WO2017169002A1 - コンクリート構造体用充填材、コンクリート構造体、及びそれらの製造方法 - Google Patents

コンクリート構造体用充填材、コンクリート構造体、及びそれらの製造方法 Download PDF

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    • C04B41/63—Macromolecular compounds

Definitions

  • the present invention relates to a filler for a concrete structure excellent in various physical properties such as wet surface adhesion, a concrete structure, and a method for producing them.
  • the problem to be solved by the present invention is a filler for a concrete structure that is excellent in workability, flame retardant, and excellent in various physical properties such as wet surface adhesion and stretchability, and the gap is filled with the filler. It is to provide a concrete structure and a manufacturing method thereof.
  • the present inventors have found that a filler for a concrete structure containing a specific polymer hydrogel is excellent in workability, flame retardant, and excellent in various physical properties such as wet surface adhesion and stretchability.
  • the present invention has been completed.
  • the present invention provides a filler for a concrete structure comprising a polymer hydrogel (A) having a three-dimensional network structure formed from a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral. It is to provide.
  • the filler for a concrete structure of the present invention is excellent in workability, flame retardant, and excellent in various physical properties such as adhesion to a concrete wet surface, stretchable followability, tunnel, road, bridge, track, It can be used as a filler for concrete structures such as buildings, revetments, water supply and sewerage, and as a repair material for them.
  • the filler for a concrete structure of the present invention contains a polymer hydrogel (A) having a three-dimensional network structure formed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral.
  • a polymer hydrogel having a three-dimensional network structure can be easily obtained, so that a water-soluble organic monomer, a water-swellable clay mineral, a polymerization initiator, water, A method of polymerizing a water-soluble organic monomer in the dispersion liquid (a) containing The obtained polymer of water-soluble organic monomer forms a three-dimensional network structure together with the water-swellable clay mineral and becomes a constituent element of the polymer hydrogel (A).
  • the water-soluble organic monomer is not particularly limited, and examples thereof include a monomer having a (meth) acrylamide group, a monomer having a (meth) acryloyloxy group, and an acrylic monomer having a hydroxyl group.
  • Examples of the monomer having a (meth) acrylamide group include acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, N-diethylacrylamide, N-methylacrylamide, N-ethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, and N-cyclopropylacrylamide.
  • Examples of the monomer having the (meth) acryloyloxy group include methoxyethyl acrylate, ethoxyethyl acrylate, methoxyethyl methacrylate, ethoxyethyl methacrylate, methoxymethyl acrylate, and ethoxymethyl acrylate.
  • acrylic monomer having a hydroxyl group examples include hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate.
  • a monomer having a (meth) acrylamide group it is preferable to use a monomer having a (meth) acrylamide group, and acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, N-diethylacrylamide, N- Isopropyl acrylamide and acryloyl morpholine are more preferable, N, N-dimethyl acrylamide and acryloyl morpholine are more preferable, and N, N-dimethyl acrylamide is particularly preferable from the viewpoint of easy polymerization.
  • the above water-soluble organic monomers may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the water-soluble organic monomer in the dispersion (a) is preferably 1 to 50% by mass, and more preferably 5 to 30% by mass.
  • the content of the water-soluble organic monomer is 1% by mass or more, a hydrogel having excellent mechanical properties can be obtained.
  • the content of the water-soluble organic monomer is 50% by mass or less, it is preferable because the dispersion can be easily prepared.
  • the water-swellable clay mineral forms a three-dimensional network structure with the polymer of the water-soluble organic monomer and becomes a constituent element of the polymer hydrogel.
  • the water-swellable clay mineral is not particularly limited, and examples thereof include water-swellable smectite and water-swellable mica.
  • water-swellable smectite examples include water-swellable hectorite, water-swellable montmorillonite, and water-swellable saponite.
  • water-swellable mica examples include water-swellable synthetic mica.
  • water-swellable hectorite and water-swellable montmorillonite are preferably used, and water-swellable hectorite is more preferably used.
  • the water-swellable clay mineral can be naturally derived, synthesized, or surface-modified.
  • Examples of the water-swellable clay mineral whose surface is modified include pyrophosphoric acid-added synthetic hectorite, fluorine-modified synthetic hectorite, and the like.
  • water-swellable clay mineral may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the water-swellable clay mineral in the dispersion (a) is preferably 1 to 20% by mass, and more preferably 2 to 10% by mass.
  • the content of the water-swellable clay mineral is 1% by mass or more, a hydrogel having excellent mechanical properties can be synthesized.
  • the content of the water-swellable clay mineral is 20% by mass or less, it is preferable because the dispersion can be easily prepared.
  • the polymerization initiator is not particularly limited, and examples thereof include water-soluble peroxides and water-soluble azo compounds.
  • water-soluble peroxide examples include potassium peroxodisulfate, ammonium peroxodisulfate, sodium peroxodisulfate, and t-butyl hydroperoxide.
  • water-soluble azo compound examples include 2,2'-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride, 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid), and the like.
  • a water-soluble peroxide more preferably potassium peroxodisulfate, ammonium peroxodisulfate, or sodium peroxodisulfate, More preferably, potassium disulfate and ammonium peroxodisulfate are used.
  • the above polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
  • the molar ratio of the polymerization initiator to the water-soluble organic monomer in the dispersion (a) is preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 to 0. .1 and more preferably 0.04 to 0.1.
  • the content of the polymerization initiator in the dispersion (a) is preferably 0.1 to 10% by mass, and more preferably 0.2 to 10% by mass. It is preferable that the content of the polymerization initiator is 0.1% by mass or more because the organic monomer can be polymerized even in an air atmosphere. On the other hand, when the content of the polymerization initiator is 10% by mass or less, the dispersion can be used without agglomeration before polymerization, which is preferable because handling properties are improved.
  • the dispersion (a) contains a water-soluble organic monomer, a water-swellable clay mineral, a polymerization initiator, and water, and if necessary, an organic solvent, a catalyst, an organic crosslinking agent, a preservative, and a thickener. Etc. may be further included.
  • organic solvent examples include alcohol compounds such as methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, and 1-butanol; ether compounds such as ethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether; amide compounds such as dimethylformamide and N-methylpyrrolidone; acetone, Examples thereof include ketone compounds such as methyl ethyl ketone.
  • an alcohol compound more preferably methanol, ethanol, n-propyl alcohol, or isopropyl alcohol, and more preferably methanol or ethanol. preferable.
  • organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the catalyst has a function of increasing the polymerization rate when the water-soluble organic monomer is polymerized.
  • the catalyst is not particularly limited, and examples thereof include tertiary amine compounds, thiosulfates, ascorbic acids and the like.
  • tertiary amine compound examples include N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, 3-dimethylaminopropionitrile and the like.
  • thiosulfate examples include sodium thiosulfate and ammonium thiosulfate.
  • ascorbic acids examples include L-ascorbic acid and sodium L-ascorbate.
  • a tertiary amine compound is preferably used, and N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine is more preferably used.
  • the above-mentioned catalyst may be used independently or may be used in combination of 2 or more type.
  • the content of the catalyst in the dispersion (a) is preferably 0.01 to 1% by mass, and more preferably 0.05 to 0.5% by mass.
  • the catalyst content of 0.01% by mass or more is preferable because the synthesis of the organic monomer of the resulting hydrogel can be efficiently promoted.
  • the catalyst content of 1% by mass or less is preferable because the dispersion can be used without agglomeration before polymerization, and handling properties are improved.
  • the dispersion (a) for example, a method in which a water-soluble organic monomer, a water-swellable clay mineral, a polymerization initiator, water and the like are mixed together; a dispersion (a1) containing a water-soluble organic monomer And a solution containing the polymerization initiator (a2) as a separate dispersion or solution, and a multi-liquid mixing method in which the solution is mixed immediately before use are included. From the viewpoint of dispersibility, storage stability, viscosity control, etc. Therefore, a multi-liquid mixing method is preferable.
  • Examples of the dispersion (a1) containing the water-soluble organic monomer include a dispersion obtained by mixing a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral.
  • Examples of the solution (a2) containing the polymerization initiator include an aqueous solution in which a polymerization initiator and water are mixed.
  • the polymer hydrogel can be obtained by polymerizing a water-soluble organic monomer in the dispersion (a), but the polymerization method is not particularly limited and can be performed by a known method. Specific examples include radical polymerization by heating or ultraviolet irradiation, radical polymerization using a redox reaction, and the like.
  • the polymerization temperature is preferably 10 to 80 ° C., more preferably 20 to 80 ° C.
  • a polymerization temperature of 10 ° C. or higher is preferred because radical reactions can proceed in a chain manner.
  • the polymerization temperature is 80 ° C. or less, it is preferable because water contained in the dispersion can be polymerized without boiling.
  • the polymerization time varies depending on the kind of the polymerization initiator and the catalyst, but is carried out for several tens of seconds to 24 hours. In particular, in the case of radical polymerization using heating or redox, it is preferably 1 to 24 hours, more preferably 5 to 24 hours. A polymerization time of 1 hour or longer is preferable because a polymer of a water-swellable clay mineral and a water-soluble organic monomer can form a three-dimensional network. On the other hand, since the polymerization reaction is almost completed within 24 hours, the polymerization time is preferably 24 hours or less.
  • a method for producing a filler for a concrete structure it is possible to easily fill a complicated shape portion and the like, and the workability at a civil engineering construction site or a building construction site is further improved.
  • a method in which the liquid (a) is injected into the gaps in the concrete structure and the polymer hydrogel (A) is produced in the gaps is preferred.
  • the filler for concrete structure of the present invention enters into a porous state by capillary action due to its affinity with concrete and adheres closely thereto. Further, on the wet surface, it is considered that the porous surface enters and adheres so as to level the concentration gradient due to its high water absorption.
  • the filler for a concrete structure of the present invention is excellent in workability, flame retardant, and excellent in various physical properties such as adhesion to a concrete wet surface, stretchable followability, tunnel, road, bridge, track, It can be used as a filler for concrete structures such as buildings, revetments, water supply and sewerage, and as a repair material for them.
  • Example 1 Production and evaluation of filler for concrete structure (1)
  • 10 g of N, N-dimethylacrylamide manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.
  • 1.6 g of water-swellable synthetic hectorite manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd., “Laponite XLG”
  • A1-1 was prepared.
  • 5 g of potassium peroxodisulfate hereinafter abbreviated as “KPS” was mixed and stirred in 100 g of pure water to prepare an aqueous KPS solution (a2-1).
  • KPS potassium peroxodisulfate
  • the dispersion liquid (a1-1) and the KPS aqueous solution (a2-1) were mixed so that the mass ratio [(a1-1) / (a1-2)] was 10, and the dispersion liquid (a-1) Got.
  • Example 2 Production and evaluation of filler for concrete structure (2)
  • 10 g of N, N-dimethylacrylamide manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.
  • 4 g of water-swellable synthetic hectorite manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd., “Laponite XLG”
  • KPS potassium peroxodisulfate
  • a concrete structure filler (2) was produced in the same manner as in Example 1 except that the dispersion (a-1) used in Example 1 was changed to the dispersion (a-2), and each evaluation was performed. It was.
  • Example 1 Each evaluation was carried out in the same manner as in Example 1 except that the dispersion (a-1) used in Example 1 was changed to a two-component silicone sealant (“PM700LMG” manufactured by Cemedine Co., Ltd.) that satisfies JIS A5758. Went.
  • PM700LMG a two-component silicone sealant manufactured by Cemedine Co., Ltd.
  • Example 2 Example 1 except that the dispersion liquid (a-1) used in Example 1 was changed to a water-reacting one-component foamed urethane (Japan TACCS Association “TACCS Method Structure Water-Stopping Grade CR-020NF”) Each evaluation was performed in the same manner as above.
  • Example 3 Each evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the dispersion liquid (a-1) used in Example 1 was changed to an epoxy resin satisfying JIS A6024 (“Bond E206” manufactured by Konishi Co., Ltd.).
  • Table 1 shows the evaluation results obtained above.
  • Comparative Example 1 is an example using a two-component silicone sealant as a filler, but it was confirmed that the wet surface adhesion was insufficient and the flame retardancy was poor.
  • Comparative Example 2 is an example in which a water-reacting type one-component foamed urethane is used as the filler, but it was confirmed that the stretchable followability is insufficient and the flame retardancy is poor.
  • Comparative Example 3 is an example using an epoxy resin as a filler, but it was confirmed that the stretchable followability was insufficient and the flame retardancy was poor.

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Abstract

水溶性有機モノマーの重合体及び水膨潤性粘土鉱物により形成された三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲル（Ａ）を含有することを特徴とするコンクリート構造体用充填材、その充填材により間隙を充填されたコンクリート構造体、及びそれらの製造方法を提供する。このコンクリート構造体用充填材は、作業性に優れ、難燃性であり、湿潤面付着性、伸縮追従性等の各種物性に優れることから、コンクリート構造物継目やひび割れの充填剤として好適に用いることができる。

Description

コンクリート構造体用充填材、コンクリート構造体、及びそれらの製造方法
　本発明は、湿潤面付着性等の各種物性に優れるコンクリート構造体用充填材、コンクリート構造体、及びそれらの製造方法に関する。
　従来、コンクリート構造物継目やひび割れに対し、各種の充填材が提案されてきた。しかしながら、複雑形状部や湿潤面では付着自体が難しく、また、構造物の季節変動による伸縮に追従できず、剥離、脆性破壊が生じる問題があった。
　これらの問題に対し、長期間止水機能を維持し、かつ安価な止水材として、ベントナイト、熱可塑性樹脂、可塑剤、吸水性樹脂を主原料として配合して成形した止水材が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この止水材は湿潤面での付着性が不十分であることから、接着剤を必要とする問題や、複雑形状部への使用には不適である問題があった。
　そこで、作業性に優れ、複雑形状や湿潤面においても優れた付着性を発揮し得る充填材が求められていた。
特開２００６－５７２７５号公報
　本発明が解決しようとする課題は、作業性に優れ、難燃性であり、湿潤面付着性、伸縮追従性等の各種物性に優れるコンクリート構造体用充填材、その充填材により間隙を充填されたコンクリート構造体、及びそれらの製造方法を提供することである。
　本発明者等は、特定の高分子ヒドロゲルを含有するコンクリート構造体用充填材が、作業性に優れ、難燃性であり、湿潤面付着性、伸縮追従性等の各種物性に優れることを見出し、本発明を完成した。
　すなわち、本発明は、水溶性有機モノマーの重合体及び水膨潤性粘土鉱物により形成された三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲル（Ａ）を含有することを特徴とするコンクリート構造体用充填材を提供するものである。
　本発明のコンクリート構造体用充填材は、作業性に優れ、難燃性であり、コンクリート湿潤面への付着性、伸縮追従性等の各種物性に優れることから、トンネル、道路、橋梁、軌道、ビル、護岸、上下水道等のコンクリート構造物の充填材として、また、それらの補修材として用いることができる。
　本発明のコンクリート構造体用充填材は、水溶性有機モノマーの重合体及び水膨潤性粘土鉱物により形成された三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲル（Ａ）を含有するものである。
　前記高分子ヒドロゲル（Ａ）の製造方法としては、簡便に三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルが得られることから、水溶性有機モノマーと、水膨潤性粘土鉱物と、重合開始剤と、水とを含む分散液（ａ）中で、水溶性有機モノマーを重合させる方法が好ましい。得られた水溶性有機モノマーの重合体は水膨潤性粘土鉱物ととともに三次元網目構造を形成し、前記高分子ヒドロゲル（Ａ）の構成要素となる。
　前記水溶性有機モノマーとしては、特に制限されないが、（メタ）アクリルアミド基を有するモノマー、（メタ）アクリロイルオキシ基を有するモノマー、ヒドロキシル基を有するアクリルモノマー等が挙げられる。
　前記（メタ）アクリルアミド基を有するモノマーとしては、例えば、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルアクリルアミド、Ｎ－メチルアクリルアミド、Ｎ－エチルアクリルアミド、Ｎ－イソプロピルアクリルアミド、Ｎ－シクロプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルアミノプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルフォリン、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルメタクリルアミド、Ｎ－メチルメタクリルアミド、Ｎ－エチルメタクリルアミド、Ｎ－イソプロピルメタクリルアミド、Ｎ－シクロプロピルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルアミノプロピルメタクリルアミド等が挙げられる。
　前記（メタ）アクリロイルオキシ基を有するモノマーとしては、例えば、メトキシエチルアクリレート、エトキシエチルアクリレート、メトキシエチルメタクリレート、エトキシエチルメタクリレート、メトキシメチルアクリレート、エトキシメチルアクリレート等が挙げられる。
　前記ヒドロキシル基を有するアクリルモノマーとしては、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート等が挙げられる。
　これらの中でも、溶解性及び得られる高分子ヒドロゲルの物性の観点から、（メタ）アクリルアミド基を有するモノマーを用いることが好ましく、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルアクリルアミド、Ｎ－イソプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルフォリンを用いることがより好ましく、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルフォリンを用いることがさらに好ましく、重合が進行しやすい観点から、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミドが特に好ましい。
　なお、上述の水溶性有機モノマーは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　前記分散液（ａ）中の水溶性有機モノマーの含有量は、１～５０質量％であることが好ましく、５～３０質量％であることがより好ましい。水溶性有機モノマーの含有量が１質量％以上であると、力学物性に優れるヒドロゲルを得ることができることから好ましい。一方、水溶性有機モノマーの含有量が５０質量％以下であると、分散液の調製が容易にできることから好ましい。
　前記水膨潤性粘土鉱物は、上記水溶性有機モノマーの重合体とともに三次元網目構造を形成し、高分子ヒドロゲルの構成要素となる。
　水膨潤性粘土鉱物としては、特に制限されないが、水膨潤性スメクタイト、水膨潤性雲母等が挙げられる。
　前記水膨潤性スメクタイトとしては、例えば、水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリロナイト、水膨潤性サポナイト等が挙げられる。
　前記水膨潤性雲母としては、例えば、水膨潤性合成雲母等が挙げられる。
　これらの中でも、分散液の安定性の観点から、水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリロナイトを用いることが好ましく、水膨潤性ヘクトライトを用いることがより好ましい。
　前記水膨潤性粘土鉱物は、天然由来のもの、合成されたもの、および表面を修飾されたものを用いることもできる。表面を修飾された水膨潤性粘土鉱物としては、例えば、ピロリン酸添加合成ヘクトライト、フッ素変性合成ヘクトライト等が挙げられる。
　なお、上述の水膨潤性粘土鉱物は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　前記分散液（ａ）中の水膨潤性粘土鉱物の含有量は、１～２０質量％であることが好ましく、２～１０質量％であることがより好ましい。水膨潤性粘土鉱物の含有量が１質量％以上であると、力学物性に優れるヒドロゲルを合成できることから好ましい。一方、水膨潤性粘土鉱物の含有量が２０質量％以下であると、分散液の調製が容易にできることから好ましい。
　前記重合開始剤としては、特に制限されないが、水溶性の過酸化物、水溶性のアゾ化合物等が挙げられる。
　前記水溶性の過酸化物としては、例えば、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ｔ－ブチルヒドロペルオキシド等が挙げられる。
　前記水溶性のアゾ化合物としては、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオンアミジン）２塩酸塩、４，４’－アゾビス（４－シアノバレリン酸）等が挙げられる。
　これらの中でも、水膨潤性粘土鉱物との相互作用の観点から、水溶性の過酸化物を用いることが好ましく、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウムを用いることがより好ましく、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウムを用いることがさらに好ましい。
　なお、上述の重合開始剤は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　前記分散液（ａ）中の前記水溶性有機モノマーに対する前記重合開始剤のモル比（重合開始剤／水溶性有機モノマー）は、好ましくは０．０１以上であり、より好ましくは０．０２～０．１であり、さらに好ましくは０．０４～０．１である。
　前記分散液（ａ）中の重合開始剤の含有量は、０．１～１０質量％であることが好ましく、０．２～１０質量％であることがより好ましい。重合開始剤の含有量が０．１質量％以上であると、空気雰囲気下でも有機モノマーの重合が可能となることから好ましい。一方、重合開始剤の含有量が１０質量％以下であると、分散液が重合前に凝集せずに使用することができて、取扱性が向上することから好ましい。
　前記分散液（ａ）は、水溶性有機モノマー、水膨潤性粘土鉱物、重合開始剤、及び水を含有するが、必要に応じて、有機溶媒、触媒、有機架橋剤、防腐剤、増粘剤等をさらに含んでいてもよい。
　前記有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、１－ブタノール等のアルコール化合物；エチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル化合物；ジメチルホルムアミド、Ｎ－メチルピロリドン等のアミド化合物；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン化合物などが挙げられる。
　これらの中でも、水膨潤性粘土鉱物の分散性の観点から、アルコール化合物を用いることが好ましく、メタノール、エタノール、ｎ－プロピルアルコール、イソプロピルアルコールを用いることがより好ましく、メタノール、エタノールを用いることがさらに好ましい。
　なお、これらの有機溶媒は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　前記触媒は、水溶性有機モノマーを重合する際に、重合速度を増大させる機能を有する。
　前記触媒としては、特に制限されないが、３級アミン化合物、チオ硫酸塩、アスコルビン酸類等が挙げられる。
　前記３級アミン化合物としては、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルエチレンジアミン、３－ジメチルアミノプロピオニトリル等が挙げられる。
　前記チオ硫酸塩としては、例えば、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸アンモニウム等が挙げられる。
　前記アスコルビン酸類としては、例えば、Ｌ－アスコルビン酸、Ｌ－アスコルビン酸ナトリウム等が挙げられる。
　これらの中でも、分散液の安定性の観点から、３級アミン化合物を用いることが好ましく、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルエチレンジアミンを用いることがより好ましい。
　なお、上述の触媒は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　触媒を用いる場合における前記分散液（ａ）中の触媒の含有量は、０．０１～１質量％であることが好ましく、０．０５～０．５質量％であることがより好ましい。触媒の含有量が０．０１質量％以上であると、得られるヒドロゲルの有機モノマーの合成を効率よく促進できることから好ましい。一方、触媒の含有量が１質量％以下であると、分散液が重合前に凝集せずに使用することができて、取扱性が向上することから好ましい。
　前記分散液（ａ）の調製方法としては、例えば、水溶性有機モノマー、水膨潤性粘土鉱物、重合開始剤、水等を一括で混合する方法；水溶性有機モノマーを含有する分散液（ａ１）と重合開始剤を含有する溶液（ａ２）とを別の分散液又は溶液として調製し、使用直前に混合する多液混合方法等が挙げられるが、分散性、保存安定性、粘度制御等の観点から、多液混合方法が好ましい。
　前記水溶性有機モノマーを含有する分散液（ａ１）としては、例えば、水溶性有機モノマー及び水膨潤性粘土鉱物を混合した分散液等が挙げられる。
　前記重合開始剤を含有する溶液（ａ２）としては、例えば、重合開始剤と水とを混合した水溶液等が挙げられる。
　前記高分子ヒドロゲルは、前記分散液（ａ）中で、水溶性有機モノマーを重合させることにより得られるが、重合方法については、特に制限されず、公知の方法によって行うことができる。具体的には、加熱や紫外線照射によるラジカル重合、レドックス反応を利用したラジカル重合等が挙げられる。
　重合温度としては、１０～８０℃であることが好ましく、２０～８０℃であることがより好ましい。重合温度が１０℃以上であると、ラジカル反応が連鎖的に進行できることから好ましい。一方、重合温度が８０℃以下であると、分散液中に含まれる水が沸騰せずに重合できることから好ましい。
　重合時間としては、重合開始剤や触媒の種類によって異なるが、数十秒～２４時間の間で実施される。特に、加熱やレドックスを利用するラジカル重合の場合は、１～２４時間であることが好ましく、５～２４時間であることがより好ましい。重合時間が１時間以上であると、水膨潤性粘土鉱物と水溶性有機モノマーの重合物が三次元網目を形成できることから好ましい。一方、重合反応は２４時間以内にほぼ完了するので、重合時間は２４時間以下が好ましい。
　本発明のコンクリート構造体用充填材の製造方法としては、複雑形状部等にも容易に充填することができ、土木工事現場や建築工事現場等での作業性がより向上することから、前記分散液（ａ）をコンクリート構造体の間隙に注入し、間隙内で前記高分子ヒドロゲル（Ａ）を生成させる方法が好ましい。
　本発明のコンクリート構造体用充填材は、コンクリートとの親和性により毛細管現象で多孔質に入り密着する。また、湿潤面では、その高い吸水性から濃度勾配を平準化するように多孔質に入り密着すると考えられる。
　本発明のコンクリート構造体用充填材は、作業性に優れ、難燃性であり、コンクリート湿潤面への付着性、伸縮追従性等の各種物性に優れることから、トンネル、道路、橋梁、軌道、ビル、護岸、上下水道等のコンクリート構造物の充填材として、また、それらの補修材として用いることができる。
　以下に本発明を具体的な実施例を挙げてより詳細に説明する。
（実施例１：コンクリート構造体用充填材（１）の作製及び評価）
　純水１００ｇ中に、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド（ＫＪケミカルズ株式会社製）１０ｇ、水膨潤性合成ヘクトライト（ビックケミー・ジャパン株式会社製、「ラポナイトＸＬＧ」）１．６ｇを混合攪拌して分散液（ａ１－１）を調製した。また純水１００ｇ中に、ペルオキソ二硫酸カリウム（以下、「ＫＰＳ」と略記する。）５ｇを混合攪拌してＫＰＳ水溶液（ａ２－１）を調製した。
　次いで、分散液（ａ１－１）とＫＰＳ水溶液（ａ２－１）との質量比［（ａ１－１）／（ａ１－２）］が１０となるように混合し、分散液（ａ－１）を得た。
［湿潤面付着性の評価］
　コンクリート普通平板（ＪＩＳ　Ａ　５３７１）６０×３００×３００ｍｍを水に２４時間浸漬し、表面の水滴のみを拭き取った後、上記で得られた分散液（ａ－１）を３ｋｇ／ｍ２塗布し、２３℃、湿度５０％の環境下で１週間養生し、コンクリート構造体用充填材（１）を得た後に、２５ｍｍ幅にコンクリート構造体用充填材（１）をカットし、１８０°の方向に充填材を引っ張った際の充填材の状態により湿潤面付着性を下記の基準に従って評価した。
　○：凝集破壊もしくは下地破壊
　×：層間剥離
［伸縮追従性の評価］
　上記で得られた分散液（ａ－１）を用いて、ＪＩＳ　Ａ　１４３９の５．１７の「耐久性試験」における目地幅の拡大・縮小を実施した。変形率±２０％、繰返し回数３，６５０回を行い、剥離・破断を確認し、コンクリート構造体用充填材（１）について、下記の基準により伸縮追従性を評価した。
　○：剥離・破断なし
　×：剥離あり、もしくは破断あり
［難燃性の評価］
　上記で得られた分散液（ａ－１）を厚み１ｍｍの容器に注入して、２０℃で重合を行い、厚み１ｍｍのシート状のコンクリート構造体用充填材（１）を得た。このコンクリート構造体用充填材（１）について、ＵＬ規格のＵＬ９４ＨＢクラスの試験方法に準じ、３０秒間接炎し、下記の基準に従い評価した。
　〇：燃焼しなかった
　×：燃焼した
（実施例２：コンクリート構造体用充填材（２）の製造及び評価）
　純水１００ｇ中に、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド（ＫＪケミカルズ株式会社製）１０ｇ、水膨潤性合成ヘクトライト（ビックケミー・ジャパン株式会社製、「ラポナイトＸＬＧ」）４ｇを混合攪拌して分散液（ａ１－２）を調製した。また純水１００ｇ中に、ペルオキソ二硫酸カリウム（ＫＰＳ）５ｇを混合攪拌してＫＰＳ水溶液（（ａ２－２）を調製した。
　次いで、分散液（ａ１－２）とＫＰＳ水溶液（ａ２－２）との質量比［（ａ１－２）／（ａ２－２）］が１０となるように混合し、分散液（２）を得た。
　実施例１で用いた分散液（ａ－１）を分散液（ａ－２）に変更した以外は、実施例１と同様にコンクリート構造体用充填材（２）を製造し、各評価を行った。
（比較例１）
　実施例１で用いた分散液（ａ－１）を、ＪＩＳ　Ａ５７５８を満足する２成分系シリコーン系シーリング材（セメダイン株式会社製「ＰＭ７００ＬＭＧ」）に変更した以外は、実施例１と同様に各評価を行った。
（比較例２）
　実施例１で用いた分散液（ａ－１）を、加水反応型の一液発泡ウレタン（日本ＴＡＣＣＳ協会「ＴＡＣＣＳ工法　構造物止水用グレードＣＲ－０２０ＮＦ」）に変更した以外は、実施例１と同様に各評価を行った。
（比較例３）
　実施例１で用いた分散液（ａ－１）を、ＪＩＳ　Ａ６０２４を満足するエポキシ樹脂（コニシ株式会社製「ボンドＥ２０６」）に変更した以外は、実施例１と同様に各評価を行った。
　上記で得られた各評価結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１及び２の本発明のコンクリート構造体用充填材は、湿潤面付着性、伸縮追従性及び難燃性に優れることが確認された。
　一方、比較例１は充填材として、２成分系シリコーン系シーリング材を使用した例であるが、湿潤面付着性が不十分であり、難燃性に劣ることが確認された。
　比較例２は充填材として、加水反応型の一液発泡ウレタンを使用した例であるが、伸縮追従性が不十分であり、難燃性に劣ることが確認された。
　比較例３は充填材として、エポキシ樹脂を使用した例であるが、伸縮追従性が不十分であり、難燃性に劣ることが確認された。

Claims (5)

  1. 　水溶性有機モノマーの重合体及び水膨潤性粘土鉱物により形成された三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲル（Ａ）からなることを特徴とするコンクリート構造体用充填材。
  2. 　前記高分子ヒドロゲル（Ａ）が、水溶性有機モノマー、水膨潤性粘土鉱物、重合開始剤、及び水を必須原料とするものである請求項１記載のコンクリート構造体用充填材。
  3. 　請求項１又は２記載のコンクリート構造体用充填材により間隙を充填されたことを特徴とするコンクリート構造体。
  4. 　前記高分子ヒドロゲル（Ａ）を、コンクリート構造体の間隙内で生成させることを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリート構造体用充填材の製造方法。
  5. 　請求項４記載の製造方法により得られた充填材により間隙を充填されたことを特徴とするコンクリート構造体の製造方法。
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