JP2007326728A - コンクリートの製造方法及びコンクリート - Google Patents
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Abstract
【課題】ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を添加する高強度コンクリートに配合した場合にコンクリートの物性に悪影響を及ぼさない、セメント混和用高濃度シリカフュームスラリーを用いたコンクリートの製造方法を提供する。
【解決手段】ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を添加する工程と、ポリアクリル酸又はその塩、ポリメタクリル酸又はその塩、ポリスチレンスルホン酸又はその塩、不飽和ジカルボン酸からなる重合体とアクリル酸又はメタクリル酸からなる重合体とを有する共重合体又はその塩、分子中にカルボキシル基を含有するモノマーからなる重合体とスルホン酸基を含有するモノマーからなる重合体とを有する共重合体またはその塩からなる水溶性ポリマーの群から、少なくとも一種が添加されたシリカフュームスラリーを混合する工程とを少なくとも含むことを特徴とする。
【選択図】なし
【解決手段】ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を添加する工程と、ポリアクリル酸又はその塩、ポリメタクリル酸又はその塩、ポリスチレンスルホン酸又はその塩、不飽和ジカルボン酸からなる重合体とアクリル酸又はメタクリル酸からなる重合体とを有する共重合体又はその塩、分子中にカルボキシル基を含有するモノマーからなる重合体とスルホン酸基を含有するモノマーからなる重合体とを有する共重合体またはその塩からなる水溶性ポリマーの群から、少なくとも一種が添加されたシリカフュームスラリーを混合する工程とを少なくとも含むことを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明は、シリカフュームの輸送及び取扱いを容易にしたシリカフュームスラリーを用いたコンクリートの製造方法であって、特に、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を添加する低水結合材比の高強度コンクリートの製造方法に関する。
近年、構造物の高層化、トンネル工事の増加により、シリカフュームが使用された高強度コンクリート及び吹き付けコンクリートの使用量が増加傾向にある。高強度コンクリートを得るためにはコンクリートの水結合材比を小さくする必要があり、特に、設計基準強度が著しく高いコンクリートでは、セメント粒子径の１／１０以下のシリカフューム等の細かい微粉の併用が必要となる。水結合材比が３５％以下となるコンクリートに、所定の流動性を付与するためには、分子中にグラフト鎖を持ったポリマーを主成分とする、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の使用が必要となる。
一方、シリカフュームは、シリカ質の超微粒子材料であり、従来、ポゾラン反応、マイクロフィラー効果によるコンクリートの高強度化、低水結合材比のコンクリートの流動性改善などを目的にコンクリート混和材料として使用されている。また吹き付けコンクリートの使用時におけるはね返り量及び粉塵量の低減等、作業環境の改善の目的にも用いられている。シリカフュームをこれらコンクリートに配合する際、シリカフュームは粉状のまま直接配合されることが多かった。しかしながらこの場合、シリカフュームは、嵩密度が０．２〜０．３程度と著しく嵩高であるため、一度に大量輸送することが困難であり、また、作業時に粉塵が発生しやすく、取扱いが難しかった。さらにシリカフュームは、コンクリート中へ均一に混合され難く、局部的に凝集するという問題点を有していた。
このような問題を解決するものとして、シリカフュームにコンクリートや、モルタル用の高性能減水剤である分散剤と水を加えて高濃度のシリカフュームスラリーとする方法が提案されている。例えば、特許文献１には、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物系、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物系、リグニンスルホン酸塩系、ポリカルボン酸塩系、ナフタレンスルホン酸とリグニンスルホン酸の共縮合物系、高縮合トリアジン系等が挙げられている。
また、特許文献２には、硫酸や炭酸ガスをｐＨ調整剤として加え、シリカフュームスラリーのｐＨを１．０〜５．８に調整することで粘性を下げることが提案されている。
さらに、特許文献３には、脂肪族（不飽和）スルホン酸と不飽和カルボン酸の共重合体、あるいは、ポリアクリル酸塩とナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩等を組み合わせた分散剤とｐＨ調整剤とを併用することで、濃度４０〜６０重量％の低粘性シリカフュームスラリーを得ることが開示されている。
特開昭６０−１２９１３２号公報
特許第２６７２００４号公報
特許第３４５１４０７号公報
しかしながら、ポリカルボン酸塩系の分散剤は、シリカフュームの分散性に優れていないため、得られるスラリーの流動性は悪く、５０重量％を超える高濃度のシリカフュームスラリーの製造には適していない。また、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩は、シリカフュームの分散性に優れているが、高強度コンクリートの製造に広く使用されているポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と混合すると、フレッシュコンクリートの流動性を著しく低下させてしまうため、高強度コンクリートに所定の流動性を付加するには、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を過剰添加せざるを得ず、コンクリートの凝結遅延、強度発現の停滞等の問題が発生する。
また、ｐＨ調整によってシリカフュームスラリーの流動性を改善する場合、酸の種類あるいは添加量の多寡によっては、凝結異常、強度低下、異常膨張、鉄筋の発錆など高強度コンクリートの物性に悪影響を与えるという問題がある。
本発明は、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を添加する高強度コンクリートに配合した場合にコンクリートの物性に悪影響を及ぼさない、セメント混和用高濃度シリカフュームスラリーを用いたコンクリートの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意検討を行った結果、適正な分散剤を適量使用した高濃度のシリカフュームスラリーを用いることで、コンクリートの物性に悪影響を及ぼさずに、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を添加する高強度コンクリートが製造できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
（１）ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を添加する工程と、ポリアクリル酸又はその塩、ポリメタクリル酸又はその塩、ポリスチレンスルホン酸又はその塩、不飽和ジカルボン酸からなる重合体とアクリル酸又はメタクリル酸からなる重合体とを有する共重合体又はその塩、分子中にカルボキシル基を含有するモノマーからなる重合体とスルホン酸基を含有するモノマーからなる重合体とを有する共重合体またはその塩からなる水溶性ポリマーの群から、少なくとも一種が添加されたシリカフュームスラリーを混合する工程とを少なくとも含むことを特徴とするコンクリートの製造方法；
（２）前記水溶性ポリマーの添加量を、シリカフュームに対して０．０５〜２．０重量％としている（１）記載のコンクリートの製造方法；
（３）シリカフュームスラリーにおけるシリカフュームの濃度が５０〜７５重量％である請求項（１）又は（２）記載のコンクリートの製造方法；
（４）コンクリートの水結合材比が３０％以下である請求項（１）、（２）又は（３）記載のコンクリートの製造方法；
（５）請求項（１）乃至（４）の何れかに記載のコンクリートの製造方法によって製造されたコンクリート；
（６）ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、ポリアクリル酸又はその塩、ポリメタクリル酸又はその塩、ポリスチレンスルホン酸又はその塩、不飽和ジカルボン酸からなる重合体とアクリル酸又はメタクリル酸からなる重合体とを有する共重合体又はその塩、分子中にカルボキシル基を含有するモノマーからなる重合体とスルホン酸基を含有するモノマーからなる重合体とを有する共重合体またはその塩からなる水溶性ポリマーの群から、少なくとも一種を含むことを特徴とするコンクリート；
を提供するものである。
（１）ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を添加する工程と、ポリアクリル酸又はその塩、ポリメタクリル酸又はその塩、ポリスチレンスルホン酸又はその塩、不飽和ジカルボン酸からなる重合体とアクリル酸又はメタクリル酸からなる重合体とを有する共重合体又はその塩、分子中にカルボキシル基を含有するモノマーからなる重合体とスルホン酸基を含有するモノマーからなる重合体とを有する共重合体またはその塩からなる水溶性ポリマーの群から、少なくとも一種が添加されたシリカフュームスラリーを混合する工程とを少なくとも含むことを特徴とするコンクリートの製造方法；
（２）前記水溶性ポリマーの添加量を、シリカフュームに対して０．０５〜２．０重量％としている（１）記載のコンクリートの製造方法；
（３）シリカフュームスラリーにおけるシリカフュームの濃度が５０〜７５重量％である請求項（１）又は（２）記載のコンクリートの製造方法；
（４）コンクリートの水結合材比が３０％以下である請求項（１）、（２）又は（３）記載のコンクリートの製造方法；
（５）請求項（１）乃至（４）の何れかに記載のコンクリートの製造方法によって製造されたコンクリート；
（６）ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、ポリアクリル酸又はその塩、ポリメタクリル酸又はその塩、ポリスチレンスルホン酸又はその塩、不飽和ジカルボン酸からなる重合体とアクリル酸又はメタクリル酸からなる重合体とを有する共重合体又はその塩、分子中にカルボキシル基を含有するモノマーからなる重合体とスルホン酸基を含有するモノマーからなる重合体とを有する共重合体またはその塩からなる水溶性ポリマーの群から、少なくとも一種を含むことを特徴とするコンクリート；
を提供するものである。
本発明によれば、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を添加する高強度コンクリートに配合した場合にコンクリートの物性に悪影響を及ぼさない、セメント混和用高濃度シリカフュームスラリーを用いたコンクリートの製造方法を提供することが可能となる。
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
本発明に係るコンクリートの製造方法は、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を添加する工程と、ポリアクリル酸又はその塩、ポリメタクリル酸又はその塩、ポリスチレンスルホン酸又はその塩、不飽和ジカルボン酸からなる重合体とアクリル酸又はメタクリル酸からなる重合体とを有する共重合体又はその塩、分子中にカルボキシル基を含有するモノマーからなる重合体とスルホン酸基を含有するモノマーからなる重合体とを有する共重合体またはその塩からなる水溶性ポリマーの群から、少なくとも一種が添加されたシリカフュームスラリーを混合する工程とを少なくとも含むことを特徴とするものである。
また、本発明に係るコンクリートは、上述の製造方法により製造されたことを特徴とするものである。すなわち、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、ポリアクリル酸又はその塩、ポリメタクリル酸又はその塩、ポリスチレンスルホン酸又はその塩、不飽和ジカルボン酸からなる重合体とアクリル酸又はメタクリル酸からなる重合体とを有する共重合体又はその塩、分子中にカルボキシル基を含有するモノマーからなる重合体とスルホン酸基を含有するモノマーからなる重合体とを有する共重合体またはその塩からなる水溶性ポリマーの群から、少なくとも一種を含むことを特徴とするものである。
以下、本発明の構成について具体的に説明する
ポリアクリル酸又はその塩からなる水溶性ポリマーとしては、ポリアクリル酸ナトリウム等が例示できる。
ポリアクリル酸又はその塩からなる水溶性ポリマーとしては、ポリアクリル酸ナトリウム等が例示できる。
ポリメタクリル酸又はその塩からなる水溶性ポリマーとしては、ポリメタクリル酸ナトリウム等が例示できる。
ポリスチレンスルホン酸又はその塩からなる水溶性ポリマーとしては、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリスチレンスルホン酸カルシウム等が例示できる。
不飽和ジカルボン酸からなる重合体と、アクリル酸又はメタクリル酸からなる重合体とを有する共重合体又はその塩からなる水溶性ポリマーとしては、マレイン酸からなる重合体とアクリル酸からなる重合体とを有する共重合体又はその塩等が例示できる。
分子中にカルボキシル基を含有するモノマーからなる重合体と、スルホン酸基を含有するモノマーからなる重合体とを有する共重合体またはその塩からなる水溶性ポリマーとしては、アクリル酸―アクリルアミドメチルスルホン酸共重合体又はその塩、メタクリル酸―アクリルアミドメチルスルホン酸共重合体又はその塩等が例示できる。また、スルホン酸基を含有するモノマーとして、２−アクリルアミドー２−メチルプロパンスルホン酸又はその塩等が例示できる。
ここで、本実施形態で使用されるシリカフュームは、シリカ質を主成分とする超微粒子材料であり、ＪＩＳ Ａ ６２０７に規定される「コンクリート用シリカフューム」、あるいはそれに準じた品質のものとしている。このようなシリカフュームとしては、例えば、シリコン、含シリコン合金、フェロシリコン等を製造する際に生成する超微粒子の副産物が挙げられる。
そして各水溶性ポリマーからなる分散剤の添加量は、分散剤の種類や製品により異なるが、概ねシリカフュームに対し、０．０５〜２．０重量％、好ましくは０．１〜１．５重量％とすることが望ましい。水溶性ポリマーの添加量が少なすぎると十分に粘度低下されたシリカフュームスラリーを得られなくなる恐れがあり、多すぎると配合コンクリートの強度発現が不十分になるおそれがある。
さらに、本発明におけるシリカフュームのスラリー中の濃度は、５０〜７５重量％であることが好ましい。シリカフューム濃度が５０重量％未満では水の量が多くなり、シリカフュームスラリーの輸送コストが嵩み、また、高強度コンクリートへのシリカフュームスラリーの配合量が制限されてしまうおそれがある。一方、シリカフューム濃度が７５重量％を超えると、分散剤の粘度低下作用も効果が及ばず、シリカフュームスラリーの粘度が高くなり過ぎて、撹拌や定量供給等の取扱いが困難となり、シリカフュームの分散性が不十分となるおそれがある。
以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
以下、本発明の実施例について詳述するが、本発明は当該実施例に限定されるものではない。
以下に示す各ポリマーをシリカフュームに対して０．５重量％添加しシリカフュームの濃度が６０重量％のシリカフュームスラリーを調整し、このシリカフュームを用いた高強度コンクリートの流動性、強度発現性を評価した。
［使用材料］
練り混ぜ水：水道水
セメント：低熱ポルトランドセメント（住友大阪セメント）
シリカフューム：９４０−Ｕ（エルケムジャパン株式会社）
細骨材：千葉県君津産山砂
粗骨材：茨城県岩瀬産硬質砂岩砕石
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤：シーカメント１２００Ｎ（日本シーカ）
ポリマー１：ポリアクリル酸ナトリウム（Ａ−２１０：東亜合成）
ポリマー２：ポリスチレンスルホン酸ナトリウム（ポリティＰＳ−１９００：ライオン）
ポリマー３：マレイン酸とアクリル酸の共重合体（Ａ−６０３０：東亜合成）
ポリマー４：カルボキシル基とスルホン酸基を含有するポリマー（Ａ−６０１７：東亜合成）
ポリマー５：ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物（マイティ１５０：花王）
［試験方法］
上記各ポリマーをシリカフュームに対して０．５重量％添加しシリカフュームの濃度が６０重量％のシリカフュームスラリーを調整した。これらのシリカフュームスラリーを図1に示す配合割合に従って作成した高強度コンクリートの流動性、強度発現性を評価した。
そして、ポリマー１を含み、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して２．２重量％含むコンクリートを実施例１とした。ポリマー２を含み、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して２．２重量％含むコンクリートを実施例２とした。ポリマー３を含み、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して２．２重量％含むコンクリートを実施例３とした。ポリマー４を含み、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して２．２重量％含むコンクリートを実施例４とした。ポリマー５を含み、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して２．２重量％含むコンクリートを比較例１−１とした。ポリマー５を含み、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して３．５重量％含むコンクリートを比較例１−２とした。
練り混ぜ水：水道水
セメント：低熱ポルトランドセメント（住友大阪セメント）
シリカフューム：９４０−Ｕ（エルケムジャパン株式会社）
細骨材：千葉県君津産山砂
粗骨材：茨城県岩瀬産硬質砂岩砕石
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤：シーカメント１２００Ｎ（日本シーカ）
ポリマー１：ポリアクリル酸ナトリウム（Ａ−２１０：東亜合成）
ポリマー２：ポリスチレンスルホン酸ナトリウム（ポリティＰＳ−１９００：ライオン）
ポリマー３：マレイン酸とアクリル酸の共重合体（Ａ−６０３０：東亜合成）
ポリマー４：カルボキシル基とスルホン酸基を含有するポリマー（Ａ−６０１７：東亜合成）
ポリマー５：ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物（マイティ１５０：花王）
［試験方法］
上記各ポリマーをシリカフュームに対して０．５重量％添加しシリカフュームの濃度が６０重量％のシリカフュームスラリーを調整した。これらのシリカフュームスラリーを図1に示す配合割合に従って作成した高強度コンクリートの流動性、強度発現性を評価した。
そして、ポリマー１を含み、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して２．２重量％含むコンクリートを実施例１とした。ポリマー２を含み、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して２．２重量％含むコンクリートを実施例２とした。ポリマー３を含み、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して２．２重量％含むコンクリートを実施例３とした。ポリマー４を含み、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して２．２重量％含むコンクリートを実施例４とした。ポリマー５を含み、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して２．２重量％含むコンクリートを比較例１−１とした。ポリマー５を含み、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して３．５重量％含むコンクリートを比較例１−２とした。
そして、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、比較例１−１、比較例１−２に係る高強度コンクリートの流動性すなわちスランプフローをＪＩＳ Ａ １１５０に定義される方法に基づいて測定した。また、強度発現性をＪＩＳ Ａ １１８０ に定義される方法に基づいて測定した。
［試験結果］
試験結果を表２に示す。
試験結果を表２に示す。
実施例１、実施例２、実施例３並びに実施例４では、比較例１−１に比べて高いスランプフローを示した。加えて実施例１、実施例２、実施例３並びに実施例４では、比較例１−１に比べて高い強度発現性を示している。斯かる強度発現性については、特に７日強度での値において顕著に表れている。
比較例１−２においては、高性能ＡＥ減水剤を多量に添加することによりスランプフローが比較例１−１に比べてある程度改善されているものの、強度発現性では比較例１−１と比較しても劣るということを同表から確認することができる。この点については、特に７日強度での値において顕著であることわかる。
比較例１−２においては、高性能ＡＥ減水剤を多量に添加することによりスランプフローが比較例１−１に比べてある程度改善されているものの、強度発現性では比較例１−１と比較しても劣るということを同表から確認することができる。この点については、特に７日強度での値において顕著であることわかる。
すなわち、本発明に係るコンクリート並びにその製造方法によれば、コンクリートの物性に悪影響を及ぼさない、すなわち高いスランプフローを示しつつ初期強度発現性を損なうことがない、高強度なコンクリート組成物を得ることが判明した。
Claims (6)
- ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を添加する工程と、
ポリアクリル酸又はその塩、ポリメタクリル酸又はその塩、ポリスチレンスルホン酸又はその塩、不飽和ジカルボン酸からなる重合体とアクリル酸又はメタクリル酸からなる重合体とを有する共重合体又はその塩、分子中にカルボキシル基を含有するモノマーからなる重合体とスルホン酸基を含有するモノマーからなる重合体とを有する共重合体またはその塩からなる水溶性ポリマーの群から、少なくとも一種が添加されたシリカフュームスラリーを混合する工程とを少なくとも含むことを特徴とするコンクリートの製造方法。 - 前記水溶性ポリマーの添加量を、シリカフュームに対して０．０５〜２．０重量％としている請求項１記載のコンクリートの製造方法。
- シリカフュームスラリーにおけるシリカフュームの濃度が５０〜７５重量％である請求項１又は２記載のコンクリートの製造方法。
- コンクリートの水結合材比が３０％以下である請求項１、２又は３記載のコンクリートの製造方法。
- 請求項１乃至４の何れかに記載のコンクリートの製造方法によって製造されたコンクリート。
- ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、
ポリアクリル酸又はその塩、ポリメタクリル酸又はその塩、ポリスチレンスルホン酸又はその塩、不飽和ジカルボン酸からなる重合体とアクリル酸又はメタクリル酸からなる重合体とを有する共重合体又はその塩、分子中にカルボキシル基を含有するモノマーからなる重合体とスルホン酸基を含有するモノマーからなる重合体とを有する共重合体またはその塩からなる水溶性ポリマーの群から、少なくとも一種を含むことを特徴とするコンクリート。
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