KR900002753B1

KR900002753B1 - 수중시공용 콘크리트 조성물

Info

Publication number: KR900002753B1
Application number: KR1019840004678A
Authority: KR
Inventors: 고오이찌 이또오; 마사하루 사구다; 야수히꼬 요시오까; 다다히로 가야; 쓰네도시 시오야; 히로유끼 야마가와; 요시후미 시모야마; 이와오 우찌자끼; 소오이찌 기야
Original assignee: 가부시끼가이샤 다께나까 고오무덴; 다께나까 도오이찌; 가부시끼가이샤 다께나까 도보꾸; 산꾜오가세이 고오교오 가부시끼가이샤; 수나가와 겐슌
Priority date: 1983-08-18
Filing date: 1984-08-06
Publication date: 1990-04-28
Also published as: KR850001520A

Abstract

내용 없음.

Description

수중시공용 콘크리트 조성물

본 발명은 수중시공용 콘크리트 조성물에 관한 것이다. 더욱 성세하게는 본 발명은 혼련이 용이하고, 수중타설(水中打設)시에 콘크리트 조성재료의 분리를 방지하는 혼화제를 배합한 수중시공용 콘크리트조성물에 관한 것이다.

본 발명은 콘크리트 조성물은 시멘트, 모래 및 물로 되는 몰탈과 시멘트, 모래, 조골재 및 물로 되는 콘크리트를 의미한다. 종래 수중에 콘크리트를 타설하면 콘크리트가 수중에 낙하할 때 또는 옆으로 확산될 때 물과 접촉된 부분의 콘크리트에서 시멘트 페이스트가 씻겨 내려가서 일산(逸散)되어 불균일한 조성으로 되기 때문에 타설된 콘크리트의 강도가 저하됨과 동시에 분리된 시멘트 페이스트가 수중에 확산하여 수중을 심히 탁하게 만든다.

따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 수중구조물용 건축재료 혼합물에 있어서 혼화제로서 세루로오즈유도체 및 폴리아크릴아미드 즉, 아크릴라이드호모폴리머를 콘크리트에 배합하는 것이 개시(독일 공개특허 제2541747호) 되어 있으나 이것을 사용하는 경우에는 이것을 함유하지 않은 콘크리트에 비하여 콘크리트의 응결이 늦어지고, 특히 타설한 콘크리트의 초기강도가 저하되는 경향이 있다.

그후 특개소 59-54656호에 개시된 폴리아크릴아미드부분 가수분해형 화합물을 배한한 콘크리트는 응결지연이나 초기강도가 저하하지 않는 점에서 수중시공용 콘크리트로서 우수한 특성을 나타내고 있으나, 이 고분자화합물은 아크릴아미드호모폴리머와 같이 시멘트에 대한 응집작용이 강하기 때문에 콘크리트가 굳어져서 혼련이 곤란하게 된다.

이와 같이 콘크리트의 혼련이 곤란하게 되면 균일한 조성으로 하기 위하여 혼련에 시간을 요할뿐 아니라 혼련기계에 걸리는 부하로 커져서 실용성이 적은 문제점이 남아 있었다.

또 종래 시멘트조성물에 비닐계 수용성중합체를 첨가하는 방법이 알려져 있어 예를들면 비닐계수용성중합체로서 U.S.P 제4015991호는 2-아크릴아미드-2-메틸푸로판술폰산 단위를 포함하는 공중합체의 가수분해물을, U.S.P 제4340525호는 비닐술폰산 단위를 포함하는 공중합체를 개시하고 있다.

그러나 이와 같은 비닐계수용성합체는 갱정(坑井)의 시멘팅기술에 있어서 시멘트조성물내부의 물이 다공질의 지층에 흡수되는 현상을 방지하기 위하여 사용되는 것이며, 수중에 콘크리트를 타설하는 기술에 사용하여도 시멘트의 분리가 많고, 또 콘크리트의 응결을 지연시킨다. 따라서 이와 같은 비닐계 수용성중합체를 수중시공용 콘크리트에 사용할 때는 콘크리트가 수중에서 열화(劣化)하는 현상을 개선할 수는 없고, 또 강도의 저하도 현저하므로 이와 같은 비닐계 수용성중합체는 수중콘크리트용 혼화제로서는 사용할 수 있다.

본 발명자들은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구한 결과 일반식[1]

[식중, R₁은 수소원자 또는 저급 알킬기를 표시하고, A는 -CH₂-, -CONHCH₂-,

CH₂-(R₂및 R₃는 동일하거나 도는 서로 다르며, 수소원자 또는 저급 알킬기를 표시한다) 또는

을 표시하며, n은 0 또는 1의 정수를 표시하고, M는 수소원자, 알칼리금속 또는 암모늄을 표시한다. 로 표시되는 단위를 함유하는 수용성중합체 또는 술폰산기를 갖는 비닐계 단위가 일반식[1]롤표시되는 단위와 술폰산기를 갖는 비닐계 단위 이외의 구성단위가 일반식[II]

[식중 R₄는 수소원자 또는 저급 알킬기를 표시하고, B는 -CONH₂-, -COOR⁵(R⁵는 저급 알킬기 또는 저급히드록시알킬기를 표시한다) 또는

(R⁶및 R⁷은 동일하거나 또는 서로 다르고, 저급 알킬기이거나 혹은 일방이 수소이고, 타방이 저급 알킬기를 표시한다.

또 이 R⁶와 R⁷은 이들이 결합하는 질소원자와 같이 산소원자를 개재하거나 또는 개재하지 않고 서로 결합하여 5 또는 6원환을 형성하여도 좋다). 를 표시한다.]로 표시도는 비닐계 단위를 함유하는 구성으로 되는 수용성 중합체를 시멘트 중량에 대하여 0.1-4% 배합한 콘크리트 조성물이 종래의 문제점을 개선할뿐만 아니라 바람직한 특성을 갖는다는 것을 발견하였다.

즉 본 발명은 수중에서 분리하지 않는 성질을 가지며, 또한 응결지연과 강도의 저하가 일어나지 않으면서도 용이하게 혼합할 수 있는 것을 특징으로 하는 수중시공용 콘크리트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

일반식 [I]로 표시되는 술폰산기를 갖는 비닐계 단량체로서는 예를 들면 다음과 같다.

2-아크릴 아미드 에탄 술폰산

2-아크릴 아미드 푸로판 술폰산

2-아크릴 아미드-2-메틸푸로판 술폰산

2-메타크릴 아미드 에탄 술폰산

2-메타크릴 아미드 푸로판 술폰산

2-메타크릴 아미드-2-메틸 푸로판 술폰산

아크릴 아미드 메탄 술폰산

메타크릴 아미드 메탄 술폰산

비닐 술폰산

스틸렌 술폰산

또는 이들의 알카리 금속 염 및 암모늄염 등이다.

일반식[II]로 표시되는 비닐계 단량체로서는 예를 들면 다음과 같다.

아크릴 아미드

메타크릴 아미드

N,N-디메틸 아크릴 아미드

N,N-디에틸 아크릴 아미드

N-아크릴로일 피페리딘

N-아크릴로일 몰포린

N,N-디메틸 메타크릴 아미드

N,N-디에틸 메타크릴 아미드

N-메타 크릴로일 피페리딘

N-메타 크릴로일 몰포린

N-메틸 아크릴 아미드

N-에틸 아크릴 아미드

N-푸로필 아크릴 아미드

N-메틸 메타 아크릴 아미드

N-에틸 메타크릴 아미드

N-푸로필 메타크릴 아미드

아크릴 산 메틸

아미릴 산 에틸

아크릴 산 히드록시에틸

메타크릴산 메틸

메타 크릴산 에틸

메타 크릴산 히드록시 메틸

본 발명에서 사용되는 비닐계 수용성고분자화합물의 제조는 일반식[I]로 표시되는 비닐계 단량체를 상법에 의하여 중합시키든가 또는 일반식[I]로표시되는 비닐계단량체와 일반식[II]로 표시되는 비닐계 단량체를 상법에 의하여 중합시키므로서 얻을 수 있으며, 가장 좋기로는 수계매체중에서 라디칼 중합개시제 예를 들면 과산화물 또는 유기아조계 화합물을 사용하여 제조한다. 중합체의 분자량은 중합개시제의 종류 및 사용량에 따라서 달라지나 100만이상 약 2,000만까지 할 수 있다. 중합반응을 수계매체 중에서 반응시키는 경우에는 비닐계 수용성 고분자 화합물 중에 카아복실기를 함유하는 것이 생성될 경우가 있으므로 중합반응은 중성의 액성에 행하거나 또는 저온에서 반응을 시키는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 비닐계 수용성 고분자 화합물에 있어서 일반식[I]로 표시되는 비닐계 단량체의 공중합비가 증가함에 따라서 본 발명의 콘크리트 조성물의 혼련은 용이해지나 공중합비가 현저히 높을 경우에는 콘크리트 조성물이 수중에서 분리하지 않는 성질 및 압축강도가 저하하는 경향이 있으므로 바람직하지 못하다. 따라서 중합반응에 사용되는 일반식[I]로 표시되는 아크릴계 단량체의 사용 몰비율은 3%이상, 좋기로는 3-15%이다.

본 발명에서 사용되는 비닐계 수용성 고분자 화합물의 분자량은 콘크리트 조성물에 수중에서 분리하지 않는 성질을 충분히 부여하기 위하여는 고분자량이면 특히 문제는 없으나, 바람직하기는 100만이상이 좋다. 그 첨가량은 콘크리트 조성물의 시멘트에 대하여 0.1중량% 이상이 필요하며, 약 4중량%를 초과하는 경우에는 불경제일뿐더러 취급상 곤란한점조물이 되며, 압축강도등이 저하된다.

본 발명의 콘크리트 조성물에 있어서, 비닐계 수용성 고분자 화합물의 시멘트에 미리 배합한 것을 사용하여도 좋고, 생(生)콘크리트에 첨가하여도 좋고, 미리 물에 용해시킨 것을 생 콘크리트에 첨가하여도 좋다. 그때 콘크리트용 분산제, 예를 들면 술폰산 폴마린 축합물, 나푸타렌 술폰산폴마린 축합물 및 리그닌 술폰산염등의 술폰산유도체를 적량 첨가하여콘크리트의 유동성을 더욱 높일 수 있다.

다음에 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하겠으나, 본 발명은 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

일반식[I]로 표시되는 비닐계 단량체를 일반식[II]로 표시되는 비닐계 단량체와 중합시켜서 얻어지는 분자량 약 700만의 아크릴계 수용성 고분자화합물을 제 1 표에 표시한 콘크리트 중의 시멘트에 대하여 1중량% 배합하여 용량 501의 1축강제 혼련믹서로 혼련하였을 때의 상태를 관찰하여 혼련된 콘크리트는 수중 낙하시험 및 압축강도 시험을 하였다.

[표 1]

수중낙하 시험은 콘크리트 공시체를 직경이 하루 5cm, 상부 7cm, 깊이 8cm의 원주대형의 용기에 채우고 이것을 미리 16cm 깊이까지 물을 채운 직경 20cm, 깊이 26cm의 원통형 용기에 수면상 10cm의 위치에서 자연 낙하시켜서 이때의 물의 혼탁도를 광전광도계로 660mμ의 파장으로 투과율을 측정하였다. 투과율이 높을수록 수중에 일산(逸散)한 콘크리트중의 시멘트분의 량이 적었음을 나타내고 콘크리트 품질의 저하가 적음을 의미한다.

압축강도 시험은 혼련한 콘크리트에서 직경15cm, 높이 30cm의 원주형의 공시체를 채취하여 20℃의 수중에서 양생하여 재령(材令)7일 및 28일에 실시하였다. 콘크리트의 혼련상태는 3단계로 표시하였다.

A : 혼련개시후 2분이내에 유동성을 갖은 균일한 상태로 되고, 소요의 스람프치를 얻을 수 있고, 혼련상태는 양호하다.

B : 혼련개시후 콘크리트는 굳어지나 일시적이고, 7분 이내에서 유동성을 갖는 균일한 상태로 되어 소요의 스람프치를 얻을 수 있다.

C : 혼련 개시후 콘크리트는 응집하여 굳어지고, 혼련이 곤란해진다.

유동성을 갖는 균일한 상태로 되기 까지는 적어도 7분 이상의 혼련 시간을 요하여 좋지 않다.

비교하기 위하여 비닐계 수용성 고분자화합물을 배합하지 않는 콘크리트(푸레인콘크리트 및 폴리아크릴아미드(분자량 700만) 및 폴리아크릴아미드 부분가수분해형화합물(분자량 약 700만)을 시멘트에 대하여 1중량% 배합한 콘크리트에 대하여도 같은 시험을 하였다.

그 결과를 제 2표에 표시한다.

[표 2]

[실시예 2]

2-아크릴아미드-2-메틸푸로판술폰산소오다와 아크릴아미드의 중합몰비 및 분자량이 다른 비닐계 수용성고분자 화합물을 시멘트에 대하여 1중량% 배합한 콘크리트에 대하여 실시예 1과 같은 시험을 하였다.

그 결과는 제3표와 같다.

[표 3]

[실시예 3]

2-아크릴아미드-2-메틸푸로판술폰산소오다-아크릴아미드의 중합비가 10 : 90몰비의 분자량 700만의 비닐계 수용성 고분자화합물을 제 1 표에 표시된 콘크리트에 배합하여 실시예 1과 같은 시험을 하여 배합량과의 관계를 제 4 표에 표시하였다.

[표 4]

[실시예 4]

실시예 1에 표시된 분자량 약 700만의 비닐계 수용성 고분자화합물을 제 5 표에 표시한 몰탈중의 시멘트에 대하여 1중량% 배합하고, 용량 31의 몰탈용 믹서로 혼련하였을 때의 상태를 관찰하여 혼련된 몰탈은 후로 오시험, 수종낙하시험 및 압축강도시험을 하였다.

[표 5]

후로오시험은 JIS R520 1에 준하여 하였다.

수중낙하시험은 몰탈의 공시체를 직경 5cm, 높이 5cm의 원통형 용기에 채우고, 여기에 물 11을 넣은 메스실린더의 수면상 10cm에서 자연낙하 시켜서 이때의 물의 혼탁도를 광전광도계로 660mμ의 파장으로 투과율을 측정하였다.

투과율이 높을수록 수중에 일산한 몰탈중의 시멘트분의 양이 적다는 것을 의미하며, 몰탈의 품질저하가 적다는 것을 의미한다. 압축강도 시험은 혼련한 몰탈에서 4cm×4cm×16cm의 각형 공시체를 채취하여 20℃의 수중에서 양생하여 재령 7일 및 28일에 실시하였다.

몰탈의 혼련상태는 실시예 1에서 표시한 표시와 같이 표시하였다. 비교하기 위하여 폴리아크릴 아미드(분자량 약 700만)를 시멘트에 대하여 1중량% 배합한 몰탈에 대하여도 같은 시험을 하였다.

그 결과를 제 6 표에 표시하였다.

[표 6]

Claims

술폰산기를 갖은 비닐계 단위를 함유하는 비닐계 수용성 중합체를 시멘트 중량의 약 0.1-4% 배합한 수중시공용 콘크리트조성물.
술폰산기를 갖은 비닐계 단위가 일반식[I]

[식중, R₁은 수소원자 또는 저급 알킬기를 표시하고, A는 -CH₂-, -CONHCH₂-,
CH₂-(R₂및 R₃는 동일하거나 혹은 서로 달라서 수소원자 또는 저급알킬기를 표시한다.)또는
를 표시하고 n은 0 또는 1의 정수를 표시하고, M은 수소원자, 알카리금속 또는 암모늄을 표시한다.]로 표시되는 단위를 포함하는 비닐계 수용성 중합체인 특허청구범위 1향기재의 수중시공용 콘크리트 조성물.
식 [I]로 표시되는 단위를 포함한 비닐계 수용성 중합체에 있어서 술폰산기를 갖는 비닐계단위 이외의 구성단위가 일반식[II]

[식중 R₄는 수소원자 또는 저급알킬기를 표시하고, B는 -CONH₂또는 -COOR₅(R₅는 저급알킬기, 저급히드록시 알킬기를 표기한다.)를 표시한다.]로 표시되는 비닐계 수용성 중합체인 특허청구 범위 제 1 항기재의 수중 시공용 콘크리트 조성물.
술폰산기를 갖는 비닐계 단위를 함유하는 비닐계 수용성 중합체가 일반식[III]

(식중 R¹,R²및 R³는 동일하거나 혹은 서로 달라서 수소원자 또는 저급알킬기를 표시하고, M은 수오원자, 알칼리금속 또는 암모늄을 표시한다.)로 표시되는 아크릴계 단량체를 일반식(IV]

(식중 R⁴는 수소원자 또는 저급알킬기를 표시한다.)로 표시되는 아크릴계 단량체와 중합체와 중합시켜서 얻어지는 아크릴계 수용성 고문자 화합물인 특허청구 범위 제1항기재의 수중 시공용 콘크리트 조성물.
아크릴계 수용성 고분자 화합물 일반식[III]으로 표시되는 아크릴계 단량체 3-95몰%를 일반식 [IV]로 표시되는 아크릴계 단량체 97-5몰%와 중합시켜서 얻어지는 분자량 100만 이상의 아크릴계 수용성 고분자 화합물인 특허 청구범위 제 4 항기재의 수중 시공용 콘크리트 조성물.
술폰산기를 갖는 비닐계 단위를 함유하는 비닐계 수용성 중합체가 일반식[III]

(식중 R¹,R²및 R³는 동일하거나 혹은 서로 달라서 수소원자 또는 저급알킬기를 표시하고, M은 수소원자 , 알칼리금속 또는 암모늄을 표시한다.)로 표시되는 아크릴계 단량체를 일반식[V]

(식중 R⁴는 수소원자 또는 저급알킬기를, R⁶및 R⁷은 동일하거나 혹은 서로 달라서 저급알킬기이거나 또는 일방이 수소이고 타방이 저급알킬기를 표시한다. 또 R⁶와 R⁷는 이들이 결합하는 질소원자와 같이 산소원자를 개입하거나 혹은 개입하지 않고 서로 결합하여 5 또는 6원환을 형성하여도 좋다. 로 표시되는 아크릴계 단량체와 중합시켜서 얻어지는 아크릴계 수용성 고분자화합물인 특허청구 범위 제1항기재의 수중 시공용 콘크리트 조성물.
아크릴계 수용성 고분자 화합물이 일반식[III]으로 표시되는 아크릴계 단량체를 일반식[V]로 표시되는 아크릴계 단량체와 중합시켜서 얻어지는 분자량 100만 이상의 아크릴계 수용성 고분자 화합물인 특허청구범위 제 6항기재의 수중시 공용 콘크리트 조성물.
2-아크릴아미드-2-2-메틸푸로판 술폰산 소오다 3-95몰%를 아크릴아미드 97-5몰%와 중합시켜서 얻어지는 분자량 100만 이상의 아크릴계 수용성 고분자 화합물을 시멘트 중량의 0.1∼4%배합한 수중 시공용 콘크리트 조성물.
2-아크릴아미드-2-메틸푸로판술폰산소오다 3-95몰%를 N,N-디메틸아크릴아미드 97-5몰%와 중합시켜서 얻어지는 분자량 100만 이상의 아크릴계 수용성 고분자 화합물을 시멘트 중량의 0.1-4% 배합한 수중 시공용 콘크리트 조성물.