JP2000128607A

JP2000128607A - 水硬性組成物

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Publication number: JP2000128607A
Application number: JP30399298A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sakamoto; 淳坂本; Eiji Owaki; 英司大脇; Hitoshi Takeda; 均武田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2000-05-09
Anticipated expiration: 2018-10-26
Also published as: JP3571550B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高流動性、高分離抵抗性、高充填性を有し、打
設時の締め固めが不要であるとともに、コンクリート成
分の長期的な安定性を図り、材料強度、耐久性を十分に
確保することが可能な水硬性組成物を提供する。【解決手段】本発明の水硬性組成物は、無機系物質に属
する減水剤及び分離低減剤を含有している。これによ
り、高流動性、高分離抵抗性、高充填性を示し、打設時
の締め固めが不要となるので、コンクリートやモルタル
の施工技術を飛躍的に改善することができる。また、本
発明の水硬性組成物は有機系物質が含有されていないの
で、コンクリート成分の長期的な安定性を図ることがで
き、放射能施設などの建設材料に使用しても、材料強
度、遮水性、核種の保持性能、耐久性を長期に渡って十
分に確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、建設材料として
使用されるコンクリートやモルタル等の水硬性組成物に
関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートは、セメント、水、細骨
材、粗骨材、各種添加剤などを混合して製造されるが、
近年、打設時の締め固めが不要で作業性を向上させるこ
とが可能な高流動コンクリート、水中不分離性コンクリ
ートの開発が盛んに進められている。

【０００３】これら高流動コンクリート、水中不分離性
コンクリートには、通常、フレッシュコンクリートの流
動性を高め（高流動性）、自己充填性を高めるため（高
充填性）、高性能ＡＥ減水剤を添加剤として使用してい
る。この高性能ＡＥ減水剤は、ナフタレン、メラミン、
ポリカルボン酸、フェノール、尿素及びアニリンのいず
れかのメチロール化合物及びスルホン化合物の群から選
ばれる１種又は２種以上の化合物のホルムアルデヒド縮
合物であり、例えば、ナフタレンスルホン酸金属塩ホル
ムアルデヒド縮合物、メラミンスルホン酸金属塩ホルム
アルデヒド縮合物、フェノールスルホン酸金属塩ホルム
アルデヒド縮合物、アクリル酸エステル部分架橋ポリマ
ー、フェノール・スルファニル酸ホルムアルデヒド共縮
合物など、有機系物質に属する高性能ＡＥ減水剤が知ら
れている。

【０００４】また、高流動コンクリート、水中不分離性
コンクリートは、セメント、水、細骨材、粗骨材などの
性質の異なる材料が硬化前及び硬化後に分離を起こさな
いように、十分な分離抵抗性（以下、高分離抵抗性と称
する。）を持つ必要がある。この高分離抵抗性を付与す
るため、添加剤として分離低減剤も使用されている。

【０００５】この分離低減剤としては、多糖類ポリマ
ー、セルロース系水溶性高分子、アクリル系水溶性高分
子などが知られているが、いずれも有機系物質に属する
ものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した高流
動コンクリート、水中不分離性コンクリートは、有機系
物質に属した添加剤（高性能ＡＥ減水剤、分離低減剤）
を添加しているので、コンクリート成分の長期的な安定
性の面で問題がある。

【０００７】すなわち、例えば、上記した高流動コンク
リートを放射性廃棄物処分施設の建設材料として使用す
ると、放射線の作用を受け、長期間の間に有機系高分子
物質（高性能ＡＥ減水剤、分離低減剤）が分解して、構
成しているモノマーなどからなるガスが発生する。発生
したガスの圧力により、コンクリートに微細なひび割れ
が発生し、放射性核種の漏出経路を形成し、放射性核種
が地下水とともに施設外へ漏出し易くなったり、コンク
リートの強度を損なうことがある。また、微細なひび割
れの発生は地下水の移動を促し、地下水と埋設した金属
製の廃棄物の接触により、還元環境下で金属が腐食し多
量の水素ガスが発生し、構造物を破壊することがある。
さらに、放射性核種は有機系物質（高性能ＡＥ減水
剤、分離低減剤）とキレート錯体を形成することによ
り、コンクリート等の施設の構成材料への吸着が生じに
くくなり放射性核種の移動速度が増加する。

【０００８】したがって上述した高流動コンクリートを
使用した施設には高度な安全対策が要求される。その結
果、放射性廃棄物処分施設には放射性漏れなどに対する
対策を施した高度な設計、施工が必要となり、前記施設
の建設コストの上昇を招くおそれがある。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、高流動性、高分離抵抗性、高充填性を有し、打設
時の締め固めが不要であるとともに、コンクリート成分
の長期的な安定性を図り、材料強度、耐久性を十分に確
保することが可能な水硬性組成物を提供することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の水硬性組成物は、水硬性物質粉体、
水からなる水硬性組成物、或いは、水硬性物質粉体、
水、細骨材からなる水硬性組成物、或いは、水硬性物質
粉体、水、細骨材、粗骨材をからなる水硬性組成物に、
無機系物質に属する減水剤を含有した。

【００１１】ここで、無機系物質に属する減水剤として
は、カリウム、ナトリウム、カルシウムのうちのいずれ
か一種をＸとすると、Ｘのけい酸溶液、Ｘのピロリン酸
塩、Ｘのメタりん酸塩、Ｘのヘキサメタりん酸塩、Ｘの
メタけい酸塩、Ｘの塩化物、Ｘの水酸化物、Ｘの炭酸
塩、Ｘの硫酸塩、Ｘのセスキ炭酸塩及びこれらの水和
物、或いは、炭酸カルシウムナトリウムなどが挙げられ
る。

【００１２】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の水硬性組成物に、無機系物質に属する分離低減剤を
含有した。ここで、無機系物質に属する分離低減剤とし
ては、ベントナイト、セピオライト、シリコーンゴム、
シリコーンオイルなどが挙げられる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の１実施形態につい
て説明する。本実施形態の水硬性組成物は、通常の水硬
性組成物の製造に用いられるセメント、水硬性物質粉
体、水、減水剤、分離低減剤を含有するものである。ま
た、細骨材を配合することによってモルタルとし、細骨
材及び粗骨材を配合することによってコンクリートとし
て調整する場合がある。

【００１４】前記セメントとしては、例えば、ポルトラ
ンドセメントに代表される種々のセメントが挙げられ
る。そのポルトランドセメントとしては、普通ポルトラ
ンドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポル
トランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱
ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント
などが挙げられる。

【００１５】また、前記水硬性物質粉体としては、例え
ば、セメント、石灰、石こう、ケイ酸カルシウム、炭酸
カルシウムなどが挙げられるが、これに高炉スラグ、フ
ライアッシュ、シリカフュームなどの改質材料を含むも
のも利用できる。また、前記水は、一般の水である。

【００１６】一方、前記減水剤としては、無機系物質に
属する減水剤が使用されている（以下、本実施形態で使
用する減水剤を、無機系減水剤と称する）。この無機系
減水剤の具体的な材料としては、表１に示すように、カ
リウム、ナトリウム、カルシウムのうちのいずれか一つ
をＸとすると、Ｘのけい酸溶液、Ｘのピロリン酸塩、Ｘ
のメタりん酸塩、Ｘのヘキサメタりん酸塩、Ｘのメタけ
い酸塩、Ｘの塩化物、Ｘの水酸化物、Ｘの炭酸塩、Ｘの
硫酸塩、Ｘのセスキ炭酸塩及びこれらの水和物、或い
は、炭酸カルシウムナトリウムなどが挙げられ、これら
のうち一種類以上を使用する。

【００１７】また、前記分離低減剤としては、無機系物
質に属する分離低減剤が使用されている（以下、本実施
形態で使用する分離低減剤を、無機系分離低減剤と称す
る）。この無機系分離低減剤の具体的な材料としては、
表１に示すように、ベントナイト、セピオライト、シリ
コーンゴム、シリコーンオイルなどが挙げられ、これら
のうち一種類以上を使用する。前記ベントナイトは、火
山灰の変質作用により生じる粘土状物質（大部分がモン
モリロナイトとバイデライトからなる）であり、ＳｉＯ
₂とＡｌ₂Ｏ₃を主成分としている。また、セピオライ
トは、マグネシウムの含水イノケイ酸塩鉱物である。

【００１８】

【表１】そして、本実施形態の水硬性組成物では、例えば、セメ
ント、フライアッシュ及び高炉スラグを含む水硬性物質
粉体を、コンクリートの単位体積当り２５０〜８００kg
/ m³使用する場合、無機系減水剤を前記水硬性物質粉体
に対して０．１〜１０．０重量％使用する。また、無機
系分離低減剤は、前記水硬性物質粉体に対して０．１０
〜１０．０重量％使用する。また、細骨材や粗骨材を所
定量使用する。さらに、水の使用量は、通常使用される
量、例えば１４０〜２００kg/ m³使用する。

【００１９】ここで、これら材料の練り混ぜ方法とし
て、従来から公知である水硬性組成物の混合方法と同一
の方法で良い。次に、表２に示すように、無機系減水
剤、無機系分離低減剤の配合量を変更してNo. １〜１２
の水硬性組成物試料を生成した。そして、これら水硬性
組成物試料に対してスランプフロー値及び５００mmフロ
ー時間の測定、Ｕ形充填装置による充填高さの測定、目
視（肉眼）による評価、熱分析試験により行い、表３に
示す試験結果及び性能評価を得た。

【００２０】ここで、スランプフロー値の測定では、図
１（Ａ）（側面図）と図１（Ｂ）（上面図）で示すスラ
ンプコーン１（上面直径：１０cm、高さ：３０cm）を用
いて行われる。スランプコーン１は側面に取手２と底部
に脚部３を有している。スランプコーン１にコンクリー
ト試料を１層で突き固めを行わずに詰める。スランプコ
ーン１の上面をならした後、スランプコーン１を静かに
鉛直に引き上げる。このときの引き上げる速度は、２〜
３秒毎に３０cmとする。コンクリートが停止した後に、
コンクリートの直径を直交方向に２箇所測定し、この２
つを平均し、スランプフロー値とする。

【００２１】また、５００mmフロー時間の測定は、上述
したスランプフロー値の測定においてスランプコーン１
の引き上げからコンクリート試料のスランプフロー値が
５００mmに達する時間を測定するものである。また、充
填高さの測定では、図２に示すように、充填室４、測定
室５及びこれら２室の境界部に純間隔３５mmで鉄筋（１
３mm、異形棒鋼）を配置した障害部６を設けたＵ型充填
装置７により行われる。障害部６にあるゲートを閉めた
状態で片側にコンクリート試料を詰め、一気にゲートを
開け、障害物６を通過したあとのコンクリートについて
充填高さＨを測定する。

【００２２】なお、表３の性能評価では、土木学会の高
流動コンクリートの設計・施工指針に準じて、スランプ
フロー値が６５±５cm、５００mmフロー時間が３〜１０
秒、Ｕ形充填試験における充填高さが３０cm以上を基準
値としている。一方、前述の高流動コンクリートに使用
される有機系物質（高性能ＡＥ減水剤、分離低減剤）が
放射線の影響を受けた時の分解の挙動は、電気炉内で加
熱したときの４００℃付近の分解の挙動と一致し、４０
０℃付近で有機系物質を構成する成分のモノマー（単量
体）やその酸化物がガスとして発生することが知られて
いる。そこで、前記熱分析試験では、水硬性組成物を加
熱し、４００℃付近での挙動を熱重量測定装置に発生気
体の分析装置を連結して観察した。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】上述した表３のNo. １、２、３の試験結果より、無機系
減水剤の配合量を増大することによってスランプフロー
値が大きくなり、流動性の向上効果が確認された。これ
により、本実施形態の水硬性組成物は、無機系減水剤を
配合することにより高流動性を有することが判明した。

【００２５】また、表３のNo. ３、７、１１の試験結果
より、無機系減水剤の配合量を一定にし、無機系分離低
減剤の配合量を増大することによって５００mmフロー時
間が長くなっており、本実施形態の水硬性組成物におけ
る分離抵抗性が高くなっていることが判明した。

【００２６】また、表２のNo. ３、７、１２において
は、充填高さが高い値を示しており、流動性及び分離抵
抗性が共に良好となって十分な自己充填性が得られるこ
とが分かった。これにより、本実施形態の水硬性組成物
は、無機系減水剤及び無機系分離低減剤を配合すること
により、高充填性を有することも判明した。

【００２７】また、熱分析試験の結果、本実施形態の水
硬性組成物は、４００℃付近では有機系物質の分解によ
るガスの発生や重量変化は観察されず、放射線の影響を
受ける環境においても安定であることが確認された。こ
れは、本実施形態の水硬性組成物には、時間の経過とと
もに分解しやすい有機系物質が含有されておらず、添加
剤として無機系減水剤、無機系分離低減剤を使用してい
るので、コンクリート成分が長期に渡って安定すること
を示しているのである。これにより、本実施形態の水硬
性組成物からなる生成物及び本実施形態の水硬性組成物
を用いた構造物は、耐久性が大幅に向上する。

【００２８】また、本実施形態の水硬性組成物を、例え
ば放射性廃棄物処分施設の建設材料として利用すると、
有機系物質が含有されていないのでキレート錯体の形成
による放射性核種の移動速度の増加を抑制することがで
き、通常の施工技術で、建設コストを抑えながら上記施
設を構築することが可能となる。

【００２９】したがって、本実施形態の水硬性組成物
は、無機系減水剤及び無機系分離低減剤を含有したこと
によって高流動性、高分離抵抗性、高充填性を示し、打
設時の締め固めが不要となるので、コンクリートやモル
タルの施工技術を飛躍的に改善することができる。特
に、放射性廃棄物の近くなど、人の接近が難しい施工箇
所でもコンクリートの締め固めのための要員を配置する
必要がないため、より安全に施工することが可能とな
る。

【００３０】また、本実施形態の水硬性組成物は、有機
系物質が含有されていないのでコンクリート成分の長期
的な安定性を図ることができ、放射能施設などの建設材
料に使用しても、材料強度、遮水性、核種の保持性能、
耐久性を長期に渡って十分に確保することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の水硬性組成物によると、無機系物質に属する減水
剤を含有したことによって高流動性及び高充填性を示
し、打設時の締め固めが不要となるので、コンクリート
やモルタルの施工技術を飛躍的に改善することができ
る。また、本発明の水硬性組成物は、有機系物質が含有
されていないのでコンクリート成分の長期的な安定性を
図ることができ、放射能施設などの建設材料に使用して
も、材料強度、遮水性、核種の保持性能、耐久性を長期
に渡って十分に確保することができる。

【００３２】また、請求項２記載の水硬性組成物による
と、請求項１記載の効果を得ることができるとともに、
高分離抵抗性を示すので、さらに充填性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコンクリート試料のスランプコー
ン値を測定する使用するスランプコーンの形状を示す図
である。

【図２】本発明に係るコンクリート試料の充填高さを測
定するＵ形充填装置を示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 22/12 Ｃ０４Ｂ 22/12 22/14 22/14 Ａ 22/16 22/16 Ｚ 24/42 24/42 Ａ // Ｃ０４Ｂ 103:30 (72)発明者武田均東京都新宿区西新宿一丁目25番１号大成建設株式会社内Ｆターム(参考） 4G012 PA06 PB03 PB06 PB08 PB09 PB10 PB13 PB27 PB41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水硬性物質粉体、水からなる水硬性組成
物、或いは、水硬性物質粉体、水、細骨材からなる水硬
性組成物、或いは、水硬性物質粉体、水、細骨材、粗骨
材からなる水硬性組成物において、無機系物質に属する
減水剤を含有したことを特徴とする水硬性組成物。
【請求項２】請求項１記載の水硬性組成物に、無機系
物質に属する分離低減剤を含有したことを特徴とする水
硬性組成物。