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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023179030
(43)【公開日】2023-12-19
(54)【発明の名称】防水用混和材
(51)【国際特許分類】
C04B 28/02 20060101AFI20231212BHJP
C04B 14/06 20060101ALI20231212BHJP
C04B 18/08 20060101ALI20231212BHJP
C04B 14/28 20060101ALI20231212BHJP
C04B 22/06 20060101ALI20231212BHJP
C04B 24/24 20060101ALI20231212BHJP
C09K 17/10 20060101ALI20231212BHJP
C09K 17/12 20060101ALI20231212BHJP
C09K 17/06 20060101ALI20231212BHJP
C09K 17/02 20060101ALI20231212BHJP
C09K 17/18 20060101ALI20231212BHJP
C09K 17/44 20060101ALI20231212BHJP
【ＦＩ】
C04B28/02
C04B14/06
C04B18/08 Z
C04B14/28
C04B22/06 Z
C04B24/24
C09K17/10 P
C09K17/12 P
C09K17/06 P
C09K17/02 P
C09K17/18 P
C09K17/44 P
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022092058
(22)【出願日】2022-06-07
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-08-22
(71)【出願人】
【識別番号】520506040
【氏名又は名称】株式会社石橋建築研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100154966
【弁理士】
【氏名又は名称】海野 徹
(72)【発明者】
【氏名】石橋 修
【テーマコード（参考）】
4G112
4H026
【Ｆターム（参考）】
4G112MA02
4G112PA10
4G112PA23
4G112PA27
4G112PB03
4H026CA01
4H026CA02
4H026CA03
4H026CA05
4H026CB06
4H026CB08
4H026CC04
(57)【要約】
【課題】 製造コストが低く、且つコンクリート及び地盤に高い防水性を付与することができる防水用混和材を提供する。
【解決手段】 本発明の防水用混和材は、珪砂40重量％と、水13重量％と、セメント9重量％と、防水材6～10重量％と、フライアッシュ及び苦土石灰の混合物32～28重量％から成る粉体であり、前記防水材がアスファルト系、二酸化ケイ素を主成分とする無機質系、シリコーン系、変成シリコーン系、ウレタン系、ポリサルファイド系、ポリイソブチレン系防水材のいずれかであり、125μm～150μmの粒子帯が総重量に対して重量比約25％～55％の範囲を占める。防水用混和材を構成する各材料は安価で入手が容易であるため製造コストを低くすることができる。また、本発明の防水用混和材を混和材としてコンクリートと混和したり、土壌改良材として土壌と混合したりすることでコンクリート及び地盤に高い防水性を付与することができる。
【選択図】図1
【解決手段】 本発明の防水用混和材は、珪砂40重量％と、水13重量％と、セメント9重量％と、防水材6～10重量％と、フライアッシュ及び苦土石灰の混合物32～28重量％から成る粉体であり、前記防水材がアスファルト系、二酸化ケイ素を主成分とする無機質系、シリコーン系、変成シリコーン系、ウレタン系、ポリサルファイド系、ポリイソブチレン系防水材のいずれかであり、125μm～150μmの粒子帯が総重量に対して重量比約25％～55％の範囲を占める。防水用混和材を構成する各材料は安価で入手が容易であるため製造コストを低くすることができる。また、本発明の防水用混和材を混和材としてコンクリートと混和したり、土壌改良材として土壌と混合したりすることでコンクリート及び地盤に高い防水性を付与することができる。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
珪砂40重量％と、水13重量％と、セメント9重量％と、防水材6～10重量％と、フライアッシュ及び苦土石灰の混合物32～28重量％から成る粉体であり、
前記防水材がアスファルト系、二酸化ケイ素を主成分とする無機質系、シリコーン系、変成シリコーン系、ウレタン系、ポリサルファイド系、ポリイソブチレン系防水材のいずれかであり、
125μm～150μmの粒子帯が総重量に対して重量比約25％～55％の範囲を占めることを特徴とする防水用混和材。
前記防水材がアスファルト系、二酸化ケイ素を主成分とする無機質系、シリコーン系、変成シリコーン系、ウレタン系、ポリサルファイド系、ポリイソブチレン系防水材のいずれかであり、
125μm～150μmの粒子帯が総重量に対して重量比約25％～55％の範囲を占めることを特徴とする防水用混和材。
【請求項2】
前記フライアッシュと前記苦土石灰の混合割合が等しいことを特徴とする請求項1に記載の防水用混和材。
【請求項3】
前記防水材の割合が10重量％であり、前記混合物の割合が28重量％であることを特徴とする請求項1に記載の防水用混和材。
【請求項4】
コンクリートと混和されることを特徴とする請求項1～3のいずれか一項に記載の防水用混和材。
【請求項5】
土壌と混合される土壌改良材であることを特徴とする請求項1～3のいずれか一項に記載の防水用混和材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンクリート及び地盤に高い防水性を付与することができる防水用混和材に関する。
【背景技術】
【0002】
地盤やコンクリートに防水性を付与する技術として、例えば特許文献1にはアスファルトとポリプロピレンとから成る水性エマルジョンと、セメント系固化剤とを所定の割合で混合させた地盤改良材が開示されている。
また、特許文献2にはセメント、細骨材、粗骨材、非空気連行性減水剤、補強用金属繊維および水を含んだ防水コンクリートが開示されている。
また、特許文献2にはセメント、細骨材、粗骨材、非空気連行性減水剤、補強用金属繊維および水を含んだ防水コンクリートが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平2－53889号公報
【特許文献2】特開2005－247663号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般的にコンクリートと混和して使用する混和材や土壌と混合して使用する土壌改良材は製造コストが低く、且つ高い防水性能を備えることが要求される。
【0005】
本発明はこのような問題を考慮して、製造コストが低く、且つコンクリート及び地盤に高い防水性を付与することができる防水用混和材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】
本発明の防水用混和材は、珪砂40重量％と、水13重量％と、セメント9重量％と、防水材6～10重量％と、フライアッシュ及び苦土石灰の混合物32～28重量％から成る粉体であり、前記防水材がアスファルト系、二酸化ケイ素を主成分とする無機質系、シリコーン系、変成シリコーン系、ウレタン系、ポリサルファイド系、ポリイソブチレン系防水材のいずれかであり、125μm～150μmの粒子帯が総重量に対して重量比約25％～55％の範囲を占めることを特徴とする。
また、前記フライアッシュと前記苦土石灰の混合割合が等しいことを特徴とする。
また、前記防水材の割合が10重量％であり、前記混合物の割合が28重量％であることを特徴とする。
また、コンクリートと混和されることを特徴とする。
また、土壌と混合される土壌改良材であることを特徴とする。
また、前記フライアッシュと前記苦土石灰の混合割合が等しいことを特徴とする。
また、前記防水材の割合が10重量％であり、前記混合物の割合が28重量％であることを特徴とする。
また、コンクリートと混和されることを特徴とする。
また、土壌と混合される土壌改良材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本願発明者は鋭意研究の結果、防水用混和材として珪砂40重量％と、水13重量％と、セメント9重量％と、防水材6～10重量％と、フライアッシュ及び苦土石灰の混合物32～28重量％から成る粉体であり、前記防水材がアスファルト系、二酸化ケイ素を主成分とする無機質系、シリコーン系、変成シリコーン系、ウレタン系、ポリサルファイド系、ポリイソブチレン系防水材のいずれかであり、125μm～150μmの粒子帯が総重量に対して重量比約25％～55％の範囲を占めるのが最適であることを見出した。各成分は安価で入手が容易であるため製造コストを低くすることができる。
本発明の防水用混和材を混和材としてコンクリートと混和したり、土壌改良材として土壌と混合したりすることでコンクリート及び地盤に高い防水性を付与することができる。
本発明の防水用混和材を混和材としてコンクリートと混和したり、土壌改良材として土壌と混合したりすることでコンクリート及び地盤に高い防水性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の防水用混和材の成分比を示す表
【図2】実施例における各試験体の成分比を示す表
【図3】各試験における各試験体の結果と評価を示す表
【図4】防水性能試験の結果を示すグラフ
【図5】粉体化試験Bの結果を示すグラフ
【図6】追加粉体化試験において平均粒度が異なる(A)～(F)までの6パターンを作成した場合の粒度分布のグラフ及び防水性の評価結果
【図7】追加粉体化試験において平均粒度が異なる(A)～(F)までの6パターンを作成した場合の粒度分布のグラフ及び防水性の評価結果
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の防水材の実施の形態について説明する。
図1に示すように防水用混和材は珪砂40重量％と、水13重量％と、セメント9重量％と、防水材6～10重量％と、フライアッシュ及び苦土石灰の混合物32～28重量％から成り、各成分を混合し、固化させたのちに粉体化させたものである。
図1に示すように防水用混和材は珪砂40重量％と、水13重量％と、セメント9重量％と、防水材6～10重量％と、フライアッシュ及び苦土石灰の混合物32～28重量％から成り、各成分を混合し、固化させたのちに粉体化させたものである。
【0010】
珪砂とは主に石英粒からなる砂であり、主成分をシリカとし、無数の微細孔を有する。本発明で使用する珪砂の比重、空隙率及び粒径は特に限定されない。
セメントとは「石灰石・粘土・酸化鉄を焼成・粉砕した灰白色の粉末をいう」(広辞苑)。セメントは水硬性材料の１つであり、水と水和反応することによって凝結硬化する。セメントを構成する材料の種類は特に限定されず、一般的なものを使用すればよい。
セメントとは「石灰石・粘土・酸化鉄を焼成・粉砕した灰白色の粉末をいう」(広辞苑)。セメントは水硬性材料の１つであり、水と水和反応することによって凝結硬化する。セメントを構成する材料の種類は特に限定されず、一般的なものを使用すればよい。
【0011】
防水材としては、例えばアスファルト系、二酸化ケイ素を主成分とする無機質系、シリコーン系、変成シリコーン系、ウレタン系、ポリサルファイド系、ポリイソブチレン系防水材が挙げられるがこれらに限定されない。防水材として例えばアスファルト系であれば成瀬化学株式会社のナルファルトC(登録商標)や三生化工株式会社のアルファー・ゾル(登録商標)、二酸化ケイ素を主成分とする無機質系であればベストン株式会社のベストン（登録商標）が挙げられる。
フライアッシュとはシリカやアルミナを主成分とするものであり、石炭を燃焼させることにより生成された燃焼灰である。
苦土石灰とは「クエン酸可溶性マグネシウムを3.5％以上含有する石灰肥料」(広辞苑)をいい、炭酸カルシウムと酸化マグネシウムを主成分とした物質である。
フライアッシュとはシリカやアルミナを主成分とするものであり、石炭を燃焼させることにより生成された燃焼灰である。
苦土石灰とは「クエン酸可溶性マグネシウムを3.5％以上含有する石灰肥料」(広辞苑)をいい、炭酸カルシウムと酸化マグネシウムを主成分とした物質である。
【実施例0012】
本発明の防水用混和材を使用した各種試験の結果を示す。
[試験体]
図2の配合表に示すように試験体(1)～(8)は全て珪砂40重量％、セメント9重量％、水13重量％である。
試験体(3)～(5)及び(8)は本発明の防水用混和材である。試験体(3)は防水材6重量％、フライアッシュ16重量％、苦土石灰16重量％、試験体(4)は防水材8重量％、フライアッシュ15重量％、苦土石灰15重量％、試験体(5)は防水材10重量％、フライアッシュ14重量％、苦土石灰14重量％、試験体(8)は防水材6重量％、フライアッシュ14重量％、苦土石灰18重量％である。
試験体(1)，(2)，(6)及び(7)は比較例であり、本発明の防水用混和材に含まれない。試験体(1)は防水材3重量％、フライアッシュ17.5重量％、苦土石灰17.5重量％、試験体(2)は防水材4重量％、フライアッシュ17重量％、苦土石灰17重量％、試験体(6)は防水材11重量％、フライアッシュ13.5重量％、苦土石灰13.5重量％、試験体(7)は防水材12重量％、フライアッシュ13重量％、苦土石灰13重量％である。
上記のとおりに各成分を混合し、固化させたものを試験体とした。
[試験体]
図2の配合表に示すように試験体(1)～(8)は全て珪砂40重量％、セメント9重量％、水13重量％である。
試験体(3)～(5)及び(8)は本発明の防水用混和材である。試験体(3)は防水材6重量％、フライアッシュ16重量％、苦土石灰16重量％、試験体(4)は防水材8重量％、フライアッシュ15重量％、苦土石灰15重量％、試験体(5)は防水材10重量％、フライアッシュ14重量％、苦土石灰14重量％、試験体(8)は防水材6重量％、フライアッシュ14重量％、苦土石灰18重量％である。
試験体(1)，(2)，(6)及び(7)は比較例であり、本発明の防水用混和材に含まれない。試験体(1)は防水材3重量％、フライアッシュ17.5重量％、苦土石灰17.5重量％、試験体(2)は防水材4重量％、フライアッシュ17重量％、苦土石灰17重量％、試験体(6)は防水材11重量％、フライアッシュ13.5重量％、苦土石灰13.5重量％、試験体(7)は防水材12重量％、フライアッシュ13重量％、苦土石灰13重量％である。
上記のとおりに各成分を混合し、固化させたものを試験体とした。
【0013】
[浸漬試験]
図3の表に示すように各試験体の水分量[%]を水分計(直流電気抵抗式）で測定し、硬度(デュロメータ硬さAタイプ)を硬度計で測定した。
次に、各試験体を水が入った容器に入れ、容器の蓋を密閉し、24時間経過後の水位の変化を計測した。水量と容器の形状は各試験体において同一とした。
試験体(3)～(8)は水位の低下量が－1ミリから0ミリと少なく、試験体(1)及び(2)は－3.5ミリ及び3.0ミリと多かった。試験体(1)及び(2)は防水材の割合が相対的に低いために水位の低下量が多かったものと推察される。
図3の表に示すように各試験体の水分量[%]を水分計(直流電気抵抗式）で測定し、硬度(デュロメータ硬さAタイプ)を硬度計で測定した。
次に、各試験体を水が入った容器に入れ、容器の蓋を密閉し、24時間経過後の水位の変化を計測した。水量と容器の形状は各試験体において同一とした。
試験体(3)～(8)は水位の低下量が－1ミリから0ミリと少なく、試験体(1)及び(2)は－3.5ミリ及び3.0ミリと多かった。試験体(1)及び(2)は防水材の割合が相対的に低いために水位の低下量が多かったものと推察される。
【0014】
[粉体化試験A]
次に、上記のとおりに各成分を混合し、固化させたものを粉体化した。
粉体化試験1として、まず手で各試験体を粗目に粉砕し、次に手動の粉砕機を用いて各試験体を1～2ミリの粒子に粉砕した。図3の表に示すように全ての試験体を破砕することができたため、結果を「良好」とした。
次に粉体化試験2として、ステンレス刃の電動ミキサーを用いて粒子の平均粒径を75μm程度にまで粉砕した。平均粒径の測定は周知の測定方法で行うことができ、例えば、レーザー回折・散乱法に基づく粒度分布測定装置を用いて行うことができる。
図3の表に示すように試験体(1)～(5)及び(8)は粉砕できたため結果を「良好」にしたが、試験体(6)及び(7)は粘性が高く、粉砕が難しかった。試験体(6)及び(7)は防水材の割合が相対的に高いために粘性が高くなったものと推察される。
次に、上記のとおりに各成分を混合し、固化させたものを粉体化した。
粉体化試験1として、まず手で各試験体を粗目に粉砕し、次に手動の粉砕機を用いて各試験体を1～2ミリの粒子に粉砕した。図3の表に示すように全ての試験体を破砕することができたため、結果を「良好」とした。
次に粉体化試験2として、ステンレス刃の電動ミキサーを用いて粒子の平均粒径を75μm程度にまで粉砕した。平均粒径の測定は周知の測定方法で行うことができ、例えば、レーザー回折・散乱法に基づく粒度分布測定装置を用いて行うことができる。
図3の表に示すように試験体(1)～(5)及び(8)は粉砕できたため結果を「良好」にしたが、試験体(6)及び(7)は粘性が高く、粉砕が難しかった。試験体(6)及び(7)は防水材の割合が相対的に高いために粘性が高くなったものと推察される。
【0015】
[防水性能試験]
上記のとおりに各成分を混合して板状の試験体を作製した。
試験体の表面に一定量の水を注ぎ、水が浸透するまでの時間を計測した。図4のグラフに示すとおり、この試験を各試験体の材齢7,14,21,28,45,60日時点において実施した。浸透するまでの時間が6時間を超えたものを「防水性能有り」とした。
図3の表に示すように試験体(3)～(5)及び(8)は各材齢において水が浸透するまでの時間が6時間を超えたため「◎」となり、試験体(1)及び(2)は各材齢において水が浸透するまでの時間が6時間よりも早かったため「×」となり、試験体(6)及び(7)は概ね水が浸透するまでの時間が6時間を超えたものの、一部の材齢では6時間よりも早く水が浸透したため「〇」となった。
上記のとおりに各成分を混合して板状の試験体を作製した。
試験体の表面に一定量の水を注ぎ、水が浸透するまでの時間を計測した。図4のグラフに示すとおり、この試験を各試験体の材齢7,14,21,28,45,60日時点において実施した。浸透するまでの時間が6時間を超えたものを「防水性能有り」とした。
図3の表に示すように試験体(3)～(5)及び(8)は各材齢において水が浸透するまでの時間が6時間を超えたため「◎」となり、試験体(1)及び(2)は各材齢において水が浸透するまでの時間が6時間よりも早かったため「×」となり、試験体(6)及び(7)は概ね水が浸透するまでの時間が6時間を超えたものの、一部の材齢では6時間よりも早く水が浸透したため「〇」となった。
【0016】
[粉体化試験B]
次に、試験体(3)と(5)について、平均粒径を35μm程度と75μm程度にして防水試験を行った。35μm程度の粉体化はボールミルで行い、75μm程度の粉体化は電動ミキサーで行なった。
図5のグラフに示すとおり、試験体(3)と(5)のいずれの場合も平均粒径を電動ミキサーで75μm程度にした方が、ボールミルで35μm程度にした場合と比較して水が浸透するまでに時間がかかった。これは平均粒径を35μm程度まで小さくしてしまうと防水材が備える防水機能が充分に発揮されなくなるためだと推察される。
次に、試験体(3)と(5)について、平均粒径を35μm程度と75μm程度にして防水試験を行った。35μm程度の粉体化はボールミルで行い、75μm程度の粉体化は電動ミキサーで行なった。
図5のグラフに示すとおり、試験体(3)と(5)のいずれの場合も平均粒径を電動ミキサーで75μm程度にした方が、ボールミルで35μm程度にした場合と比較して水が浸透するまでに時間がかかった。これは平均粒径を35μm程度まで小さくしてしまうと防水材が備える防水機能が充分に発揮されなくなるためだと推察される。
【0017】
[結論]
試験体(3)～(5)及び(8)は粉体加工が容易で、且つ高い防水性能を備えることが分かった。特に試験体(5)は極めて高い防水性能を備えることが分かった。
本発明の防水用混和材は混和材としてコンクリートと混和したり、土壌改良材として土壌と混合したりした場合に高い防水性能を発揮するものと推察される。
試験体(3)～(5)及び(8)は粉体加工が容易で、且つ高い防水性能を備えることが分かった。特に試験体(5)は極めて高い防水性能を備えることが分かった。
本発明の防水用混和材は混和材としてコンクリートと混和したり、土壌改良材として土壌と混合したりした場合に高い防水性能を発揮するものと推察される。
【0018】
[追加粉体化試験]
追加の粉体化試験として、防水用混和材の平均粒度を変えて粉体化したものの防水性能を測定した。
図6は図2中の試験体(3)を用いて、平均粒度が異なる(A)～(F)までの6パターンを作成した場合の粒度分布のグラフ及び防水性の評価結果である。
(B)及び(C)のパターンが防水性に優れていることが分かった。更に分析すると、パターン(B)では粒度が125μm～150μmの粒子帯が総重量(2g)に対して重量比約25％～30％の範囲を占めており、パターン(C)では粒度が125μm～150μmの粒子帯が総重量(2g)に対して重量比約35％～45％の範囲を占めていることが分かった。
図7は図2中の試験体(5)を用いて、平均粒度が異なる(A)～(F)までの6パターンを作成した場合の粒度分布のグラフ及び防水性の評価結果である。
(C)及び(D)のパターンが防水性に優れていることが分かった。更に分析すると、パターン(C)では粒度が125μm～150μmの粒子帯が総重量(2g)に対して重量比約35％～40％の範囲を占めており、パターン(D)では粒度が125μm～150μmの粒子帯が総重量(2g)に対して重量比約50％～55％の範囲を占めていることが分かった。
追加試験の結果、粉体加工した防水用混和材について、125μm～150μmの粒子帯が総重量に対して重量比約25％～55％の範囲を占める場合に高い防水性能を発揮することが分かった。
追加の粉体化試験として、防水用混和材の平均粒度を変えて粉体化したものの防水性能を測定した。
図6は図2中の試験体(3)を用いて、平均粒度が異なる(A)～(F)までの6パターンを作成した場合の粒度分布のグラフ及び防水性の評価結果である。
(B)及び(C)のパターンが防水性に優れていることが分かった。更に分析すると、パターン(B)では粒度が125μm～150μmの粒子帯が総重量(2g)に対して重量比約25％～30％の範囲を占めており、パターン(C)では粒度が125μm～150μmの粒子帯が総重量(2g)に対して重量比約35％～45％の範囲を占めていることが分かった。
図7は図2中の試験体(5)を用いて、平均粒度が異なる(A)～(F)までの6パターンを作成した場合の粒度分布のグラフ及び防水性の評価結果である。
(C)及び(D)のパターンが防水性に優れていることが分かった。更に分析すると、パターン(C)では粒度が125μm～150μmの粒子帯が総重量(2g)に対して重量比約35％～40％の範囲を占めており、パターン(D)では粒度が125μm～150μmの粒子帯が総重量(2g)に対して重量比約50％～55％の範囲を占めていることが分かった。
追加試験の結果、粉体加工した防水用混和材について、125μm～150μmの粒子帯が総重量に対して重量比約25％～55％の範囲を占める場合に高い防水性能を発揮することが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0019】
本発明は、製造コストが低く、且つコンクリート及び地盤に高い防水性を付与することができる防水用混和材であり、産業上の利用可能性を有する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】