JPH025700B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は水中においてコンクリート構造物を構
築する場合に用いられる、改良された水中コンク
リート用混和剤に関する。 従来の技術 従来より海底あるいは河底でコンクリート構造
物を構築する場合には矢板等で水を塞き止め、気
中でコンクリートを打込む工法が主として行われ
ている。水中に打設するコンクリート（以下、水
中コンクリートと称する）は無筋コンクリートに
限られており、主として構造物の基礎をつくるた
めに僅かに用いられているにすぎない。その理由
は打設コンクリートの品質に信頼性を置けないこ
とと、セメント分の水中への流出により公害が発
生するためである。 従来の水中コンクリート工法はトレミー管、コ
ンクリートポンプ、コンクリートバケツトを使用
し、比較的富配合の生コンクリートをなるべく水
と接触しないように打設する工法であるが、いか
に慎重に施工された水中コンクリートであつて
も、コンクリートが水に洗われることによつてコ
ンクリート材料が分離しセメント分が流出する結
果、レイタンスや豆板が発生しこのため、コンク
リート強度に対する信頼性が低下する。 近年、水中での土木工事の進展に伴い、水中に
打設したときにセメントと骨材が分離することの
ないコンクリートの開発が望まれている。 コンクリートの水中での分離を防止する対策と
して、特開昭57−123850号、第58−115051号、第
58−176157号、第59−26955号、第59−26956号、
第58−69760号、第59−107952号、第59−131548
号および第59−54656号公報に開示されるように、
水溶性高分子材料をコンクリートに混和して水中
で分離しないコンクリートを製造する試みがなさ
れているが必ずしも充分なものではない。 例えばポリアクリルアミド、ポリビニルアルコ
ール、ポリエチレンオキシド等の合成高分子やメ
チルセルロース等のセルロースエステルのごとき
ノニオン性増粘剤を使用する場合には、水中に分
離しないコンクリートを得るためには、極めて粘
稠性の高いコンクリートを調製する必要がある。
このためコンクリート混練装置やコンクリート輸
送装置等の従来使用されている装置では能力が不
足になる。また打設時に鉄筋部へのコンクリート
の巻き込みが不充分となり、鉄筋付着力に問題が
生ずることの他に、ポリビニルアルコールやセル
ロース、澱粉類のごとき多価アルコールはセメン
トの凝結を遅延させる傾向がある。ポリアクリル
酸ナトリウム、アルギン酸ナトリウム、カルボキ
シメチルセルロース等のアニオン性増粘剤ではア
ニオン性基がセメントのカルシウムイオン
（Ca⁺⁺）と結合し、そのため、セメントが凝集状
態となり、著しく流動性を阻害したりあるいは凝
結を遅延させる作用をする。 又水中コンクリートの流動性を改良する目的で
従来公知のコンクリート流動化剤例えばナフタレ
ンスルホン酸ソーダ−ホルマリン縮合物、メラミ
ンスルホン酸−ホルマリン縮合物等を併用して用
いることも容易に考えられることでありこれを試
みたが必ずしも充分な効果を得るには到らなかつ
た。すなわち、水中コンクリート用増粘剤の配合
下ではコンクリート硬化物性に悪影響を与えない
添加量領域では実質的な流動化効果は得られず、
多量の添加によつて初めて流動性が改善される
が、反面コンクリート強度の低下や大幅な凝結遅
延が生じ、また水中分離抵抗性が低下する。 発明が解決しようとする問題点 本発明は前記したごとき水中コンクリートの水
中での分離を防止するために従来採用されている
方法の欠点を除去することを目的とするものであ
る。すなわち本発明は、優れたワーカビリテイと
分離抵抗性とを有し、しかも硬化後のコンクリー
トの強度やコンクリートの凝結性に影響を与える
ことのない、水中コンクリート用混和剤を提供す
ることを目的とする。 問題点を解決するための手段 本発明によれば上記目的を達成するために、ア
クリルアミドを主体とする単量体を重合してな
る、重量平均分子量が100万以上でかつ加水分解
率が10モル％以下の重合体（以下においてはこの
重合体をポリアクリルアミド系重合体と称する）
と、アクリル酸のアルカリ金属塩およびメタクリ
ル酸のアルカリ金属塩から選ばれた１種以上の単
量体単位を40重量％以上含有しかつ重量平均分子
量が1000〜100000の重合体（以下においてはこの
重合体をポリアクリル酸アルカリ金属塩と称す
る）とからなる水中コンクリート用混和剤が提供
される。 本発明で使用されるポリアクリルアミド系重合
体はアクリルアミドの単独重合体であるかまたは
アクリルアミドと他の共単量体との共重合体であ
り得る。かかる共単重体としては例えばアクリル
酸ナトリウム、メチルメタクリレート、メチルア
クリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、
ヒドロキシエチルアクリレート、イタコン酸また
はマレイン酸を使用し得る。共単量体を使用した
場合、共重合体中のアクリルアミドの割合は、通
常50重量％以上、好ましくは80重量％以上であ
る。 上記のポリアクリルアミド系重合体は常法のラ
ジカル重合法によつて合成し得るが、加水分解作
用によるカルボキシル基の生成を抑制するため
に、低い反応温度で重合することが望ましい。 重合体の重量平均分子量は100万以上、望まし
くは300万以上である。 重量平均分子量が100万未満の場合は水中コン
クリートに分離防止性を付与するのに必要な重合
体の粘稠性が低下する。重合体の分子量の上限値
には特に制限はないが、通常1000万以下のものが
用いられる。重量平均分子量が1000万を越える
と、重合体の溶解性が不良になる。 ポリアクリルアミド系重合体の加水分解率は10
モル％以下であることが必要であり、好ましくは
１モル％以下、更に好ましくは0.1モル％以下で
ある。加水分解率が10モル％を越える場合には水
中コンクリートの流動性が低下し、コンクリート
の圧縮強度も低下する。 本発明の水中コンクリート用混和剤中に使用さ
れる低分子量のポリアクリル酸アルカリ金属塩は
連鎖移動剤の使用や高温高圧法等によつて分子量
の増大を制御する通常のラジカル重合法によつて
製造することができる。ポリアクリル酸アルカリ
金属塩は、アクリル酸のアルカリ金属塩またはメ
タクリル酸のアルカリ金属塩からなる単量体を常
法により重合して得ることができ、またアクリル
酸またはメタクリル酸を常法により重合し、得ら
れた重合体をアルカリ金属水酸化物で中和して得
ることもできる。ポリアクリル酸アルカリ金属塩
の重量平均分子量は1000〜100000の範囲であり、
好ましくは5000〜50000である。分子量が1000未
満の場合や10万を越える場合には分散性能が低下
する。 本発明でアルカリ金属塩の形で使用されるポリ
アクリル酸系重合体は、アクリル酸またはメタク
リル酸の単独重合体であるかまたはアクリル酸ま
たはメタクリル酸と、これと共重合可能な単量体
との共重合体であり得る。ポリアクリル酸アルカ
リ金属塩中でしめるアクリル酸またはメタクリル
酸アルカリ金属塩の単量体組成比は40重量％以
上、好ましくは70重量％以上である。又好ましい
アルカリ金属塩としてはナトリウム塩、カリウム
塩が挙げられる。アクリル酸アルカリと共重合可
能な単量体の例としては炭素数１〜10個のアルコ
ールの（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）ア
クリルアミド、ｎ−メチロール（メタ）アクリル
アミド、マレイン酸、イタコン酸及び又はアルカ
リ金属塩、ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸
エステルなど挙げられる。 本発明による混和剤を含有する水中コンクリー
トは、本発明の混和剤をあらかじめセメントおよ
び骨材と予備混合したあと、混練水を添加し、こ
れらの成分を混合して製造するかまたは生コンク
リートに本発明の混和剤を添加混合して製造され
る。混練機としては強制練りミキサーを使用する
ことが好ましいが、通常のコンクリートミキサー
やミキサー車によつても実施できる。 低分子量のポリアクリル酸アルカリ金属塩に対
する高分子量ポリアクリルアミド系重合体の配合
割合は５％〜200％の範囲であることが好ましく、
５〜50％であることが更に好ましい。ポリアクリ
ル系重合体の配合割合が５％未満の場合には水中
分離抵抗性能が低下し、一方200％を越える場合
はワーカビリテイが低下する。ポリアクリルアミ
ド系重合体のセメントに対する添加割合は、要求
される水中分離抵抗性に応じて任意に選択できる
が、セメントに対し概略、0.05％〜2.0％の範囲
であり、更に好ましくは0.1〜0.6％である。上記
重合体のセメントに対する添加割合が0.05％未満
の場合は粘稠性が低下し、水中分離防止性能が不
充分になり、一方2.0％を越える場合は過度の粘
稠性により流動性が低下する。ポリアクリル酸ア
ルカリ金属塩はポリアクリルアミド系重合体に対
して前記の割合で使用されるが、セメントに対し
ては概略、0.1〜2.0％、好ましくは0.5〜1.0％の
割合で使用される。上記の割合が0.1％未満の場
合はコンクリートの流動性が不充分となり、2.0
％を越える場合はコンクリートの硬化遅延や強度
低下が発生する。 本発明の混和剤を使用して製造されるコンクリ
ートは海洋や河川等の常時、水と接触するコンク
リート構造物に好適に使用される以外の陸上での
基礎杭用のコンクリートや地中連続壁用のコンク
リートにも使用できる。 作 用 本発明の混和剤を水中コンクリート用に使用す
ることにより優れたワーカビリテイと水中分離抵
抗性とを併せもち、かつ、コンクリート強度や凝
結性がこの混和剤を使用しないコンクリートと比
較して何ら遜色のない良好な水中コンクリートを
得ることができる。 本発明による特異的な効果がいかなる作用機構
によつて得られるかは明らかではないが、従来公
知のスルホン酸ソーダ系の流動化剤と水中コンク
リート用増粘剤とを組合せたもの、あるいは、分
子量100万以上で加水分解率10モル％以下のポリ
アクリルアミド系重合体を除く水中コンクリート
用増粘剤とポリアクリル酸のアルカリ金属塩とを
組合せたものでは、水中分離防止性能、ワーカビ
リテイ、コンクリート硬化物性のすべてを満足す
る水中コンクリートを得ることができないことか
らみて、本発明で用いられる２種の重合体が水中
コンクリートに対して相効果な相乗作用を果して
いるものと推定される。 実施例 本発明の効果を明らかにするために、以下に本
発明の実施例および比較例を示す。実施例および
比較例中の部および％は全て重量部および重量％
である。 なお、実施例および比較例で用いた試験方法は
概略、つぎの通りである： (1) ポリアクリルアミドまたはその共重合体の加
水分解率の測定 キトサンとポリビニル硫酸カリウム
（PVSK）とを使用する慣用のコロイド滴定法
により、ポリアクリルアミド中のカルボキシル
残基を測定した。 (2) 分子量の測定 ２−１ ポリアクリルアミドまたはその共重合体
の重量平均分子量 常法に従つて１規定硝酸ナトリウム中での
極限粘度を測定し、これを用いて次式により
重量平均分子量（Ｍ）を算出した。 〔η〕＝3.73×10^-4M^0.66（30℃） 〔η〕極限粘度・100ml／ｇ ２−２ ポリアクリル酸アルカリ金属塩の重量平
均分子量 慣用の高速流体クロマトグラフイー法によ
り測定した。 高速流体クロマトグラフイーの測定条件は
下記の通りである。 0.5M NaCl水溶液 カラムG4000pw（東洋ソーダ(株)製） 流量1.0ml／min 検出器UV210nｍ (3) 水中分離抵抗性及び圧縮強度の測定 深さ45cmのポリエチレン製バケツの底部に内
径10cm高さ20cmのコンクリート圧縮試験用型ワ
クを装入し、バケツ頂部まで水を満たした。こ
れに本発明の混和剤含有コンクリートを水面上
より投入した。２日後に型から取出して圧縮試
験用成形体を作製した。同様な型ワクに上記の
コンクリートを気中打設し、２日後に型から取
出して成形体を作製した。 下記２種のコンクリートを20℃の水中で28日
間養生後、圧縮強度を測定した。水中打設コン
クリートと気中打設コンクリートの圧縮強度の
比から水中分離抵抗性を以下の如く判定した。

【表】 (4) ワーカビリテイ コンクリートのワーカビリテイを評価するた
めの慣用のスランプ試験法により評価した。そ
の結果得られたスランプ値を実施例及び比較例
に示した。但し、本発明の混和剤を添加したコ
ンクリートはスランプコーン引き上げ後、徐々
にスランプ値が増大する傾向を示すため、スラ
ンプコーン引き上げ10分後の値をそのスランプ
値とした。 実施例 １ １ ポリアクリルアミドの製造 アクリルアミド10部とイオン交換水90部とか
ら成る単量体溶液とラジカル重合触媒として過
硫酸アンモニウム0.005部、還元剤として亜硫
酸ソーダ0.005部とを使用し、重合開始温度10
℃、最終温度32℃で常法に従つて水溶液重合を
実施して、ポリアクリルアミドの10％水溶液１
Kgを得た。更にこれを真空乾燥してポリアクリ
ルアミドの粉末を得た。このポリアクリルアミ
ドの加水分解率は0.1モル％であり、分子量は
400万であつた。 ２ 低重合度ポリアクリル酸アルカリ金属塩の製
造 アクリル酸ナトリウム32部、メタアクリル酸
メチル８部、イソプロピルアルコール42部およ
びイオン交換水24部からなる単量体溶液と、ラ
ジカル重合開始剤として過硫酸アンモニウム
0.8部を使用して重合温度85℃で５時間重合反
応を行い、40％重合体水溶液１Kgを得た。更に
これを真空乾燥して低重合度ポリアクリル酸ナ
トリウム共重合体粉末を得た。この共重合体の
分子量は10000であつた。 ３ 水中コンクリートの製造 セメント４Kg、川砂7.1Kg、玉砂利8.8Kgおよ
び水道水2.2Kgよりなる配合物を強制練りコン
クリートミキサーに投入し、１分間混練して10
の生コンクリートを得た。 これに１項で製造したポリアクリルアミド16
ｇと２項で製造した低分子量ポリアクリル酸ナ
トリウム共重合体粉末８ｇを各々、30秒間で振
りかけて添加し、その後２分間混練して水中コ
ンクリートを製造した。 ４ 水中コンクリートの物性試験 ３項で製造した水中コンクリートを用いて各
種の性能試験を実施した。得られた結果を第１
表に示した。この結果から明らかな通り、本発
明の混和剤を使用した水中コンクリートは水中
分離抵抗性、ワーカビリテイ、圧縮強度のいず
れにおいても良好な性能を示した。 実施例 ２〜４ 第１表に記載したこと以外は実施例１と同様の
方法によりポリアクリルアミドと低分子量ポリア
クリル酸ナトリウム共重合体とを製造した。その
性能を実施例１と同様の方法で評価した。その結
果を第１表に示したが、これらの結果からこれら
の重合体を添加した水中コンクリートはいずれも
良好な性能を示すことが判る。

【表】 ＊ 酸化剤／還元剤

【表】

【表】 ＊１ ナフタレンスルホン酸ナトリウム〓ホルマリン
縮合物
＊２ メチルセルロース １％粒度2000cps品
比較例 １〜６ 第２表に示す条件以外は実施例１と同様の条件
を用いて２種のアクリル系重合体の製造及びこれ
を使用した水中コンクリートの性能評価試験を実
施した。 得られた結果を第２表に示したが、この結果か
ら、前記実施例で製造した重合体を使用した場合
に比べ水中コンクリートの性能が著しく劣ること
が判る。 すなわち比較例１ではアクリル酸アルカリの共
重合組成が本発明で規定する範囲を下まわるた
め、ワーカビリテイが低下する。比較例２および
３はポリアクリル酸アルカリの分子量が本発明で
規定する範囲外にあるため、同様にワーカビリテ
イが低下している。比較例４においてはポリアク
リルアミドの分子量が本発明で規定する値より低
く、加水分解率が10モル％を越えるため、水中分
離抵抗性が低下している。比較例５ではポリアク
リルアミド共重合体の加水分解率が10モル％を越
えるためワーカビリテイやコンクリートの圧縮強
度が低下し、また、比較例６ではナフタレンスル
ホン酸ナトリウム系流動化剤の流動化効果が不充
分であるため、ワーカビリテイが低下している。 比較例 ７ 増粘剤としてポリアクリルアミドの代りに市販
のメチルセルロースを用いたこと以外は実施例１
と同様な方法により試験を行つた。その結果を第
２表に示した。第２表から、水中分離抵抗性やコ
ンクリート強度が実施例におけるものより劣るこ
とが判る。 発明の効果 本発明の混和剤を使用したコンクリートは粘稠
性に富み水中分離抵抗性に優れるばかりでなく、
流動性が良好であり、又この種のコンクリート混
和剤に通常みられるコンクリート強度の低下が少
いため、信頼性の高い水中コンクリート工事の実
施を可能にする。すなわち、海底や波打ち際、及
び河底等のコンクリート打設工事において水中に
直接打設しても、良好なコンクリート硬化物を得
ることができる。このため、従来の水を塞き止め
汲み出し等のコンクリート打設前の処理を不要に
することができる。 又陸上の水中コンクリート工事である、現場打
ち基礎杭工事や地中連続壁工事においても、安定
液との接触によるコンクリートの劣化や、安定液
へのセメント分混入による安定液の劣化を防止
し、信頼性や経済性に優れた地中杭や地中壁工事
の実施を可能にする。 更に逆打ちコンクリートや高密度鉄筋構造物等
の工事においてコンクリートの分離が懸念される
場合に本発明の混和剤を使用した分離しないコン
クリートを打設することにより良好な構造物を構
築することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アクリルアミドを主体とする単量体を重合し
   てなる重量平均分子量が100万以上でかつ加水分
   解率が10モル％以下の重合体と、アクリル酸のア
   ルカリ金属塩およびメタクリル酸のアルカリ金属
   塩から選ばれた１種以上の単量体単位を40重量％
   以上含有しかつ重量平均分子量が1000〜100000の
   重合体とからなる水中コンクリート用混和剤。