JPH032426A - 鋼管杭のライニング方法 - 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】 （ａ）、産業上の利用分野 本発明は、コンクリート・モルタル（本明細書において
、「コンクリート・モルタル」とは、「コンクリート」
又は「モルタル」の意）を用し）で鋼管杭にライニング
を施す際に適用するに好適な鋼管杭のライニング方法に
関する。

山）、従来の技術 従来、桟橋やドルフィン等の港湾の構造物に用いられる
鋼管杭には、その腐食を防止するためにコンクリート・
モルタルによるライニングが設けられている。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかしながら、
こうしたライニングは、通常の水セメント比のコンクリ
ート・モルタルで形成されているので、海水の塩分の浸
透、中性化によるコンクリート・モルタルの劣化、流木
等の衝突等によるひび割れ等に対して十分な強度及び耐
久性を持たせるためには、１０〜１５ｃｍ程度の厚さを
確保する必要が有る。

しかし、これでは、ライニングの重量が増大し、ライニ
ング内に配筋を行う必要も生じ、工程的にも繁雑となる
不都合が有る。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、厚さが薄く、従っ
て軽量かつ強度及び耐久性の高いライニングを施すこと
の可能なＭ管杭のライニング方法を提供することを目的
とするものである。

（ｄ）８問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、吸水状態でなお粒子独立性を保つ吸水
性ポリマを吸水させた状態でセメントと粉体混合し、該
粉体混合されたセメント混合物（５）を押し出し成形し
て連続コンクリート・モルタル体（２）を形成し、該連
続コンクリート・モルタル体（２）を鋼管杭本体（１ａ
）に巻設してライニング（ＩＣ）を形成するようにして
構成される。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を
示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されるものではナイ。以下のｒ　（ｅ）
　、作用」の欄についても同様である。

（ｅ）０作用 吸水性ポリマがセメントに対して均一に混合された状態
で押し出し形成することにより、ポリマ内部に保持され
た水が外部に放出され、連続コンクリート・モルタル体
（２）が形成され、少ない水分量で高強度のライニング
が可能となるように作用する。

（ｆ）、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明によるライニング方法の１実施例を示す
図、 第２図は押し出し形成によるライニングの形成状態をし
めす図、 第３図は連続コンクリート・モルタル体の断面形状を示
す図、 第４図は各単量体のガラス転移点を示す図である。

鋼管杭１は、第１図に示すように、円筒形に形成された
本体１ａを有しており、本体１ａに；よ幅がＷｌに帯状
に形成された連続コンクリート・モルタル体２が該本体
１ａ外周面１ｂを被覆する形で螺旋状に巻設され、ライ
ニングＩＣを構成している。

鋼管杭１は以上のような構成を有するので、鋼管杭１を
製作するには、第２図に示すように、セメント、細骨材
及び、水をその構造内に包接した吸水性ポリマ、混和材
等を粉体混合したセメント混合物５を公知の押し出し成
形機３に投入して、第３図に示すように、断面が平行四
辺形の連続コンクリート・モルタル体２を押し出し成形
する。

粉体混合に際して、セメント、細骨材、吸水性ポリマ、
混和材は、水を包接するポリマが吸水状態でなお粒子独
立性を保持することから、実質的に乾燥状態で混合され
る。従って、混合されたセメント混合物は、ポリマがセ
メントに対して均一に分散された状態で押し出し成形機
３に投入される。

ここで使用される吸水性ポリマは、以下の方法で得るこ
とが可能である。即ち、アクリル共重合体を脂肪族炭化
水素に溶解し、アクリル酸とそのアルカリ金属塩水溶液
を分散させ逆相懸濁重合し、さらに無機物質存在または
不存在下架橋剤で架橋し乾燥させるのである。以下、吸
水性ポリマの製法について詳述する。

本発明に用いられろ吸水性ポリマ製造の際、分散剤とし
て使われるアクリル共重合体は、（ａｌアクリル酸アル
キルエステルまたはメタクリル酸アルキルエステルで、
アルキル基の炭素数が８息上の単量体４０〜９５重量％ （ｂ）カルボキシル基もしくは、アミノ基もしくは第４
級アンモニウム基もしくはヒドロキシル基を含有するア
クリル酸誘導体、またはメタクリル酸誘導体、またはア
クリルアミド誘導体、またはメタクリルアミド誘導体の
中から選ばれた１瀝または２種以上の単量体５〜４０重
量％ （ｃｌ上記（ａ）、ｆｂ）と共重合し得る不飽和単量体
０〜４０重量％ を構成成分とする共重合体である。

ｆａ）成分のアクリル酸またはメタクリル酸アルキルエ
ステルとしては、アルキル基の炭素数が８以上であれば
よく、市販され容易に入手できろ単量体として、アクリ
ル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルへキ
シル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸ラウリル、ア
クリル酸トリデシル、メタクリル酸トリデシル、アクリ
ル酸ラウリル・トリデシル混合エステル、アクリル酸ス
テアリル、メタクリル酸ステアリルなどがある。

（，１成分を選択する場合、ガラス転移点が出来るだけ
高いほど、水系懸濁重合で分散剤を合成する際、ビーズ
のブロッキングがおこりに（くて都合がよい。各単量体
のガラス転移点を第４図に示す。

例えば、メタクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸
ラウリル、アクリル酸ラウリル・トリデシル混合エステ
ル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸ステアリル、メ
タクリル酸ステアリル等である。

（ｂ）成分のカルボキシル基、もしくはアミノ基、もし
くは第４級アンモニウム基、もしくはヒドロキシル基を
含有するアクリル酸誘導体、またはメタクリル酸誘導体
、またはアクリルアミド誘導体、またはメタクリルアミ
ド誘導体としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコ
ン酸、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸
ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチ
ル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸ト
リメチルアミノエチルクロライド、メタクリル酸トリメ
チルアミノエチルクロライド、アクリル酸２−ヒドロキ
シエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリ
ル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２−ヒドロ
キシプロピル、アクリルアミド、ジメチルアクリルアミ
ド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジメチル
アミノプロピルメタクリルアミド、トリメチルアミノプ
ロピルアクリルアミドクロライド、トリメチルアミノプ
ロピルメタクリルアミドクロライド等である。

（ｃｌ成分の単量体としては、ガラス転移点が高く、脂
肪族系炭化水素溶媒に親和性のあるメタクリル酸アルキ
ルエステルでアルキル基の炭素数が４以下のものや酢酸
ビニルがあげられる。たとえばメタクリル酸メチル、メ
タクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタク
リル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、酢酸ビニ
ルなどがある。好ましくは、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸イソブチルが適当である
。

（ａｌ、（ｂｌ、（ｅ）成分の構成比は、脂肪族系炭化
水素溶媒への分散溶解性、重合のコロイド分散性、吸水
性ポリマの物性、例えば、吸水能、吸水時の粒子独立性
、粒子の強度、粒径等に大きな影響を与えろ。

通常、（ａｌ成分４０〜９５重量％、（ｂｌ成分５〜４
０重量％、（Ｃ）成分０〜４０重量％がよく、より好ま
しくは、（ａ）成分４５〜７０重量％、（ｂｌ成分５〜
２５重量％、（Ｃ）成分２０〜４０重量％が適当である
。（ａ）成分が４０重量％未満の場合、溶媒への分散溶
解性が低下し、９５重量％を越える場合、相対的に（ｂ
ｌ成分が５重量％未満でコロイド分散性が悪くなり、と
もに逆相懸濁重合の継続が困難となる。４０〜９５重量
％の範囲では多いほど、溶媒への分散溶解性がよくなり
、吸水性ポリマの吸水時の粒子独立性、粒子の強度もよ
くなる傾向がある。ｆｂｌ成分が５重量％未満の場合、
前述の通りコロイド分散性が悪くなり、４０重量％を越
える場合、溶媒への分散溶解性が低下し、ともに逆相懸
濁重合の継続が困難となる。

５〜４０重量％の範囲では、多いほど重合のコロイド分
散性がよくなり、吸水性ポリマの吸水速度はアップする
が、吸水時の粒子独立性や粒子強度が低下し、粒径も細
かくなる傾向がある。（Ｃ）成分が４０重量％を越えろ
場合、相対的に（ａｌ成分の比率が低下し溶媒への分散
性が悪くなる。０〜４０重量％の範囲では多いほど吸水
性ポリマの粒子強度がアップする。

分散剤として用いるアクリル共重合体は、水系懸濁重合
法により合成されろ。溶液重合では溶剤が残留したり、
低分子量の重合物で分散剤としての機能が劣ってしまう
場合がある。水系懸濁重合法の例を上げろと、イオン交
換水中に部分ケン化ポリビニルアルコールを加温溶解さ
せ、窒素置換後、（、）、（ｂ）、（Ｃ）成分の単量体
にアゾ系またはパーオキサイド系の重合開始剤を溶かし
た溶液を滴下分散し、加温保持して重合を終了させる。

冷却後、固形物を濾過水洗したのち、減圧乾燥しビーズ
状のアクリル共重合体、即ち分散剤を得る。

上記方法で得られろ分散剤は、逆相懸濁重合の脂肪族炭
化水素溶媒に分散溶解されろ。分散剤の量は、アクリル
酸とそのアルカリ金属塩単量体に対し、０．１〜１０重
量％、好ましくは０．５〜５重量％の範囲で用いられろ
。分散剤の量が０゜１重量％未満では重合のコロイド分
散性が不安定となり、１０重量％を越える場合、粒径が
細か（なりすぎ、経済的にもデメリットとなる。

アクリル酸とそのアルカリ金属塩水溶液は、アクリル酸
単量体を水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶
液で部分中和することにより調整されろ。中和度は吸水
能、安全性を考慮して６０〜８５％が好ましい。また水
溶液中の単量体濃度は３５〜７５重量％、好ましくは４
０〜７０ｉ量％がよい。

また、吸水性ポリマを製造する範囲内で、アクリル酸と
そのアクリル酸アルカリ金属塩単量体と共重合し得ろ不
飽和単量体を共重合させてもよい。

アクリル酸とそのアルカリ金属水溶液を逆相懸濁重合さ
せる際、重合開始剤としては、架橋剤使用量を用いない
自己架橋型であるため、過硫酸カリウム、過硫酸アンモ
ニウムの如き水溶性過硫酸塩や、過酸化水素が好ましい
。重合開始剤の使用量は単量体に対し０．１〜２．０重
量％、好ましくは０．２〜１．０重量％がよい。

逆相懸濁重合の脂肪族炭化水素溶媒としては、ｎ−ペン
タン、ｎ−ヘキサン、ｎ−へブタン、ｎ−オクタン等の
脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサ
ン、デカリン等の脂環式炭化水素などがあげられるが、
好ましくはｎ−ヘキサン、ｎ−へブタン、シクロヘキサ
ンが適当である。

吸水性ポリマを製造する際、特に重要なもう一つの要件
として、逆相懸濁重合終了後、無機物質存在または不存
在下架橋剤で架橋反応させることである。

架橋剤は、カルボキシル基（又はカルボキシレート基）
と反応しうる官能基を２個息上有する化合物であればよ
い。かかる架橋剤としては、例えばエチレングリコール
ジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリ
シジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル等
のポリグリレジルエーテル；エピクロルヒドリン、α−
メチルク四ルヒドリン等のハロエポキシ化合物；ゲルタ
ールアルデヒド、グリオキザール等のポリアルデヒド類
などがあげられるが、好ましくはエチレングリコールグ
リシジルエーテルが適当である。

架橋剤の添加量は架橋剤の種類及び分散剤の種類によっ
ても異なるが、通常アクリル酸とそのアルカリ金属塩単
量体に対して０．０５〜２重量％が適切な範囲である。

前記架橋剤使用量が０゜０５重量％未満でば吸水時の粒
子独立性、粒子の強度が悪く、２重量％より多くすると
架橋密度が高くなりすぎ、吸水能の著しい低下をきたす
。

架橋反応させる際、無機物質を加えると、いっそう吸水
時の粒子独立性が増す。無機物質としてはホワイトカー
ボン、タルク、へイドロタルサイト、微粉シリカ（アエ
ロジル）などがある。また、この時、界面活性剤を添加
してもよく、従来公知のノニオン系界面活性剤などが用
いられる。

架橋反応の方法は、従来から知られている共沸脱水や減
圧加熱乾燥時に架橋剤を加えればよく、共沸脱水時の添
加が容易である。

本発明で用いられる吸水性ポリマは市販のポリマと異な
り吸水すると粒子独立性を示すが、その理由として、分
散剤であるアクリル共重合体の（，１成分が多いほど、
また架橋剤が多いほど効果的なことから、吸水したポリ
マのすべりが関係していると推定される。分散剤の（ａ
）成分は吸水したポリマの撥水性を上げ、架橋剤はポリ
マの架橋度を高めることで吸水速度のアップとともに表
面のべたつきを減少させる。これらの効果により、吸水
したビーズ状のポリマはバインダとしての水が少ないた
め、お互いすべりあい、空隙が発生し、粒子独立性と流
動性を発現している。

本発明は、前記製法により製造された吸水性ポリマに必
要量の水を吸水させ、独立した微粒状を保つ状態で凍結
させて使用してもよい。吸水できる水の量はポリマの吸
水能（イオン交換水で吸水性ポリマ重量に対し１００〜
２００倍）まで可能である。また、前記吸水性ポリマに
必要量の水を吸水させるだけでもよいが、独立した微粒
状を保つ上で吸水できる水の量はポリマの吸水能の半量
以下が望ましい。

吸水状態のポリマの粒径は吸水性ポリマの粒径と吸水さ
せる水の量により、０．０３〜３．０關の範囲で自由に
変えられ、セメント混合時の作業条件に合わせて選ぶこ
とができる。

上記した吸水状態の吸水性ポリマを用いて、前述のよう
に、セメントあるいはセメントと骨材等と粉体混合して
セメント混合物５を得、第２図に示すように、押し出し
成形機３に投入し、加圧、押出す。すると、吸水性ポリ
マに包接された水が圧力により外部に放出され、周囲の
セメントと水和反応を生じる。吸水性ポリマは既に述べ
たように、セメントに対して実質的に乾燥状態で均一に
混合されているので、押し出しに際してポリマ内部から
放出されろ水はセメント全体に均一に供給されろ。従っ
て、吸水性ポリマに含まれろ水の量がセメントの水和に
最低限必要な理論水和量に近い値であっても、水はセメ
ントに対して過不足無く供給され、水和反応は円滑に進
行することが出来ろ。

こうして、第２図に示すように、押し出し成形機３から
、断面が平行四辺形の連続コンクリート・モルタル体２
が押し出し成形きれてきたところで、該押し出し成形機
３の図中右方に鋼管杭１の本体１ａを設置して、該本体
１ａを押し出し成形機３による連続コンクリート・モル
タル体２の押し出し速度に合わせて矢印Ａ方向に回転さ
せ、連続コンクリート・モルタル体２を本体１ａの外周
面１ｂに螺旋状に巻き付けろ。この際、連続コンクリー
ト・モルタル体２は、セメントの凝固が進行してない状
態なので、全体に柔らかく可撓性に富むので、本体１ａ
への巻き付は作業は円滑に行うことが出来る。また、連
続コンクリート・モルタル体２は、既に述べたように、
断面が、第３図に示すように、平行四辺形に形成されて
いるので、連続コンクリート・モルタル体２を、互いに
その側面部２ａが密着するように巻設すると、互いに隣
接する連続コンクリート・モルタル体２同士が隙間を生
じることなく設置され、ライニングＩＣが形成される。

なお、凝固する前の連続コンクリート・モルタル体２は
、衝撃に対して脆いので、巻設作業中の不用意な損傷又
はクラックの発生を防止するために、粉体混合されたセ
メント混合物５に合成繊維、炭素繊維等の補強ｍ維を混
合しておくようにすることも当然可能である。また、セ
メント混合物５に適宜な色の、顔料を混合しておき、連
続コンクリート・モルタル体２を任意の色に着色するこ
とも出来る。

こうして、連続コンクリート・モルタル体２が巻設され
ろことにより形成されたライニングＩＣを有する鋼管杭
本体１ａは、ライニングＩＣの養生が完了した段階では
、ライニングＩＣを構成するセメントが理論水和量に近
い水量で水和されていることから、緻密であり、極めて
高い強度及び耐久性が発現される。

また、上述の実施例は、第２図に示すように、鋼管杭１
を回転させつつ連続コンクリート・モルタル体２を本体
１ａの外周面１ｂに巻き付けた場合について述べたが、
本発明は上述した実施例に限らず、打設済みの鋼管杭１
に対して押出し成形機３をその外周面１ｂを螺旋状に回
転移動させて、連続コンクリート・モルタル体２を巻き
付けるように構成することも当然可能である。

（ｇ）０発明の効果 す上、説明したように、本発明によれば、吸水状態でな
お粒子独立性を保つ吸水性ポリマを吸水させた状態でセ
メントと粉体混合し、該粉体混合されたセメント混合物
５を押し出し成形して連続コンクリート・モルタル体２
を形成し、該連続コンクリート・モルタル体２を鋼管杭
本体１ａに巻設してライニングｌｃを形成するようにし
て構成したので、吸水性ポリマによりライニングＩＣを
低水セメント比で形成することが可能となり、高強度で
緻密なライニングＩＣの施工が可能となる。従って、ラ
イニングＩＣの厚さを従来に比して、大幅に薄くする（
１０ＩＩＩＩＩ＋程度）ことが可能となり、配筋も不要
で軽量かつ高強度、高耐久性のライニングが可能となる
。

ある。

１・・・・・・鋼管杭 １ａ・・・・・・本体 １ｃ・・・・・・ライニング ２・・・・・・連続コンクリート・モルタル体５・・・
・・・セメント混合物

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸水状態でなお粒子独立性を保つ吸水性ポリマを吸水さ
   せた状態でセメントと粉体混合し、該粉体混合されたセ
   メント混合物を押し出し成形して連続コンクリート・モ
   ルタル体を形成し、 該連続コンクリート・モルタル体を鋼管杭本体に巻設し
   てライニングを形成するようにして構成した鋼管杭のラ
   イニング方法。