JP2005104788A

JP2005104788A - セメント混和剤及びモルタル・コンクリート組成物

Info

Publication number: JP2005104788A
Application number: JP2003342338A
Authority: JP
Inventors: Akinori Hamanaka; 昭徳浜中
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】高い防錆能力を有する亜硝酸塩を防錆成分とするモルタルやコンクリートを作製するにあたり、温度に影響されることなく施工時に安定して可使時間が確保でき、また施工に適した軟度を保つこともでき、さらに施工後は硬化不良とならずに高い強度を発現することが可能であって、高い防錆性を有するモルタル・コンクリートを提供する。
【解決手段】アルカリ金属の亜硝酸塩及び／又はアルカリ土類金属の亜硝酸塩と冷水可溶分含有率が３０〜７０重量％のデキストリンを含有してなるセメント混和剤、及びセメントに該セメント混和剤を含有してなるモルタル・コンクリート。
【選択図】なし

Description

本発明は、幅広い温度で使用可能な防錆作用を有するセメント混和剤、これを含む防錆効果の高いモルタル・コンクリート組成物に関する。

鉄筋コンクリート中の鉄筋は、周囲のセメントアルカリ成分によって腐食が進み難い状態ではあるものの、空気中の炭酸ガスによってコンクリート表面から中性化が進むとアルカリ量が低減し、防錆効果も徐々に低下する。又、骨材に海砂を使用している場合や海岸近くの構造物では塩分の影響により発錆が促進され易い。コンクリート中の鉄筋が錆びるとコンクリートを破壊するほどの膨張圧を生じることがあるため、防錆剤を加え、発錆や錆の進行を防ぐことが行われている。防錆剤としてはＪＩＳＡ６２０５「鉄筋コンクリート用防錆剤」で挙げられているものの他、各種の防錆剤が開発されており、中でも亜硝酸塩は高い防錆能を有することが知られている。（例えば、特許文献１参照。）亜硝酸塩は既設の硬化質鉄筋コンクリートに直接塗布含浸させて防錆効果を付与させるために開発されてきたが、昨今ではその際立って高い防錆能力から打設前のコンクリート形成材料に混和して使用されることがある。しかるに、亜硝酸塩はセメントに対し強い硬化促進作用を有するため、亜硝酸塩添加後のコンクリートは急速に硬化し、可使時間（施工に適した流動状態に留まることができる時間）が得難くなり、鉄筋への打設作業に著しい制約が生じている。

セメントに亜硝酸塩を加えた場合の可使時間を確保する方策として、例えばグルコン酸、カルボン酸、オキシカルボン酸又はそれらの塩、リン酸又はその塩などの凝結遅延剤を併用すれば、練混ぜ後のコンクリートの施工時の流動性を確保できることが知られている。（例えば特許文献２参照。）また、コンクリートの凝結時間調整、輸送対策、温度応力の緩和などを目的に、セメント硬化促進剤と凝結遅延剤を併用した種々の技術も知られており、例えば戻りコンクリートの再利用に亜硝酸塩等の硬化促進剤と塩基性炭酸第二銅を有効成分とする凝結遅延剤を併用することが知られている。（例えば、特許文献３参照。）しかるに、亜硝酸塩は強力な硬化促進作用を有し、さらに亜硝酸塩の硬化促進作用は温度依存性が高いため、特に夏場などの高温下では硬化促進作用が増大することから、施工作業に適した可使時間を確保するには一般に大量の凝結遅延剤が必要となる。凝結遅延剤の配合量を増加させると、短時間強度の発現性が低下したり、設計温度を多少とも下回る施工環境となった場合は硬化の遅れが顕著となる。またカルボン酸（又はその塩）や無機塩からなる凝結遅延剤を使用するとモルタルやコンクリートの凝結前の軟度変化が大きく、施工に適した軟度を安定して保つことが困難であった。

特開昭６０−２０４６８３号公報特開２００３−９５７１８号公報特開２００１−３４８２５５号公報

本発明は、高い防錆能力を有する亜硝酸塩を防錆成分とするモルタルやコンクリートを作製するにあたり、温度に影響されることなく施工時に安定して可使時間が確保でき、また施工に適した軟度を保つこともでき、さらに施工後は硬化不良とならずに高い強度を発現することが可能であって、高い防錆性を有するモルタル・コンクリートの提供を課題とする。

本発明者は、検討を重ねた結果、高い防錆能力を有する亜硝酸塩を防錆成分とするモルタルやコンクリートを作製するにあたり、特定の冷水可溶分を含有するデキストリンを凝結遅延成分として亜硝酸塩と併用することで前記課題の解決を図った。即ち、デキストリンは一般に常温での水溶性が低く、酸分解等を経て分子量を低減させ、冷水可溶分を増加させたものでないと凝結遅延成分として実使用に適し難いものであるが、温度上昇と共に水への溶解度を高めることもでき、その結果、凝結遅延作用が増す。一方、防錆有効成分としての亜硝酸塩は、高い温度依存性の凝結促進作用を示し、常温以下では凝結促進作用が弱く、温度上昇と共に凝結促進作用が増す。本発明者は冷水可溶分を調整したデキストリンを亜硝酸塩と併用することで、亜硝酸塩の凝結促進作用が弱い常温近傍以下ではデキストリンの溶解量が少なくなって遅延作用が抑制されること、一方で亜硝酸塩の凝結促進作用が強まる高温下ではデキストリンの溶解量が増大し遅延作用が高まること、更に何れの温度でも防錆作用には支障が生じないことが確認できたこと等から本発明を完成させた。

以上の知見から得た本発明は、次の（１）で表すセメント混和剤、及び（２）〜（３）で表すモルタル・コンクリート組成物である。（１）アルカリ金属の亜硝酸塩及び／又はアルカリ土類金属の亜硝酸塩と冷水可溶分３０〜７０％のデキストリンを含有してなるセメント混和剤。（２）セメントと前記（１）のセメント混和剤を含有してなるモルタル・コンクリート組成物。（３）更に高分子樹脂のエマルジョン及び／又は高分子樹脂粉末を含有してなる前記（２）のモルタル・コンクリート組成物。

本発明のセメント混和剤は、温度に影響されることなく施工時に安定して長い可使時間を確保することができ、また優れた防錆性を付与できる。これを混和成分として用いたモルタル・コンクリートは、少なくとも５〜３５℃で比較的長い可使時間が安定して得られると共に、施工に適した軟度のものが容易に得られ、施工作業上の制約が少ないため、様々な使用態様に適用することができる。また、施工後は硬化不良等を起こすこともなく、高い防錆性を有する。

本発明のセメント混和剤に含有されるアルカリ金属の亜硝酸塩やアルカリ土類金属の亜硝酸塩は特に限定されるものではなく、例えば、アルカリ金属の亜硝酸塩としては亜硝酸リチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム等が挙げられ、アルカリ土類金属の亜硝酸塩としては亜硝酸カルシウム、亜硝酸マグネシウム、亜硝酸バリウム等が挙げられる。また、このうちアルカリ金属の亜硝酸塩を２種以上若しくはアルカリ土類金属の亜硝酸塩を２種以上含むものであっても、アルカリ金属の亜硝酸塩の１種以上とアルカリ土類金属の亜硝酸塩の１種以上とを共に含むものであっても良い。該亜硝酸塩はセメント等の水硬性物質と混合することでモルタルやコンクリートに優れた防錆作用を付与し、また硬化促進作用も有するので短期間で施工や補修を完結させたい場合にも適用可能である。また当該亜硝酸塩の使用にあたっては、粉末状のものの他、溶液状のものであっても用いることができる。本発明のセメント混和剤中のアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の亜硝酸塩の含有量は（固型分換算で）４０〜９０重量％が好ましく、より好ましくは５０〜８０重量％とする。４０重量％未満では防錆性が不足し、また９０重量％を超えると著しい凝結促進作用を示し、所望の可使時間確保が困難になることがあるので好ましくない。

本発明のセメント混和剤に含有されるデキストリンは２０℃に於ける可溶分（冷水可溶分と称す。）が３０〜７０％のものを使用する。一般にデンプン等の多糖類は分子量の大きいものは常温で水に溶解し難いものが多いが、例えば酸やアミラーゼなどで加水分解することで分子量を小さくすると、常温以下でも水に可溶化することができる。本発明では、デンプン等の加水分解によって得られる冷水可溶分を３０〜７０％含むデキストリンを使用することで、特定の温度領域で凝結遅延作用を付与させるものである。冷水可溶分が３０％未満のデキストリンを使用すると約５〜３５℃の温度で前記亜硝酸塩の硬化促進作用を安定且つ適度に抑制するだけの凝結遅延効果が得られず好ましくなく、また７０％を超えると２０℃前後でも凝結遅延作用が過多となり、硬化不良を起こす可能性があるので好ましくない。

本発明のセメント混和剤はアルカリ金属の亜硝酸塩やアルカリ土類金属の亜硝酸塩、冷水可溶分３０〜７０％のデキストリン以外にも本発明の効果を喪失しない範囲で他の成分を含有したものであっても良い。

また、本発明のモルタル・コンクリート組成物は、セメントと前記セメント混和剤とを含むものである。本発明で使用するセメントは水硬性のものなら何れのものでも良く、例えば、各種のポルトランドセメント、混合セメント、アルミナセメント等を挙げることができる。セメントに対する前記セメント混和剤の配合量は、セメント１００重量部に対し、０．１〜５重量部が好ましい。０．１重量部未満では防錆性が乏しくなるため好ましくなく、また５重量部を超えても防錆効果は殆ど向上せず、所望の可使時間を得るための調整も行い難くなるので好ましくない。

また、本発明のモルタル・コンクリート組成物は、前記成分以外にも本発明による効果を喪失しない限り他の成分を含むことができる。このような成分として、例えば骨材の他、収縮低減剤、膨張材、消泡剤、繊維、減水剤、増粘剤、顔料等を挙げることができる。また、本発明ではモルタル・コンクリート組成物の特に好ましい含有成分として、高分子樹脂のエマルジョンか高分子樹脂粉末、若しくはその両者を推奨する。高分子樹脂のエマルジョンや高分子樹脂粉末を含有することで、耐久性や保水性の向上、モルタルやコンクリートの中性化進行の抑制等の効果が得られる。また、高分子樹脂のエマルジョンや粉末を含有させると付着性の高い組成物が得られることから、補修用のモルタル材用途に好適なものとなる。本発明でエマルジョンや粉末として使用する高分子樹脂は、モルタル・コンクリート質の建築物や構造物などの補修材に使用可能なものなら特に限定されず、例えばアクリル系、ポリスチレン系、酢酸ビニル系、ベオバ系、スチレンブタジエン系、クロロプレン系及びこれらの複合系のものが挙げられ、２種以上の混合物でも良い。本モルタル・コンクリート組成物中のエマルジョン及び／又は粉末状態の高分子樹脂含有量は、アルカリ金属の亜硝酸塩及び／又はアルカリ土類金属の亜硝酸塩と冷水可溶分３０〜７０％のデキストリンとセメントの合量１００重量部に対し、固型分換算で０．５〜２０重量部が好ましい。０．５重量部未満では配合効果が殆ど得られず、また２０重量部を超えると高粘性となって作業性に支障が生じたり、硬化不良を起こすことがあるので好ましくない。

また、本発明のモルタル・コンクリート組成物では、配合水の量を、一般に行われているようなモルタルやコンクリートの水／セメント比に準じた範囲で選定することができ、例えば、コンクリート製造の際はセメント１００重量部に対し水４０〜６５重量部程度とし、またモルタル製造の際はセメント１００重量部に対し水３５〜７０重量部程度を配合すれば良い。

以下、実施例により本発明を具体的に詳しく説明する。

市販のデンプンを塩酸により加水分解し、冷水可溶分を１５％、３５％、５０％、６５％、８５％にそれぞれ調整したデキストリン、当該デンプン、亜硝酸リチウム（固型分濃度３０％の溶液）、亜硝酸ナトリウム（固型分濃度３０％の溶液）、亜硝酸カリウム（固型分濃度３０％の溶液）、亜硝酸カルシウム（固型分濃度３０％の溶液）から選定された材料を表１に表す配合量（各亜硝酸塩は固型分換算）となるよう、ヘンシェル型混合機を用いて混合し、セメント混和剤（本発明品Ａ〜Ｆ、比較例として参考品Ｇ〜Ｊ）を作製した。

前記作製のセメント混和剤、普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）及び細骨材（Ｆ．Ｍ．＝１．８、山形県産）を使用し、表２に表す配合量となるよう水と共にホバートミキサーに一括投入し、５℃、２０℃及び３５℃で３分間混練してモルタル（本発明品１〜６、比較例として参考品７〜１０）を作製した。

前記各モルタルを、作製後直ちにＪＩＳＲ５２０１の試験方法に準じた方法により、５℃、２０℃及び３５℃でのモルタルの凝結試験に供し、凝結始発時間を測定してこれを可使時間の指標にした。また前記各温度で混練作製したモルタルを型枠に充填して４×４×１６ｃｍの供試体を同様の温度で作製し、ＪＩＳＲ５２０１の試験方法に準じてモルタル供試体の材齢７日の圧縮強度を常温（約２０℃）で測定した。更に、日本建築学会「鉄筋コンクリート補修用防せい材の品質基準案」の「３．６防せい性試験方法」に準じた方法で当該モルタルに対し防錆性試験を行い、促進サイクルを５サイクルとして行った場合の防せい率が８０％以上のものを防錆性「有」、８０％未満を防錆性「無」とした。以上の測定・試験結果を表３に記す。

表３から、本発明のセメント混和剤を使用したモルタルは、温度に因ることなく比較的長い可使時間を確保できると共に、可使時間経過後は硬化不良等を起こすことなく、また防錆性を十分有することがわかる。

本発明のセメント混和剤は、鉄筋コンクリートの防錆性を高めるのに利用できることは勿論、温度に拘わらず安定して可使時間が確保できるため、様々な温度環境下で施工使用される注入材、グラウト、補修材を始め、セメント等の水硬性物質の凝結調整剤としても広く利用することができる。

Claims

アルカリ金属の亜硝酸塩及び／又はアルカリ土類金属の亜硝酸塩と冷水可溶分３０〜７０％のデキストリンを含有してなるセメント混和剤。
セメントと請求項１記載のセメント混和剤を含有してなるモルタル・コンクリート組成物。
更に高分子樹脂のエマルジョン及び／又は高分子樹脂粉末を含有してなる請求項２記載のモルタル・コンクリート組成物。