JP2015127286A

JP2015127286A - 速硬性膨張セメント混練物の製造方法

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Publication number: JP2015127286A
Application number: JP2013273636A
Authority: JP
Inventors: 度連郭; Doyeon Kwak; 洋朗高橋; Hiroo Takahashi
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2013-12-28
Filing date: 2013-12-28
Publication date: 2015-07-09
Anticipated expiration: 2033-12-28
Also published as: JP6258033B2

Abstract

【課題】速硬性及び膨張性を兼ね備えた速硬性膨張セメント混練物が得られる速硬性膨張セメント混練物の製造方法を提供すること。【手段】以下の（１）〜（３）で表す速硬性膨張セメント混練物の製造方法である。（１）セメントと、膨張材と、骨材と、水とを混合装置で混練することで製造した膨張性セメント混練物に、速硬性混和材を添加した後に混合装置で混練することを特徴とする速硬性膨張セメント混練物の製造方法。（２）上記膨張材が、石灰系膨張材であることを特徴とする速硬性膨張セメント混練物の製造方法。（３）更に、凝結遅延剤を添加することを特徴とする速硬性膨張セメント混練物の製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、速硬性膨張セメント混練物の製造方法に関する。詳しくは、速硬性があり且つ膨張性能を備えるセメント混練物が得られる速硬性膨張セメント混練物の製造方法に関する。

コンクリート構造物の緊急補修工事、道路や鉄道のコンクリート製構造物の補修工事又は取り替え工事等において、速硬性モルタルや速硬性コンクリート等の速硬性セメント混練物が使用されている。速硬性コンクリートを製造するに当たり、速硬性ではないコンクリートをコンクリート製造プラントで製造した後トラックアジテータのドラム内に未硬化のコンクリートを移しコンクリート打設場所の近傍（敷地内）までトラックアジテータで運搬した後に、トラックアジテータのドラム内に速硬性混和材を添加・混合し速硬性コンクリートを製造する技術がある（例えば特許文献１参照。）。

ところで、モルタルやコンクリート等の速硬性セメント混練物に、収縮低減、プレストレスの導入、間詰コンクリートの付着力の増進等の目的で膨張材を混和することがある。しかし、上記のトラックアジテータのドラム内に速硬性混和材を添加・混合し速硬性コンクリートを製造するときに、速硬性混和材と合わせて膨張材を混和することを本願発明者らは検討した。ところが、膨張材を混和しない場合に比べて速硬性が低下し、初期圧縮強度の増進が遅れることが分かった。

特開２０１２−１３９８９７号公報

そこで、本発明は、速硬性及び膨張性を兼ね備えた速硬性膨張セメント混練物が得られる速硬性膨張セメント混練物の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、前記課題解決のため鋭意検討した結果、セメントと、膨張材と、骨材と、水とを混合装置で混練することで製造した膨張性セメント混練物に、速硬性混和材を添加した後に混合装置で混練することをすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、以下の（１）〜（３）で表す速硬性膨張セメント混練物の製造方法である。
（１）セメントと、膨張材と、骨材と、水とを混合装置で混練することで製造した膨張性セメント混練物に、速硬性混和材を添加した後に混合装置で混練することを特徴とする速硬性膨張セメント混練物の製造方法。
（２）上記膨張材が、石灰系膨張材であることを特徴とする上記（１）の速硬性膨張セメント混練物の製造方法。
（３）更に、凝結遅延剤を添加することを特徴とする上記（１）又は（２）の速硬性膨張セメント混練物の製造方法。

本発明によれば、速硬性及び膨張性を兼ね備えた速硬性膨張セメント混練物が得られる速硬性膨張セメント混練物の製造方法が得られる。

本発明の速硬性膨張セメント混練物の製造方法は、セメントと、膨張材と、骨材と、水とを混合装置で混練することで製造した膨張性セメント混練物に、速硬性混和材を添加後に混合装置で混練することを特徴とする。

本発明におけるセメントとしては、水硬性セメントが好適に使用できる。この水硬性セメントとしては普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、エコセメント、並びにこれらポルトランドセメント又はエコセメントに、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカフューム又は石灰石微粉末等を混合した各種混合セメント等が好ましいものとして挙げられ、これらを一種単独で用いる又は二種以上併用することができる。

本発明における骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂、人工細骨材、スラグ細骨材、再生細骨材、川砂利、海砂利、山砂利、砕石、人工粗骨材、スラグ粗骨材、再生粗骨材等が挙げられ、これらの一種又は二種以上の使用が可能である。

本発明に用いる膨張材としては、石灰系膨張材、エトリンガイト系膨張材から選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。石灰系膨張材としては、例えば硬焼生石灰、フリーライム（ＣａＯ）とカルシウムシリケートを主体とする鉱物の粉砕物を主体とした膨張材等が挙げられる。エトリンガイト系膨張材としては、例えば、カルシウムサルホアルミネートを主体とした膨張材、カルシウムアルミノフェライトを主体とした膨張材、石膏を主体とした膨張材等が挙げられる。本発明に用いる膨張材としては、石灰系膨張材が、速硬性膨張セメント混練物の初期強度が高いことから好ましい。

本発明における膨張性セメント混練物は、セメントと、膨張材と、骨材と、水とを混練したものである。本発明の効果が損なわれない範囲においては、セメント、膨張材、骨材及び水以外の混和材料（添加材料）を混和したものでもよい。ここで用いる混和材料としては、例えば、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤等のセメント分散剤、凝結遅延剤、増粘剤、収縮低減剤、セメント用ポリマ、防水材、防錆剤、凍結防止剤、保水剤、顔料、繊維、撥水剤、白華防止剤、発泡剤、消泡剤、シリカフューム等のポゾラン微粉末、高炉スラグ微粉末、石灰石微粉末等の石粉、撥水剤、表面硬化剤等が挙げられる。急結剤（材）や急硬材(剤)も挙げられる。但し、急結剤（材）や急硬材(剤)は、その添加量が、ベース混練物が速硬性セメント混練物とならない範囲の添加量、即ち、混和（セメント、混和材及び水による混練開始）から硬化までの時間が３時間以内にはならない程度の場合である。本発明における膨張性セメント混練物の各材料の配合割合は、求められる膨張量、コンシステンシー等の性能に応じて、決定することができる。

膨張性セメント混練物の製造方法は、特には、限定されない。但し、製造量や均質な混練性の観点から、ミキサを用いる手法が好ましい。ミキサとしては、例えば連続式ミキサやバッチ式ミキサが用いられる。パン型コンクリートミキサ、パグミル型コンクリートミキサ、重力式コンクリートミキサ、グラウトミキサ、ハンドミキサ、左官ミキサ等が用いられる。本発明における膨張性セメント混練物は、安定した品質が得られ易い観点から、ＪＩＳＡ５３０８「レディーミクストコンクリート」に準拠して製造されたレディーミクストコンクリート（又は未硬化のモルタル）であることが好ましい。製造された膨張性セメント混練物の品質を、当該膨張性セメント混練物を製造した者が責任を持つことが出来るからでもある。特に、ＪＩＳＡ５３０８についてＪＩＳ認証を受けたレディーミクストコンクリート製造工場（ＪＩＳ生コン工場）でＪＩＳＡ５３０８に準拠して製造されたレディーミクストコンクリート又は同規格に準じて製造された未硬化のモルタル（ＪＩＳモルタル）であると、必要な強度、セメントの種類、コンシステンシー（スランプ又はスランプフロー値）、骨材の最大寸法等が指定されることで、必要な品質の膨張性セメント混練物を容易に入手することが出来ることから好ましい。

本発明における速硬性混和材は、混和（膨張性セメント混練物（ベース混練物）及び混和材による混練）終了から硬化までの時間が３時間以内となる混和材料（例えば、急硬材）である。また、本発明に用いる速硬性混和材は、混和（膨張性セメント混練物（ベース混練物）及び混和材による混練）開始から硬化までの時間が３時間以内となる混和材料（例えば、急硬材）が初期強度が高いことから好ましい。速硬性混和材が粉体（粉粒）状の混和材であると、速硬性混和材の混和量（添加量）の増減で、水セメント比が変化しないことから好ましい。

本発明における速硬性混和材としては、例えばカルシウムアルミネート類、アルミン酸ナトリウム、仮焼明礬を含む明礬、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム等の急硬性物質の群の中から選ばれる一種又は二種以上を主成分とするものが好ましい。カルシウムアルミネート類、アルミン酸ナトリウム、硫酸アルミニウムの群の中から選ばれる一種又は二種以上を主成分とするものが更に好ましい。中でもカルシウムアルミネート類を主成分とするものが特に好ましい。ここで、カルシウムアルミネート類とは、ＣａＯをＣ、Ａｌ_２Ｏ_３をＡ、及びＦｅ_２Ｏ_３をＦ、Ｎａ_２ＯをＮとして表したとき、Ｃ_３Ａ、Ｃ_２Ａ、Ｃ_１２Ａ_７、Ｃ_５Ａ_３、ＣＡ、Ｃ_３Ａ_５、又はＣＡ_２等と表示される鉱物組成を有するカルシウムアルミネート、Ｃ_２ＡＦ及びＣ_４ＡＦ等と表示されるカルシウムアルミノフェライト、カルシウムアルミネートにハロゲンが固溶又は置換したＣ_３Ａ_３・ＣａＦ_２やＣ_１１Ａ_７・ＣａＦ_２等と表示される（但し、ここにおけるＦはＦｅ_２Ｏ_３ではなくフッ素元素を意味する。）カルシウムフロロアルミネートを含むカルシウムハロアルミネート、Ｃ_８ＮＡ_３やＣ_３Ｎ_２Ａ_５等と表示されるカルシウムナトリウムアルミネート、カルシウムリチウムアルミネートや、一般的に市販されているアルミナセメントや超速硬セメント、並びにこれらにＳｉＯ_２、Ｋ_２Ｏ、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２等が固溶又は化合したものを総称するものである。本発明における速硬性混和材としては、初期強度が高く且つ可使時間が長いことから、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比（Ｃ／Ａ）が０．５〜３．０であるカルシウムアルミネート類であると、初期強度が高く且つ可使時間が長い速硬性膨張セメント混練物が得易いことから好ましい。

本発明において、膨張性セメント混練物と速硬性混和材の混合に用いる混合装置としては、上記のミキサのほか、トラックアジテータが好適な例として挙げられる。膨張性セメント混練物と速硬性混和材の混合に用いる混合装置としては、Ｙ字管、直管、テーパー管、エルボ等の管路のみを用いることは硬化が不均一になり初期強度が充分得られ難いことから好ましくなく、駆動装置を用いた混合装置が好ましい。トラックアジテータを用いる場合は、膨張性セメント混練物をトラックアジテータのドラム内に投入した後に、当該ドラム内に速硬性混和材を添加する。その後、当該ドラムを高速回転させることで、膨張性セメント混練物と速硬性混和材を混合する。このとき、トラックアジテータのドラムを５〜１５Ｒ．Ｐ．Ｍ．の範囲であると短時間に混合することができることから好ましい。

本発明において、速硬性膨張セメント混練物が凝結遅延剤を含有する、即ち、速硬性膨張セメント混練物及び／又は膨張性セメント混練物に凝結遅延剤を添加することが、速硬性膨張セメント混練物の可使時間を長くすることができることから好ましい。ここで用いることのできる凝結遅延剤としては、例えばクエン酸、グルコン酸、リンゴ酸、酒石酸などの有機酸、又はその塩、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、リン酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム等の無機塩、糖類などの群の中から選ばれる一種又は二種以上が挙げられる。中でも、クエン酸、クエン酸塩、酒石酸、酒石酸塩、アルカリ金属炭酸塩の群の中から選ばれる一種又は二種以上用いられると、速硬性膨張セメント混練物の可使時間が長く、かつ、初期の強度発現が高いことから好ましい。また、凝結遅延剤が液状体（例えば、水溶液、エマルジョン、懸濁液の形態）のものであると、速硬性膨張セメント混練物又は膨張性セメント混練物に添加し易いことから好ましい。

［実施例１］
表１に示した配合の膨張コンクリート（ベースコンクリート）を強制２軸式コンクリートミキサで混練し製造した。製造した膨張コンクリートに凝結遅延剤１３．５ｋｇ／ｍ^３をミキサ内に添加後３０秒間混練した。その後、速硬性混和材１５０ｋｇ／ｍ^３をミキサ内に添加した後に１２０秒間混練することで、速硬性膨張コンクリート（速硬性膨張セメント混練物）を製造した。製造した速硬性膨張コンクリートの性能を各種試験を行い評価した。用いた材料を以下に示すとともに、行った試験も以下に示した。試験の環境温度は２０℃とした。試験結果を表２に示した。
＜使用材料＞
・セメント（記号；Ｃ）：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
・細骨材（記号；Ｓ）：静岡県産陸砂、表乾密度２．５８ｇ／ｃｍ^３
・粗骨材（記号；Ｇ）：茨城県産砕石、表乾密度２．６５ｇ／ｃｍ^３
・減水剤（記号；Ａｄ）：リグニン系高性能ＡＥ減水剤
・膨張材（記号；ＥＸ）：石灰系膨張材「太平洋ハイパーエクスパン」（商品名、太平洋マテリアル社製、記号；ＨＥＸ）
・速硬性混和材（記号；Ｆ）：カルシウムアルミネート系速硬材（市販品、カルシウムアルミネート類のＣ／Ａ（モル比）：１．４）
・凝結遅延剤（記号；Ｒ）：クエン酸（１級試薬）（粉末状）７質量部に水２０質量部を加え溶解した水溶液
・水（記号；Ｗ）：佐倉市上水（水道水）
＜品質評価試験＞
・スランプ試験
ＪＩＳＡ１１０１「コンクリートのスランプ試験方法」に準拠し、混練直後のスランプを測定した。
・凝結試験
ＪＩＳＡ１１４７「コンクリートの凝結試験方法」に準拠し、始発時間を求めた。
・圧縮強度試験
ＪＩＳＡ１１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠し、アンボンドキャッピングで材齢４時間及び材齢６時間（速硬性膨張コンクリートの混練後４時間及び６時間）における圧縮強度を測定した。
・拘束膨張試験
ＪＩＳＡ６２０２「コンクリート用膨張材」付属書２に示される拘束膨張及び収縮試験方法（Ａ法）に準拠し、拘束膨張試験を実施し、材齢７日の膨張率を求めた。

［実施例２］
実施例１で用いた膨張材と異なる膨張材（エトリンガイト系膨張材「デンカパワーＣＳＡタイプＳ」（商品名、電気化学工業社製、記号；Ｐ−ＣＳＡ））を用い、実施例１と同様に速硬性膨張コンクリートを製造し、製造した速硬性膨張コンクリートについて同様に品質評価試験を行った。このとき、試験結果を表２に実施例１の結果と合わせて示した。

［比較例１］
表３に示した配合のコンクリート（普通コンクリート（ベースコンクリート））を強制２軸式コンクリートミキサで混練し製造した。製造した普通コンクリートに凝結遅延剤１３．５ｋｇ／ｍ^３をミキサ内に添加後（投入後）３０秒間混練した。その後、速硬性混和材１５０ｋｇ／ｍ^３及び実施例１で用いた膨張材２０／ｍ^３をミキサ内に添加した後に１２０秒間混練することで、速硬性膨張コンクリート（速硬性膨張セメント混練物）を製造した。製造した速硬性膨張コンクリートの性能を実施例１と同様に品質評価試験を行った。このとき、試験結果を表４に示した。

［比較例２］
実施例２で用いた膨張材と同じ膨張材を用い、比較例１と同様に速硬性膨張コンクリートを製造し、製造した速硬性膨張コンクリートについて比較例１と同様に品質評価試験を行った。このとき、試験結果を表４に比較例１の結果と合わせて示した。

［比較例３］
比較例１で用いた膨張材と同じ膨張材を用い、速硬性混和材及び膨張材を普通コンクリートに添加する前に予め乾式混合（プレミックス）した。それ以外は比較例１と同様に速硬性膨張コンクリートを製造し、製造した速硬性膨張コンクリートについて比較例１と同様に品質評価試験を行った。このとき、試験結果を表４に比較例１の結果と合わせて示した。

［比較例４］
比較例１で製造した普通コンクリートに、速硬性混和材（１５０ｋｇ／ｍ^３）のみ添加し速硬性コンクリート（速硬性セメント混練物）を製造した。製造した速硬性コンクリートについて比較例１と同様に品質評価試験を行った。このとき、試験結果を表４に比較例１の結果と合わせて示した。

本発明は、土木構造物や建築構造物の構築又は補修、或いは機械の設置等に用いることができる。

Claims

セメントと、膨張材と、骨材と、水とを混合装置で混練することで製造した膨張性セメント混練物に、速硬性混和材を添加した後に混合装置で混練することを特徴とする速硬性膨張セメント混練物の製造方法。
上記膨張材が、石灰系膨張材であることを特徴とする請求項１記載の速硬性膨張セメント混練物の製造方法。
更に、凝結遅延剤を添加することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の速硬性膨張セメント混練物の製造方法。