JP2003146716A - リバウンド低減剤 - Google Patents
リバウンド低減剤Info
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Abstract
果に優れたリバウンド低減剤を提供する。 【解決手段】 (1)両性界面活性剤から選ばれる化合
物及びアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物の組合
わせ、(2)カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物
及びアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物の組合
わせ、(3)カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物
及び臭化化合物から選ばれる化合物の組合わせ、から選
択される第1、第2の水溶性低分子化合物を含有するリ
バウンド低減剤。
Description
導水路等の法面において、露出した地山面へ急結コンク
リートを吹き付ける際に使用するリバウンド低減剤及び
それを用いた吹付工法に関する。なお、本発明でいうコ
ンクリートとは、セメントモルタルやセメントコンクリ
ートを総称するものである。
止するために、急結剤をコンクリートに配合した急結性
コンクリートを用いた吹付工法が行われている(特公昭
60−4149号公報)。この工法は、通常、掘削工事
現場に設置した、セメント、骨材、及び水の計量混合プ
ラントで吹付コンクリートを調製し、それをアジテータ
車で運搬し、コンクリートポンプで圧送し、途中に設け
た合流管で他方から圧送した急結剤と混合し、急結性吹
付コンクリートとして地山面に所定の厚みになるまで吹
き付ける工法である。
コンクリートに充分に強い凝結力と地山面への付着力を
得ることが困難であり、特に、湧水箇所に吹付けを行っ
た場合等には、急結性吹付コンクリートの付着力が低下
し、剥落が生じやすくなり、また凝結力や付着力が不良
となる場合には、吹き付けたコンクリート又はその材料
が跳ね返って付着しない、いわゆるリバウンドも多くな
るという問題があった。
付け時のリバウンドを低減するために、特開2001−
164897号公報、特開2001−213647号公
報、特開平2001−226158号公報では、吹付材
料やリバウンド低減剤に、リグニンスルホン酸塩や、ポ
リビニルアルコールとホウ素化合物の組み合わせ等の特
定の高分子化合物を使用することを提案している。
公報に記載された技術では、リバウンド低減効果を高め
ると、コンクリートの高粘度化による作業性の低下やコ
ンクリートの凝結遅延が起こる等の問題があった。
し、急結性吹付コンクリートのリバウンド低減効果に優
れたリバウンド低減剤を提供することである。
低分子化合物〔以下、化合物(A)という〕と、化合物
(A)とは異なる第2の水溶性低分子化合物〔以下、化
合物(B)という〕とを含有するリバウンド低減剤であ
って、化合物(A)及び化合物(B)の組合わせが、
(1)両性界面活性剤から選ばれる化合物及びアニオン
性界面活性剤から選ばれる化合物の組合わせ、(2)カ
チオン性界面活性剤から選ばれる化合物及びアニオン性
芳香族化合物から選ばれる化合物の組合わせ、(3)カ
チオン性界面活性剤から選ばれる化合物及び臭化化合物
から選ばれる化合物の組合わせ、から選択されるリバウ
ンド低減剤に関する。
低減剤及び急結剤を含有する吹付材料用添加剤、並びに
上記本発明のリバウンド低減剤、急結剤及びセメントを
含有する吹付材料に関する。
低減剤の化合物(A)及び(B)の一方の化合物を含有
するコンクリートと、急結剤と、上記本発明のリバウン
ド低減剤の化合物(A)及び(B)の他方の化合物と
を、混合して吹き付ける吹付工法に関する。
られる化合物(A)と化合物(B)は、上記(1)〜
(3)の組み合わせから選ばれるが、化合物(A)の水
溶液SA(20℃での粘度が100mPa・s以下のも
の)と化合物(B)の水溶液SB(20℃での粘度が1
00mPa・s以下のもの)とを50/50の重量比で
混合した水溶液の20℃における粘度が、混合前のいず
れの水溶液の粘度よりも少なくとも2倍、より好ましく
は少なくとも5倍、更に好ましくは少なくとも10倍、
より更に好ましくは少なくとも100倍、特に好ましく
は少なくとも500倍高くすることができる化合物の組
合せを選定することが好ましい。ここで、粘度は、20
℃の条件でB型粘度計(Cローター、6r.p.mから
12r.p.m)で測定されたものをいう。以下、特記
しない限り、粘度はこの条件で測定されたものをいう。
また、混合はそれぞれの水溶液を50/50の重量比で
混合する。更に、本発明のリバウンド低減剤をコンクリ
ートに添加するときの操作性の観点から、混合前の化合
物(A)及び化合物(B)の水溶液の20℃における粘
度が、それぞれ好ましくは50mPa・s以下、更に好
ましくは10mPa・s以下で、両液を混合したときに
同様の増粘効果を発現することが望ましい。また、化合
物(A)と化合物(B)とを混合した水溶液は、室温に
おいて、水中に、単分子又は会合体・ミセル・液晶等の
構造体を形成した状態又はそれらの混在した状態である
ことが好ましい。
合物(A)及び(B)の水溶液の20℃における粘度と
両者を混合したときの粘度が上記要件を満たしている範
囲で、化合物(A)及び(B)の濃度を決めることが好
ましく、化合物(A)及び(B)を特定した場合に好ま
しい範囲を決めることができるが、コンクリートに添加
する場合の濃度範囲を広く選択できることを考慮して、
それぞれが、0.01〜50重量%の範囲で濃度を決め
ることができる化合物(A)及び(B)を選ぶことが好
ましい。
(3)の何れの場合も、作業性及びスラリー系の分散性
の安定性の観点から、それぞれ分子量が1000以下、
好ましくは700以下、更に好ましくは500以下、ま
た重合体の場合は重量平均分子量が500未満、好まし
くは400以下、更に好ましくは300以下であること
が好ましく、下限としては40以上、特に60以上が好
ましい。また、化合物(A)の水溶液と化合物(B)の
水溶液との混合液も室温において、水中に、単分子又は
会合体・ミセル・液晶等の構造体を形成した状態及びそ
れらの混在した状態で、水と相分離しないことが好まし
い。
(A)及び(B)の組合わせが、(1)両性界面活性剤
から選ばれる化合物及びアニオン性界面活性剤から選ば
れる化合物の組合わせ、(2)カチオン性界面活性剤か
ら選ばれる化合物及びアニオン性芳香族化合物から選ば
れる化合物の組合わせ、(3)カチオン性界面活性剤か
ら選ばれる化合物及び臭化化合物から選ばれる化合物の
組合わせ、から選ばれる。
ベタイン型両性界面活性剤が好ましく、ドデカン酸アミ
ドプロピルベタイン・オクタデカン酸アミドプロピルベ
タイン・ドデシルジメチルアミノ酢酸ベタイン等が挙げ
られ、粘度発現の観点からドデカン酸アミドプロピルベ
タインが好ましい。
して、エチレンオキサイド付加型アルキル硫酸エステル
塩型界面活性剤が好ましく、POE(3)ドデシルエー
テル硫酸エステル塩、POE(2)ドデシルエーテル硫
酸エステル塩、POE(4)ドデシルエーテル硫酸エス
テル塩等が挙げられ、塩はナトリウム塩等の金属塩、ト
リエタノールアミン塩等のアルカノールアミン塩等が挙
げられる。なお、POEはポリオキシエチレンの略であ
り、( )内はエチレンオキサイド平均付加モル数であ
る(以下同様)。
分濃度が20重量%以下でも効果を発現するドデカン酸
アミドプロピルベタインとPOE(3)ドデシルエーテ
ル硫酸エステルトリエタノールアミンもしくはPOE
(3)ドデシルエーテル硫酸エステルナトリウムの組合
わせが好ましい。
して、4級アンモニウム塩型カチオン性界面活性剤が好
ましく、4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤
としては、構造中に、10から26個の炭素原子を含む
飽和又は不飽和の直鎖又は分岐鎖アルキル基を、少なく
とも1つ有しているものが好ましい。例えば、アルキル
(炭素数10〜26)トリメチルアンモニウム塩、アル
キル(炭素数10〜26)ピリジニウム塩、アルキル
(炭素数10〜26)イミダゾリニウム塩、アルキル
(炭素数10〜26)ジメチルベンジルアンモニウム塩
等が挙げられ、具体的には、ヘキサデシルトリメチルア
ンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモ
ニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウ
ムメトサルフェート、オクタデシルトリメチルアンモニ
ウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウム
ブロマイド、タロートリメチルアンモニウムクロライ
ド、タロートリメチルアンモニウムブロマイド、水素化
タロートリメチルアンモニウムクロライド、水素化タロ
ートリメチルアンモニウムブロマイド、ヘキサデシルエ
チルジメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルエ
チルジメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルプ
ロピルジメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシル
ピリジニウムクロライド、1,1−ジメチル−2−ヘキ
サデシルイミダゾリニウムクロライド、ヘキサデシルジ
メチルベンジルアンモニウムクロライド等が挙げられ、
これらを2種以上併用してもよい。水溶性と増粘効果の
観点から、具体的には、ヘキサデシルトリメチルアンモ
ニウムクロライド(例えば花王(株)製コータミン60
W)、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、ヘキサデシルピリジニウムクロライド等が好まし
い。
として、芳香環を有するカルボン酸及びその塩、ホスホ
ン酸及びその塩、スルホン酸及びその塩が挙げられ、具
体的には、サリチル酸、p−トルエンスルホン酸、スル
ホサリチル酸、安息香酸、m−スルホ安息香酸、p−ス
ルホ安息香酸、4−スルホフタル酸、5−スルホイソフ
タル酸、p−フェノールスルホン酸、m−キシレン−4
−スルホン酸、クメンスルホン酸、メチルサリチル酸、
スチレンスルホン酸、クロロ安息香酸等であり、これら
は塩を形成していていも良く、これらを2種以上併用し
てもよい。ただし、重合体である場合は、重量平均分子
量500未満であることが好ましい。
塩が好ましく、NaBr、KBr、HBr等が挙げられ
る。
(B)とが会合体を形成し易いという観点から、化合物
(A)が4級アンモニウム塩型カチオン性界面活性剤か
ら選ばれるものであり、化合物(B)がアニオン性芳香
族化合物から選ばれるものである組合わせが特に好まし
い。この組合わせでは、それぞれが濃厚な水溶液でも粘
性が低く、また、コンクリートの水相中のリバウンド低
減剤の有効分濃度が10重量%以下でも優れたリバウン
ド低減効果を発現し、また、それぞれが濃厚な水溶液で
も粘性が低く、添加時の作業性からも好ましい。この組
み合わせでは、極めて低い添加量でコンクリートのリバ
ウンド低減を達成することができ、更に、イオン強度の
高いコンクリート系においても、同様の効果を発現する
ことができ、コンクリート系によっては、特に水相と接
触した場合の材料分離抵抗性が非常に安定するという、
従来のリバウンド低減剤の使用では得ることのできなか
った効果を発現する。
0〜26)トリメチルアンモニウム塩であり、化合物
(B)が芳香環を有するスルホン酸塩である組み合わせ
が特に好ましく、コンクリートの水相中の有効分濃度が
5重量%以下でも効果を発現する。特に、これらの中で
も硬化遅延を起こさない観点から、化合物(B)として
はトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、クメンス
ルホン酸、スチレンスルホン酸又はこれらの塩が好まし
く、特に、p−トルエンスルホン酸又はその塩が好まし
い。
合物(A)と化合物(B)とを併用することで優れたリ
バウンド低減効果が得られるのは、以下の理由によると
考えられる。
(B)との組み合わせでは、両者を混合した時に、水相
中に短時間でミセル会合体を均一に形成し、コンクリー
トに安定的に粘性(付着性)を付与できるものと考えら
れる。また、ミセル会合体により、高い粘弾性がバイン
ダーとしての役割を担うモルタルに付与されるため、骨
材や鋼繊維を強固につなぎ止める作用を有するものと考
えられる。
ばれるものを、化合物(B)としてアニオン性界面活性
剤から選ばれるものを使用する場合や、化合物(A)と
してカチオン性界面活性剤から選ばれるものを、化合物
(B)としてアニオン性芳香族化合物から選ばれるもの
又は臭化化合物から選ばれるものを使用する場合は、各
化合物単独の濃厚な水溶液でも粘性が低いので、コンク
リート系への添加前の水溶液の濃度を好ましくは10重
量%以上、より好ましくは20重量%以上、更に好まし
くは30重量%以上、最も好ましくは40重量%以上に
しておくことにより、貯蔵タンクを小型化できる等の生
産性を向上することができる。水への溶解性の観点か
ら、濃度の上限は50重量%以下が好ましい。
質剤の性能に支障がなければ他の成分、例えば、分散
剤、AE剤、遅延剤、早強剤、促進剤、気泡剤、発泡
剤、消泡剤、防錆剤、着色剤、防黴剤、ひび割れ低減
剤、膨張剤、染料、顔料等を含有していてよい。
対して、化合物(A)と化合物(B)の合計で0.05
〜20重量%、更に0.1〜10重量%、特に0.2〜
5重量%となるように用いるのが好ましい。
及び急結剤を含有する吹付材料用添加剤を提供する。本
発明で使用される水和反応を促進させコンクリートの流
動性を低下させる効果のある急結剤は特に制限されるも
のでなく、無機塩系としてはアルカリ金属アルミン酸
塩、アルカリ金属炭酸塩、及び珪酸塩などが、セメント
鉱物系としては、カルシウムアルミネートやカルシウム
サルホアルミネートなどが、有機系としては、トリエタ
ノールアミンやグリセリンなどが挙げられ、粉末状、ス
ラリー状、或いは液状のいずれの状態でも使用可能であ
る。中でも凝結性状や強度発現性等が良好な点でカルシ
ウムアルミネートを含有するものが好ましい。急結剤の
使用量は、無機塩系急結剤の場合、セメント重量に対し
て1〜25重量%、更に3〜10重量%が好ましく、セ
メント鉱物系急結剤の場合、3〜30重量%、更に5〜
20重量%が好ましい。この範囲において、初期凝結が
充分で、リバウンドやコンクリートの剥落も抑制でき、
また長期強度発現性も良好となる。
減剤、急結剤及びセメントを含有する吹付材料を提供す
る。本発明で使用するセメントとしては、通常市販され
ている普通、早強、及び超早強等の各種ポルトランドセ
メント、これらのポルトランドセメントにフライアッシ
ュや高炉スラグなどを混合した各種混合セメント等が挙
げられ、これらを微粉末化して使用することも可能であ
る。そして、吹付施工に要求されるリバウンド率や粉塵
量の低減、圧送性、及び強度発現性等の性能や施工条件
により適したセメントの選択が可能であるが、一般的に
使用が可能な普通ポルトランドセメントや早強ポルトラ
ンドセメントの使用が好ましい。また、フルオロカルシ
ウムアルミネートを含有するフルオロセメントも本発明
ではセメントとして使用可能であり、さらに、3CaO・Si
O2、2CaO・SiO2、3CaO・Al2O3、及び4CaO・Al2O3・Fe2O
3と示されるセメント中の鉱物組成の含有量を変更して
焼成したセメントクリンカーに、硫酸カリウム、硫酸ナ
トリウム、及び硫酸カルシウム等を配合した特殊セメン
トも本発明ではセメントとして使用可能である。
体の耐衝撃性や弾性向上の点から、吹付材料に繊維状物
質を配合することが好ましい。無機質の繊維状物質とし
ては、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、セラミッ
ク繊維及び金属繊維などが挙げられる。有機質の繊維状
物質としては、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリ
プロピレン繊維、ポリアクリル繊維、セルロース繊維、
ポリビニルアルコール繊維、ポリアミド繊維、パルプ及
び麻などが挙げられる。これらの中で経済性や効果の点
から金属繊維やビニロン繊維が好ましい。繊維状物質の
長さは圧送性や混合性の点から50mm以下、好ましく
は30mm以下である。繊維状物質の使用量は、コンク
リート100容量部に対して0.5〜10容量部が好ま
しい。この範囲において耐衝撃性や弾性が良好となり、
また、圧送性も損なわれない。
の他に、砂や砂利等の骨材、凝結調整剤、AE剤、消泡
剤、防錆剤、SBRやポリアクリレート等の高分子エマ
ルジョン、酸化カルシウムや水酸化カルシウム等のカル
シウム化合物、硫酸アルミニウムやアルカリ金属硫酸
塩、ベントナイト等の粘土鉱物、ゼオライト、ハイドロ
タルサイト及びハイドロカルマイト等のイオン交換体、
無機リン酸塩及びホウ酸等の1種以上を、本発明の目的
を実質的に阻害しない範囲で併用することが可能であ
る。
法としては、乾式吹付け工法や湿式吹付け工法が使用可
能である。乾式吹付け工法とは例えば、セメントや骨材
を混合して空気圧送し、水とリバウンド低減剤と急結剤
を合流混合して吹付ける方法である。また、湿式吹付け
工法とは予めセメント、骨材及び水を混合してコンクリ
ートとし、これを空気圧送してリバウンド低減剤と急結
剤を合流混合して吹付ける工法である。粉塵量が少ない
湿式吹付け工法が好ましい。
吹付工法としては、化合物(A)と化合物(B)の水溶
液を混合した時に、粘度が上昇する特徴があるので、作
業性の観点から、(I)本発明のリバウンド低減剤の化
合物(A)、(B)のうち、一方の化合物を含有するコ
ンクリート、(II)急結剤、(III)本発明のリバウン
ド低減剤の化合物(A)、(B)のうち、他方の化合物
の3成分を、好ましくは吹き付け直前に、混合して吹き
付ける吹付工法が挙げられる。更に、(2)の急結剤に
(3)の他方の化合物を混合して(1)のコンクリート
と混合する方法が好ましい。
り実施可能である。吹付設備は吹き付けが支障なく行わ
れればよく、例えば、コンクリートの圧送にはアリバ社
製、商品名「アリバ280」等が、急結剤の圧送にはち
よだ製作所製、商品名「ナトムクリート」等が、急結剤
スラリーの圧送にはプツマイスター社製商品名「アンコ
マットポンプ」等が使用可能である。
な水ポンプが使用でき、圧送空気と一緒に加水する方法
が可能である。また、急結剤を圧送する圧縮空気の圧力
は、コンクリートが急結剤の圧送管内に侵入して圧送管
が閉塞しないように、コンクリートの圧送圧力より0.
01〜0.3MPa大きいことが好ましい。コンクリー
トの圧送速度は4〜20m3/時間が好ましい。更に、
急結剤とコンクリートとの合流点は混合性をよくするた
め、管の形状や内壁をらせん状や乱流状態になりやすい
構造とすることが可能である。
水等を混合する装置としては、既存の撹拌装置が使用可
能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、V型ミ
キサ、ヘンシェルミキサ、ナウタミキサ等が挙げられ
る。
m3、水200kg/m3、細骨材1240kg/m3及
び粗骨材544kg/m3のコンクリート100容量部
に対して繊維質1容量部を添加したコンクリートを調製
し、圧送速度10m3/h、圧送圧力0.35MPaの
条件下でコンクリート圧送機「アリバ280」で圧送し
た。コンクリートの使用材料は以下の通りである。ま
た、リバウンド低減剤は表1に示す化合物を表2のよう
な組み合わせで用いた。その際、化合物(B)を予めコ
ンクリートに混合し、化合物(A)を予め急結剤に混合
して使用した。化合物(A)を含有する急結剤に所定の
水を圧縮空気と一緒に加圧条件下で加え、急結剤スラリ
ーとした。これを吹付ノズルの手前に設けた混合管に、
コンクリート中のセメント100重量部に対して急結剤
が6重量部となるように吹き込み、急結性コンクリート
とし、模擬トンネルに吹き付けてリバウンド率、ダレに
ついて以下の方法で評価した。なお、リバウンド低減剤
の量は表2に示す量になるように調整した。結果を表2
に示す。
3.16g/cm3 ・細骨材:千葉県君津産山砂、表乾密度2.62g/c
m3 ・粗骨材:高知県鳥形山産石灰砕石、表乾密度2.71
g/cm3 ・急結剤:アルミン酸カルシウム系、市販品 ・繊維:鋼繊維、密度7.80g/cm3、市販品。
間、高さ4.5m、幅5.5mの模擬試験体に吹き付け
た。吹き付け終了後、付着せずに落下した急結性コンク
リートと鋼繊維の重量を測定した。コンクリート又は繊
維のリバウンド率を以下の式により算出した。 リバウンド率(%)=〔(吹付けの際に付着せずに落下
した急結性コンクリート又は鋼繊維の量)/(吹付けに
使用した全体の急結性コンクリート又は鋼繊維の量)〕
×100。
で評価した。 (コンクリート) ◎:リバウンド率が8%未満 ○:リバウンド率が8%以上10%未満 △:リバウンド率が10%以上13%未満 ×:リバウンド率が13%以上 (鋼繊維) ◎:リバウンド率が13%未満 ○:リバウンド率が13%以上15%未満 ×:リバウンド率が15%以上。
が生じなかったものを○、少し(3割未満)生じたもの
を△、多く(3割以上)生じたものを×とした。
Claims (4)
- 【請求項1】 第1の水溶性低分子化合物〔以下、化合
物(A)という〕と、化合物(A)とは異なる第2の水
溶性低分子化合物〔以下、化合物(B)という〕とを含
有するリバウンド低減剤であって、化合物(A)及び化
合物(B)の組合わせが、(1)両性界面活性剤から選
ばれる化合物及びアニオン性界面活性剤から選ばれる化
合物の組合わせ、(2)カチオン性界面活性剤から選ば
れる化合物及びアニオン性芳香族化合物から選ばれる化
合物の組合わせ、(3)カチオン性界面活性剤から選ば
れる化合物及び臭化化合物から選ばれる化合物の組合わ
せ、から選択されるリバウンド低減剤。 - 【請求項2】 請求項1記載のリバウンド低減剤及び急
結剤を含有する吹付材料用添加剤。 - 【請求項3】 請求項1記載のリバウンド低減剤、急結
剤及びセメントを含有する吹付材料。 - 【請求項4】 請求項1記載のリバウンド低減剤の化合
物(A)及び(B)の一方の化合物を含有するコンクリ
ートと、急結剤と、請求項1記載のリバウンド低減剤の
化合物(A)及び(B)の他方の化合物とを、混合して
吹き付ける吹付工法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2004067453A (ja) * | 2002-08-07 | 2004-03-04 | Kao Corp | 空隙充填材および空隙充填工法 |
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