JP2017160082A

JP2017160082A - 樹脂中空微小球を有する細骨材、それを用いたコンクリート、及びそのコンクリートの製造方法

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Publication number: JP2017160082A
Application number: JP2016045404A
Authority: JP
Inventors: 聖一寺崎; Seiichi Terasaki; 樋口　隆行; Takayuki Higuchi; 隆行樋口; 一也本間; Kazuya Honma; 林　大介; Daisuke Hayashi; 大介林; 橋本　学; Manabu Hashimoto; 橋本　　学; 英知高木; Hidetomo Takagi; 吾郎坂井; Goro Sakai; 坂田　昇; Noboru Sakata; 昇坂田
Original assignee: Kajima Corp; Denka Co Ltd
Current assignee: Kajima Corp; Denka Co Ltd
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2017-09-14

Abstract

【課題】樹脂中空微小球を、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細骨材、それを用いたコンクリート、及びそのコンクリートの製造方法を提供する。【解決手段】樹脂中空微小球を有する、表面水率0.1〜８質量％の細骨材、前記細骨材を含有してなるコンクリート、及び表面水率0.1〜８％の細骨材と樹脂中空微小球を混合して、コンクリート混練り時に投入するコンクリートの製造方法を構成とする。【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細骨材及びそれを用いたコンクリートに関する。

寒冷地などにおいて、凍結融解作用による劣化を防ぐ方法として、微細な連行空気を容積で３〜６％導入して、初期養生を充分にすることが行われている。
しかしながら、微細な連行空気を所定量導入して硬化体を得るには、不安定要因を多く生じ、構造物の美観や耐久性を損なう場合があった。
この不安定要因としては、一般的には、配合の相違によるセメント量、指定スランプの大小、混練り時間、ミキサ形式、温度、骨材粒度、及び骨材に含有する泥分の日内変動や季節の変化の他に、界面活性剤類や増粘剤の連行空気を押えるための消泡剤、ミキサに使用されるグリス類、及び油類の混入などが挙げられる。

前記不安定要因が原因で、連行空気量が変動し、その調整のためにＡＥ剤の使用量を増減させ、連行空気量を３〜６％の所定量導入する作業が行われている。
所定の連行空気量が得られないと充分な耐久性が得られないが、必要以上の連行空気量は、空気量に比例して強度低下や美観の低下を生じ、乾燥収縮量が増加する。
そのため、生コンプラントやコンクリート二次製品製造プラントでは、日に何度か空気量を確認し、調整を行なっているが、日内変動や月内変動が大きな場合があり、大変な労力を必要としている。

一方、ＡＥ剤の他に、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１〜４）。

特開平０８−１８８４５８号公報特開２００５−００８４８４号公報特開２００５−００８４８５号公報特開２０１２−０６２２０５号公報

樹脂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、樹脂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、樹脂中空微小球を簡易、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細骨材、それを用いたコンクリート、及びそのコンクリートの製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用する。
（１）樹脂中空微小球を有する、表面水率0.1〜８質量％の細骨材である。
（２）（１）の細骨材を含有してなるコンクリートである。
（３）表面水率0.1〜８質量％の細骨材と樹脂中空微小球を混合して、コンクリート混練り時に投入することを特徴とするコンクリートの製造方法である。

本発明によって、従来よりも樹脂中空微小球を簡易、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、セメントモルタル、及びセメントコンクリートを総称するものである。

本発明で使用する樹脂中空微小球は、乾燥したタイプで、細骨材の表面水で湿らせて飛散を防止し、ミキサ内に投入するものである。中空微小球は、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の樹脂中空微小球を用いる。
樹脂中空微小球（以下、単に中空微小球という）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、及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。
中空微小球の径は、凍結融解などの耐久性の面から、300μｍ以下が好ましく、100μｍ以下がより好ましい。

本発明では、川砂、山砂、海砂、石灰砂、スラグ骨材、再生骨材、及び軽量骨材などを細骨材として使用可能であり、ＪＩＳＡ５３０８付属書Ａ（レディーミクストコンクリート用骨材）、ＪＩＳＡ５００５（コンクリート用砕石及び砕砂）、ＪＩＳＡ５０１１−１〜４（コンクリート用スラグ骨材）などの規格を満たすものが好ましい。なかでも、川砂や山砂を用いることが好ましい。
細骨材の吸水率は、3.5％以下が好ましく、2.5％以下がより好ましい。
細骨材の粒度は、特に限定されるものではないが、ＪＩＳ規格に準拠し、通常10mm以下であることが好ましく、ＪＩＳＺ８８０１に規定するふるいを用いた、ふるいを通るものの百分率（％）が、100mmで100％、５mmで90〜100％、2.5mmで80〜100％、1.2mmで50〜90％、0.6mmで25〜65％、0.3mmで10〜35％、0.15mmで２〜10％であることがより好ましい。

本発明で使用する細骨材の表面水率は、混合時の中空微小球の飛散や、骨材表面の水分移動による中空微小球の含有量の変化などの面から、0.1〜８％であり、0.3〜２％が好ましい。細骨材の表面水率は、細骨材に水を添加したりすることなどにより調整することができる。
細骨材の表面水率は、細骨材の含水率を測定し、細骨材の吸水率を差し引いた値である。測定に際してはＪＩＳＡ１１１１に準拠して測定することが望ましい。

本発明における中空微小球の配合量は、凍結融解抵抗性の改善や、圧縮強度などの物理特性の低下の面などから、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。
また、細骨材と中空微小球の配合割合は、コンクリートの配合によって異なるため特に限定されるものではないが、一般的には、細骨材と中空微小球の合計100容量部中、0.3〜30容量部が好ましく、1.5〜15容量部がより好ましく、1.5〜10容量部が特に好ましい。

本発明で、樹脂中空微小球を有する細骨材とは、特定の表面水率の細骨材とは別に、樹脂中空微小球を有するものであり、具体的には、特定の表面水率を有する細骨材と樹脂中空微小球を混合してなるものである。
細骨材と中空微小球の混合方法は特に限定されるものではなく、所定量の水を添加するなどして表面水率が調整された細骨材に中空微小球を混合しても良いし、細骨材と中空微小球を混合したものに所定量の水を添加して混合しても良いし、水に中空微小球を分散させて細骨材と混合しても良い。細骨材と中空微小球を混合したものに所定量の水を添加して混合する場合も、水に中空微小球を分散させて細骨材と混合する場合も、添加する水の量又は分散させるために用いた水の量などから、細骨材の表面水率が算定できる。

細骨材と中空微小球の混合には、各種混合設備を用いることが可能であり、パン型ミキサー、傾動ミキサー、オムニミキサー、ナウターミキサ、Ｖブレンダ、及びレーディゲミキサなどが使用可能であるが、発塵の抑制や、均一な分散の面からレーディゲミキサを用いることが好ましい。

コンクリートの練り混ぜに使用する設備としては、特に限定されるものではなく、二軸ミキサー、傾動ミキサー、及び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。

本発明の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、及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、並びに、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、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
コンクリートは、単位水量（Ｗ）160kg/m³、単位セメント量（Ｃ）355kg/m³、Ｗ／Ｃ＝45.1％、細骨材率ｓ／ａ＝43.6％、空気量4.5％を基本配合とした。
表１に示すように、通常使用されている表乾の細骨材に水を添加して表面水率の異なる細骨材を調製し、中空微小球がコンクリート100容量部中、1.5容量部添加されるように、あらかじめ細骨材と中空微小球とをレーディゲミキサで混合し、中空微小球の均一性・分散性を評価するため、必要量の10倍量を調製した後、その一部を計量した。
また、練り混ぜ水の計量には、細骨材の表面水率を考慮した。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4.5％とし、コンクリートを二軸ミキサーで調製した。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を型枠に充填して、凍結融解抵抗性試験用、圧縮強度試験用の試験体とした。
なお、コンクリートの練り混ぜは２回実施し、それぞれのコンクリートの空気量を測定しバラツキ（均一性）を評価した。その後、コンクリート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、それぞれの供試体について凍結融解抵抗性試験、圧縮強度試験を実施し、同様にバラツキ（均一性）を評価した。

＜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、密度3.16g/cm³
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、密度0.13g/cm³
細骨材：川砂、姫川産、５mm下、表乾、密度2.64g/cm³
粗骨材：川砂利、姫川産、20mm下、密度2.67g/cm³
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、市販品
ＡＥ剤：アルキルエーテル系、市販品

＜測定方法、評価方法＞
空気量：ＪＩＳＡ１１１６「フレッシュコンクリートの単位容積質量試験方法及び空気量の質量による試験方法（質量方法）」に準拠し測定した。
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。

表１から、本発明の中空微小球と細骨材をコンクリートに混和することにより、コンクリートの凍結融解試験における相対動弾性係数の低下を抑制できることが分かる。
特に、中空微小球と特定の表面水率の細骨材とを含有してなる本発明の細骨材を使用すると、表面水率が０％の細骨材を使用した場合や、中空微小球を細骨材と別々に配合した場合と比較して、空気量が多く安定し、安定した高い凍結融解抵抗性が得られることが分かる。

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

樹脂微小球を有する、表面水率0.1〜８質量％の細骨材。
請求項１に記載の細骨材を含有してなるコンクリート。
表面水率0.1〜８％の細骨材と樹脂中空微小球を混合して、コンクリート混練り時に投入することを特徴とするコンクリートの製造方法。