JP2017035840A

JP2017035840A - 凍害対策コンクリート混和材

Info

Publication number: JP2017035840A
Application number: JP2015158924A
Authority: JP
Inventors: 一也本間; Kazuya Honma; 樋口　隆行; Takayuki Higuchi; 隆行樋口; 聖一寺崎; Seiichi Terasaki
Original assignee: Denka Co Ltd
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2017-02-16

Abstract

【課題】中空微小球を簡易かつ安全に安定してコンクリート中に混和し、凍結融解抵抗性を著しく向上させる凍害対策コンクリート混和材を提供する。
【解決手段】（１）中空微小球を水溶紙の袋に封入してなる凍害対策コンクリート混和材、（２）水溶紙が、木材パルプを原料として作製されたものである（１）の凍害対策コンクリート混和材、（３）水溶紙の袋を圧着してシールしてなる（１）または（２）の凍害対策コンクリート混和材、（４）水溶紙が、２０℃の水５００ｍｌに水溶紙を１０ｇ添加し、スターラーにより８００ｒｐｍで攪拌した時に目視により凝集物がなくなった状態が攪拌時間３０秒以下である（１）〜（３）のいずれかの凍害対策コンクリート混和材、である。
【選択図】なし

Description

本発明は、土木・建築分野におけるコンクリートの凍結融解抵抗性向上を目的に使用される中空微小球を用いたコンクリート混和材に関する。

凍結融解抵抗性を付与する材料としては、コンクリート練混ぜ時に中空微小球を混和することが知られている（特許文献１、２、３）。また、投入の手間や設備を要することなく、簡易かつ安全に材料を投入する方法として水溶紙に封入して材料を投入する方法が知られている（特許文献４、５）。

特開平０８−１８８４５８号公報特開２００５−８４８５号公報特開２００５−８４８４号公報特開平０６−１５５４４４号公報特開２００１−２５２９１８号公報

中空微小球は密度が小さく飛散するため、コンクリートに混和する際に発塵し、発塵抑制を目的とした廃棄装置に吸引され、コンクリート中に所定量混和することが難しい。また、中空微小球をコンクリートに混和した場合に、均一に分散させることが課題であり、均一に分散させるにはコンクリートの練り混ぜ時間を長く確保する必要があった。
本発明は、中空微小球を簡易かつ安全に安定してコンクリート中に混和し、凍結融解抵抗性を著しく向上させるコンクリートを提供する。

すなわち、本発明は、（１）中空微小球を水溶紙の袋に封入してなる凍害対策コンクリート混和材、（２）水溶紙が、木材パルプを原料として作製されたものである（１）の凍害対策コンクリート混和材、（３）水溶紙の袋を圧着してシールしてなる（１）または（２）の凍害対策コンクリート混和材、（４）水溶紙が、２０℃の水５００ｍｌに水溶紙を１０ｇ添加し、スターラーにより８００ｒｐｍで攪拌した時に目視により凝集物がなくなった状態が攪拌時間３０秒以下である（１）〜（３）のいずれかの凍害対策コンクリート混和材、である。

本発明によって、従来よりも中空微小球を簡易かつ安全に安定してコンクリート中に混和し、凍結融解抵抗性を著しく改善できるという効果を奏する。

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明で使用する部や％は特に規定のない限り質量基準である。
また、本発明のコンクリートとは、セメントペースト、セメントモルタル、およびセメントコンクリートを総称するものである。

本発明で使用する中空微粒子とは、粒子中に内包された空洞を有するもので、有機系や無機系のものが存在するが、本発明では弾性的な性質を有する有機系を用いることが好ましい。
有機系の中空微粒子の材質としては、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フェノール、ポリメチルメタクリレート、メタクリロニトリル、ポリスチレン、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、およびポリフェノールなどがあり、共重合物や架橋体であっても特に限定されるものではない。なかでも、アクリロニトリル、塩化ビニリデンをベースとした共重合体が好ましい。

本発明に使用する水溶紙は、木材パルプ、多糖類、ポバール、セルロース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、でんぷん等を原料とし、原料中の木材パルプの含有量が７５〜９５％が好ましく、８０〜９０％がより好ましい。木材パルプを除く多糖類、ポバール、セルロース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、でんぷん等の原料は、５〜２５％が好ましく、１０〜２０％がより好ましい。
前記範囲より多糖類、ポバール、セルロース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、でんぷん等の原料が少ない場合、水溶紙を製造する際のヒートシールに必要な接着剤原料が不足し、製造が困難となり、前記範囲より多い場合、コンクリート中に空気を巻き込むので好ましくない。
また、水溶紙は水溶性であれば特に限定されるものではないが、２０℃の水５００ｍｌが入ったビーカー(容量１０００ｍｌ)に水溶紙を１０ｇ添加し、スターラーにより８００ｒｐｍ（池田理工社製）で攪拌した時の分散時間が、３０秒以下であることが好ましく、２０秒以下がより好ましい。分散時間は目視により凝集物がなくなった状態の時を言う。分散時間が３０秒を超えるものはコンクリート練混ぜ後に分散しきらず、コンクリート中に残存する場合がある。

本発明において水溶紙袋を用いたコンクリートの練混ぜ時間は、無混和のコンクリートと比較して同程度であるが、前記範囲外の水溶紙を用いた場合、コンクリートの練混ぜ時間が長くなり、同じ練混ぜ時間の場合、投入袋数が本発明の水溶紙と同じでも、水溶紙がコンクリート中に残存する場合がある。

本発明における中空微粒子の使用量は、コンクリート１００容量部中、０．１〜１０容量部が好ましく、０．５〜５容量部がより好ましい。０．１容量部未満では凍結融解抵抗性が改善されない場合があり、１０容量部を超えると圧縮強度などの物理特性が低下する場合がある。

本発明に使用する水溶紙の使用量は、コンクリート１００容量部中、前記中空微小球０．５〜５容量部を水溶紙袋に封入した状態で混和し、コンクリート１ｍ^３あたり４〜６袋に分けて混和することが好ましい。４袋未満では凍結融解抵抗性が改善されない場合があり、６袋を超えると圧縮強度などの物理特性が低下する場合がある。

本発明に使用する水溶紙の寸法は、縦１５〜３５ｃｍが好ましく、２０〜３０ｃｍがより好ましい。横は、２５〜４５ｃｍが好ましく、３０〜４０ｃｍがより好ましい。幅は、５〜２０ｃｍが好ましく、１０〜１５ｃｍがより好ましい。
前記範囲より小さい寸法となった場合、１ｍ^３あたりの中空微小球を封入した袋数が増加し、前記範囲より大きい寸法となった場合、分散するまでの時間が長くなり、いずれもコンクリート練混ぜ後に充分分散しない場合がある。
本発明に使用する水溶紙は、秤量３０〜１２０（ｇ／ｍ^２）、厚さ５０〜２００μｍの範囲が好ましい。前記範囲より小さい場合、破袋し易く、前記範囲より大きい場合、分散するまでの時間が長くなる。

本発明において水溶紙に封入した中空微小球のコンクリートへの添加方法は、特に限定されることはなく、コンクリート製造時にセメント、砂、砂利、水と同時に混合しても良いし、あらかじめ練り混ぜたコンクリートに水溶紙に封入した中空微小球を混合して分散させても構わない。
本発明において練り混ぜに使用する設備としては、特に限定されることはなく、二軸ミキサー、傾動ミキサー、オムニミキサーなどのコンクリートミキサーや、コンクリートの運搬と混合を兼ねることができるコンクリートアジテータ車を用いることが可能である。

本発明においてコンクリートに使用されるセメントは、特に限定されるものではなく、普通、早強、超早強、低熱、および中庸熱などの各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカ、または石灰石微粉などを混合した各種混合セメント、ならびに、廃棄物利用型セメント、いわゆるエコセメントなどが挙げられる。

以下に実験例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実験例に限定されるものではない。

「実験例１」
単位水量（Ｗ）１６０ｋｇ／ｍ^３、単位セメント量（Ｃ）３５５ｋｇ／ｍ^３、Ｗ／Ｃ＝４５．１％、細骨材率ｓ／ａ＝４３．６％、を基本配合とし、異なる投入方法で中空微小球をコンクリート１００容量部中、２容量部添加し、ＡＥ減水剤の添加量を調整しながら、目標スランプを８ｃｍ、中空微小球とＡＥ剤による連行空気を合わせた合計空気量を６．０％とし、コンクリートを二軸ミキサーで調製した。中空微小球を複数の袋を使って投入する場合は、各袋に均等量の中空微小球を充填した。
試験は２０℃で実施した。注水後の練り混ぜ時間は９０秒とした。練り上がり後のコンクリートは型枠に充填して、凍結融解抵抗性試験用、圧縮強度試験用の試験体とした。その後、表面をキャッピングし、２０℃で１日養生した後、脱型し、２８日間２０℃水中で養生を行い、凍結融解抵抗性試験、圧縮強度試験を実施した。表１に結果を示す。

＜使用材料＞
水：水道水
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品
中空微小球：ポリ塩化ビニリデン樹脂、平均粒径８０μｍ、膜厚０．２μｍ、市販品
水溶紙：木材パルプの含有率７５％、８５％、９５％の３種類、秤量、厚さは３種類とも同じであり、坪量６０ｇ／ｍ^２、厚さ１１０μｍ、分散時間２０秒以内、市販品、袋のシールは圧着シール。
非水溶紙：木材パルプの含有率６５％、坪量１５０ｇ／ｍ^２、厚さ２８０μｍ、分散時間９０秒超、市販品、袋のシールは圧着シール。
水溶性フィルム：ポリビニルアルコールフィルム、秤量３０ｇ／ｍ^２、厚さ４０μｍ、分散時間３０秒以内、市販品、袋のシールは圧着シール。
細骨材：川砂、姫川産、５ｍｍ下、密度２．６４ｇ／ｃｍ^３
粗骨材：川砂利、姫川産、２０ｍｍ下、密度２．６７ｇ／ｃｍ^３
ＡＥ減水剤：リグニンスルホン酸化合物・ポリカルボン酸エーテル複合体、ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスタ−ポリヒード１５Ｌ」
ＡＥ剤：アルキルエーテル系、ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターエア１０１Ａ」。

＜シール方法＞
圧着シール：ハリナックスプレス（コクヨ社製）を用いて開口部を１０箇所圧着した。

＜測定方法、評価方法＞
分散時間：２０℃の水５００ｍｌが入ったビーカー(容量１０００ｍｌ)に水溶紙などの試料を１０ｇ添加し、スターラーにより８００ｒｐｍで攪拌した時に目視により凝集物がなくなった状態までの時間。
凍結融解抵抗性：ＪＩＳＡ１１４８「コンクリ−トの凍結融解試験方法」Ａ法に準拠し、凍結融解試験３００サイクル終了時において、相対的動弾性係数を測定した。
圧縮強度：ＪＩＳＡ１１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠し、材齢２８日の圧縮強度を測定した。
空気量：ＪＩＳＡ１１１６「質量方法」に準拠し測定した。

表１から、中空微小球をコンクリートに混和することにより相対動弾性係数の低下や圧縮強度の減少を抑制できることが分かる。本発明の凍害対策コンクリート混和材が、空気量の増加もなく、圧縮強度の低下も見られず、凍結融解抵抗性が向上することが分かる。

「実験例２」
実験例１の実験No.1-7で使用した水溶紙袋について、シール方法を変えた以外は実験例１と同様に行った。シール方法は、圧着シール、ヒートシール、接着剤シール、糸縫いシールとした。表２に結果を示す。

＜シール方法＞
ヒートシール：ＦＲ−４５０−１０（富士インパルス社製）を用いて、１０秒間加熱した。
接着剤シール：ＢＢＸ９０９（セメダイン社製）を用いて、開口部から０．５ｃｍの幅で塗布し、封をした。
糸縫いシール：Ａ１−９８（ＤＳ−９Ｃ）（ニューロング社製）を用いて１ｃｍピッチで封をした。

表２から、本発明の凍害対策コンクリート混和材が、水溶紙袋のシール方法によらず空気の巻き込みもなく、相対動弾性係数や圧縮強度の低下を抑制することができることが分かる。なかでも、圧着シールが好ましい。

本発明によって、従来よりも簡易かつ安全に中空微小球をコンクリート中に混和し、凍結融解抵抗性を改善できるため、土木、建築分野に好適である。

Claims

中空微小球を水溶紙の袋に封入してなる凍害対策コンクリート混和材。
水溶紙が、木材パルプを原料として作製されたものである請求項１に記載の凍害対策コンクリート混和材。
水溶紙の袋を圧着してシールしてなる請求項１または２の凍害対策コンクリート混和材。
水溶紙が、２０℃の水５００ｍｌに水溶紙を１０ｇ添加し、スターラーにより８００ｒｐｍで攪拌した時に目視により凝集物がなくなった状態が攪拌時間３０秒以下である請求項１〜３のいずれか１項記載の凍害対策コンクリート混和材。