JP2005008485A - セメント組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セメント100部、中空微小球を主体とする耐久性向上材0.02〜3部、及び乾燥収縮低減剤0.2〜6部を含有してなるセメント組成物、さらに、セメント100部に対して、消泡剤1部以下を含有してなる該セメント組成物、並びに、さらに、膨張材を含有してなる該セメント組成物を構成とする。
【選択図】 なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント、耐久性向上材、及び乾燥収縮低減剤を含有してなるセメント組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、骨材性状の悪化やポンプ圧送の確保等から、セメントコンクリート硬化体は、その製造時、所定のワーカビリティーを確保するために、必要以上の水量とセメントが使用されるため乾燥収縮量が大きくなっている。
そのため、ひび割れを生じ、構造物の美観や耐久性を損なう場合があった。
この課題を解決するために、乾燥収縮低減剤を使用する方法や膨張材を使用する方法が提案されている(非特許文献1参照)。
【0003】
一方、寒冷地においては、凍結融解作用による劣化を防ぐ方法として、微細な連行空気を容積で3〜6%導入して、初期養生を充分にすることが行われている(非特許文献2参照)。
しかしながら、微細な連行空気を所定量導入して硬化体を得るには、不安定要因を多く生じ、構造物の美観や耐久性を損なう場合があった。
この不安定要因としては、一般的には、配合の相違によるセメント量、指定スランプの大小、混練り時間、ミキサ形式、並びに、温度、骨材粒度、及び骨材に含有する泥分の日内変動や季節の変化の他に、界面活性剤類や増粘剤の連行空気を押えるための消泡剤、ミキサに使用されるグリス類、及び油類の混入等が挙げられる。
前記不安定要因が原因で連行空気量が変動し、その調整のためにAE剤の使用量を増減させ、連行空気量を3〜6%の所定量導入する作業が行われている。
また、所定の連行空気量が得られないと充分な耐久性が得られないが、必要以上の連行空気量は、空気量に比例して強度低下や美観の低下を生じ、乾燥収縮量が増加する。
そのため、生コンプラントや二次製品製造プラントでは、日に何度か空気量を確認し、調整を行なっているが、日内変動や月内変動が大きな場合があり、大変な労力を必要としている。
この課題を解決するために、ポゾラン反応を呈する中空体を混和する方法が提案されている(特許文献1参照)。
【0004】
【非特許文献1】
セメント・コンクリートNo.538 Dec. 1991
【非特許文献2】
セメント・コンクリート用混和材料、笠井芳夫、小林正几編、昭和 61年5月15日、技術書院発行、第234〜243頁
【特許文献1】
特開平11−189454号公報
【0005】
【発明が解決しょうとする課題】
これら従来の方法では、乾燥収縮低減剤が空気連行性を有するために、細骨材の粒度、ミキシング時間、ミキサの形式、練り量、温度、及び運搬時間等の影響を受け、セメントコンクリートに良質な空気量が確保できない場合があり、また、膨張材やブリーデング低減剤を併用すると凍結融解に対する抵抗性が小さいという課題があった。
また、これら従来の方法であるポゾラン反応を呈する中空体を混和する方法は、添加率が多いことや水比が高いと効果が得られないという課題があった。
【0006】
本発明者は、特定のセメント組成物を使用することによって前記課題が解消できるという知見を得て、本発明を完成するに至った。
【0007】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、セメント100部、中空微小球を主体とする耐久性向上材0.02〜3部、及び乾燥収縮低減剤0.2〜6部を含有してなるセメント組成物であり、さらに、消泡剤及び/又は膨張材を含有してなる該セメント組成物であり、消泡剤が、セメント100部に対して、1部以下である該セメント組成物であり、膨張材が、セメント100部に対して、3〜20部である該セメント組成物である。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0009】
本発明で使用するセメントとしては、低熱、普通、早強、及び超早強等の各種ポルトランドセメント、これらのポルトランドセメントに、高炉スラグやフライアッシュなどを混合した各種混合セメントなどが使用可能である。
本発明において、セメント使用量は、モルタル又はコンクリートの配合等により異なるが、270〜1,000kg/m3が好ましい。270kg/m3未満では構造上の耐久性や強度が得られない場合があり、1,000kg/m3を超えると作業性が得られない場合や、水和発熱や乾燥収縮によるひび割れを生じる場合がある。
【0010】
本発明では中空微小球を主体とする耐久性向上材を使用する。
【0011】
中空微小球の材質は、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、塩化ビニリデン、及びポリフェノールなどがあり、共重合物や架橋体であっても特に限定されるものではなく、高分子球形弾性体からできており、その径は300μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましい。径が300μmを超えると使用量が同じでも強度の低下が大きい場合がある。
中空微小球の使用量は、セメント100部に対して、固形分換算で0.02〜3部が好ましい。0.02部未満では耐久性が得られない場合があり、3部を超えると強度の低下が大きくなり、耐久性の向上が頭打ちになる場合がある。
【0012】
本発明で使用する乾燥収縮低減剤は、ノニオン系界面活性剤の一種で、通常、純分99%以上の液体で、セメントコンクリート硬化体(以下、単に硬化体という)中の細孔にある水に溶解して、蒸発するときの水の表面張力を低下させるものである。
乾燥収縮低減剤の基本構造は、ポリオキシアルキレン重合物を有し、末端に低級アルコール、フェノール、及びアミノ結合物を付加したものである。
具体的には、ポリプロピレングリコール、エチレンオキシドメタノール付加物エチレンオキシド・プロピレンオキシドブロック重合物、エチレンオキシド・プロピレンオキシドランダム重合物、グリコールのシクロアルキル基付加物、グリコールの両端にメチル基を付加した付加物、グリコールのフェニル基付加物、グリコールにメチルフェニル基を付加したブロック重合物、グリコールの両端にエチレンオキサイドメタノールを付加した付加物、及びグリコールにジメチルアミンを付加した付加物等が使用可能である。
乾燥収縮低減剤の使用量は、セメント100部に対して、0.2〜6部であり、0.5〜4部が好ましい。0.2部未満では所定の乾燥収縮低減効果を得ることが難しい場合があり、6部を超えると乾燥収縮低減効果が頭打ちになりコストフォーマンスが悪くなる場合がある。
【0013】
本発明で使用する消泡剤としては、一般的に使用されるもので主成分の化学構造より分類すると、ポリアルキレングリコールエステルなどのポリエステル系、ポリアルキレングリコール誘導体等のグリコール系、ジメチルシリコーンを主成分とするシリコーン系、硫酸化脂肪酸系、及び油溶系ポリマーなどが挙げられる。
消泡剤は、エントラプトエアを消泡できれば品種は特に限定されるものではない。
消泡剤の使用量はエントラプトエア量により変動し、セメント100部に対して、1部以下が好ましい。1部を超えて使用してもそれ以上の消泡効果が得られにくい。
【0014】
本発明で使用する膨張材としては、カルシュウムサルホアルミネート系や石灰系等があり、いずれも使用可能である。
膨張材の粒度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値(以下、ブレーン値という)で2,000〜4,000cm2/gが好ましい。2,000cm2/g未満では未反応物が長期間残存して耐久性が低下する場合があり、4,000cm2/gを超えると水和反応が早く、所定の膨張が得られない場合がある。
膨張材の使用量は、セメントと膨張材の合計100部中、3〜20部が好ましく、5〜15部がより好ましい。3部未満では収縮低減効果が少ない場合があり、20部を超えると膨張量が大きすぎて強度が低下する場合がある。
【0015】
本発明では、さらに、ブリーデング低減剤や減水剤を使用することが可能である。
【0016】
ブリーデング低減剤としては、セルロース系ブリーデング低減剤やバイオポリマー系ブリーデング低減剤が使用可能である。
【0017】
セルロース系ブリーデング低減剤には、カルボキメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、及びヒドロキシエチルエチルセルロースがある。
セルロース系ブリーデング低減剤は、性能的には1%水溶液の粘度が10cp以上が好ましい。粘度が10cp以下ではブリーデング低減効果が少ない。
セルロース系ブリーデング低減剤の使用量は、セメント100部に対して、0.1〜0.5部が好ましい。0.1部未満ではブリーデング低減効果が得にくい場合があり、0.5部を超えるとモルタル又はコンクリートの粘性が増加し、作業性が損なわれる場合がある。
【0018】
バイオポリマー系ブリーデング低減剤は、ウエランガム、キサンタンガム、プルラン、及びグルカンなどの微生物による合成品である。
バイオポリマー系ブリーデング低減剤の使用量は、セメント100部に対して、0.01〜0.5部が好ましい。0.01部未満ではブリーデング低減効果が得にくい場合があり、0.5部を超えるとモルタル又はコンクリートの凝結時間が伸びる場合がある。
【0019】
減水剤としては、AE減水剤、高性能減水剤、及び高性能AE減水剤が本発明で使用可能である。
AE減水剤は、一般土木・建築構造物に使用されるモルタルやコンクリートに使用されるもので、リグニンスルホン酸化合物系、変性ポリオール系、及びオキシカルボン酸塩系がある。
AE減水剤の使用量は形態や使用状況により、セメントと膨張材の合計100部に対して、0.2〜1.5部が好ましい。
また、高性能減水剤は、二次製品コンクリートに使用されるモルタルやコンクリートに使用されるもので、縮合メラミンスルホン酸塩、縮合芳香族スルホン酸塩、及びポリカルボン酸塩等がある。
高性能減水剤の使用量は、セメントと膨張材の合計100部に対して、0.5〜2.0部が好ましい。
さらに、高性能AE減水剤は、高性能減水剤に比べてスランプ保持性能が優れ、高強度コンクリート、高流動コンクリート、及び高耐久性コンクリートなどに使用されるもので、ポリカルボン酸エーテル、架橋ポリマ−、配向ポリマー、ポリエーテルカルボン酸、マレイン酸共重合物、マレイン酸エステル共重合物、マレイン酸誘導体共重合物末端スルホン基を有するカルボキシル基含有多元ポリマー、及びポリカルボン酸グラフトコポリマー又はそれらが複合されたものがある。
高性能AE減水剤の使用量は、セメント100部に対して、0.2〜5部が好ましい。
減水剤が使用量範囲未満では、所定のフレッシュ性状やその保持が難しく、使用量範囲を超えると材料分離や凝結遅延が生じる場合がある。
【0020】
【実施例】
以下、本発明を実験例に基づいてさらに説明する。
【0021】
実験例1
セメント100部と細骨材200部とをミキサに投入し、30秒間空練りし、その後、水43部、表1に示す固形分換算の耐久性向上材Aと乾燥収縮低減剤を添加し、90秒練り混ぜモルタルを調製した。
調製したモルタルを用い、乾燥収縮量、圧縮強度、及び相対的動弾性係数比を測定した。結果を表1に併記する。
【0022】
<使用材料>
セメント :普通ポルトランドセメント、3種混合品
細骨材 :川砂、5mm下、比重2.60
耐久性向上材A:中空微小球、塩化ビニリデン、粒径40μm
乾燥収縮低減剤:エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体、市販品
【0023】
<測定方法>
乾燥収縮量:JIS A 6202「コンクリート用膨張材」付属書1に準じて測定
圧縮強度 :JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に準じて測定
相対的動弾性係数比:凍結融解試験で、JIS A 1148「コンクリートの凍結融解試験方法」のA法水中凍結水中融解試験方法に準じて測定
【0024】
【表1】
【0025】
実験例2
固形分換算の耐久性向上材A1.0部、乾燥収縮低減剤4.0部、及び表2に示す量の消泡剤aを用いて、実験例1と同様に行った。結果を表2に併記する。
【0026】
<使用材料>
消泡剤a :ジメチルシリコーン、市販品
【0027】
【表2】
【0028】
実験例3
表3に示す固形分換算の耐久性向上材A、乾燥収縮低減剤、及び膨張材αを用いて、実験例1と同様に行い、圧縮強度と相対的動弾性係数比を測定した。結果を表3に併記する。
なお、膨張材はセメントに内割添加した。
【0029】
<使用材料>
膨張材α :カルシウムサルホアルミネート系膨脹材、市販品
【0030】
【表3】
【0031】
実験例4
セメント100部、細骨材268部、及び粗骨材295部をミキサに投入し、30秒間空練りし、その後、水55部、消泡剤b0.5部と、表4に示す固形分換算の耐久性向上材B、乾燥収縮低減剤、ブリーディング低減剤、及び減水剤を添加し、90秒間コンクリートを練り混ぜた。
練り混ぜたコンクリートを用い、圧縮強度と相対的動弾性係数比を測定した。比較のため、耐久性向上材、消泡剤b、及びブリーディング低減剤を使用しないで、空気量が5%となるようにAE剤を使用し、コンクリートを練り混ぜ、同様に実験を行った。結果を表4に併記する。
【0032】
<使用材料>
粗骨材 :砕石、20mm以下、密度2.65
耐久性向上材B:中空微小球、塩化ビニリデン、粒径60μm
消泡剤b :ポリアルキレングリコール誘導体、市販品
ブリーディング低減剤:メチルセルロース系、市販品
減水剤 :高性能AE減水剤、ポリカルボン酸系、市販品
AE剤 :変性アルキルカルボン酸系陰イオン界面活性剤、市販品
【0033】
<測定方法>
圧縮強度 :JIS A 1132「コンクリートの強度用供試体の作り方」とJIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じ測定
【0034】
【表4】
【0035】
【発明の効果】
本発明のセメント組成物を使用した硬化体は、乾燥収縮が少なく、凍結融解抵抗性の高いものとなった。
Claims (3)
- セメント100部、中空微小球を主体とする耐久性向上材0.02〜3部、及び乾燥収縮低減剤0.2〜6部を含有してなるセメント組成物。
- さらに、セメント100部に対して、消泡剤1部以下を含有してなる請求項1に記載のセメント組成物。
- さらに、膨張材を含有してなる請求項1又は請求項2に記載のセメント組成物。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2003174591A JP2005008485A (ja) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | セメント組成物 |
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JP (1) | JP2005008485A (ja) |
Cited By (7)
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JP2006265015A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Univ Chuo | セメント組成物 |
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JP2007016094A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | エポキシ樹脂組成物 |
JP2010138031A (ja) * | 2008-12-11 | 2010-06-24 | Ube Ind Ltd | 水硬性組成物 |
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-
2003
- 2003-06-19 JP JP2003174591A patent/JP2005008485A/ja active Pending
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