JP2008156196A

JP2008156196A - アルカリ骨材反応の抑制方法およびセメント組成物

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Publication number: JP2008156196A
Application number: JP2006350093A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Ayano; 克紀綾野; Koji Kataoka; 宏治片岡; Junichi Watanabe; 渡辺　　純一
Original assignee: OSAKA-HYOGO READY-MIXED CONCRETE INDUSTRIAL ASSOCIATION; Energia Eco Materia KK
Current assignee: OSAKA-HYOGO READY-MIXED CONCRETE INDUSTRIAL ASSOCIATION; Energia Eco Materia KK
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-07-10

Abstract

【課題】コンクリート等において生じるアルカリ骨材反応を、できるだけ安価に且つ有効に抑制しうるアルカリ骨材反応の抑制方法およびセメント組成物を提供することを一の課題とする。
【解決手段】セメント１００重量部に対し、フライアッシュを３．０〜５．０重量部、水酸化アルミニウムを３．０〜６．０重量部添加することを特徴とするアルカリ骨材反応の抑制方法による。また、セメントと、フライアッシュと、水酸化アルミニウムとを含有してなり、該セメント１００重量部に対して、該フライアッシュが３．０〜５．０重量部、該水酸化アルミニウムが３．０〜６．０重量部であることを特徴とするセメント組成物による。
【選択図】なし

Description

本発明は、アルカリ骨材反応の抑制方法およびセメント組成物に関する。

従来、コンクリートの劣化原因としてアルカリ骨材反応が知られており、これを抑制するべく種々の方法が検討されている。アルカリ骨材反応を抑制する代表的な方法としては、石炭火力発電所から排出されるフライアッシュ、鉄の精錬の際に生じる高炉スラグ微粉末などをセメント組成物に混合する方法である。これらの材料は、産業副産物でありながら品質も一定し、安価で供給量も安定しているため優れた建設材料といえ、アルカリ骨材反応の抑制等を目的として従来よりコンクリートの材料として使用されている。

しかしながら、これらフライアッシュや高炉スラグ微粉末によるアルカリ骨材反応の抑制効果は必ずしも十分といえるものではない。また、アルカリ骨材反応の抑制効果を高めるべくフライアッシュや高炉スラグ微粉末の添加量を増やし過ぎると、コンクリート中の結合材量が相対的に減少するため、強度発現を妨げるおそれがある。

一方、これらフライアッシュや高炉スラグ微粉末よりもアルカリ骨材反応の抑制作用に優れた材料として、水酸化アルミニウムが知られている（特許文献１、特許文献２）。
しかしながら、該水酸化アルミニウムは、フライアッシュや高炉スラグ微粉末と比べて非常に高価であるという問題があり、仮に、廃材として得られた水酸化アルミニウムを用いたとしても、フライアッシュ等に比べて約２０倍の価格となる。このような理由により、該水酸化アルミニウムは、一般的にはあまり使用されていないのが現状である。

特開平３−１６９４３号公報特開平３−２３２４６号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、コンクリート等において生じるアルカリ骨材反応を、できるだけ安価に且つ有効に抑制しうるアルカリ骨材反応の抑制方法およびセメント組成物を提供することを一の課題とする。

上記課題を解決すべく、本発明者らが鋭意研究したところ、水酸化アルミニウムとフライアッシュとを併用するとともに、両者を所定の配合割合でセメント組成物中に添加することにより、アルカリ骨材反応を効果的に抑制しうることを見出し、本発明を想到するに至った。
即ち、本発明は、セメント１００重量部に対し、フライアッシュを３．０〜５．０重量部、水酸化アルミニウムを３．０〜６．０重量部添加することを特徴とするアルカリ骨材反応の抑制方法を提供する。

本発明に係るアルカリ骨材反応の抑制方法においては、フライアッシュと水酸化アルミニウムとを上記のような配合比率でセメント組成物中に添加することにより、優れたアルカリ骨材反応抑制作用を発揮しうるという効果がある。具体的には、本発明に係るアルカリ骨材反応抑制方法によれば、混和材の約半分をフライアッシュが占めているにもかかわらず、水酸化アルミニウムのみを用いた場合と同程度、或いは、二倍の量のフライアッシュを用いた場合と同程度の優れたアルカリ骨材反応抑制効果を発揮しうるという効果がある。
また、本発明に係るアルカリ骨材反応抑制方法によれば、使用する混和材の約半分をフライアッシュが占めているため、材料費という点では、水酸化アルミニウムのみを用いる場合と比べて安価になるという効果がある。
さらに、アルカリ骨材反応を抑制するための混和材が比較的少量で済むため、２倍の量のフライアッシュを添加する場合と比較して、硬化体の強度発現に悪影響を及ぼし難いという効果がある。

本発明に係るアルカリ骨材反応抑制方法が、このような優れたアルカリ骨材反応抑制効果を発揮するのは、アルミニウム成分とシリカの成分が、アルカリ骨材反応の原因となるナトリウム成分などのアルカリと反応し、化合物を生成するという作用によるものと考えられる。

また、本発明は、セメントと、フライアッシュと、水酸化アルミニウムとを含有してなり、該セメント１００重量部に対して、該フライアッシュが３．０〜５．０重量部、該水酸化アルミニウムが３．０〜６．０重量部であることを特徴とするセメント組成物を提供する。

本発明に係るセメント組成物は、セメント組成物中にフライアッシュと、水酸化アルミニウムとが上記配合比率で含有されたものであるため、上述したように、水酸化アルミニウムと同程度、又は２倍量のフライアッシュと同程度の優れたアルカリ骨材反応の抑制作用が発揮され、アルカリ骨材反応による劣化が抑制されたセメント硬化体を提供しうるという効果がある。

以上のように、本発明に係るアルカリ骨材反応の抑制方法によれば、コンクリート等に生じるアルカリ骨材反応を、比較的安価に且つ効果的に抑制することが可能となる。
また、アルカリ骨材反応を抑制するための混和材が比較的少量で済むため、硬化体の強度発現に悪影響を及ぼし難いという効果がある。
さらに、本発明によれば、廃棄されたアルミ缶や、アルミサッシなどのアルミニウム製品の製造工程において生じる廃アルミニウム、或いは自動車の生産工程において生じる廃アルミニウムなどを有効利用できるという効果もある。

本発明に係るアルカリ骨材反応の抑制方法は、水酸化アルミニウムとフライアッシュとを上記のような配合割合でセメント組成物中に添加するものである。
本発明において使用する水酸化アルミニウムは、その原料や化学構造などについて特に限定されるものではない。具体的には、該水酸化アルミニウムとしては、ボーキサイトの構成鉱物として自然界から得られるギブサイトやベーマイト等のようなものであってもよく、また、廃棄されたアルミ缶、アルミサッシなどのアルミニウム製品の製造工程において生じる廃アルミニウム、或いは、自動車の生産工程において生じる廃アルミニウムなどを再利用したものであってもよい。

該水酸化アルミニウムとしては、好ましくは、工業製品規格に準じた純度のものを使用する。斯かる水酸化アルミニウムを使用することにより、アルカリ骨材反応に対して期待する効果を安定して得られるという効果がある。

また、本発明において使用するフライアッシュについても、特に限定されるものではなく、種々のものを使用することができる。該フライアッシュとしては、具体的には、ＪＩＳに規定されたフライアッシュを例示することができる。

該フライアッシュとしては、好ましくは、ＪＩＳ規格の２種以上を使用する。斯かるフライアッシュを使用することにより、アルカリ骨材反応に対して期待する効果を安定して得られるという効果がある。

本発明においては、セメント１００重量部に対して、フライアッシュを３．０〜５．０重量部添加する。また、好ましくは、セメント１００重量部に対して、フライアッシュを３．０〜４．０重量部添加する。

セメント１００重量部に対してフライアッシュが３．０重量部未満であれば、水酸化アルミニウムとフライアッシュとの相乗効果としてのアルカリ骨材反応抑制作用が十分に発揮されない。また、セメント１００重量部に対してフライアッシュが５．０重量部を超えた場合には、同じく水酸化アルミニウムとフライアッシュとの相乗効果としてのアルカリ骨材反応抑制作用が十分に発揮されにくくなる。

また、本発明においては、セメント１００重量部に対して、水酸化アルミニウムを３．０〜６．０重量部添加する。また、好ましくは、セメント１００重量部に対して、水酸化アルミニウムを４．０〜５．０重量部添加する。

セメント１００重量部に対して水酸化アルミニウムが３．０重量部未満であれば、該水酸化アルミニウムと、上記添加量のフライアッシュとの相乗効果であるアルカリ骨材反応抑制作用が十分に発揮されない。また、セメント１００重量部に対して水酸化アルミニウムが６．０重量部を超えた場合には、同じく該水酸化アルミニウムと上記添加量のフライアッシュとの相乗効果であるアルカリ骨材反応抑制作用が十分に発揮されにくくなる。

本発明において使用されるセメントについては特に限定されず、普通、早強、超早強、白色、耐流酸塩、中庸熱、低熱などの各種ポルトランドセメント、該ポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ等を混合してなる混合セメント、ジェットセメント、アルミナセメントなどの特殊セメント等を挙げることができる。

前記フライアッシュと水酸化アルミニウムとを合わせた配合量は、該セメント組成物中において６．０〜１０重量部とすることが好ましく、７．０〜８．０重量部とすることがより好ましい。斯かる配合割合でフライアッシュと水酸化アルミニウムとを添加すると、アルカリ骨材反応を抑制しつつ高強度のセメント硬化体（例えば、コンクリートやモルタル）を製造することができる。

尚、本発明に係るアルカリ骨材反応の抑制方法およびセメント組成物においては、本発明の目的を阻害しない範囲内において、他の成分を添加することができる。
他の成分の具体例としては、粗骨材、細骨材等の骨材類、高炉スラグ微粉末、ゼオライト、その他、各種セメント混和剤を挙げることができる。

次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
（参考例）
水酸化アルミニウムやフライアッシュなどのセメント混和材を使用しないセメント組成物として、普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント社製）６００ｇと、水３００ｇと、細骨材（香川県豊島産砕砂）１３５０ｇと、水酸化ナトリウム（ＪＩＳＫ８５７６に規定の特級試薬）１２ｇとをモルタルミキサーにて混練し、参考例のモルタルを調製した。

（比較例１）
上記参考例のモルタルにおいて、セメント１００重量部に対して３．７重量部のフライアッシュ（ＪＩＳ規格II種）を添加した比較例１のモルタルを調製した。

（比較例２）
上記参考例のモルタルにおいて、セメント１００重量部に対して３．７重量部のフライアッシュ（同上）を添加し、さらに、セメント１００重量部に対して１．４重量部の水酸化アルミニウム（工業用）を添加した比較例２のモルタルを調製した。

（比較例３）
上記参考例のモルタルにおいて、セメント１００重量部に対して３．７重量部のフライアッシュ（同上）を添加し、さらに、セメント１００重量部に対して３．０重量部の水酸化アルミニウム（同上）を添加した比較例３のモルタルを調製した。

（実施例１）
上記参考例のモルタルにおいて、セメント１００重量部に対して３．７重量部のフライアッシュ（同上）を添加し、さらに、セメント１００重量部に対して４．６重量部の水酸化アルミニウム（同上）を添加した実施例１のモルタルを調製した。

（比較例４）
上記参考例のモルタルにおいて、セメント１００重量部に対して７．８重量部のフライアッシュ（同上）を添加した比較例４のモルタルを調製した。

（比較例５）
上記参考例のモルタルにおいて、セメント１００重量部に対して７．８重量部のフライアッシュ（同上）を添加し、さらに、セメント１００重量部に対して１．５重量部の水酸化アルミニウム（同上）を添加した比較例５のモルタルを調製した。

（比較例６）
上記参考例のモルタルにおいて、セメント１００重量部に対して７．８重量部のフライアッシュ（同上）を添加し、さらに、セメント１００重量部に対して３．７重量部の水酸化アルミニウム（同上）を添加した比較例５のモルタルを調製した。

（比較例７）
上記参考例のモルタルにおいて、セメント１００重量部に対して７．８重量部のフライアッシュ（同上）を添加し、さらに、セメント１００重量部に対して４．８重量部の水酸化アルミニウム（同上）を添加した比較例５のモルタルを調製した。

（比較例８）
上記参考例のモルタルにおいて、セメント１００重量部に対して１７．６重量部のフライアッシュ（同上）を添加した比較例８のモルタルを調製した。

実施例および比較例におけるフライアッシュ（FA）と水酸化アルミニウム（Al(OH)₃）の配合量を下記表１に示す。

アルカリ骨材反応性試験（モルタルバー法：ＪＩＳＡ１１４６）
上記のようにして調製した各モルタルを用いて寸法４×４×１６ｃｍの供試体をそれぞれ作成した。各供試体を温度４０±２℃、相対湿度９５％以上で養生した場合において、脱型時、２ヶ月後、４ヶ月後および６ヶ月後における該供試体の長手方向の長さを測定し、脱型時に対する各供試体の膨張率を求めた。結果を下記表２および図１に示す。

表２および図１に示したように、セメント混和材を何も添加しない参考例の供試体においては、アルカリ骨材反応が原因とみられる供試体の膨張が生じ、材齢２〜６ヶ月で膨張率が約０．３（％）となっている。
これに対し、比較例１〜７の場合においては、供試体の膨張が多少抑制されてはいるものの、何れも膨張率が０．１５（％）以上となっており、アルカリ骨材反応の抑制効果が十分ではないことが認められる。
また、比較例８の場合においては、膨張率が約０．１２（％）にまで低減されているが、セメント１００重量部に対して約１８重量部という多量のフライアッシュを添加したことにより、強度が大幅に低下したものであった。

一方、実施例１の場合には、セメント１００重量部に対してセメント混和材の添加量が約８重量部と比較的少量であるにもかかわらず、膨張率が約０．１２（％）に抑制されている。即ち、前記比較例８と対比すると、該実施例１の供試体は、セメント混和材の添加量を約半分に削減しつつも、前記比較例８と同程度のアルカリ骨材反応抑制効果が発揮されていることが認められる。
また、比較例８のモルタルでは、モルタルの中性化が進んでいることが、別途行った中性化試験により認められた。

実施例および比較例のモルタルによる膨張率測定結果を示したグラフ。

Claims

セメント１００重量部に対し、フライアッシュを３．０〜５．０重量部、水酸化アルミニウムを３．０〜６．０重量部添加することを特徴とするアルカリ骨材反応の抑制方法。
セメントと、フライアッシュと、水酸化アルミニウムとを含有してなり、該セメント１００重量部に対して、該フライアッシュが３．０〜５．０重量部、該水酸化アルミニウムが３．０〜６．０重量部であることを特徴とするセメント組成物。