JP2004331436A - 繊維混入高流動コンクリート - Google Patents

Abstract

【課題】繊維混入高流動コンクリートの硬化性状を犠牲にしないでフレッシュ性状を改善する。
【解決手段】水，セメント，細骨材，粗骨材，短繊維，混和剤（高性能ＡＥ減水剤）および特殊混和剤を配合したスランプフロー値５０ｃｍ以上の高流動コンクリートにおいて，前記の特殊混和剤として，スルホン基を有する芳香族化合物および／またはその塩とアルキルトリメチルアンモニウム塩とからなる特殊混和剤を配合することを特徴とする繊維混入高流動コンクリートである。このコンクリートは，そのフレッシュ性状において，粘性が低くても材料分離抵抗と繊維の分散性とに優れる。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，繊維混入高流動コンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スランプフローが５０ｃｍ以上を有する高流動コンクリートは，その流動特性を生かして高密度配筋部や配筋不可能な狭隙部等の充填に利用されているが，高流動コンクリートの硬化性状において高い強度や靭性が求められる場合には，短繊維混入による補強法が知られている。
【０００３】
例えば，特許文献１には，水，セメント，細骨材，粗骨材，短繊維，混和剤（高性能ＡＥ減水剤）および増粘剤を配合したスランプフロー値５０ｃｍ以上の高流動コンクリートが記載されており，増粘剤としてウエランガムを使用し，短繊維として波形ポリプロピレン短繊維を配合する例が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３２７６０８０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高流動コンクリートに対し，所望の強度と靭性が十分に発揮できるような量の短繊維を混入すると，一般に流動性が低下して自己充填性能が失われる。また，流動性を確保するために粉体量と単位水量とを増加し且つ高性能ＡＥ減水剤を増量すると材料分離を起こし易くなる。このため，材料分離抵抗を高めるための特殊混和剤として増粘剤を使用することが好ましい。前記の特許文献１ではこのための増粘剤としてウエランガムの使用を推奨している。
【０００６】
確かにウエランガムはこれまでに知られた他の増粘剤に比べると適度な流動性と材料分離抵抗とを兼備させるには有効に作用するが，その増粘効果によって，長距離のポンプ圧送性が悪くなったりする。すなわち，高い流動性と優れた材料分離抵抗とを，粘性を高めることによって確保する場合には，粘性が高いことによる弊害，例えばポンプ圧送性や作業性（バイブレータによる締固め）に劣るという問題が付随する。
【０００７】
したがって，ポンプ圧送性や作業性を考慮すると，それほど粘性を高めずに，高い流動性と材料分離抵抗とを確保することが望ましい。本発明は，この要求を満たすことを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば，前記の課題を解決した高流動コンクリートとして，水，セメント，細骨材，粗骨材，短繊維，混和剤（代表的には高性能ＡＥ減水剤）および特殊混和剤を配合したスランプフロー値５０ｃｍ以上の高流動コンクリートであって，その特殊混和剤として，スルホン基を有する芳香族化合物および／またはその塩と，アルキルトリメチルアンモニウム塩とからなる特殊混和剤を配合したことを特徴とする繊維混入高流動コンクリートを提供する。配合する短繊維は無機繊維または有機繊維を使用するが，有機繊維としてはビニロン繊維またはポリプロピレン繊維が好ましく，特に波形ポリプロピレン繊維が好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明者らは，特許文献１の繊維混入高流動コンクリートを提案し，それ以後も種々の試験を行ってきたが，スルホン基を有する芳香族化合物および／またはその塩とアルキルトリメチルアンモニウム塩との混合体からなる特殊混和剤を使用した場合には，特許文献１に記載のウエランガムに比べて，低い粘性を維持しながら高流動性と材料分離抵抗とを同時に満たすことができることを知った。
【００１０】
ここで，スルホン基を有する芳香族化合物および／またはその塩（これらを化合物（α）と呼ぶことがある）としては，ｐ−トルエンスルホン酸，スルホサルチル酸，ｍ−スルホ安息香酸，ｐ−スルホ安息香酸，ｐ−フェノールスルホン酸，ｍ−キシレン−４−スルホン酸，クメンスルホン酸，スチレンスルホン酸等，およびこれらの塩が挙げられる。これらを２種以上併用してもよい。化合物（α）が重合体である場合は，平均分子量は５００未満であることが好ましい。
【００１１】
また，アルキルトリメチルアンモニウム塩（これらを化合物（β）と呼ぶことがある）は，炭素数１０〜２６のアルキル基を有するものが好ましい。具体的には，ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド，ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド，オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド，オクタデシルトリメチルアンモニウムブロマイド，タロートリメチルアンモニウムクロライド，タロートリメチルアンモニウムブロマイド，水素化タロートリメチルアンモニウムクロライド，水素化タロートリメチルアンモニウムブロマイド等が挙げられ，これらを２種以上併用してもよい。水溶性と増粘効果との観点から，具体的には，ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド，オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド等が好ましい。
【００１２】
特に，化合物（α）がｐ−トルエンスルホン酸またはその塩であり，化合物（β）がヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩である組み合わせが好ましい。
【００１３】
化合物（α）と化合物（β）とは，化合物（α）／化合物（β）＝９０／１０〜１０／９０，好ましくは７５／２５〜２５／７５，さらに好ましくは６０／４０〜４０／６０の重量比で使用することが好ましい。また，化合物（α）と化合物（β）とは，セメント１００重量部に対して化合物（α）と化合物（β）との合計で０．１〜２０重量部の比率で使用することが好ましい。
【００１４】
本発明は，水，セメント，細骨材，粗骨材，短繊維，混和剤および特殊混和剤を配合することによってスランプフロー値５０ｃｍ以上の繊維混入型の高流動コンクリートを得る場合に，その特殊混和剤として化合物（α）と化合物（β）とからなる特殊混和剤を使用する点に特徴を有しており，このコンクリートを構成する他の材料については，従来より知られているものを使用することができる。例えば，混和剤としては，代表的には高性能ＡＥ減水剤を使用することができ，高性能ＡＥ減水剤としては，例えばポリカルボン酸系，メラミンスルホン酸やアミノスルホン酸系，ポリエーテル系などのものが使用できる。
【００１５】
セメントとしては，普通ポルトランドセメントが使用できるが，セメント以外の粉体材料として，石粉，高炉スラグ微粉，シリカフューム，フライアッシュ等の粉体材料を併用することができる。粗骨材としては，最大寸法２５ｍｍ以下のものであるのがよく，細骨材としては特に制限はない。
【００１６】
配合する短繊維としては，炭素繊維，ガラス繊維，鋼繊維などの無機繊維，或いはビニロン繊維，ポリプロピレン繊維，アラミド繊維などの有機繊維が使用できる。有機繊維としてはポリプロピレン繊維が好ましく，ポリプロピレン繊維としては，形状が直線的なストレート形ポリプロピレン短繊維または波形のポリプロピレン短繊維を使用することができる。ストレート形ポリプロピレン短繊維は，コンクリートへの配合に適するような繊維径と繊維長さ，例えば繊維径１０００〜９０００デニールと，繊維長さ５〜６０ｍｍをもつ自己支持性形状（一端支持でも曲がらないような自己支持性形状）の直線状（ストレート形）のポリプロピレン短繊維を意味する。波形ポリプロピレン短繊維は，ストレート形ポリプロピレン短繊維を波形に成形したものであり，成形後の繊維径と繊維長さについてはストレート形のものと実質的に変わりはない。繊維が波形であるとは，山と谷が理想的には同ピッチで交互に繰り返すように，成形または加工されたものを言い，外部より応力が加わっていない状態ではその波形の形状を維持している。繊維が波形であると，ストレート形よりもコンクリートとの付着強度が高くなってクラックの発生を抑制し，さらに微細なクラックが発生してもそのクラックの進展を防ぎ，クラックを分散させる作用を示す。
【００１７】
短繊維を配合した高流動コンクリートにおいて，化合物（α）と化合物（β）とからなる特殊混和剤を使用した場合には，特許文献１のようにウエランガムを使用した場合よりも，低い粘性を維持しながら十分な高流動性と材料分離抵抗とを示し且つ短繊維を良好に分散できることが判明したが，そのような作用が得られるのは，次のような理由によるものと考えられる。
【００１８】
高流動性コンクリート中に化合物（α）と化合物（β）とを添加すると両化合物は短時間で均一に会合体を形成し，この会合体が該コンクリートの流動性を損なうことなく且つ粘性を大きく高めることなく，材料分離抵抗を付与するように作用する。また，この会合体は，高流動性コンクリート中の短繊維を一定に分散させるとともに余剰水分を捕捉する性質を有するので，経時的なブリーディング水の発生を抑制し，このことも，材料分離抵抗を高めるのに有効に作用する。さらに，未だ固まらないコンクリートの水相中では，化合物（α）と化合物（β）とのいわゆる紐状ミセル会合体を形成し，これが高い流動性を維持しながら適度な粘性を付与できるものとも考えられる。そして，この紐状ミセル会合体の形成は，材料分離抵抗性を高め且つ短繊維の分散を良好にするものと考えられる。
【００１９】
【実施例】
スランプフローが６６ｃｍの高流動コンクリート（対照例）に対して，無機または有機繊維を配合し且つ化合物（α）と化合物（β）とからなる特殊混和剤を配合した場合（実施例）のフレッシュ性状と硬化性状とを調べ，特許文献１のウエランガムを配合した場合（比較例）と比較した。練り混ぜは容量１００Ｌの強制２軸ミキサーを用いて行った。これらのコンクリートの配合を表１に，それらのフレッシュ性状を表２に，そして，硬化性状を表３に示した。使用材料は次のとおりである。
【００２０】
〔使用材料〕
セメント：普通ポルトランドセメント
砂：山砂
砂利：砕石
混和剤
・高性能ＡＥ減水剤：株式会社エヌエムビー製の商品名ＳＰ８Ｓ（ポリカルボン酸系の標準型）
短繊維
・鋼繊維：株式会社ブリジストン製の商品名タフグリップ（径 ０．６ｍｍ， 長さ３０ｍｍでフック付き）
・ビニロン繊維：クラレ株式会社製の商品名クラテック（径４０００デニール， 長さ３０ｍｍ）
・ポリプロピレン繊維：萩原工業株式会社製の商品名ポリウェーブ （径３２００デニール， 長さ３０ｍｍの波形ポリプロピレン短繊維）
増粘剤
・ウエランガム：三晶株式会社製
特殊混和剤
・化合物（α）：ｐ−トルエンスルホン酸ナトリウム液（花王株式会社製）
・化合物（β）：ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド液（花王株式会社製）
・化合物（α）と（β）の割合：α／βの重量比＝５０／５０
【００２１】
【表１】

【００２２】
【表２】

【００２３】
【表３】

【００２４】
表２および表３の結果から，増粘剤としてウエランガムを使用した比較例に比べて，化合物（α）と化合物（β）とを使用した本発明実施例の場合には，スランプフロー５０ｃｍに達する時間が短くなっていることがわかる。また，スランプフロー自身も実施例の方が高くなっている。他方，硬化性状は比較例と実施例とでは実質的な差はなく，同等の強度および曲げ特性が得られている。このことは，化合物（α）と化合物（β）とからなる特殊混和剤は，ウエランガムに比べて，粘性を高くしないで，材料分離抵抗性や，材料の分散性の向上に寄与することを示している。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によると，繊維混入高流動コンクリートについて，従来のものよりも，低い粘性で高流動性と材料分離抵抗性とを同時に発現でき且つ短繊維の分散性も良好に維持できる。このため，狭い隙間や空隙に対する充填性が良好となり，無配筋箇所なども十分な強度と曲げ強度とが得られる。また，低粘性であることから長距離のポンプ圧送性や作業性（バイブレータによる締固め性）に優れる。このようなことから，本発明の繊維混入高流動コンクリートは例えば橋梁の調整目地コンクリートや断面修復時の補修コンクリートとして有利に適用できる。

Claims (7)

1. 水，セメント，細骨材，粗骨材，短繊維，混和剤および特殊混和剤を配合したスランプフロー値５０ｃｍ以上の高流動コンクリートにおいて，前記の特殊混和剤として，スルホン基を有する芳香族化合物および／またはその塩とアルキルトリメチルアンモニウム塩とからなる特殊混和剤を配合することを特徴とする繊維混入高流動コンクリート。
2. 混和剤は高性能ＡＥ減水剤である請求項１に記載の繊維混入高流動コンクリート。
3. 短繊維が無機繊維または有機繊維からなる請求項１または２に記載の繊維混入高流動コンクリート。
4. 有機繊維はビニロン繊維またはポリプロピレン繊維である請求項３に記載の繊維混入高流動コンクリート。
5. 短繊維の配合量が０．１〜２．０容積％である請求項１ないし４のいずれかに記載の繊維混入高流動コンクリート。
6. 特殊混和剤の配合量がセメント１００重量部に対し０．１〜２０重量部である請求項１ないし５に記載の繊維混入高流動コンクリート。
7. 石粉，高炉スラグ微粉，シリカフューム，フライアッシュの一種または二種以上がさらに配合されている請求項１ないし６に記載の繊維混入高流動コンクリート。