JP2003012362A - 超速硬水中不分離性セメント組成物およびこれを用いた水中コンクリートの製造方法 - Google Patents

超速硬水中不分離性セメント組成物およびこれを用いた水中コンクリートの製造方法

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JP2003012362A
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光芳 岡田
Tatsuto Onishi
達人 大西
Hiroshi Kuga
比呂氏 久我
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Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、超速硬セメントに、フライアッシ
ュとセルロース系水中分離性混和剤と減水剤を添加する
ことによって、水中打設を行なっても水の汚濁が少な
く、不分離性およびセルフレベリング性がありしかも短
期材齢強度の得られる超速硬水中不分離性およびセルフ
レベリング性セメント組成物で、これを移動式バッチャ
ミキサで練り混ぜ水中に打設できるようにするものであ
る。 【解決手段】超速硬セメント質量に対する置換率で流動
化助剤の混和材としてのフライアッシュを20〜30重
量%、水中不分離性混和剤としてセルロース系水中分離
性混和剤を0.5〜0.7重量%、減水剤としてメラミ
ン系高性能減水剤を2.0〜3.5重量%添加した超速
硬水中不分離性セメント組成物である。

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、超速硬水中不分
離性セメント組成物およびこれを用いた水中コンクリー
トの製造方法に関する。特に、水中コンクリートの打設
において水の汚濁が少なく、不分離性およびセルフレベ
リング性があって、しかも初期材齢強度の高い水中コン
クリートの得られる超速硬水中不分離性セメント組成物
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】水中でコンクリートを打設する場合、こ
れに用いるコンクリートやその打設方法にはこれまで各
種の制限がなされていた。例えば、セメント配合では水
/セメント比は50%以下、単位セメント量は370kg
/m以上とされ、一般的な打設方法としてはトレミー
管もしくはコンクリートポンプを用い、打設環境も流速
が5cm/s以下の静水中とされていた。しかし、このよ
うにしても材料分離による水質汚濁は激しく、またコン
クリートの充填性やセルフレベリング性が小さいといっ
た問題があった。
【0003】そこで従来の水中コンクリートの施工にあ
っては、水中不分離性混和剤を混和して材料の分離抵抗
を高めて水質汚濁を少なくし、また充填性やセルフレベ
リング性を向上することが行われてきた。しかしなが
ら、この場合にあっても一般的な打設環境として流速が
5cm/s以下の静水中とされることや、打設方法として
トレミー管もしくはコンクリートポンプを用いる点は変
わることがなく、凝結時間が通常のコンクリートと比較
して5〜10時間程度遅延するなど問題を生じていた。
【0004】こうした問題を解決するためにセメントに
超速硬セメントを用いることが考えられるが、超速硬セ
メントは凝結時間が非常に短く、凝結遅延剤を使用した
としても可使時間は30〜40分程度であるから、これ
を生コンクリートプラントから出荷して使用することは
現実問題として出来ず、超速硬セメントを水中コンクリ
ートとして使用することは今まではできなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、超速硬セ
メントに、フライアッシュとセルロース系水中不分離性
混和剤と高性能減水剤を添加することによって、水中打
設を行なっても水の汚濁が少なく、水中不分離性および
セルフレベリング性があり、しかも短期材齢強度の高い
コンクリートの得られる超速硬水中不分離性セメント組
成物を得ようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、超速硬セメ
ントに、セメント質量に対する置換率で流動化助材の混
和材としてのフライアッシュを20〜30重量%、水中
不分離性混和剤としてセルロース系水中不分離性混和剤
を0.5〜0.7重量%、減水剤としてメラミン系高性
能減水剤を2.0〜3.5重量%添加した超速硬水中不
分離性セメント組成物(請求項1)および請求項1記載
の超速硬水中不分離性セメント組成物を用いてコンクリ
ートを水中打設するにおいて、移動式バッチャミキサを
用いることを特徴とする水中コンクリートの製造方法
(請求項2)である。
【0007】
【発明の実施の形態】この発明の超速硬水中不分離性セ
メント組成物は、超速硬セメントと、混和材としてのフ
ライアッシュと、水中不分離性混和剤としてセルロース
系水中不分離性混和剤と、高性能減水剤としてメラミン
系高性能減水剤とからなるものである。
【0008】フライアッシュは流動化助材の混和材とし
て用いるものであるが、これを超速硬セメント質量に対
し20〜30重量%混合する。後記試験例が示すよう
に、これが20重量%未満或いは30重量%超であると
超速硬セメントを用いたコンクリートの流動化およびセ
ルフレベリング性が十分でない。
【0009】フライアッシュは超速硬セメントと比較し
て粒度が大きいので、超速硬セメントにフライアッシュ
を混合するとその混合物は粒度範囲が拡大され、単位当
たりの混練水で混練した場合の流動化を促進させてセル
フレベリング性を向上させることになる。その結果とし
て、混練水を減少させることができるようになって水中
の不分離性を低減させるものと考えられる。また、フラ
イアッシュの混合はセメントの発熱温度を低下させ打設
したコンクリートのひび割れの発生を防止するうえでも
有効である。
【0010】セルロース系水中不分離性混和剤は水中で
セメント組成物と骨材との分離を抑制するのに用いるも
のであるが、その添加量はモルタルについて行った後記
試験例が示すように0.5〜0.7重量%とする。これ
が0.5重量%未満であると水中打設で実用上必要とさ
れている濁度500ppmを超えて効果なく、また0.7
重量%を超えると部分的にフロー値が150mmより小
さくなる傾向が表れるとともに、硬化強度が低下する。
高性能減水剤は、後記実験例が示すようにメラミン系高
性能減水剤が好ましく、またその添加量はコンクリート
について行った実験から分かるように2.0〜3.5重
量%である。これが2.0重量%未満或いは3.5重量
%超であると、スランプフロー値が50cm未満となっ
てセルフレベリング性の点で好ましくない。この発明の
超速硬水中不分離性セメント組成物を用いてコンクリー
トを水中打設するには、後記試験例が示すように、移動
式バッチャミキサを用いて練り混ぜることが十分に可能
である。
【0011】試験例1 表1に示す使用材料を用い、表2に示す水中不分離性混
和剤と高性能減水剤を添加してモルタルを調製した。こ
れについて、フロー値、濁度、pH、凝結時間、材齢3
時間強度を測定した。なお、フロー値については、水中
不分離剤および高性能減水剤を添加した直接の影響を調
べるために、 JIS R 5201 に基づいてモルタルについて
行った。また濁度については、「コンクリート用水中不
分離性混和剤品質規格」(JSCE 1991)(コンクリートラ
イブラリー67,社団法人土木学会)付属書2[水中不
分離性コンクリートの水中分離度試験方法(案)]に準
じて測定した。
【0012】この実験において、フロー値は150mm
以上、濁度は500ppm以下、pHは10.5以下のも
のを良好とした。また、凝結は始発が18分以上のも
の、終結が26分以上のものを良好とした。圧縮強度は
24N/mm以上を良好とした。その結果を、上記の基
準に基づいて○、×で表3に示した。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】その結果、表3のNo.9および10に示す
ように、水中不分離性混和剤としてセルロース系水中不
分離性混和剤を0.5〜0.7重量%用いた場合で、し
かもメラミン系高性能減水剤を用いた場合に、目標値で
あるフロー値が150mm以上、材齢3時間強度が24N
/mm以上、その他、pH、凝結の条件を満足すること
がわかる。また、濁度についても500ppm以下の目標
が達成されていることがわかる。
【0017】水中不分離性混和剤としてセルロース系水
中不分離性混和剤を用い、しかも高性能減水剤としてメ
ラミン系高性能減水剤を用いても、表3のNo.7およびN
o.8に示すように、セルロース系水中不分離混和材の添
加量が本発明の範囲から外れた場合は濁度は目標値を満
足しない。
【0018】さらに、表3のNo.3ないしNo.6に示すよ
うに、セルロース系水中不分離性混和剤を用いても、高
性能減水剤をメラミン系でなくナフタリンスルホン酸系
の高性能減水剤を用いた場合は、フロー値または濁度の
いずれか或いはその双方が目標値を達成することができ
ないものとなっている。また、No.15 〜No.18 およ
びNo.24 〜No.27 に示すように逆に高性能減水剤に
メラミン系を使用しても、水中不分離性混和剤をアルカ
リ系または多糖類ポリマー系とすると、これまたフロー
値または濁度のいずれかが目標値を達成することができ
ないものとなっている。
【0019】さらに、No.19 〜No.22 に示すように
高性能減水剤をナフタリンスルホン酸系とし、水中不分
離性混和剤を多糖類ポリマー系としたものは、フロー値
または濁度のいずれかが目標値を達成していないが、特
に濁度の目標達成が難しくなっている。また、これらの
中には材齢3時間強度が24N/mmを達成していない
ものもある。
【0020】メラミン系高性能減水剤に添加量について
は、表3の No. 9組成を用いたコンクリートについてそ
の添加量を変化させて試験をした。なお、試験は JSCE
1991(土木学会)で行った。その結果は図1の通りであ
った。図1に示すように、メラミン系高性能減水剤は、
2.0〜3.5重量%添加した場合でスランプフローの
条件を満足することが分かる。なお、この場合のスラン
プフローはコンクリートで50cm以上が好ましい範囲
である。
【0021】結局、水中不分離性混和剤としてセルロー
ス系水中不分離性混和剤を用いまたメラミン系高性能減
水剤を用いた場合で、しかもセルロース系水中不分離性
混和剤を0.5〜0.7重量%、メラミン系高性能減水
剤を2.0〜3.5重量%の範囲で用いた場合に、フロ
ー値、濁度その他の条件もすべて達成することが可能で
ある。
【0022】試験例2 表4に示す超速硬性水中不分離性セメント組成物を用い
て各種コンクリートを調製した。このコンクリートの温
度、スランプ、スランプフロー、濁度、空気量、圧縮強
度、懸濁物質量を測定した。その結果を表5に示した。
この表5の中から混和剤の種類ごとに混和材置換率とス
ランプフローの関係を抽出し図2に示した。また、混和
材の種類ごとに混和材置換率と懸濁物質量の関係を抽出
し図3に示した。
【0023】
【表4】
【0024】
【表5】
【0025】図2に示すように、目標値のスランプフロ
ー50cm以上を得るためには、フライアッシュの置換
率は20〜30重量%が好ましい。また、図3からは懸
濁物質量が30mg/l以下とするためには、フライア
ッシュ20〜30重量%の範囲が好ましいことがわか
る。
【0026】試験例3 本発明の超速硬性水中不分離性セメント組成物を用いた
コンクリートの練り混ぜ性能テストを、移動式バッチャ
ミキサとモービルミキサを用いて行なった。試験方法
は、「ミキサで練り混ぜたコンクリート中のモルタル差
及び粗骨材量の差の試験方法(JISA 1119)」に準じて行
なった。その結果は表6に示す通りであった。
【0027】
【表6】
【0028】表6に示すように、本発明の超速硬水中不
分離性セメント組成物を用いたコンクリートは、コンク
リート中のモルタルの単位容積質量の差、コンクリート
中の単位粗骨材量の差のいずれの項においても移動式バ
ッチャミキサを用いた方が優れており、移動式バッチャ
ミキサによって超速硬水中不分離コンクリートの練り混
ぜが十分に可能であることが分かる。
【0029】[実施例1]表7の超速硬水中不分離性セ
メント組成物を用いて、河川の護岸補強に類して、水深
1.5mで水中コンクリート基礎を構築する工事をおこ
なった。基礎幅は1.8m×40.0m、高さ1.5m
の基礎構造物を高さ方向に4分割し、下部から午前、午
後、翌日午前、午後の4回に分けて2日間で超速硬水中
不分離コンクリートを順次打設して完成した。
【0030】施工は、各材料を質量で計量し2軸ミキサ
を有する小野田バッチャミキサ車(商品名)を現場に2
台設置し、練り混ぜた超速硬水中不分離性コンクリート
をホッパで受け、クレーン車を用いて現場まで移動させ
て打設した。打設現場では濁りもなく、材齢3時間で2
0N/mm以上の圧縮強度が得られ短い工期で施工が
可能となった。
【0031】
【表7】
【0032】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば超速硬
水中不分離性セメント組成物の施工が、水中汚濁もなく
高セルフレベリングのもとで効率よく行われ、しかも強
度もこの種の施工での目標値である材齢3時間で24N
/mm以上の圧縮強度が得られ短い工期で施工が可
能となったものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】メラミン系高性能減水剤添加量とスランプフロ
ーの関係を示した線図。
【図2】混和材の種類ごとに混和材置換率とスランプフ
ローの関係を示した線図。
【図3】混和材の種類ごとに混和材置換率と懸濁物質量
の関係を示した線図。
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 111:62 C04B 111:62 111:74 111:74 (72)発明者 久我 比呂氏 東京都台東区柳橋2丁目17番4号 小野田 ケミコ株式会社内 Fターム(参考) 4G012 PA27 PB35 PB40 PC03 PC08 PC11 PC12 PD01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超速硬セメントに、セメント質量に対す
    る置換率で流動化助材の混和材としてのフライアッシュ
    を20〜30重量%、水中不分離性混和剤としてセルロ
    ース系水中不分離性混和剤を0.5〜0.7重量%、減
    水剤としてメラミン系高性能減水剤を2.0〜3.5重
    量%添加した超速硬水中不分離性セメント組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の超速硬水中不分離性セメ
    ント組成物を用いてコンクリートを水中打設するにおい
    て、移動式バッチャミキサを用いることを特徴とする水
    中コンクリートの製造方法。
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