通コンクリート製品用部材（比較例１）は、中性化深さが５．３ｍｍ、塩化物イオン浸透深さが１２．５ｍｍであり、本発明のポリマーセメントモルタル硬化体用部材がこれらの抵抗性に対し、普通コンクリート製品用部材より優れた性能を有することが解る。
【実施例４】
【００３４】
実施例１、及び比較例１で製造した各供試体を用いて凍結融解試験を行った。
その結果を図１に示す。
【００３５】
本発明に用いられるポリマーセメントモルタル硬化体用部材（実施例１）の空気量は３．４％であるが、相対動弾性係数は３００サイクルにおいて９５％以上で、スケーリングも認められず、充分な凍結融解抵抗性が認められる。これは、本発明に用いられるポリマーセメントモルタル硬化体用部材が低水セメント比であること、ポリマーが細孔を充填したためと考えられる。一方、普通コンクリート製品用部材（比較例１）は、５０サイクルまでで相対動弾性係数が６０％以下となった。
【００３６】
以上詳細に説明したように、本発明に用いられるポリマーセメントモルタル硬化体用部材は、従来のコンクリート製品と比べて、曲げ強度、中性化促進に対する抵抗性、塩化物イオン浸透に対する抵抗性、及び凍結融解抵抗性の全てにおいて優れている。
【実施例５】
【００３７】
次に、本発明に用いられるエポキシ樹脂系接着剤を用いて実施例１と比較例１とで製造した各供試体を用いて、曲げ接着強度試験を行った。
曲げ接着強度試験は、実施例１と比較例１とで製作した４×４×１６ｃｍの各供試体を中央で切断し、切断面と反対側の面同士を接着面とし、該接着面を各種処理し、さらにプライマーを使用した場合と使用しない場合とに分け、各接着面同士を２液型エポキシ接着剤で接着し、室内において７日間養生した後、再度４×４×１６ｃｍとして曲げ試験を実施した。なお、接着層の厚さは１．５ｍｍとした。その結果を表３に示す。
【００３８】
【表３】
2006037003.tif 000004
【００３９】
前述の曲げ接着強度試験の結果から、接着面の処理方法にかかわらず、本発明に用いられるポリマーセメントモルタル硬化体用部材と本発明に用いられるエポキシ樹脂系接着剤との組み合わせの方が、従来のコンクリート製品とエポキシ樹脂系接着剤との組み合わせよりも、曲げ接着強度がプライマーを使用しない場合で約３．２〜３．９倍と高く、また、プライマーを使用した場合で約２．７〜３．１倍と高く、優れていることが証明された。
さらに、プライマーを使用しない場合と使用した場合とでの曲げ接着強度比は、本発明のポリマーセメントモルタル硬化体用部材が０．９３〜０．９９であるのに対して、従来のコンクリート製品では０．７６〜０．８８であることから、本発明に用いられるポリマーセメントモルタル硬化体用部材と本発明に用いられるエポキシ樹脂系接着剤との組み合わせの場合はプライマー処理しなくても、プライマー処理に近い曲げ接着強度が得られることが解る。
尚、本発明に用いられるポリマーセメントモルタル硬化体用部材の母材の曲げ強度は１５．５Ｎ/ｍｍ2であったことから、母材の約８２％（曲げ接着強度１２．７Ｎ/ｍｍ2の場合）という極めて高い曲げ強度を維持していることになる。本発明の方法により１２．７Ｎ/ｍｍ2という極めて高い曲げ接着強度を維持した理由としては、本発明に用いられるポリマーセメントモルタル硬化体用部材の母材強度が高いこと、母材にポリマーを使用したためポリマーセメントモルタル硬化体用部材と本発明に用いられる接着剤との親和性が改善されたこととの相乗効果によるものと考えられる。
【実施例６】
【００４０】
次に、前述の曲げ接着強度試験の結果、破壊された破壊面の面積率を測定した。
その結果を表４に示す。
【００４１】
【表４】
2006037003.tif 000005
【００４２】
曲げ接着破壊の形態については、従来のコンクリート製品用部材(比較例１)の場合、主に接着面の剥がれであるに対して、本発明のポリマーセメントモルタル硬化体用部材(実施例１)の場合、接着面の剥がれが少なく、主に母材表層部破壊である。これは、ポリマーセメントモルタル硬化体用部材ではポリマーの混入により接着剤との親和性が向上されることに起因するものである。
【００４３】
以上詳細に述べたように、本発明のポリマーセメントモルタル硬化体用部材は、従来のコンクリート製品用部材よりも、曲げ性能、および耐久性に優れている。
更に本発明に用いるエポキシ樹脂系接着剤で本発明のポリマーセメントモルタル硬化体用部材同士を接着すると、従来のコンクリート製品用部材同士の接着の場合よりも約２．７〜３．９培の曲げ接着強度を有するポリマーセメントモルタル硬化体を製造することができる。
また、本発明に用いるエポキシ樹脂系接着剤とポリマーセメントモルタル硬化体用部材との組み合わせでは、プライマー処理しなくても、プライマー処理に近い曲げ接着強度が得られる。
このように、本発明にエポキシ樹脂系接着剤とポリマーセメントモルタル硬化体用部材との組み合わせにより、従来のコンクリート製品の場合と比べて極めて高い母材強度を確保することができると共に、エポキシ樹脂系接着剤とポリマーセメントモルタル硬化体用部材との親和性を改善でき、その結果、極めて高い曲げ接着強度を有するポリマーセメントモルタル硬化体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のポリマーセメントモルタル硬化体用部材（実施例１）、および普通コンクリート製品用部材（比較例１）の凍結融解試験結果である。
【図１】
2006037003.tif 000006