JP2008222503A - コンクリート組成物及びコンクリート硬化体、並びに膨張性混和材 - Google Patents

Abstract

【課題】偽凝結の発生を抑制することのできるコンクリート組成物及び当該コンクリートを硬化させてなるコンクリート硬化体、並びに偽凝結の発生を抑制することのできる膨張性混和材を提供する。
【解決手段】コンクリート組成物は、水硬性組成物と膨張性混和材との配合物１００質量部に対し、酒石酸換算で０．０５〜１．５質量部の酒石酸若しくはその塩及び／又はヘプトン酸換算で０．０５〜１．５質量部のヘプトン酸若しくはその塩を含有する。また、膨張性混和材は、１００質量部の膨張性組成物と、酒石酸換算で０．２５〜３０質量部の酒石酸若しくはその塩及び／又はヘプトン酸換算で０．２５〜３０質量部のヘプトン酸若しくはその塩とを含有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、コンクリート組成物及びコンクリート硬化体、並びに膨張性混和材に関し、特に偽凝結の発生を抑制し得るコンクリート組成物及び当該コンクリート組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体、並びに膨張性混和材に関する。

セメント等の水硬性組成物を硬化させて得られるコンクリート硬化体は、乾燥による収縮、水和による硬化収縮（自己収縮）、及び水和発熱に起因する温度収縮等が発生し、セメント硬化体にひび割れ等を生じさせるという問題がある。そのため、コンクリート硬化体等を製造する際に、コンクリート硬化体の収縮を低減するために膨張材等の混和材を添加する場合がある。

このように水硬性組成物に膨張材等の混和材を添加すると、添加する膨張材等の種類によっては、気温が２０℃を超えるような高温環境下で水和反応を起こさせるときに、コンクリート組成物中にエトリンガイトが急激に生成されることで、偽凝結（いわゆる「こわばり」）が生じてしまう場合があると考えられている。

水硬性組成物を硬化させる際に偽凝結が生じてしまうと、コンクリートのコンシステンシーに急激な変化をもたらすことがあり、急激なスランプロスが起こり、コンクリートの出荷及び施工が困難となってしまう。また、フレッシュコンクリートのワーカビリティーにも悪影響を及ぼしてしまう。

セメント等の水硬性組成物を水和反応させた際に偽凝結が生じたときには、切り返しによってある程度の流動性を回復することもできるが、コンクリートの出荷及び施工が容易になるほどの十分な流動性を確保するのが困難であり、依然としてコンクリートの出荷及び施工が困難であるという問題があった。

このような実情に鑑みて、本発明は、偽凝結の発生を抑制することのできるコンクリート組成物及び当該コンクリート組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体を提供することを目的とする。また、本発明は、偽凝結の発生を抑制することのできる膨張性混和材を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、水硬性組成物と膨張性混和材との配合物１００質量部に対し、酒石酸換算で０．０５〜１．５質量部の酒石酸若しくはその塩及び／又はヘプトン酸換算で０．０５〜１．５質量部のヘプトン酸若しくはその塩を含有することを特徴とするコンクリート組成物を提供する（請求項１）。

上記発明（請求項１）によれば、酒石酸若しくはその塩及び／又はヘプトン酸若しくはその塩を含有することで、コンクリート組成物の水和反応に際してエトリンガイトが急激に生成することがなく、コンクリート組成物の偽凝結を抑制することができ、特に上記配合割合にて酒石酸若しくはその塩及び／又はヘプトン酸若しくはその塩を含有することで、効果的に偽凝結を抑制することができる。

上記発明（請求項１）においては、前記水硬性組成物と膨張性混和材との配合物１００質量部に対し、ホウ酸換算で０．０１〜０．３質量部のホウ酸又はその塩をさらに含有することが好ましい（請求項２）。

上記発明（請求項２）によれば、ホウ酸をコンクリート組成物に添加することで、コンクリート組成物の水和熱を低減することができる。これにより、コンクリートの練り上がり温度を低下させることができ、外気温が２０℃を超える高温環境下においても容易にコンクリートの出荷及び施工をすることができる。特に、上記配合割合にてホウ酸又はその塩を配合することで、得られるコンクリート硬化体の強度を低下させることなく、効果的に水和熱を低下させることができる。

上記発明（請求項１，２）においては、前記膨張性混和材が、エトリンガイト系膨張性混和材又は石灰系膨張性混和材であることが好ましい（請求項３）。エトリンガイト系膨張性混和材又は石灰系膨張性混和材は、コンクリート硬化体の収縮を抑制し、収縮に伴うひび割れを防止し得る一方で、例えばクエン酸を含む凝結遅延剤等とともに混練すると、コンクリート組成物の水和反応に伴いエトリンガイトが急激に生成されてしまい、偽凝結を生じさせてしまうことがあるが、かかる発明（請求項３）によれば、酒石酸若しくはその塩及び／又はヘプトン酸若しくはその塩を含有することで、エトリンガイトの急激な生成を抑制し、偽凝結の発生を効果的に抑制することができ、その上で凝結を効果的に遅延させ、良好なワーカビリティーを得ることができる。

また、本発明は、上記発明（請求項１〜３）に係るコンクリート組成物を硬化させてなることを特徴とするコンクリート硬化体を提供する（請求項４）。

さらに、本発明は、１００質量部の膨張性組成物と、酒石酸換算で０．２５〜３０質量部の酒石酸若しくはその塩及び／又はヘプトン酸換算で０．２５〜３０質量部のヘプトン酸若しくはその塩とを含有することを特徴とする膨張性混和材を提供する（請求項５）。

上記発明（請求項５）によれば、膨張性混和材に膨張性組成物と酒石酸若しくはその塩及び／又はヘプトン酸若しくはその塩が含有されているため、かかる膨張性混和材をセメント等の水硬性組成物に添加して硬化させると、偽凝結を生じることがなく、良好なワーカビリティーを得ることができる。

上記発明（請求項５）においては、ホウ酸換算で０．０５〜１５質量部のホウ酸又はその塩をさらに含有することが好ましい（請求項６）。かかる発明（請求項６）によれば、膨張性混和材にホウ酸又はその塩がさらに含有されていることで、かかる膨張性混和材を添加したセメント等の水硬性組成物の水和反応時の水和熱を低減することができる。これにより、外気温が２０℃を超える高温環境下においても容易にコンクリートの出荷及び施工をすることができる。

上記発明（請求項５，６）においては、前記膨張性組成物が、エトリンガイト系膨張性組成物又は石灰系膨張性組成物であることが好ましい（請求項７）。エトリンガイト系膨張性組成物又は石灰系膨張性組成物は、コンクリート硬化体の収縮を抑制し、収縮に伴うひび割れを防止し得る一方で、例えばクエン酸を含む凝結遅延剤とともに混練すると、コンクリート組成物の水和反応に伴いエトリンガイトが急激に生成されてしまい、偽凝結を生じさせてしまうことがあるが、かかる発明（請求項７）によれば、膨張性混和材に酒石酸若しくはその塩及び／又はヘプトン酸若しくはその塩が含有されていることで、エトリンガイトの急激な生成を抑制し、偽凝結の発生を効果的に抑制することができ、その上で凝結を効果的に遅延させ、良好なワーカビリティーを得ることができる。

本発明のコンクリート組成物及び膨張性混和材によれば、コンクリート組成物の水和反応の際における偽凝結の発生を効果的に抑制することができる。

以下、本発明のコンクリート組成物について説明する。
本発明のコンクリート組成物は、水硬性組成物と、膨張性混和材と、それらの配合物１００質量部に対し、酒石酸換算で０．０５〜１．５質量部の酒石酸若しくは酒石酸塩及び／又はヘプトン酸換算で０．０５〜１．５質量部のヘプトン酸若しくはヘプトン酸塩とを含有するものである。

水硬性組成物としては、特に限定されるものではなく、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント；高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等の各種混合セメント；超速硬セメント、超微粉末セメント等の各種特殊セメント；都市ゴミ焼却灰及び／又は下水汚泥焼却灰を原料として製造した焼成物の粉砕物と石膏とからなるセメント（エコセメント）等が挙げられる。

膨張性混和材としては、コンクリート組成物の水和反応に伴いエトリンガイトを生成し得るものであれば特に限定されるものではないが、例えば、エトリンガイト系（ＣＳＡ系）膨張性混和材、石灰系膨張性混和材等が挙げられる。

エトリンガイト系（ＣＳＡ系）膨張性混和材は、カルシウム・サルフォ・アルミネート（ＣＳＡ）を主成分とするものであり、コンクリート組成物との水和反応時にエトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・３ＣａＳＯ_４・３２Ｈ_２Ｏ）を生成し、このエトリンガイトによりコンクリート硬化体を膨張させるものである。ＣＳＡ系膨張性混和材の構成成分としては、例えば、４ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３・ＳＯ_３等が挙げられる。

石灰系膨張性混和材としては、好ましくはクリンカ組成物と石膏と生石灰とを含むものである。このような石灰系膨張性混和材に含まれ得るクリンカ組成物としては、例えば、３ＣａＯ・ＳｉＯ_２−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、３ＣａＯ・ＳｉＯ_２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、２ＣａＯ・ＳｉＯ_２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、及びＣａＯ−間隙物質系組成物からなる群より選ばれる１種又は２種以上を含み、かつＣａＯの含有割合が５０〜９２質量％のものが挙げられる。

石灰系膨張性混和材中のクリンカ組成物に含まれる間隙物質は、セメントクリンカ鉱物中のエーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ_２）やビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ_２）の間を埋める鉱物に類するものである。このような間隙物質としては、例えば、２ＣａＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３等のカルシウムフェライト鉱物；３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３等のカルシウムアルミネート鉱物；６ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３、４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３、６ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３等のカルシウムアルミノフェライト鉱物等が挙げられる。

クリンカ組成物は、エーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ_２）やビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ_２）を含むものであってもよいし、これらのエーライトやビーライトを含まないものであってもよいが、これらのエーライトやビーライトを含むクリンカ組成物は、ＣａＯの水和速度を大幅に抑制することができ、これらのエーライトやビーライトの水和物がセメントの強度発現に貢献する。

クリンカ組成物は、石灰質原料、粘土原料、珪石、スラグ類、石膏等の原料を上記組成になるように混合して原料混合物を調製し、目標とするクリンカの鉱物組成が得られるまで、この原料混合物をロータリーキルン等にて１３００〜１６００℃の温度で十分に焼き締めて、焼成することで得られる。

なお、原料混合物を焼成する際に、鉱化剤（フラックス）を原料混合物に添加してもよい。これにより、クリンカ組成物の製造効率を高めることができる。鉱化剤としては、セメント系化合物を焼成する際に一般に使用されるものを用いることができる。具体的には、ＣａＳＯ_４、ＣａＦ_２、Ｆｅ_２Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３等の化合物を含む石膏、蛍石、蛇紋岩等を鉱化剤として使用することができる。これらの鉱化剤の添加量は、原料混合物の質量に対して約１０質量％以下であればよい。

石膏としては、一般に市販されている石膏を使用することができる。石膏は、その結晶形態により無水石膏、半水石膏、二水石膏に分類されるが、いずれの石膏を使用してもよく、好ましくは無水石膏を使用することができる。

石灰系膨張性混和材における石膏の配合量は、クリンカ組成物１００質量部に対し、５〜５０質量部であることが好ましい。石灰系膨張性混和材に生石灰が含まれる場合には、石膏の配合量は、クリンカ組成物と生石灰との合計量１００質量部に対し、５〜５０質量部であることが好ましい。石膏の配合量が５質量部未満であると、コンクリート硬化体の収縮を抑制することが困難であり、また早期に強度が発現しないおそれがあり、５０質量部を超えると、コンクリート硬化体の膨張ひび割れが生じるおそれがある。

石灰系膨張性混和材における生石灰は、水和反応に伴い膨張及び発熱するため、コンクリート硬化体の収縮を抑制することができる。

生石灰は、その焼成度によって極軟焼生石灰、軟焼生石灰、中焼生石灰、硬焼生石灰、極硬焼生石灰に分類され、その評価方法としては一般に日本石灰協会の４Ｎ塩酸による粗粒滴定試験法が使用されている。この粗粒滴定試験法によれば、生石灰は、滴定に使用した４Ｎ塩酸の総量をもって分類され、極軟焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が８００ｍＬ以上のものであり、軟焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が６５０ｍＬ以上８００ｍＬ未満のものであり、中焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が３００ｍＬ以上６５０ｍＬ未満のものであり、硬焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が１３０ｍＬ以上３００ｍＬ未満のものであり、極硬焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が１３０ｍＬ未満のものである。

石灰系膨張性混和材に含まれ得る生石灰としては、一般に市販されている生石灰であればよいが、上記のようにして分類される生石灰のうち、４Ｎ塩酸の使用量が６５０ｍＬ以下の生石灰を使用することが好ましく、特に４Ｎ塩酸の使用量が４００ｍＬ以下の生石灰を使用することが好ましい。このような生石灰を含むことで、フレッシュコンクリートのワーカビリティーを良好にすることができる。

石灰系膨張性混和材に生石灰を含む場合、生石灰の含有量は、上記クリンカ組成物と生石灰との合計質量の８０質量％以下であることが好ましい。生石灰の含有量が、クリンカ組成物と生石灰との合計質量の８０質量％を超えると、水和反応によるコンクリート硬化体の膨張量が増大しすぎてしまうおそれがある。

石灰系膨張性混和材は、上記クリンカ組成物及び石膏を含み、好ましくは生石灰をさらに含むものであって、これらの混合物を粉砕した混合粉砕物であることが好ましい。この混合粉砕物は、上記クリンカ組成物、石膏、生石灰のそれぞれを粉砕してから混合したものでもよいし、上記クリンカ組成物、石膏及び生石灰のそれぞれを混合してから粉砕したものでもよい。粉砕は、ボールミル、ロールミル等の通常のセメントの粉砕に使用する粉砕機を使用して行うことができる。

このようにして得られた混合粉砕物のブレーン比表面積は、２０００〜６０００ｃｍ^２／ｇであることが好ましい。

水硬性組成物と膨張性混和材との配合割合は、特に限定されるものではないが、コンクリート組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体１ｍ^３中に１０〜４０ｋｇを占める量の膨張性混和材がコンクリート組成物中に配合されていることが好ましく、コンクリート硬化体１ｍ^３中に２０〜３０ｋｇを占める量の膨張性混和材がコンクリート組成物中に配合されていることがより好ましい。１０ｋｇ未満であると、コンクリート硬化体の収縮ひずみを低減することができず、コンクリート硬化体にひび割れが生じるおそれがあり、４０ｋｇを超えると、コンクリート硬化体が過大に膨張してしまい当該コンクリート硬化体の強度が低下するおそれがある。

本発明のコンクリート組成物は、上記水硬性組成物と膨張性混和材との配合物１００質量部に対して、酒石酸換算で０．０５〜１．５質量部の酒石酸若しくはその塩及び／又はヘプトン酸換算で０．０５〜１．５質量部のヘプトン酸若しくはその塩をさらに含むものである。

特に、エトリンガイト系（ＣＳＡ系）膨張性混和材は、エトリンガイトを生成することによりコンクリート硬化体を膨張させ、コンクリート硬化体の収縮に伴うひび割れの発生等を防止する目的で添加されるものであるが、コンクリート組成物の水和反応の際にエトリンガイトが急激に生成し、偽凝結が生じてしまうおそれがある。また、石灰系膨張性混和材でも、用いる水硬性組成物の種類（例えば、超速硬セメント）によっては、同様にエトリンガイトを急激に生成し、偽凝結を生じてしまうおそれがある。

しかしながら、酒石酸（酒石酸塩）及びヘプトン酸（ヘプトン酸塩）を、エトリンガイト系膨張性混和材や石灰系膨張性混和材とともに水硬性組成物に添加すると、エトリンガイトの急激な生成を引き起こすことがない。したがって、コンクリート組成物が硬化する際に偽凝結が生じるのを抑制することができる。これにより、スランプロスを起こすことなく、十分なスランプ保持性を確保することができ、コンクリート組成物のワーカビリティーを良好に保つことができる。

酒石酸（酒石酸塩）又はヘプトン酸（ヘプトン酸塩）の配合量が、水硬性組成物と膨張性混和材との配合物１００質量部に対して、酒石酸換算で０．０５質量部未満又はヘプトン酸換算で０．０５質量部未満であると、エトリンガイトの急激な生成を抑制することが困難となり、偽凝結が生じてしまうおそれがあり、酒石酸換算で１．５質量部を超えて、又はヘプトン酸換算で１．５質量部を超えると、可使時間が大幅に伸びてしまうだけでなく、凝結不良を起こし当該コンクリートの強度が十分に発現しなかったり、場合によっては硬化しなくなってしまったりするおそれがある。

酒石酸（酒石酸塩）又はヘプトン酸（ヘプトン酸塩）の配合量は、水硬性組成物と膨張性混和材との配合物１００質量部に対して、酒石酸換算で又はヘプトン酸換算で０．０５〜１．２質量部であることが好ましく、０．０５〜１．０質量部であることがより好ましい。

酒石酸塩としては、例えば、酒石酸アンモニウム、酒石酸カリウム、酒石酸ナトリウム、酒石酸リチウム、酒石酸アンモニウムナトリウム、酒石酸ナトリウムカリウム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

また、ヘプトン酸塩としては、例えば、ヘプトン酸ナトリウム、ヘプトン酸カリウム、ヘプトン酸リチウム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明のコンクリート組成物は、上記水硬性組成物と膨張性混和材との合計１００質量部に対して、ホウ酸換算で０．０１〜０．３質量部のホウ酸又はその塩を含むものであってもよい。コンクリート組成物に上記範囲内でホウ酸を含ませることで、コンクリート組成物の硬化の際の水和熱を低減することができ、コンクリートの練り上がり温度を低下させることができる。特に、ＪＡＳＳ５（日本建築学会，建築工事標準仕様書５）にコンクリート打設温度として、「３５℃を超えないこと」と規定されているが、外気温が３０℃を超えるような現場で施工を行う場合であっても、コンクリートの練り上がり温度（ＣＴ）を低下することができるため、高温環境下であっても容易にコンクリートの出荷及び施工をすることができる。

ホウ酸（ホウ酸塩）の配合量が、水硬性組成物と膨張性混和材との合計１００質量部に対して、ホウ酸換算で０．０１質量部未満であると、水和熱を効果的に低減することが困難となり、コンクリートの練り上がり温度を効果的に低下させることができないおそれがあり、ホウ酸換算で０．３質量部を超えると、水和熱低減効果に差はみられないばかりか、ホウ酸（ホウ酸塩）の配合量が増加することでコストがかかるとともに、コンクリート硬化体の強度が低下したり、凝結遅延が発生したりするおそれがある。

ホウ酸（ホウ酸塩）の配合量は、より好ましくは、上記水硬性組成物と膨張性混和材との合計１００質量部に対して、０．０５〜０．２質量部であり、特に好ましくは０．１〜０．１５質量部である。

ホウ酸塩としては、例えば、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸アンモニウム、ホウ酸カリウム、ホウ酸リチウム、ホウ酸アルミニウム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

上記膨張性混和材は、膨張性組成物に、酒石酸（酒石酸塩）及び／又はヘプトン酸（ヘプトン酸塩）、並びに所望によりホウ酸（ホウ酸塩）を配合したものであってもよい。この膨張性混和材（以下「酒石酸等含有膨張性混和材」という）を水硬性組成物に添加してなるコンクリート組成物を硬化させることで、水和反応の際に偽凝結を生じさせることがなく、良好なワーカビリティーを得ることができる。

膨張性組成物としては、例えば、カルシウム・サルフォ・アルミネート（ＣＳＡ）を主成分として含有するＣＳＡ系（エトリンガイト系）膨張性組成物、クリンカ組成物と石膏と生石灰とを含有する石灰系膨張性組成物等が挙げられる。

このような酒石酸等含有膨張性混和材は、例えば、１００質量部の膨張性組成物と、酒石酸換算で０．２５〜３０質量部の酒石酸（酒石酸塩）又はヘプトン酸換算で０．２５〜３０質量部のヘプトン酸（ヘプトン酸塩）と、所望によりホウ酸換算で０．０５〜１５質量部のホウ酸（ホウ酸塩）とを混合し、常法により粉砕することによって製造することができる。また、１００質量部の膨張性組成物の粉砕物に、酒石酸換算で０．２５〜３０質量部の酒石酸（酒石酸塩）又はヘプトン酸換算で０．２５〜３０質量部のヘプトン酸（ヘプトン酸塩）と、所望によりホウ酸換算で０．０５〜１５質量部のホウ酸（ホウ酸塩）とを混合することによっても製造することができる。

このようにして得られた酒石酸等含有膨張性混和材を水硬性組成物に添加することで、偽凝結の発生を抑制することのできるコンクリート組成物を製造することができる。

かかるコンクリート組成物における水硬性組成物と、酒石酸等含有膨張性混和材との配合割合は、特に限定されるものではないが、コンクリート組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体１ｍ^３中に１０〜４０ｋｇを占める量の膨張性組成物を含有するようにして酒石酸等含有膨張性混和材が配合されていることが好ましく、コンクリート硬化体１ｍ^３中に２０〜３０ｋｇを占める量の膨張性組成物を含有するようにして酒石酸等含有膨張性混和材が配合されていることがより好ましい。膨張性組成物の量が１０ｋｇ未満であると、コンクリート硬化体の収縮ひずみを低減することができず、コンクリート硬化体にひび割れが生じるおそれがあり、４０ｋｇを超えると、コンクリート硬化体が過大に膨張してしまい当該コンクリート硬化体の強度が低下するおそれがある。

本発明のコンクリート組成物は、さらに粗骨材を含んでいてもよい。粗骨材としては、例えば、砂利、砕石又はこれらの混合物等を使用することができる。コンクリート組成物における粗骨材の粒径は、５〜２５ｍｍであることが好ましい。コンクリート組成物における粗骨材の配合量は、コンクリート硬化体の硬化後の機械的強度やフレッシュコンクリートの作業性（流動性）等の観点から、水硬性組成物と膨張性混和材との合計１００質量部に対して、０〜５００質量部であることが好ましく、１００〜２００質量部であることがより好ましい。

コンクリート組成物には、さらに細骨材が含まれていてもよい。細骨材としては、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂又はこれらの混合物等を使用することができる。細骨材の粒径は、５ｍｍ以下であることが好ましい。コンクリート組成物における細骨材の配合量は、水硬性組成物と膨張性混和材との合計１００質量部に対して、０〜５００質量部であることが好ましく、１００〜２００質量部であることがより好ましい。

コンクリート組成物における細骨材率（全骨材(粗骨材及び細骨材)容積の中で細骨材容積が占める割合）は、０〜１００％であり、コンクリート組成物の作業性等の観点から、３０〜７０％であることが好ましい。

本発明のコンクリート組成物は、コンクリート組成物の偽凝結抑制効果を妨げない限り、上記水硬性組成物、上記膨張性混和材、上記酒石酸等含有膨張性混和材、酒石酸（酒石酸塩）、ヘプトン酸（ヘプトン酸塩）、ホウ酸（ホウ酸塩）以外の他の成分を含んでいてもよい。コンクリート組成物は、例えば、エーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ_２）、ビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ_２）等を含むポルトランドセメントクリンカ；リグニン系、ナフタリンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系等の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤等；その他の添加剤等を含んでいてもよい。コンクリート組成物におけるポルトランドセメントクリンカ又は各種減水剤の配合量は、コンクリート組成物の偽凝結抑制効果を妨げることのない量であればよい。

本発明のコンクリート組成物に所定量の水を添加して混練し、その混練物を型枠等に流し込み、加温養生、水中養生、蒸気養生、オートクレーブ養生等により養生して硬化させることにより、コンクリート硬化体を製造することができる。

本発明のコンクリート組成物は、水和反応の際に偽凝結を生じることなく、十分なスランプ保持性を確保することができる。一般に、コンクリート組成物は、外気温が高くなればなるほど偽凝結が生じやすく、またスランプ保持性が短くなる傾向にあるが、本発明のコンクリート組成物を硬化させて得られるコンクリート硬化体は、外気温が２０℃を超えるような高温環境下においても、エトリンガイトの急激な生成が生じることなく、偽凝結が生じることはない。特に、本発明のコンクリート組成物にホウ酸が含まれていることによって、コンクリート硬化体の練り上がり温度を低下させることができるため、外気温が３０℃を超えるような高温環境下においても、容易にコンクリートの出荷及び施工をすることができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

以下、実施例及び試験例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、下記の実施例及び試験例に何ら制限されるものではない。

〔実施例１〜２，比較例１〜４〕
細骨材Ｓ（静岡県小笠産陸砂，表乾密度：２．６０ｇ／ｃｍ^３，絶乾密度：２．５８ｇ／ｃｍ^３，吸水率：１．４０％，実積率：６８．３％，微粒分量：０．７８％）と粗骨材Ｇ（茨城県岩瀬産硬質砂岩砕石，粗骨材最大寸法：２０ｍｍ，表乾密度：２．６５ｇ／ｃｍ^３，絶乾密度：２．６３ｇ／ｃｍ^３，吸水率：０．６９％，実積率：６０．９％，粗粒率：６．６８）と、水硬性組成物Ｃ（普通ポルトランドセメント，密度：３．１６ｇ／ｃｍ^３，太平洋セメント社製）と、ＣＳＡ系膨張性混和材ＥＸ（密度：２．９６〜３．０１ｇ／ｃｍ^３）を投入して１５秒間空練りした後、水Ｗと高性能減水剤ＳＰ（ポリカルボン酸系高性能減水剤，商品名：コアフローＮＰ−５５，太平洋マテリアル社製）と酒石酸（Ｌ−酒石酸，ヤクシ化成社製）又はヘプトン酸（ヘプトン酸ナトリウム，小野田ケミコ社製）を投入して９０秒間混練し、フレッシュコンクリートを得た。各原料の配合割合を表１に示す。

〔実施例３〜４０，比較例５〜７〕
細骨材Ｓ（茨城県結城産陸砂，表乾密度：２．５８ｇ／ｃｍ^３，絶乾密度：２．５２ｇ／ｃｍ^３，吸水率：２．３０％，実積率：６５．４％，粗粒率：２．６４，微粒分量：１．７０％）と、水Ｗと、高性能減水剤ＳＰ（ポリカルボン酸系高性能減水剤，商品名：レオビルド８０００ＰＸ_３，ＮＭＢ社製）と、クエン酸（又はホウ酸（オルトホウ酸）及び酒石酸（Ｌ−酒石酸）、酒石酸、ホウ酸及びヘプトン酸（ヘプトン酸ナトリウム）、若しくはヘプトン酸）とを投入して１５秒間空練りし、水硬性組成物Ｃ（超速硬セメント，商品名：スーパージェットセメント，密度：３．０１ｇ／ｃｍ^３，太平洋セメント社製）と石灰系膨張性混和材ＥＸ（早強性膨張材，商品名：太平洋Ｎ−ＥＸ，密度：３．１９ｇ／ｃｍ^３，太平洋マテリアル社製）をあらかじめよく混合しておいた混合物を投入して１２０秒間混練した。その後、粗骨材Ｇ（茨城県岩瀬産６号砕石，粗骨材最大寸法：１３ｍｍ，表乾密度：２．６５ｇ／ｃｍ^３，吸水率：０．６２％，実積率：６０．９％，粗粒率：６．６８）を投入して６０秒間混練し、フレッシュコンクリートを得た。各原料の配合割合を表２に示す。

〔試験例１〕スランプ試験
実施例１〜４０及び比較例１〜７により得られたフレッシュコンクリートについて、ＪＩＳ−Ａ１１０１に基づいてスランプ試験を行った。スランプ試験は、ミキサーから排出した後の各段階にて行った。
実施例１〜２及び比較例１〜４の試験結果を表３に示すとともに、実施例３〜４０及び比較例５〜７の試験結果を表４に示す。

〔試験例２〕偽凝結確認試験
実施例１〜４０及び比較例１〜７により得られたフレッシュコンクリートを常法により硬化させ、スランプの経時変化を測定する際に、偽凝結が生じているか否かを確認した。偽凝結が生じているか否かは、急激なスランプロスが認められることと、切り返しを行うことで多少の流動性が回復することを判断基準とした。また、実施例８，１１〜２１，２７及び３０〜４０については、同時にコンクリートの練り上がり温度（ＣＴ，℃）の測定を行った。

実施例１〜２及び比較例１〜４のスランプ試験結果を表３に示すとともに、実施例３〜４０及び比較例５〜７のスランプ試験結果を表４に示すとともに、コンクリートの練り上がり温度（ＣＴ）の測定結果を図１及び図２に示す。

表３に示すように、実施例１〜２では、４５分以上のスランプ保持性を確保することができ、良好なワーカビリティーを確保し得ることが確認された。また、ＣＳＡ系膨張性混和材を含まない比較例１では、偽凝結が生じていないのに対し、ＣＳＡ系膨張性混和材を含み酒石酸及びヘプトン酸を含まない比較例２では、偽凝結が生じていることが確認された。一方、ＣＳＡ系膨張性混和材を含み、かつ酒石酸又はヘプトン酸を含む比較例３〜４では、偽凝結がわずかに生じているのに対し、実施例１〜２では偽凝結が生じていなかった。このことから、ＣＳＡ系の膨張性混和材を含むコンクリート組成物に、セメント（水硬性組成物）と膨張性混和材との配合物１００質量部に対し、０．０５質量部以上の酒石酸又はヘプトン酸を含ませることにより、偽凝結の発生を抑制可能であることが確認された。

また、表４に示すように、石灰系膨張性混和材が添加されていない比較例５では、クエン酸を添加しても偽凝結が生じていなかったのに対し、石灰系膨張性混和材及びクエン酸を添加した比較例６〜７では、偽凝結が生じていた。一方、石灰系膨張性混和材を添加し、かつ酒石酸又はヘプトン酸を添加した実施例３〜４０では、偽凝結が生じていないことが確認された。このことから、石灰系膨張性混和材を添加するとともに、酒石酸又はヘプトン酸を添加することにより偽凝結を生じさせることなく十分な可使時間を確保し得ることが確認された。

さらに、図１及び図２に示すように、セメント（水硬性組成物）と膨張性混和材との合計１００質量部に対するホウ酸の添加量が、０．１質量部以下である場合には、ホウ酸の添加量の増加に従ってコンクリートの練り上がり温度（ＣＴ）が低下していることが確認された。このことから、ホウ酸を添加することで、コンクリート組成物の硬化時の水和熱を低減することができると考えられ、外気温が２０℃を超えるような高温環境下においても、容易にコンクリートの出荷及び施工をし得ることが確認された。さらにまた、セメント（水硬性組成物）と膨張性混和材との合計１００質量部に対し、０．１質量部を超えるホウ酸を添加しても水和熱低減効果に大きな差異がないことが確認され、ホウ酸の添加量が０．１〜０．１５質量部のときに最も水和熱低減効果があることが確認された。

本発明のコンクリート組成物及び膨張性混和材は、偽凝結の発生を抑制することで十分な可使時間を確保し、コンクリート組成物のワーカビリティーの改善に有用である。

外気温５℃でのコンクリート組成物のホウ酸添加率とコンクリート練り上がり温度との関係を示すグラフである。 外気温３５℃でのコンクリート組成物のホウ酸添加率とコンクリート練り上がり温度との関係を示すグラフである。

Claims (7)

1. 水硬性組成物と膨張性混和材との配合物１００質量部に対し、酒石酸換算で０．０５〜１．５質量部の酒石酸若しくはその塩及び／又はヘプトン酸換算で０．０５〜１．５質量部のヘプトン酸若しくはその塩を含有することを特徴とするコンクリート組成物。
2. 前記水硬性組成物と膨張性混和材との配合物１００質量部に対し、ホウ酸換算で０．０１〜０．３質量部のホウ酸又はその塩をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物。
3. 前記膨張性混和材が、エトリンガイト系膨張性混和材又は石灰系膨張性混和材であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート組成物。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート組成物を硬化させてなることを特徴とするコンクリート硬化体。
5. １００質量部の膨張性組成物と、酒石酸換算で０．２５〜３０質量部の酒石酸若しくはその塩及び／又はヘプトン酸換算で０．２５〜３０質量部のヘプトン酸若しくはその塩とを含有することを特徴とする膨張性混和材。
6. ホウ酸換算で０．０５〜１５質量部のホウ酸又はその塩をさらに含有することを特徴とする請求項５に記載の膨張性混和材。
7. 前記膨張性組成物が、エトリンガイト系膨張性組成物又は石灰系膨張性組成物であることを特徴とする請求項５又は６に記載の膨張性混和材。

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