JPS63270332A - 粘稠なセメント組成物 - 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〕 本発明は水中施工用の水中不分離性のコンクリート又は
粉塵発生の少ない吹き付はコンクリート等に使用する粘
稠なセメント組成物に関する。

〔従来の技術〕

従来、増粘剤としてセルロース誘導体又はアクリルアミ
ド系重合体を配合した粘稠なセメント組成物が海洋工事
等における水中施工用の水中不分離性の改善されたコン
クリ−トとして又はトンネル工事等において環境汚染を
防止するための吹き付はコンクリートとして使用されて
いる。

アクリルアミド系重合体としてポリアクリルアミドをセ
メントに配合することが提案され（ドイツ特許公開第２
５２６６ａ７号１９７４年）、その後ポリアクリルアミ
ドの部分加水分解物を配合した水中不分離性の改善され
たコンクリート組成物（特開昭５９−５４６５６号公報
、特開昭５９−１４５８５１号公報参照）、及びコンク
リート用粉塵低減剤としてポリアクリルアミド（特開昭
５９−１０２８５２号公報参照）及びアクリル酸アミド
又はメタクリル酸アミドを５０モルチ以上含有するこれ
ら重合体の部分加水分解物（特開昭５９−１７４５５４
号公報参照）が提案されている。アクリルアミド系重合
体としてその共重合体を使用することによりコンクリー
トの各種物性を調整できるという利点があり、前記特開
昭５９−１７４５５４号公報にはアクリルアミド、メタ
クリルアミドとアクリル酸又はメタクリル酸のナトリウ
ム塩又はマレイン酸ナトリウムとの共重合体が提案され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点コ 前記した増粘剤として使用されるセルロース銹導体及び
アクリルアミド系重合体は一般には粉末又は粒状の製品
であって、水性媒体での沈殿重合方法による製品におい
ては粉末又は粒状の重合体が互いに付着し、大きい塊と
なるので取扱いが困難となる場合がある。又アクリルア
ミド系重合体をその油中水型のエマルジョンとして製造
した場合には、これをコンクリート組成物に配合すると
使用した油及び界面活性剤がコンクリート組成物の品質
を低下し、又引火の危険を伴うため好ましくない。そし
てアクリルアミド系重合体を水中施工用又は吹き付は用
コンクリートの増粘剤として使用することは望ましいが
、粉末又は粒状の増粘剤製品は流動性が劣るために安息
角以上の底面を持つ特殊な貯蔵容器等に蓄えなければ、
製品の取シ出しが難かしい。又、定量ポンプが使えない
ため、特殊な粉体輸送装置及び、重量計量のための特殊
装置が必要になる。このような理由もあって前記の粘稠
なセメント組成物の製造時、計量・供給作業を自動化し
にくい。又、手作業でこれら粉末を取り扱うことは、作
業員の手や衣服等に粉末が付着し、汗等によって粘稠に
なシ、作業環境が悪くなる。予め水溶液として使用する
ことは上記の問題を改善し、自動化を可能にするが、一
般に非常に高粘性であるため特殊なポンプ等が必要であ
った。そのためより流動性の高い液状製品が要望されて
いた。

本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、その目的は
アクリルアミド系重合体を易流動性分散液の状態で増粘
剤として配合した粘稠なセメント組成物を提供すること
である。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明のセメント組成物は水溶性無
機塩水溶液中で咳無機塩水溶液に溶解性の高分子電解質
の存在下にアクリルアミド系単量体を主体とする水溶性
エチレン性不飽和単量体を生成した重合体を析出させな
がら重合することにより生成した易流動性の重合体分散
液を増粘剤として配合したことを特徴とする。

本発明において増粘剤として配合される易流動性の重合
体分散液におけるアクリルアミド系単量体を主体とする
重合体はそれ自体水溶性であり、アクリルアミド系単量
体を主体とするということは単量体のモルチとして臨界
的ではないが５０モルチ以上を含むことをいう。

アクリルアミド系単量体を主体とする水溶性単量体には
、アクリルアミド系単量体、及び、アクリルアミド系単
量体と共重合可能な他の水溶性エチレン性不飽和単量体
の一種あるいは二種類以上との混合物が含まれる。

アクリルアミド系単量体としては、アクリルアミド、メ
タクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミドなど
が挙げられる。また、共重合可能な水溶性単量体として
は、（メタ）アクリル酸アルカリ金属塩、２−アクリル
アミド−２−メチルグロパンスルホン酸アルカリ金属塩
、下記式（１１で示されるカチオン性単量体などが挙げ
られる。

アクリルアミド系単量体を主体とする水溶性単量体の重
合体が水溶性であるかぎシにおいて、上記に挙げた単量
体の組み合せのみに限定されるものではない。例えば、
アクリロニトリル等水に対しである種度の溶解度をもつ
単量体も、アクリルアミド系単量体との共重合体が水溶
性である範囲において使用可能である。

アクリルアミド系単量体と共重合可能な単量体がイオン
性基を持つ場合は、該共重合体が無機塩水溶液に溶解す
るためには、１５モルチ以下が好ましい。

本発明で用いる、重合の分散媒である無機塩水溶液につ
いては、重合生成物が溶解しないことが条件である。そ
の代表的な塩として、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウ
ム、硫酸！グネシウム、硫酸アルミニウム、塩化ナトリ
ウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸−水素二アンモ
ニウム、リン酸−水素二カリウム、あるいは、これらの
塩の二種類以上を混合したものが誉げられる。これら以
外の無機塩においても、その水溶液が重合生成物を溶解
しないものならば、使用することができる。

無機塩水溶液の濃度は、イオン性単量体のモル比や使用
する塩により異なり特に限定されないが、１５重量％以
上で、溶解度の限界までの範囲が一般的に好ましい。ま
た、重合後、分散液に溶解度の範囲でさらに塩を加え、
分散液の粘度を低下させることも可能である。

取合の際に共存させる高分子電解質は、水溶性単量体の
生成重合体を溶解しない無機塩水溶液に溶解するものな
らば特に限定されない。

生成重合体がポリアクリルアミドのごとくノニオン性の
場合は、カチオン性高分子電解質及びアニオン性高分子
電解質の両者が使用できるが、生成重合体がアニオン性
の場合はアニオン性高分子電解質、カチオン性の場合は
カチオン性高分子電解質が好ましい。

アニオン性高分子電解質としては、アクリル駿アルカリ
金属塩及び、あるいは、２−アクリルアミド−２−メチ
ルプロパンスルホン酸アルカリ金属塩の重合体、又は、
これらを５０モルチ以上含む共重合体が好ましく、また
、カチオン性高分子電解質としては、下記式■で示され
るカチオン性単量体の一種あるいは二種類以上の重合体
、又は、２０モル係以上含む共重合体が好ましい。

式（ＩＩ）のカチオン性単量体の代表的なものとして、
ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチル
アミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミ
ノヒドロキシプロビル（メタ）アクリレート、及び、こ
れらを塩化メチル、ジメチル硫酸等で４級化したものが
挙げられるが、式＋Ｉｌｌを満足する単量体はすべて使
用できる。

高分子電解質の量は、無機塩水溶液に対して［ｌＬ１重
量％以上が好ましく、１１１−未満では生成重合体が分
散状態で得られず、互いに付着し大きな塊となってしま
い好ましくない。

次に重合方法について概説すると、高分子電解質を溶解
した無機塩水溶液に所定のアクリルアミド系単量体を主
体とする単量体を仕込み、窒素ガスにより脱酸素した後
、重合開始剤を添加し攪拌下、重合を開始する。重合が
完結すると粒径的１−以下の重合体粒子が分散状態で得
られる。この時の単量体濃度は塩水溶液１００重量部に
対し５重量部以上の任意の量でよく、５重量部未満では
水溶液重合に対して優位性がない。また、上限は生成物
の流動性がなくなるまで可能である。

重合温度は、重合開始剤の種類により異なり、開始剤が
機能する温度であればよく、特に限定されない。また、
重合開始剤も一般的に使用されているレドックス系、ア
ゾ系など、どのようなものを使用しても良く、限定され
ない。

無機塩水溶液は生成した重合体を溶解せず、これを分散
状態に維持し共存させる高分子電解質については、その
作用は充分解明されてないが、おそらく、保護コロイド
として作用し、高分子電解質の電気的反発によシ生成重
合体の付着を防止し、分散液の安定化に寄与しているも
のと考えられる。

前記した易流動性の重合体分散液を増粘剤としてセメン
ト組成物に適用する手段は骨材に混合してもよいし、又
通常のアクリルアミド系重合体の増粘剤と同様にセメン
ト又はセメントと骨材の混合物に配合するか、セメント
組成物に配合してもよく又使用する水で希釈して使用す
ることがで傘る。

〔作用〕

前記易流動性の重合体分散液は低粘度であシ、流動性が
良好なため、前記したいずれの適用手段においても作業
性が良好であり、計量及び供給作業を安価な常用の定量
ボンダを使用することができる。更に分散液中の重合体
それ自体は通常のアクリルアミド系重合体と同様に水溶
性であって、増粘作用、水中不分離性の改善、粉塵発生
の抑制作用においても優れている。

〔実施例〕

次に本発明を実施例にもとづいて具体的に説明するが本
発明はこれによりなんら限定されるものではない。実施
例１〜６においては増粘剤としての重合体分散液の製造
例を示し、実施例中型合体の粘度は分散液よシ単離した
重合体のｃＬ５４濃度の１規定食塩水溶液の粘度（ｃ−
ｐ　）を示す。

実施例１ 攪拌器、温度計、還流冷却器、窒素導入管を備えた１ｔ
の五つ口のセパラブルフラスコにアクリル酸ナトリウム
の単独重合体（α５チの水溶液粘度が２５℃で１０ｃｐ
）　７．５　？、硫酸アルミニウム５１ｆ１硫酸ナトリ
ウム５４ｆ１及びイオン交換水５５２．５Ｆを加えて溶
解し、これくアクリルアミド７５ｆを仕込み、４０℃に
加温して窒素置換した。

これに、重合開始剤として１チの過硫酸アンモニウム水
溶液１７５？及び１ｔｓの亜硫酸水素ナトリウム水溶液
α７５１を加え、攪拌下、４０℃で１０時間重合すると
、塩水溶液中に分散した微粒子の重合体が得られた。

この分散液の粘度は２５℃で２８００ａｐであり、重合
体の粘度は６１ｃｐであった。

実施例２ 実施例１で用いたセパラブルフラスコに、２−アクリル
アミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムの単
独重合体（１５％水溶液の粘度が２５℃で２　ｎａｐ）
　７．５　？、硫酸ナトリウ。

ム９０９及びイオン交換水５２７：５Ｆを加えて溶解し
、これにアクリルアミド７５りを仕込み、４５℃に加温
して窒素置換した。

これに、１チの過硫酸アンモニウム水溶液α７５り及び
１壬の亜硫峻水素す）　ＩＪウム水溶液０．７５Ｆを加
え、攪拌下、４５℃で１０時間重合すると、塩水溶液中
に分散した微粒子の重合体が得られ、この分散液の粘度
は２５℃で４．５００ｃｐであり、重合体の粘度は６５
ｃｐであった。

実施例Ｓ 実施例１で用いたセパラブルフラスコに、アクリル酸ナ
トリウムの単独重合体（α５チの水溶液粘度が２５℃で
１０ｃｐ）　２．５　ｔ、　２−７クリルアミドー２−
メチルプロパンスルホン酸ナトリウムの単独重合体（［
１５％水溶液の粘度が５０ａｐ）λ５ｆ、硫酸アンモニ
ウム１１２．５？及び、イオン交換水５５２．５　ｔ、
を加えて溶解し、これにアクリルアミドＡｌｂＢ？（９
５モル％）、アクリル酸ナトリウムＡ２ｆ（５モル％）
を仕込み、４５℃に加温して窒素置換した。

これに、１チの２．２′−アゾビス（２−アミジノプロ
パン）塩酸塩水溶液１．Ｏｆを加え、攪拌下、４５℃で
１０時間重合すると、塩水溶液中に分散した微粒子の重
合体が得られた。

この分散液の粘度は２５℃で５８００ｃｐであシ、重合
体の粘度は８ａ５ｃｐであった。

実施例４ 実施例１で用いたセパラブルフラスコＫｓ　　２−７　
り１フルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリ
ウムの単独重合体（０，５％の水溶液粘度が２５℃で１
　？ｃｐ）　７．５　ｆ、硫酸アルミニウム５１ｆ１硫
酸ナトリウム３４２及び、イオン交換水５５２．５９を
加えて溶解し、これにアクリルアミド６１．６　ｆ　（
９５モルチ）、２−アクリルアミド−２−メチルプロパ
ンスルホン酸ナトリウム１五４２（５モルチ）を仕込み
、４５℃に加温して窒素置換した。

これに１％の２，２′−アゾビス（２−アミジノプロパ
ン）塩酸塩水溶液１．５２を加え、攪拌下、４５℃で１
０時間重合すると、塩水溶液中に分散した微粒子の重合
体が得られた。

この分散液の粘度は２５℃で２７００ＣＰであり、重合
体の粘度は５９ｃｐであった。

実施例５ 実施例１で用いたセパラブルフラスコに、アクリロイル
オキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドの単独重
合体（（Ｌ５％の水溶液粘度が２５℃で１２ｃｐ）５ｆ
、硫酸アルミニウム５１１、硫酸ナトリウム５４ｔ、及
びイオン交換水５５５Ｆを加えて溶解し、これにアクリ
ルアミド７５９を仕込み、４５℃に加温して窒素置換し
た。

これに、１チの２，２′−アゾビス（２−アミジノプロ
パン）塩酸塩水溶液１．５Ｆを加え、攪拌下、４５℃で
１０時間重合すると、塩水溶液中に分散した微粒子の重
合体が得られた。

この分散液の粘度は２５℃で２，８００ａｐであり、重
合体の粘度は７５ｃｐであった。

実施例６ 実施例１で用いたセパラブルフラスコに、メタクリロイ
ルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライドの単
独重合体（（１５％の水溶液粘度が２５℃で１０００ｐ
）５Ｆ、硫酸アルミニウム５１ｔ１硫酸ナトリウム５４
ｔ、及びイオン交換水５５５ｔを加えて溶解し、これに
アクリルアミド５２９（９０モルチ）、メタクリロイル
オ中ジエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド
２５ｔ（１０モルｔｓ）を仕込み、４５℃に加温して窒
素置換した。

これに１チの２，２′−アゾビス（２−アミジノプロパ
ン）塩酸塩１．５ｔを加え、攪拌下、４５℃で１０時間
重合すると、塩水溶液中に分散した微粒子の重合体が得
られた。この分散液の粘度は２５℃で５，０ＯＯｃｐで
あり、重合体の粘度は６１ｃｐであった。

実施例７ 本実施例は水中分離抵抗性を付与された水中コンクリー
トに用いた例を示す。

下記第１表の示方配合にもとすいて、可傾式ミキサーで
練シ混ぜる。練り混ぜ方法は実施例１から６までの分散
液中に含まれる水分の量に相当する量だけ減少した所定
量の水で練った生コンクリートに分散液を添加し１０分
間混合した。なお、プレーンには流動化剤は用いなかっ
た。

練り混ぜたコンクリートの性質を下記第２表に示す。

スランプフロー試験はＪ工８Ａ１１０１　ｒコンクリー
トのスランプ試験方法」Ｋ従うが、コンクリートの流動
が止まるまで静置し、広がりの最大直径及び、その直角
方向で測シ、平均値分表示する。又、練り上り後、１０
分間靜靜置スランプフロー試験を行なった。

圧縮強度試験はＪ工１１？Ａ−１１０６及びム−１１３
２に従うが、水中作成時は２０５ｍ水中落下させ、木槌
でたたくことにより作成した。

又、セメントａ出率は、底面を閉じた内径６５１のシリ
ンダーに１１の水を入れ、上部から４０Ｏｆの生コンク
リートを落下し、上部の水中の固形分を測定し、４００
ｆ中のセメント量で除すことにより算出した。

第１表　示方配合表 分散液の添加量；生成重合体の量として計算トリアジン
系流動化剤　；日１マスターピルダース■製ＮＬ−４０
００（高性能減水剤） 比較例１ 実施例７と同様にして分散液の代りにポリアクリルアミ
ドの粉末会使用したが、粉末が可傾式ミキサー内でママ
コ状に々す、混合が不充分となり、スラングフローも５
５ｃＷ＃と低り、流動性が不良であった。

実施例８ 本実施例は、粉塵低減を目的としてトンネル工事におけ
る吹き付はコンクリートに用いた例を示す。

吹付は場所は鋼製支保工を骨組とし、その外周にキース
トンプレートを張シ付は内面に木矢板を張った内空断面
１４−の模擬トンネルである。このトンネルの長さは２
２惰で、その両側を鋼製門扉で閉塞し、自然換気による
影響を遮断して粉塵の希釈を防止している。

吹き付けは、二軸強制線シミキサ−を使用して、混合攪
拌した、ドライミックスコンクリートを吹付機に供給し
、吹付機に接続されている高圧空気で圧送する。実施例
１〜６の重合体分散液をポンプによりドライミックスに
ノズル手前で添加される水に配管途中混合希釈する。又
、粉末急結剤を吹付機手前でドライミックスに混合する
。

粉塵濃度の測定はノズルから約５惰後方で、地表から１
．２慣の位置でデジタル粉塵計（柴田化学器製Ｐ−５１
１２）を用いた。

はね返り率の測定は吹付は場所の下にブルーシートを張
り、シート上にはね返った材料の重量を測定した後全吹
付量に対するはね返り量の比率で表わした。

圧縮強度け１５Ｘ１５Ｘ５５ｍのコンクリート曲げ試験
用型枠の側板をはずした型枠に吹付は所要の材令で脱型
し圧縮強度試験を行った。

示方配合は以下に示すとおシである。

第５表　示方配合表 分散液の添加量；第１表と同じ 急結剤；電気化学工業■製ナトミックＴ−５この方法は
一般に吹き付はコンクリート工法のうち、乾式１法とよ
ばれている。結果を第４表に示す。

第４表 〔効果〕 本発明のセメント組成物は増粘剤として従来のアクリル
アミド系重合体を粉末状で又はその水溶液として配合す
る代シに易流動性の重合体分散液として配合することに
より実施例７における水中不分離性コンクリートの場合
、粉末と異なり低粘度の分散液であるため、コンクリー
トへの添加が容易であってママコができにくく、又その
粒径が非常に細かいので、簡単なミキサーでも練ること
ができる。又、実施例８におけるように分散液をポンプ
で定量、供給が可能であるばかりでなく、配管中で水（
分散溶解ができるため、作業性が大きく改善されている
。このように、製造が容易な粘稠なセメント組成物は、
セルフレベリング性も良好であるため、平滑を希望され
る基礎や床等の土木、建築に広く利用できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水溶性無機塩水溶液中で該無機塩水溶液に溶解性
   の高分子電解質の存在下にアクリルアミド系単量体を主
   体とする水溶性エチレン性不飽和単量体を、生成した重
   合体を析出させながら、重合することにより生成した易
   流動性の重合体分散液を増粘剤として配合したことを特
   徴とするセメント組成物。