JP2008056537A - 吹付けコンクリート用混和剤 - Google Patents

Abstract

【課題】液状薬剤を配合したものでありながら、粉体流動性が良好で、輸送ポンプによる定量化が可能となる吹付けコンクリート用混和剤を提供する。
【解決手段】液状薬剤（消泡剤や減水剤など）を担持した吸油性粉体を含有する吹付けコンクリート用混和剤である。また、液状薬剤を担持した吸油性粉体と、水溶性セルロース化合物とを含有する吹付けコンクリート用粉塵低減剤である。吸油性粉体としては、吸油量が３０ｍｌ／１００ｇ以上である非結晶性二酸化ケイ素、セピオライト、珪藻土などが挙げられる。
【選択図】なし

Description

本発明は、吹付けコンクリートに対して粉塵低減効果などの各種効果を付与するために添加される吹付けコンクリート用混和剤に関するものである。本発明はまた、吹付けコンクリート用粉塵低減剤に関するものである。本発明において、コンクリートとは、セメントモルタルとセメントコンクリートを総称するものである。

コンクリートの吹付け工法は、例えば、道路や鉄道などのトンネルにおいて露出した地山の崩落を防止するために従来より一般に行われている。かかる吹付け工法は、一般に、セメントと骨材と水を予め撹拌混合してコンクリートを調製しておき、これを施工現場にてポンプ圧送して地山面に吹き付けるというものである。

上記コンクリートの吹付け工法においては、作業環境の面から、吹付け時における粉塵の発生を抑制することが求められる。そのため、従来、水溶性セルロース化合物を含有する粉塵低減用の吹付けコンクリート用混和剤が用いられており、また、該水溶性セルロース化合物に消泡剤や減水剤を配合した粉塵低減剤も提案されている（下記特許文献１〜３参照）。
特開平３−２２３１３９号公報 特開２００４−１８９５２９号公報 特開２００５−１５４２３９号公報

ところで、上記粉塵低減剤としての水溶性セルロース化合物は、一般に、セメントと骨材と水を撹拌混合してコンクリートを製造する際に、輸送ポンプを用いて粉体の状態でコンクリートの混合撹拌槽に送られる。その際、粉塵低減剤が水溶性セルロース化合物に消泡剤や減水剤などの液体界面活性剤を配合したものであると、該液体界面活性剤の影響で粉体流動性が損なわれ、輸送ポンプによる粉塵低減剤の定量的な供給が困難となる。また、かかる問題を解消するため、液体界面活性剤を粉塵低減剤とは別に添加するための薬液タンクを設けたのでは、設備増加によるコストアップにつながる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、液体界面活性剤等の液状薬剤を配合したものでありながら、粉体流動性が良好で、輸送ポンプによる定量化が可能となる吹付けコンクリート用混和剤を提供することを目的とする。

本発明者らは、液状薬剤を吸油性粉体に担持させて用いることにより、液状薬剤の添加効果を損なうことなく、コンクリート製造時における吹付けコンクリート用混和剤の粉体流動性を良好にして、輸送ポンプによる定量化が図られることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、液状薬剤を担持した吸油性粉体を含有する吹付けコンクリート用混和剤を提供するものである。

本発明はまた、液状薬剤を担持した吸油性粉体と、水溶性セルロース化合物とを含有する吹付けコンクリート用粉塵低減剤を提供するものである。

本発明によれば、液状薬剤を吸油性粉体に担持させることにより、吹付けコンクリート用混和剤の粉体流動性を損なうことなく、液状薬剤を配合することができる。そのため、液状薬剤を配合したものでありながら、コンクリート製造時に輸送ポンプによる定量化が可能であり、よって、液状薬剤を別添加するための薬液タンクも不要となって設備増加によるコストアップを抑えることができる。

本発明で使用する液状薬剤は、常温（２０℃）で液体の薬剤であれば、液体界面活性剤を含む各種薬剤を用いることができ、特に限定されない。例えば、一般に吹付けコンクリートに添加される消泡剤、減水剤、ＡＥ剤、乾燥収縮低減剤、硬化促進剤などの各種薬剤のうち、常温で液体のものを用いることができる。

詳細には、液状薬剤としては、鉱物系、エステル系、アミン系、アミド系、ポリエーテル系、シリコン系の各種消泡剤（例えば、トリブチルホスフェート、ポリアルキレングリコールなど）、リグニンスルホン酸塩及びその誘導体、オキシカルボン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリカルボン酸塩系（高性能ＡＥ）減水剤などの各種減水剤などが挙げられ、これらはそれぞれ１種又は２種以上併用して用いてもよい。

本発明で使用する吸油性粉体としては、例えば、細孔内に上記液状薬剤を吸収（含浸）して保持できる各種の多孔質粉体を用いることができる。その材質としては、無機物、有機物のいずれでもよいが、特には無機粉体を用いることが好ましい。

かかる多孔質無機粉体としては、例えば、非結晶性二酸化ケイ素などのシリカ、セピオライト、珪藻土、パーライト、タルク、マイカ、ゼオライトなどが好ましいものとして挙げられる。

吸油性粉体としては、吸油量が３０ｍｌ／１００ｇ以上のものを用いることが好ましい。吸油量の少ない吸油性粉体では、コンクリート用混和剤の粉体流動性を改善するという効果が不十分となる。また、コンクリートに所定量の液状薬剤を添加するために必要な吸油性粉体の配合量が多くなってしまい、コンクリート用混和剤の本来の有効成分に対する該吸油性粉体の比率が大きくなってしまう。吸油量は、より好ましくは１００ｍｌ／１００ｇ以上、更に好ましくは２００ｍｌ／１００ｇ以上である。吸油量の上限は特に限定されないが、５００ｍｌ／１００ｇ以下であることが好ましい。なお、本発明において、吸油量は、ＪＩＳ Ｋ５１０１−１３−１（精製あまに油法）により測定される値である。

吸油性粉体のかさ密度は、特に限定されるものではないが、０．１〜０．６ｇ／ｍｌであることが好ましい。ここで、かさ密度は、タップ法により測定される値である。より詳細には、１００ｍｌ容メスシリンダーに試料を入れ、そのメスシリンダーの底をゴム板上で軽くたたき、１分間ごとの体積を読む。そして、目視によって体積の変化が認められなくなったときの体積を読み、下記式にて算出される値である。
かさ密度（ｇ／ｍｌ）＝試料重量（ｇ）／試料体積（ｍｌ）

吸油性粉体に液状薬剤を担持させる方法は、特に限定されないが、通常は、吸油性粉体と液状薬剤を撹拌混合することによって、吸油性粉体の細孔に液状薬剤を浸透、吸収させることができる。より詳細には、例えば、（１）吸油性粉体を撹拌しながら液状薬剤を噴霧などで添加したり、（２）コンクリート用混和剤本来の有効成分となる粉体に液状薬剤を添加して撹拌混合した後、これに吸油性粉体を添加して、混合物中の液状薬剤を吸油性粉体に吸い取らせたり、（３）コンクリート用混和剤本来の有効成分となる粉体と吸油性粉体を撹拌混合した後、これに液状薬剤を添加して、吸油性粉体に吸着させる、などの方法が挙げられる。

吸油性粉体（Ａ）と液状薬剤（Ｂ）の配合比は、特に限定されないが、重量比で、Ａ／Ｂ＝５／１〜１／５であることが好ましい。より好ましくはＡ／Ｂ＝１／１〜１／５である。液状薬剤の配合比が少なすぎると、コンクリートに所定量の液状薬剤を添加するために必要な混和剤のトータル量が多くなってしまい、実用性に劣る。

本発明の吹付けコンクリート用混和剤は、吹付けコンクリートに対して粉塵低減効果などの各種効果を付与するために添加されるものであり、微量の添加量でその効果を発揮する薬剤である。具体的には、粉塵低減剤、減水剤、流動化剤、空気量調整剤（ＡＥ剤、消泡剤など）、収縮低減剤、保水剤などが、本吹付けコンクリート用混和剤の概念に含まれるものであり、これらは、セメント、骨材及び水からなる吹付けコンクリートに対して、通常１重量％以下、特には０．３重量％以下の微量にて添加されるものである。

本発明の吹付けコンクリート用混和剤は、粉体状のものであり、即ち、本来の有効成分（主成分）が粉体であるものを対象とする。このような粉体状の吹付けコンクリート用混和剤としては、粉塵低減剤が代表的であり、従って、本発明は、吹付けコンクリート用粉塵低減剤として好適に用いられる。

本発明の吹付けコンクリート用粉塵低減剤は、上記の液状薬剤を担持した吸油性粉体とともに、本来の有効成分として、水溶性セルロース化合物の粉体を含有するものである。かかる水溶性セルロース化合物を配合した場合、その空気連行性により、吹付けコンクリートにおいて泡立ちが多くなりコンクリート強度の低下をもたらすので、上記液状薬剤としては消泡剤を用いることが好ましく、これにより泡立ちを抑えた粉塵低減剤が得られる。

水溶性セルロース化合物としては、一般に粉塵低減剤として用いられている各種の水溶性セルロースエーテルが挙げられ、例えば、メチルセルロース等の水溶性アルキルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等の水溶性ヒドロキシアルキルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、メチルヒドロキシブチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシブチルセルロース等の水溶性アルキルヒドロキシアルキルセルロースなどが挙げられる。

該水溶性セルロース化合物と上記の液状薬剤を担持した吸油性粉体とは粉体混合されるものであるため、混合後の両粉体の分離を低減し、またコンクリート製造時のポンプでの輸送性を向上するため、両粉体は同程度の粒子径を持つものであることが好ましい。そのため、水溶性セルロース化合物のかさ密度をＸ、吸油性粉体のかさ密度をＹとしたとき、吸油性粉体が多孔質粉体であり実密度が低いことを考慮に入れて、Ｘ／Ｙ＝４／１〜１／１．５であることが好ましい。

水溶性セルロース化合物（Ｃ）と、吸油性粉体（Ａ）及び液状薬剤（Ｂ）の合計量（Ａ＋Ｂ）との配合比は、特に限定されないが、粉塵低減効果や液状薬剤による添加効果、更には作業性などに鑑みて、重量比で、Ｃ／（Ａ＋Ｂ）＝９０／１０〜５０／５０であることが好ましい。

本発明の吹付けコンクリート用混和剤は、吹付けコンクリートを製造する際に、輸送ポンプを用いて、該吹付けコンクリートに添加させるものである。吹付けコンクリートはセメントと骨材と水を撹拌混合することにより製造されるが、その際、該混和剤がコンクリートに添加される。このようにして製造された吹付けコンクリートは、一般に、施工現場にてポンプ圧送して地山面に吹き付けられる際、吹付けの直前に急結剤を合流混合して吹き付けられる。

なお、上記セメントとしては、特に限定されず、公知のものを使用することができ、例えば、普通、早強、超早強および中庸熱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高炉スラグやフライアッシュ等を混合した各種混合セメント、アルミナセメント、膨張セメントなどが挙げられる。また、骨材としても特に限定されず、通常コンクリートに使用されている砂などの細骨材や砂利などの粗骨材を使用することができ、粗骨材を含有させるとセメントコンクリートとなり、含有させない場合がセメントモルタルである。なお、該吹付けコンクリートの製造時には、減水剤やＡＥ剤などの各種添加剤を水などに予め添加して配合してもよい。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。

実施例１〜５の粉塵低減剤を、下記表１に示す組成に従って調製した。調製は、水溶性セルロース化合物を撹拌混合機（千代田技研工業製「オムニミキサー」）に入れて撹拌しながら、液状薬剤（消泡剤）を添加して混合し、混合後に吸油性粉体を添加し、撹拌混合することで、混合物中の液状薬剤を該吸油性粉体で吸い取るようにして、吸油性粉体に液状薬剤を担持させることにより行った。

また、比較例１，２の粉塵低減剤を、下記表１に示す組成に従って調製した。この場合、上記実施例の調製法において、吸油性粉体を添加せずに調製した。

表１中の各配合成分の詳細は次の通りである。

・吸油性粉体Ａ−１：非結晶性二酸化ケイ素（吸油量＝２５０ｍｌ／１００ｇ、かさ密度＝０．１５ｇ／ｍｌ）、
・吸油性粉体Ａ−２：セピオライト（吸油量＝１５０ｍｌ／１００ｇ、かさ密度＝０．４９ｇ／ｍｌ）、
・吸油性粉体Ａ−３：珪藻土（吸油量＝８０ｍｌ／１００ｇ、かさ密度＝０．４２ｇ／ｍｌ）。

・液状薬剤Ｂ−１：トリブチルホスフェート、
・液状薬剤Ｂ−２：ポリアルキレングリコール（第一工業製薬製「アンチフロスＦ１０２」）。

・水溶性セルロース化合物：ヒドロキシプロピルメチルセルロース（信越化学工業製「メトローズ hi90SH-30000」、かさ密度＝０．４８ｇ／ｍｌ）。

得られた各粉塵低減剤につき、粉体性状、輸送ポンプ定量性、コンクリート空気量、粉塵量を測定評価した。各測定評価方法は、次の通りである。

・粉体性状：各粉塵低減剤の混合調製後の状態を目視にて評価し、離油（液状薬剤の分離）が見られないものを「○」、やや離油が認められたものを「△」、離油が認められたものを「×」と評価した。

・輸送ポンプ定量性：輸送ポンプ（ＬＩＮＥＲ社製「ライナーブレコン」）を用いて、各粉塵低減剤を輸送量が５００ｇ／分となるように設定して送り出し、実際に送られる輸送量を調べた。実際の輸送量がほぼ５００ｇ／分であるものを「○」とし、輸送量にバラツキが見られたものやポンプが閉塞したものを「×」と評価した。

・コンクリート空気量：撹拌装置として強制二軸ミキサー（太平洋機構社製）を用い、普通ポルトランドセメント３６０ｋｇ／ｍ^３、砂９００ｋｇ／ｍ^３、砂利６００ｋｇ／ｍ^３及び粉塵低減剤０．３６ｋｇ／ｍ^３を投入し、更に水１８０ｋｇ／ｍ^３を投入して撹拌混合して吹付けコンクリートを製造した。なお、粉塵低減剤は上記輸送ポンプにより添加した。得られた各吹付けコンクリートについて、ＪＩＳ Ａ１１１８「フレッシュコンクリートの空気量の容積による試験方法」に準じて空気量を測定した。

・粉塵量：上記により得られた吹付けコンクリートを吹付け装置（アリバ社製「アリバ２８５」）に仕込み、吹付け直前に急結剤として電気化学工業（株）製「デンカナトミックＴｙｐｅ−５」をセメント１００重量部に対して７重量部添加して、トンネルのアーチ部分に対して吹付け速度１１ｍ^３／ｈにて吹き付け、粉塵量を測定した。粉塵量は、厚生労働省「ずい道等建設工事における粉じん対策に関するガイドライン」（基発第７６８号 平成１２年１２月２６日）に準拠し、切羽から５０ｍの位置で、柴田化学器械工業（株）製デジタル粉塵計Ｐ−５Ｌ２型を使用して測定した。

結果は、表１に示す通りであり、液状薬剤を吸油性粉体に担持させていない比較例１及び比較例２では、粉体流動性が損なわれ、輸送ポンプによる定量的な輸送ができず、特に液状薬剤を２０重量部添加した比較例２では輸送ポンプが閉塞してしまった。これに対し、実施例１〜５の粉塵低減剤では、液状薬剤による効果である消泡性（コンクリート空気量）や、水溶性セルロース化合物による効果である粉塵低減効果（粉塵量）を損なうことなく、粉体流動性が改善されており、輸送ポンプによる定量化が可能であった。

本発明の吹付けコンクリート用混和剤は、粉塵低減剤を始めとして、吹付けコンクリートに対する種々の混和剤に利用することができる。

Claims (3)

1. 液状薬剤を担持した吸油性粉体を含有する吹付けコンクリート用混和剤。
2. 前記吸油性粉体の吸油量が３０ｍｌ／１００ｇ以上であることを特徴とする請求項１記載の吹付けコンクリート用混和剤。
3. 液状薬剤を担持した吸油性粉体と、水溶性セルロース化合物とを含有する吹付けコンクリート用粉塵低減剤。