JP2825855B2 - セメント水硬物の耐久性改善剤、耐久性改善方法及び耐久性の改善されたセメント水硬物 - Google Patents
セメント水硬物の耐久性改善剤、耐久性改善方法及び耐久性の改善されたセメント水硬物Info
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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、コンクリート、モルタルあるいはこれに類
するセメント水硬物の乾燥収縮を大幅に低減し、しかも
セメント水硬物の凍結融解に対する耐久性を改善するセ
メント水硬物の耐久性改善技術に関するものである。
するセメント水硬物の乾燥収縮を大幅に低減し、しかも
セメント水硬物の凍結融解に対する耐久性を改善するセ
メント水硬物の耐久性改善技術に関するものである。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 一般に、コンクリート、モルタル、グラウトなど、セ
メントと水を含む混合物は、硬化・乾燥に伴なって体積
の減少を示す。これは「乾燥収縮」と呼ばれる現象であ
って、コンクリートの壁体、床板のひび割れの主たる原
因とされている。このひび割れは、構造物の機能の低
下、剛性の低下をもたらすばかりでなく、ひび割れ部分
から水と空気がコンクリートの内部に浸透することによ
り、コンクリートの中性化を促進し、内部の鉄筋の発錆
を促進して、構造物の耐久性を著しく損なうものであ
る。
メントと水を含む混合物は、硬化・乾燥に伴なって体積
の減少を示す。これは「乾燥収縮」と呼ばれる現象であ
って、コンクリートの壁体、床板のひび割れの主たる原
因とされている。このひび割れは、構造物の機能の低
下、剛性の低下をもたらすばかりでなく、ひび割れ部分
から水と空気がコンクリートの内部に浸透することによ
り、コンクリートの中性化を促進し、内部の鉄筋の発錆
を促進して、構造物の耐久性を著しく損なうものであ
る。
乾燥収縮に起因するこうしたひび割れに対する一般的
対策としては、 ｉ）目地を設けてひび割れをこの部分に集中させ、他の
部分にひび割れが発生しないようにする、 ii）ひび割れの発生しやすい箇所に予め鉄筋を余分に配
置しておき、この鉄筋によって、ひび割れ幅を小さく抑
える、 などが行なわれてきたが、いずれの対策を講じたとして
も、ひび割れを完全に無くすことはできなかった。又、
コンクリート等に膨張剤を配合し、乾燥収縮によるひび
割れを防止しようとする試みも行なわれているが、膨張
剤による膨張現象はセメント硬化過程の極めて早い時期
に終了してしまうため、長期に亘る乾燥収縮には追従さ
せることができず、しかも乾燥収縮を抑えるのに必要な
膨張剤の適正な添加量を決定することが困難であるなど
多くの問題がある。
対策としては、 ｉ）目地を設けてひび割れをこの部分に集中させ、他の
部分にひび割れが発生しないようにする、 ii）ひび割れの発生しやすい箇所に予め鉄筋を余分に配
置しておき、この鉄筋によって、ひび割れ幅を小さく抑
える、 などが行なわれてきたが、いずれの対策を講じたとして
も、ひび割れを完全に無くすことはできなかった。又、
コンクリート等に膨張剤を配合し、乾燥収縮によるひび
割れを防止しようとする試みも行なわれているが、膨張
剤による膨張現象はセメント硬化過程の極めて早い時期
に終了してしまうため、長期に亘る乾燥収縮には追従さ
せることができず、しかも乾燥収縮を抑えるのに必要な
膨張剤の適正な添加量を決定することが困難であるなど
多くの問題がある。
このような経緯から、コンクリート等の乾燥収縮によ
るひび割れを防止するには、乾燥収縮自体を低減するこ
とが最も確実でしかも効果的であることが明らかになっ
てきた。
るひび割れを防止するには、乾燥収縮自体を低減するこ
とが最も確実でしかも効果的であることが明らかになっ
てきた。
一方、コンクリート、モルタル等のセメント水硬物
が、気象作用を受ける場合、寒暖の繰り返しにより、凍
結および融解を繰り返すことになるが、その結果、セメ
ント水硬物の内部組織に微細なひび割れが発生し、その
ひび割れが大きくなると、ついにはセメント水硬物の崩
壊に到る。
が、気象作用を受ける場合、寒暖の繰り返しにより、凍
結および融解を繰り返すことになるが、その結果、セメ
ント水硬物の内部組織に微細なひび割れが発生し、その
ひび割れが大きくなると、ついにはセメント水硬物の崩
壊に到る。
そこで従来は、この様な凍結・融解作用によるセメン
ト水硬物の劣化を防ぐため、空気連行剤（AE剤）を用い
てセメント水硬物中に微細な空気を連行させ、その空気
泡によって凍結時の膨張圧を吸収・緩和させる方法が採
用されている［例えば、［コンクリート工学ハンドブッ
ク］（株式会社朝倉書店発行、1981年版）、第139〜143
頁］。
ト水硬物の劣化を防ぐため、空気連行剤（AE剤）を用い
てセメント水硬物中に微細な空気を連行させ、その空気
泡によって凍結時の膨張圧を吸収・緩和させる方法が採
用されている［例えば、［コンクリート工学ハンドブッ
ク］（株式会社朝倉書店発行、1981年版）、第139〜143
頁］。
しかしながら、この空気連行剤はセメント水硬物中で
多くの気泡を発生させるため、コンクリート等の乾燥
収縮が大きくなる、透水性が大きくなる、さらには
中性化速度が加速される、といった問題点があり、この
ため例えば、鉄筋コンクリート構造物の耐久性をかえっ
て損なう傾向があった。
多くの気泡を発生させるため、コンクリート等の乾燥
収縮が大きくなる、透水性が大きくなる、さらには
中性化速度が加速される、といった問題点があり、この
ため例えば、鉄筋コンクリート構造物の耐久性をかえっ
て損なう傾向があった。
尚、特公昭59−3430号にはセメントひび割れ防止用の
乾燥・収縮低減剤が提示されているが、この剤では凍結
・溶解の繰り返しによる劣化を防止することはできな
い。更に他の改質剤として特開昭56−37259号や同57−1
45054号に開示されている様な改質剤も知られている
が、これらにしてもセメント水硬物の中性化抑制効果に
おいて満足し得るものとは言えない。
乾燥・収縮低減剤が提示されているが、この剤では凍結
・溶解の繰り返しによる劣化を防止することはできな
い。更に他の改質剤として特開昭56−37259号や同57−1
45054号に開示されている様な改質剤も知られている
が、これらにしてもセメント水硬物の中性化抑制効果に
おいて満足し得るものとは言えない。
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであっ
て、その目的は、セメント水硬物の乾燥・収縮を大幅に
低減し得るばかりでなく、凍結・溶解による劣化を効果
的に抑えると共に、中性化を抑えて鉄筋の劣化を抑制す
ることができ、それによりセメント水硬物の耐久性を大
幅に高めることのできる技術を確立しようとするもので
ある。
て、その目的は、セメント水硬物の乾燥・収縮を大幅に
低減し得るばかりでなく、凍結・溶解による劣化を効果
的に抑えると共に、中性化を抑えて鉄筋の劣化を抑制す
ることができ、それによりセメント水硬物の耐久性を大
幅に高めることのできる技術を確立しようとするもので
ある。
［課題を解決する為の手段］ 上記の目的を達成することのできた本発明に係る、セ
メント水硬物耐久性改善剤とは、一般式 Ｒ−Ｏ−Ｚ−Ｈ …（Ｉ） ［式中、Ｒは２−エチルヘキシル基、Ｚは０個または１
〜４個の自然数個の−C2H4O−基と、０個または１〜30
個の自然数個の−C3H6O−基が任意の順序で結合してい
る基を示し、−C2H4O−基および／または−C3H6O−基を
少なくとも１以上有するものとする］ で示される化合物の１種または２種以上を含有するとこ
ろに要旨が存在する。
メント水硬物耐久性改善剤とは、一般式 Ｒ−Ｏ−Ｚ−Ｈ …（Ｉ） ［式中、Ｒは２−エチルヘキシル基、Ｚは０個または１
〜４個の自然数個の−C2H4O−基と、０個または１〜30
個の自然数個の−C3H6O−基が任意の順序で結合してい
る基を示し、−C2H4O−基および／または−C3H6O−基を
少なくとも１以上有するものとする］ で示される化合物の１種または２種以上を含有するとこ
ろに要旨が存在する。
上記一般式で示される化合物の中でも特に好ましいの
は、ＺがC3H6Oｎ（但し、ｎは３〜９の自然数を表
わし、中でも特に好ましいのは９である）であるもの、
あるいはＺがC2H4Oｍ（但しｍは１〜４の自然数を
表わす）であるものである。また本発明に係る耐久性改
善法の構成は、上記耐久性改善剤をセメント100重量部
に対し0.1〜8.0重量部配合して硬化させるところに要旨
を有するものであり、こうして得られるセメント水硬物
は耐久性の著しく優れたものとなる。
は、ＺがC3H6Oｎ（但し、ｎは３〜９の自然数を表
わし、中でも特に好ましいのは９である）であるもの、
あるいはＺがC2H4Oｍ（但しｍは１〜４の自然数を
表わす）であるものである。また本発明に係る耐久性改
善法の構成は、上記耐久性改善剤をセメント100重量部
に対し0.1〜8.0重量部配合して硬化させるところに要旨
を有するものであり、こうして得られるセメント水硬物
は耐久性の著しく優れたものとなる。
［作用及び実施例］ この発明の耐久性改善剤として作用する前記一般式
（Ｉ）で示される化合物において、Ｒは２−エチルヘキ
シル基であり、またＺで示される基は、０個または１〜
４個の自然数個の−C2H4O−基と、０個または１〜30個
の自然数個の−C3H6O−基が、任意の順序で結合してい
るものを含み、−C2H4O−基および／または−C3H6O−基
を少なくとも１個以上有するものとする。即ち−Ｚ−
は、酸化エチレンまたは酸化プロピレンの単独の付加物
および重合物あるいはブロック共重合物、更にはランダ
ム共重合物の残基を表わしており、例えば次の様なもの
が好ましいものとして挙げられる。
（Ｉ）で示される化合物において、Ｒは２−エチルヘキ
シル基であり、またＺで示される基は、０個または１〜
４個の自然数個の−C2H4O−基と、０個または１〜30個
の自然数個の−C3H6O−基が、任意の順序で結合してい
るものを含み、−C2H4O−基および／または−C3H6O−基
を少なくとも１個以上有するものとする。即ち−Ｚ−
は、酸化エチレンまたは酸化プロピレンの単独の付加物
および重合物あるいはブロック共重合物、更にはランダ
ム共重合物の残基を表わしており、例えば次の様なもの
が好ましいものとして挙げられる。
ｉ）酸化エチレンの単独付加物あるいは重合物である場
合、−C2H4O−基は０〜４個、中でも１〜４個の範囲が
好ましい。
合、−C2H4O−基は０〜４個、中でも１〜４個の範囲が
好ましい。
ii）酸化プロピレンの単独付加物あるいは重合物である
場合、−C3H6O−基は１〜30個の範囲が好ましい。
場合、−C3H6O−基は１〜30個の範囲が好ましい。
iii）酸化エチレンと酸化プロピレンのブロック共重合
物またはランダム共重合物である場合、−C2H4O−基と
−C3H6O−基の合計数は２〜30であって、（−C2H4O−）
／（−C3H6O−）（モル比）が1.0以下であるものが好ま
しい。
物またはランダム共重合物である場合、−C2H4O−基と
−C3H6O−基の合計数は２〜30であって、（−C2H4O−）
／（−C3H6O−）（モル比）が1.0以下であるものが好ま
しい。
前記一般式（Ｉ）で示される化合物は、例えばラウリ
ルアルコールやラウリル酸等に酸化エチレンおよび／ま
たは酸化プロピレンのモノマーまたは重合体（オリゴマ
ーを含む）を反応させることによって容易に得ることが
できる。
ルアルコールやラウリル酸等に酸化エチレンおよび／ま
たは酸化プロピレンのモノマーまたは重合体（オリゴマ
ーを含む）を反応させることによって容易に得ることが
できる。
尚上記一般式（Ｉ）におけるＲが２エチルヘキシル基
である化合物は、Ｒが炭素数７以下のアルキル基である
ものに比べてセメントに対する炭酸化抑制作用が強く、
セメント水硬物に対して優れた中性化抑制作用を発揮す
る。
である化合物は、Ｒが炭素数７以下のアルキル基である
ものに比べてセメントに対する炭酸化抑制作用が強く、
セメント水硬物に対して優れた中性化抑制作用を発揮す
る。
次に前記一般式（Ｉ）で示される化合物のうち、代表
的な化合物とその製造例を示す。
的な化合物とその製造例を示す。
製造例１ １容量のオートクレーブに、２−エチルヘキサノー
ル（380g）および触媒として水酸化ナトリウム（1.5g）
を入れ、窒素ガスを導入しながら徐々に昇温し約30分間
100〜110℃に保って脱水を行う。次いでオートクレーブ
を密閉し、酸化プロピレン（500g）を温度100〜150℃で
圧入し、同温度で３時間付加反応を行った後同温度で更
に30分間熟成させる。次いで冷却し、開蓋後中和して精
製すると、淡黄色液状の化合物１（834g）が得られた。
ル（380g）および触媒として水酸化ナトリウム（1.5g）
を入れ、窒素ガスを導入しながら徐々に昇温し約30分間
100〜110℃に保って脱水を行う。次いでオートクレーブ
を密閉し、酸化プロピレン（500g）を温度100〜150℃で
圧入し、同温度で３時間付加反応を行った後同温度で更
に30分間熟成させる。次いで冷却し、開蓋後中和して精
製すると、淡黄色液状の化合物１（834g）が得られた。
製造例２ ２−エチルヘキサノール（200g）、水酸化ナトリウム
（1.5g）及び酸化プロピレン（535g）を使用し、製造例
１と同様にして化合物２（685g）を得た。
（1.5g）及び酸化プロピレン（535g）を使用し、製造例
１と同様にして化合物２（685g）を得た。
製造例３ ２−エチルヘキサノール（160g）、水酸化ナトリウム
（1.5g）及び酸化プロピレン（535g）を使用し、製造例
１と同様にして化合物３（762g）を得た。
（1.5g）及び酸化プロピレン（535g）を使用し、製造例
１と同様にして化合物３（762g）を得た。
製造例４ ２−エチルヘキサノール（420g）と水酸化ナトリウム
（1.5g）および酸化エチレン（352g）を使用し、製造例
１と同様にして化合物４（730g）を得た。
（1.5g）および酸化エチレン（352g）を使用し、製造例
１と同様にして化合物４（730g）を得た。
上記の様にして得られる一般式（Ｉ）で示される化合
物は、セメントを硬化成分とするセメント水硬物中に適
量含有させると、圧縮強度に悪影響を及ぼすことなく乾
燥収縮量が大幅に低減すると共に凍結融解による耐久性
も著しく改善される。これらの化合物をセメント水硬物
内に含有させる方法には一切制限がなく、混練水やセメ
ントに加えて混入させる方法、練り上ったコンクリート
混練物に添加する方法、トラックミキサー車等による搬
送途中あるいは現場到着後に添加する方法、等を適宜採
用することができ、いずれの方法を採用するかは、一般
式（Ｉ）で示される化合物の種類や添加量、セメント水
硬物の種類や適用条件等を考慮してその都度最適の方法
を選定すればよい。この化合物のセメント水硬物に対し
0.1〜8.0重量部の範囲に設定しなければならず、0.1重
量部未満では前述の様な耐久性改善効果が殆んど発揮さ
れず、一方8.0重量部を超える場合は、圧縮強度が低下
するので好ましくない。該化合物のより好ましい配合率
は１〜６重量部である。
物は、セメントを硬化成分とするセメント水硬物中に適
量含有させると、圧縮強度に悪影響を及ぼすことなく乾
燥収縮量が大幅に低減すると共に凍結融解による耐久性
も著しく改善される。これらの化合物をセメント水硬物
内に含有させる方法には一切制限がなく、混練水やセメ
ントに加えて混入させる方法、練り上ったコンクリート
混練物に添加する方法、トラックミキサー車等による搬
送途中あるいは現場到着後に添加する方法、等を適宜採
用することができ、いずれの方法を採用するかは、一般
式（Ｉ）で示される化合物の種類や添加量、セメント水
硬物の種類や適用条件等を考慮してその都度最適の方法
を選定すればよい。この化合物のセメント水硬物に対し
0.1〜8.0重量部の範囲に設定しなければならず、0.1重
量部未満では前述の様な耐久性改善効果が殆んど発揮さ
れず、一方8.0重量部を超える場合は、圧縮強度が低下
するので好ましくない。該化合物のより好ましい配合率
は１〜６重量部である。
本発明に係るセメント水硬物を構成するセメントの種
類、必要により配合される骨材あるいはその他の混和剤
の種類や量には一切制限がなく、たとえばセメントの種
類としては、普通ポルトランドセメント、早強セメン
ト、中庸熱セメント、高炉セメント、フライアッシュセ
メントなど、通常市販されている様々のセメントを用途
や要求性能に応じて適宜使い分けることができ、場合に
よっては一部をフライアッシュ、水砕スラグ粉末、シリ
カ質混合材等と置換することにより、硬化物の物性を改
質することも可能である。またセメント用減水剤や膨張
剤の如き公知のコンクリート用混和材料を併用すること
もできる。
類、必要により配合される骨材あるいはその他の混和剤
の種類や量には一切制限がなく、たとえばセメントの種
類としては、普通ポルトランドセメント、早強セメン
ト、中庸熱セメント、高炉セメント、フライアッシュセ
メントなど、通常市販されている様々のセメントを用途
や要求性能に応じて適宜使い分けることができ、場合に
よっては一部をフライアッシュ、水砕スラグ粉末、シリ
カ質混合材等と置換することにより、硬化物の物性を改
質することも可能である。またセメント用減水剤や膨張
剤の如き公知のコンクリート用混和材料を併用すること
もできる。
試験例１ コンクリートの乾燥収縮試験および凍結融解試験： （１）コンクリート試験条件 使用したセメントは普通ポルトランドセメント（小野
田セメント、アサノセメントおよび住友セメントの３種
の等量混合物、比重:3.16）、細骨材は富士川産の川砂
（FM:2.79、比重2.64）、粗骨材は笠間産の砕石（Gmax2
0mm、FM:6.69、比重2.67）である。
田セメント、アサノセメントおよび住友セメントの３種
の等量混合物、比重:3.16）、細骨材は富士川産の川砂
（FM:2.79、比重2.64）、粗骨材は笠間産の砕石（Gmax2
0mm、FM:6.69、比重2.67）である。
混練および養生は20℃とした。コンクリートの配合
は、スランプ18cmを目標としてプレーンコンクリートの
調合を定め、試験例はすべてプレーンコンクリートと同
一配合とした。
は、スランプ18cmを目標としてプレーンコンクリートの
調合を定め、試験例はすべてプレーンコンクリートと同
一配合とした。
第１表にコンクリートの配合を示す。
供試化合物は、その所定量（セメントに対する重量
％）を混練水の一部として添加した。
％）を混練水の一部として添加した。
乾燥収縮試験体および凍結融解試験体は日本工業規格
A1132に従って作製した。
A1132に従って作製した。
乾燥収縮試験体の養生方法および乾燥収縮試験は日本
工業規格A1129に準拠し、乾燥収縮量の測定はコンパレ
ーター法によって行なった。
工業規格A1129に準拠し、乾燥収縮量の測定はコンパレ
ーター法によって行なった。
凍結融解試験体は、材令２週まで水中養生をした後
に、実構造と同様の状態となる様に20℃、R.H.60±５％
の室内に７日間放置し、続けて凍結融解試験を実施し
た。尚凍結融解試験は日本工業規格A6204付属書２に示
された方法に準拠し、＋５℃〜−18℃の凍結融解を１サ
イクル約3.5時間でくり返し、所定のサイクル毎に相対
動弾性係数を測定した。尚、相対動弾性係数は日本工業
規格A1127に準拠し、わたみ振動の一次共鳴振動数を求
め次式によって算出した。
に、実構造と同様の状態となる様に20℃、R.H.60±５％
の室内に７日間放置し、続けて凍結融解試験を実施し
た。尚凍結融解試験は日本工業規格A6204付属書２に示
された方法に準拠し、＋５℃〜−18℃の凍結融解を１サ
イクル約3.5時間でくり返し、所定のサイクル毎に相対
動弾性係数を測定した。尚、相対動弾性係数は日本工業
規格A1127に準拠し、わたみ振動の一次共鳴振動数を求
め次式によって算出した。
fn:各サイクルでの試験体の一次共鳴振動数 fo:凍結融解試験開始前の一次共鳴振動数 乾燥収縮試験の結果を第２表に、また凍結・融解試験
の結果を第３表に夫々示す。
の結果を第３表に夫々示す。
［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、セメント水硬物
の圧縮強度に悪影響を及ぼすことなく、乾燥収縮を大幅
に低減すると共に凍結融解の繰り返しによる劣化を著し
く抑えると共に、炭酸ガス吸収によるセメント水硬物の
中性化を効果的に抑制することができ、耐久性を大幅に
改善することができた。
の圧縮強度に悪影響を及ぼすことなく、乾燥収縮を大幅
に低減すると共に凍結融解の繰り返しによる劣化を著し
く抑えると共に、炭酸ガス吸収によるセメント水硬物の
中性化を効果的に抑制することができ、耐久性を大幅に
改善することができた。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 24/02 C04B 24/32 C04B 28/02
Claims (6)
- 【請求項１】一般式 Ｒ−Ｏ−Ｚ−Ｈ …（Ｉ） ［式中、Ｒは２−エチルヘキシル基、Ｚは０個または１
〜４個の自然数個の−C2H4O−基と、０個または１〜30
個の自然数個の−C3H6O−基が任意の順序で結合してい
る基を示し、−C2H4O−基および／または−C3H6O−基を
少なくとも１以上有するものとする］ で示される化合物の１種または２種以上を含有すること
を特徴とするセメント水硬物の耐久性改善剤。 - 【請求項２】ＺがC3H6Oｎ（但し、ｎは３〜９の自
然数を表わす）である請求項（１）記載の耐久性改善
剤。 - 【請求項３】ｎが９である請求項（２）記載の耐久性改
善剤。 - 【請求項４】ＺがC2H4Oｍ（但し、ｍは１〜４の自
然数を表わす）である請求項（１）記載の耐久性改善
剤。 - 【請求項５】請求項（１）〜（４）のいずれかに示され
る耐久性改善剤を、セメント100重量部に対し0.1〜8.0
重量部配合して硬化させることを特徴とするセメント水
硬物の耐久性改善方法。 - 【請求項６】請求項（１）〜（４）のいずれかに示され
る耐久性改善剤を、セメント100重量部に対して0.1〜8.
0重量部含有させたものであることを特徴とする耐久性
の改善されたセメント水硬物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1183466A JP2825855B2 (ja) | 1988-07-15 | 1989-07-14 | セメント水硬物の耐久性改善剤、耐久性改善方法及び耐久性の改善されたセメント水硬物 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-177297 | 1988-07-15 | ||
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