(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化したコンクリート基材にモノマーおよび触媒が含まれた含浸材を含浸させた後に、熱水や加熱された高粘性の液体などにより前記含浸材を重合させるポリマーコンクリートの製造方法において、コンクリート基材を入れた容器中に含浸材を注入した後、含浸材よりも大きな密度を有する液体を容器内に注入することによって、含浸材の液面を上昇させ、容器内のコンクリート基材を容器下部より順次含浸処理することを特徴とするポリマー含浸コンクリートの製造方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマー含浸コンクリートの製造方法であるが、特に製造設備の簡略化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンクリートの高耐久化は、社会資本の維持管理における補修費の低減や、高機能な構造物の建設，急速施工，施工の合理化などを目的として、推し進められている。このような要求に応える手段の一種として、ポリマー含浸コンクリートがある。
【０００３】
この種のポリマー含浸コンクリートの製造方法は、コンクリート基材に、メタクリル酸メチルなどのモノマーに過酸化ベンゾイルなどの触媒が含まれた含浸材を含浸させ、その後に、熱水や加熱された高粘性の液体などによりモノマーを重合させてポリマー化する方法が一般的に採用されている。ところが、このようなポリマー含浸コンクリートの製造方法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、従来のポリマー含浸コンクリートの製造方法では、含浸材を含浸させる際に、コンクリート基材を密閉容器内に収納して、容器内を脱気した後に、容器中のコンクリート基材が全部浸る量の含浸材を容器内に注入することなどにより含浸させている。しかし、含浸材は、加温や加熱、光、重合触媒、強酸化剤の影響により重合することがあり、火災または爆発の危険を伴う。従来の製造方法では、大量のモノマーを保管する必要があるので製造場所が制限されるという問題があった。また、大型のコンクリート部材の含浸処理には大規模な装置が必要となり、その経済性は著しく劣るものであった。
【０００５】
例えば、含浸材の代表的例としてメタクリル酸メチルモノマー（ＭＭＡ）を挙げることができる。通常、常温で重合するのを抑制するための重合抑制剤としてヒドロキノン、ヒドロキノンメチルエーテル、ジメチルｔ−ブチルフェノール等を含んでいる。特徴的な臭気のある、無色の液体である。
その特徴を示す。物理的危険性：この蒸気は空気より重く、地面あるいは床に沿って移動することがある。遠距離引火の可能性がある。 この蒸気は空気とよく混合し、爆発性混合物を生成しやすい。 蒸気は重合抑制されておらず、重合して排気孔を詰まらせることがある。
【０００６】
化学的危険性：加温や加熱、光、重合触媒、強酸化剤の影響により重合することがあり、火災または爆発の危険を伴う。 強酸、強塩基、酸化剤と反応する。
【０００７】
吸入の危険性：この物質が２０℃で気化すると、空気が汚染されて急速に有害濃度に達することがある。 短期暴露の影響：この物質は眼、皮膚、気道を刺激する。 長期または反復暴露の影響： 反復してあるいは長期にわたり接触すると、皮膚が感作されることがある。 反復してあるいは長期にわたり吸入すると、喘息を起こすことがある。 この物質は中枢神経系、末梢神経系に影響を与えることがある。
【０００８】
物理的性質・沸点：１００〜１０１℃・融点：−４８℃・比重(水＝１)：０．９４・引火点：１０℃・発火温度：４２１℃ ・爆発限界：１．７〜１２．５ ｖｏｌ％(空気中)
【０００９】
以上のような危険性を有しているため、保管は耐火設備が必要となる。また、日光、熱あるいは強酸化剤、強塩基、強酸で重合するため、冷暗所で換気のよい場所に保管する必要がある。また、安定化した状態でのみ貯蔵することができる。消防法上は 第４類  第１石油類 に指定されている。
【００１０】
消防法の定めにより第４類  第１石油類は危険物の指定数量は２００リットルである。指定数量未満でも指定数量の５分の１以上の危険物を同一の場所において貯蔵し、又は取扱う場合には、当該場所は少量危険物貯蔵取扱所として法の規制を受け、消防署への届け出が必要となる。
【００１１】
また、危険物を指定数量の５分の１以上取り扱う作業所の建築物は準耐火構造以上にする必要があり、電気設備も少量危険物取扱所を含めて安全増防爆型以上の防爆構造の電気機械器具の設置が必要となる。
危険物の貯蔵や取扱に関して、当該危険物の危険性が増大しない措置をする必要があり、貯蔵取扱基準が定められている。
危険物取扱に関しては消防法の他、建築基準法、都市計画法等の規制を受ける。関連する規定をすべてクリアする必要がある。
【００１２】
引火性の強い第４類  第１石油類に属すＭＭＡなどの含浸材は、指定数量の５分の１以下。すなわち、貯蔵量が４０リットルを越えない場合は、危険性が少ないと判断される。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、製造に要するモノマーの保管設備や容器等の設備を簡略化したポリマー含浸コンクリートの製造方法を提供することにある。その結果、製造設備の整った工場ではなく建設現場等においてもポリマー含浸コンクリートの製造が可能となる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、硬化したコンクリート基材にモノマーおよび触媒が含まれた含浸材を含浸させた後に、熱水や加熱された高粘性の液体などにより前記含浸材を重合させるポリマーコンクリートの製造方法において、コンクリート基材を入れた容器中に含浸材を注入した後、含浸材よりも大きな密度を有する液体を容器内に注入することによって、含浸材の液面を上昇させ、容器内のコンクリート基材を容器下部より順次含浸処理することを特徴とするポリマー含浸コンクリートの製造方法に関するものである。先に投入した含浸材が、後で投入した密度（比重）の大きな別の液体により上方に上げられるため、コンクリート基材は下部から順次含浸され、含浸に要する含浸材の取り扱い量を少なくすることができる。また、含浸材の含浸を大気圧下で行う場合、特殊な容器設備が不要となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明にかかるポリマー含浸コンクリートの製造方法の一実施例を示している。同図に示すポリマー含浸コンクリートの製造方法では、まず、図１（ａ）に示すコンクリート基材１０が製造される。同図に示すコンクリート基材１０は、例えば、セメントと、骨材と鋼繊維に、水及び混和剤を混練したコンクリート基材原料を型枠内に打設して、平板状に形成される。コンクリートを十分硬化させた後、１２０〜１５０℃の熱風乾燥機で絶乾状態まで乾燥し、その後室温まで冷却する。こうして、コンクリート基材１０が形成される。形成されたコンクリート基材１０は、５％前後の空気を含んでおりその空隙をすべてポリマーで含浸しようする場合、図１（ｂ）に示すような密閉容器１１内に収納して、脱気処理が行なわれる
【００１６】
この脱気処理は、密閉容器１１内の空気を排出して減圧することにより行い、コンクリート基材１０の脱気が十分に行なわれると、図１（ｃ）に示すように、含浸材１２の含浸処理が行なわれる。含浸材１２の含浸処理は、容器１１内に含浸材１２を注入して、含浸材１２中にコンクリート基材１０が浸漬されることにより行なわれる。本発明において、含浸材１２は容器１１内のコンクリート基材１０の一部が浸漬する量であれば良く、最上段のコンクリート基材１０までが浸漬しなくても良い。用途に応じ、コンクリート基材１０の空隙をすべてポリマーで含浸する必要がない場合、脱気処理は省略することもできる。
【００１７】
本発明で使用するコンクリート基材に使用するセメントとは、ポルトランドセメント、混合セメント、スラグセメントなどがある。また、本発明で使用するモノマーとは、分子内に二重結合を有し、重合開始剤によって加熱すると重合する性質を持つ物質である。その具体例としては、ビニル系モノマーが一般的に用いられるが、スチレン、アクリロニトリル、アクリル酸及びメタクリル酸エステル類などでもよく、これらのモノマーを単独若しくは混合して使用することができる。次に、本発明で使用する触媒とは、加熱によって容易に結合が切れて、ラジカルを形成する性質のある有機化合物である。その具体例としては、アゾビスイソブチロニトリル、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシドなどのコンクリート基材に非吸着性の触媒を使用するのが良い。これらの触媒に対し、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウリル、メチルエチルケトンペルオキシドなどのコンクリートに吸着性のある過酸化物を併用することもできる。触媒の使用量は、通常モノマーに対して０．１〜５％であり、重合温度にもよるが、１〜２％で使用することが好ましい。
【００１８】
含浸材１２中のコンクリート基材１０の含浸処理が終了すると、例えば配管１４を通して、含浸材１２より密度の大きな液体１３を容器１１内にそそぎ込むことにより、下から順次コンクリート基材１０に対する含浸処理が行なわれる。
密度の大きな液体１３は、危険物に分類されない、例えば水、ポリビニルアルコール水溶液、水ガラス等を使用することができる。
【００１９】
以上の含浸処理が終了すると、重合処理が行なわれる。この重合処理は、含浸材１２中のコンクリート基材１０の含浸処理が終了すると、容器中のコンクリート基材１０が全部浸るまで密度の大きな液体１３を注入する。容器１１内に残存している含浸材１２を排出し、配管１４より蒸気を吹き込み、密度の大きな液体１３の温度を上げる。または、容器１１の外部を加熱して容器内の温度をあげる。含浸されたコンクリート基材中の含浸材１２は、加熱することによって、予め含有している触媒がラジカルを発生し、モノマーの二重結合と反応して重合が開始され、更に他のモノマーとの重合反応により重合が進行する。モノマーは元来沸点が１５０℃以下の物質が多く、単に空気中で加熱すると重合以前に蒸発気散してしまい、ポリマー化する割合が少ない。この蒸発気散防止のため、本発明者らは、既に水中や高粘性液体中にモノマーを含浸したコンクリート基材を浸漬して重合する方法を発明しているが、この方法を使用するのが工業的生産に適している。これらの液体の加熱温度は、触媒の種類によって変化させるが、通常５０〜８０℃であることが多い。また、反応時間は、反応温度や触媒の種類によって異なるが、通常数時間である。このような重合処理を行なうと、コンクリート基材１０の高耐久化，高強度化が図れる。
【００２０】
さて、以上のように構成されたポリマーコンクリートの製造方法によれば、危険な含浸材１２の取り扱い量を少なくすることが可能となり、保管設備を簡略化することができる。さらに脱気処理工程を省略すれば、製造設備の簡略化が図れる。
【００２１】
【実施例１】
以下、図１に基づいて本発明をさらに具体的に説明する。
（１）コンクリート基材の作成
コンクリート基材１０の寸法：１８００×９００×３０ｍｍ、配合は粗骨材の最大寸法１０ｍｍ、 水セメント比３８％、 細骨材率 ５６％とした。  単位量は水（密度１．０）：１９０ｋｇ／ｍ３、セメント（密度３．１６）：５００ｋｇ／ｍ３、細骨材（密度２．６０）：８９２ｋｇ／ｍ３、粗骨材（密度２．６５）：７５６ｋｇ／ｍ３、短繊維（密度７．９）：１１８ｋｇ／ｍ３、高性能減水剤（密度１．１）：５ｋｇ／ｍ３である。
（２）養生
成形後、蒸気養生室において、前置き時間を２時間、温度上昇勾配２０℃／ｈ、最高温度を６０℃で４時間、自然降温を行った。その後、乾燥炉内において最高温度を１２０℃の熱風で１２時間の乾燥を行い常温まで温度を下げた。
【００２２】
（３）含浸・重合
▲１▼鋼製密閉容器１１（内寸法：２０００×１０００×ｈ５００ｍｍ）内に、高さが約５ｍｍの３角形の目地棒１５（鋼製）を台とし、その上にコンクリート基材１０を順次４枚セットした。
▲２▼容器１１の密閉後、容器側壁の脱気口に真空ポンプからのホースをつなぎ、真空脱気（２０ｍｍＨｇ以下）を所定時間（１時間）行った後開閉バルブを閉める。
▲３▼脱気終了後、容器１１に管１４から含浸材１２（ＭＭＡモノマー：密度０．９４）を３６リットル注入し、そのまま所定時間（２時間）含浸させた。（この時計算では、下の板の上面から７．５ｍｍが液面であり、下から２枚目の基板供試体に接する程度であったものと推定される。）
▲４▼所定時間経過した後、管１４から引き続き水１３（密度１．０）を注入して上の基材１０の上面を含浸材１２が覆う程度に水１３を加えていく（約３０リットル）。この時の水１３と含浸材１２は混合せずに分離し、上層に含浸材１２が、下層に水１３が来るので、既に入っている含浸材はそのまま上に押し上げられる状態となる。これにより、上の基材１０が含浸材１２に接して含浸が行なわれる。この工程を繰り返し４枚の基材１０の含浸を終了した。
▲５▼含浸後、すぐに８０℃×４時間の温液重合を行った。
【００２３】
【比較例１】
（１）コンクリート基材の作成
（２）養生
については、実施例１と同一条件である。
【００２４】
（３）含浸・重合
▲１▼鋼製密閉容器１１（内寸法：２０００×１０００×ｈ５００ｍｍ）内に、高さが約５ｍｍの３角形の目地棒１５（鋼製）を台とし、その上にコンクリート基材１０を順次４枚セットした。
▲２▼容器１１の密閉後、容器側壁の脱気口に真空ポンプからのホースをつなぎ、真空脱気（２０ｍｍＨｇ以下）を所定時間（１時間）行った後開閉バルブを閉める。
▲３▼脱気終了後、含浸層１１の管１４から含浸材１２（ＭＭＡモノマー：密度０．９４）を１１０リットル注入し、そのまま所定時間（２時間）含浸させた。（この時計算では、最上段の板から約１０ｍｍが液面である。）
▲４▼含浸後、すぐに８０℃×４時間の温液重合を行った。
【００２５】
【実施例２】
以下、比較例について説明する。
（１）コンクリート基材の作成
（２）養生
については、実施例１と同一条件である。
【００２６】
（３）含浸・重合
▲１▼鋼製密閉容器１１（内寸法：２０００×１０００×ｈ５００ｍｍ）内に、高さが約５ｍｍの３角形の目地棒１５（鋼製）を台とし、その上にコンクリート基材１０を順次４枚セットした。
▲２▼脱気を行わずに、容器１１に管１４から含浸材１２を３６リットル注入し、そのまま所定時間（２時間）含浸させた。（この時、下から２枚目の基材１０に含浸材１２が接する程度であった。
▲３▼所定時間経過した後、管１４から引き続き水を注入して上の基材１０の上面を含浸材１２が覆う程度に水を加えていく（約３０リットル）。この時の水１３と含浸材１２は混合せずに分離し、上層に含浸材１２が、下層に水１３の層が形成されるので、既に入っている含浸材１２はそのまま上に押し上げられる状態となる。これにより、上の基材１０が含浸材１２に接して含浸が行なわれる。この工程を繰り返し４枚の基材１０の含浸を終了した。
▲４▼含浸後、すぐに８０℃×４時間の温液重合を行った。
【００２７】
【比較例２】
（１）コンクリート基材の作成
（２）養生
については、実施例１と同一条件である。
（３）含浸・重合
▲１▼鋼製密閉容器１１（内寸法：２０００×１０００×ｈ５００ｍｍ）内に、高さが約５ｍｍの３角形の目地棒１５（鋼製）を台とし、その上にコンクリート基材１０を順次４枚セットした。
▲２▼脱気を行わずに、容器１１に管１４から含浸材１２を１１０リットル注入し、そのまま所定時間（２時間）含浸させた。（この時計算では、基材１０の最上段の板の上面から約１０ｍｍが液面であった。）
▲４▼含浸後、すぐに８０℃×４時間の温液重合を行った。
【００２８】
基材１０および基材１０に含浸・重合処理を行った供試体の中央部から１００×５０ｃｍの大きさの板を切り取り試験体とした。その試験結果を表１に示した。
【００２９】
【表１】
0004898034.tif 000002
【００３０】
以上本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りどのようにでも実施することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明では、以下の効果が得られる。
本発明にかかるポリマー含浸コンクリートの製造方法において、含浸材の取り扱い量を減らし、従来のポリマーコンクリートと同程度の含浸率と曲げ強度が得られる。また、脱気工程を省略した場合、大気圧下でモノマーに基板を浸漬するだけなので、脱気を行った含浸法の含浸率と比較して約８０％の含浸率となるが、基材との比較において著しい強度の改善を示しており、ポリマー含浸コンクリートの適用用途に応じて脱気工程の省略は可能である。従って、製造に要するモノマーの保管設備や容器等の設備を簡略化したポリマー含浸コンクリートを製造することができる。その結果、製造設備の整った工場ではなく建設現場等においてもポリマー含浸コンクリートの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリマー含浸コンクリートの製造方法の実施例の構成を示した説明図である。
【符号の説明】
１０  コンクリート基材
１１  鋼製密閉容器
１２  含浸材
１３  水
１４  管
１５  目地棒
【図１】
0004898034.tif 000003