JP2756303B2 - コンクリート組成物 - Google Patents

コンクリート組成物

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    • C04B24/24Macromolecular compounds
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ブリージングがなく、かつ流動性と充てん
性に優れ、さらに耐凍結融解性を改善した、水中のみな
らず気中コンクリートとしても応用可能なコンクリート
組成物に関するものである。
(従来技術と発明が解決しようとする課題) 従来、コンクリートの施工に当ってはセメント、骨
材、水を混練して所定の場所に打設する方法が一般に採
用されているが、未硬化のコンクリートでは練り混ぜ水
の一部が時間の経過と共に分離してコンクリートの表面
に浸出するブリージング(余剰水の浮き上がり)現象が
起こる。これを防止するために、コンクリートに水溶性
セルロースエーテルを添加して余剰水を吸収、調節する
方法が提案されている(特開昭63−156052号公報)。
この水溶性セルロースエーテルには、ブリージングの
防止効果のほかに、コンクリートの流動性、水中での分
離抵抗性を付与する効果のあることが知られていて、特
殊水中コンクリートとして主として海洋構築物用に使用
されている(特公昭62−10952号、同−35984号公報)。
しかし、水溶性セルロースエーテルをブリージングの
抑制に必要なコンクリート1m3当り0.5kg以上添加したも
のは、耐凍結融解性に劣るため、一部の特殊な限定され
た条件での施工を除き気中コンクリートとしては使用で
きないという制約があった。
本発明の目的はこの両立し難いブリージング抑制機能
と耐凍結融解性とを兼ね備えたコンクリート組成物を提
供しようとするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明によるコンクリート組成物は、コンクリート
に、アルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロー
ス、およびヒドロキシアルキルアルキルセルロースを、
その1m3当り0.5〜1.5kgの割合で添加すると共に、一般
式 HO(C2H4O)−(C3H6O)−(C2H4O)cH で示される、総分子中に占めるエチレンオキシドが8重
量%以下で、疎水基としてのポリプロピレングリコール
の分子量が3,500以上である、ポリオキシエチレン−ポ
リオキシプロピレンブロック重合体を、コンクリートの
空気連行量が6〜10%となるような量で添加配合してな
るものとしたことを要旨とするものである。
これをさらに詳細に説明すると、上記アルキルセルロ
ース、ヒドロキシアルキルセルロース、およびヒドロキ
シアルキルアルキルセルロースはいずれも水溶性セルロ
ースエーテルとしてよく知られているものであるが、こ
れがコンクリートの混和剤として使用され始めたのは比
較的新しく、ここ10年来のことである。このセルロース
エーテルにはコンクリートに空気を連行する作用があ
り、これを防止するために、トリブチルホスフェート
や、非イオン系またはシリコン系の消泡剤を併用する必
要のあることがよく知られている。
本発明で用いられる上記一般式で示されるポリオキシ
エチレン−ポリオキシプロピルンブロック重合体は非イ
オン系消泡剤の一種である。このタイプの消泡剤におい
て、土木用に上記セルロースエーテルと併用した実績の
あるものとしてはサンノプコ社のSNデフォーマーがあ
り、また実績はないがよく知られているものに旭電化工
業(株)製のプルロニックがある。ところで、このポリ
オキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック重合体
は、通常付加エチレンオキシドの全分子中に占める重量
と疎水基であるポリプロピレングリコールの分子量とで
系統的に分類されている。前述したこれまで一般に市販
されたポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロ
ック重合体はエチレンオキシド付加量が10%以上で、ポ
リプロピレングリコールの分子量が3,500以下のもので
ある。
本発明者らは、コンクリート用混和剤として前記セル
ロースエーテルと併用する場合の消泡剤を、その化学構
造とコンクリートの物性との関係において種々検討した
結果、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロ
ック重合体のエチレンオキシドの付加量が少ないほど、
またポリプロピレングリコールの分子量が高いほど、コ
ンクリート中の空気連行量のコントロール効果が優れて
いること、また耐凍結融解性に関してはエチレンオキシ
ド付加量が少ないほど効果の大きいことを見出し、とく
に総分子中に占めるエチレンオキシドが8重量%以上の
ときはコンクリート中の空気連行量のコントロール効果
に劣り、多量添加しないと所定の空気量とならず、また
耐凍結融解性にも劣るものとなり、さらに疎水基である
ポリプロピレングリコールの分子量の値が3,500未満で
は前記と同様に空気連行量のコントロールが劣ることを
確認した。
これらの結果より、本発明で使用するポリオキシエチ
レン−ポリオキシプロピレンブロック重合体としては、
総分子中に占めるエチレンオキシドが8重量%以下で、
かつ疎水基であるポリプロピレングリコールの分子量が
3,500以上のものが最も好ましい効果を与えることを見
出した。
ところで、水溶性セルロースエーテルには前述したよ
うにコンクリートに空気を連行する作用があるため、こ
の添加量が増えれば空気の連行量が過大になり、その結
果としてコンクリート強度の低下がもたらされる。そこ
で、本発明の組成物では、コンクリートの空気連行量が
10%を超えないように、このポリオキシエチレン−ポリ
オキシプロピレンブロック重合体を添加する必要があ
る。しかし、空気連行量が6%以下になると耐凍結融解
性の劣るものとなるため、これが6〜10%となるときが
最適となる。
他方、本発明の組成物に用いられるアルキルセルロー
ス、ヒドロキシアルキルセルロースおよびヒドロキシア
ルキルアルキルセルロースには、アルキルセルロースエ
ーテルとして、メチルセルロース、エチルセルロースな
ど、ヒドロキシアルキルセルロースとして、ヒドロキシ
エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースな
ど、ヒドロキシアルキルアルキルセルロースとして、ヒ
ドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピル
メチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース
などが挙げられ、これらは1種または2種以上の混合物
として使用することができる。
本発明において、前記セルロースエーテルはコンクリ
ートにブリージング抑制、高流動性、高充てん性を付与
するために添加されるもので、その添加量によるブリー
ジング抑制などの付与効果はセルロースエーテルの種類
やコンクリートの配合によって相違するが、この添加量
はコンクリート1m3当り0.5〜1.5kgである場合に有効で
あることが見出された。この添加量が0.5kgよりも少な
いと、ブリージング抑制効果および流動性、充てん性が
不充分となり、また1.5kgを超えると、耐凍結融解性が
低下するだけでなく、ブリージング抑制効果も上限に達
し、却ってコンクリートコストの上昇等の好ましくない
副効果の発現が顕著となる。
本発明のコンクリート組成物を調製するに当っては、
このセルロースエーテルは粉末のままで添加してもよい
し、水に溶かしてから添加してもよい。またママコの発
生を防ぐためグリオキザールを付加した上で用いること
もできる。
本発明のコンクリート組成物は、通常のコンクリート
の場合と同様、セメント、細骨材、粗骨材、水などから
なるコンクリートに、上記セルロースエーテルおよびポ
リオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック重合
体を配合し、さらに必要に応じ、ポリアクリルアミド、
ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルアルコール、ポリエ
チレンオキサイド、アルギン酸ソーダなどの水溶性高分
子化合物、芳香族スルホン酸ナトリウム、メラミンスル
ホン酸ナトリウム等の減水流動化剤、リグニンスルホン
酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物
塩等のAE減水剤、塩化カルシウム、ケイ酸ナトリウム等
の硬化促進剤などを添加して使用することができる。
また、ここで使用されるセメント材料としては、ポル
トランドセメント(普通ポルトランドセメント、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、白
色ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメン
ト)、混合セメント(高炉セメント、シリカセメント、
フライアッシュセメント)、特殊セメント(アルミナセ
メント、膨張セメント)から選ばれる1種または2種以
上の混合物を挙げることができる。
さらに、骨材には通常のセメントモルタルに使用され
るパーライト、バーミキュライト、フライアッシュなど
の軽量骨材のほか、シリカ質よりなるけい砂5〜12号な
どのけい砂、セメントと同様もしくはそれ以下の粒径の
けい石、シリカ材料、シリカフュームなどを用いること
ができる。
(実施例) 以下、本発明の具体的態様を実施例および比較例によ
り説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
なお、各例において使用した材料、試験方法等は次の
通りである。
1.水溶性セルロースエーテル(表中WLCと略す): a.メチルセルロース(メトローズ、信越化学工業
(株)製、表中MCと略す) b.ヒドロキシエチルセルロース(NATROSOL 250HHR、
ハーキュレス社製、表中HECと略す) 2.消泡剤: a.ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロッ
ク重合体(表中PEPPと略す) b.プルロニックL31、L61、L64、L101、P103(旭電化
工業(株)製、いずれもPEPP) c.トリブチルホスフェート(表中TBPと略す)試薬 d.SNデフォーマー14−HP(サンノプコ(株)製、PEP
P、表中SNと略す) 3.AE減水剤: リグニンスルホン酸塩+ポリオール複合体ポゾリスN
o.70(ポゾリス物産(株)製) 4.流動化剤:高縮合トリアジン系化合物 UC−150(ポゾリス物産(株)製) 5.フリージング:JIS A 1123に準ずる。
6.凍結融解性:ASTM C 666に準ずる。
凍結融解の温度:−18〜5℃ 1サイクルの所要時間:3時間10分 300サイクル後の相対動弾性係数(%)で表す。
7.スランプ:JIS A 1101に準ずる。
8.空気量:JIS A 1128に準ずる。
9.コンクリートの配合: 水/セメント:56%、s/a(細骨材率):43%、 粗骨材の最大寸法:20mm、 単位量(kg/m3) 水:170、MC:1.0、1.5、2.0、 セメント:300、AE減水材:0.60、 細骨材:765、流動化材:6.0、 粗骨材:1034。
使用材料: セメント:普通ポルトランドセメント(日本セメント
(株)製) 細骨材:最大粒径5mmの砂、新井市下濁川産、 吸水率2.29%、比重2.57、 粗粒率2.81。
粗骨材:最大粒径20mmの砕石、新井市下濁川産、 吸水率2.05%、比重2.61、 粗粒率6.62。
コンクリートの混練: 強制パン式ミキサー 空練り1分、本練り3分 実施例1〜4、比較例1〜9 上記のコンクリートに、第1表に示す種類と量の消泡
剤および水溶性セルロースエーテルを加えて混練し、得
られた各試料について、スランプ、空気量、練り上がり
温度、ブリージング、耐凍結融解性を測定し、その結果
を第2表に示した。
上表から明らかなように、実施例1〜4のコンクリー
トはいずれもブリージング、耐凍結融解性共に優秀であ
るが、比較例1〜9のコンクリートはブリージングには
優れるが、耐凍結融解性ではすべて300サイクル以内に
供試体が破壊し、耐凍結融解性に劣ることが判った。ま
たプレーン(MC無添加)は耐凍結融解性には優れるが、
ブリージングが2.71%と大きな値を示した。実施例1、
4と比較例1はMC添加量を1.0、1.5、2.0kg/m3としたも
のであるが、これが1.5kg/m3より多いとき(比較例1:2.
0kg/m3)は耐凍結融解性が劣る。また実施例1と比較例
2は空気連行量がそれぞれ6.2%と4.4%であるが、これ
が6%以下(比較例2:4.4%)では耐凍結融解性が劣
る。なお、比較例7と9はコンクリート中の空気連行量
のコントロール効果が劣り、上記の空気連行量にするた
めにはPEPPの添加量を0.25kg/m3以上にする必要がある
(実施例1〜4では0.08kg/m3以下)。
(発明の効果) 本発明のコンクリート組成物はブリージングの極めて
少ない、高流動性、高充てん性のコンクリートが得られ
る。とくに、ブリージングがないため初期の体積変化が
少なく精度よくコンクリートを打設することが可能であ
り、また全体に水セメント比の均一な高品質のコンクリ
ートが施工できる。上記コンクリートにおいて従来解決
されていなかった耐凍結融解性は、前記した特殊なポリ
オキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合
体の配合によって解決された。このことにより、従来水
中にのみ限定されていたのが、一般の気中においても使
用可能となり、その応用分野の飛躍的な増大が期待され
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千葉 徹 新潟県中頚城郡頚城村大字西福島28番地 の1 信越化学工業株式会社合成技術研 究所内 (56)参考文献 特開 平2−208251(JP,A) 特開 昭61−186253(JP,A) 特開 昭59−141448(JP,A) 特開 昭58−181754(JP,A) 特開 昭63−156052(JP,A) 特公 昭62−35984(JP,B2) 特公 昭62−10952(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 28/02,24/38,24/32

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コンクリートに、アルキルセルロース、ヒ
    ドロキシアルキルセルロース、およびヒドロキシアルキ
    ルアルキルセルロースから選ばれる少なくとも1種を、
    その1m3当り0.5〜1.5kgの割合で添加すると共に、一般
    式 HO(C2H4O)−(C3H6O)−(C2H4O)cH で示される、総分子中に占めるエチレンオキシドが8重
    量%以下で、疎水基としてのポリプロピレングリコール
    の分子量が3,500以上である、ポリオキシエチレン−ポ
    リオキシプロピレンブロック重合体を、コンクリートの
    空気連行量が6〜10%となるような量で添加配合してな
    るコンクリート組成物。
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