JP2857653B2 - 水中不分離性コンクリート組成物 - Google Patents

水中不分離性コンクリート組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水中施工用コンクリート
において凝結遅延性が少なく、しかもスランプフローの
経時変化の少ない(スランプロスの少ない)水中不分離
性コンクリート組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】水中においてコンクリート構造体を得よ
うとするには、陸上で練り上げられたコンクリートをポ
ンプなどによって水中に輸送し施工する、いわゆる水中
施工が一般に行われている。水中施工ではコンクリート
の水中落下および移動あるいは流水暴露等によってペー
スト分が容易に流出するため、周囲の水質を汚濁させる
だけでなく、コンクリートの組成が甚だ不均一なものと
なって、硬化後の強度の低下といった品質上の問題をも
たらしている。このためコンクリートの水中施工は種々
のコンクリートの施工中でも特に配慮を要する難しい技
術とされてきた。
【0003】近年、この問題の解決のため高い材料分離
抵抗性を有する水中コンクリート組成物が開発され、明
石海峡大橋の下部工などの水中施工に応用されている。
この技術は水に溶解して適度の粘性を付与する増粘剤を
水中コンクリート配合物に添加することにより、材料同
士の粘結性を高めて材料分離を防止するものである。ま
た、これには一般に少ない練り混ぜ水で流動性を付与す
るための減水剤が併用されている。
【0004】しかし、水中不分離性コンクリートに使用
される増粘剤は一般にセメントに対して凝結遅延作用を
持つので、このコンクリートの凝結は普通コンクリート
よりも遅延する。その上、減水剤を併用すると、その凝
結遅延は一層大きくなる(土木学会発行、水中不分離性
コンクリート設計施工指針(案)参照)。
【0005】一方、施工上からは長時間の輸送、打設時
の長時間にわたる流動性の確保のために、減水剤とリグ
ニンスルホン酸系AE減水剤との併用やポリカルボン酸
系減水剤の添加などのスランプロスを抑制する方法がと
られている。これらの方法によりスランプロスは抑制で
きるが、その反面、凝結時間がさらに遅延し、工事の遅
延、側圧による型枠強度の問題などが派生した。
【0006】施工面での改良には現場で流動化剤を添加
する方法もあるが、流動化剤添加後に撹拌機を高速で回
転する必要があり、それによる騒音、添加の設備と労
力、品質管理などの問題がある。このように、従来スラ
ンプロスが少なく、しかも凝結遅延の少ない水中不分離
性コンクリート組成物は事実上無いに等しく、このよう
なコンクリートの実現が強く望まれていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は凝結遅延性が少ないだけでなくスランプロスも少
なく、さらに水中での分離抵抗性にも優れた、水中施工
用の水中不分離性コンクリート組成物を提供するもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この水中不分離性コンク
リート組成物は、セメント結合材、骨材、水、ヒドロキ
シアルキルセルロースおよび/またはヒドロキシアルキ
ルアルキルセルロースからなる水中施工用コンクリート
配合物に、減水剤として共役ジエンスルホン酸ナトリウ
ムの(共)重合体を添加することを特徴とするものであ
る。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。このよう
に水中施工においては、材料分離抵抗性に優れたコンク
リートを得るために、ヒドロキシアルキルセルロース、
ヒドロキシアルキルアルキルセルロースなどの水溶性セ
ルロースエーテルを添加して系全体の粘性を上げる必要
があり、また所定の流動性をより少ない単位水量で得る
ために減水剤、流動化剤などの添加が必要とされる。さ
らに、前述したようにリグニンスルホン酸系AE減水剤
やポリカルボン酸系減水剤の添加によるスランプロスの
抑制方法では凝結時間遅延の問題がある。
【0010】本発明者らは、これらの諸問題の解決のた
めに、セメントに対してそれ自体凝結遅延性のある水溶
性セルロースエーテルと併用しても凝結遅延が抑制で
き、セメント粒子の分散を長時間維持し、スランプロス
を低減できる減水剤について鋭意研究を進めた結果、こ
れらの相反する特性を満足する新たな減水剤として共役
ジエンスルホン酸ナトリウムの(共)重合体を見出し
た。
【0011】本発明で使用される共役ジエンスルホン酸
ナトリウムの(共)重合体には、特開平1-263103号公報
に記載の共役ジエンスルホン酸ナトリウムの単独重合体
もしくはこの化合物と共重合可能な単量体との共重合体
が挙げられる。この(共)重合体の数平均分子量は 3,0
00〜 100,000、とくには 5,000〜70,000が好ましい。こ
れが 3,000未満では得られるコンクリート組成物の減水
効果に劣り、 100,000を超えると工業的生産が困難にな
る。
【0012】上記共役ジエンスルホン酸ナトリウムは、
共役ジエンの2つの二重結合を残したままスルホニル基
を導入した化合物で、次の化1式で示される。この化合
物の内、ブタジエン骨格またはイソプレン骨格を有する
ものが好ましく、特にイソプレン骨格を有するものが好
ましい。
【化1】 (式中、R1 〜R6 はそれぞれ水素原子、炭素原子、炭
素数1〜8のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基ま
たは−SO3 Naであり、その少なくとも1つは−SO
3 Naである。) 具体的には、R1 が−SO3 NaでR2 〜R6 が水素原
子であるブタジエンスルホン酸ナトリウム、R1 が−S
3 Na、R3 がメチル基、R2 とR4 〜R6が水素原
子であるイソプレンスルホン酸ナトリウムおよびR1
−SO3 Na、R2 〜R5 が水素原子、R6 がメチル基
であるピペリレンスルホン酸ナトリウムが好ましく、こ
れらの内ではとくにイソプレンスルホン酸ナトリウムが
最も好ましい。
【0013】この共役ジエンスルホン酸ナトリウムと共
重合可能な単量体としては、アクリル酸メチル、アクリ
ル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、
メタクリル酸メチル、2−ヒドロシキエチルアクリレー
ト、2−ヒドロシキエチルメタクリレート、アクリル酸
グリシジル、メタクリル酸グリシジルなどのアクリル酸
またはメタクリル酸のアルキルエステル類;アクリル
酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル
酸、イタコン酸などのモノもしくはジカルボン酸または
ジカルボン酸の無水物;アクリロニトリル、メタアクリ
ロニトリルなどのビニルシアン化合物;ブタジエン、イ
ソプレン、2−クロルブタジエン、1−クロルブタジエ
ンなどの共役ジエン;ビニルスルホン酸、アリルスルホ
ン酸、メタクリルスルホン酸、イソアミレンスルホン
酸、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミドプロパン
スルホン酸、2−ヒドロキシ−3−アクリルアミドプロ
パンスルホン酸、2−アクリル酸エチルスルホン酸およ
び/またはこれらの化合物のアルカリ金属、アルカリ土
類金属、アンモニウムまたはアミン塩類;塩化ビニル、
塩化ビニリデン、ビニルメチルエチルケトン、ビニルメ
チルエーテル、酢酸ビニル、蟻酸ビニル、アリルアセテ
ート、メタアリルアセテート、アクリルアミド、メタア
クリルアミド、Nーメチロールアクリルアミド、アリル
アルコールなどが挙げられる。
【0014】減水剤として用いられる上記共役ジエンス
ルホン酸ナトリウムの(共)重合体は、その使用目的や
セメント結合材の種類、配合量などによって異なるが、
通常セメント結合材に対して 0.002〜6重量%、好まし
くは0.05〜3重量%添加すると、単位水量を上げること
なく流動性に優れた水中不分離性コンクリートを得るこ
とができる。
【0015】水中での材料分離を防止する増粘剤として
は、ヒドロキシアルキルセルロースおよび/またはヒド
ロキシアルキルアルキルセルロースからなる非イオン性
の水溶性セルロースエーテルが用いられる。ここでヒド
ロキシアルキルセルロースにはヒドロキシエチルセルロ
ース、ヒドロキシプロピルセルロースなど、ヒドロキシ
アルキルアルキルセルロースにはヒドロキシエチルメチ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、
ヒドロキシエチルエチルセルロースなどがそれぞれ挙げ
られ、これらは1種または2種以上の組み合わせで用い
られる。これらの内ではとくにヒドロキシプロピルメチ
ルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロースが好ま
しい。
【0016】これら水溶性セルロースエーテルの粘度
は、B型粘度計を用いて測定した1%水溶液の粘度で 5
00〜50,000cPであれば、本発明の目的を十分に達成する
ことができる。また、これら水溶性セルロースエーテル
の添加量は、その種類、単位セメント量などによって異
なるが、練り混ぜ水に対して 0.1〜5重量%、好ましく
は 0.3〜2重量%添加すると、材料分離抵抗性に優れた
水中不分離性コンクリートが得られる。なお、水溶性セ
ルロースエーテルは一般に空気連行性があるため、コン
クリート中の空気量が多く強度を低下させる恐れのある
ときは、消泡剤により所定の空気量にコントロールする
のが望ましい。
【0017】本発明の水中不分離性コンクリート組成物
では、上記共役ジエンスルホン酸ナトリウムの(共)重
合体に他の減水剤を併用することも可能であり、この減
水剤には高縮合トリアジン系化合物、メラミンスルホン
酸塩のホルマリン縮合物、ポリカルボン酸塩系誘導体、
変性リグニンスルホン酸塩系化合物、芳香族アミノスル
ホン酸系高分子化合物、ナフタリンスルホン酸塩のホル
マリン縮合物などが使用できるが、添加量によっては凝
結遅延となることもあり注意を要する。
【0018】本発明の組成物において用いられるセメン
ト結合材には、普通ポルトランドセメント以外に、高炉
セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントな
ど、高炉スラグ、フライアッシュなどの無機質粉末、さ
らには石粉、シリカヒュームなどのポゾラン反応を有す
るものなどが包含され、その1種または2種以上の組み
合わせで使用される。
【0019】本発明の水中不分離性コンクリート組成物
の代表例を次に示す。 ・セメント結合材 300〜 500kg/m3 ・骨材 1650〜1900〃 ・水 150〜 240〃 ・非イオン性の水溶性セルロースエーテル 1.0〜 4.0〃 ・消泡剤 0.1〜 0.4〃 ・共役ジエンスルホン酸ナトリウムの(共)重合体 1〜 20リットル/m3
【0020】本発明の水中不分離性コンクリート組成物
は、常法に従って製造することができ、例えば、生コン
プラントあるいは打設現場において、セメント結合材、
骨材および水に、水溶性セルロースエーテルと消泡剤を
添加し、さらに共役ジエンスルホン酸ナトリウムの
(共)重合体を加えて撹拌混合することによって調製さ
れる。減水剤として用いられる共役ジエンスルホン酸ナ
トリウムの(共)重合体は先に練り混ぜ水に添加して
も、練り混ぜたコンクリートに添加する、いわゆる後添
加でも使用可能である。
【0021】
【作用】本発明の水中不分離性コンクリート組成物に用
いられる共役ジエンスルホン酸ナトリウムの(共)重合
体は、減水剤としてコンクリートの流動性を高めスラン
プフローを増大させると共に、そのセメント分散を長時
間維持させるため、水溶性セルロースエーテルを添加し
た水中不分離性コンクリートにおけるスランプロスを少
なくすることができる。また、従来スランプロスを少な
くする配合では凝結遅延が著しかったが、減水剤として
上記共役ジエンスルホン酸ナトリウムの(共)重合体を
用いることによって、この問題を解決することに成功し
た。
【0022】
【実施例】以下、本発明の具体的態様を実施例および比
較例により説明するが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。 実施例1〜5および比較例1〜5 最大骨材寸法:20mm、細骨材率(s/a):40%、細骨
材:638kg/m3、粗骨材:967kg/m3からなる骨材に、セメ
ント結合材:400kg/m3、水:220kg/m3(水セメント比:
55.0%)と、表1に示す水溶性セルロースエーテル、減
水剤、AE減水剤および消泡剤を加え、55Lパン型ミキ
サーを用いて空練り1分、本練り3分で練り混ぜたもの
について、スランプフロー(流動性)、水中分離度、空
気量、凝結時間および圧縮強度の測定を行い、その結果
を表2に示した。なお、各例において使用した材料およ
び試験方法は次の通りである。
【0023】(材 料) 1)細骨材: ・信濃川産、川砂(吸水率:1.92%、比重:2.60、F
M:2.82) 2)粗骨材: ・新井市下濁川産、砕石(吸水率:1.88%、比重:2.6
3、FM:6.72) 3)セメント結合材: ・普通ポルトランドセメント(比重:3.15、日本セメン
ト社製)
【0024】4)水溶性セルロースエーテル(表中、W
SPと示す): ・ヒドロキシプロピルメチルセルロース(表中HPMCと示
す、1%水溶液粘度: 6,000cP、信越化学工業社製) ・ヒドロキシエチルセルロース(表中 HECと示す、1%
水溶液粘度: 5,000cP、ハーキュレス社製)
【0025】5)減水剤: ・共役ジエンスルホン酸ナトリウムの(共)重合体(ポ
リイソプレンスルホン酸ナトリウム重合体を、特開平2
-71832号公報に記載の方法によって合成したもの、得ら
れたスルホン化物の数平均分子量は 6,000、20,000およ
び51,000で、表中、品種の違いを数平均分子量で示す) ・レオビルドUC-150(高縮合トリアジン系化合物、エヌ
エムビー社製、表中、UC-150と示す) ・レオビルド SP-8N(ポリカルボン酸系誘導体、同前、
表中 SP-8Nと示す)
【0026】6)AE減水剤: ・ポゾリス No.70(リグニンスルホン酸系化合物、同
前) 7)消泡剤: ・SN-14HP (サンノプコ社製)
【0027】(試験法) 1)スランプフロー(流動性):「土木学会:水中不分
離性コンクリート設計施工指針(案)」に準ずる。 2)水中分離度:同前。 3)空気量:JIS A-1128に準ずる。 4)凝結時間:JIS A-6204 付属書Iに準ずる。 5)圧縮強度:「土木学会:水中不分離性コンクリート
設計施工指針(案)」に準じて、28日材令の水中作製供
試体と気中作製供試体とについて測定した。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】表2から明らかなように、実施例1〜5で
は減水剤として共役ジエンスルホン酸ナトリウムの
(共)重合体を使用することにより、スランプロスが少
なく凝結時間の遅れも少ないという、実用上好適な水中
不分離性コンクリートが得られた。また、このコンクリ
ートは従来の減水剤と同様に流動性と水中分離抵抗性を
備えたものとなる。これに対し、比較例1はスランプロ
スが大きい。比較例2〜5は流動性、スランプロスには
問題ないが、凝結時間の遅れが大きく、実用上、強度発
現が遅いなどの問題がある。
【0031】
【発明の効果】本発明の水中不分離性コンクリート組成
物は、水中分離抵抗性、流動性に優れ、スランプロスが
少なく、凝結時間の遅れも少ない。このため、長時間の
輸送に耐え、凝結の遅れによって生ずる工期の遅れ、型
枠強度の低下などがない。
フロントページの続き (72)発明者 加藤 忠哉 三重県津市渋見町700−26 (72)発明者 小野 寿男 東京都中央区築地二丁目11番24号 日本 合成ゴム株式会社内 (72)発明者 別所 啓一 東京都中央区築地二丁目11番24号 日本 合成ゴム株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−127998(JP,A) 特開 平4−149049(JP,A) 特開 平3−237049(JP,A) 特開 昭64−33043(JP,A) 特開 昭61−247653(JP,A) 特開 昭59−30750(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 28/00 - 28/36 C04B 24/38 C04B 24/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セメント結合材、骨材、水、ヒドロキシア
    ルキルセルロースおよび/またはヒドロキシアルキルア
    ルキルセルロースからなる水中施工用コンクリート配合
    物に、減水剤として共役ジエンスルホン酸ナトリウムの
    (共)重合体を添加したことを特徴とする水中不分離性
    コンクリート組成物。
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