JPH0269344A - 粉塵結合添加剤およびコンクリート打込み法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はコンクリートの打込みに用いる粉塵結合添加剤
および空気を用いてコンクリートを打込む方法に関する
。

［従来の技術］ 骨材、水およびセメントからなる新しいコンクリートを
型枠または型内でつき固めまたは注型し、そのまま放置
してｌ凝結させる従来のコンクリート打込み法に加えて
、コンクリートを空気を用いた方法により打込み得るこ
とが知られている。空気打込みコンクリートは、建築産
業の数多くの分野、例えば、建物の玄関の改修、傾斜の
水平化、および特に重要なものとして、地下工事（トン
ネル工事、採鉱）において穴を堅固にするために使用さ
れる。空気打込み法は、既に混合した新しいコンクリー
トをポンプにより（濃厚流）または圧縮空気により（希
薄流）、導管を通ｌ−でスプレーノズルに送出するいわ
ゆる湿潤法と、本発明が関係する乾燥法に分けられる。

乾燥法においては、まず実質的に乾燥している骨材およ
びセメントから混合物を調製し、次に、それを、圧縮空
気により、導管を通してスプレーノズル送出する。乾燥
空気打込み法においては、混合水は別の導管を通して送
出され、スプレーノズルにおいてしか添加されないので
、ノズルと適用表面間の短い距離においてのみ乾燥混合
物と水か混合される。これに対して、湿潤空気打込み法
においては、全ての混合水が、導管による送出のまえに
実質的に混入される。空気を用いた迅速な希薄流送臼に
は、比較的乾燥した混合物が選択され、濃厚流送出には
比較的湿潤した混合物が要求される。

空気打込みコンクリートの多くの用途、例えばトンネル
工事において、とりわけ水平または張出表面の天井コン
クリート工事には、コンクリートの初期強度が非常に重
要である。高度の初期強度を得るために、いわゆる凝結
促進剤が添加される。

凝集促進剤の大部分が、通常、セメントと骨材の乾燥予
備混合物に粉末としてまたは湿潤混合物もしくは混合水
に液体として添加される強アルカリ性の無機物質である
。

乾燥空気打込みは、湿潤空気打込みよりも小さいガンを
用いて行うことができ、建築工事での融通性が高い。更
に、セメントと骨材の乾燥混合物は、湿潤空気打込みに
より適用される湿潤混合物よりも長期間貯蔵することが
できる。空気打込みコンクリートの製造および打込みの
更に詳細な説明は、専門の文献、例えば、ブルクス（Ｂ
、Ｂｒｕｘ）のツェメント・ラント・ベトン（Ｚｅｍｅ
ｎｔ　ｕｎｄ　Ｂｅｔｏｎ）、第２２巻（４）、１６０
〜１７４頁（１９７７年）および西ドイツスタンダード
ＤＩＮ　　１８５５１（１９７９年）になされている。

乾燥空気打込み法の重大な不利益は、湿潤空気打込み法
と比べて粉塵の放出量が明らかに多い点にある。とりわ
け、作業場所の換気が困難な場合、粉塵の量を生理学的
に許容できる限界内に保持し、工事中の保護に関する現
行の指針および法律の応じることは困難である。この点
について特に重要なものは、肺に入ることができる粒径
が５μ贋より小さい微粉塵成分および珪肺症を誘発する
粉塵の石英成分である しかしながら、程度はかなり低いが、希薄流湿潤法によ
るコンクリートの空気打込みにおいても粉塵が放出され
、ここでも同様の理由から安全予防策を講じなければな
らない。しかしながら、これらの予防策は、乾燥空気打
込み法よりはかなり軽い要求を満たすのみでよい。

コンクリートの空気打込みにおいて、粉塵結合剤の添加
により粉塵の放出量の明らかに減少させることができる
。しかしながら、現在では通常メチルセルロース系であ
るこの粉塵結合剤は、多りの場合、凝結促進剤の初期強
度向上の効果をほとんどまたは完全に無効にするという
欠点を伴う。

更に、これらの結合剤を液状として使用した場合、水溶
液の粘度が非常に高いのでかなり希釈しなくてはならな
い。溶液中で結合剤と促進剤を混合すると沈澱が形成さ
れるので、結合剤を液体促進剤と一緒に使用することは
できない。従って、これら粉塵結合剤は限定された程度
にしか使用することができない。

［発明の目的コ 従って、本発明の目的は、上記不利益を有さない粉塵結
合剤を開発することにある。

［発明の開示］ この目的は、特定のポリマーカルボン酸の塩により解決
され得ることがわかった。

本発明は、乾燥空気打込み法によるコンクリートの打込
みにおいて用いる、式： 〔式中、ｘ、　ｙは整数で、ｘ：ｙの比が１＝４〜ｌ：
Ｏであり、Ｒは水素またはＣＨ３を表す。〕で示される
ポリマーカルボン酸のアルカリ塩を含んでなる粉塵結合
添加剤を提供する。

カリウム及び／又はナトリウム塩が好ましく使用される
。ポリマー酸の分子量は好ましくは１５０００以上、特
に３００００以上である。個々の場合において、分子量
の上限は５×１０５以上でもあり得るが、約３×１０５
より低い、特に２×１０５より低い分子量が特に有利で
ある。

本発明のポリマー塩自体は既知の物質である。

それらは、アクリル酸もしくはメタクリル酸またはその
塩とマレイン酸及び／又はフマル酸またはその塩あるい
はその無水物とを共重合または重合し、要すれば、その
次に適当な塩基で造塩することにより調製することがで
きる。造塩は、好ましくは、カルボキシル基の少なくと
も８０％、特に少なくとも９０％が塩として存在するよ
うに行われる。特に液体促進剤と一緒に用いる場合、９
５％以上、特に１００％が塩として存在するポリマーが
好ましい。

本発明の粉塵結合剤の効果は、コンクリートを混合する
ために使用される原料には殆ど依存しない。その凝結促
進剤との適合性は地下での用途に特に有利である。多く
の用途において、初期強度は粉塵結合剤の存在によりほ
とんど影響を受けない。同様に、コンクリートの極限強
度も実質的に影響を受けない。更に、結合剤は、水溶液
として投与するのが都合良く、いかなる問題も起こすこ
とな（そのものとして促進剤と予備混合することができ
る。本発明の粉塵結合剤のもう一つの利点は、沈積する
微粉塵の合計量が減少するのみならず、肺内で多量に沈
着する粒径が約１５〜２μｍの成分の量が大きく減少す
ることである。粉塵の減少は、佳節症の原因となる粉塵
中の石英含量に同様にあてはまる。

粉塵結合剤は、固体としてまたは好ましくは水溶液とし
て添加することができる。粉塵結合剤を固体として使用
する場合、それらはセメントと骨材の混合中に強制循環
ミキサーまたはコンクリート打込みガンに直接導入する
ことができる。溶液として使用する場合、粉塵結合剤は
、給水施設に添加することができ、または例えば計量ポ
ンプを用いて流動水に連続的に導入することができる。

本発明の粉塵結合剤は、通常、セメント重量に対して乾
燥物重量で領３〜３重量％、好ましくは０．５〜２重量
％の量で使用される。粉塵結合剤は、そのまままたは他
のコンクリート添加剤と一緒に添加することができる。

本発明の粉塵結合剤を水溶液として使用した場合、その
濃度は通常、２重量％以上、好ましくは５重量％以上で
ある。

濃度の上限は、粘度に依存し、３５重量％を越えてもよ
い。粉塵結合剤の溶液の濃度は、好ましくは１５〜３０
重示％である。

粉塵結合剤と促進剤の両方を含む溶液を用いることが特
に有利であるとわかった。このことは必要な添加工程の
数を増加させず、凝結促進剤と粉塵結合剤の所望の量比
を維持させ得る。従って、本発明はこの液体添加剤にも
関する。それは、凝集促進剤およびポリマーを、乾燥物
の重量比１０：１〜ｌ：５、好ましくは５二１〜１；３
で含有するのが好ましい。乾燥物質の全濃度は、好まし
くは１５〜６０重量％、より好ましくは２５〜５０重量
％である。本発明の添加剤は、典型的無機促進剤を使用
した場合に貯蔵安定性である。

本発明は、本発明の粉塵結合剤を使用する乾燥空気打込
み法にも関する。

上記のポリマーカルボン酸の塩が粉塵結合剤として用い
られる本発明の空気打込み法用の出発物質は、従来の空
気打込み法において通常使用される原料のいかなるもの
であってもよい。

セメントとしてポルトランドセメントおよびブラスト高
炉セメントが好ましく使用されるが、特別の場合には、
それらのセメントの代わりにまたは−緒に他の種類のセ
メントも使用することかできる。セメント使用量は、使
用する骨材の粒径により、混合しておいたものの量で好
ましくは約３００〜４５０　ｋｇ／　〜３、特に３３０
〜３８０ｋｇ／ｍ３である。

全ての種類の砂に加えて、使用する骨材は、特に、砂利
、バラストおよびチッピングである。通常、球状の骨材
が好ましい。骨材の粒径は、好ましくは１６ｍｍを越え
ず、特に３ｍｍを越えない。粒径か４ｍｍを越えない場
合、混合物は全体としてモルタルということもできる。

この特別の状態も、本発明におけるコンクリートと見な
される。発泡クレーおよび比重の低い類似の物質を、軽
量コンクリートの製造用の骨材として使用することがで
きる。同様に、Ｂ　ａ　Ｓ　Ｏ４のような比重の高い骨
材がｆｆｉ’ｆｔコンクリート用に使用される。骨材の
量は、コンクリートの種類により広範囲に変化すること
かでき、通常、５００〜２５００ｋｇ／ｍ３、および普
通のコンクリートの場合、約１６００〜約２０００ｋｇ
／ｍ’である。

個々の場合において、いわゆるコンクリート添加剤を空
気打込みコンクリート混合物に混入することができる。

このような添加剤は、通常、コンクリートの打込みか改
良することのできる微粉砕物質であると解され、それは
、充分に大きな粉粒含量を得るために１吏用される不溶
性鉱物コンクリート添加剤を含む。「粉粒」という用語
は、セメントおよび粒径か０．２５ｍｍよび小さい全て
の微小物の両方を包含する。適当な添加剤は、例えば、
トラスおよび石炭フライアッシュのような鉱物粉末であ
る。添加剤の使用量は、通常、粉粒含量が３５０〜５５
０ｋｇ／ｍ３となるように選択される。

コンクリート添加剤は粉末または液体であり、コンクリ
ートの特性を変化させるために、通常、セメント基準で
５重１％を越えない少１でしかコンクリートに添加され
ない。従来のコンクリート施工方法において、例えば、
コンクリート過素材、ＡＥ剤、コノクリートシーリング
剤、凝結抑制剤およびグラウト助剤が一般的に使用され
るが、これらの添加剤のいずれも乾燥空気打込み法にお
いては使用されない。これに対して、凝結促進剤の使用
は初期強度を向上させ、比較的厚い層を一回の工程で形
成させ得る。従来の促進剤は、凝結促進剤として、主に
、炭酸塩、珪酸塩およびアルミン酸塩のようなアルカリ
反応を示す無機物質を、要すれば助剤およびキャリヤー
（例えば鉱物粉末）と−緒に含む。好ましい活性物質は
、アルミン酸ナトリウムおよびカリウム、炭酸ナトリウ
ムおよびカルンウム、珪酸ナトリウムならびに水酸化ナ
トリウムおよびカリウムである。乾燥空気打込み法にお
いては、凝結促進剤は粉末状で使用されることが多く、
乾燥混合物に添加される。更に、促進剤水溶液を、混合
水に直接添加することが多くなってきている。大部分の
液体促進剤は、水溶性珪酸塩、アルミン酸塩、炭酸塩及
び／又は水酸化物を、合計量で２０〜６０重量％含有し
、通常、自動ポンプにより添加される。このような促進
剤は、本発明のポリカルボン酸塩と一緒に用いるまたは
混合するのに特に適している。

乾燥混合物調製用の出発物質は、乾燥ないしせいぜい土
くらい湿分を含む状態で使用される。骨材中の湿文含量
は、通常、約２〜約５％である。

出発物質は、強制循環ミキサー中、好ましくは、乾燥混
合物が更に加工され得る高い回転速度で混合される。乾
燥混合物は、乾燥混合物が機械により添加される圧縮空
気流により、適当な導管を通ってスプレーノズルに輸送
される。

コンクリートの凝結および壁への接着のために必要な混
合水が、スプレーノズル中またはスプレーノズルにおい
て乾燥混合物に添加される。多（の場合、スプレーノズ
ル内に配置されておりスプレー流の回りに水シャケ、ソ
トを形成させる環状ノズルを通して水が添加される。水
の量は、ノズルを操作する者が手動により、送出速度お
よび適用表面の特性に適合するように決める。水−セメ
ント値（水対セメントの比）は、通常、コンクリートの
所望の強度により、０．４０−０．５５である。

水の量を計算する際、原料中に既に存在している湿分を
常に考慮しなくてはならない。

粉塵結合剤としてポリマーカルボン酸の塩を使用する本
発明の乾燥空気打込み法は、特に、換気が困難な場所に
コンクリートを打込み迅速に凝結させなくてはならない
場合、従来の乾燥空気打込み法に比べて有利である。従
って、トンネル工事および採鉱における用途に特に好適
であるが、もちろん空気打込みコンクリートの使用が適
当である建築および土木工事のいかなるところにおいて
も使用することができる。

［実施例］ 以下の全ての実施例において、空気打込みコンクリート
は以下の方法により製造した。

新しいコンクリート１，３当たりセメント３５０ｋｇお
よびＤＩＮ　　１０４５の粒度曲線Ｂ　８に類似した砂
／砂利混合物（最大粒径８齢、湿分含量３重量％）であ
る骨材１８５０ｋｇを含む乾燥混合物を、１５０Ｃ強制
循環ミキサー中で予備混合し、コンクリート打込みガン
ＡＬＩＶＡ　ＡＬ−２８０に送出した。このガンの処理
量は、長さ４０ｍ１直径５０闘、および送出圧２．２バ
ールの送出ホース（空気容積約１２ｍ３／分）に対して
約４ｍ３／ｈである。混合水約３００Ｍｈを、内部環状
ノズルを通してスプレーノズルに送出した。液体添加剤
を、自動計量ポンプにより環状のノズルの手前で混合水
に添加した。

実際の空気打込みは、狭い方の壁から１．５ｍ離れた高
さ１ｍの位置にスプレーノズルが配設された、長さ６ｍ
、高さ２．４ｍおよび幅２．４ｍの試験室内で行なった
。衝突式採集器および粉塵計量装置グラビコンｖｃ　　
２５を、ノズルオリフィスの後方２．５ｎ＋、　　１．
６ｎ＋の高さに配置した。

実施例１．微粉塵濃度の決定 吸入し得る微小粉塵（粒径５μｌ以下）の全濃度を、粉
塵収集器グラビコンＶＣ２５により測定した。複数の試
験の結果を第１表に示す。下記添加剤を液状で混合水に
添加した。

粉塵結合剤（セメント基準で１重量％）；Ａ：マレイン
酸とアクリル酸とのコポリマーのナトリウム塩（モル比
３ニア、分子量的７００００、中和度９６％）の４０％
水溶液Ｂ：ポリアクリル酸のナトリウム塩（分子量的７
００００、中和度９８％）の３０％水溶液 凝集促進剤（液体としてセメント基準で５重量％） タイナグニット（Ｄｙｎａｇｎｉｔ　：登録商標）５３
１（アルミン酸アルカリの約６０％水ｉｆＪ　ｉ＆　）
Ｐ２　４５　　Ｆ系のコンクリート混合物を用いた空気
打込み試験において、粉塵結合剤Ｂ（実施例１のもの）
を添加または無添加で粉塵組成を決定した。カスケード
衝突式採集器を用いて測定を行い、第２表に示す結果を
得た。

結果は、促進剤が存在しても、粉塵がかなり減少するこ
とを示している。

実施例２８粒径分布の決定 ボルトランドセメントアネリーゼ（Ａ　ｎｎｅｌ　１ｅ
ｓｅ）得られた結果は、肺に最も多量に沈着する粉塵成
分（約１μｍ）が大きく減少することを示している。

実施例３．微粉塵の石英含量の決定 粉塵収集器グラビコン（Ｇｒａｖｉｃｏｎ）　ＶＣ２５
により収集した粉塵試料の石英含量を、赤外線分光によ
り決定することができる。

４つの試験の結果を第３表に示す。試験において、促進
剤ダイナグニ）　（Ｄ　ｙｎａｇｕｎｉｔ　：登録商標
）５３１および粉塵結合剤Ｂ（実施例２のもの）を、こ
こでも、セメント基準でそれぞれ５重量％および１重１
％添加した。

結果は、微粉廐の石英含量が粉塵合計量と実質的に固定
度に減少したことを示している。

実施例４．コンクリートの初期強度 ボルトランドセメントシ二ヴエンクＰ２　４５Ｆを用い
て行った試験において、液体促進剤ダイナグニト５３１
を、そのものとして（セメント基準で１０重量％）また
は粉塵結合剤Ｂと予備混合（実施例１のもの、液体の重
量比１０：３．３、セメント基準で合計１３．３重量％
）して混合水に添加した。コンクリート打込み後に、圧
縮強度をカインドゥルーマイコテスター（Ｋａｉｎｄｌ
−Ｍａｉｃｏ　ｔｅｓｔｅｒ）を用いて決定した（第４
表）。

第５表 上記値は、本発明の粉塵結合剤の添加が、硬化コンクリ
ートの２８日後の圧縮強度にほとんど影響を与えないこ
とを示している。

特許出願人　ヘンケル・コマンディットゲゼルシャフト
・アウフ・アクチェン 代理　人　弁理士　青　山　葆　はか１名結果は、本発
明の粉塵結合剤の添加により初期強度があまり影響を受
けないことを示している。

実施例５　、凝結コンクリートの２８日後の圧縮強度の
決定 この試験においては、促進剤グイナグニト５３１を、そ
のものとして（セメント基準で５重量％）または粉塵結
合剤Ｂと予備混合（実施例１のもの、液体の重量比１０
：６．６、セメント基準で合計８．３重量％）して、混
合水に添加した。２８日後、直系１００ｍ＋ｎのドリル
コア上で圧縮強度を測定した。結果（個々の測定の平均
値）を第５表に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、乾燥空気打込み法によるコンクリートの打込みにお
   いて用いる、式： ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） 〔式中、ｘ、ｙは整数で、ｘ：ｙの比が１：４〜１：０
   であり、Ｒは水素またはＣＨ＿３を表す。〕 で示されるポリマーカルボン酸のアルカリ塩を含んでな
   る粉塵結合添加剤。 ２、凝結促進剤をも含む請求項１記載の粉塵結合添加剤
   。 ３、ポリマーカルボン酸の分子量が１．５×１０＾４〜
   ３×１０＾５、好ましくは３×１０＾４〜２×１０＾５
   である請求項１または２記載の粉塵結合添加剤。 ４、ポリカルボン酸塩がカリウムまたはナトリウム塩で
   ある請求項３記載の粉塵結合添加剤。 ５、乾燥セメントに対するポリカルボン酸塩の量を０．
   ３〜３重量％、好ましくは０．５〜２重量％として用い
   られる請求項１または２記載の粉塵結合添加剤。 ６、予備混合した混合水に添加されて水溶液を形成する
   、促進剤とポリカルボン酸塩からなる請求項２記載の粉
   塵結合添加剤。 ７、請求項１記載のポリカルボン酸塩を粉塵結合剤とし
   て添加するコンクリートの乾燥空気打込み法。 ８、促進剤および請求項１記載のポリカルボン酸塩を、
   乾燥重量基準で１０：１〜１：５、好ましくは５：１〜
   １：３の比で含有する液体コンクリート添加剤。