JP2001322851A - 凝結遅延剤およびセメント凝結調整方法 - Google Patents

凝結遅延剤およびセメント凝結調整方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、セメントの水和反応による凝結硬化
を遅延させる際に、温度による影響を受けにくく且つ徐
放的に遅延作用を発現させることが可能な徐放性の凝結
遅延剤を提供すること、及び該凝結遅延剤を添加して凝
結時間を調節するセメント凝結調整方法を提供すること
を課題とするものである。 【解決手段】本発明の解決手段は、セメントに添加する
凝結遅延剤であり、凝結遅延成分の表面の一部が水に不
溶な付着体で覆われていることを特徴とする凝結遅延剤
にある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主としてセメン
ト、モルタル及びコンクリート等の凝結硬化を遅らせる
ために使用する凝結遅延剤、及び該凝結遅延剤を使用す
るセメント凝結調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】セメントは、水と接触することによりそ
の粒子表面で水和反応が起こり、水和物を生成し、凝結
硬化することによって所定の強度を発現するものであ
る。施工にあたっては、この水和反応によりセメントが
凝結硬化する前に、セメントやモルタル、あるいはコン
クリートを所定形状の型枠に注入し、型枠全体に隙間な
く充填させる必要がある。従って、このようなセメント
の凝結硬化を遅らせて作業時間を確保するために、従
来、オキシカルボン酸またはその塩、砂糖、硫酸亜鉛な
どに例示される遅延剤や超遅延剤などを添加する手段が
講じられている。
【０００３】しかしながら、セメントの水和反応は化学
反応であるため温度に極めて影響されやすく、温度が高
い場合には水和反応が促進されて急速に凝結することと
なる。従って、いわゆる暑中コンクリートのように、温
度の高い条件においてコンクリートを打設した場合に
は、セメントの水和反応が急速に進行するため、その水
和反応の際に放出される熱（以下、「水和反応熱」とも
いう）によってコンクリートの内部温度が高温になりや
すい。このような高温状態で凝結硬化したコンクリート
は、温度の低下とともに徐々に収縮することとなり、そ
の結果として、ひび割れ（以下「温度ひび割れ」ともい
う）を生じることとなる。
【０００４】さらに、大型構造物などに充填するマスコ
ンクリートでは、コンクリートの表面付近では外部への
熱の放散によって比較的低温に保たれたまま水和反応が
起こり、一方、内部では断熱状態となるために、セメン
トの水和反応熱が蓄積されて温度が上昇し易い傾向にあ
る。従って、マスコンクリートにおいては、表面付近と
内部とに温度差および凝結硬化の速度に差が生じやす
く、これによって同じく温度ひび割れが生じやすいとい
う問題がある。
【０００５】このような暑中コンクリートや、マスコン
クリートに単に前記遅延剤等を添加するだけでは、セメ
ントの水和反応の開始時期を遅らせることは可能である
が、その効果が長く持続せず一時的なものであるため
に、遅延剤の効果が無くなり次第、直ちに水和反応が開
始され急速に凝結硬化するものとなる。したがって、そ
の後の温度上昇量は、凝結遅延剤を添加しない場合とあ
まり変わらないものとなり、上記と同様に温度ひび割れ
を生じるものとなる。
【０００６】このような要請の下、前記遅延剤等を水溶
性のカプセル材によってカプセル化したもの（以下「カ
プセル化遅延剤」ともいう）が知られている。かかるカ
プセル化遅延剤を使用した場合には、セメントの水和反
応熱によって温度が上昇する際に、所定の温度以上にな
ると水溶性のカプセル材が溶解され、内部の遅延剤を露
出させてその遅延効果を発現させることにより、セメン
トの水和反応を遅らせることができる。
【０００７】しかしながら、前記カプセル化遅延剤にお
いては、水溶性のカプセル材の溶解速度が温度によって
影響されやすく、例えば、前記暑中コンクリートの場合
には、該水溶性カプセル材が単時間で溶解してしまい、
所望の遅延作用を得られない場合が生じる。
【０００８】また、マスコンクリートのような場合に
は、上述したようにコンクリートの表面付近と内部の温
度差が大きいものとなるため、前記カプセル材の溶解速
度にも差が生じることとなり、表面付近と内部とでは遅
延作用にばらつきが生じることとなる。即ち、温度の低
い表面付近ではカプセル材が溶解せず、遅延作用が働か
ずにセメントの凝結硬化が進行する一方、温度の高い内
部ではカプセル材が溶解して遅延剤が作用し、セメント
の凝結硬化を遅延させるという効果を生じることとな
る。したがって、このようなマスコンクリートでは、コ
ンクリートの表面付近と内部での凝結硬化の程度にもば
らつきを生じるものとなり、脱型時期の判断をより困難
にするという問題を生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、セ
メントの水和反応による凝結硬化を遅延させる際に、温
度による影響を受けにくく且つ徐放的に遅延作用を発現
させることが可能な徐放性の凝結遅延剤を提供するこ
と、及び該凝結遅延剤を添加して凝結時間を調節するセ
メント凝結調整方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究した結果、以下の発明をするに至
った。
【００１１】即ち、本発明の解決手段は、セメントに添
加する凝結遅延剤であり、凝結遅延成分の表面の一部が
水に不溶な付着体で覆われていることを特徴とする凝結
遅延剤にある。
【００１２】凝結遅延成分は、セメントに添加された水
に溶解され、セメントの凝結反応を遅延させるものであ
るが、該凝結遅延成分の表面の一部が水に不溶な付着体
で覆われていれば、水との接触面積が減少し水への溶解
速度が低下する。従って、徐放的に遅延効果を発現させ
ることができる。
【００１３】また、水に不溶な付着体で覆うことによ
り、該付着体が水に溶解されることがないため、温度に
よる影響を受けにくいものとなる。
【００１４】また、前記付着体は、融点が６０℃以上の
ワックスであることが好ましく、このような付着体を使
用すれば、これらを粉体にして乾式の方法で一体化させ
ることができるという利点がある。
【００１５】さらに、本発明の解決手段は、前記凝結遅
延剤をセメントに添加し、セメントの凝結を調整するこ
とを特徴とするセメント凝結調整方法にある。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明に係る凝結遅延剤は、凝結
遅延成分の表面の一部を、水に不溶な付着体で被覆した
ものである。
【００１７】被覆対象となる凝結遅延成分としては、従
来より知られている公知の凝結遅延成分のうち、粒状も
しくは粉末状のものを使用することができる。かかる凝
結遅延成分としては、リグニンスルホン酸、オキシカル
ボン酸、もしくはこれらの塩、砂糖、デキストリン、又
は硫酸亜鉛等を例示することができる。前記凝結遅延成
分の大きさ、形状については特に限定されることはな
く、種々のものを広い範囲で使用することができるが、
中でも粒径が１０〜５００μｍ程度の粒子状のものが好
ましい。
【００１８】一方、水に不溶な付着体は、前記凝結遅延
成分の表面の一部を被覆することによって、該粒子の水
との接触面積を小さくするものである。かかる付着体と
しては、水に不溶で且つ常温で固体である有機化合物な
どを使用することができ、このような付着体としては、
ワックス、パラフィンなどを例示することができる。ま
た、保存性や作業性等を考慮すれば、前記付着体は、常
温において溶融あるいは流動化せず、即ち凝結遅延剤の
粒子同士が付着しにくいものが好ましく、さらに、セメ
ントの水和反応熱による温度上昇にも影響されないもの
が好ましい。具体的には、融点が６０〜１００℃のワッ
クス等を好適に使用することができる。さらに、該付着
体は、粒状のものを好適に使用することができ、その際
の粒径は１００〜１０００μｍが好ましい。
【００１９】前記凝結遅延剤の製造方法としては、凝結
遅延成分の粒子と、前記水に不溶な付着体の粒子とを空
気中で衝突させることによって一体化する、いわゆる乾
式の高速気流衝突法によって製造することが可能である
が、特にその製法には限定されず、その他の公知の方法
でも製造することができる。
【００２０】前記製造方法において、使用する凝結遅延
成分および付着体の粒径や、反応の際の操作温度（即ち
両物質の粘性）を調整することにより、凝結遅延成分の
表面の被覆状態を変化させることができる。即ち、凝結
遅延成分の単位重量当たりの水との接触面積を調節する
ことが可能であり、これによって徐放性の程度（効果を
持続させる時間）を調節することができる。
【００２１】前記製造方法によって製造された本発明の
凝結遅延剤は、凝結遅延成分の表面の一部が、水に不溶
な付着体によって被覆されて形成され、あるいは、水に
不溶な付着体の粒子中に、凝結遅延成分がその一部を埋
没させた状態で一体化して形成されたものとなる。
【００２２】かかる凝結遅延剤は、従来の凝結遅延剤と
同様にして使用することができる。即ち、各種セメント
に骨材や混和材等を混合し、さらに水を混練してセメン
トスラリーを調製する際において、セメント中に本発明
の凝結遅延剤を所定量加えておくことによって、所望の
凝結遅延作用を奏することができる。
【００２３】また、該凝結遅延剤を使用すれば、暑中コ
ンクリートなどの温度が高い条件において打設された場
合にも、その温度に影響されることなく徐放的に凝結遅
延作用を奏することができる。さらに、マスコンクリー
トにおいては、コンクリートの表面と内部との温度差に
かかわらず、均一に且つ徐放的に凝結遅延作用を奏する
ことができる。従って、セメントの水和反応熱による温
度上昇を抑えることが可能となり、温度ひび割れを効果
的に防止することができる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００２５】（実施例の調製）凝結遅延成分としてグル
コン酸ナトリウム（特級試薬、平均粒子径２００μｍ）
５０重量部に、ワックス（日本製蝋社製HI-MIC-1080、
平均粒径４００μｍ、比重０．９３at２０℃、融点８０
℃）５０重量部を混合した後、高速気流衝撃法表面改質
装置（奈良機械製作所製、ハイブリダイザー）を用いて
表面処理を行った。処理後の粒状物を回収し、目開き２
５０μｍの篩を用いてワックス表面に固定化されなかっ
たものを除去することにより、実施例の凝結遅延剤を得
た。
【００２６】処理前の凝結遅延成分の粒子と、処理後の
実施例の凝結遅延剤とを走査型電子顕微鏡により撮影し
た写真をそれぞれ図１、２に示す。図２によれば、表面
処理を行うことにより、ワックス表面にグルコン酸ナト
リウムが埋め込まれ、本発明に係る凝結遅延剤が形成さ
れていることがわかる。
【００２７】（試験１：グルコン酸ナトリウム含有量の
定量）前記実施例の凝結遅延剤を８０℃以上の蒸留水中
で加熱し、ワックスをすべて溶かした後、含まれている
グルコン酸ナトリウムを蒸留水に溶解させ、この溶液中
のグルコン酸ナトリウム量を紫外線分光分析装置を用い
て定量した。その結果、含まれるグルコン酸ナトリウム
は、サンプルの３１．４重量％であった。
【００２８】（試験２：グルコン酸ナトリウムの溶出速
度の測定）得られたサンプルを２０℃の蒸留水に入れ、
攪拌しながら投入後の所定時間経過後に蒸留水を採取
し、蒸留水中のグルコン酸ナトリウム量を紫外線分光分
析装置を用いて定量し、グルコン酸ナトリウムの溶出速
度を測定した。その結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１によれば、ワックスに埋め込まれるこ
とによって凝結遅延成分の表面の一部が覆われているた
め、通常であれば直ちに水に溶解するグルコン酸ナトリ
ウムが、およそ３０分以上に亘って徐々に徐放されてい
ることがわかる。
【００３１】（試験３：セメントの水和発熱速度の測
定）普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント社
製）１００重量部に、得られた凝結遅延剤をグルコン酸
ナトリウム相当量で０．１０、０．１５、０．２０重量
部添加し、水／セメント比を０．５とすることにより、
実施例のセメントペーストを調製した。その後、コンダ
クションカロリーメーターを用いて測定温度２０℃にお
ける前記実施例のセメントペーストの水和発熱速度を測
定した。結果を図３に示す。
【００３２】（比較例）普通ポルトランドセメント（住
友大阪セメント社製）１００重量部に従来の凝結遅延剤
としてグルコン酸ナトリウムを０．１０、０．２０重量
部添加し、水／セメント比を０．５として比較例のセメ
ントペーストを調製した。その後、上記と同様にして水
和発熱速度を測定した。結果を図４に示す。
【００３３】図４に示したように、比較例においては、
グルコン酸ナトリウムの添加量を増やすことにより、発
熱速度のピークが遅延されているものの、そのピーク値
の高さはあまり変化していないことがわかる。一方、図
３に示したように、実施例の凝結遅延剤によれば、グル
コン酸ナトリウムの徐放性が作用することによって、セ
メントの水和反応が緩やかに遅延されていることが明ら
かである。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る凝結遅延剤
によれば、温度によって影響を受けにくく、且つ徐放的
に遅延作用を発現させることが可能となる。従って、暑
中コンクリートやマスコンクリートに該凝結遅延剤を使
用すれば、周囲の温度に影響されることなくセメントの
凝結遅延作用を奏することができ、温度ひび割れを効果
的に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】被覆処理する前の凝結遅延成分の粒子を示した
走査型電子顕微鏡写真。
【図２】被覆処理後の凝結遅延剤の一実施例を示した走
査型電子顕微鏡写真。
【図３】本発明に係る凝結遅延剤を使用したセメントペ
ーストの水和発熱速度の測定結果を示したグラフ。
【図４】通常の凝結遅延剤を使用したセメントペースト
の水和発熱速度の測定結果を示したグラフ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セメントに添加する凝結遅延剤であり、
    凝結遅延成分の表面の一部が水に不溶な付着体で覆われ
    ていることを特徴とする凝結遅延剤。
  2. 【請求項２】 前記付着体が、融点が６０℃以上のワッ
    クスである請求項１記載の凝結遅延剤。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の凝結遅延剤をセメ
    ントに添加し、セメントの凝結を調整することを特徴と
    するセメント凝結調整方法。
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