JPH038928A - ライニング部材及びその製造方法 - 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）を用いて鋼管杭にライニングを
施す際に用いるに好適なライニング部材及びその製造方
法に関する。

（ｂ）、従来の技術 従来、棧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、現場での施工工程が繁
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、現場での施工工程
の簡略化が可能で、軽量かつ強度の高いライニング部材
及びその製造方法を提供することを目的とするものであ
る （ｄ）６問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、低水セメント比からなる短冊状のライ
ニング片（５）をゴムシート（３）の両側に対称的かつ
ゴムシート（３）に沿って連続的に配置し、互いに隣接
したライニング片（５，５）間に屈曲溝（２ａ）を形成
して構成される。

また、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を加圧成形してライニン
グ部材（２）を形成して構成される。

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ない。以下の「（ｅ）０
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
で加圧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、強度の高いライニング部材（２）を
得ることが出来る。

（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部材の１実施例を示す
図、 第２図はライニング部材の使用例を示す図、第３図は第
２図のＩＩ−Ｉ線による断面図、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２図及び第３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には幅がＷｌ
に帯状に形成されたライニング部材２が該本体１ａ外周
面１ｂを被覆する形で巻設され、ライニングＩＣを構成
している。ライニング部材２は、第１図に示すように、
厚さ方向、即ち、図中上下方向の中央部に幅がＷｌで図
中左右方向に連続するゴムシート３が設けられており、
ゴムシート３の図中上下両側には短冊状に形成されたラ
イニング片５が図中左右方向に連続した形で形成されて
いる。各ライニング片５は、低水セメント比のコンクリ
ート・モルタルからなり、矢印Ａ、Ｂ方向の幅がＷｌで
、矢印Ｃ，Ｄ方向の幅がＷ２、−厚さがＴ１に形成され
ている。各ライニング片５は、矢印ＣＸＤ方向に平行な
断面が略台形に形成されており、かっ各ライニング片５
はゴムシート３を介して上下方向に対称的に配置形成さ
れ、その結果、矢印Ｃ，Ｄ方向に隣接するライニング片
５．５間には屈曲溝２ａが矢印Ａ、、Ｂ方向にゴムシー
ト３に達する形で（即ち、深さＴ１で）楔形に形成され
ている。

鋼管杭１等は以上のような構成を有するので、鋼管杭１
に対してライニング部材２によりライニングを行う場合
には、第２図及び第３図に示すように、鋼管杭本体１ａ
の、ライニングを行うべき部位にライニング部材２を合
成ゴム等の接着剤を用いてその周囲を被覆する形で貼着
する。ライニング部材２は、屈曲溝２ａがライニング片
５の幅Ｗ２毎に形成されているので、当該部分でゴムシ
ート３の弾性により自由に屈曲することが出来、第３図
に示すように、本体１ａの周囲に環状に屈曲設置するこ
とも容易である。また、ライニング部材２のライニング
片５は低水セメント比のコンクリート・モルタルから形
成されているので、般の水セメント比の高いコンクリー
ト・モルタルからなるライニング片５に比して緻密で強
度も極めて高い。更に、厚さ方向の中央部にゴムシート
３が設けられているので、ライニングに作用する衝撃を
緩和する緩衝材としてゴムシート３が機能するので、耐
衝撃性が高い。

一 次に、ライニング部材２の製造方法について述べる。ラ
イニング部材２を製造する場合には、まずセメント、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を形成する。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。

吸水性ポリマに吸水させるべき水の量は、共に混合する
セメントの理論水和量に近い（だが、不足することはな
い）量とする。

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。

本発明に用いられる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以上の単量体４０〜９５０〜９ ５重量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、メタクリル酸誘導体、またはアクリル
アミド誘導体、メタクリルアミド誘導体の中から選ばれ
た１種または２種以上の単量体５〜４０重量％ （Ｃ）上記（ａｌ、（ｂ）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。

（ａｌ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る単量体として、アクリ
ル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキ
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
ル酸うウ＝７ 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。

（ｂｌ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、メタクリル酸誘導体、また
はアクリルアミド誘導体、メタクリ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、メタクリル酸トリノチルアミノエチ
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、［ｂ）、（ｃ）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る。

通常、（ａ＋成分４０〜９５重量％、Ｆｂｌ成分５〜４
０重量％、（ｃ）成分０〜４０重量％がよく、より好ま
しくは、（，１成分４５〜７０重量％、［ｂ）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。［ｂ）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重置火を越
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。（ｃｌ成分が４０重量％を越える
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
法により合成される。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ると、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、（ａｌ、（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。

１ 上記方法で得られる分散剤は、逆相懸濁重合の脂肪族炭
化水素溶媒に分散溶解される。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％の範囲で用いられる
。分散剤の量が０゜１重量％未満ては重合のコロイド分
散性が不安定となり、１０重置火を越える場合、粒径が
細かくなりすぎ、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る。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
０〜７０重量％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る不
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２ 懸濁重合させる際、重合開始剤としては、架橋剤単量体
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　　＜
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個以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
のポリグリシジルエーテル；エピクロルヒドリン、α−
メチルクロルヒドリン等のハロエポキシ化合物；グルク
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％未満ては吸水時の粒
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、ハイドロタルサイト、微粉シリカなどが
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（ａ）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
ことは勿論である。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１００〜２０
０倍）まで可能で５ 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
る水の量ば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、０．０３〜３．０ｍａｎ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な用いて、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、
公知のプレス形成機で中央部にゴムシート３を挾んだ形
で、第１図に示す形で圧縮形成する。すると、成形機に
よる圧縮動作により、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
生しる。吸水性ポリマは既に述へたように、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、
圧縮成形に際してポリマ内部から放出される水はセメン
ト全体に均一に供給される。従って、吸水性ポリマに含
まれる水の量がセメントの１６ 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る。こうして、低水セメント比
のライニング片５から構成されるライニング部材２が成
形される。成形の後、所定時間養生を行なって所定の強
度を発現させｔ二ところで、前述のようにライニングを
施すべき鋼管杭１に当該ライニング部材２を巻設する。

なお、ライニング部材２を製造するセメント混合物に適
宜な色の、顔料を混合しておき、ライニング部材２のラ
イニング片５を任意の色に着色することも出来る。

こうして、ライニング部材２が巻設されることにより形
成されたライニングＩＣを有する鋼管杭本体１ａは、ラ
イニング部材２のライニング片５を構成するセメントが
理論水和量に近い水量て水和されていることから、緻密
であり、極めて高い強度が発現される。

なお、ライニング部材２の製造に際して、各ライニング
片５を単体として公知の押し出し成形法により加圧成形
し、該形成されたライニング片５を、ゴムシート３０両
側に、第１図に示すように接着してライニング部材２を
形成す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 以上、説明したように、本発明によれば、低水セメント
比からなる短冊状のライニング片５をゴムシート３０両
側に対称的かつゴムシート３に沿って連続的に配置し、
互いに隣接したライニング片５．５間に屈曲溝２ａを形
成して構成したので、ライニング部材２をライニングを
施す鋼管杭１に単に巻設するだけでライニングが完了し
、極めて施工性がよい。また、ライニング片５は低水セ
メント比から構成されるので、通常の水セメント比で形
成されたものと比して強度が極めて高い。

従って、ライニング片５の厚さＴＩを薄くしても、十分
に所定の強度を発現させることが可能となり、軽量で配
筋も不要なライニング部材２を提供することが可能とな
る。

また、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加圧成形してライニング部材２を
形成して構成したので、吸水性ポリマによりライニング
部材２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の施工が可能となる。従って
、ライニングの厚さを従来に比して、大幅に薄くするこ
とが可能となり、配筋も不要で軽量かつ高強度のライニ
ングが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるライニング部材の１実施例を示す
図、 第２図はライニング部材の使用例を示す図、第３図は第
２図のＩ−ＩＩ線による断面図、第４図は各単量体のガ
ラス転移点を示す図である。 ２・・・・・ライニング部材 ２ａ・・・・・・屈曲溝 ３・・・・・・ゴムシート ５・・・・・・ライニング片 ９ ２０−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、低水セメント比からなる短冊状のライニング片
   をゴムシートの両側に対称的かつゴムシートに沿って連
   続的に配置し、 互いに隣接したライニング片間に屈曲溝を 形成して構成したライニング部材。
2. （２）、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加圧成 形してライニング部材を形成して構成した特許請求の範
   囲第１項記載のライニング部材の製造方法。