JPH03341B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、逆打ちコンクリート工法のように
材料分離によつて容積が減少し、打継目が旧コン
クリートと一体化し得ない拘束空間に打設するた
めのコンクリートに用いるアルミニウム粉末組成
物に関する。

〔従来の技術〕 所定の深さを有するコンクリート打設予定領域
を上下複数に分け、まず最上の空間を掘削してこ
れにコンクリートを打設し且つこれを硬化させた
後に、その下にさらに空間を掘削しこれに次のコ
ンクリートを打設して前記上側の硬化した旧コン
クリートと一体化させつつ硬化させ、これを繰り
返してコンクリート打設領域を下方に延長する、
所謂逆打ちコンクリート工法は公知である。

ところで、コンクリートは、セメント、砂を代
表とする細骨材と、礫を代表とする粗骨材と、水
とからなるものであつて、加水後のセメントが凝
結するまでの間にブリージングなどによつて体積
の減少を生じるが、前記逆打ちコンクリート工法
のようにコンクリートを打設する空間の容積が定
まつていると、未だ固まらないコンクリートをこ
の空間一杯に打設した後、これが硬化するまでに
材料分離によつてコンクリート体積の減少が発生
して、上側の旧コンクリートとその下側のコンク
リートとの間に〓間が発生することになる。そこ
で、かかるコンクリートの体積減少を補償するた
めに、コンクリートの体積を増加させることが必
要になる。また、上側の旧コンクリートとは強度
的に同じものである必要があるが、そのためには
少量の体積制御剤を未だ固まらないコンクリート
の中に入れ、これを均一に分散させて体積を増加
させることによつて強度を低下させないように努
めなければならない。

かかる拘束空間に打設するコンクリートの体積
を増加させる技術はこれまで発明者らの知るとこ
ろではないが、軽量コンクリートの製造を目的と
して体積を増加させる手段として、従来は、気泡
コンクリートを製造することが行われている。こ
れはコンクリート中にアルミニウム粉末を混入さ
せ、アルミニウムとコンクリート中のアルカリ成
分との反応により水素ガスを発生させ、その気泡
によりコンクリートの体積を増加させ軽量化する
ものである（特開昭53−19610号公報、特開昭55
−116650号公報）。これらの気泡コンクリートは
軽量であるために、その製造には粗骨材は入れ
ず、砂とセメントと水とを混合した後に、これに
アルミニウム粉末を混入して撹拌するか、又は砂
とセメントと水とアルミニウム粉末とを同時に混
合するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記従来の手段においては、セ
メント、砂等の固体にアルミニウム粉末を混合す
ることが行われており、その混合態様は固体に固
体を混合するものであつたために、セメント、砂
等へのアルミニウム粉末の分散性が悪く、コンク
リート中でアルミニウム粉末が継粉（ママコ）状
に一部に集中してかたまつてしまう。そこで、コ
ンクリート全体にアルミニウム粉末が分散されな
いことが原因で発泡部位が不均一になるから、均
一な軽量コンクリートの製造には不適当であつ
て、この不均一な発泡を防止する目的で、大量の
アルミニウム粉末をコンクリート中に混入して、
これがコンクリート全体に分布されるようにして
いる。このように、前記従来のアルミニウム粉末
の混合手段によつてはコンクリート量に比して大
量のアルミニウム粉末を使用せざるを得ないとい
う問題点があつた。

また、アルミニウム粉末を用いてコンクリート
を発泡させる技術に関連して、特開昭52−149282
号公報記載のような水性アルミニウムペースト組
成物も公知である。この組成物は、アルミニウム
粉末と脂肪酸アルカノールアミドと脂肪酸潤滑剤
とからなるものであり、脂肪酸アルカノールアミ
ドにより泡保持性を高め、脂肪酸潤滑剤により水
中における水素ガス発生を伴う化学安定性を高め
ており、且つ組成物をペースト化するために界面
活性剤を用いている。しかしながら、この技術に
おいては、組成物がペースト状をしているため
に、これをコンクリート中に混入させる態様は前
記従来例の固体に固体を加えることと何等相違す
ることがなく、練り混ぜに多くのエネルギを必要
とするばかりかコンクリート中への分散性がよく
ないという不具合があり、その結果、コンクリー
ト全体にアルミニウム粉末を分布させるためには
前記従来例同様に大量のアルミニウム粉末を必要
とするという問題点となつていた。

一方、セメント系材料と細骨材と水とアルミニ
ウム粉末組成物等とを混練してのコンクリートの
生成から、前記拘束空間へのコンクリート打設ま
での所要時間は、前記コンクリートの搬送手段や
搬送経路等の条件によつて不定であり、これが長
くなると、コンクリート打設及びその後にコンク
リートを膨張させることが困難になり、前記逆打
ちコンクリート工法においては、新たに打設する
コンクリートと硬化済みコンクリートとの間の打
継目を一体化することができないという問題点が
ある。

この発明者らは、大量のアルミニウム粉末を必
要とする前記問題点が、アルミニウム粉末を直接
又はペースト状にして固体中に混入することに起
因しているものであると考え、その結果アルミニ
ウム粉末を液体に混入して懸濁液とし、この懸濁
液をコンクリート中に混入することで前記問題点
を解決することを知見した。

しかし、市販のアルミニウム粉末は鱗片状をし
ているために、これを水中に混入してみると、水
中でのアルミニウム粉末は、非統一な多方向を向
いた状態（カードハウス構造・即ち縦向きや横向
き等の多方向を向いた多数のトランプカードが集
まつて各カード間に空間が形成され、その結果ハ
ウス状の構造になることに似ている構造）で固ま
り合つてしまい、水中での分散性が低いことが分
かつた。これは、アルミニウム粉末が、アルミニ
ウム箔にステアリン酸を混合して油脂の層で覆い
ながらこれを粉砕加工して製造されたものであつ
て、その結果前記の鱗片状の形状をなすととも
に、その表面が油脂被膜で覆われていることが起
因しているものと、発明者らの研究の結果分かつ
た。油脂被膜で覆われているとアルミニウム粉末
の水中での分散性が低いことの理由は、アルミニ
ウム粉末相互間及び或るアルミニウム粉末におけ
る各部分において、油脂被膜が厚くて水との馴染
みが悪い部分と、油脂被膜が薄くて水との馴染み
が比較的よい部分とが混在していることにあるも
のと推定される。

また、コンクリートの膨張開始を制御するため
にはアルミニウム粉末とコンクリート中のアルカ
リ成分との反応の開始時を制御すればよい。

そこでこの発明はアルミニウム粉末を水中に混
入することと、水中ではアルミニウム粉末の油脂
被膜が除去された状態にすることにより、アルミ
ニウム粉末の水中における分散性を高め、この懸
濁液により、コンクリート中でのアルミニウム粉
末の分散性を確保し、以て少量のアルミニウム粉
末でコンクリート中での充分な発泡性を得、これ
によつて未だ固まらないコンクリートの体積を増
加させて体積制御をすること、及びアルミニウム
粉末とコンクリートとの前記反応を制御すること
を目的とするものであり、その結果、拘束空間に
打設したコンクリートの体積を増加させて内圧を
高めることにより前記拘束空間に充分な体積とな
り且つ旧コンクリートと一体となる強度を備えた
コンクリートを得るものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明にかかる、拘束空間に打設するコンク
リート用アルミニウム粉末組成物は、油脂層で覆
われた鱗片状のアルミニウム粉末と、液状アルコ
ールと、セメント系材料の水和時に生じるアルカ
リ成分とキレート反応を起こす物質でなるアルミ
ニウム粉末反応調整剤と、水との懸濁液により構
成される。

〔作用〕

液状アルコールによつてアルミニウム粉末表面
の油脂層が除去される。この液状アルコールは前
記のようにアルミニウム粉末表面の油脂層を除去
する機能をもつ必要があり、また水溶性を有する
ことが必要である。かかる液状アルコールの具体
例としては、工業用アルコールとしては周知のエ
チルアルコールをはじめ、メチルアルコール、プ
ロピルアルコール等をあげることができるが、前
記水溶性と油脂層除去機能とを備えれば他のアル
コールを使用することもできる。

アルミニウム粉末は前記のように表面の油脂層
が除去されるための裸の状態で水中に分散される
ことになる。かくして、水中における分散性を阻
害しアルミニウム粉末を凝集させている油脂層が
存在しないから、アルミニウム粉末は水との馴染
みがよくなり、僅かな撹拌エネルギで水中への分
散性が高くなる。そして、この懸濁液にした状態
で裸のアルミニウム粉末を未だ固まらないコンク
リート中に混入すると、コンクリート中には液を
混入することになるためにコンクリート中への分
散性もよい。例えばトラツクミキサ等による僅か
な撹拌エネルギで充分に混入分散される。その結
果、少量のアルミニウム粉末であつてもコンクリ
ートに均一に分布させることができるから、発泡
させるために必要な最小限の量のアルミニウム粉
末で足りるし、そのために過剰発泡がないからコ
ンクリートの強度低下を起さない。

また前記発泡開始時期については、アルミニウ
ム粉末反応調整剤が、アルミニウム粉末とコンク
リート中のアルカリ成分との反応による水素ガス
の発生をキレート反応によつて制御するため、前
記発泡時期を遅らせることができるから、拘束空
間へのコンクリート打設のタイミングに対応させ
て発泡を開始させることができる。

〔実施例〕

油脂被膜により被覆されていないアルミニウム
粉末は親水性のものであり、その形状は鱗片状の
ものである。ここで使用する、油脂層で覆われた
アルミニウム粉末は、JIS H4191「アルミニウム
はく」に適合するアルミニウム箔にステアリン酸
を混合して油脂の層で覆いながら粉砕加工された
ものであり、ステアリン酸含有量３％以下のもの
が使用される。アルミニウム粉末の粒度は、JIS
K5906「塗料アルミニウム粉」第２種に準ずるも
ので標準網ふるい88μ、残分が２％以下のものが
よい。

このアルミニウム粉末は、セメント中のアルカ
リ成分と反応して水素ガスを発生させ、未凝結時
のセメント系材料に適度な膨張性を与える。この
発泡作用は条件によつて相違するものの、一般に
は発泡作用はセメントとの混練後に直ちに始ま
り、３〜４時間以内にその大半を終了する。従つ
てアルミニウム粉末による水酸カルシウムの生成
をキレート反応によつて制御し、アルミニウム粉
末による水素ガスの発生量を調整して、コンクリ
ートの膨張時間を遅らせることが必要な場合があ
る。コンクリートの運搬時間や打ち込み時間が長
大になる場合等がこれである。前記膨張時間を遅
らせる物質としてはセメントのアルカリ成分とキ
レート反応を起こす物質が用いられる。

このために使用される物質は、セメントのアル
カリ成分とキレート反応を起こす物質が有効であ
り、主として、エチレンジアミン４酢酸、１−２
ジアミノシクロヘキサンテトラ酢酸、エチレング
リコールビス（２−アミノエチルエーテル）テト
ラ酢酸が挙げられる。また、没食子酸で代表され
るリグニン系、サツカロースで代表される糖類、
ケイ弗化マグネシウム、その他、ニトリロトリ酢
酸、２−ケトグルコン酸等の糖酸類、トリポリリ
ン酸等の縮合リン酸塩、酒石酸、クエン酸、リン
ゴ酸、コハク酸等のオキシカルボン酸類、リン
酸、ホウ酸等のキレート反応を生じる無機酸類、
のような物質が適宜選択的に用いられる。

発明者らは、高炉セメント（Ｂ種）100重量部、
水55部、細骨材314重量部、粗骨材425重量部の生
コンクリートに、アルミニウム粉末0.03重量部、
前記セメントのアルカリ成分とキレート反応を起
こす物質であるリグニンスルホンカルシウム0.25
重量部、エチルアルコール0.7重量部、若干の水
からなる懸濁液を後添加し、逆打ちコンクリート
の施工試験を行つた。試験体の形状は第１図に示
す通りである。

第１図中、１が試験体であつて、そのうちの１
ａは旧コンクリート、１ｂが逆打ちコンクリー
ト、２は前記両コンクリートの打継面である。コ
ンクリート打設後、材令１ケ月で、打継面に水圧
力を作用させて透水試験を行つたが、打継面は完
全な止水性を有し、両コンクリートが一体化して
いることが立証された。これは逆打ちコンクリー
トが、セメント量に対して0.0003％という少量の
（重量比）アルミニウム粉末であつても有効に発
泡してコンクリートの内圧が高くなつた結果、逆
打ちコンクリートが旧コンクリートに一体化した
ことを裏付けるものである。なお、アルミニウム
粉末の前記0.0003％の使用量は、従来例に比較し
て極めて低い値である。

〔発明の効果〕

この発明の組成物は懸濁液からなるため、これ
をコンクリート中に混入すると、コンクリート中
には液を混入することになる。だからコンクリー
ト中への分散性もよい。その結果、少量のアルミ
ニウム粉末であつてもコンクリートに均一に分布
させることができるから、発泡させるために必要
な最少限の量のアルミニウム粉末で足り、したが
つて前記少量のアルミニウム粉末であつても拘束
空間に打設するコンクリートの内圧を充分に高め
て、既に硬化しているコンクリートとの接着を密
にすることができるという効果がある。特にこの
発明にあつては発泡によるコンクリート膨張開始
時間がアルミニウム粉末反応調整剤により遅延さ
れるために、膨張開始前又は膨張中のコンクリー
トを拘束空間に打設することができることから、
前記のコンクリートの内圧の向上と硬化済みコン
クリートとの接着性の向上とをさらに増長するこ
とができる。また、アルミニウム粉末の使用量が
少量になるために、過剰発泡がなくなるから、コ
ンクリートの過剰な強度低下を生じることがない
という効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は試験体の斜視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 油脂層で覆われた鱗片状のアルミニウム粉末
   と、液状アルコールと、セメント系材料の水和時
   に生じるアルカリ成分とキレート反応を起こす物
   質でなるアルミニウム粉末反応調整剤と、水との
   懸濁液により構成したことを特徴とする拘束空間
   に打設するコンクリート用アルミニウム粉末組成
   物。 ２ 前記アルミニウム粉末反応調整剤は、エチレ
   ンジアミン４酢酸、エチレングリコールビス（２
   −アミノエチルエーテル）テトラ酢酸の少なくと
   も一種であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の拘束空間に打設するコンクリート用ア
   ルミニウム粉末組成物。