JPH02188459A - 防水材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は防水材、詳しくは、ポリビニルアルコール含有
水性共重合体エマルジョン含有の防水材に関する。

〈従来の技術とその課題〉 従来、アクリルエマルジョンや酢酸ビニル系エマルジョ
ン等の合成高分子エマルジョンを用いたポリマーセメン
ト組成物を防水材として使用することはよく知られてい
る（例えば、特開昭５６−１６０３５７号公報など）。

しかし、これらのポリマーセメント組成物は、セメント
の硬化に伴なう収縮、又は、例えば、温度変化、凍結融
解及び下地の動き等の外的要因により、硬化後にクラッ
クが入りやすいとい５＋！題を有しており、このクラッ
クの発生は防水材としての性能が損なわれる主要因であ
るため、その改良が望まれていた。

また、日本の山岳トンネルの工法として定着した、吹付
はコンクリートとロックボルトを主たる支保工とするト
ンネル工法であるＮＡＴＭ工法（ＮｅｗＡｕｓｔｒｉａ
ｎ　Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　）において
、漏水やコンクリートのひび割れ防止を目的として、吹
付はコンクリートと二次覆工コンクリートとの間に防水
シートを取り付ける防水工法が主に採用されている（防
水ジャーナル、１９８８年１０月号、Ｐ４１″山岳道路
トンネルの防水工″）。

しかしながら、防水シートは、１１）吹付はコンクリー
トの表面粗さにより損傷しやすい。（２）接合条件・粉
塵・湧水等によりシートの接合が不均一になる。（３）
二次覆工コンクリート打込み時、シートが破損しやすい
。（４）シートの化学的安定性に問題がある。（５）コ
ストが高い。等の課題があり、防水シートに代わる優れ
た防水材の開発が望まれていた。

本発明者らは、上記課題を解決すべく種々検討を重ねた
結果、特定のエマルジョンを含有する防水材を使用する
ことによって、優れた性能を有する防水材が得られる知
見を得て、本発明を完成するに至った。

〈課題を解決するための手段〉 即ち、本発明は、セメントと、エチレン−アクリル酸エ
ステル−酢酸ビニル共重合体のガラス転移温度が一３０
℃以下であるポリビニルアルコール含有水性エマルジョ
ン及び骨材を主成分とする防水材であり、七メン）１（
）０重量部に対し、上記エマルジョンを固形分換算で２
０〜６００重量部及びカルシウムアルミネート類２〜５
０重量部を主成分とするトンネルコンクリートの防水材
である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明で使用するセメントとじズは、普通、早強、超早
強等のポルトランドセメントやこれらに高デスラグ、フ
ライアッシュ又はシリカ等を混合した混合セメント等が
使用される。

本発明のポリビニルアルコール含有水性エマルジョン（
以下本エマルジョンという）はガラス転移温度（以下Ｔ
ｇという）が−３０℃以下であり、エチレン−アクリル
酸エステル（以下エステルという）−酢酸ビニル（以下
酢ビという）共重合体からなるものである。

Ｔｇとは無定形重合体の各種性質が急変する温度であり
、この温度以下では重合体の無定形部分の分子セグメン
トの運動が凍結されるような温度である。Ｔｇの測定方
法としては、ＤＳＣ法等の熱分析方法が一般的に用いら
れている。

本エマルジョンのＴｇが一３０℃以下ということは、本
エマルジョンを構成する共重合体のＴｇが一３０℃以下
であるということであり、上記方法によりＴｇ値を求め
ることができる。しかし実際的には、ホモポリマーのＴ
ｇは既に知られており（例えは丸善（株）発行の化学便
覧等）、共重合体のＴｇは個々の単独モノマーよ抄なる
ホモポリマーのＴｇより、次の計算式によって推定する
ことも可能である。

Ｗユ　：成分１０重量分率。

Ｗ２：成分２ Ｗｎ：成分ｎ （ここでｗ、　＋　ｗ２＋・・・・・・＋Ｗｒ、−１　
）Ｔｇ□：成分１ホモポリマーのＴｇ（’Ｋ）Ｔｇｚ　
：成分２ Ｔｇｎ：成分ｎ Ｔｇ：成分１．２・・・・・・ｎよりなる共重合体のＴ
ｇ（ｘ） 本エマルションのＴｇが一３０℃よりも高いと、防水材
として十分な柔軟性（可とう性）が発現されず、コンク
リート打設時の衝撃や下地の動きに追随できないで、ひ
びわれや亀裂発生の原因となるおそれがある。

本エマルジョン中のエチレン含有量は１０〜３０重量％
が好ましい。エチレン含有量が１０重量％未満ではエマ
ルジョンの耐アルカリ性が不足し、３０重量％を越すと
、エマルジョン状態が不安定になり、現実の使用に支障
をきたす恐れがある。

また、本エマルジョン中のエステルの含有量は４０〜８
５重量％が好ましい。エステルの含有量が４０重量−未
満では、本エマルジョンのＴｇを一３０℃以下にするこ
とが難しく、８５重量％を越すと乳化重合が不安定にな
る恐れがあると共に、本エマルジョン中の酢ビ含有量が
少なくなり、セメントとの混和性の良さが損なわれる恐
れがある。

本発明で使用するエステルは、そのホモポリマーのＴｇ
が一５０℃以下のものであり、具体的にはノルマルプロ
ピルアクリレート（ｎ　−ＰＡ　）、ノルマルフチル７
り’）レー）（ｎ−ＢＡ）、ヘキシルアクリレ−）（Ｈ
Ａ）、２−メトキシエチルア／　ＩＪレート（２■Ａ）
及び２−エチルへキシルアクリレ−）　（２ＥＨＡ　）
等が一般的に使用できる。

本発明で使用する酢ビは特に限定されるものではない。

本エマルジョン中の酢ビ含有量は５〜４５重量％が好ま
しい。５重量％未満では、エチレン−酢ビ系共重合体エ
マルジョンの特徴の一つであるセメントとの混和性の良
さが損なわれ、４５重量％を越すと、本エマルジョンの
Ｔｇを−３０℃以下にすることが難しくなる。

本エマルジョンの製造方法たついては特に制限はなく、
乳化重合方法は公知の方法を使用することができる。ま
た、重合条件にも特に制限はないが、−船釣には重合温
度は２０〜８０°Ｃである。

触媒としては、過硫酸カリウム等の過硫酸塩、過酸化水
素及び各種有機過酸化物等が挙げられる。

レドックス開始系の場合は、さらに還元性物質としてホ
ルムアルデヒドナトリウムスルホキシレートなどが組み
合せて用いられる。

乳化剤としては、ポリビニルアルコール（以下ＰＶＡと
いう）を使用する。

本発明で使用するＰＶＡはけん化度８５モルチ以上、重
合度３００〜２．０００のものが乳化重合用に適してい
る。

ＰＶＡの使用量は通常全モノマー量の２〜１０重量％で
ある。

乳化剤として、ポリオキシエチレン縮合体、ポリオキシ
エチレンポリオキシゾロビレンブロックコホリマー等の
非イオン性界面活性剤、アルキルベンゼンスルホン酸塩
やラウリル硫酸エステル塩等ノアニオン性界面活性剤及
びヒドロキシエチルセルロース等の保護コロイド等の併
用も可能であるが、併用する場合、その使用量は全乳化
剤量の５０重量％以下である。５０重量％を越すと、防
水材の収縮が大きくなる恐れがある。

本エマルジョンには、さらに必要に応じ、公知の…調整
剤（バッファー）、消泡剤及び防腐剤等の添加剤の使用
が可能である。

本エマルジョンの使用量は、セメント１００ｘ量部に対
して固形分換算で２０〜６００重量部であり、カルシウ
ムアルミネート類（以下ＣＡ類という）を併用しない場
合は２０〜１００重量部が好ましい。２０重量部未満で
は防水材の柔軟性が不足し、３００重量部を越えると防
水材の強度が著しく低下する。

本発明で使用する骨材としては、珪砂、天然砂、炭酸カ
ルシウム、クレー　タルク、シリカ、酸化チタン、酸化
鉄、酸化亜鉛、アルミナ、パーライト、水酸化アルミニ
ウム、白竜石及び寒水石、等が挙げられ、これらのうち
一種又は二種以上が使用可能であるが、特に珪砂、天然
砂が一般的である。

骨材の使用量は、セメント１００重量部に対して、１０
０〜３００重量部が好ましい。１００重量部未満では、
防水材の収縮が太きく、３００重量部を越えると防水材
の強度が低下する傾向にある。

また本発明ではこの他に、ＣＡ類、アルカリ金属の硫酸
塩等の無機物質、凝結遅延剤及びガラス繊維や鋼繊維等
の繊維物質等を併用することもできる。

本発明で用いるＣＡ類としては、通常、電気炉もしくは
ロータリーキルン等により高温で生成するカルシウムア
ルミネート鉱物（以下Ｃａアルミネートという）をいい
、結晶質のもの又は非晶質のものを問わず使用可能であ
り、これらの生成過程での他成分や不純物の存在も特に
限定されるものではない。

結晶質のＣａアルミネートとしては、ｃａＯをＣ９Ａ！
２０３をＡ、　Ｆｅ２Ｏ３をＦ、ＳＯ２を互及びハロゲ
ンをＸとすると、ＣＡｔ　”５Ａ３　ｔ　ｃ１２Ａ７及
びＣ３Ａ等と示されるもの、並びに、他成分が結晶中に
存在する結晶質としてＣ１１Ａ７ＣａＸ２　、　　Ｃ３
Ａ３ＣａＸ２　ＨＣ４ＡＦ及びＣ４Ａ５Ｓ等と示される
もの等があげられる。

非晶質のものの代表的Ｃａアルミネートとしては、組成
的には結晶質のものと同一であるが、急冷によりガラス
化したものであり、Ｘ線的にはそのままでは特定できな
い。

反応性の面からは、結晶質のものよ抄非晶質のものが好
ましく、組成の面からは、Ｃａアルミネート中のＣａＯ
の含有量が６０〜６０重量％のものが好ましく、６８〜
５２重量％のものが特に好ましい。

本発明では、以上のＣＡ類を一種又は二種以上使用でき
る。

トンネル工事では、耐水性等の性能が早期に発現するこ
とが要求されるため、本発明のＣＡ類の使用は必須であ
る。

ＣＡ類の使用量はセメント１００重量部に対して、２〜
５０重量部である。２〜５０重量部以外では急結性、作
業性、強度及び経済性の点で好ましくない。

無機物質としては、特に無機硫酸塩の使用が好ましい。

無機硫酸塩とは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の
硫酸塩をいう。例えば、無水、半水並びに三水の硫酸カ
ルシウムが好ましいものとして挙げられ、その中でも、
■型無水石膏のような離溶性又は不溶性のものが特に好
ましいものとして挙げられる。

ＣＡ類と無機硫酸塩の使用量はＣＡ類１００重量部に対
し、５０〜５００重量部が好ましく、１００〜３００重
量部が特に好ましい。

本発明の防水材は、各々の材料を施工時に混合してもよ
いし、あらかじめ一部若しくは本エマルジョン以外の材
料全部を混合しておいてもさしつかえない。混合は公知
の攪拌装置はいずれも使用可能であり、例えば、側胴ミ
キサー　オムニミキサー　■型ミキサー　ヘンシェルミ
キサー、ナウターミキサ−及びボールミル等が利用でき
る。また、防水材は一般に行なわれている左官ゴテ、刷
毛スは吹付機等で容易に施工可能である。

〈実施例〉 以下、′実施例によφ本発明の詳細な説明する。

実施例１ 内容積１０ノのステンレス製電磁攪拌機付オートクレー
ブに、純水、酢ビ、エステル及び乳化剤を表−１のよう
に仕込み、内温を７０°Ｃまで上げて、エチレンを６０
　ｋ＆　／　ｃｍ”になるまで導入した。

触媒として過硫酸アンモニウム０．６ｇを添加し重合を
開始した。内温はジャケットの温度を調整して一定に保
った。１０時間後冷却し内容物を取り出したところ、内
容物は粗粒の少ない安定なエマルジョンであった。エマ
ルジョンの＆　ＩＪママ−成などの性状を表−１に併記
する。

なお粘度は、ＢＭ型回転粘度計を使用し、３０℃、３０
　ｒｐｍで測定した。

次に上記のように製造した本エマルジョンに、セメント
及び骨材を表−２の割合で混合し、硬化体を作成して表
−２に示す性能評価を行なった。

混合は実験用モルタルミキサーを使用し、水／セメント
比は５０％に調整した。

（使用材料） エチレン二市販品 ＡＥ−ａニアクリル酸エステルｎ−ＢＡ、三菱油化製ｚ
　−ｂ：　　　　　　　　　　２ＥＨＡ。

酢　ピ　　：酢酸ビニル、電気化学工業製置し他剤−ｃ
　：　ＰＶＡ、電気化学工業製、商品名「Ｂ−［］５Ｊ
ｄ：花王製、商品名「エマルデン９３１」主成分、ポリ
オキシエチレン縮合体 Ｎａ０Ａｃ　　　：酢酸す）　ＩＪウム、試薬特級過硫
酸アンモニウム：試薬特級 セメント　：アンデスセメント社製、普通ポルトランド
セメント エマルジョンコニアクリルエマルジョン、商品名［イー
グルテックス”２０００Ｊフクイケミ力ル社製骨材−Ｆ
：けい砂８号 ＃−Ｇ：天然砂、新潟県姫用産、５￥、下（試験方法） （１）長さ変化試験 、ＴＩＳ　Ａ　６２０３　（セメント混和用ポリマーデ
ィスバージョンの試験法）に従った。測定はコンタクト
デージによる。

（２）接着力 日本テストパネル■製標準モルタル板（７０ｘ７０ｘ２
０酊）に表−２に示すような配合比で充分混合した各試
料を約１．５　ｋｇ　／　ｍ２の塗布量で塗布し、それ
に４０Ｘ４０Ｘ４０１１１の標準モルタルを接着する。

約１時間後、接着部分以外を金ベラで拭い取り、２０℃
、温度８０％で２８日間養生する。測定約２日前に、引
張り試験用治具をエポキシ系接着剤で接着したものを試
験体とした。測定は室温にて、引張り速度０−５１ｔｌ
／　ｍ１ｎで行った。

（３）亀裂追随性 表−２に示すような配合比で充分混合した各試料を１０
０Ｘ２５０Ｘ８顛の石綿スレート板に約１．５ｋｐ／ｍ
２の塗布量で塗布し、２０℃、湿度８０％で２８日間養
生後２４時間室温に放置したものを供試体とした。

試験体のスレート板の中央にＩＸｏ、５ｔ＊の切り込み
を入れ、室温にて０−５　ｍ　／　ｍｉｎの引張り速度
で引張り、荷重がＯｋｇになった時の変位な破断点とし
それを亀裂＠（酊）とした。

（４）透水性 Ｊ工ｓ　Ａ　１４０４に準じ直径１５０ｎ厚さ上にして
下端から３０Ｉ１１の深さまで水に浸漬どて し、９２８日間養生したものを供試体とした。

供試体の上下両面の中央に径５０龍の透水円孔な有する
厚さ１０ａｏ＋のビムパッキンを当て中央の孔に３　ｋ
ｇ　／　ｃｍ２の水圧を１時間かけて得られた透水量（
１）を測定した。

（５）耐衝撃性 １００ｘ２００Ｘ８朋の石綿スレート板に表−２に示す
ような混合比で充分混合した各試料を約１　、５　ｋｇ
／ｍ２の塗布量で塗布し、２００Ｃ湿度８０チで２８日
間養生する。砂の上に試験体を置き、１２０−の高さか
ら重量５３５Ｉの鋼球を落下させ、試験体塗膜の亀裂発
生と剥離の有無を観察した。

（６）　　可とう性 表−２に示すような配合比で充分混合した各試料を、４
０Ｘｉ　６０Ｘ１０ｍの型枠に注型し、２０℃湿度８０
％で７日間養生する。

スパン距離１４０龍、引張り速度０−２１１Ｉ　Ａｉｎ
で室温にて曲げ強度及び最大荷重における変位を測定し
た。

実施例２ 実施例１で製造した本エマルジョンを用い、表−３に示
すように配合し、水／セメント比を６０チに調整したこ
と以外は実施例１と同様に行った。

結果を表−３に併記する。

（使用材料） ＣＡ類　：　ＣａＯ含有量４５重量％のＣａアルミネー
ト、非晶質、ブレーン値６，５００硼”／９ 骨材−Ｈ：けい砂７号７８号ス１／１混合品無機物質−
Ｊｏｎ型無水石膏、プレーン値６，１１００（１″／ｇ −に＝凝結調節剤、電気化学工業製、 商品名「コスミック扁１セッター」 上記以外は実施例１で使用したものを使用。

（試験方法） （力　ＨＴ：ハンドリングタイム ミキサーで全材料を混合後、５ＱＱｍＪの容器に入れ、
横にしても流れなくなる時間（流動性がなくなる時間）
、。

上記以外は、実施例１と同様。

実施例３ 高さ６ｒｒＬ１幅４ｍ、長さ４ｍの模擬トンネルにおい
て、セメント１００重量部％％Ａ類２５重量に 部、無機物質詮０．４重量部、骨材Ｈ１５０重量部、エ
マルジョン（Ａ）を固形分で１５０重量部の割合で配合
したものを、吹付機（日本ゾライプリコ製、リードガン
）を用いて吹付は施工したところ、厚み５酊の防水材膜
ができ、良好な結果が得られた。

〈発明の効果〉 本発明は、硬化収縮の少ない、防水性・柔軟性・下地へ
の接着性に優れた、諸性能の発現の速い防水材である。

特許出願人　電気化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）セメントと、ガラス転移温度が−３０℃以下のエチ
   レン−アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体のポリ
   ビニルアルコール含有水性エマルジョン及び骨材を主成
   分とする防水材。 ２）セメント１００重量部に対し、請求項１記載のポリ
   ビニルアルコール含有水性エマルジョンを固形分換算で
   ２０〜３００重量部及びカルシウムアルミネート類２〜
   ５０重量部を主成分とするトンネルコンクリートの防水
   材。