JP4004671B2 - 遠心成形コンクリートの製法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形時に排出されるスラッジの低減が可能な遠心成形コンクリートの製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポール、パイル、ヒューム管等のコンクリート製品の遠心成形時に排出されるスラッジは、処理費用が嵩むため、スラッジ中の固形分をコンクリート内面に凝結させる方法が提案されている（特開昭56−160358号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法では排出スラッジ量が多く、固形分量もさらなる減少が必要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、芳香族系分散剤を添加したコンクリートの型枠投入時又は投入後にポリオキシアルキレン基（C2〜C3）含有重合体を添加する遠心成形コンクリートの製法である。
【０００５】
一般に、排出スラッジ量はコンクリートの流動性が高い程多く、流動性が小さいと少なくなる。しかしスラッジの排出を抑える程度の硬練りコンクリートにすると型枠への充填が不可能になる。本発明は、芳香環とポリオキシアルキレン鎖の相互作用により型枠充填後にコンクリートの流動性を低下させ、排出スラッジ量及びその固形分の減少を図ったものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
芳香族系分散剤としては、ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、又はアニリンスルホン酸系分散剤が挙げられ、これらは通常アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、エタノールアミン塩等の水溶性塩として使用されるが、好ましくはナフタレンスルホン酸系、即ちナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物の水溶性塩である。これらの分散剤は、例えばナフタレン、メラミン、アニリンをスルホン化剤を用いてスルホン化した後、ホルマリンを添加して縮合させ、中和して製造される。
【０００７】
ポリオキシアルキレン基（C2〜C3）含有重合体は、芳香族系分散剤を添加したコンクリートの流動性を低下させるものであり、炭素数２〜３、好ましくは２のオキシアルキレン基を平均で２〜300モル付加したビニル系単量体（a）の１種以上と、カルボキシル基、スルホン酸基又はアミド基を有するビニル系単量体（b）の１種以上を含有する単量体混合物を重合して得られる水溶性共重合体であるのが好ましい。流動性の低下効果から見て、オキシアルキレン基の平均付加モル数100〜200が特に好ましい。
【０００８】
単量体（a）としては、一般式（I）で表される化合物が好ましい。
【０００９】
【化３】
【００１０】
（式中、R1、R2：水素原子又はメチル基、m1：０〜２の整数、AO：炭素数２〜３のオキシアルキレン基、n：２〜300の数、X：水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基を示す。）
具体例としては、メトキシポリエチレングリコール、メトキシポリプロピレングリコール、エトキシポリエチレンポリプロピレングリコール等の片末端低級アルキル基封鎖ポリアルキレングリコールと（メタ）アクリル酸とのエステル化物や、（メタ）アクリル酸へのエチレンオキシド（ＥＯ）、プロピレンオキシド（ＰＯ）付加物等が挙げられる。付加形態は単独、ランダム、ブロック又は交互の何れでもよい。より好ましくはメトキシポリエチレングリコールと（メタ）アクリル酸とのエステル化物である。なお、平均付加モル数等が異なる２種以上の単量体の混合物であってもよい。
【００１１】
単量体（b）はカルボキシル基、スルホン酸基又はアミド基を有する化合物若しくはそれらの水溶性塩からなり、一般式（II）又は（III）で表される化合物が好ましく、一般式（II）で表される化合物がより好ましい。
【００１２】
【化４】
【００１３】
（式中、R3：水素原子又はメチル基、R4、R5：水素原子、メチル基又はM2O(CO)(CH2)m2、R6：水素原子又はメチル基、M1,M2、Y：水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、水酸基が置換されていてもよいモノ、ジ、トリアルキルアンモニウム、m2：０〜２の整数を示す。）
一般式（II）の化合物としては、（メタ）アクリル酸、クロトン酸等の不飽和モノカルボン酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、フマル酸等の不飽和ジカルボン酸又はその無水物、又はこれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、水酸基が置換されていてもよいモノ、ジ、トリアルキル（C1〜C4）アンモニウム塩が挙げられ、より好ましくは（メタ）アクリル酸又はこれらのアルカリ金属塩である。
【００１４】
一般式（III）の化合物としては、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、又はこれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、水酸基が置換されていてもよいモノ、ジ、トリアルキル（C1〜C4）アンモニウム塩が使用される。
【００１５】
共重合体は、例えば特開平７−223852号公報の溶液重合法により製造できる。例えば上記単量体の混合物を、水や炭素数１〜４の低級アルコール中、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等の重合開始剤存在下、必要なら亜硫酸水素ナトリウムやメルカプトエタノール等を添加し、窒素雰囲気下50〜100℃で0.5〜10時間反応させればよい。
【００１６】
共重合体を構成する単量体混合物中の単量体（a）と単量体（b）のモル比は、単量体（a）／単量体（b）＝0.1／100〜200／100の範囲がスラッジ排出抑制に好ましく、特に単量体（a）／単量体（b）＝10／100〜100／100が好ましい。
【００１７】
また単量体混合物中の単量体（a）と単量体（b）の合計含有量は50重量％以上が好ましく、80重量％以上が特に好ましい。単量体（a）（b）以外の単量体としては、例えば式（I）でnが１から30未満の単量体、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、（メタ）アクリルアミド、スチレン、スチレンスルホン酸等が挙げられる。
【００１８】
共重合体の重量平均分子量は、5,000〜500,000の範囲がスラッジ排出抑制に好ましく、20,000〜100,000の範囲が特に好ましい。重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィ法（標準物質ポリスチレンスルホン酸ナトリウム換算／水系）による。
【００１９】
芳香族系分散剤の添加量はセメントに対して固形分で0.1〜1.0重量％が好ましく、この芳香族系分散剤に対するポリオキシアルキレン基（C2〜C3）含有重合体の添加量は好ましくは１〜50重量％、より好ましくは５〜40重量％である。
【００２０】
本発明の製法において、コンクリートの型枠投入時又は投入後にポリオキシアルキレン基（C2〜C3）含有重合体を添加する方法は、特に限定されるものではなく、例えば水溶液濃度を0.01〜40％、好ましくは１〜30％（固形分）として、全体にスプレーやじょろで散霧すればよい。
【００２１】
また本発明に用いられるコンクリートの組成は限定されるものではない。即ち、本発明は遠心成形による製法であれば、スラッジ排出量と固形分抑制に優れるものであり、コンクリート組成となるセメント類、骨材、添加材（剤）等は限定されない。
【００２２】
【実施例】
例示的に、表１の共重合体７の合成例を下記により示す。
反応容器に水15モルを仕込み、窒素雰囲気中75℃で共重合体７の単量体（I）0.35モル、メタクリル酸１モル、水15モルを混合溶解したもの、20％過硫酸アンモニウム水溶液0.01モル、及び2-メルカプトエタノール４ｇを同時に２時間かけて滴下する。次いで20％過硫酸アンモニウム水溶液0.03モルを30分で滴下し、１時間同温度で、更に95℃に昇温して35％過酸化水素水12ｇを加え２時間熟成する。熟成終了後、48％水酸化ナトリウム水溶液を加えて中和、分子量57000の共重合体を得た。
表１に得られた共重合体１〜13の組成及び分子量を示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
表２に示す配合で、強制ミキサーで90秒間混練りしたコンクリートを直径200mm×長さ300mmの遠心成形型枠に16kg投入し、その後表１に示す共重合体の10％（固形分）水溶液を表３に記載の量だけ散霧した（コンクリートの流動性スランプ値（JIS-A1101法）9.5cm）。
【００２５】
【表２】
【００２６】
遠心成形条件は、低速（２Ｇ）／２分、中速（８Ｇ）／２分、中速（18Ｇ）２分、高速（28Ｇ）／２分で行い、排出されるスラッジ量（ｇ）とそのスラッジ中の全固形分（110℃４時間乾燥後の固形分（ｇ））を測定した。結果を表３に示す。成形物は内面が平滑に仕上がり、いずれも問題なかった。
【００２７】
なお比較品に用いた重合体16は、ポリアクリルアミド（ダイアフロック AP-410：ダイヤフロック（株）製）／アルキルベンゼンスルホン酸Na（ネオペレックスNo.６：花王（株）製）＝90／10（重量比）の0.25％水溶液10mlをジュースミキサーで泡末100mlとし、低速（２Ｇ）１分経過後に投入した。
【００２８】
【表３】
【００２９】
【発明の効果】
本発明の製法は排出スラッジ量とその固形分量を顕著に抑制できる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形時に排出されるスラッジの低減が可能な遠心成形コンクリートの製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポール、パイル、ヒューム管等のコンクリート製品の遠心成形時に排出されるスラッジは、処理費用が嵩むため、スラッジ中の固形分をコンクリート内面に凝結させる方法が提案されている（特開昭56−160358号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法では排出スラッジ量が多く、固形分量もさらなる減少が必要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、芳香族系分散剤を添加したコンクリートの型枠投入時又は投入後にポリオキシアルキレン基（C2〜C3）含有重合体を添加する遠心成形コンクリートの製法である。
【０００５】
一般に、排出スラッジ量はコンクリートの流動性が高い程多く、流動性が小さいと少なくなる。しかしスラッジの排出を抑える程度の硬練りコンクリートにすると型枠への充填が不可能になる。本発明は、芳香環とポリオキシアルキレン鎖の相互作用により型枠充填後にコンクリートの流動性を低下させ、排出スラッジ量及びその固形分の減少を図ったものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
芳香族系分散剤としては、ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、又はアニリンスルホン酸系分散剤が挙げられ、これらは通常アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、エタノールアミン塩等の水溶性塩として使用されるが、好ましくはナフタレンスルホン酸系、即ちナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物の水溶性塩である。これらの分散剤は、例えばナフタレン、メラミン、アニリンをスルホン化剤を用いてスルホン化した後、ホルマリンを添加して縮合させ、中和して製造される。
【０００７】
ポリオキシアルキレン基（C2〜C3）含有重合体は、芳香族系分散剤を添加したコンクリートの流動性を低下させるものであり、炭素数２〜３、好ましくは２のオキシアルキレン基を平均で２〜300モル付加したビニル系単量体（a）の１種以上と、カルボキシル基、スルホン酸基又はアミド基を有するビニル系単量体（b）の１種以上を含有する単量体混合物を重合して得られる水溶性共重合体であるのが好ましい。流動性の低下効果から見て、オキシアルキレン基の平均付加モル数100〜200が特に好ましい。
【０００８】
単量体（a）としては、一般式（I）で表される化合物が好ましい。
【０００９】
【化３】
（式中、R1、R2：水素原子又はメチル基、m1：０〜２の整数、AO：炭素数２〜３のオキシアルキレン基、n：２〜300の数、X：水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基を示す。）
具体例としては、メトキシポリエチレングリコール、メトキシポリプロピレングリコール、エトキシポリエチレンポリプロピレングリコール等の片末端低級アルキル基封鎖ポリアルキレングリコールと（メタ）アクリル酸とのエステル化物や、（メタ）アクリル酸へのエチレンオキシド（ＥＯ）、プロピレンオキシド（ＰＯ）付加物等が挙げられる。付加形態は単独、ランダム、ブロック又は交互の何れでもよい。より好ましくはメトキシポリエチレングリコールと（メタ）アクリル酸とのエステル化物である。なお、平均付加モル数等が異なる２種以上の単量体の混合物であってもよい。
【００１１】
単量体（b）はカルボキシル基、スルホン酸基又はアミド基を有する化合物若しくはそれらの水溶性塩からなり、一般式（II）又は（III）で表される化合物が好ましく、一般式（II）で表される化合物がより好ましい。
【００１２】
【化４】
（式中、R3：水素原子又はメチル基、R4、R5：水素原子、メチル基又はM2O(CO)(CH2)m2、R6：水素原子又はメチル基、M1,M2、Y：水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、水酸基が置換されていてもよいモノ、ジ、トリアルキルアンモニウム、m2：０〜２の整数を示す。）
一般式（II）の化合物としては、（メタ）アクリル酸、クロトン酸等の不飽和モノカルボン酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、フマル酸等の不飽和ジカルボン酸又はその無水物、又はこれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、水酸基が置換されていてもよいモノ、ジ、トリアルキル（C1〜C4）アンモニウム塩が挙げられ、より好ましくは（メタ）アクリル酸又はこれらのアルカリ金属塩である。
【００１４】
一般式（III）の化合物としては、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、又はこれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、水酸基が置換されていてもよいモノ、ジ、トリアルキル（C1〜C4）アンモニウム塩が使用される。
【００１５】
共重合体は、例えば特開平７−223852号公報の溶液重合法により製造できる。例えば上記単量体の混合物を、水や炭素数１〜４の低級アルコール中、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等の重合開始剤存在下、必要なら亜硫酸水素ナトリウムやメルカプトエタノール等を添加し、窒素雰囲気下50〜100℃で0.5〜10時間反応させればよい。
【００１６】
共重合体を構成する単量体混合物中の単量体（a）と単量体（b）のモル比は、単量体（a）／単量体（b）＝0.1／100〜200／100の範囲がスラッジ排出抑制に好ましく、特に単量体（a）／単量体（b）＝10／100〜100／100が好ましい。
【００１７】
また単量体混合物中の単量体（a）と単量体（b）の合計含有量は50重量％以上が好ましく、80重量％以上が特に好ましい。単量体（a）（b）以外の単量体としては、例えば式（I）でnが１から30未満の単量体、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、（メタ）アクリルアミド、スチレン、スチレンスルホン酸等が挙げられる。
【００１８】
共重合体の重量平均分子量は、5,000〜500,000の範囲がスラッジ排出抑制に好ましく、20,000〜100,000の範囲が特に好ましい。重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィ法（標準物質ポリスチレンスルホン酸ナトリウム換算／水系）による。
【００１９】
芳香族系分散剤の添加量はセメントに対して固形分で0.1〜1.0重量％が好ましく、この芳香族系分散剤に対するポリオキシアルキレン基（C2〜C3）含有重合体の添加量は好ましくは１〜50重量％、より好ましくは５〜40重量％である。
【００２０】
本発明の製法において、コンクリートの型枠投入時又は投入後にポリオキシアルキレン基（C2〜C3）含有重合体を添加する方法は、特に限定されるものではなく、例えば水溶液濃度を0.01〜40％、好ましくは１〜30％（固形分）として、全体にスプレーやじょろで散霧すればよい。
【００２１】
また本発明に用いられるコンクリートの組成は限定されるものではない。即ち、本発明は遠心成形による製法であれば、スラッジ排出量と固形分抑制に優れるものであり、コンクリート組成となるセメント類、骨材、添加材（剤）等は限定されない。
【００２２】
【実施例】
例示的に、表１の共重合体７の合成例を下記により示す。
反応容器に水15モルを仕込み、窒素雰囲気中75℃で共重合体７の単量体（I）0.35モル、メタクリル酸１モル、水15モルを混合溶解したもの、20％過硫酸アンモニウム水溶液0.01モル、及び2-メルカプトエタノール４ｇを同時に２時間かけて滴下する。次いで20％過硫酸アンモニウム水溶液0.03モルを30分で滴下し、１時間同温度で、更に95℃に昇温して35％過酸化水素水12ｇを加え２時間熟成する。熟成終了後、48％水酸化ナトリウム水溶液を加えて中和、分子量57000の共重合体を得た。
表１に得られた共重合体１〜13の組成及び分子量を示す。
【００２３】
【表１】
表２に示す配合で、強制ミキサーで90秒間混練りしたコンクリートを直径200mm×長さ300mmの遠心成形型枠に16kg投入し、その後表１に示す共重合体の10％（固形分）水溶液を表３に記載の量だけ散霧した（コンクリートの流動性スランプ値（JIS-A1101法）9.5cm）。
【００２５】
【表２】
遠心成形条件は、低速（２Ｇ）／２分、中速（８Ｇ）／２分、中速（18Ｇ）２分、高速（28Ｇ）／２分で行い、排出されるスラッジ量（ｇ）とそのスラッジ中の全固形分（110℃４時間乾燥後の固形分（ｇ））を測定した。結果を表３に示す。成形物は内面が平滑に仕上がり、いずれも問題なかった。
【００２７】
なお比較品に用いた重合体16は、ポリアクリルアミド（ダイアフロック AP-410：ダイヤフロック（株）製）／アルキルベンゼンスルホン酸Na（ネオペレックスNo.６：花王（株）製）＝90／10（重量比）の0.25％水溶液10mlをジュースミキサーで泡末100mlとし、低速（２Ｇ）１分経過後に投入した。
【００２８】
【表３】
【発明の効果】
本発明の製法は排出スラッジ量とその固形分量を顕著に抑制できる。
Claims (4)
- 芳香族系分散剤を添加したコンクリートの型枠投入時又は投入後にポリオキシアルキレン基（C2〜C3）含有重合体を添加する遠心成形コンクリートの製法であって、前記重合体が炭素数２〜３のオキシアルキレン基を平均で２〜 300 モル付加したビニル系単量体（ a ）の１種以上と、カルボキシル基、スルホン酸基又はアミド基を有するビニル系単量体（ b ）の１種以上を含有する単量体混合物を重合して得られる水溶性共重合体である製法。
- 芳香族系分散剤がナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物の水溶性塩である請求項１の製法。
- 芳香族系分散剤の添加量がセメントに対し固形分で0.1〜1.0重量％、ポリオキシアルキレン基（C2〜C3）含有重合体の添加量が芳香族系分散剤に対し１〜50重量％である、請求項１又は２の製法。
- 単量体（a）が一般式（I）で表される化合物であり、単量体（b）が一般式（II）又は（III）で表される化合物である請求項１〜３のいずれか１の製法。
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|---|---|---|---|
| JP37254198A JP4004671B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 遠心成形コンクリートの製法 |
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| CN108456283A (zh) * | 2016-07-15 | 2018-08-28 | 刘碧霞 | 一种萘系陶瓷分散剂及其制备方法 |
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1998
- 1998-12-28 JP JP37254198A patent/JP4004671B2/ja not_active Expired - Fee Related
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