(57)【要約】【課題】フレッシュな状態及び硬化した状態で優れた性質を有するとともに、耐爆裂性の良好なポリマーセメントモルタル等を提供する。【解決手段】本発明に係るポリマーセメントモルタルは、水とセメントと膨張材と細骨材とポリマーとを含有したポリマーセメントモルタルであって、ポリマーとして、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂を含有し、セメント及び膨張材を結合材とした場合のポリマー／結合材比が４．２％〜９．８％であることを特徴とする。当該ポリマーセメントモルタルは、例えば、コンクリート構造物の断面修復用、又は、コンクリート構造物のかぶり厚さ補修に用いる補修材として使用できる。【選択図】図１
2013010667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水とセメントと膨張材と細骨材とポリマーとを含有したポリマーセメントモルタルであって、
ポリマーとして、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂を含有し、セメント及び膨張材を結合材とした場合のポリマー／結合材比が４．２％〜９．８％であることを特徴とするポリマーセメントモルタル。
【請求項２】
コンクリート構造物の断面修復用、又は、コンクリート構造物のかぶり厚さ補修に用いる補修材であって、水とセメントと膨張材と細骨材とポリマーとを含有し、ポリマーとして、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂を含有し、セメント及び膨張材を結合材とした場合のポリマー／結合材比が４．２％〜９．８％であることを特徴とする補修材。
【請求項３】
水とセメントと膨張材と細骨材とポリマーとを含有し、ポリマーとして、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂を含有し、セメント及び膨張材を結合材とした場合のポリマー／結合材比が４．２％〜９．８％であって、材齢２８日経過後８００℃の条件において爆裂しないことを特徴とする硬化ポリマーセメントモルタル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐爆裂性に優れたポリマーセメントモルタル等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマーを含有することによって、施工性、接着力に優れ、耐候性、耐熱性、耐薬品性等の特性が良好なポリマーセメントモルタルが知られている（例えば特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１２０１２１号公報（段落０００１；０００５；０００９；００３７等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ポリマーセメントモルタルは、一般的に、ポリマーの含有率が大きくなると、フレッシュな状態では、ワーカビリティー、保水性、ブリーディング及び材料分離に対する抵抗性に優れた性質を有するようになるとともに、硬化した状態では、曲げおよび引張強度と伸び能力が増大し、接着性、水密性能（防水性）、中性化及び塩化物イオン浸透に対する抵抗性、耐凍結融解性能、耐衝撃性、耐摩耗性、耐薬品性などに優れた性質を有するようになる一方で、爆裂しやすくなると言われている。具体的には、ポリマーセメントモルタルは、ポリマー／結合材比（以下、Ｐ／Ｂ比という）が４％以上になると、爆裂しやすくなると言われている。尚、結合材（Ｂ）＝セメント＋膨張材＝粉体である。
即ち、従来、上述したフレッシュな状態及び硬化した状態での性質を向上させる要因と耐爆裂性を向上させる要因とが相反していたので、フレッシュな状態及び硬化した状態で上述したような優れた性質を有するとともに、耐爆裂性の良好なポリマーセメントモルタルが求められている。
本発明は、フレッシュな状態及び硬化した状態で優れた性質を有するとともに、耐爆裂性の良好なポリマーセメントモルタル等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るポリマーセメントモルタルは、水とセメントと膨張材と細骨材とポリマーとを含有したポリマーセメントモルタルであって、ポリマーとして、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂を含有し、セメント及び膨張材を結合材とした場合のＰ／Ｂ比が４．２％〜９．８％であることにより、フレッシュな状態及び硬化した状態で優れた性質を有するとともに、耐爆裂性の良好なポリマーセメントモルタルが得られる。
本発明に係る補修材は、コンクリート構造物の断面修復用、又は、コンクリート構造物のかぶり厚さ補修に用いる補修材であって、水とセメントと膨張材と細骨材とポリマーとを含有し、ポリマーとして、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂を含有し、セメント及び膨張材を結合材とした場合のＰ／Ｂ比が４．２％〜９．８％であるので、当該補修材がコンクリート構造物の欠損部に充填されて断面修復された部分が耐火性に優れたコンクリート構造物、又は、当該補修材がコンクリート構造物のコンクリート内の鉄筋のかぶり厚さ不足部分に塗られてかぶり厚さが補修されたかぶり部分が耐火性に優れたコンクリート構造物を得ることができる。
本発明に係る硬化ポリマーセメントモルタルは、水とセメントと膨張材と細骨材とポリマーとを含有し、ポリマーとして、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂を含有し、セメント及び膨張材を結合材とした場合のＰ／Ｂ比が４．２％〜９．８％であって、材齢２８日経過後８００℃の条件において爆裂しないので、耐火性に優れたコンクリート構造物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】試験に用いたポリマーセメントモルタルの組成を示す図。
【図２】試験に用いたポリマーセメントモルタルの組成の詳細を示す図。
【図３】ポリマーセメントモルタルの各試験体による耐火試験の結果を示し、（ａ）は試験結果後の試験体を示し、（ｂ）は試験結果の評価表を示す。
【図４】ポリマーセメントモルタルの各試験体による耐火試験の結果を示し、（ａ）は試験結果後の試験体を示し、（ｂ）は試験結果の評価表を示す。
【図５】ポリマーセメントモルタルの各試験体による耐火試験の結果を示し、（ａ）は試験結果後の試験体を示し、（ｂ）は試験結果の評価表を示す。
【図６】ポリマーセメントモルタルの各試験体による耐火試験の結果を示し、（ａ）は試験結果後の試験体を示し、（ｂ）は試験結果の評価表を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
４種類のポリマーを用い、かつ、ポリマーの量の異なる１２種類のポリマーセメントモルタルの試験体を作製し、耐火試験を行って図３乃至図６に示すような各試験体の耐火性能結果を得た。
【０００８】
図１；図２を参照し、試験に用いたポリマーの量の異なる１２種類のポリマーセメントモルタルの組成について説明する。
図１に示すように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、プレーンモルタル及び１２種類のポリマーセメントモルタルのそれぞれに個々に付した番号である。
Ｎｏ．１は、水（Ｗ）とセメントと細骨材とを練混ぜして形成されたセメントモルタル、所謂、プレーンモルタルである。
Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４は、前記水と前記セメントと膨張材と上記細骨材とポリマー（Ｐ）と収縮低減剤と繊維と増粘剤と消泡剤とを練混ぜして形成されたポリマーセメントモルタルであり、ポリマーとして図２に示したアクリル酸エステル・メタクリル酸エステル共重合体樹脂を用いたポリマーセメントモルタルである。Ｎｏ．２はＰ／Ｂ比が４．２％、Ｎｏ．３はＰ／Ｂ比が７．０％、Ｎｏ．４はＰ／Ｂ比が９．８％である。
Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７は、前述した水と結合材と膨張材と細骨材とポリマーと収縮低減剤と繊維と増粘剤と消泡剤とを練混ぜして形成されたポリマーセメントモルタルであり、ポリマーとして図２に示したスチレン・アクリル共重合体樹脂を用いたポリマーセメントモルタルである。Ｎｏ．５はＰ／Ｂ比が４．２％、Ｎｏ．６はＰ／Ｂ比が７．０％、Ｎｏ．７はＰ／Ｂ比が９．８％である。
Ｎｏ．８、Ｎｏ．９、Ｎｏ．１０は、前述した水と結合材と膨張材と細骨材とポリマーと収縮低減剤と繊維と増粘剤と消泡剤とを練混ぜして形成されたポリマーセメントモルタルであり、ポリマーとして図２に示した酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル酸エステル共重合体樹脂を用いたポリマーセメントモルタルである。Ｎｏ．８はＰ／Ｂ比が４．２％、Ｎｏ．９はＰ／Ｂ比が７．０％、Ｎｏ．１０はＰ／Ｂ比が９．８％である。
Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１３は、前述した水と結合材と膨張材と細骨材とポリマーと収縮低減剤と繊維と増粘剤と消泡剤とを練混ぜして形成されたポリマーセメントモルタルであり、ポリマーとして図２に示した酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂を用いたポリマーセメントモルタルである。Ｎｏ．１１はＰ／Ｂ比が４．２％、Ｎｏ．１２はＰ／Ｂ比が７．０％、Ｎｏ．１３はＰ／Ｂ比が９．８％である。
尚、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３のモルタルの水／結合材比（Ｗ／Ｂ比）は４０％である。
【０００９】
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３のモルタルを組成する各材料の質量は図１に示した通りであり、また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３のモルタルを組成する各材料の詳細は図２に示した通りである。
即ち、セメントとしては普通ポルトランドセメントを用いた。
繊維としてはナイロン繊維を用いた。
細骨材としては珪砂４号を４０％、珪砂５号を４０％、珪砂６号を２０％の割合で混合したものを用いた。
膨張材としてはエトリンガイト石灰複合系を用いた。収縮低減剤としてはポリオキシアルキレングリコールを用いた。
増粘剤としてはメチルセルロースを用いた。
消泡剤としてはポリアルキレングリコール誘導体の配合品（含有量；ポリアルキレングリコール誘導体５０％、シリカ５０％）を用いた。
【００１０】
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３のモルタルを用いて耐火試験用の試験体を作製した。即ち、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３の各モルタルを用いて、それぞれ、一辺の長さが１０ｃｍで高さ（厚さ）４０ｃｍの正四角柱体が形成されるよう打設し、打設後材齢２日まで湿空養生、材齢２日から材齢７日まで２０℃水中養生し、材齢７日目に、当該正四角柱体を高さ（厚さ）方向と垂直な方向に切断して、厚さ１０ｍｍ、および、厚さ３０ｍｍの正四角形のモルタル板を作製し、これら正四角形のモルタル板を材齢７日以降試験材齢まで２０℃、湿度６０％の恒温恒湿室で養生したものを試験体とした。
耐火試験は、８００℃に熱した耐火炉に、同じＮｏ.のモルタルで作製した試験体をそれぞれ３個ずつ入れて、爆裂の有無を確認した。加熱時間は、爆裂が起きた場合には爆裂が終了するまで、爆裂が起きない場合には最大１５分間とした。
【００１１】
耐火試験結果を図３乃至図６に示す。
各図の図（ｂ）の番号−番号により示した左の番号は試験体を形成したモルタルのＮｏ.を示し、右の番号は各Ｎｏ.のモルタル毎にそれぞれ形成された３個の試験体にそれぞれ付された１〜３までの番号である。各図の図（ｂ）の番号−番号の下の欄に記入された「◎」、「○」、「△」、「×」、「なし」は、試験結果を示す。ここで、「◎」は「変化なし（爆裂しなかった（試験体が１００％残存した））」、「○」は「爆裂したが試験体が９０％以上残存した」、「△」は「爆裂したが試験体が５０％〜９０％残存した」、「×」は「爆裂したが試験体が５０％以下残存した」、「なし」は「爆裂して試験体が残存しなかった」ということを示す。また、各図の図（ａ）は、試験後の試験体を各図の図（ｂ）の表の試験体の並びと同じ並びにして写真撮影したものである。
図３は、厚さ３０ｍｍに切断された正四角形のモルタル板を材齢７日以降材齢１４日まで２０℃、湿度６０％の恒温恒湿室で養生して作製した各試験体の耐火試験結果を示す。
図４は、厚さ３０ｍｍに切断された正四角形のモルタル板を材齢７日以降材齢２８日まで２０℃、湿度６０％の恒温恒湿室で養生して作製した各試験体の耐火試験結果を示す。
図５は、厚さ１０ｍｍに切断された正四角形のモルタル板を材齢７日以降材齢２８日まで２０℃、湿度６０％の恒温恒湿室で養生して作製した各試験体の耐火試験結果を示す。
図６は、厚さ１０ｍｍに切断された正四角形のモルタル板を材齢７日以降材齢２８日まで封緘養生して作製した各試験体の耐火試験結果を示す。
尚、以下の評価においては、各Ｎｏ．のモルタル毎の３個の試験体のすべてが９０％以上残存していれば「耐爆裂性を満たす」として評価し、３個の試験体のうちの１つでも９０％以上残存していなければ「爆裂した」として評価した。
【００１２】
図６に示した実験結果からわかるように、ポリマーの種類が、アクリル酸エステル・メタクリル酸エステル共重合体樹脂、又は、スチレン・アクリル共重合体樹脂であり、かつ、Ｐ／Ｂ比が７．０％以上の場合、さらに、ポリマーの種類が、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル酸エステル共重合体樹脂であり、かつ、Ｐ／Ｂ比が９．８％の場合においては、厚さが１０ｍｍと薄く、しかも、図３乃至図５に示す恒温恒湿室で養生した試験体と比べて乾燥条件が緩やかで含水率が高い状態の試験体である、試験体Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７、Ｎｏ．１０は爆裂した。即ち、これら試験体を形成したポリマーセメントモルタルは、耐火性能を要求される条件下においては使用することが難しいということである。
また、図３に示した実験結果からわかるように、ポリマーの種類が、アクリル酸エステル・メタクリル酸エステル共重合体樹脂、又は、スチレン・アクリル共重合体樹脂であり、かつ、Ｐ／Ｂ比が９．８％の場合においては、図４乃至図６に示す材齢２８日よりも短い材齢１４日の試験体である、試験体Ｎｏ．４、Ｎｏ．７は爆裂した。即ち、これら試験体を形成したポリマーセメントモルタルは、材齢が２８日になるまでの間に爆裂する可能性があり、モルタルの硬化後すぐに耐火性能が要求される条件下においては使用することが難しいということである。
【００１３】
一方、試験体のポリマーの種類が、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂（Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１３）である場合は、Ｐ／Ｂ比（４．２％〜９．８％）、及び、試験体の作製条件に関わらず、耐爆裂性を満たすという結果が得られた。このことから、ポリマーの種類が、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂である場合は、Ｐ／Ｂ比の条件、試験体の作製条件に関わらず、耐爆裂性に優れ、耐火性能の要求される条件下においても使用できることがわかった。
特に、ポリマーの種類が、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂である場合には、図６に示すように、厚さが１０ｍｍと薄く、かつ、図３乃至図５に示す恒温恒湿室で養生した試験体と比べて乾燥条件が緩やかで含水率が高くて、しかも、ポリマー量も多いという爆裂しやすい条件を満たすにも係わらず、すべての試験体において爆裂しなかった（図６のＮｏ．１１〜１３参照）。よって、ポリマーの種類が、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂であるポリマーセメントモルタルは、耐爆裂性が一番良く、耐火性能の要求される条件下での使用に適したポリマーセメントモルタルであることがわかった。
尚、ポリマーの種類が、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル酸エステル共重合体樹脂である場合は、図６に示すように、厚さが１０ｍｍと薄く、図３乃至図５に示す恒温恒湿室で養生した試験体と比べて乾燥条件が緩やかで含水率が高く、Ｐ／Ｂ比が９．８％の３つの試験体のうちの１つ（図６のＮｏ．１０−１）が爆裂したが、それ以外は、ポリマーの種類が酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂である場合と同様の良好な結果が得られた。このことから、厚さが１０ｍｍと薄く、しかも、図３乃至図５に示す恒温恒湿室で養生した試験体と比べて乾燥条件が緩やかで含水率が高くて爆裂しやすいという条件で、かつ、Ｐ／Ｂ比が９．８％と高い試験体においては、ポリマーとして酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル酸エステル共重合体樹脂よりも酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂を用いたポリマーセメントモルタルの方が、耐爆裂性が良いことがわかった。
【００１４】
尚、上記試験体Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１３のモルタルは、以下に示す、コンクリート構造物の断面修復に用いられるポリマーセメントモルタルの品質基準、及び、コンクリート構造物のかぶり部分の補修に用いられる材料の品質基準を満たしていることを確認した。
コンクリート構造物の断面修復に用いられるポリマーセメントモルタルの品質基準＝曲げ強さが６Ｎ／ｍｍ２以上、圧縮強さが２０Ｎ／ｍｍ２以上、付着強さ(標準時)が１．０Ｎ／ｍｍ２以上、長さ変化が０．５％以下（「鉄筋コンクリート造建築物の耐久性調査・診断および補修指針（案）・同解説」、編集著作人  社団法人  日本建築学会、発売所  丸善株式会社、１９９７年１月２５日  第１版第１刷  参照）。
コンクリート構造物のかぶり部分の補修に用いられる材料の品質基準＝曲げ強さが６Ｎ／ｍｍ２以上、圧縮強さが２０Ｎ／ｍｍ２以上、接着強さが１．０Ｎ／ｍｍ２以上、接着耐久性が１．０Ｎ／ｍｍ２（平成１３年国土交通省告示第１３７２号）。
【００１５】
即ち、実施形態のポリマーセメントモルタルは、水とセメントと膨張材と細骨材とポリマーと収縮低減剤と繊維と増粘剤と消泡剤とを練混ぜして形成されたポリマーセメントモルタルであって、ポリマーとして、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂を用い、Ｐ／Ｂ比が、４．２％〜９．８％となるように調製されたポリマーセメントモルタルとしたので、フレッシュな状態及び硬化した状態で優れた性質を有するとともに、耐爆裂性の良好なポリマーセメントモルタルが得られる。
【００１６】
また、水とセメントと膨張材と細骨材とポリマーと収縮低減剤と繊維と増粘剤と消泡剤とを練混ぜして形成されたポリマーセメントモルタルであって、ポリマーとして、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂を用い、Ｐ／Ｂ比が、４．２％〜９．８％となるように調製されたポリマーセメントモルタルを、コンクリート構造物の断面修復用、又は、かぶり部分の補修用の補修材として用い、当該補修材がコンクリート構造物の欠損部に充填されて断面修復された部分が耐火性に優れたコンクリート構造物、又は、当該補修材がコンクリート構造物のコンクリート内の鉄筋のかぶり厚さ不足部分に塗られてかぶり厚さが補修されたかぶり部分が耐火性に優れたコンクリート構造物を得ることができる。
例えば、鉄筋コンクリート構造物の壁において、鉄筋腐食によるコンクリートのひび割れ、浮き、剥落等の劣化現象に対し、鉄筋や健全なコンクリート部分をはつり出し、はつり出した欠損部に補修材を埋めることによって、断面修復された部分が耐火性に優れたコンクリート構造物を得ることができる。
また、コンクリート構造物の柱、梁、壁、床のコンクリート内に埋め込まれた鉄筋のかぶり厚さが足りない場合、所定のかぶり厚さを満たすように、補修材を塗ることによって、かぶり厚さが補修されたかぶり部分が耐火性に優れたコンクリート構造物を得ることができる。
【００１７】
また、水とセメントと膨張材と細骨材とポリマーとを含有し、ポリマーとして、酢酸ビニル・バーサチック酸ビニル・アクリル共重合体樹脂を含有し、セメント及び膨張材を結合材とした場合のポリマー／結合材比が４．２％〜９．８％であって、材齢２８日経過後８００℃の条件において爆裂しない硬化ポリマーセメントモルタルが得られる。
例えば、１０ｍｍ以上の厚さに塗ってかぶり厚を補修したポリマーセメントモルタルによるかぶり部分が、材齢２８日経過後の硬化した状態において、８００℃の条件下で少なくとも１５分間爆裂しない硬化ポリマーセメントモルタルとなる。
従って、硬化後、８００℃の条件下で少なくとも１５分間爆裂しない硬化ポリマーセメントモルタルが得られたことで、耐火性に優れたコンクリート構造物を得ることができる。
尚、コンクリート構造物としては、建物、橋脚等がある。
【００１８】
本発明のポリマーセメントモルタルは、コンクリート構造物の断面修復用、又は、かぶり部分の補修用の補修材として用いられるだけでなく、その他の耐火性能を要求される場所においての使用に適する。
【符号の説明】
【００１９】
Ｗ  水、Ｂ  結合材、Ｐ  ポリマー。
【図１】
2013010667.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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