(57)【要約】【課題】水中に浸漬しても強度、例えば、圧縮強度の低下がなく、むしろその強度が増加していき、また水中に浸漬しない場合には、強度、例えば、曲げ強度が従来のポリマー石膏硬化体よりも大きいポリマー石膏硬化体を提供すること。【解決手段】石膏と、シリカ以外の鉱物質混和材と、ポリマー混和剤とを含有することを特徴とするポリマー石膏硬化体。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏と、シリカ以外の鉱物質混和材と、ポリマー混和剤とを含有することを特徴とするポリマー石膏硬化体。
【請求項２】
前記石膏は、その含有量が前記石膏、及びシリカ以外の鉱物質混和材の合計量に対して６５〜８５質量％であり、前記鉱物質混和材は、その含有量が前記石膏、及びシリカ以外の鉱物質混和材の合計量に対して１５〜３５質量％であり、前記ポリマー混和剤は、その含有量が全固形分で前記石膏、及びシリカ以外の鉱物質混和材の合計量に対して０．１〜３５質量％である前記請求項１に記載のポリマー石膏硬化体。
【請求項３】
凝結遅延剤を更に含有する前記請求項１又は２に記載のポリマー石膏硬化体。
【請求項４】
前記凝結遅延剤は、その含有量が石膏に対して０．０１〜０．１質量％である前記請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリマー石膏硬化体。
【請求項５】
前記鉱物質混和材が、スラグ及び／又はセメントである前記請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリマー石膏硬化体。
【請求項６】
前記ポリマー混和剤が、液状ポリマー、ポリマーディスパージョン及び再乳化形粉末樹脂より成る群から選択される少なくとも一種である前記請求項１〜５のいずれか一項に記載のポリマー石膏硬化体。
【請求項７】
前記ポリマーディスパージョンがゴムラテックス及び／又は熱可塑性樹脂エマルションである前記請求項６に記載のポリマー石膏硬化体。
【請求項８】
前記凝結遅延剤がカルボン酸である前記請求項２〜７のいずれか一項に記載のポリマー石膏硬化体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ポリマー石膏硬化体に関し、更に詳しくは、３年以上もの年月の間に水中に浸漬しておいても劣化することなく、強度、例えば、圧縮強度及び曲げ強度等が水中に浸漬する年月とともに更に向上するポリマー石膏硬化体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリマー石膏硬化体として、普通ポルトランドセメント、シリカフューム、高炉スラグ微粉末、及びポリマー混和剤であるスチレンブタジエンゴムラテックスからなる硬化体がある（非特許文献１）。
【０００３】
【非特許文献１】
論文「ポリマーせっこう硬化体の耐水性改善」コンクリート工学年次論文報告集，Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１，１９９７，ｐ３７３−３７８
しかしながら、前記ポリマー石膏硬化体は、水中に浸漬するとその圧縮強度が水中に浸漬する前よりも低下していくという傾向を示していた（非特許文献１における図１１参照）。また、前記ポリマー石膏硬化体は、水中に浸漬しない場合には、ポリマー混和剤の含有量を２０質量％まで増加させていくと、ポリマー石膏硬化体の曲げ強度が増加していくのであるが、８．８ＭＰａが限度であった（非特許文献１における図１０参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、水中に浸漬しても、強度、例えば、圧縮強度の低下がなく、むしろその強度が増加していき、また、水中に浸漬しない場合には、強度、例えば、曲げ強度が従来のポリマー石膏硬化体よりも大きいポリマー石膏硬化体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段は、
請求項１として、
石膏と、シリカ以外の鉱物質混和材と、ポリマー混和剤とを含有することを特徴とするポリマー石膏硬化体であり、
請求項２として、
前記石膏は、その含有量が前記石膏、及びシリカ以外の鉱物質混和材の合計量に対して６５〜８５質量％であり、前記鉱物質混和材は、その含有量が前記石膏、及びシリカ以外の鉱物質混和材の合計量に対して１５〜３５質量％であり、前記ポリマー混和剤は、その含有量が全固形分で前記石膏、及びシリカ以外の鉱物質混和材の合計量に対して０．１〜３５質量％である前記請求項１に記載のポリマー石膏硬化体であり、
請求項３として、
凝結遅延剤を更に含有する前記請求項１又は２に記載のポリマー石膏硬化体であり、
請求項４として、
前記凝結遅延剤は、その含有量が石膏に対して０．０１〜０．１質量％である前記請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリマー石膏硬化体であり、
請求項５として、
前記鉱物質混和材が、スラグ及び／又はセメントである前記請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリマー石膏硬化体であり、
請求項６として、
前記ポリマー混和剤が、液状ポリマー、ポリマーディスパージョン及び再乳化形粉末樹脂より成る群から選択される少なくとも一種である前記請求項１〜５のいずれか一項に記載のポリマー石膏硬化体であり、
請求項７として、
前記ポリマーディスパージョンがゴムラテックス及び／又は熱可塑性樹脂エマルションである前記請求項６に記載のポリマー石膏硬化体であり、
請求項８として、
前記凝結遅延剤がカルボン酸である前記請求項２〜７のいずれか一項に記載のポリマー石膏硬化体である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明に係るポリマー石膏硬化体は、石膏と、シリカ以外の鉱物質混和材及びポリマー混和剤とを含有する。
【０００７】
前記石膏としては、α型半水石膏、β型半水石膏、無水石膏及び二水石膏等を挙げることができる。この発明に使用することのできる石膏は、その由来に制限されることがなく、例えば、排煙脱硫石膏を処理して得られるβ型半水石膏を好適に使用することができる。石膏として、排煙脱硫石膏を処理して得られるβ型半水石膏を使用すると、大気汚染防止を目的として火力発電所に設置された排煙脱硫装置から多量に排出される排煙脱硫石膏の廃棄処理という問題を解消することができる。
【０００８】
この発明においては鉱物質混和材としてシリカを使用しないことにも特長がある。ポリマー石膏硬化体中にシリカが含まれていると、ポリマー石膏硬化体の曲げ強度及び圧縮強度がさほど大きく成らない傾向があり、また、ポリマー石膏硬化体を水中に浸漬すると曲げ強度及び圧縮強度が低下する傾向を示す。この発明において使用されることのないシリカとしては、９０質量％以上の割合でＳｉＯ２を含有するシリカであり、鉱物質混和材の中でシリカを含有するものがあるけれど、それらはシリカを９０質量％よりもはるかに少ない量で含有するので、この発明においては、特に、そのような鉱物質混和材を「シリカ」としない。
【０００９】
一方、この発明においては、シリカ以外の鉱物質混和材が含有されていると、ポリマー石膏硬化体を水中に浸漬した場合に、経時的に曲げ強度及び圧縮強度が向上する傾向を示す。
【００１０】
この発明において使用可能な、シリカ以外の鉱物質混和材として、スラグ、セメント、廃ガラス、微粉末ガラス、焼却灰、コンクリートスラッジ、汚泥、籾殻灰、石炭灰、クリンカーアッシュ、フライアッシュ、石灰石微粉末等を挙げることができる。これらの中でもシリカ以外の鉱物質混和材としてスラグ及びセメントが好ましい。
【００１１】
前記スラグとしては、例えば、高炉スラグ、及び高炉以外のスラグ（例えば、電気炉スラグ、製鋼スラグ、溶融スラグ、銅スラグ、フェロニッケルスラグ等）の何れをも使用することができ、高炉スラグが好ましい。高炉スラグを鉱物質混和材として使用すると、産業廃棄物である高炉スラグの有効利用を図ることができる。高炉スラグには、高炉から排出される溶融スラグを徐冷することにより得られる徐冷スラグと、前記溶融スラグを急冷することにより得られる水砕スラグとがあり、これらを何れも使用することができる。また、膨張スラグ及び鉱滓綿も、場合によっては鉱物質混和材として使用することができる。
【００１２】
前記セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、及び耐硫酸塩ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、シリカセメント、高炉セメント及びフライアッシュセメント等の混合セメント、超速硬セメント、アルミン酸石灰質セメント、並びにケイ酸アルミン酸石灰質セメント等を挙げることができる。これらの中でも、ポルトランドセメントが好ましく、特に普通ポルトランドセメントが好ましい。
【００１３】
この鉱物質混和材は、微粉体であって、その比表面積の大きい方が好ましい。
微粉体である鉱物質混和材は、その最大径が大きくとも２５μｍであるのが、好ましい。また、この鉱物質混和材は、その単位容積質量が１２５０ｋｇ／ｍ３以上であるのが、標準的である。
【００１４】
この発明におけるポリマー混和剤としては、液状ポリマー、ポリマーディスパージョン及び再乳化形粉末樹脂を挙げることができる。
【００１５】
前記液状ポリマーとしては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、及び尿素樹脂等を挙げることができる。
【００１６】
ポリマーディスパージョンとしては、ゴムラテックス及び熱可塑性樹脂エマルションを挙げることができる。ゴムラテックスとして、天然ゴムラテックス、及び合成ゴムラテックスを挙げることができる。前記合成ゴムラテックスとして、例えばアクリロニトリルブタジエンゴムラテックス、及びスチレンブタジエンゴムラテックス等を挙げることができる。前記熱可塑性樹脂エマルションとして、耐水性ビニル系エマルション（例えば、エチレン酢酸ビニルエマルション、ビニル−バーサテート酢酸ビニルエマルション、及び塩化ビニル酢酸ビニルエマルション等）、及びアクリル系エマルション（例えば、ポリアクリル酸エステル系エマルション等）等を挙げることができる。
【００１７】
再乳化形粉末樹脂としては、ポリマーディスパーションの噴霧乾燥によって製造され、粉末化されたゴム又は熱可塑性樹脂を挙げることができる。
【００１８】
また、ポリマー混和剤としてアスファルト系ポリマーも使用することができる。
【００１９】
この発明に係るポリマー石膏硬化体は、前記石膏、シリカ以外の鉱物質混和材及びポリマー混和剤と共に凝結遅延剤を含んでいても良い。この凝結遅延剤としては、ケイフッ化物及びリン酸塩等の少なくとも一種を含む無機系凝結遅延剤、並びにオキシカルボン酸系、例えば、クエン酸、ポリオール複合体、並びにポリヒドロキシカルボン酸複合体等の有機系凝結遅延剤を挙げることができる。凝結遅延剤として、これらの中でも有機系凝結遅延剤が好ましく、特に、オキシカルボン酸系が好ましく、特にクエン酸が好ましい。
【００２０】
この発明に係るポリマー石膏硬化体における前記石膏の含有量は、通常、前記石膏、及びシリカ以外の鉱物質混和材の合計量に対して６５〜８５質量％、好ましくは７０〜８０質量％であり、シリカ以外の鉱物質混和材の含有量は、通常、前記石膏、及びシリカ以外の鉱物質混和材の合計量に対して１５〜３５質量％、好ましくは２０〜３０質量％である。
【００２１】
この発明に係るポリマー石膏硬化体は、前記石膏及びシリカ以外の鉱物質混和材の混合物（この混合物を総称して「結合材」とも称する。）とポリマー混和剤と水とを混合することにより、製造される。結合材に対するポリマー混和剤中の全固形分（これは、ポリマー含有率とも言える。）の比は、「ポリマー結合材比」と称される。ポリマー混和剤の含有量（ポリマー結合材比）は、通常、全固形分で０．１〜３５質量％である。ポリマーディスパーションにおいては、その全固形分は２０〜６０質量％である。ポリマーディスパーションにおいては全固形分以外は水であるので、ポリマー混和剤としてポリマーディスパーションを使用する場合には、ポリマー石膏硬化体を製造するのに、特に、水を使用する必要がなくなることがある。
【００２２】
なお、結合材に対する水の比が「水結合材比」と称される。この水結合材比は、通常、１８．６質量％以上となるように適宜に決定される。
【００２３】
前記石膏の含有量が前記下限値よりも少ないと、石膏、鉱物質混和材及びポリマー混和剤を含有する混合物の流動性が低下し、前記石膏の含有量が前記上限値よりも多くなると、ポリマー石膏硬化体の機械的強度が低下することがある。前記鉱物質混和材の含有量が前記下限値よりも少ないと、ポリマー石膏硬化体の機械的強度が実用的ではなくなることがあり、前記鉱物質混和材の含有量が前記上限値よりも多いと、相対的に石膏等の含有量が減少するので、この発明の目的を達成することができないことがある。前記ポリマー混和剤の含有量が前記下限値よりも少ないと、ポリマー石膏硬化体の曲げ強度等の機械的強度の低下を招くことがあり、前記ポリマー混和剤の含有量が前記上限値よりも多いと、同様にポリマー石膏硬化体の機械的強度が低下することがある。
【００２４】
このポリマー石膏硬化体に含められる凝結遅延剤の含有量は、石膏に対して通常０．０１〜０．１質量％、好ましくは０．０３〜０．０７質量％である。凝結遅延剤の含有量が前記下限値よりも少ないと早期にポリマー石膏硬化体が凝結してしまうことがあり、また、凝結遅延剤の含有量が前記上限値よりも多いとポリマー石膏硬化体の凝結が遅れることがある。
【００２５】
この発明に係るポリマー石膏硬化体は、前記石膏、前記シリカ以外の鉱物質混和材、及びポリマー混和剤、更に要すれば凝結遅延剤を所定の割合で配合することにより、製造される。
【００２６】
なお、この発明の目的を阻害しない範囲内で、この発明に係るポリマー石膏硬化体は、他の公知の添加剤を含有することもできる。
【００２７】
この発明に係るポリマー石膏硬化体は、水に接触する場合、特に水中に浸漬状態にある場合には、その機械的強度が向上するという特質を有する。したがって、このポリマー石膏硬化体は、海洋、港湾、湖沼、河川等において水中に浸漬する構造物、すなわち、水中構造物、例えば、護岸、堰堤、基礎柱、海底油田掘削井における基礎杭及び橋脚等に、あるいはそれらの外壁にする材料として有用である。さらに、このポリマー石膏硬化体は、風雨に暴露される環境下に置かれる建造物、建築物、建築物内の風呂場、水周り設備等における外壁材等に有用である。
【００２８】
【実施例】
（実施例及び比較例）
表１及び２に示される種類の石膏、鉱物質混和材、ポリマー混和剤及び凝結遅延剤を配合し、そのフロー値が２００±５一定になるように水結合材比を調整して練り混ぜ、寸法４０×４０×１６０ｍｍに成形した後に、得られた成形体を、恒温恒湿室［２０℃、９０％（ＲＨ）］に２日間静置し、次いで、乾燥室［２０℃、６０％（ＲＨ）］に５日間静置して養生を行い、供試体を得た。前記養生を２Ｍ５Ｄと略称する。
【００２９】
前記成形体を、恒温恒湿室［２０℃、９０％（ＲＨ）］に２日間静置し、次いで、２０℃の水中に５日間浸漬して養生を行い、供試体を得た。前記養生を２Ｍ５Ｗと略称する。
【００３０】
得られた供試体を、以下に示す曲げ強度試験及び圧縮強度試験を行って評価した。
【００３１】
＜曲げ強度試験、圧縮強度試験＞
ＪＩＳ  Ａ  １１７１に従って、前記供試体を水中に浸漬し、水中浸漬期間０日（０ｄ）、水中浸漬期間２日間（２ｄ）及び水中浸漬期間３年間（３ｙ）の三種の水中浸漬期間を経た供試体につき、曲げ強度試験及び圧縮強度試験を行った。結果を図１〜４に示す。
【００３２】
＜全細孔容積の測定＞
強度試験後の供試体の内部から試料を採取し、水銀圧入式ポロシメータを用いて、試料の全細孔容積を測定した。結果を図５に示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
石膏：排煙脱硫石膏を処理したβ型半水石膏、
セメント：ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０に規定されるポルトランドセメント、
シリカ：シリカフューム、
凝結遅延剤：クエン酸一水和物、
ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴムラテックス、
ＥＶＡ：エチレン酢酸ビニルエマルション、
ＰＡＥ：ポリアクリル酸エステルエマルション
【００３５】
【表２】
2004315266.tif 000004
【００３６】
＜考察＞
図１に曲げ強度試験結果を示す。図１に示すように、鉱物質混和材としてシリカを含有しないポリマー石膏硬化体は、シリカを含有するポリマー石膏硬化体よりも一般的に曲げ強度が大きくなる。シリカ以外の鉱物質混和材を含有するポリマー石膏硬化体については、ポリマー混和剤としてＳＢＲを含有するポリマー石膏硬化体が曲げ強度を大きくする傾向がある。
【００３７】
図２に圧縮強度試験結果を示す。図２に示すように、鉱物質混和材としてシリカを含有しないポリマー石膏硬化体は、シリカを含有するポリマー石膏硬化体よりも、大きな圧縮強度を示す傾向にある。
【００３８】
図３及び図４に示すように、この発明に係るポリマー石膏硬化体は鉱物質混和材としてシリカを含有していないので、３年間水中に浸漬しておくと、その圧縮強度及び曲げ強度が大きくなっていく。
【００３９】
図５に示すように、２Ｍ５Ｄ養生をした後のＳＢＲ混入のポリマー石膏硬化体における全細孔容積が、鉱物質混和材とポリマー混和剤との併用により、著しく減少する。また、３年間水中に浸漬しておいたこのポリマー石膏硬化体の全細孔容積が更に減少する。つまり、水中に浸漬しておくと、時間の経過と共にポリマー石膏硬化体が緻密になっていくことが、この図５により裏付けられる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明によると、水中に浸漬しても強度、例えば、圧縮強度の低下がなく、むしろ、その強度が増加していき、また、水中に浸漬しない場合には、強度、例えば、曲げ強度が従来のポリマー石膏硬化体よりも大きいポリマー石膏硬化体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ポリマー／結合材比に対するポリマー石膏硬化体の曲げ強度を示すグラフである。
【図２】図２は、ポリマー／結合材比に対するポリマー石膏硬化体の圧縮強度を示すグラフである。
【図３】図３は、ポリマー混和剤としてＳＢＲラテックスを用いたポリマー石膏硬化体の、水中浸漬期間に対する曲げ強度を示すグラフである。
【図４】図４は、ポリマー混和剤としてＳＢＲラテックスを用いたポリマー石膏硬化体の、水中浸漬期間に対する圧縮強度を示すグラフである。
【図５】図５は、ポリマー混和剤としてＳＢＲラテックスを用いたポリマー石膏硬化体の、水中浸漬期間に対する全細孔容積を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004315266.tif 000007
【図４】
2004315266.tif 000008
【図５】
2004315266.tif 000009