JP2010285291A - Method for preparing ae concrete using blast-furnace cement - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は高炉セメントを用いたＡＥコンクリートの調製方法及びＡＥコンクリートに関する。近年、二酸化炭素の排出量の削減やエネルギー消費効率の改善についての要求が益々強くなっている。かかる事情に鑑み、コンクリートの分野においても、製鉄所から副産する高炉水砕スラグが、高炉スラグ微粉末の形で高炉セメントの原料として有効利用されている。一般にコンクリートに使用されている高炉セメントは、普通ポルトランドセメントに高炉スラグ微粉末を混合して造られ、ＪＩＳ−Ｒ５２１１の規格では、高炉スラグ微粉末の分量によって、Ａ種（５％超〜３０％）、Ｂ種（３０％超〜６０％）及びＣ種（６０％超〜７０％）の３種類に分けられている。かかる高炉セメントは、水和熱が低い、長期強度の伸びが大きい、水密性が大きい、硫酸塩に対する化学的侵食に対して抵抗性が大きい、アルカリ骨材反応の抑制効果がある等の有利な点を有しているが、乾燥収縮がポルトランドセメントに比べて大きく、高炉セメントを用いたコンクリートから得られる硬化体は収縮ひび割れが発生し易いという問題や、ポルトランドセメントに比べて中性化による劣化が速いという不利な点も有している。このような理由から、高炉セメントとしては、性能バランスの良い高炉セメントＢ種に限られて使用されているのが実情であるが、高炉セメントＢ種はコンクリート１ｍ３中に２５０〜４５０kgの割合で混入するのが一般的であり、高炉セメントＢ種１トンを工場で製造するために約４００kgの二酸化炭素を排出しているので、高炉セメントＢ種を用いてコンクリート組成物１ｍ３を調製するためには、施工機械の運転や材料の運搬等により発生する二酸化炭素の排出を除き、１００〜１８０kgの二酸化炭素を排出していることになる。そのため、コンクリート工事においては、施工性を確保しつつ、得られる硬化体が必要な強度を有することを前提として、高炉セメントＢ種よりも高炉スラグ微粉末の分量が多い高炉セメントを使用することにより二酸化炭素の発生を抑制する技術の出現が要求されている。本発明はかかる要求に応える高炉セメントを用いたＡＥコンクリートの調製方法及びこの調製方法によって得られるＡＥコンクリートに関する。 The present invention relates to a method for preparing AE concrete using blast furnace cement and AE concrete. In recent years, demands for reducing carbon dioxide emissions and improving energy consumption efficiency have been increasing. In view of such circumstances, also in the concrete field, blast furnace granulated slag produced as a by-product from an ironworks is effectively used as a raw material for blast furnace cement in the form of fine blast furnace slag powder. Blast furnace cement generally used for concrete is made by mixing ordinary blast furnace slag powder with Portland cement. According to the standard of JIS-R5211, depending on the amount of fine blast furnace slag powder, type A (over 5% to 30%). ), B type (over 30% to 60%) and C type (over 60% to 70%). Such blast furnace cement has advantages such as low heat of hydration, large long-term strength elongation, high water tightness, high resistance to chemical erosion to sulfate, and suppression effect of alkali aggregate reaction. However, the drying shrinkage is larger than that of Portland cement, and the hardened material obtained from concrete using blast furnace cement is susceptible to shrinkage cracking, and deterioration due to neutralization compared to Portland cement. Has the disadvantage of being fast. For this reason, as blast furnace cement, it is the actual situation that it is limited to blast furnace cement type B with good performance balance, but blast furnace cement type B is in a ratio of 250 to 450 kg in 1 m 3 of concrete. In order to prepare 1 m 3 of concrete composition using Blast Furnace Cement B, about 400 kg of carbon dioxide is emitted to produce 1 ton of Blast Furnace Cement B at the factory. In other words, 100 to 180 kg of carbon dioxide is discharged except for the discharge of carbon dioxide generated by the operation of construction machines and the transportation of materials. Therefore, in concrete work, by using blast furnace cement with a larger amount of blast furnace slag fine powder than type B blast furnace cement, assuming that the obtained hardened body has the required strength while ensuring workability. The advent of technology that suppresses the generation of carbon dioxide is required. The present invention relates to a method for preparing AE concrete using blast furnace cement that meets such requirements, and AE concrete obtained by this preparation method.
従来、用いる高炉スラグ微粉末の粉末度や置換率がコンクリート組成物に及ぼす影響について報告されている（例えば、非特許文献１参照）。ここでは、普通ポルトランドセメントに対する高炉スラグ微粉末の使用量が多くなると、普通ポルトランドセメント単独使用に比べて、初期強度が低下し、中性化が早くなり、乾燥収縮が大きくなる等、コンクリート物性のマイナス傾向が顕著になることが報告されている。別に、かかる高炉スラグ微粉末等に加えて各種の混和材を用いたいくつかの提案も報告されている（例えば、特許文献１〜１１参照）。しかし、これらの従来提案には実際のところ、高炉セメントＢ種よりも高炉スラグ微粉末の分量が多い高炉セメントを使用すると、１）良好な施工性を確保できない、２）硬化体の乾燥収縮率を抑えることが難しい、３）硬化体の凍結融解に対する抵抗性が低下する、４）硬化体の圧縮強度の低下が大きい等、何らかの点で重大な支障をきたすという問題がある。 Conventionally, the influence which fineness and substitution rate of the blast furnace slag fine powder to use have on a concrete composition has been reported (for example, refer nonpatent literature 1). Here, when the amount of blast furnace slag fine powder used for ordinary Portland cement increases, the initial strength decreases, neutralization becomes faster, and drying shrinkage increases, compared to using ordinary Portland cement alone. It has been reported that the negative trend becomes prominent. Separately, some proposals using various admixtures in addition to the blast furnace slag fine powder and the like have been reported (for example, see Patent Documents 1 to 11). However, in fact, in these conventional proposals, when blast furnace cement having a larger amount of blast furnace slag fine powder than Type B blast furnace cement B is used, 1) good workability cannot be secured, and 2) drying shrinkage of the cured body. It is difficult to suppress 3), the resistance of the cured body to freezing and thawing is reduced, and 4) there is a problem that serious problems are caused in some respects, such as a large decrease in the compressive strength of the cured body.
本発明が解決しようとする課題は、高炉セメントＢ種よりも高炉スラグ微粉末の分量が多い高炉セメントを使用することにより二酸化炭素の排出量を抑制しつつ、１）調製したＡＥコンクリートの経時的な流動性の低下や空気量の低下を抑えて良好な施工性を確保すること、２）得られる硬化体の乾燥収縮率が高炉セメントＢ種を用いた場合に比べて大きくならないようにすること、３）得られる硬化体の凍結融解に対する抵抗性が高炉セメントＢ種を用いた場合に比べて低くならないようにすること、４）得られる硬化体が必要な強度を発現すること、以上の１）〜４）の基本的な諸性能を同時に発現できるＡＥコンクリートの調製方法及びＡＥコンクリートを提供する処にある。 The problems to be solved by the present invention are as follows. 1) Aging of prepared AE concrete over time while using a blast furnace cement with a larger amount of fine blast furnace slag powder than B type blast furnace cement to suppress carbon dioxide emissions. To ensure good workability by suppressing the decrease in fluidity and air flow, and 2) Ensure that the drying shrinkage of the resulting cured product does not become larger than when using blast furnace cement type B 3) The resistance of the resulting cured body to freeze-thawing should not be lower than when blast furnace cement type B is used. 4) The obtained cured body exhibits the necessary strength. The present invention provides a method for preparing AE concrete and the AE concrete capable of simultaneously exhibiting the basic performances (4) to (4).
しかして本発明者らは、前記の課題を解決するべく研究した結果、結合材として高炉スラグ微粉末を高い割合で含有する特定の高炉セメントを用い、またこれと共に特定の混和材を所定割合で用いてＡＥコンクリートを調製する方法が正しく好適であることを見出した。 Therefore, as a result of researches to solve the above problems, the present inventors have used a specific blast furnace cement containing a high proportion of blast furnace slag fine powder as a binder, and at the same time, a specific admixture at a predetermined ratio. It has been found that the method of using and preparing AE concrete is correct and suitable.
すなわち本発明は、少なくとも、セメント、水、細骨材、粗骨材及び混和材を含有するＡＥコンクリートの調製方法であって、セメントとして下記の高炉セメントを用い、且つ水／該高炉セメント比を３０〜６０％に調製し、また該高炉セメント１００質量部当たり、混和材の少なくとも一部として下記のＡ成分を０．１〜１．５質量部、下記のＢ成分を０．３〜４．０質量部、下記のＣ成分を０．００１〜０．３質量部及び下記のＤ成分を０．００１〜０．１質量部の割合で用いて成ることを特徴とする高炉セメントを用いたＡＥコンクリートの調製方法に係る。また本発明は、かかる調製方法によって得られるＡＥコンクリートに係る。 That is, the present invention is a method for preparing AE concrete containing at least cement, water, fine aggregate, coarse aggregate and admixture, wherein the following blast furnace cement is used as the cement, and the water / blast furnace cement ratio is 30 to 60%, and per 100 parts by mass of the blast furnace cement, 0.1 to 1.5 parts by mass of the following component A as at least a part of the admixture, and 0.3 to 4. AE using blast furnace cement characterized by comprising 0 part by mass, 0.001 to 0.3 part by mass of the following C component and 0.001 to 0.1 part by mass of the following D component. It relates to a method for preparing concrete. The present invention also relates to AE concrete obtained by such a preparation method.
高炉セメント：粉末度が３０００〜１３０００cm２／ｇの高炉スラグ微粉末とポルトランドセメントとからなり、且つ該高炉スラグ微粉末を６０〜８０質量％及びポルトランドセメントを２０〜４０質量％（合計１００質量％）の割合で含有する高炉セメント。 Blast furnace cement: composed of fine powder of blast furnace slag having a fineness of 3000 to 13000 cm 2 / g and Portland cement, and 60 to 80 mass% of the fine powder of blast furnace slag and 20 to 40 mass% of Portland cement (total of 100 mass%) ) Blast furnace cement contained at a ratio of
Ａ成分：分子中に下記の構成単位Ｘを４５〜８５モル％、下記の構成単位Ｙを１５〜５５モル％及び下記の構成単位Ｚを０〜１０モル％（合計１００モル％）の割合で有し、且つ質量平均分子量が２０００〜８００００の水溶性ビニル共重合体からなるセメント分散剤。 Component A: 45 to 85 mol% of the following structural unit X in the molecule, 15 to 55 mol% of the following structural unit Y, and 0 to 10 mol% (100 mol% in total) of the following structural unit Z A cement dispersant comprising a water-soluble vinyl copolymer having a mass average molecular weight of 2000 to 80000.
構成単位Ｘ：メタクリル酸から形成された構成単位及びメタクリル酸塩から形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位Ｙ：分子中に５〜１５０個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
構成単位Ｚ：（メタ）アリルスルホン酸塩から形成された構成単位及びメチルアクリレートから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
Structural unit X: One or more selected from a structural unit formed from methacrylic acid and a structural unit formed from methacrylic acid salt Structural unit Y: Consists of 5 to 150 oxyethylene units in the molecule Structural unit formed from methoxypolyethylene glycol methacrylate having a polyoxyethylene group Structural unit Z: one or two selected from a structural unit formed from (meth) allyl sulfonate and a structural unit formed from methyl acrylate more than
Ｂ成分：ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルからなる乾燥収縮低減剤
Ｃ成分：炭素数６〜１８のアルキルリン酸モノエステル塩からなるＡＥ調節剤
Ｄ成分：抑泡剤
Component B: Drying shrinkage reducing agent comprising polyalkylene glycol monoalkyl ether Component C: AE regulator comprising alkyl phosphate monoester salt having 6 to 18 carbon atoms Component D: Foam suppressor
本発明に係るＡＥコンクリートの調製方法（以下、本発明の調製方法という）では、少なくとも結合材、水、細骨材、粗骨材及び混和材を用い、結合材として特定の高炉セメントを用いる。かかる高炉セメントは、粉末度が３０００〜１３０００cm２／ｇの高炉スラグ微粉末を６０〜８０質量％及びポルトランドセメントを２０〜４０質量％（合計１００質量％）の割合で含有するものである。 In the method for preparing AE concrete according to the present invention (hereinafter referred to as the preparation method of the present invention), at least a binder, water, fine aggregate, coarse aggregate and admixture are used, and a specific blast furnace cement is used as the binder. Such blast furnace cement contains 60 to 80% by mass of fine powder of blast furnace slag having a fineness of 3000 to 13000 cm 2 / g and 20 to 40% by mass (total 100% by mass) of Portland cement.
前記の高炉スラグ微粉末は、粉末度が３０００〜１３０００cm２／ｇのものを使用するが、好ましくは３０００〜８０００cm２／ｇのものを使用し、より好ましくは３５００〜６５００cm２／ｇのものを使用する。粉末度が３０００〜１３０００cm２／ｇの範囲を外れたものを使用すると、調製したコンクリート組成物の流動性が悪くなったり、得られる硬化体の強度発現が低下したりする。尚、本発明において粉末度はブレーン法による比表面積で表したものである。 The blast furnace slag fine powder has a fineness of 3000 to 13000 cm 2 / g, preferably 3000 to 8000 cm 2 / g, more preferably 3500 to 6500 cm 2 / g. use. If a powder having a fineness outside the range of 3000 to 13000 cm 2 / g is used, the fluidity of the prepared concrete composition is deteriorated, or the strength expression of the obtained cured product is lowered. In the present invention, the fineness is expressed by the specific surface area by the Blaine method.
また前記のポルトランドセメントとしては、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等が挙げられるが、汎用の普通ポルトランドセメントが好ましい。 Examples of the Portland cement include ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderately hot Portland cement and the like, and general-purpose ordinary Portland cement is preferable.
本発明の調製方法で結合材として用いる高炉セメントは、前記の高炉スラグ微粉末を６０〜８０質量％及びポルトランドセメントを２０〜４０質量％（合計１００質量％）の割合で含有するものであるが、前記の高炉スラグ微粉末を６４〜７６質量％及びポルトランドセメントを２４〜３６質量％（合計１００質量％）の割合で含有するものが好ましい。したがって本発明の調製方法で結合材として用いる高炉セメントには、ＪＩＳ−Ｒ５２１１の規格に適合する高炉セメントＣ種が含まれる。 The blast furnace cement used as a binder in the preparation method of the present invention contains 60 to 80% by mass of the blast furnace slag fine powder and 20 to 40% by mass (total 100% by mass) of Portland cement. The blast furnace slag fine powder is preferably contained in a proportion of 64 to 76% by mass and Portland cement in a proportion of 24 to 36% by mass (total 100% by mass). Therefore, the blast furnace cement used as the binder in the preparation method of the present invention includes blast furnace cement type C that conforms to the standard of JIS-R5211.
本発明の調製方法において、水としては水道水を使用でき、また細骨材としては、公知の川砂、砕砂、山砂等を使用でき、更に粗骨材としては、公知の川砂利、砕石、軽量骨材等を使用できる。 In the preparation method of the present invention, tap water can be used as water, and as fine aggregate, known river sand, crushed sand, mountain sand, etc. can be used, and as coarse aggregate, known river gravel, crushed stone, Lightweight aggregate can be used.
本発明の調製方法では、水／高炉セメントの質量比を３０〜６０％に調製するが、好ましくは３０〜５５％に調製する。かかる質量比が６０％より大きいと、得られる硬化体の乾燥収縮が大きくなり過ぎたり、強度の低下が著しくなる。逆に、かかる質量比が３０％より小さいと、調製したコンクリート組成物の流動性や空気量の経時的な低下が大きくなり、施工性が低下する。尚、本発明において水／高炉セメントの質量比は、（用いた水の質量／用いた高炉セメントの質量）×１００で求められるものである。 In the preparation method of the present invention, the mass ratio of water / blast furnace cement is adjusted to 30 to 60%, preferably 30 to 55%. When this mass ratio is larger than 60%, the resulting cured product has too much drying shrinkage, and the strength is remarkably reduced. On the other hand, when the mass ratio is less than 30%, the fluidity of the prepared concrete composition and the amount of air over time decrease greatly, and the workability deteriorates. In the present invention, the mass ratio of water / blast furnace cement is obtained by (mass of water used / mass of blast furnace cement used) × 100.
また本発明の調製方法では、空気（ＡＥ）量は３〜６容量％に調製するのが好ましく、３．５〜５．５容量％に調製するのがより好ましい。空気量が３容量％より少ないと、得られる硬化体の凍結融解に対する抵抗性が低下する傾向を示し、逆に６容量％より多いと、得られる硬化体の圧縮強度が低下する傾向を示す。 In the preparation method of the present invention, the amount of air (AE) is preferably adjusted to 3 to 6% by volume, more preferably 3.5 to 5.5% by volume. When the amount of air is less than 3% by volume, the resistance of the resulting cured body to freezing and thawing tends to decrease, and conversely when it exceeds 6% by volume, the compressive strength of the resulting cured body tends to decrease.
本発明のコンクリート組成物では、混和材として、Ａ成分のセメント分散剤、Ｂ成分の乾燥収縮低減剤、Ｃ成分のＡＥ調節剤及びＤ成分の抑泡剤を用いる。 In the concrete composition of the present invention, as the admixture, an A component cement dispersant, a B component drying shrinkage reducing agent, a C component AE regulator and a D component foam suppressant are used.
Ａ成分のセメント分散剤としては、分子中に下記の構成単位Ｘを４５〜８５モル％、下記の構成単位Ｙを１５〜５５モル％及び下記の構成単位Ｚを０〜１０モル％（合計１００モル％）の割合で有する質量平均分子量が２０００〜８００００（ＧＰＣ法、プルラン換算、以下同じ）の水溶性ビニル共重合体からなるものを用いる。 As a cement dispersing agent of A component, the following structural unit X is 45-85 mol% in a molecule | numerator, the following structural unit Y is 15-55 mol%, and the following structural unit Z is 0-10 mol% (total of 100 (Mole%) having a mass average molecular weight of 2000 to 80000 (GPC method, pullulan conversion, the same shall apply hereinafter) is used.
構成単位Ｘ：メタクリル酸から形成された構成単位及びメタクリル酸塩から形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位Ｙ：分子中に５〜１５０個、好ましくは７〜９０個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
構成単位Ｚ：（メタ）アリルスルホン酸塩から形成された構成単位及びメチルアクリレートから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
Structural unit X: One or two or more structural units selected from structural units formed from methacrylic acid and structural units formed from methacrylates. Structural unit Y: 5 to 150, preferably 7 to 90, in the molecule. Structural unit formed from methoxypolyethylene glycol methacrylate having a polyoxyethylene group composed of oxyethylene units Structural unit Z: From a structural unit formed from (meth) allyl sulfonate and a structural unit formed from methyl acrylate One or more selected
Ａ成分のセメント分散剤として用いる前記の水溶性ビニル共重合体それ自体は公知の方法で合成できる。例えば特開昭５８−７４５５２号公報、特開平１−２２６７５７号公報等に記載されている方法で合成できる。かかる水溶性ビニル共重合体からなるセメント分散剤の使用量は、高炉セメント１００質量部当たり、０．１〜１．５質量部、好ましくは０．２〜１．０質量部の割合とする。 The water-soluble vinyl copolymer itself used as the component A cement dispersant can be synthesized by a known method. For example, it can be synthesized by the methods described in JP-A-58-74552, JP-A-1-226757 and the like. The amount of the cement dispersant made of such a water-soluble vinyl copolymer is 0.1 to 1.5 parts by mass, preferably 0.2 to 1.0 part by mass per 100 parts by mass of the blast furnace cement.
Ｂ成分の乾燥収縮低減剤としては、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルからなるものを用いる。なかでもジエチレングリコールモノブチルエーテル及びジプロピレングリコールジエチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれる一つ又は二つ以上が好ましい。かかる乾燥収縮低減剤の使用量は、高炉セメント１００質量部当たり、０．３〜４．０質量部、好ましくは０．６〜３．５質量部の割合とする。 As the dry shrinkage reducing agent for the B component, a polyalkylene glycol monoalkyl ether is used. Of these, one or more selected from diethylene glycol monobutyl ether and dipropylene glycol diethylene glycol monobutyl ether are preferred. The amount of the drying shrinkage reducing agent used is 0.3 to 4.0 parts by mass, preferably 0.6 to 3.5 parts by mass, per 100 parts by mass of the blast furnace cement.
Ｃ成分のＡＥ調節剤としては、炭素数８〜１８のアルキル燐酸モノエステル塩からなるものを用いる。なかでも、得られる硬化体が凍結融解に対する抵抗性に優れることから、炭素数８のオクチルリン酸モノエステル塩が好ましい。かかるＡＥ調節剤の使用量は、高炉セメント１００質量部当たり、０．００１〜０．３質量部、好ましくは０．００２〜０．２質量部の割合とする。 As an AE regulator for component C, an AE regulator comprising an alkyl phosphate monoester salt having 8 to 18 carbon atoms is used. Especially, since the obtained hardening body is excellent in the resistance with respect to freezing and thawing, a C8 octyl phosphoric acid monoester salt is preferable. The amount of the AE regulator used is 0.001 to 0.3 parts by mass, preferably 0.002 to 0.2 parts by mass, per 100 parts by mass of the blast furnace cement.
Ｄ成分の抑泡剤としては、ポリアルキレングリコールモノアルケニル（又はアルキル）エーテル、変性ポリジメチルシロキサン、リン酸トリアルキル等の公知の抑泡剤又は消泡剤のなかから選ばれるものが使用できる。なかでもポリ（４０モル）オキシプロピレンポリ（６モル）オキシエチレンオレイルエーテルが性能及び経済性の面から好ましい。かかる抑泡剤は、高炉セメント１００質量部当たり、０．００１〜０．１質量部、好ましくは０．００２〜０．０１質量部の割合とする。 As the foam suppressor for component D, those selected from known foam suppressors or antifoaming agents such as polyalkylene glycol monoalkenyl (or alkyl) ether, modified polydimethylsiloxane, and trialkyl phosphate can be used. Of these, poly (40 mol) oxypropylene poly (6 mol) oxyethylene oleyl ether is preferred from the viewpoint of performance and economy. Such an antifoaming agent has a ratio of 0.001 to 0.1 parts by mass, preferably 0.002 to 0.01 parts by mass, per 100 parts by mass of blast furnace cement.
本発明の調製方法では、Ｃ成分のＡＥ調節剤とＤ成分の抑泡剤とを併用し、ＡＥコンクリートに微細で安定した質の良い空気量を連行することが重要である。結合材として高炉スラグ微粉末の分量の多い高炉セメントを用いると、ＡＥコンクリートを練り混ぜて調製する際に不安定な巻き込み空気が入り易く、時間が経過するにつれて調製したＡＥコンクリートから不安定な空気が抜けて流動性が低下すると共に得られる硬化体の凍結融解に対する抵抗性が低下するようになる。これを防止するため、本発明の調製方法では、Ｄ成分の抑泡剤を添加して不安定な巻き込み空気の連行を抑えつつ、Ｃ成分のＡＥ調節剤を添加することによって微細な独立気泡を導入する。したがって、ＡＥコンクリートを練り混ぜて調製する際には、Ｄ成分の抑泡剤はＣ成分のＡＥ調節剤よりも先に添加するか、Ｃ成分のＡＥ調節剤と同時に添加することが望ましい。 In the preparation method of the present invention, it is important to use a C-component AE regulator and a D-component foam suppressor together to entrain a fine, stable and high-quality air amount in AE concrete. When blast furnace cement with a large amount of blast furnace slag fine powder is used as a binder, unstable entrainment air easily enters when preparing AE concrete by mixing, and unstable air from AE concrete prepared over time. As a result, the fluidity is lowered and the resistance of the obtained cured product to freezing and thawing is lowered. In order to prevent this, in the preparation method of the present invention, fine closed cells are formed by adding the AE regulator of the C component while suppressing the entrainment of unstable entrained air by adding the D component of the foam suppressor. Introduce. Therefore, when preparing AE concrete by kneading, it is desirable to add the D component foam suppressor before the C component AE modifier or at the same time as the C component AE modifier.
本発明の調製方法では、以上説明した高炉セメント、水、細骨材、粗骨材、粗骨材及びＡ〜Ｄの各成分の混和材をコンクリートミキサーを用いて練り混ぜ、ＡＥコンクリートを調製する。練り混ぜ手順は特に制限されないが、高炉セメント、水、細骨材及び粗骨材をコンクリートミキサーで先練りする一方で、Ａ〜Ｄの各成分の混和材を練り混ぜ水で希釈しておき、しかる後に双方を練り混ぜる方法が好ましい。これらの練り混ぜに際しては、本発明の効果を損なわない範囲内で、必要に応じて、硬化促進剤、凝結遅延剤、防錆剤、防水剤、防腐剤等の添加剤を併用することができる。 In the preparation method of the present invention, the blast furnace cement, water, fine aggregate, coarse aggregate, coarse aggregate, and admixtures of components A to D described above are mixed using a concrete mixer to prepare AE concrete. . The kneading procedure is not particularly limited, but the blast furnace cement, water, fine aggregate and coarse aggregate are first kneaded with a concrete mixer, while the admixture of each component of A to D is kneaded and diluted with water, Thereafter, a method of kneading both is preferable. In these kneading, additives such as a curing accelerator, a setting retarder, a rust inhibitor, a waterproofing agent, and a preservative can be used in combination within the range not impairing the effects of the present invention. .
本発明に係るＡＥコンクリートは以上説明した本発明の調製方法によって調製されるＡＥコンクリートである。かかるＡＥコンクリートからは乾燥収縮率が８００×１０−６以下となる硬化体を得ることができ、高炉セメントＢ種を用いたＡＥコンクリートと同等以上の品質の良い硬化体が得られる。また本発明に係るＡＥコンクリートは、建設現場で打設されるＡＥコンクリートとしてだけでなく、コンクリート製品工場で加工される二次製品用のＡＥコンクリートとしても適用できる。 The AE concrete according to the present invention is AE concrete prepared by the preparation method of the present invention described above. From such AE concrete, a hardened body having a drying shrinkage rate of 800 × 10 −6 or less can be obtained, and a hardened body having a quality equivalent to or higher than that of AE concrete using blast furnace cement type B can be obtained. The AE concrete according to the present invention can be applied not only as AE concrete placed at a construction site, but also as AE concrete for secondary products processed at a concrete product factory.
本発明によると、ＡＥコンクリートを調製するに当たり二酸化炭素の排出量を抑制しつつ、調製したＡＥコンクリートの経時的な流動性の低下や空気量の低下を抑えて良好な施工性を確保することができ、また得られる硬化体の乾燥収縮及び凍結融解に対する抵抗性の低下を抑制することができ、更に得られる硬化体に必要な強度を発現させることができるという効果がある。 According to the present invention, it is possible to ensure good workability by suppressing the decrease in fluidity and the amount of air over time of the prepared AE concrete while suppressing the discharge amount of carbon dioxide in preparing the AE concrete. In addition, there is an effect that it is possible to suppress the drying shrinkage and freezing and thawing resistance of the obtained cured product from being reduced, and to further develop the strength necessary for the obtained cured product.
以下、本発明の構成及び効果をより具体的にするため、実施例等を挙げるが、本発明が該実施例に限定されるというものではない。なお、以下の実施例等において、別に記載しない限り、％は質量％を、また部は質量部を意味する。 Hereinafter, in order to make the configuration and effects of the present invention more specific, examples and the like will be described. However, the present invention is not limited to the examples. In the following examples and the like, unless otherwise indicated,% means mass%, and part means mass part.
試験区分１（Ａ成分のセメント分散剤としての水溶性ビニル共重合体の合成）
・水溶性ビニル共重合体（ａ−１）の合成
メタクリル酸６０ｇ、メトキシポリ（オキシエチレン単位数が２３個、以下ｎ＝２３とする）エチレングリコールメタクリレート３００ｇ、メタリルスルホン酸ナトリウム５ｇ、３−メルカプトプロピオン酸６ｇ及び水４９０ｇを反応容器に仕込んだ後、４８％水酸化ナトリウム水溶液５８ｇを加え、攪拌しながら部分中和して均一に溶解した。反応容器内の雰囲気を窒素置換した後、反応系の温度を温水浴にて６０℃に保ち、過硫酸ナトリウムの２０％水溶液２５ｇを加えてラジカル重合反応を開始し、５時間反応を継続して反応を終了した。その後、４８％水酸化ナトリウム水溶液２４ｇを加えて反応物を完全中和し、水溶性ビニル共重合体（ａ−１）の４０％水溶液を得た。水溶性ビニル共重合体（ａ−１）を分析したところ、メタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位／メトキシポリ（ｎ＝２３）エチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位／メタリルスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位＝７０／２７／３（モル％）の割合で有する質量平均分子量が３１７００の水溶性ビニル共重合体であった。
Test Category 1 (Synthesis of water-soluble vinyl copolymer as a component A cement dispersant)
Synthesis of water-soluble vinyl copolymer (a-1) 60 g of methacrylic acid, methoxypoly (23 oxyethylene units, hereinafter referred to as “n = 23”) 300 g of ethylene glycol methacrylate, 5 g of sodium methallylsulfonate, 3-mercapto After charging 6 g of propionic acid and 490 g of water into the reaction vessel, 58 g of 48% aqueous sodium hydroxide solution was added, and the mixture was partially neutralized with stirring and dissolved uniformly. After the atmosphere in the reaction vessel was replaced with nitrogen, the temperature of the reaction system was maintained at 60 ° C. in a warm water bath, 25 g of a 20% aqueous solution of sodium persulfate was added to start radical polymerization reaction, and the reaction was continued for 5 hours. The reaction was terminated. Thereafter, 24 g of a 48% sodium hydroxide aqueous solution was added to completely neutralize the reaction product, thereby obtaining a 40% aqueous solution of the water-soluble vinyl copolymer (a-1). When the water-soluble vinyl copolymer (a-1) was analyzed, it was formed from a structural unit formed from sodium methacrylate / a structural unit formed from methoxypoly (n = 23) ethylene glycol methacrylate / sodium methallylsulfonate. It was a water-soluble vinyl copolymer having a mass average molecular weight of 31700 at a ratio of structural unit = 70/27/3 (mol%).
・水溶性ビニル共重合体（ａ−２）〜（ａ−４）及び（ａｒ−１）〜（ａｒ−４）の合成
水溶性ビニル共重合体（ａ−１）の合成と同様にして、水溶性ビニル共重合体（ａ−２）〜（ａ−４）及び（ａｒ−１）〜（ａｒ−４）を合成した。以上で合成した各水溶性ビニル共重合体の内容を表１にまとめて示した。
Synthesis of water-soluble vinyl copolymers (a-2) to (a-4) and (ar-1) to (ar-4) In the same manner as the synthesis of water-soluble vinyl copolymer (a-1), Water-soluble vinyl copolymers (a-2) to (a-4) and (ar-1) to (ar-4) were synthesized. The contents of each water-soluble vinyl copolymer synthesized above are summarized in Table 1.
表１において、
構成単位Ｘ〜Ｚ：各構成単位を形成することとなる単量体で表示した。
Ｘ−１：メタクリル酸ナトリウム
Ｘ−２：メタクリル酸
Ｙ−１：メトキシポリ（ｎ＝２３）エチレングリコールメタクリレート
Ｙ−２：メトキシポリ（ｎ＝６８）エチレングリコールメタクリレート
Ｙ−３：メトキシポリ（ｎ＝９）エチレングリコールメタクリレート
Ｚ−１：メタリルスルホン酸ナトリウム
Ｚ−２：アリルスルホン酸ナトリウム
Ｚ−３：メチルアクリレート
In Table 1,
Structural units X to Z: Indicated by monomers that form each structural unit.
X-1: Sodium methacrylate X-2: Methacrylic acid Y-1: Methoxypoly (n = 23) ethylene glycol methacrylate Y-2: Methoxypoly (n = 68) ethylene glycol methacrylate Y-3: Methoxypoly (n = 9) ethylene Glycol methacrylate Z-1: Sodium methallyl sulfonate Z-2: Sodium allyl sulfonate Z-3: Methyl acrylate
試験区分２（ＡＥコンクリートの調製）
実施例１〜１４
表２に記載の配合番号の条件で、５０リットルのパン型強制練りミキサーに、練混ぜ水（水道水）、高炉スラグ微粉末を６５％及び普通ポルトランドセメントを３５％（合計１００％）の割合で含有する高炉セメント（密度＝２．９９ｇ／cm３、粉末度４０２０cm２／ｇ）、細骨材（大井川水系産川砂、密度＝２．５８ｇ／cm３）、Ａ成分のセメント分散剤として水溶性ビニル共重合体（ａ−１）、Ｂ成分の乾燥収縮低減剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテル（ｂ−１）、Ｃ成分の空気量調節剤としてオクチルリン酸モノエステルカリウム塩（ｃ−１）、Ｄ成分の抑泡剤としてポリ（４０モル）オキシプロピレンポリ（６モル）オキシエチレンオレイルエーテルの各所定量を順次投入し、次に粗骨材（岡崎産砕石、密度＝２．６８ｇ／cm３）を投入して６０秒間練り混ぜ、目標スランプが１８±１cm、目標空気量が４．５±１％とした実施例１の水／高炉セメントの質量比が５０％のＡＥコンクリートを調製した。同様の方法で、実施例２〜１４の水／高炉セメントの質量比が４５〜５０％のＡＥコンクリートを調製した。
Test category 2 (Preparation of AE concrete)
Examples 1-14
The ratio of mixing water (tap water), blast furnace slag fine powder 65% and ordinary Portland cement 35% (total 100%) in a 50 liter pan-type forced kneading mixer under the conditions of the blending numbers shown in Table 2 Blast furnace cement (density = 2.99 g / cm 3 , fineness 4020 cm 2 / g), fine aggregate (Oikawa water system river sand, density = 2.58 g / cm 3 ), water-soluble as a component A cement dispersant Vinyl copolymer (a-1), diethylene glycol monobutyl ether (b-1) as a dry shrinkage reducing agent for component B, octyl phosphate monoester potassium salt (c-1) as an air amount regulator for component C, D Each predetermined amount of poly (40 mol) oxypropylene poly (6 mol) oxyethylene oleyl ether was sequentially added as a foam suppressor of the ingredients, and then coarse aggregate (Okazaki crushed stone, density = 2. 8 g / cm 3) to kneading 60 seconds on, target slump 18 ± 1 cm, the weight ratio of water / blast furnace cement of Example 1, the target air amount is set to 4.5 ± 1% of 50% AE concrete Was prepared. In the same manner, AE concrete having a water / blast furnace cement mass ratio of 45 to 50% in Examples 2 to 14 was prepared.
比較例１〜１５
実施例１と同様の方法で比較例１〜１５の水／高炉セメントの質量比が５０〜５５％のＡＥコンクリートを調製した。実施例も含め、以上の各例で調製したＡＥコンクリートの内容を表２にまとめて示した。
Comparative Examples 1-15
In the same manner as in Example 1, AE concrete having a water / blast furnace cement mass ratio of 50 to 55% in Comparative Examples 1 to 15 was prepared. The contents of AE concrete prepared in each of the above examples including the examples are summarized in Table 2.
表２において、
ｓ−１：高炉スラグ微粉末を６５％及び普通ポルトランドセメントを３５％（合計１００％）の割合で含有する高炉セメント（密度＝２．９９ｇ／cm３、粉末度４０２０cm２／ｇ）
ｓ−２：高炉スラグ微粉末を７０％及び普通ポルトランドセメントを３０％（合計１００％）の割合で含有する高炉セメント（密度＝２．９８ｇ／cm３、粉末度４０４０cm２／ｇ）
ｓ−３：高炉スラグ微粉末を７５質量％及び普通ポルトランドセメントを２５質量％（合計１００％）の割合で含有する高炉セメント（密度＝２．９６ｇ／cm３、粉末度４０５０cm２／ｇ）
ｓｒ−１：高炉セメントＢ種（密度＝３．０４ｇ／cm３、粉末度３８５０cm２／ｇ）
In Table 2,
s-1: Blast furnace cement containing 65% blast furnace slag fine powder and 35% ordinary Portland cement (total 100%) (density = 2.99 g / cm 3 , fineness 4020 cm 2 / g)
s-2: Blast furnace cement containing 70% fine blast furnace slag powder and 30% ordinary Portland cement (total 100%) (density = 2.98 g / cm 3 , fineness 4040 cm 2 / g)
s-3: Blast furnace cement containing 75% by mass of ground granulated blast furnace slag and 25% by mass of ordinary Portland cement (total 100%) (density = 2.96 g / cm 3 , fineness 4050 cm 2 / g)
sr-1: Blast furnace cement type B (density = 3.04 g / cm 3 , fineness 3850 cm 2 / g)
表３において、
添加量：高炉セメント１００質量部当たりの固形分質量部
ａ−１〜ａ−４及びａｒ−１〜ａｒ−４：表１に記載した水溶性ビニル共重合体
ａｒ−５：ナフタレンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩を主成分とするセメント分散剤（竹本油脂社製の商品名ポールファイン５１０ＡＮ）
ａｒ−６：リグニンスルホン酸塩を主成分とするセメント分散剤（竹本油脂社製の商品名チューポールＥＸ２０）
ｂ−１：ジエチレングリコールモノブチルエーテル
ｂ−２：ジプロピレングリコールジエチレングリコールモノブチルエーテル
ｃ−１：オクチルリン酸モノエステルカリウム塩
ｃ−２：ラウリルリン酸モノエステルカリウム塩
ｃｒ−１：樹脂酸塩系ＡＥ剤（竹本油脂社製の商品名ＡＥ３００）
ｄ−１：ポリ（４０モル）オキシプロピレンポリ（６モル）オキシエチレンオレイルエーテル
ｄ−２：シリコーン系抑泡剤
In Table 3,
Addition amount: solid content parts by mass per 100 parts by mass of blast furnace cement a-1 to a-4 and ar-1 to ar-4: water-soluble vinyl copolymers described in Table 1 ar-5: high formalin naphthalene sulfonate Cement dispersant based on condensate salt (trade name Pole Fine 510AN manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd.)
ar-6: Cement dispersant mainly composed of lignin sulfonate (trade name Tupol EX20 manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd.)
b-1: diethylene glycol monobutyl ether b-2: dipropylene glycol diethylene glycol monobutyl ether c-1: octyl phosphate monoester potassium salt c-2: lauryl phosphate monoester potassium salt cr-1: resinate-based AE agent ( Trade name AE300 manufactured by Takemoto Yushi Co.)
d-1: Poly (40 mol) oxypropylene poly (6 mol) oxyethylene oleyl ether d-2: Silicone foam suppressor
試験区分３（調製したＡＥコンクリートの評価）
調製した各例のＡＥコンクリートについて、空気量、スランプ、スランプ残存率を下記のように求めた。また各例のＡＥコンクリートから得た硬化体について、乾燥収縮率、凍結融解耐久性指数及び圧縮強度を下記のように求めた。
Test category 3 (Evaluation of prepared AE concrete)
About the prepared AE concrete of each example, air quantity, slump, and slump residual rate were calculated | required as follows. Moreover, about the hardening body obtained from AE concrete of each example, the drying shrinkage rate, the freeze-thaw durability index, and the compressive strength were calculated | required as follows.
・空気量（容量％）：練り混ぜ直後のＡＥコンクリート及び更に６０分間静置後のＡＥコンクリートについて、ＪＩＳ−Ａ１１２８に準拠して測定した。
・スランプ（cm）：空気量の測定と同時に、ＪＩＳ−Ａ１１０１に準拠して測定した。
・スランプ残存率（％）：（６０分間静置後のスランプ／練り混ぜ直後のスランプ）×１００で求めた。
・乾燥収縮率：ＪＩＳ−Ａ１１２９に準拠し、各例のＡＥコンクリートを２０℃×６０％ＲＨの条件下で保存した材齢２６週の供試体についてコンパレータ法により乾燥収縮ひずみを測定し、乾燥収縮率を求めた。この数値は小さいほど、乾燥収縮が小さいことを示す。
・凍結融解耐久性指数（３００サイクル）：各例のＡＥコンクリートについて、ＪＩＳ−Ａ１１４８に準拠して測定した値を用い、ＡＳＴＭ−Ｃ６６６−７５の耐久性指数で計算した数値を示した。この数値は、最大値が１００で、１００に近いほど、凍結融解に対する抵抗性が優れていることを示す。
・圧縮強度（Ｎ／mm２）：各例のＡＥコンクリートについて、ＪＩＳ−Ａ１１０８に準拠し、材齢７日及び材齢２８日で測定した。
Air content (volume%): AE concrete immediately after mixing and AE concrete after standing for 60 minutes were measured according to JIS-A1128.
-Slump (cm): Measured according to JIS-A1101 simultaneously with the measurement of the air amount.
-Slump residual rate (%): (slump after standing for 60 minutes / slump just after mixing) x 100.
-Drying shrinkage: In accordance with JIS-A1129, the drying shrinkage strain was measured by a comparator method on a 26-week-old specimen in which the AE concrete of each example was stored under the condition of 20 ° C x 60% RH, and the drying shrinkage The rate was determined. The smaller this value, the smaller the drying shrinkage.
-Freezing and thawing durability index (300 cycles): The numerical value calculated by the durability index of ASTM-C666-75 was used for the AE concrete of each example, using the value measured in accordance with JIS-A1148. This numerical value indicates that the maximum value is 100, and the closer to 100, the better the resistance to freezing and thawing.
-Compressive strength (N / mm < 2 >): About AE concrete of each example, based on JIS-A1108, it measured by material age 7 days and material age 28 days.
結果を表４にまとめて示した。各実施例のＡＥコンクリートは、結合材として高炉セメントＢ種を用いた比較例１４や１５に比べて、高炉スラグ微粉末の使用量が多い分だけＡＥコンクリート１ｍ３を製造するための二酸化炭素の排出量が少なく、また調整したＡＥコンクリートの経時的な流動性に優れ、更に得られる硬化体の乾燥収縮率が８００×１０−６よりも小さく、凍結融解耐久性指数は高く、必要とされる充分な圧縮強度が得られている。
The results are summarized in Table 4. Compared with Comparative Examples 14 and 15 using blast furnace cement B type as a binder, the AE concrete of each example is the amount of carbon dioxide for producing 1 m 3 of AE concrete by the amount of blast furnace slag fine powder used. The amount of discharge is small, the flowability of the adjusted AE concrete is excellent over time, the drying shrinkage of the obtained cured product is smaller than 800 × 10 −6 , and the freeze-thaw durability index is high, which is required. Sufficient compressive strength is obtained.
表４において、
二酸化炭素排出量：ＡＥコンクリート１ｍ３を製造する場合の二酸化炭素の排出量（kg）。但し、ポルトランドセメントの使用量から計算した値。
比較例５〜７：目標とする流動性（スランプ値）が得られなかったので測定しなかった。
比較例２、３、８〜１１及び１３の凍結融解耐久性指数：途中のサイクルで破壊した。
In Table 4,
Carbon dioxide emissions: Carbon dioxide emissions (kg) when manufacturing 1 m 3 of AE concrete. However, the value calculated from the amount of Portland cement used.
Comparative Examples 5 to 7: Since the target fluidity (slump value) was not obtained, measurement was not performed.
Freeze-thaw durability index of Comparative Examples 2, 3, 8 to 11 and 13: Fracture occurred in the middle cycle.
Claims (10)
高炉セメント：粉末度が３０００〜１３０００cm２／ｇの高炉スラグ微粉末とポルトランドセメントとからなり、且つ該高炉スラグ微粉末を６０〜８０質量％及びポルトランドセメントを２０〜４０質量％（合計１００質量％）の割合で含有する高炉セメント。
Ａ成分：分子中に下記の構成単位Ｘを４５〜８５モル％、下記の構成単位Ｙを１５〜５５モル％及び下記の構成単位Ｚを０〜１０モル％（合計１００モル％）の割合で有し、且つ質量平均分子量が２０００〜８００００の水溶性ビニル共重合体からなるセメント分散剤。
構成単位Ｘ：メタクリル酸から形成された構成単位及びメタクリル酸塩から形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位Ｙ：分子中に５〜１５０個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
構成単位Ｚ：（メタ）アリルスルホン酸塩から形成された構成単位及びメチルアクリレートから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
Ｂ成分：ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルからなる乾燥収縮低減剤
Ｃ成分：炭素数６〜１８のアルキルリン酸モノエステル塩からなるＡＥ調節剤
Ｄ成分：抑泡剤 A method for preparing AE concrete containing at least cement, water, fine aggregate, coarse aggregate and admixture, wherein the following blast furnace cement is used as the cement, and the mass ratio of water / the blast furnace cement is 30 to 60 And 0.1 to 1.5 parts by weight of the following A component and 0.3 to 4.0 parts by weight of the following B component as at least a part of the admixture per 100 parts by weight of the blast furnace cement. Preparation of AE concrete using blast furnace cement characterized by comprising 0.001 to 0.3 parts by mass of the following C component and 0.001 to 0.1 parts by mass of the following D component Method.
Blast furnace cement: composed of fine powder of blast furnace slag having a fineness of 3000 to 13000 cm 2 / g and Portland cement, and 60 to 80 mass% of the fine powder of blast furnace slag and 20 to 40 mass% of Portland cement (total of 100 mass%) ) Blast furnace cement contained at a ratio of
Component A: 45 to 85 mol% of the following structural unit X in the molecule, 15 to 55 mol% of the following structural unit Y, and 0 to 10 mol% (100 mol% in total) of the following structural unit Z A cement dispersant comprising a water-soluble vinyl copolymer having a mass average molecular weight of 2000 to 80000.
Structural unit X: One or more selected from structural units formed from methacrylic acid and structural units formed from methacrylic acid salt. Structural unit Y: Consists of 5 to 150 oxyethylene units in the molecule. Structural unit formed from methoxypolyethylene glycol methacrylate having a polyoxyethylene group Structural unit Z: one or two selected from a structural unit formed from (meth) allyl sulfonate and a structural unit formed from methyl acrylate B component: Drying shrinkage reducing agent made of polyalkylene glycol monoalkyl ether C component: AE regulator made of alkyl phosphate monoester salt having 6 to 18 carbon atoms D component: Antifoaming agent
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