JP2015124118A

JP2015124118A - 膨張組成物及び水硬性組成物

Info

Publication number: JP2015124118A
Application number: JP2013269953A
Authority: JP
Inventors: 久美子小林; Kumiko Kobayashi; 中島　裕; Yutaka Nakajima; 裕中島
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-07-06
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: JP6289897B2

Abstract

【課題】本発明は、その使用によって水硬性組成物の強度等の硬化性状に支障を及ぼすことなく、またポップアウトも発生させることのない、従前の膨張材の膨張力を大きく増進させた水硬性組成物用の膨張組成物を提供する。
【解決手段】少なくとも生石灰を有効成分とする膨張材８０〜９５質量％と亜硝酸カルシウム５〜２０質量％からなる膨張組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、生石灰を有効成分とする膨張材を用いた水硬性組成物の膨張力増進技術に関する。

水和反応によって膨張する膨張材の中で、生石灰を有効成分とする膨張材（生石灰系膨張材と称す。）は高い膨張力を発現できる。その高膨張力により、この膨張材はコンクリート構造物や岩盤等の静的破砕材としての使用や、コンクリートやモルタル等の水硬性組成物の硬化時の収縮抑制用の混和材にも広く使用されている。しかるに、高膨張力の膨張材を水硬性組成物に混和すると、硬化時の膨張によって歪みや極小亀裂が発生することがあり、強度を増進させることは困難になる。また、コンクリートやモルタル等の水硬性組成物では接水により生石灰系膨張材粒子が水和物になる過程で過剰な体積膨張を起こし、コンクリートやモルタル等の表面が部分的に膨らむ現象（ポップアウト）が起こり易く、過膨張粒子による細かい凹凸が表面に残る場合もあり、美観を損なう原因になる。ポップアウトを抑制するには、生石灰系膨張材の粗粒含有割合を少なくなるよう粒度調整すると効果があることが提案されている。（例えば、特許文献１、２参照。）

特許文献１又は２に開示の技術によって、生石灰系膨張材使用時の水硬性組成物のポップアウトの発生を抑制できる。そして、粗粒含有割合を少なくするほどポップアウト抑制効果は高まる。しかし、生石灰系膨張材の粗粒含有割合の減少に伴い、膨張力発現性も失われる傾向が見られる。例えば、ポップアウト発生を十分抑制できるような粗粒含有割合に調整した膨張材を使用した場合、コンクリート構造物で見られるような大規模な初期収縮を防ぐのが困難になる。

特開２００７−１４５６７０号公報特開２００８−２０１５９２号公報

本発明は、その使用によって水硬性組成物の強度等の硬化性状に支障を及ぼすことなく、またポップアウトも発生させることのない、従前の膨張材の膨張力を大きく増進させた膨張組成物の提供および強度を低下させずに大規模な初期収縮を抑制した水硬性組成物の提供を課題とする。

本発明者は、検討を重ねた結果、少なくとも生石灰を有効成分とする膨張材に特定の無機塩を添加した膨張組成物が、無添加のものに比べより高い膨張力を発現できることを見出し、この膨張組成物を使用した水硬性組成物が前記課題を総じて解決できるものであったことから、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、次の［１］〜［２］で表される膨張組成物及び［３］で表される水硬性組成物である。
［１］少なくとも生石灰を有効成分とする膨張材８０〜９５質量％と亜硝酸カルシウム５〜２０質量％からなる膨張組成物。
［２］前記［１］の膨張材が生石灰含有率２５〜８０質量％である膨張組成物。
［３］セメント１００質量部と前記［１］又は［２］の膨張組成物４〜１２質量部を含有する水硬性組成物。

本発明により、強度等の硬化性状に支障をきたさずに、コンクリート等の水硬性組成物で見られる大規模な初期収縮を抑えることが十分可能になる。

本発明の膨張組成物は、少なくとも生石灰を有効成分とする膨張材８０〜９５質量％と亜硝酸カルシウム５〜２０質量％からなるものである。少なくとも生石灰を有効成分とする膨張材は、膨張発現の有効成分として少なくとも遊離状の生石灰を含有するものであれば特に限定されない。好ましくは生石灰含有量が２５〜８０質量％の膨張材であれば、コンクリート構造物などの収縮も十分抑制できる膨張量が得られ易く、しかも入手も比較的容易なので良い。より好ましくは生石灰含有量が３０〜６０質量％の膨張材を使用する。少なくとも生石灰を有効成分とする膨張材は、生石灰以外の成分含有は特に制限されず、例えば無水又は半水石膏、カルシウムサルホアミネート等のエトリンガイト相形成物質等の膨張性成分の他、カルシウムシリケートやクリンカ間隙質等を含むものであっても良い。また、使用する少なくとも生石灰を有効成分とする膨張材は、好ましくは膨張材の粒径が３００μｍ以下であると、水和遅延により遅れ膨張が発生し易くなり、著しいポップアウトや強度低下の起こる虞を低減できる点で良い。また、使用する少なくとも生石灰を有効成分とする膨張材の粒度は特に制限されない。混合性、反応活性及び経済性を考慮すると、少なくとも市販セメントの粒度に近い値が確保できていれば良く、例えばブレーン比表面積でおよそ３０００〜５０００ｃｍ²／ｇが挙げられるが、記載例から外れる粒度値のものでも使用できる。

本発明の膨張組成物を構成する亜硝酸カルシウムは、何れの亜硝酸カルシウムでも使用でき、例えば水溶液の状態のものでも良い。少なくとも生石灰を有効成分とする膨張材と亜硝酸カルシウムを併用することで、強度等の性状低下を起こさずに膨張材の膨張力を高められる。本発明の膨張組成物中の亜硝酸カルシウムの含有量が５質量％未満では膨張力を高められ難くなるので好ましくない。また、亜硝酸カルシウムの含有量が２０質量％を超えるとセメント等の水硬性物質に対する硬化促進剤としての作用が強くなり過ぎて、作業性が低下する他、水和発熱が大きくなり収縮時に亀裂が生じ易くなるので好ましくない。使用する亜硝酸カルシウムが水溶液の場合は、水溶液中の固型分量をもって前記含有量とする。本発明の膨張組成物は、セメント等の水硬性物質を主たる結合成分とするセメントペースト、モルタル又はコンクリートに好適に配合使用できる。また、膨張組成物が際だって高い膨張圧を発現するものは、静的破砕材などに転用することも可能である。

また、本発明の水硬性組成物は、前記膨張組成物とセメントを含有する。セメントは水硬性のセメントなら何れのものも使用できる。具体的には、例えば、普通、早強、超早強、中庸熱又は低発熱等の各種ポルトランドセメント、高炉セメントやフライアッシュセメント等の各種混合セメント、アルミナセメントや白色セメント等の特殊セメントを挙げることができ、２種以上を併用しても良い。なお、アルミナセメントを使用するときは他のセメントとの併用が推奨される。

本発明の水硬性組成物に含まれる前記膨張組成物の含有量は特に制限されるものではないが、好ましくは、セメントの含有量１００質量部に対し、４〜１２質量部とする。より好ましくは５〜１１質量部とする。膨張組成物の含有量が前記範囲であると、コンクリート等で見られる大規模な初期収縮も十分抑制できるような高い膨張力が得られ、しかも強度低下もなく、過膨張の虞もない膨張力を得るのに適したものになるので推奨される。

また、本発明の水硬性組成物は、前記膨張組成物とセメント以外の成分も本発明の効果を実質的に喪失させない範囲で使用できる。このような成分として、例えば、何れもモルタルやコンクリートに使用できる、細骨材、粗骨材、減水剤（分散剤）、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、乾燥収縮低減剤、消泡剤、ポゾラン反応性物質、繊維、速硬・急硬剤、凝結調整剤、増粘剤、保水剤、養生剤、防錆剤、撥水剤等を挙げることができるが、記載例に限定されない。

本発明の水硬性組成物に加える混練水の量は特に制限されない。好ましくは、水硬性組成物中のセメントと前記膨張組成物の合計含有量１００質量部に対し、混練水添加量４０〜６５質量部とする。このような混練水量にすることで、自己収縮や温度ひび割れ発生の虞も殆ど無く、また、大規模な乾燥収縮や強度低下の虞も無く、水和反応に適した量の水分を供与できる。尚、配合成分に水溶液状のものを使用する場合は、それに含まれる水分も混練水として考慮するのが望ましい。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は記載の実施例に限定されるものではない。また、以下に記載した膨張組成物並びにモルタルの作製及び特性評価試験は特記無き限り２０℃（±２℃）の環境下で行った。

［膨張組成物の作製］
以下に表すＡ１〜Ａ３、Ｂの材料を用い、表１に表す配合の膨張組成物を作製した。
Ａ１；生石灰を有効成分とする低添加タイプの膨張材（市販品名；太平洋ハイパーエクスパンＫ、最大粒径約３５０μｍ、ブレーン比表面積３４５０ｃｍ²／ｇ、生石灰含有率５０質量％）
Ａ２；カルシウムサルホアルミネート及び生石灰を有効成分とする低添加タイプの膨張材（市販品名；デンカパワーＣＳＡ、最大粒径約１５０μｍ、ブレーン比表面積３８００ｃｍ²／ｇ、生石灰含有率５０質量％）
Ａ３；生石灰を有効成分とする低添加タイプの膨張材（市販品名；太平洋ハイパーエクスパン冬期塗床用、最大粒径約１５０μｍ、ブレーン比表面積４８００ｃｍ²／ｇ、生石灰含有率５０質量％）
Ａ４；生石灰を有効成分とする膨張材（市販品名；太平洋エクスパンＫ、最大粒径約３００μｍ、ブレーン比表面積３５００ｃｍ²／ｇ、生石灰含有率３０質量％）
Ｂ；亜硝酸カルシウム（濃度３０％水溶液、市販品）

［モルタルの作製］
前記作製の膨張組成物、普通ポルトランドセメント（市販品）、細骨材（一般社団法人セメント協会製セメント強さ試験用標準砂）及び混練水（水溶液状の材料に由来する水分を含む。）を表２で表す配合で、ＪＩＳＡ６２０２に準拠した方法で、混練してモルタルを作製し、該モルタルを成形してモルタル試験体を得た。但し、膨張組成物の添加量は、膨張組成物に使用した膨張材を低添加タイプのものにしたことを鑑み、「膨張材のモルタルによる膨張性試験方法」で規定されている値よりも少ない配合量の６．７質量％相当としたが、一部のモルタル（本発明品７及び８）についてはこの添加比率以外の添加量とした。

［特性評価］
作製したモルタル試験体の膨張量の測定を、ＪＩＳＡ６２０２のコンクリート用膨張材付属書１に規定された「膨張材のモルタルによる膨張性試験方法」に準じた方法で行った。また、作製したモルタル試験体の圧縮強度の測定は、ＪＩＳＡ６２０２のコンクリート用膨張材のモルタル圧縮強さ試験に準じた方法で行い、本発明の膨張組成物をコンクリート用膨張材に用いたものが膨張することによる圧縮強度の変化を確認した。また、モルタル硬化体の表面状態（肌面）評価は、前記のモルタルによる膨張性試験およびモルタル圧縮強さ試験に使用したモルタル供試体の表面を目視および指による触診にて、ポップアウト痕や突起発生による肌面荒れの有無を調べ、何れも検出されなかったもののみ発生「無」と判断し、それ以外の状況であったものは総て「有」と判断した。以上の結果を纏めて表３に表す。

表３の結果から、本発明の膨張組成物は亜硝酸カルシウムの添加によって、亜硝酸カルシウム無添加の場合に比べ大きな長さ変化率を示し、膨張量が増大することがわかる。しかも、本発明の膨張組成物を配合した水硬性組成物は、膨張成分を配合していないモルタルと同程度の圧縮強度を呈したことから、その配合によって強度低下等の硬化性状に支障をきたさないものであることがわかる。さらに、本発明の水硬性組成物はポップアウトも実質発生していないことがわかる。

Claims

少なくとも生石灰を有効成分とする膨張材８０〜９５質量％と亜硝酸カルシウム５〜２０質量％からなることを特徴とする膨張組成物。
請求項１で記載の少なくとも生石灰を有効成分とする膨張材が、遊離生石灰含有率２５〜８０質量％であることを特徴とする膨張組成物。
セメント１００質量部と請求項１又は２記載の膨張組成物５〜２０質量部を含有することを特徴とする水硬性組成物。