JP2010111538A - 水硬性組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一般式(a1)で表される特定の化合物を含有するレオロジー改質剤と、水硬性粉体と、骨材と、コンクリート混和剤と、水とを含有する、スランプフロー値35〜80cmの水硬性組成物。
【選択図】なし
Description
本発明に用いられるレオロジー改質剤は、前記一般式(a1)で表される化合物を含有する。
水硬性粉体(C)は、水和反応により硬化する物性を有する粉体のことであり、セメント、石膏などが挙げられる。好ましくはセメントであり、またこれらに高炉スラグ、フライアッシュ、シリカヒューム等が添加されたものでもよい。その他、早強セメント、超早強セメント、高ビーライト系セメント、エコセメント等でもよい。
骨材としては、細骨材(S)及び粗骨材(G)が挙げられる。細骨材(S)として、JIS A0203−2302で規定されるものが挙げられる。
コンクリート混和剤としては、高性能減水剤及び/又は高性能AE減水剤〔以下、高性能(AE)減水剤という〕が挙げられる。高性能(AE)減水剤としては、リグニンスルホン酸塩及びその誘導体、オキシカルボン酸塩、ポリオール誘導体から選択されるものが挙げられる。高性能(AE)減水剤としては、JIS A 6204に規定される減水率18%以上のコンクリート用化学混和剤が好適に用いられ、具体的には、ナフタレン、メラミン、フェノール、尿素およびアニリンの何れかのメチロール化物およびスルホン化物の群から選ばれる1種又は2種以上の化合物のホルムアルデヒド縮合物が挙げられる。例えば、ナフタレンスルホン酸金属塩ホルムアルデヒド縮合物[例えば花王(株)製マイテイ150]、メラミンスルホン酸金属塩ホルムアルデヒド縮合物[例えば花王(株)製マイテイ150−V2]、フェノールスルホン酸ホルムアルデヒド化合物(特許第1097647号に記載の化合物等)、フェノール・スルファニル酸ホルムアルデヒド共縮合物(特開平1−113419号公報に記載の化合物等)等である。さらにまた他の例として、エチレン系不飽和モノカルボン酸、そのアルキレンオキシド付加物又はその誘導体、並びにエチレン系不飽和ジカルボン酸、そのアルキレンオキシド付加物又はその誘導体からなる群より選ばれる1種又は2種以上を含有する単量体を重合して得られる重合体又は共重合体(特公平2−7901号公報、特開平3−75252号公報、特公平2−8983号公報などに記載の化合物等)が挙げられる。
R1b,R2b:水素原子又はメチル基
m1:0〜2の数
AO:炭素数2〜3のオキシアルキレン基
n:平均付加モル数であり、2〜300の数
X:水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基
を表す。]
R3b,R4b,R5b:水素原子、メチル基又は(CH2)m2COOM2
R6b:水素原子又はメチル基
M1,M2,Y:水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属(1/2原子)、アンモニウム、アルキルアンモニウム又は置換アルキルアンモニウム
m2:0〜2の数
を表す。]
本発明の水硬性組成物は、安定した粘弾性の発現の観点から、カチオン性ポリマーを含有することが好ましい。カチオン性ポリマーとしては、カチオン性窒素を含むカチオン性ポリマー、更に、分子中に4級塩構造を有するポリマー、なかでもカチオン性窒素が、第4級窒素であるカチオン性ポリマーが挙げられる。
カラム:α−M(東ソー製) 2本連結
溶離液:0.15mol/L硫酸Na、1%酢酸水溶液
流速 :1.0mL/min
温度 :40℃
検出器:RI
分子量標準はプルランを使用
本発明の水硬性組成物は、高炉スラグ、石灰系微粉末、フライアッシュ及びシリカフュームから選ばれる少なくとも1種の無機粉体を含むことが好ましい。前述の通り、これらの無機粉体を含む水硬性粉体を用いることで水硬性組成物に含有させてもよい。
本発明の水硬性組成物は、一般式(a1)で表される化合物が水硬性粉体(C)100重量部に対して0.01〜5重量部、更に0.05〜3重量部、より更に0.1〜2重量部となるようにレオロジー改質剤を含有することが好ましい。
空隙率(%)=(T−W)/T×100
T=空気が全くないと仮定して計算したコンクリートの単位容積重量(kg/m3)
W=容器に充填したコンクリートの単位容積重量(kg/m3)
反応槽にヘキサデシルジメチルアミン39.1kg、オクタデシルジメチルアミン100.4kgを仕込み、65℃に昇温した。イオン交換水487.2kg、p−トルエンスルホン酸の70%水溶液122.7kgを仕込み、攪拌した後、更にイオン交換水27kgを仕込み、1時間攪拌し均一化させた。得られた混合水溶液の全量を65℃まで昇温し、攪拌後、系内を窒素置換した。EO27.4kgを仕込み、3時間、65℃で反応させた。その後、反応器内の残圧を系外にブローし、65℃で200torr(26.7kPa)、30分間の脱気を行った。さらに、p−トルエンスルホン酸の70重量%水溶液32.3kgを仕込み、48重量%NaOH水溶液8.0kgで中和し、さらにカチオン性ポリマー〔ポリジメチルアミノエチルメタクリレートジエチル硫酸塩(重量平均分子量12万、カチオン化密度3.6meq/g)の35重量%水溶液〕155.4kg、消泡剤0.5kg(FSアンチフォームQ1−1183:東レ・ダウコーニング社製)を仕込み均一化させ、目的とするジメチルヒドロキシエチルアルキルアンモニウムp−トルエンスルホネート及びカチオン性ポリマーを含む混合水溶液約1tを得た。混合水溶液の分析値は、pH7.2、水分66.8%、原料アミン反応率99%であった。
フラスコに水50g、p−トルエンスルホン酸1水和物95.1g、イソプロピルアルコール(IPA)85.0gを仕込み、60℃に昇温、攪拌して溶解した。この混合調整溶液を50から60℃に保ち、予め融解させておいた硬化牛脂ジメチルアミン145.4gを、60℃に保持して3時間かけて滴下した。滴下終了後、60℃でさらに1時間攪拌後、硬化牛脂ジメチルアミンのp−トルエンスルホン酸塩のIPA/水−混合溶液(1)375.5gを得た。次に、2Lのオートクレーブに、混合溶液(1)375gを仕込み、攪拌後、系内を窒素置換した。65℃まで昇温し、EO28.6gを仕込み、3時間反応させた。反応器内の残圧を系外にブローし、45℃で200torr(26.7kPa)、30分間の脱気をした。さらに、pH調整(p−トルエンスルホン酸1水和物、IPA)を行い、目的とするレオロジー改質剤a−2(ジメチルヒドロキシエチルアルキルアンモニウムp−トルエンスルホネートのIPA/水−混合溶液)390gを得た。
表1のレオロジー改質剤を用いて、高流動性コンクリートについて試験した。すなわち、表2に示す配合条件で、100Lの強制二軸ミキサーを用いて、セメント(C)、細骨材(S)、粗骨材(G)、レオロジー改質剤を投入し空練りを10秒行い、高性能AE減水剤を含む練り水(W)を加え、40Lのコンクリートを90秒間混練りした(但し、レオロジー改質剤a−2は練り水に加えた)。製造したコンクリートをミキサー中で5分間静置した後、15秒間攪拌を行い、練板に排出し、以下に示す試験法にしたがって、流動性としてスランプフロー値、自己充填性、圧縮強度(材齢1日)(初期の強度発現の指標)、及び硬化時間(水和によって流動性が消失するまでの時間で、凝結時間ともいう)について測定した。結果を表3に示す。
水(W):水道水セメント
普通ポルトランドセメント(C):市販品、密度3.16g/cm3
高炉スラグ(SLG):新日鉄セメント製、密度2.89g/cm3、比表面積3400cm2/g
細骨材(S):紀ノ川産川砂:君津産山砂=1:1、表乾密度2.57g/cm3、粗粒率2.57
粗骨材(G):高知県鳥形山産石灰砕石、表乾密度2.71g/cm3、粗粒率7.03、最大寸法20mm
1.スランプフロー値:JIS A 1101によるスランプフロー値(cm)に準じる。
A:充填高さが320mm以上
B:充填高さが300mm以上320未満
C:充填高さが250mm以上300mm未満
D:充填高さが250mm未満
A:5N/mm2以上
B:3N/mm2以上5N/mm2未満
C:3N/mm2未満
A:5時間以上7時間未満
B:7時間以上9時間未満
C:9時間以上
表1のレオロジー改質剤を用いて、水中不分離性コンクリートについて試験を行った。すなわち、表4に示す配合条件で、100Lの強制二軸ミキサーを用いて、セメント(C)、細骨材(S)、粗骨材(G)、化合物を投入し空練りを10秒行い、高性能減水剤を含む練り水(W)を加え2分間混練りした(但し、a−2は練水に加えた)。この40Lのコンクリートについて、以下に示す試験法にしたがって、材料分離抵抗性として懸濁物質量(SS)および圧縮強度(材齢7日)の測定を行った。その結果を表5に示す。
水(W):水道水
セメント(C):普通ポルトランドセメント、市販品、密度3.16g/cm3
細骨材(S):千葉県君津産山砂、表乾密度2.62g/cm3、粗粒率2.57
粗骨材(G):高知県鳥形山産石灰砕石、表乾密度2.71g/cm3、粗粒率7.03、最大寸法20mm
1.懸濁物質量(SS):「土木学会、水中不分離性コンクリート設計施行指針(案)、水中不分離性コンクリートの水中分離度試験方法(案)」に基づいて評価した。評価基準は以下の通りである。
A:15%以下
B:15%超30%以下
C:30%超60%以下
D:60%超
表1のレオロジー改質剤を用いて、軽量高流動コンクリートについて試験した。すなわち、表6に示す配合条件で、100Lの強制二軸ミキサーを用いて、セメント(C)、細骨材(S)、粗骨材(G)、レオロジー改質剤を投入し空練りを10秒行い、高性能減水剤を含む練り水(W)を加え30秒間攪拌した後、化合物(A)を添加し2分間混練りした(ただし、レオロジー改質剤a−2は練り水に加えた)。この40Lのコンクリートについて、以下に示す試験法にしたがって、流動性としてスランプフロー値、圧縮強度(材齢28日)、及び単位容積質量(見かけ密度)の測定を行った。結果を表7に示す。
W:水道水
C1:早強ポルトランドセメント、密度3.13g/cm3、比表面積4470cm2/g
C2:普通ポルトランドセメント、密度3.16g/cm3、比表面積3300cm2/g
S1:絶乾密度0.70g/cm3、表乾密度0.76g/cm3、24h吸水率8.60%の人工軽量細骨材
S2:絶乾密度0.58g/cm3、表乾密度0.63g/cm3、24h吸水率8.80%の人工軽量細骨材
G:絶乾密度0.94g/cm3、表乾密度0.96g/cm3、24h吸水率11.5%の人工軽量粗骨材〔商品名:スーパーメサライトSG(日本メサライト社製)〕
高性能AE減水剤:「マイテイ3000S」(ポリカルボン酸系ポリエーテル、花王(株)製)
(1)スランプフロー値
JIS A 1150−2001による。
(2)圧縮強度(材齢28日)
JIS A 1108−1999による。
(3)単位容積質量(材齢28日)
JIS A 1108−1999に記される見かけ密度を単位容積質量とした。
スランプフロー値が60〜70cmの高流動コンクリートに、無機または有機繊維を配合し、フレッシュ性状と硬化性状を測定した。練り混ぜは容量100Lの強制2軸ミキサーを用いて行った。これらのコンクリートの配合を表8に、また、以下に示す試験法にしたがって測定したコンクリートのスランプフロー値(流動性)、圧縮強度、及び曲げ強度を表9に示した。なお、コンクリートの使用材料は次のとおりである。また、各評価は以下の方法で行った(試験温度は20℃)。
・普通ポルトランドセメント(C):市販品、密度3.16g/cm3
細骨材(S):紀ノ川産川砂:君津産山砂=1:1、表乾密度2.57g/cm3、粗粒率2.57
・粗骨材(G):高知県鳥形山産石灰砕石、表乾密度2.71g/cm3、粗粒率7.03、最大寸法20mm
・高性能AE減水剤:「マイテイ3000S」(ポリカルボン酸系ポリエーテル、花王(株)製)、添加量は、有効分重量0.34%(対セメント重量)
・レオロジー改質剤(表1):添加量は、有効分重量0.25%(対セメント重量)
・鋼繊維:株式会社ブリジストン製の商品名タフグリップ(径0.6mm、長さ30mmでフック付き)
・ビニロン繊維:クラレ株式会社製の商品名クラテック(径4000デニール、長さ30mm)
・ポリプロピレン繊維:萩原工業株式会社製の商品名ポリウェーブ(径3200デニール、長さ30mmの波形ポリプロピレン短繊維)
(1)スランプフロー値
JIS A 1150−2001による。
(2)圧縮強度
JIS A 1108−1999による。
(3)曲げ強度
JIS A 1106−1999による。
表1のレオロジー改質剤を用いて、ポーラスコンクリートについて試験を行った。すなわち、レオロジー改質剤を除いた表10に示す配合で、オムニミキサー(千代田技研工業社製)で2分間混合した後、化合物を0.25重量%(対セメント重量比)添加して更に1分間混合した。得られた混合物のスランプフロー値を測定(JIS A 1150−2001による)した。また、混合物を、直径×高さ=10cm×20cmの型枠に充填し、7日間静置した。7日後に脱型し、得られた直径×高さ=10cm×20cmの成型体の圧縮強度を、JIS A−1108 コンクリートの圧縮強度試験方法により測定した。また、この成型体を高さ方向の中央で切断して、直径×高さ=10cm×10cmの円柱体として上下の重量を測定した。材料分離抵抗性と透水性の両方の指標となる空隙の均一性を、上下の重量差から以下の基準で判定した。これらの結果を表11に示す。
(空隙均一性の評価基準)
A:重量差2%以下
B:重量差2%超4%未満
C:重量差4%以上
・高性能AE減水剤:「マイテイ3000S」(ポリカルボン酸系ポリエーテル、花王(株)製)
・砂利(G):和歌山産砕石5号
Claims (5)
- 更に、カチオン性ポリマーを含有する請求項1記載の水硬性組成物。
- 更に、高炉スラグ、石灰系微粉末、フライアッシュ及びシリカフュームの少なくとも1種の無機粉体を含む請求項1又は2記載の水硬性組成物。
- 無機繊維及び/又は有機繊維を含有する請求項1〜3の何れか1項記載の水硬性組成物。
- 請求項1〜3の何れか1項記載の水硬性組成物を、高流動コンクリート、水中不分離コンクリート、軽量高流動コンクリート又は透水性コンクリートの製造に用いる、水硬性組成物の使用方法。
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