JP2018035007A

JP2018035007A - モルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法

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Publication number: JP2018035007A
Application number: JP2016166753A
Authority: JP
Inventors: 裕介桐野; Yusuke Kirino; 大亮黒川; Daisuke Kurokawa; 宙平尾; Hiroshi Hirao
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2036-08-29
Also published as: JP7132692B2

Abstract

【課題】フライアッシュを含むモルタル又はコンクリートの表面の黒色化を防止できる方法を提供する。
【解決手段】フライアッシュ、ポルトランドセメント、骨材、混和剤及び水を含み、かつ、消泡剤を含まないモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法であって、混和剤が、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、及び高性能ＡＥ減水剤から選ばれる１種以上を含み、フライアッシュとして、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が４７以上であるフライアッシュを選択して用いるモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、フライアッシュを含むモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法に関する。

フライアッシュは、火力発電所等の微粉炭ボイラーの燃焼排ガスから回収された、非晶質の二酸化けい素を主成分とする球状の微粒子である。フライアッシュを用いることでモルタル又はコンクリート（以下、コンクリート等と略すことがある。）のワーカビリティーを改善することができる。また、フライアッシュは高いポゾラン活性を有するため、セメントの水和によって生じた水酸化カルシウムと反応（ポゾラン反応）して緻密な硬化体組織を形成することができる。
このように、フライアッシュは、コンクリート等の材料として非常に有用であるため、ＪＩＳ規格化されている（「ＪＩＳＡ６２０１（コンクリート用フライアッシュ）」）。
また、フライアッシュが特定量使用されたフライアッシュセメント等は「国等による環境物品等の調達の推進等に関する法律」（いわゆるグリーン購入法）の特定調達品目に指定されている。

しかし、一般財団法人石炭エネルギーセンターの石炭灰全国実態調査報告書によれば、平成２５年度（２０１３年）に国内で発生した石炭灰のうち、セメント混合材やコンクリート混和材として有効利用されたフライアッシュの量は、約１８万トンである。該量は石炭灰発生量全体の約１．４％に過ぎない。この理由の一つに、フライアッシュ中に残存する未燃炭素と推定される黒色異物により、フライアッシュを含むコンクリート等の表面が黒色化し、美観が損なわれることが挙げられる。特に、コンクリート等がフライアッシュを多く含む場合、コンクリート等の表面の黒色化は起こりやすい。

フライアッシュ中に残存する未燃炭素量の指標として、「ＪＩＳＡ６２０１（コンクリート用フライアッシュ）」では、強熱減量が定められている。しかし、フライアッシュの強熱減量には、フライアッシュに含まれる水和物からの脱水や、炭酸塩が分解して生じる炭酸ガス等の揮発による減量も含まれるため、フライアッシュの強熱減量と未燃炭素量は一致するものではない。また、フライアッシュの強熱減量とコンクリート等の表面の黒色化の程度には、明確な相関関係がない。このため、フライアッシュの強熱減量は、フライアッシュを含むコンクリート等の表面の黒色化の程度を予測し、黒色化を防止するための指標としては不十分である。
フライアッシュの添加による製品の色彩の変動を防ぐためにフライアッシュの選別を行う方法として、特許文献１には、フライアッシュを充填材として使用するに当たって、フライアッシュをＪＩＳＺ８７２２「色の測定方法−反射及び透過物体色」により測定し、ＪＩＳＺ８７２１「色の表示方法−三属性による表示」により定められる色の表示値を用いてフライアッシュの選別、及び／又は充填量の設定をすることを特徴とするフライアッシュの充填方法が記載されている。

特開平１０−５９７５５号公報

本発明の目的は、フライアッシュを含むモルタル又はコンクリートの表面の黒色化を防止できる方法を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、フライアッシュ、ポルトランドセメント、骨材、特定の混和剤を含み、かつ、消泡剤を含まないモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法であって、フライアッシュとして、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が４７以上であるフライアッシュを選択して用いるモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
［１］フライアッシュ、ポルトランドセメント、骨材、混和剤及び水を含み、かつ、消泡剤を含まないモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法であって、上記混和剤が、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、及び高性能ＡＥ減水剤から選ばれる１種以上を含み、上記フライアッシュとして、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が４７以上であるフライアッシュを選択して用いることを特徴とするモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法。
［２］上記混和剤がＡＥ剤を含む前記［１］に記載のモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法。
［３］上記フライアッシュ及び上記ポルトランドセメントの合計量１００質量％中、上記フライアッシュの割合が３０質量％以下である前記［１］又は［２］に記載のモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法。
［４］複数の種類のフライアッシュの各々について、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値を測定して、該Ｌ値が４７以上であるフライアッシュを選択し、該選択されたフライアッシュを用いて、フライアッシュ混合セメントを調製し、該フライアッシュ混合セメントを、上記モルタル又はコンクリートの材料として用いる、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法。

本発明のモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法によれば、フライアッシュを多く含む場合（例えば、フライアッシュ及びポルトランドセメントの合計量１００質量％中、１０〜３０質量％）であっても、モルタル又はコンクリートの表面の黒色化を防止することができる。

本発明のモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法は、フライアッシュ、ポルトランドセメント、骨材、混和剤及び水を含み、かつ、消泡剤を含まないモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法であって、混和剤が、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、及び高性能ＡＥ減水剤から選ばれる１種以上を含み、フライアッシュとして、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が４７以上であるフライアッシュを選択して用いるものである。

本発明で用いるフライアッシュとしては、特に限定されず、例えば、「ＪＩＳＡ６２０１（コンクリート用フライアッシュ）」に規定するフライアッシュＩ種、ＩＩ種、ＩＩＩ種及びＩＶ種等が挙げられる。
本発明では、フライアッシュとして、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が４７以上、好ましくは５０以上、より好ましくは５３以上であるフライアッシュを選択して用いる。該Ｌ値が４７未満であるフライアッシュを選択して用いた場合、コンクリート等の表面の黒色化を防止することが困難となる。
本発明において、フライアッシュの選択は、例えば、複数の種類のフライアッシュの各々について、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値を測定して、該Ｌ値が４７以上であるフライアッシュを選択することによって行われる。また、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値の測定をしなくても、目視等によって該Ｌ値が４７以上であることが判別できる場合には、Ｌ値の測定をせずに、Ｌ値が４７以上であることが明らかなフライアッシュを選択してもよい。
選択されたフライアッシュは、例えば、ポルトランドセメントと混合されることで、フライアッシュ混合セメントに調製され、モルタル又はコンクリートの材料として用いられる。

本発明で用いるポルトランドセメントとしては、特に限定されず、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超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、低熱ポルトランドセメント、及び耐硫酸塩ポルトランドセメント等から選ばれる１種以上が挙げられる。
なお、本発明において、フライアッシュ及びポルトランドセメントとして、「ＪＩＳＲ５２１０（ポルトランドセメント）」に規定する少量混合成分としてのフライアッシュ（ただし、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が４７以上であるフライアッシュを選択して用いたもの）を含むポルトランドセメントを用いてもよい。
また、本発明において、フライアッシュ及びポルトランドセメントとして「ＪＩＳＲ５２１３（フライアッシュセメント）」に規定するフライアッシュセメント（ただし、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が４７以上であるフライアッシュを選択して用いたもの）を用いてもよい。

上記フライアッシュ及びポルトランドセメントの合計量１００質量％中、上記フライアッシュの割合は、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２８質量％以下、さらに好ましくは２６質量％以下である。該割合が３０質量％以下であれば、コンクリート等の表面の黒色化をより防止することができる。また、フライアッシュの利用促進の観点から、該割合は、好ましくは１質量％以上、より好ましくは５質量％以上、さらに好ましくは１０質量％以上、さらに好ましくは１５質量％以上、特に好ましくは２０質量％以上である。
なお、本発明において、フライアッシュ及びポルトランドセメントとして、例えば、「ＪＩＳＲ５２１０（ポルトランドセメント）」に規定する少量混合成分としてのフライアッシュ（ただし、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が４７以上であるフライアッシュを選択して用いたもの）を２．５質量％含むポルトランドセメントを用いた場合は、フライアッシュ及びポルトランドセメントの合計量１００質量％中、フライアッシュの割合が２．５質量％であるものとして取り扱う。

本発明で用いる骨材としては、細骨材のみ、または、細骨材と粗骨材の組み合わせが挙げられる。また、天然骨材、人工骨材、再生骨材のいずれも用いることができる。
細骨材としては、特に限定されず、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、スラグ細骨材、及び軽量細骨材、またはこれらの混合物等が挙げられる。
粗骨材としては、特に限定されず、例えば、川砂利、山砂利、陸砂利、海砂利、砕石、スラグ粗骨材、及び軽量粗骨材、又はこれらの混合物等が挙げられる。
骨材の配合量は特に限定されず、コンクリート等における一般的な配合量であればよい。例えば、骨材の配合量は、フライアッシュとポルトランドセメントの合計量１００質量部に対して、好ましくは１００〜７００質量部、より好ましくは１２０〜４００質量部である。

本発明で用いる水としては、特に限定されず、水道水、スラッジ水等が挙げられる。
水の配合量は特に限定されず、コンクリート等における一般的な配合量であればよい。例えば、水の配合量は、水と、フライアッシュ及びポルトランドセメントの質量比（水／フライアッシュ及びポルトランドセメント）の値として、好ましくは０．２〜０．６となる量である。

本発明で用いられる混和剤としては、セメントに対する分散作用により、流動性の改善または強度の増大の作用を有するものとして、リグニンスルホン酸系、ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、またはポリカルボン酸系の、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、及び高性能ＡＥ減水剤から選ばれる１種以上が挙げられる。
コンクリート等が減水剤等を含むことにより、フライアッシュの配合量が多くても、モルタル又はコンクリートの表面の黒色化を防止することができる。
上述の混和剤（減水剤等から選ばれるもの）の配合量は特に限定されず、コンクリート等における一般的な配合量であればよい。例えば、該混和剤の配合量（液状の場合は固形分換算）は、フライアッシュ及びポルトランドセメントの合計量１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜２．５質量部、より好ましくは０．０２〜２質量部、特に好ましくは０．０３〜１質量部である。

本発明において、黒色化を防止する対象となるモルタル又はコンクリートは、混和剤として、さらにＡＥ剤を含んでいてもよい。コンクリート等がＡＥ剤を含むことにより、黒色化を防止する効果がより大きくなり、ほぼ完全に黒色化を防止することができる。
モルタル中のＡＥ剤の配合量は、黒色化の防止効果や強度発現性等の観点から、該モルタルの空気量が、好ましくは１２％以下、より好ましくは５〜１０％となる量である。
コンクリート中のＡＥ剤の配合量は、黒色化の防止効果や強度発現性等の観点から、該コンクリートの空気量が、好ましくは５％以下、より好ましくは３〜４．５％となる量である。

また、黒色化を防止する対象となるモルタル又はコンクリートは、本発明の目的を阻害しない範囲内で、高炉スラグ微粉末、石灰石粉末、石英粉末、シリカフューム、各種石膏、膨張材、顔料、収縮低減剤および増粘剤等から選ばれる１種以上を含んでいてもよい。
なお、本発明において、黒色化を防止する対象となるモルタル又はコンクリートは、消泡剤を含まないものである。黒色化を防止する対象となるモルタル又はコンクリートがフライアッシュを含み、かつ、消泡剤を含む場合、モルタル又はコンクリートの表面の黒色化を防止することが困難となる場合がある。

なお、本明細書において、モルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止とは、モルタル又はコンクリートの表面の面積１００％中、黒色化した部分の面積の合計の割合を３％以下にできることを意味する。
本発明のモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法によれば、モルタル又はコンクリートの表面の面積１００％中、黒色化した部分の面積の合計の割合を３％以下、好ましくは２％以下、より好ましくは１％以下にすることができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
使用材料は、以下に示すとおりである。
（１）フライアッシュ１〜２７：これらのフライアッシュについて、強熱減量（表１中、「ｉｇ．ｌｏｓｓ」と示す。）、及び、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値（表１中、「Ｌ値」と示す。）の詳細は表１に示すとおりである。なお、強熱減量は、「ＪＩＳＡ６２０１（コンクリート用フライアッシュ）」に準拠して測定した。また、Ｌ値は、分光色差計（日本電色工業社製、商品名「ＳＥ６０００」）を用いて測定した。
（２）ポルトランドセメント：普通ポルトランドセメント（フライアッシュを含まないもの）、太平洋セメント社製
（３）細骨材：「ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理試験方法）」に規定する標準砂
（４）消泡剤：日華化学社製、商品名「フォームレックス７４７」
（５）減水剤Ａ：リグニンスルホン酸系ＡＥ減水剤、ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターポゾリスＮｏ．７０」
（６）減水剤Ｂ：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤、ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターグレニウムＳＰ８ＳＶＸ２」
（７）ＡＥ剤：ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターエア３０３Ａ」
（８）水：上水道水

［実施例１］
表１のフライアッシュ１〜２７の各々について、フライアッシュ、ポルトランドセメント、細骨材、減水剤Ａ、及び水を含むモルタルを作製し、得られたモルタルの表面の黒色化の程度を目視評価した。
フライアッシュの配合割合は、フライアッシュ及びポルトランドセメントの合計量１００質量％中、２５質量％とした。
モルタルの配合は、水と、フライアッシュ及びポルトランドセメントの質量比（水／（フライアッシュ＋ポルトランドセメント））が０．５、細骨材と、フライアッシュ及びポルトランドセメントの質量比（細骨材／（フライアッシュ＋ポルトランドセメント））が２．５とし、減水剤Ａの配合量は、フライアッシュ及びポルトランドセメントの合計量１００質量部に対して０．１３質量部（固形分換算）とした。
混練は、ホバートミキサーを用いて、「ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理試験方法）」に記載される方法で行った。混練に際して、減水剤Ａ及び消泡剤は、水とともにミキサーに投入した。成形は、「ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準拠して行った。
なお、実施例１において作製したモルタルは、一般的なコンクリートを模擬したもの（一般的なコンクリート中の粗骨材を含まないもの）である。
成形直後のモルタルの表面について目視評価し、（ｉ）表面の黒色化が認められない場合を「○」、（ｉｉ）表面の黒色化が若干認められるものの、表面の黒色化面積（モルタルの表面の面積１００％中、黒色化した部分の面積の合計（％）、以下同様。）の割合が３％以下の場合を「△」、（ｉｉｉ）表面の黒色化が認められ、表面の黒色化面積の割合が３％を超える場合を「×」とした。
結果を表１に示す。

［実施例２］
ＡＥ剤を添加して、モルタルの空気量を８±１％に調整した以外は、実施例１におけるフライアッシュ１９を用いたモルタルと同様にして、モルタルを作製した。
また、ＡＥ剤を添加して、モルタルの空気量を８±１％に調整した以外は、実施例１におけるフライアッシュ２１を用いたモルタルと同様にして、モルタルを作製した。
成形直後の各モルタルの表面の黒色化について、実施例１と同様に目視評価したところ、どちらのモルタルでも表面の黒色化は認められず、「○」と評価された。

［実施例３］
表１のフライアッシュ１〜２７の各々について、フライアッシュ、ポルトランドセメント、細骨材、減水剤Ｂ、及び水を含むモルタルを作製し、得られたモルタルの表面の黒色化の程度を目視評価した。
フライアッシュの配合割合は、フライアッシュ及びポルトランドセメントの合計量１００質量％中、２５質量％とした。
モルタルの配合は、水と、フライアッシュ及びポルトランドセメントの質量比（水／（フライアッシュ＋ポルトランドセメント））が０．３、細骨材と、フライアッシュ及びポルトランドセメントの質量比（細骨材／（フライアッシュ＋ポルトランドセメント））が１．４とし、減水剤Ｂの配合量は、フライアッシュ及びポルトランドセメントの合計量１００質量部に対して０．３６質量部（固形分換算）とした。
混練は、ホバートミキサーを用いて、「ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理試験方法）」に記載される混練時間よりも２分間長くして行った。混練に際して、減水剤Ｂ及び消泡剤は、水とともにミキサーに投入した。成形は、「ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準拠して行った。
なお、実施例３において作製したモルタルは、高強度コンクリートを模擬したもの（高強度コンクリート中の粗骨材を含まないもの）である。
成形直後のモルタルの表面を実施例１と同様に目視評価した。
結果を表１に示す。

［比較例１］
表１のフライアッシュ９、ポルトランドセメント、細骨材、及び水を含むモルタルを作製し、得られたモルタルの表面の黒色化の程度について目視評価した。
フライアッシュの配合割合は、フライアッシュ及びポルトランドセメントの合計量１００質量％中、２５質量％とした。
モルタルの配合は、「ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理試験方法）」を参考にして、ポルトランドセメント及びフライアッシュの合計量１００質量部に対して、細骨材の配合量を３００質量部、水の配合量を５０質量部に定めた。
モルタルの混練及び成形は、「ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準拠して行った。
成形直後のモルタルの表面の黒色化について、実施例１と同様に目視評価したところ、モルタルの表面の黒色化面積の割合が３％を超えており、「×」と評価された。

［比較例２］
消泡剤を添加した以外は実施例１におけるフライアッシュ９を用いたモルタルと同様にしてモルタルを作製し、成形直後のモルタルの表面の黒色化について、実施例１と同様に目視評価した。なお、消泡剤の配合量は、フライアッシュ及びポルトランドセメントの合計量１００質量部に対して、０．０３質量部とした。
その結果、モルタルの表面の黒色化面積の割合が３％を超えており、「×」と評価された。

表１から、一般的なコンクリートを模擬したモルタル（実施例１）、および高強度コンクリートを模擬したモルタル（実施例３）において、Ｌ値が４７以上であるフライアッシュを選択してモルタルの材料として使用することで、フライアッシュを用いたモルタルの表面の黒色化を防止できる（表面の黒色化面積の割合を３％以下に抑えることができる）ことが分かる。特に、Ｌ値が５０以上のフライアッシュを選択してモルタルの材料として使用することで、フライアッシュを用いたモルタルの表面の黒色化を完全に防止できることが分かる。
また、ＡＥ剤を添加した場合（実施例２）、フライアッシュを用いたモルタルの表面の黒色化をより防止できることが分かる。
さらに、減水剤を含まない場合（比較例１）や、消泡剤を含む場合（比較例２）には、フライアッシュを含むモルタルの表面の黒色化を防止することが困難であることがわかる。

Claims

フライアッシュ、ポルトランドセメント、骨材、混和剤及び水を含み、かつ、消泡剤を含まないモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法であって、
上記混和剤が、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、及び高性能ＡＥ減水剤から選ばれる１種以上を含み、
上記フライアッシュとして、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が４７以上であるフライアッシュを選択して用いることを特徴とするモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法。
上記混和剤がＡＥ剤を含む請求項１に記載のモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法。
上記フライアッシュ及び上記ポルトランドセメントの合計量１００質量％中、上記フライアッシュの割合が３０質量％以下である請求項１又は２に記載のモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法。
複数の種類のフライアッシュの各々について、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値を測定して、該Ｌ値が４７以上であるフライアッシュを選択し、該選択されたフライアッシュを用いて、フライアッシュ混合セメントを調製し、該フライアッシュ混合セメントを、上記モルタル又はコンクリートの材料として用いる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモルタル又はコンクリートの表面の黒色化防止方法。