JPH0323497B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は改良された水中コンクリート用混和剤
組成物に関するものである。 従来より海底あるいは河底でコンクリート構造
物を構築する場合は矢板等で水を塞き止め気中で
コンクリートを打込む工法が主流であつた。水中
に打設するコンクリート（以下水中コンクリート
と称する）は無筋コンクリートに限られ、主とし
て構造物の基礎をつくるためにわずかに用いられ
ているにすぎない。 その理由は、打設コンクリートの品質に信頼性
が置かれないことと、セメント分の水中への流出
により公害が発生するためである。 従来の水中コンクリート工法は、トレミー管、
コンクリートポンプ、コンクリートバケツトを使
用し、比較的富配合の生コンクリートをなるべく
水と接触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コンクリートであつて
も、コンクリートが水に洗われて材料が分離しセ
メント分が流出する結果、レイタンスや豆板が発
生しコンクリート強度の信頼性は低下する。 近年、水中での土木工事の進展に伴い、水中に
打設してセメントと骨材の分離しないコンクリー
トの開発が望まれている。コンクリートを水中で
分離させない対策として、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
ートを製造しようとする試みがなされてきたが、
必ずしも充分なものとはいえなかつた。 例えば、ポリアクリルアミド、ポリビニールア
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をはじめとするセルロースエ
ーテル等のノニオン性の増粘剤にあつては、水中
で分離しないコンクリートを得るためには、きわ
めて高粘稠なコンクリートを作る必要がある。 このためコンクリート混練装置や、コンクリー
ト輸送装置が従来装置では能力不足になる。また
打設時には、鉄筋部へのコンクリートの巻き込み
が不充分となり、鉄筋付着力に問題点が生ずるこ
とに加え、ポリビニー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
性の増粘剤は、そのアニオン性基がセメントのカ
ルシウムイオン（Ca²⁺）と結合し、セメントが
凝集状態になり、著しく流動性が悪くなりまた該
増粘剤は凝結遅延作用を生ずる。 ２級、３級アミノ基又は４級アンモニウム基を
分子内にもつカチオン性水溶性樹脂は、セメント
と骨材の分離を抑え、セメント分の水中への流出
を良好に抑制しうる効果があるが、これ単独では
コンクリート強度を低下させる傾向が大きい。 本発明者等は、水中コンクリートの分離がな
く、強度を低下させないセメント添加剤について
鋭意検討を加えた結果、特定のカチオン性水溶性
樹脂と特定のノニオン性水溶性樹脂を併用するこ
とにより、優れた効果が発現することを見出し、
本発明を完成した。 即ち、本発明は、ポリエチレンオキシド及び／
又はポリアクリルアミド並びに２級、３級のアミ
ノ基、又は４級アンモニウム基を持つアクリル酸
エステル又はメタクリル酸エステル、ビニルピリ
ジン又はその誘導体、及びジアルキルジアリール
アンモニウムクロリドから選ばれた１種以上のカ
チオン性単量体の重合体又は共重合体からなる水
中コンクリート用混和剤組成物に関するものであ
る。 本発明の混和剤組成物を使用して調製されたコ
ンクリートは、水中に打設した場合、流れの早い
海岸の波打ち際や河底であつてもセメント分の流
出が少なく、全ての部位で安定したコンクリート
強度が得られる。 この為、従来水中打設できなかつたコンクリー
ト工事においても本発明の混和剤組成物を使用し
たコンクリートを用いれば充分設計強度を満足す
るコンクリート構築物を得ることができる。 また、トレミー管により打設されていた水中コ
ンクリートも本発明の混和剤組成物を添加したコ
ンクリートを使用することにより、水の汚染が少
ない良質のコンクリートを打設することが可能で
ある。 次に本発明の各構成要素について述べる。 まず本発明の混和剤組成物に使用される特定の
ノニオン性水溶性樹脂は、ポリアクリルアミド及
び／又はポリエチレンオキシドである。 ポリアクリルアミドはアクリルアミドのラジカ
ル重合によつて得られるもので、重量平均分子量
500万〜2000万の極めて高分子量の重合物が好ま
しく使用される。 重合法は通常実施されている水溶液重合法、逆
層乳化重合法等のいずれもが使用可能である。 ポリエチレンオキシドは、酸化エチレンのイオ
ン重合によつて製造されたもので、重量平均分子
量、40万〜400万のものが好ましく使用される。
ノニオン性樹脂として、ポリアクリルアミドとポ
リエチレンオキシドはそれぞれ単独で使用するこ
ともできるが、また両者を併用して使用すること
もできる。 カチオン性水溶性樹脂は、カチオン性単量体の
単独重合あるいはカチオン性単量体及びこれと共
重合可能な単量体との共重合により製造されるも
ので、本発明においては、 一般式 R₁：水素又はメチル基 R₂：２価の有機基 R₃：水素、アルキル基又はアラルキル基 R₄：水素、アルキル基又はアラルキル基 で示される２級、３級のアミノ基、又は４級アン
モニウム基を持つアクリル酸エステル又はメタク
リル酸エステル（以下アクリル及びメタクリルを
併せて（メタ）アクリルという）、ビニルピリジ
ン又はその誘導体、及びジアルキルジアリールア
ンモニウムクロリドから選ばれた１種以上のカチ
オン性単量体の重合体又は共重合体が使用され
る。 これらのうちで、４級アンモニウム基を持つ
（メタ）アクリル酸エステルの重合体又は共重合
体が好適であり、ベンジル基を有するアミノエチ
ル（メタ）アクリル酸エステルの重合体又は共重
合体が更に好適である。 これらの重合体又は共重合体を用いることによ
り、低添加量で良好な上水の清澄性を得ることが
でき、また気中打設時の圧縮強度低下への影響を
少なく出来るからである。ベンジル基を有するア
ミノエチル（メタ）アクリル酸エステルとして
は、具体的にはベンジルジメチルアミノエチルメ
タアクリル酸エステル、ジベンジルメチルアミノ
エチルメタアクリル酸エステルの酸塩である。 カチオン性単量体と共重合可能な単量体の例と
しては、アクリルアミド、（メタ）アクリル酸エ
ステル、酢酸ビニール等の親水性ビニル単量体が
好ましく、特にアクリルアミドが好ましく用いら
れ、重量平均分子量100万〜1000万の共重合体と
して用いられる。 カチオン性単量体の共重合割合は１〜100モル
％であり、好ましくは20〜80モル％である。 カチオン性単量体の割合が少ない場合は、水中
コンクリートの分離防止効果が不充分となる。 カチオン性水溶性樹脂の製造方法は公知の方
法、例えば、水溶液重合法、乳化重合法、懸濁重
合法、沈澱重合法、などが採用される。水溶液重
合法の場合、単量体濃度が通常10〜90重量％にな
るような水溶液とし、不活性ガスで系内の酸素を
置換したあと通常の重合触媒を加え、10〜80℃程
度で共重合を行ない容易に共重合体を得ることが
できる。 本発明の組成物におけるノニオン性水溶性樹脂
であるポリアクリルアミド及び／又はポリエチレ
ンオキシドとカチオン性水溶性樹脂との併用割合
は、ノニオン性水溶性樹脂とカチオン性水溶性樹
脂との合計量に対し、カチオン性水溶性樹脂が10
〜90重量％が好ましく、30〜70重量％がさらに好
ましい。 カチオン性水溶性樹脂の割合が10重量％未満の
場合は、セメントと骨材の分離防止効果が低下し
やすく、90重量％を超えると、コンクリート強度
が低下しやすい。 本発明混和剤組成物のセメントに対する添加量
は、水溶性樹脂の合計量がセメントに対し0.05〜
２重量％であり、好ましくは0.2〜0.6重量％であ
る。 添加量が0.05重量％未満の場合はセメントと骨
材の分離防止効果が不充分となり、２重量％を超
える場合はワーカビリテーが低下する。 本発明混和材組成物の使用法は、生コンクリー
トに逐次又は同時に添加混合されるか、セメント
及び骨材に混合して使用されるか、あるいはコン
クリートの混練水に溶解して用いられるが、コン
クリートの混練水に溶解して使用する方法が、均
一な混合を得るうえで好ましい。 本発明混和剤組成物が使用されるコンクリート
は、通常土木、建築で用いられているコンクリー
ト配合が使用できる。 本発明混和剤組成物を使用したコンクリートを
水中に打設する方法は、従来実施されている全て
の方法が適用可能である。 また本発明混和剤組成物を使用したコンクリー
トは、ブリードが少ないので、気中打設コンクリ
ートにおいても適用可能であり、ブリードの少な
いことを要求される部位例えば鉄筋密度の多い構
造体にも好適に使用される。 尚本発明混和剤組成物を使用した水中コンクリ
ートに、通常のセメント混和剤を、コンクリート
の物性が低下しない範囲で併用することができ
る。通常のセメント混和剤としては、例えばフラ
イアツシユなどのポゾラン物質、高炉スラグ微粉
末、シリカ質混合材、各種減水剤、急結剤、遅延
剤、起泡剤、消泡剤、AE剤等があげられる。 本発明の水中コンクリート用混和剤組成物は、
水中コンクリートとして使用した場合、セメント
分の流出が少なく、十分なコンクリート強度が得
られるので、従来水中打設の困難であつた流れの
早い海岸の波打際や河底であつてもコンクリート
を打設することが可能であり、また水の汚染が極
めて少ないのである。 次に実施例及び比較例をあげて本発明をさらに
具体的に説明する。なお、各例における部及び％
は全て重量部及び重量％を表わし、試験方法は次
の方法に従つた。 Ａ 水中打設の性能評価試験法 (1) 水の汚染 内径75mmφ、長さ500mmの透明塩ビ製パイ
プの一端に蓋をし、長さ400mmまで水を満た
した。これに本発明混和剤組成物を添加して
混練したモルタルペースト400mlを上部より
投入し、５分後の上水の清澄性を目視により
観察判定した。 (2) 圧縮強度 上記の試験体を20℃の室内で、上部の水を
残したまま28日間放置後脱型した。次いで上
部40mmと下部40mmをそれぞれ40×40×40mmの
角形に切断し、圧縮強度を測定した。圧縮強
度はJIS Ｒ−5201（セメント物理試験法）に
準拠して実施した。 Ｂ 気中打設の性能評価試験法 (1) 凝結試験 上記モルタルペーストの凝結時間をJIS Ｒ
−5201に準拠しビカー針法により測定した。 (2) 圧縮強度 各例で調整した、コンクリート配合につい
てJIS Ａ−1108に準拠して圧縮強度を測定し
た。 試験体の養生条件は次の通りである。 ＜コンクリートの養生条件＞ ２日間湿式養生後脱型し、20℃で水中養生
した。 Ｃ 水溶性樹脂の重量平均分子量（ｗ） 極限粘度から次式により算出した。 但し、〔μ〕は1N NaNO₃中30℃での極限粘
度（dl／ｇ） 実施例 １ 単量体としてアクリルアミド20部、ベンジルジ
メチルアミノエチルメタクリレート塩酸塩80部、
イオン交換水100部に、触媒としてアゾビスイソ
ブチロニトリル0.1部、重亜硫酸ソーダ0.1部を使
用して初期温度20℃で常法の水溶液重合により不
揮発分50％のカイオン性水溶性樹脂を製造した。
これを乾燥、粉砕して重量平均分子量250万のカ
チオン性水溶性樹脂の粉末を得た。 次いで上記カチオン性水溶性樹脂0.25部と重量
平均分子量160万のポリエチレンオキシド0.25部
を水99.5部に溶解して0.5％混合水溶液を得た。
これの水溶液粘度は690cps（20℃）であつた。こ
の水溶液を混練水に使用してモルタル及びコンク
リートを調製した。 Γモルタルペーストの配合は次の通りである。 セメント／豊浦標準砂＝100／200 水／セメント比＝60％、フロー値160mm 樹脂／セメント比＝0.3％ Γフレツシユコンクリートの配合は次の通りであ
る。 セメント／川砂／砕石＝100／200／400 水／セメント比＝63.5％、スランプ＝８cm 樹脂／セメント比＝0.32％ セメントは普通ポルトランドセメント（日本セ
メント(株)製商品名アサノセメント）を使用し
た。 川砂は紀ノ川砂、砕石は宝塚砕石を使用した。 このモルタルペースト及びフレツシユコンクリ
ートを使用して各種性能評価試験を実施した。結
果は表１に示したが、上水の清澄性、圧縮強度、
凝結試験ともいづれも良好であつた。 実施例 ２〜４ 実施例１と同様の要領で表１に示す配合により
各種性能評価試験を実施した。 結果は表１に示したが、上水の清澄性、圧縮強
度、凝結試験ともいづれも良好であつた。 比較例 １〜８ 実施例１と同様の要領で表２に示す配合により
各種性能評価試験を実施した。 結果は表２に示したが、いずれも実施例に比べ
著しく劣るものであつた。すなわち、比較例１、
３、４においては水中打設時、セメントと骨材は
分離現象を起し、その結果上水の清澄性は得られ
ず、強度も実施例に比べ著しく低いものであつ
た。又比較例２においては強度発現が遅く、28日
強度は実施例に比べ著しく劣つていた。 比較例５は水中打設時の物性が劣つており、比
較例６、７においては実施例と同様な軟度を得る
ために著しく水／セメント比が増大し、その結果
強度の低下が起きた。 また実施例と同様な軟度では水中打設時の物性
も不充分であつた。 比較例８においては、ノニオン性樹脂を２種類
併用したが、性能の改善はみられなかつた。

【表】

【表】

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポリエチレンオキシド及び／又はポリアクリ
   ルアミド並びに２級、３級のアミノ基、又は４級
   アンモニウム基を持つアクリル酸エステル又はメ
   タクリル酸エステル、ビニルピリジン又はその誘
   導体、及びジアルキルジアリ−ルアンモニウムク
   ロリドから選ばれた１種以上のカチオン性単量体
   の重合体又は共重合体からなる水中コンクリート
   用混和剤組成物。