JPS62226849A - 水中打設用生コンクリ−トの製造法 - 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〕 本発明は土木建築業界で広く使用されている生コンクリ
ート、特に水中で打設される生コンクリートの製造法に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来より海底あるいは海底でコンクリート構遺物１に構
築する場合には矢板等で水を堰き止め水替えして気中で
コンクリートを打込む工法が主として行われている。

しかし、場所打ちコンクリート杭や地下連続壁の施工に
除しては、従来から水中にコンクリ−）１−打設するこ
とが行われており、水中コンクリートと呼ばれている。

従来の水中フンクリート工法はトレミー管、コンクリー
トポンプ、コンクリートパケット等を使用し、比較的富
配合の生コンフリートラなるべく水中で流動分散しない
ように打設する工法であるが、いかに慎重に施工された
水中フンクＩＪ−トであっても、コンクリートが水に洗
われることによってコンクリート材料が分離しセメント
分が流出−ｆる結果、レイタンスが発生しこのため、著
しくコンクリートの品質が低下する。

このため近年、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漸することのないコ
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全防止する対策として、特
開昭５７−１２３８５０号、第沼−１１５０５１号、第
郭−１７６１５７号、第５９−２６９５５号、第５９−
２６９５６号、第５８−６９７６０号、第５９−１０７
９５２号、第５９−１３１５４８号および第５９−５４
６５６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−１
・全製造する試みがなされているが必ずし本充分なもの
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廻り込みが不充分
となり、鉄筋とコンクリートとの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す７タレンスルホン酸ソ
ーダーホルマリン縮金物、メラミンスルホン酸−ホルマ
リン縮金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
は到らながった。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
添加によっ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。

本願発明者等は上記問題点が、分離低減剤としての高分
子量ポリアクリルアミドと流動化剤としてのアクリル酸
又はメタクリル酸アルカリを構成成分とする低分子菫重
合体からなるコンクリート用混和剤を用いることによっ
て、解消出来ることを見出して、先に特許出ｊｌａｔ行
った（特願昭ω−３０５８１）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記混和剤は前記した問題点を解消する優れた混和剤で
あるが、使用する上でいくつかの問題点があることを本
発明者等は見出した。

即ち、上記の分離低域剤は非常に親水性に富み、水に触
れると同時に粘稠性が発現するため、局部的に増粘化し
やすく、均一な分散、溶解状態が得にくい。局部的に増
粘した分離低減剤が存在するコンクリートに対し、上記
流動化剤を添加混合して、局部的に増粘した部分を消失
させようとしても、それは容易には無くならず、分離低
減剤の作用が不均一化し、分離低域剤の作用が少ない部
分においては、コンクリートが過度に流動化し、骨材の
分離現象が発生するという問題がある。

さらに、その様な状態になりやすい分離低減剤をコンク
リート中に均一に分散溶解させるためには、攪拌力の強
い強制練りミキサー等で長時間の混線を要するため、コ
ンクリートを大量打設する際の障害になるばかりでなく
、強制練りミキサー等での長時間の混線は分離低減剤を
機械的に切断することとなり、分離低減剤の性能の低下
をもたらすという問題もある。

本願発明者等は、本願発明者等が先に提案した前記混和
剤が有する使用上の問題点を解決すべく検討を続は本発
明を完成した。

〔問題点を解決するための手段〕

本願発明者等は、上記問題点が粉末状の分離低減剤を流
動化剤の水溶液に混合し、スラリーまたはゲル状態でコ
ンクリートに添加することにより、分離低減剤が瞬間的
な局部増粘を起ざないようにすることで、これらの問題
点を解決出来ることを発見して本発明を完成したのであ
る。

即ち、本発明は、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１００万以上の重合体粉
末をアクリル酸又はメタクリル酸のアルカリ金属塩を４
０ｍ１ｔ％以上含有する単量体を重合してなる重量平均
分子量が１，０００−１００，０００の重合体の水溶液
に混合後コンクリートに添加することを特徴とする水中
打設用生コンクリートの製造法に関するものである。

本発明で使用される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１００万以上の重合体
（以下ポリアクリルアミドというンとは、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る。かかる共単量体としては例
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（資）重量％以上
、好ましくは関重量％以上である。

上記のポリアクリルアミドは常法のラジカル重合法によ
って合成し得るが、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３
００万以上である。

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。

ぼりアクリルアミドの加水分解率は１０モル％以下であ
ることが好ましく、より好ましくは１モル％以下、特に
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
する恐れがある。

本発明で使用される、アクリル酸又はメタクリル酸のア
ルカリ金属塩を４０重量％以上含有する単量体を重合し
てなる重量平均分子量が１．０００〜１００．０００の
重合体（以下ポリアクリル酸アルカリという）とは、連
鎖移動剤の使用や高温高圧法等によって分子量の増大を
制御する通常のラジカル重合法によって製造することが
できるもので、アクリル酸のアルカリ金属塩ま九はメタ
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、あるいは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ｔアルカリ金属水酸化
物で中和して得ることもできる。ポリアクリルアルカリ
の重量平均分子量は１，０００〜１００．０００の範囲
であり、好ましくはｓ、ｏｏｏ〜ｓ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏで
ある。分子量が１，０００未満の場合や１０万を越える
場合に社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
酸アルカリは、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、
これと共重合可能す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を構成する単量体中でしめるアク
リル酸またはメタクリル酸アルカリ金属塩の量は全単量
体中の４０重１％以上、好ましくは７０１１Ｌ１％以上
である。

又好ましいアルカリ金ｍ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１（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
、イタフ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。

本発明においては、上記ポリアクリル酸アルカリは水溶
液として用いられ、その際の濃度は５〜４０重量襲重量
型しく、１０〜３０重量％がより好ましい。濃度が４０
重量％を越えると水溶液粘度が大きくなり、ポリアクリ
ルアミドとの混合がしにくくなり、５％未満の場合は混
合されたポリアクリルアミドが瞬時に膨潤ゲル化して、
良好な混合状態を得にくい。なお、メリアクリル酸アル
カリの水溶液は、メリアクリル酸アルカリを重合により
製造する際に用いられた、プロパツール等のアルコール
等との混合溶液であってもよい。

使用量 本発明においてのポリアクリルアミドの使用量としては
、コンクリート中のセメントに対して、０．０５〜２重
！１％が好ましく、０．３〜ｌＩ［ｔ％がより好ましい
。この量が０．０５重社％未満の場合は、粘稠性が低下
し、水中分離防止性能を充分に発揮出来ない恐れがあり
Ｓ２重重量％−越える場合は、過度の粘稠性により流動
性が低下するようになる。

ポリアクリル酸アルカリの使用量は、上記メリアクリル
アミドの使用量に対して、水溶液濃度により異なり判然
と定められないが、概ねｌ：１〜１：５の割合で使用さ
れる。

製造方法 本発明者等が先に上記分離低減剤と流動化剤からなるコ
ンクリート用混和剤を提案した際、その使用方法として
、粉末状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粉末状の混和剤
を添加混合して製造する方法を提案した。

しかしながら、それらの方法では、混和剤を均一にコン
クリートに分散させることが困鉦で、混和剤の優れ良性
Ｉ＠を発揮させることが峻しいことは、前記した通りで
ある。

本発明方法は先に提案した優れた混和剤の性能を、容易
にしかも充分く発揮させる方法であって、しかもその方
法は、分離低減剤としての粉末状のポリアクリルアミド
を流動化剤としてのプリアクリル酸アルカリ水溶液に混
合後コンクリートに添加するという極めて簡便な方法で
ある。

ポリアクリルアミド粉末とポリアクリル酸アルカリ水溶
液を混合すると、速やかに均一なスラリーとなり、シャ
ーベット若しくはゲルに近い状態となる。そのようなス
ラリーをコンクリートに添加することにより、優れた性
能を有する生コンクリートが容易に得られる。

なお、ポリアクリルアミド粉末はポリアクリル酸アルカ
リ水溶液に完全に溶解させて、均一な水溶液にする必要
はなく、均一なスラリーを添加したときに比べて、てま
ひま掛けても特に優れた効果をもたらすものではない。

本発明方法によれば、簡便な混線方法で優れた’：１ン
ク’）−）が製造出来るため、コンクリート製造のため
の混線機としては、強制練りミキサーは勿論のこと、重
力式ミキサーやコンクリートミキサー車のいずれもが採
用出来、それらによって、容易に優れた水中打設用の生
コンクリートが製造出来る。

本発明方法によって製造された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
使用される以外に陸上での場所打ちコンクリート杭用の
コンクリートや地下連続壁用のコンクリートにも使用で
きるものである。

〔作用〕

本発明による特異的な効果がいかなる作用機構によって
得られるかは明らかではないが、本発明方法により、混
和剤金コンクリートに添加した場合、コンクリートの粘
稠化と流動化が同時に、しかも均一に進行するため、分
離低減剤を単独添加する場合は勿論、分離低減剤と流動
化剤の両方を添加する場合でも、これらを別々に添加す
る場合は、コンクリート中の局部的な増粘が発生し、均
一な混合状態にすることは、出来ない。

本発明による場合は、分離低減剤粉末と流動化剤水溶液
とを混合攪拌して、予めスラリー状またはゲル状態にす
ることにより、分離低減剤が、これを添加したベースコ
ンクリートの混練水と局部的な増粘を起す作用が抑制さ
れる。このため、混和剤とベースコンクリートとの混合
が均一に行われ、均質な水中打設用の生コンクリートを
′ｍ造することが出来る。

〔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ｊｉ部および重ｊ！％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４ｄｔ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金測定した。

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 常法に従って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ｍｃＭ）ｖ
ｃ−算出した。

〔η）　＝　３．７３　ＸｉＯ−４ｙＵ−６６（３０℃
）〔η〕極限粘度・ｌＱＱｗｄ／＃ 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ィー法により測定した。

〜５速流体クロマトグラフィーの測定条件は下記の辿り
である。

■０．５　Ａｆ　ＮａＣＪ−水溶液 ■カラムｃ４００（１ｗ（東洋ソーダ■製）■流量　１
．　Ｑ　ｎｑｌ／ｍｉｘ ■検出器ＵＶ２１Ｑｎｍ ３）水中分離抵抗性及び圧縮強度の測定深さ４５彌のポ
リエチレン製バケツの底部に内径１０ｃｍ高さ２０ｅｓ
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＃たした。これに本発明で得られたコンクリー
トを水面上より投入した。２日後に型枠から取出して圧
縮試験用成形体を作製した。同様な型枠に上記のコンク
！Ｊ−トｆｆｉ気中打設し、２日後に型枠から取出して
成形体を作製した。

上記２種のフンク！Ｊ−）ｔ２０℃の水中で四日間養生
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。

１〜０．９　　　　　　　　　　０ ０．７〜０．９　　　　　　　　　　　００．５〜０．
７　　　　　　　　　　　　　Δ０．５以下　　　　　
　　　　　Ｘ ４）スランプフロー コンクリートのワーカビリチー評価するため、混和剤入
りのコンクリートで慣用のスランプ７０−値ｔ−測定し
た。但し本発明方法で製造したコンクリートはスランプ
７０−値き上げ後、徐々にスランプ７μ−値が増大する
傾向を示す之め１スランプコーン引き上げ１０分後の値
をそのスランプフロー値とした。

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（イ）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ｏ、　ｏ　ｏ　ｓ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℃で常法に従っ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即を得た０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４００万であった。

２　低重合度ポリアクリル酸アルカリの製造アクリル酸
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４２ｗ１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間℃で５時間
重合反応を行い、分子ｔｉｏ、ｏｏｏのポリアクリル酸
アルカリ（ポリアクリル酸ナトリウム共重合体）の４０
％水溶液１即金得た。これに１−の水道水を添加混合し
て濃度２０％に調製した。

五　混和剤スラリーの製造 １項で製造したポリアクリルアミド１即と２項で製造し
たポリアクリル酸アルカリ水溶液Ｚ５４を、５Ｊ−のポ
リエチレン製容器内で混合して、３．５ｒｌの混和剤ス
ラリーを得た。

４）水中コンクリートの製造 セメント４〜、川砂７．　Ｉ　ＫＩ！、川砂利９．　Ｏ
Ｋｇおよび水道水２．２Ｋｇよりなる試料を重力式コン
クリートミキサーに投入し、３分間混練して１０１の生
コンクリートを得た。

これに３項で製造した混和剤スラ！Ｊ　−−ｉ８４を添
加し、４分間混練して水中打設用コンクリートを得た。

５）水中コンクリートの物性試験 ４項で製造したコンクリートを用いて各種の性能試験を
実施し九。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、本発明方法で得られた水中打設用コン
クリートは水中分屋抵抗性、ワーカビリティ、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ポリアクリル酸アルカリとを製
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表に示し念が、これらの結果からこれら
の重合体を用い本発明方法で製造したコンクリートはい
ずれも良好な性能を示すことが判る。

実施例５ 実施例１の６項と同様にして得た混和剤スラリーの２５
．２４１ｔ−ミキサー基で攪拌中のベースコンク９−）
　３、．３に添加し、１０分間混練して、混和剤が均一
に溶解分散した粘稠な水中打設用コンクリートを得た。

なお、混和剤添加前のベースコンクリート配合は以下の
通りである。

配合 粗骨材の最大寸法−２０ スランプの範囲一　　　２１ 空気量の範囲い）４０ 水セメント比ｗＡ（１）　　　５２０ 粗骨材率ｓＡ（イ）　　　　　４７．６単位量（即ｆ／
鶏コ） 水　　　　（社）　　　　　　　２１０セメント（Ｃ）
　　　　　　４０４ 細骨材　（句　　　　７７１ 粗骨材　（に）　　　　　８７１ 混和剤　　　　　　　　ＬＯＩ 次いで、このコンクリートの物性を測定し第２表に記載
したが、いずれも良好な結果を示している。

第２表 比較例１〜５ した。

得られた結果を第３表に示したが、この結果から、前記
実施例で製造した場合に比ベコンクリートの性能が著し
く劣ることが判る。

即ち、比較例１，２ではポリアクリルアミドとポリアク
リル酸アルカリを別々にコンクリートに添加したため、
均一な溶解状態が得られず、水中分離抵抗性が著しく劣
る。又、比較例３〜５では分離低減剤又は流動化剤とし
て一般市販品を用いたため、ポリアクリルアミドがゲル
状を呈し、コンクリートへの分散が不良となり、水中分
離抵抗性及びスランプ７０−が著しく低下したり、圧縮
強度が劣るものしか得られていない。

〔発明の効果〕

本発明方法で得られ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を使用したものに通常
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−トエ事の実施を可能にする。すなわ
ち、海底や波打ち際、及び海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、従来の水を堰き
止め汲み出す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、場所打ちコンク
リート杭工事や地下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、信頼性や経済性に漬
れたコンクリート杭や地下連続壁工事の施工を可能にす
る。

更に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方法で得られた分離しな
いコンクリート１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１００万以上の重合体粉末を、アクリ
   ル酸又はメタクリル酸のアルカリ金属塩を４０重量％以
   上含有する単量体を重合してなる重量平均分子量が１，
   ０００〜１００，０００の重合体の水溶液に混合攪拌し
   、スラリー状またはゲル状態にすることにより、コンク
   リート混練水と瞬間的な反応を起さない性質を保有する
   状態で、すでに混練りした生コンクリートに添加し再混
   練りすることを特徴とする水中打設用生コンクリートの
   製造法。