JPS61178456A - セメント系混合物の水中施工方法 - 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】 本発明は、水中で材料の分離がなく良好な硬化体を得る
ことのできる硬化性混合物の水中施工方・法に関する。

更に詳しくは、歴青乳剤、高分子ラテックスなどを配合
したセメント系硬化性混合物に、更に水分散性エポキシ
樹脂とその硬化剤を配合することにより、その硬化性混
合物の水中施工性と硬化体の物性を改善した硬化性混合
物の水中施工方法に関するものである。

従来、セメントコンクリート、セメントモルタルなどを
水中に打設するときにおける材料の分離を防止する方法
として、セメントコンクリート、セメントモルタルなど
を練混ぜる際に水溶性高分子混和剤を添加して水相を増
粘したセメントコンクリートやセメントモルタルを造シ
、これらを水中に打設する施工法が知られている。

しかし乍ら、この方法は、歴青乳剤や高分子ラテックス
を比較的多く配合したセメントモルタルのように、撓み
性がちシ、適度の強度、弾性係数を有するセメント系硬
化性混合物を水中打設する場合は、水溶性高分子混和剤
を添加することにより、強度や耐久性が低下する影響が
大きい欠点がある。

本発明者は、セメント、歴青乳剤およびまたは高分子ラ
テックス、細骨材などの混合物の水中打設、特に海水の
中での打設に際して、硬化体の強度低下防止、耐海水性
の改善等の研究を続けた結果、セメント系硬化性混合物
に水分散型エポキシ樹脂とその硬化剤を添加したものを
適当な時間おいてから水中に打設したときには、材料の
分離分散がなく、施工状態が良く、更に水中での硬化が
良好で硬化体の性状が一般の地上での打設と同様のもの
が得られること、更に耐塩水性などの物性も改善される
ことを知見した。これらの知見をもとに実験を重ねて本
発明を完成した。

本発明の目的は、歴青乳剤、ゴムラテックス、高分子ラ
テックス等を配合したセメント系硬化性゛混合物を水中
施工するのに適した新規な施工方法を提供するものであ
る。

そして本発明は、歴青乳剤、ゴムラテックス、高分子ラ
テックスなどから選ばれた１種または２種以上と、セメ
ントと、エポキシ樹脂ならびにその硬化剤とを、更には
必要に応じてこれらに骨材、フィラー、水などを加えて
混合した硬化性混合物を、エポキシ樹脂とその硬化剤の
初期反応によυ増粘させたのち水中に打設して硬化させ
ることを特徴とする硬化性混合物の水中施工方法に係る
ものである。

本発明で使用する主な材料について説明すると、次のよ
うである。

歴青乳剤は、ストレートアスファルト、ブローンアスフ
ァルト、セミプローンアスファルト、フロパン脱歴アス
ファルトなどの石油アスファルト類、天然アスファルト
類、重質鉱油、タール類、ピッチ類などの１種または２
種以上を混合した歴青物、あるいはこれらの歴青物にゴ
ム、高分子重合体、樹脂、ナフテン酸、脂肪酸、樹脂酸
、アミン、鉱油、重油、プロセス油、可塑剤、油脂、ア
ンスラ七ン油、クレオソート油などを適宜添加混合して
改質し次層青物を乳化剤、さらには乳化助剤、分散剤、
安定剤、保護コロイドなどを適宜使用して水中に乳化さ
せたものである。また、これらの歴青乳剤にゴムラテッ
クス、高分子ラテックス等を添加したものも使用される
。歴青乳剤は、主乳化剤の種類によりアニオン系、カチ
オン系、ノニオン系、クレー系などの種類があるが、何
れも使用される。最も代表的な歴青乳剤は、アスクアル
ド乳剤とタール乳剤である。アスファルト乳剤では、蒸
発残留物は５０〜７５重量％、通常５５〜７０重量％の
もので、蒸発残留物の針入度（２５℃）が３０から４０
０程度のものが用いられる。歴青乳剤として、ゴムラテ
ックスや高分子ラテックスの水相に歴青物を乳化させた
ものも用いられる。

ゴムラテックス、高分子ラテックスなどは、天然ゴムラ
テックス、合成ゴムラテックス、合成高分子ラテックス
などである。天然ゴムラテックスを除いて、これらのラ
テックスは乳化重合で得られる。合成高分子ラテックス
の多くは、またエマルジョンともよばれている。例えば
、ポリアクリレートやアクリレート共重合物（例えば、
スチレン、醋酸ビニールなどの）などのラテックスは、
通常エマルジョンとよんでいる。これらも包含される。

これらのラテックスは、セメントとの混合性の良いもの
が用いられる。これらも、歴青乳剤同様に、乳化剤によ
りノニオン系、アニオン系及びカチオン系のものがある
が、何れも使用できる。

上述の歴青乳剤、ゴムラテックス、高分子ラテックスな
どは単独で、あるいは２種以上混合して使用される。以
下これらを略して歴青乳剤、ラテックスなどという。

セメントは、ポルトランドセメント、超速硬性ポルトラ
ンドセメント、フライアッシュセメント、高炉セメント
、シリカセメント、高炉コロイドセメント、コロイドセ
メント、ジェットセメント、アルミナセメント、耐硫酸
塩セメントなどである。

まな、これらのセメントと共に混和剤、例えばセメント
の収縮補償材、硬化促進剤、硬化遅延剤、ＡＥ剤、分散
剤、増粘剤、発泡剤、消泡剤などを併用することができ
る。

本発明で使用するエポキシ樹脂は、−分子中に１個以上
のエポキシ基を有する化合物を主成分とする液状ないし
固形状のものである。このエポキシ樹脂としては、最も
一般的にはビスフェノールとエピクロルヒドリンの縮合
物（ビスフェノールのグリシジルエーテルを主成分とす
る）がある。

このほか、ビスフェノールとメチ’ｌ／エビクロルヒド
リノ、またはエチルエピクロルヒドリンの縮合物、ビス
フェノールとメチルエピクロルヒドリン・ダイマー酸の
縮合物、ダイマー酸グリシジルエーテル、ポリアルキレ
ングリコールグリシジルエーテル、ビスフェノールアル
キレンオキサイド付加物のグリシジルエーテル、脂肪族
グリシジルエーテル、ウレタン変性ビスフェノールグリ
シジルエーテル、脂肪族芳香族共縮合グリシジルエーテ
ル、ビニールシクロヘキサンジオキシド、ジシクロペン
タジェンオキシド、水添ビスフェノールなどのグリシジ
ルエーテルなどがある。これらのエポキシ樹脂は、１種
または２種以上混合して用いる。またエポキシ樹脂と硬
化剤との硬化反応を促進する物質、例えばフェノール、
クレゾール、アルキルフェノール、サリチル酸、トリフ
ェニルホスフェート、フルフリルアルコールなどｔ　添
加して用いることもできる。更にまた、エラストマーと
の相溶性、接着性、水への分散性などを改善する目的で
、これらのエポキシ樹脂にロヂ／または水添ロヂンとそ
れらの誘導体、石油樹脂または水添石油樹脂とそれらの
誘導体、キシレン樹脂、アルキルフェノール樹脂、テル
ペン樹脂、クマロン樹脂、パイン油、可塑剤、鉱油、油
脂、溶剤、非イオン界面活性剤、脂肪酸、樹脂酸、トー
ル油、涯青物、エポキシ基を有する反応性稀釈剤などを
添加して用いることもできる。

また、上述のエポキシ樹脂に多塩基酸あるいはその無水
物を反応させアンモニア水、アミン類ななどで中和した
もの、あるいは更に界面活性剤を加え水溶性あるいは水
分散性の性質を付与したもの、あるいはエポキシ樹脂に
乳化剤その他を加えて水中に分散できるように変性した
樹脂などがある。これらも使用できる。

上述のエポキシ樹脂あるいは変性したエポキシ樹脂は、
水中や、歴青乳剤、ラテックスなどの水相中に分散させ
て使用される。水溶性、水分散性のエポキシ樹脂は、セ
メント、歴青乳剤及び骨材の混合物に直接加えることも
できる。水溶性、水分散性などの性質を付与してないエ
ポキシ樹脂では、水中に分散させるのに水に乳化剤、乳
化助剤、安定剤などを加えてから、これにエポキシ樹脂
を加え十分攪拌混合して分散°させることができる。

歴青乳剤、ラテックスなどでは、これに直接あるいは少
量の乳化剤などを加えてから、エポキシ樹脂を加えて十
分攪拌混合することにより、分散させることができる。

本発明で使用する硬化剤は、１分子中にエポキシ基と反
応する官能基を有する化合物を主成分とするものである
。具体的には、一般公知のものを用いる。たとえば脂肪
族ポリアミン、芳香族ポリアミン、環状脂肪族ポリアミ
ン、脂肪族ヒドロキシポリアミン、これらの変性ポリア
ミン、これらのアミンアダクト、ポリアミド、ケチイミ
ン、第３級アミンイミダゾール、ＢＦ３アミンコンプレ
ックス、酸無水物、ダイマー酸、トリマー酸、液状多硫
化ゴムなどがそれである。これらのうち、好ましいもの
のいくつかの例を示すとジエチレントリアミン、トリエ
チレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチ
ルアミノプロピルアミ。

ン、ヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ポリアミン、
ピペラジン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、Ｎ−アミン
エチルイミダシリンなどの環状脂肪族ポリアミン、アミ
ノエチルエタノールアミン、モノヒドロキシエチルジエ
チレントリアミンなどの脂肪族ヒドロキシアミン、フェ
ニレンジアミン、キシレンジアミン、ジメチルジフェニ
ルメタン、トリジメチルアミノエチルフェノール、ジア
ミノジフェニルスルホンなどの芳香族ポリアミン、ダイ
マー酸、トリマー酸あるいはこれらの酸とジアミンある
いはポリアミンの縮合によるポリアミドおよびこれらの
変性アミン、アミンアダクト、特公昭５９−４９２４７
号公報にみられる水分散型のイミダシリン環含有アミド
化合物、その他高級脂肪族ジアミン、トリアミン、ポリ
アミンなどのポリアミド化合物などがある。

上記のこれら硬化剤は、１種または２種以上混合して用
いる。硬化剤のうち、水溶性ないし水中分散性を有する
ものは、そのま＼の状態か、あるいは水溶液、ま念は水
中に分散させた状態で用いる。水に不溶性、または分散
性を有しない硬化剤については、適宜界面活性剤、分散
剤、酸類などによって水中に分散させて用いる。

本発明に使用できる骨材、フィラーなどは、一般に使用
されている天然および人工の骨材、フィラ〜などである
。骨材は、粗骨材としては砂利、砕石、スラグなどが使
用される。細骨材としては川砂、海砂、山砂、砕砂、鋳
物砂、ガラス砕砂、陶磁器砕砂、水砕砂、磁鉄鋼砂、鉄
鉱石砕砂、鉄砂、シラス、シラスバルーン、マサ士、灰
を焼結した砂などである。特殊なものとして、プラスチ
ック粒やプラスチックの発泡粒、中空粒などの表面にセ
メントを被覆したもの、ガラスピーズなどがあるが、こ
れらも使用することができる。

また、フィラーは、通常使用されている石粉類のほかに
、特殊のものとしてコルク粒、粉末ゴム、木粉、おがく
ず、無機繊維、天然有機繊維、合成繊維、炭素繊維、金
属繊維、顔料、マイカ、極微粒子の無水硅酸粉末、金属
粉、金属酸化物粉などがあるが、これらも使用すること
ができる。

さらに、水は、水道水、工業用水、地下水、河川湖沼水
、海水などが使用される。一般には淡水が用いられる。

水は混合性、作業性を調節するために屡々使用される。

本発明の硬化性混合物は、各成分の割合をかなシ広範囲
にわたシ選択できるが、一般に次の配囲内が用いられる
。例えば、粗骨材を含まない配合に例をとると、セメン
ト１００重量部に対し歴青乳剤、ラテックスなど（不揮
発分６０重量％として）１０〜５００重量部、骨材、フ
ィラーなど　（砂として）０〜６００重量部、そしてエ
ポキシ樹脂とその硬化剤の量の和（無水物として）５〜
１００重量部の割合である。エポキシ樹脂とその硬化剤
の比率は、反応に係る官能基が油量もしくは車量に近い
ようにする。粗骨材を含む配合では、セメント１００重
量部に対して、骨材量（粗骨材、細骨材、フィラーなど
）は最高１９００重量部程度まで用いられる。硬化性混
合物の混合は、コンクリートミキサ、セメントモルタル
ミキサ、グラウトミキサ、ソイルミキサ、パグミルミキ
サ、ＣＡモルタルミキサ、その他適当なミキサを用いて
混合するとよい。

材料を混合する順序は問わないが、一般にはミキサに骨
材（例えば砂）、セメント、歴青乳剤、ラテックス、水
などを投入混合し、ついでエポキシ樹脂とその硬化剤を
順に投入混合する。エポキシ樹脂と硬化剤を投入した後
、混合攪拌を続けているうちに材料の種類、配合、温度
などによりがわるが、通常１０分ないし２時間でエポキ
シ樹脂とその硬化剤の初期反応により混合物の水相が増
粘してくる。

例えば、土木学会規定のプレパクトコンクリ＋ト指針案
によるＪロートを使用してのフロータイムで１５〜３０
秒程度のものが、次第に増粘し粘稠化してくる。しかし
ながら、まだ流動性がある。

このように硬化性混合物は、材料の配合後、時間をおい
て、混合物の水相が増粘するのｔ−まってから水中に打
設する。この時点で、エポキシ樹脂と硬化剤の初期反応
と共に、ラテックスなども分散粒子が徐々に凝集をはじ
めてきている。この段階になると硬化性混合物を水中に
投入しても材料の分離、例えば分散しゃすい歴青乳剤、
ラテックスなどやセメントの分離が生じなくなる。かく
して、硬化性混合物を、この段階で水中に打設すると、
材料の分離がなく、硬化性混合物を打設することができ
、そして施工状態がよく密に打設でき、硬化性混合物の
硬化もスムースに進行し、良好な硬化体を得ることがで
きる。材料の混合は、一般に常温で行うが、低温時には
、歴青乳剤、ラテックス、水などを加温しておいて硬化
性混合物を造るとよい。硬化性混合物の配合後、打設ま
での増粘化に要する時間は、歴青乳剤、ラテックスなど
の添加量が多くなる程、長くなる傾向がある。

本発明の施工方法は、畝上のように歴青乳剤、ラテック
スなどを配合したセメント系硬化性混合物を水中に打設
するに際し、エポキシ樹脂とその硬化剤を添加混合し、
その初期反応による水相の増粘作用により材料の分離防
止をはかり、水中に打設するもので、次のようなすぐれ
た効果を有する。

（１）硬化性混合物を水中に打設する際、材料の分離が
なく、また材料の水への分散がないので、均一な硬化性
混合物を水中に打設できる。施工状態も良く密に施工で
き、また水中をよごさない。

（２）従来のように水溶性高分子混和剤によらず、エポ
キシ樹脂とその硬化剤を添加混合し、その初期反応によ
り増粘化させて打設するので、周囲の水の影響が少なく
、スムースに硬化が進行する。そして、硬化体の物性低
下がない。むしろ、歴青乳剤、ラテックスなどを含有す
るセメント系硬化性混合物にとっては、エポキシ樹脂と
その硬化剤のために硬化体の物性が向上する。

更にエポキシ樹脂とその硬化剤を混合した歴青乳剤、ラ
テックスなどを含有するセメント系硬化性混合物の水中
打設施工方法としてみても、空気中での打設と比較して
、硬化体における物性の低下が少ないというすぐれた効
果がある。

（３）歴青乳剤、ラテックスなどを配合するセメント系
硬化性混合物は、硬化体の撓み性、強度のバランスを重
視するため、セメントモルタル、セメントコンクリート
などに比較して強度が低く、剛性が低いものである。そ
の念め、従来、水中に打設する時には、水の影響を受け
やすく、良好な硬化体を得ることが困難であったが、本
発明の施工方法により良好な硬化体を水中に打設するこ
とが可能となった。

（４）　　エポキシ樹脂とその硬化剤の混合して初期反
応をおこしての打設であるため、硬化性混合物の水中で
の他の物体に対する湿潤性、結合性が改善される。など
である。

次に、実施例について説明する。

実施例１ 表−１の配合で、ノニオン系セメント混合用アスファル
ト乳剤（蒸発残留物６０重量％、蒸発残留物の針入度（
２５℃）１１８）に水、早強ポルトランドセメント及び
硬化促進剤　デンカＡＭ（電気化学製品、商品名、カル
シウムスルホアルミネート系）の順に混合し、これに水
分散型エポキシ樹脂　ＤＸ２５５（シェル化学製品、商
品名、液状無水物、ビスフェノールグリシジルエーテル
型）及び水分散型ポリアミド系硬化剤　エピキュア３２
５５（シェル化学製品、商品名、液状無水分）を添加混
合する。混合機は、モルタル用ミキサを用いた。

混合は、室温約２０℃で行り九。混・金物を配合し友後
、更に約３０分攪拌し硬化性混合物が増粘してかう、Ｊ
ＩＳ　　Ｒ５２０１セメントの物理試験に基づくフロー
試験により、フローテーブル値を求めると共に、水槽に
水を深さ３０ｃＩｒ１まではシ、この中にならべた型枠
（直径５ｃＩｎ１深さ５ｃｒｎの上面のあいた円筒型型
枠）６個の中に、水底から高さ１ｍのところから該硬化
性混合物を落下投入しててん充し、そのまま水中（２０
℃）で硬化させる。材令１日で型枠をはずし、材令１日
と材令７日のものについて圧縮強度を測定した。該硬化
性混合物の水中打設、硬化中に材料の分離がみられず、
水槽の水は濁ることなく透明であった。強度は表−１に
示した。

比較のために該混合物を空気中においた型枠にてん充し
硬化させ材令１日、材令７日の圧縮強度をはかった結果
を表−１に併記し友。

また比較のために表−１に示すようにエポキシ樹脂とそ
の硬化剤を配合しないものについて３０分間攪拌後実施
例同様水深３０ｔＭの水底にならべた型枠に水底から高
さ１？？！のところから混合物を落下させててん充した
が材料が殆んど分散して供試体をとれなかった。

表−１ 実施例２ セメントモルタルミキサーに早強ポルトランドセメント
１００重量部、川砂２００重量部、セメント混合用カチ
オン系クロロプレンゴムラテックス５０重量部、セメン
ト混合用カチオン系アスファルト乳剤　ＭＫ−３（蒸発
残留物６０重量％）　　５０重量部、水　３５重量部を
加え混合攪拌し、これにエビコート　ＤＸ　２５５　２
５重量部及びエピキュア２５重量部を添加し、約６０分
間混合して増粘させたのち、これを水深３０ｃｒｎの水
中の型枠に高さ１ｍのところから投入しててん充させた
が、該硬化性混合物の水中での分離がみられず、硬化も
良好であった。

実施例３ セメントモルタルミキサに早強ポルトランドセメント８
５重量部、デンカＡＭ　１５重量部、川砂２００重量部
、セメント混合用スチレンΦブタジェンゴムラテックス
　５０重量部、水　４０重量部を加え混合する。これに
エピコー）　　ＤＸ　２５５　１５ｉ量部とエビキュア
　１５重量部を添加し、約８０発温合攪拌して増粘させ
たのち、実施例１と同様に水中打設したが、硬化性混合
物の分離、分散がみられず、水がよごれず、硬化性混合
物の硬化も良好であった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 歴青乳剤、ゴムラテックス、高分子ラテックスなどから
   選ばれた１種または２種以上と、セメント、エポキシ樹
   脂ならびにその硬化剤とを、更には必要に応じてこれら
   に骨材、フィラー、水などを加えて混合した硬化性混合
   物を、エポキシ樹脂とその硬化剤の初期反応により増粘
   させたのち水中に打設して硬化させることを特徴とする
   硬化性混合物の水中施工方法。