JPS6131335A - 粉じん防止剤 - 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、モルタル、およびコンクリートの吹付は工事
、およびセメント、石膏等の水硬性無機結合材を用いる
吹付は工事の施工時に発生する粉じんを防止するための
新規な粉じん防止剤に関する。

モルタル吹付けは、のり面防護、ライニング等に、コン
クリート吹付けは、のり面防賎、トンネルの一次覆工な
どに多く用いられている。

また、セメント、石膏等の水硬性ｉ！！機結機材合材い
るその他の吹付は工事としては、ロックウール等の耐火
材や他の軽量骨材と、セメント、石膏等の水硬性無機結
合材、および水からなる配合組成物を吹付ける耐火壁、
耐火被覆材等の吹付は工事がある。

吹イ４けコンクリートには（Ｉｌ一般に型わくを省略で
きる、■急速施工が可能である、（Ｓ）作業の省力化が
できる、などの長所がある。このため、最近新しいトン
ネル工法として、掘削後直ちに他山表面にコンクリート
を吹付けて地山の崩壊を防ぐとともに、ロックボルトを
打ち込んで岩盤を支持するＮＡＴＭ（Ｎｅｗ　Ａｕ５ｔ
、ｒｉａｎ　ＴｕｎｎｅｌｌｉｎｇＭｅｔｈｏｄ　）の
適用がわが国でも本格化してきている。コンクリート吹
付は工法には、水以外の材料（セメント、骨材、急結剤
等）を混合したドライミックスを水と別系統で圧送し、
吹付はホース先端のノズル付近で水と合流、混合したも
のを施工面に吹付ける乾式方式と、急結剤を除（全部の
材料をミキサで練りまぜたコンクリートをノズルへ送り
、ノズル付近で急結剤を添加混合した後、施工面に吹付
ける湿式方式とがある。

乾式方式は、施工されるコンクリートの配合がノズル部
で供給される水量によって変化すること、すなわちコン
クリートの品質がある程度ノズルマンの技術によって左
右されるという制約もあるが、施工設備が比較的簡便な
こと、圧送距離を長くできること、急結剤の添加も比較
的容易であること、等の長所があり、トンネル工事にお
ける吹付けに用いられている。また、湿式方式に関して
は、従来、圧送距離をあまり長くできないこと、急結剤
の使用が困難であること等の理由から、主に法面防護な
どの明り工事に多く用いられていたが、最近これらの問
題も解決し品質の安定したコンクリートを、取り扱いが
簡易で、吐出能力が比較的大きい吹付は機で施工する新
しい技術が開発されトンネル工事への適用も本格的とな
りつつある。

しかし、二九らの吹付は工事では、セメント、石膏、ロ
ックウール、あるいは必要に応じて使用される急結剤（
主成分　炭酸ソーダ、アルミン酸ソーダ、ケイ酸ソーダ
等）等の無機材料の微細な粒子あるいは繊維が吹付は施
工時に飛散することにより大量の粉じんが発生する。こ
の粉じんは作業環境上の問題点のひとつとされており、
しかもトンネル工事では、その低減を図り作業環境を改
善するための換気設備を設置する等の対策がまだ必ずし
も十分でないのが実状である。粉じんは、コンクリート
を高圧で吹付ける際に生じる乱流がセメントや骨材の微
細粒子を分離、飛散することにより生じる。とくに乾式
方式の場合、セメント、骨材、急結剤のドライミックス
がノズル付近で水と混合されるため、ドライミックスと
水の接触が不完全のまま吹付けられ「濡れ」の不十分な
微細なセメント粒子等が飛散して発生するものと考えら
れる。

一方湿式方式の場合、粉じんの発生は乾式に対して一般
的には比較的少なく、これは粉体としてのセメントが存
在しないことが主な要因と考えられるが、セメントペー
ストの一部がノズルからの吐出の際に微小な膠状の粒子
となって飛散すること、また、急結剤が粉末である場合
には、その一部がコンクリートと十分に混合さ九ないま
ま、吐出して飛散すること等の現象があげられる。

近年、これら粉じんの問題を解決するために。

メチルセルロース等の天然高分子化合物やポリエチレン
オキサイドあるいは分子量の非常に高い（例えば１００
０万以上）ポリアクリルアミド、アクリルアミドとアク
リル酸の共重合体等の合成高分子化物を、粉じん防止剤
としてコンクリートに添加することによってコンクリー
トそのものの粘性を増加し、吹付は時の微細粒子の分離
飛散を防止しようとの試みが行われている。

しかし、これら従来の増粘剤系の粉じん防止剤は、いず
れも水への溶解に長時間（３０分〜１時間以上）を要し
たり、溶解作業を注意深く行わないと、いわゆる″ママ
コ″を生じ実質的に溶解が不可能になる場合がある。ま
た、これらは極く少量の溶解で溶液の粘性が急増し、溶
液の輸送性、取り扱い性が悪くなるため、１％以下の希
薄水溶液でしか扱えない。しかもコンクリートに配合さ
れる水の量は、水セメント比により限定されるので粉じ
ん防止剤のコンクリートへの添加量も制限される。また
水への溶解の手間を省くために粉末状のまま、セメント
、骨材等のドライミックス中にあらかじめ混合して使用
すると、その溶解性の悪さのために効果が十分に発揮さ
れない。

他に、ばらつきなどにより添加量が若干増加するとコン
クリートの粘稠性が必要以上に増加し、乾式方式におい
ては、ノズル部での閉塞が起こりやすくなる等の問題を
生じる。また、生コンクリートを圧送する湿式方式では
、圧送時の負荷がいちじるしく増大することがある。

本発明の目的は容易に水に溶解し、従来の増粘剤系の粉
じん防止剤に比較して取扱いが極めて簡便で作業効率の
よい粉じん防止剤を提供することにある。また本発明の
他の目的は、コンクリートの粘稠性を必要以上に増加さ
せることがなく、したがって、圧送水−ス、ノズル等で
の閉塞や、吹付施工の作業効率低下をひきおこすことな
く、乾式方式にも湿式方式にも適用できる新規な粉じん
防止剤を提供することにある。

即ち、本発明は、アクリル酸、メタクリル酸、それらの
エステルまたはアクリルアミドを構造単位として含む分
子ｉ約３０万〜２００万のアクリル系重合体またはその
部分加水分解物を含むことを特徴とするセメント、石膏
などの水硬性無機結合・剤を用いる吹付は工法用粉じん
防止剤に関し、さらに上記アクリル系重合体またはその
部分加水分解物とポリエチレングリコール型非イオン界
面活性剤またはその硫酸エステルとを含むことを特徴と
する粉じん防止剤に関する。

アクリル系重合体とは、アクリル酸とそのエステル、ア
クリルアミド、メタクリル酸とそのエステル等の重合体
（共重合体および多元重合イオン界面活性剤またはその
硫酸エステルとを含むことを特徴とする粉じん防止剤に
関する。

アクリル系重合体とは、アクリル酸とそのエステル、ア
クリルアミド、メタクリル酸とそのエステル等の重合体
（共重合体および多元重合体を含む。以下同じ。）およ
びこれら重合体の部分加水分解物であり、下記一般式で
表わされる。

一般式 ％式％ −ＯＣＨ，、−ＱＣ２Ｈ，などのアルコキシ基、Ｒ８は
−ＯＨおよび／または、−ＮＨ２および／または、−０
ＣＨ，。

−ＱＣ，Ｈ，などのアルコキシ基を表わす。ｎ、ｍは正
の整数でｎ＋ｍは約４，０００〜３０，０００） アクリル系重合体の分子量が粉じん防止効果に及ぼす影
響は大きい。本発明では、上記アクリル系重合体の分子
量が約３０万〜２００万（ｎ＋ｍが約４，０００〜３０
，０００）の範囲内にあるものを使用する。好ましくは
分子量５０万〜１，００万（ｎ＋ｍが約７．０００〜１
５，０００）である。分子量３０万未満では、増粘性が
弱くなり、効果を出すのに多量の添加量を要し、不経済
である５また、添加量が多くなると、コンクリートの凝
結時間や強度に悪影響を与えるため、実際上使用できな
い。２００万を超えると、水への溶解性が悪くなり、ま
た、水溶液の粘性があがりすぎるためにポンプ等による
取り扱いが困難になる。

アクリル系重合体の加水分解率あるいは重合体中のアク
リル酸およびメタクリル酸の含有率は、モル百分率で一
般的には０〜５０％、（ｎ　：　ｍ＝１Ｏ：０〜５：５
）好ましくは３〜３０％（ｎ　：　ｍ＝９．１　：０．
３〜７：３）である。

ポリエチレングリコール型非イオン界面活性剤、および
その硫酸エステル塩としては、それぞれ下記一般式で示
される （］）高級アルコールのエチレンオキサイド付加物、お
よびその硫酸エステル塩 Ｒ−○＋ＣＨ，−ＣＨ２−○ｈＸ （２）アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、
およびその硫酸エステル塩 Ｒ−Ｃト０→ＣＨ２−ＣＨ２−○Ｈｘ （３）脂肪酸エチレンオキサイド付加物、およびその硫
酸エステル塩 Ｒ−Ｃｏｏ−（−ＣＨ，−ＣＨ２−０）−ｉ　Ｘ（４）
高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、および
その硫酸エステル塩 （５）脂肪族アミドのエチレンオキサイド付加物。

およびその硫酸エステル塩 （６）ポリプロピレングリコール・エチレンオキサイド
付加物およびその硫酸エステル塩Ｘ’　　−０（Ｃ）１
２　　　Ｃ）Ｉ＞　　　０）、＋ｔ（Ｃ）Ｉ、　−ＣＨ
２０）ｊ　ＣＣＨ２Ｃ）Ｉ、　−０）ｎＸ間 ＣＨ。

（ここでＲは、炭素数８〜２５の飽和および未飽和炭化
水素基、Ｑ　、＋ｎ、ｎは１〜５０の整数、ｘ、ｘ’は
ト１または一５ｏ、Ｍで、ＭはＮａ。

Ｋ等のアルカリ金属およびＮＨ４） の他、多価アルコールの脂肪酸エステル・エチレオキサ
イド何加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、および
それらの硫酸エステル塩等があげられる。この界面活性
剤を併用する＠会には、前記アクリル系重合体と界面活
性剤との配合割合は一般的には９：ｌ〜１：９である。

本発明の粉じん防上剤の使用方法は、乾式１法において
は、コンクリート吹イ」け用添加水に、湿式１法におい
ては、コンクリート練りまぜ水にあらかじめ所定量を添
加しておいてもよく、また、それらの給水ポンプと連動
させた定量注入ポンプにより、給水ラインに所定量を連
続注入してもよい。

本発明の粉じん防止剤の添加量は、通常、吹イ１けコン
クリ−１・のセメント重量に対して０．０１〜５％、よ
り好ましくは０．０５〜１．０％である。５％を大巾に
越える添加は、コンクリートの凝結および強度発現に悪
影響を与えるので好ましくない。

上記分子量のアクリル系重合体は、従来の増粘剤系の粉
じん防止剤に比べ、増粘性がずっと少なく水への溶解性
が良い。従って１本発明の粉じん防止剤は吹付はノズル
や圧送ホースを閉塞することがない上、溶解に特別な装
置を必要とせず、濃厚溶液を定量ポンプで直接添加する
ことができるなど作業性に優れる。また、コンクリート
、モルタル中の微細なセメント粒子等を十分に凝集する
と同時に、コンクリートの粘稠性を適度に増加し吹付は
時に発生する粉じんを減少させることができる。

上記界面活性剤は、湿潤、浸透効果等の界面活性作用に
より、吹付は施工時に粉じん源となる無機鉱物質微粒子
等の水への濡れ性を改善する。従って、この界面活性剤
を併用すれば、より粉じんの発生を抑制することができ
る。

以下、実施例により本発明を説明する。

実施例１〜１３　　比較例１〜４ 本発明の粉じん防止剤を、乾式のコンクリート吹付は工
法に適用し、コンクリート吹付は時の粉じん発生量を粉
じん防止剤無添加の場合と比較した。

後記表−１に示す配合にしたがい計量、混合したセメン
トと骨材（細骨材、粗骨材）および急結剤のドライミッ
クスを吹付は機に供給し、吹付は機より吐出圧約３．５
ｋｇ／ｃｄで空気圧送した。

吹付はノズルの手前約３ｍのところで、別に高圧ポンプ
により送られてきた、所定量の粉じん防止剤を含む水を
添加し、混合物を吹付はノズルより施工面に吹付けた。

本発明の粉じん防止剤は、吹付は機台東上に置いた容積
約５０Ｑのタンクに５〜ｌＯ％の水溶液を用意し、これ
を添加水を送る高圧ポンプのサクション側配管に高圧ポ
ンプと連動させた定量注入ポンプ（ダイヤフラム式）に
より、所定添加率になるように連続注入した。このため
現場における粉じん低減剤の溶解作業は、−切必要とし
なかった。

これに対して、比較例で示したポリアクリルアミド部分
加水分解物（分子量約１０００万）の場合には、溶液の
粘性が高＜（０，１５％溶液で約７００ｃｐｓ）　、高
濃度溶液がつくれないため、あらかじめ１回の施工に必
要な水約６００Ｑに粉じん防止剤を所定の添加量になる
ように溶解（０，１〜０．２％）したものを用意した。

このため、吹付は機の横に攪拌機付きの約１ボのタンク
を新たに設置する必要があった。また、溶解速度が遅く
、かつ″ママコ″をつくらないように溶解する必要があ
るため、１回の施工に必要な量の粉じん防止剤水溶液を
用意するのに３０分〜１時間の作業を要した。また、水
溶液の粘性が上がるために比較例３の添加量以上に上げ
ることが実際上できなかった。

コンクリート吹付は時に発生する粉じん量は、吹付はノ
ズルからの距離約５ｍの位置でデジタル粉じん計により
測定した。測定は吹付は開始時より終了時まで５分間隔
で行なった。１回のコンクリートの吹付は量は約４Ｍ、
所要時間は約４５分であった。

粉じん量測定の他に、粉じん防止剤添加がコンクリート
に与える影響をみるために、パネル型わく（５０Ｘ５０
×２０ＣＩ１１）にコンクリートを吹付け、硬化後ＪＩ
Ｓに従って円柱形コア供試体（φ７．５ｃ＋ｉ）を切取
り、材令２８日で圧縮強度試験を行なった。

粉じん量測定結果、および吹付はコンクリートの強度試
験の結果は表−２に示す通りであり、本発明の粉じん防
止剤を用いることにより粉じんの発生を大巾に抑制でき
ることが明らかである。しかも、本発明の粉じん防止剤
を用いても施工上問題となるような顕著なコンクリート
の凝結遅延および強度の低下は認められなかった。

（以下余白） 実施例１４〜１９　　比較例５，６ ＮＡＴＭで施工され、湿式でコンクリート吹付けが行な
われている某山岳トンネル工事で、本発明の粉じん防止
剤を湿式吹付は工法に適用し、コンクリート吹付は時の
粉じん発生量を、粉じん防止剤無添加の場合と比較した
。

後記表−３に示す配合に従い計量されたセメント、骨材
（砂、砂利）および所定量の混和剤（流動化剤）を含有
した水を連続線りミキサーで練りまぜ生コンクリートと
して吹付は機に供給した。吹付は機より吐出圧約４．５
ｋｇ／ｃｉで空気圧送したコンクリートに、吹付はノズ
ル付近で。

別に空気圧送した粉末急結剤を添加混合し、吹付はノズ
ルより施工面に吹付けた。

本発明の粉じん防止剤は、所定の添加率になるように混
和剤（流動化剤）と−緒に水に溶解し、これを連続線リ
ミキサに既設の混和剤タンク（容量１００Ω）に貯え、
これを既設の設備により、練りまぜ水と一定の割合にな
るように添加して、生コンクリートの練りまぜを行った
。これに対して、比較例で示したセルロースエーテル系
の粉じん防止剤の場合には、水溶液の粘性が上がりすぎ
るために水溶液としての添加ができず、粉末をそのまま
セメントに一定比率になるように添加混合して用いた。

コンクリート吹付は時の粉じん発生量は、吹付はノズル
からの距離約５ｍの位置でデジタル粉じん別により測定
した。測定は吹付は開始時より終了時まで５分間隔で行
なった。１回の吹付けの所要時間は、約３０分、コンク
リートの吹付は量は約２．５ｒｒ１″である。

粉じん量測定の他に、粉じん防止剤添加がコンクリート
に与える影響をみるために、パネル型ね＜　　（５０Ｘ
５０Ｘ２０ｃｍ）にコンクリートを吹付け、硬化後、円
柱形コア供試体（φ７．５ｃｍ）を切取り、材令２８日
で圧縮強度試験を行なった。

粉じん量測定結果、および吹付はコンクリートの強度試
験の結果は表−４に示す通りであり。

湿式吹付は工法においても、本発明の粉じん防止剤を用
いることにより粉じんの発生を大巾に抑制できることが
明らかである。しかも、本発明の粉じん防止剤を用いて
も施工上問題となるような顕著なコンクリートの凝結遅
延および強度の低下は認められなかった。

（以下余白）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アクリル酸、メタクリル酸、それらのエステルまた
   はアクリルアミドを構造単位として含む分子量約３０万
   〜２００万のアクリル系重合体またはその部分加水分解
   物を含むことを特徴とするセメント、石膏などの水硬性
   無機結合剤を用いる吹付け工法用粉じん防止剤。 ２、アクリル酸、メタクリル酸、それらのエステルまた
   はアクリルアミドを構造単位として含む分子量約３０万
   〜２００万のアクリル系重合体またはその部分加水分解
   物とポリエチレングリコール型非イオン界面活性剤また
   はその硫酸エステルとを含むセメント、石膏などの水硬
   性無機結合剤を用いる吹付け工法用粉じん防止剤。