JP2839771B2 - 充填性と流動性に優れたコンクリート組成物 - Google Patents

充填性と流動性に優れたコンクリート組成物

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JP2839771B2 JP3273348A JP27334891A JP2839771B2 JP 2839771 B2 JP2839771 B2 JP 2839771B2 JP 3273348 A JP3273348 A JP 3273348A JP 27334891 A JP27334891 A JP 27334891A JP 2839771 B2 JP2839771 B2 JP 2839771B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高い充填性と流動性と共
に耐凍害性などの耐久性にも優れているコンクリート構
造体として有用なコンクリート組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】コンクリートは一般に砂利、砂などの骨
材にセメント結合材と水、さらに必要に応じて減水剤、
AE剤などを添加し撹拌混合することにより製造されて
いる。このような材料組成のコンクリートを複雑な部位
に打設(充填)しようとすると、コンクリートを隅々ま
で行きわたらせるためにバイブレーター、突き棒などに
よる締め固めの工程が必要であった。この作業は熟練を
要し、その熟練度や施工方法によって得られるコンクリ
ート構造体の品質が左右されていた。
【0003】この工程を省き締め固めの不要なコンクリ
ートとするために、流動化剤や減水剤を多量に添加する
と、高い流動性は得られるものの材料分離(骨材とセメ
ントペーストの分離)や材料沈降(骨材の沈降)が激し
く、硬化したコンクリートは不均一な充填性に欠けるも
のとなり実用上問題があった。また、このようなコンク
リートはブリージングを起こし易く、このため骨材、鉄
筋の下部にブリージング水が滞留し、これが水みちとな
ってコンクリートの耐久性を低下させていた。
【0004】このため、ヒドロキシプロピルメチルセル
ロースなどの水溶性高分子からなる増粘剤を添加するこ
とによって、骨材などの材料分離を減らし充填性を高め
る提案がなされた(特開平1−160852号、−160853号、
同3-45544号各公報参照)。これらの方法によれば、確
かに充填性は高められるが、その反面、上記水溶性高分
子には起泡性があるため、コンクリート中の空気量を通
常(4±1%)よりも増加させ強度を損ねる恐れがあっ
た。そこで、さらも消泡剤を併用して気泡を減らすこと
も考えられたが、この方法では耐凍害性に有効な微細な
気泡をも消してしまうことから、耐凍害性を損ねる欠点
があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、高流動性でありながら骨材分離、沈降が少なく
て充填性に富み、しかも硬化したコンクリートが耐凍害
性などの耐久性に優れているコンクリート組成物を提供
するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】このコンクリート組成物
は、セメント結合材、骨材、水、減水剤およびAE剤か
らなるコンクリート配合物に、セメント結合材に対して
0.02〜 0.5重量%のスルホエチルセルロースのアルカリ
金属塩と非イオン性水溶性セルロースエーテルとを添加
したことを特徴とするものである。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。本発明者
らは、上記課題の解決のためにはセメント系で増粘し、
かつ起泡性の少ない水溶性高分子が必要であると考え、
各種水溶性高分子について研究を進めた結果、下記化1
式(但し、置換度 1.0の場合を示す)の構造式で表され
るスルホエチルセルロースのアルカリ金属塩が極めて有
効であることを見出した。
【0008】
【化1】
【0009】このスルホエチルセルロースアルカリ金属
塩は起泡性が少なく、しかもセメント系で増粘するが、
流動性に乏しく高性能減水剤を用いても単位水量は通常
のコンクリートと比べて多くなる。これに対して、非イ
オン性水溶性セルロースエーテルは起泡性を持つが流動
性に優れる。このことから、本発明者らはスルホエチル
セルロースアルカリ金属塩と非イオン性水溶性セルロー
スエーテルとを消泡剤を用いずに空気量をコントロール
できる範囲内で添加すると、単位水量を増加させること
なく流動性に優れた高充填性コンクリートを得ることが
できることに想到し本発明に到達した。
【0010】本発明で用いられるスルホエチルセルロー
スのアルカリ金属塩としては、そのスルホエチル基の置
換度(DS)が 0.3〜 2.5のものが好ましい。これが
0.3未満の場合には水に対する溶解性が悪く本発明の効
果を十分に発揮することができない。また置換度が 2.5
を超えるものは工業的な製造が経済的に困難になる。ま
た、この粘度はその1%水溶液をB型粘度計で測定した
値で10〜10,000cPのものが好ましく、これにより本発明
の目的を十分に達成することができる。さらに金属塩と
してはナトリウム塩が好ましい。
【0011】このスルホエチルセルロースのアルカリ金
属塩の、セメント結合材、骨材、水、減水剤およびAE
剤からなるコンクリート配合物への添加量としては、骨
材沈降を抑制するためセメント結合材に対して0.02〜
0.5重量%必要である。これが0.02重量%未満では粘性
が不足し骨材沈降を抑制することができず、また 0.5重
量%を超えて添加すると所定のスランプフローを得るの
に必要な単位水量が多くなる。なお、この添加量はセメ
ント結合材の量によっても異なり、これが多い場合には
上記範囲内において少ない添加量で済む。
【0012】このスルホエチルセルロースのアルカリ金
属塩は起泡性が少ないため、消泡剤を使用しなくてもコ
ンクリート組成物中の空気含有量をコントロールするこ
とを可能にする。つまり、本発明のコンクリート組成物
は水溶性高分子を含まない通常のコンクリート組成物と
同様にAE剤を所定量混合することによって、耐凍害性
に有効な微細な気泡を所定量含みながら、全体の空気量
を4±1容量%に維持することを可能にした。
【0013】一方、非イオン性セルロースエーテルとし
ては、例えばメチルセルロース、エチルセルロースなど
のアルキルセルロース;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のヒドロキシアルキ
ルセルロース;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のヒドロキシアルキルアルキルセ
ルロースを挙げることもできる。これらの内では特に、
ヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルア
ルキルセルロースが好ましい。
【0014】この粘度については、前記スルホエチルセ
ルロースのアルカリ金属塩と同様、その1%水溶液をB
型粘度計で測定した値で10〜10,000cPのものが好まし
く、これにより本発明の目的を十分に達成することがで
きる。また、この前記コンクリート配合物に対する添加
量は、その種類、単位セメント量などによって異なる
が、50〜 300g/m3程度が好ましい。
【0015】一般に、高流動性の確保にはスランプフロ
ー値を45〜80cmの範囲内に保持することが重要であり、
これが45cm未満では十分な流動性が得られず締め固め作
業を必要とし、80cmより大きいと骨材が分離し易くな
る。増粘剤であるスルホエチルセルロースのアルカリ金
属塩と水溶性セルロースエーテルとを、前記コンクリー
ト配合物に添加してなる本発明のコンクリート組成物
は、上記要求に充分に応えるスランプフロー値を持つも
のであるから、壁や柱など配筋の密な部材においても振
動締め固めなしで、従来のコンクリート組成物を用いて
振動締め固めをして得られたものと、同等またはそれ以
上の充填性を持つ極めて密実なコンクリート構造体とす
ることができる。
【0016】本発明のコンクリート組成物に用いられる
減水剤には、通常の減水剤のほか高性能減水剤、AE減
水剤などがあり、これらの内では高性能減水剤が好まし
い。この高性能減水剤としては、高縮合トリアジン系化
合物、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ポリ
カルボン酸塩系誘導体、変性リグニンスルホン酸塩系化
合物、芳香族アミノスルホン酸系高分子化合物、ナフタ
リンスルホン酸塩のホルマリン縮合物などが挙げられる
が、これらの内では高縮合トリアジン系化合物が最も好
ましい。これらの減水剤は一般にセメント結合材に対し
て1〜5重量%、好ましくは 1.5〜 3.0重量%使用され
る。
【0017】AE剤としては通常のコンクリートに使用
されている天然樹脂酸系、界面活性剤系のものなどがあ
り、これらはコンクリート1m3当り5〜 800g/m3 用い
られる。
【0018】セメント結合材の使用量はコンクリート1
m3中に 250〜 420kg、とくには 300〜 400kgであること
が好ましい。これが 250kg未満では所定の流動性が得ら
れなず、また 420kgを超えるとコストアップとなる。
【0019】このセメント結合材は普通ポルトランドセ
メント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシ
ュセメントなどのほか、高炉スラグ、フライアッシュな
どの無機質粉末、さらには石粉、シリカフュームなどの
ポゾラン反応を有するものも含まれ、これらから選ばれ
る1種または2種以上の組み合わせで使用される。
【0020】本発明によるコンクリート組成物の代表的
組成を示すと、次の通りである。 セメント結合材 250〜 420kg/m3 骨材 1600〜1900 〃 水 160〜 195 〃 スルホエチルセルロースのアルカリ金属塩 0.05〜 2.1 〃 非イオン性水溶性セルロースエーテル 0.02〜 0.5 〃 高性能減水剤 5〜 20L/m3 AE剤 5〜 800g/m3
【0021】上記の内、さらに好ましい組成は次の通り
である。 セメント結合材 300〜 400kg/m3 骨材 1650〜1850 〃 水 165〜 190 〃 スルホエチルセルロースのアルカリ金属塩 0.30〜 1.0 〃 非イオン性水溶性セルロースエーテル 0.05〜 0.3 〃 高性能減水剤 6〜 15L/m3 AE剤 10〜 500g/m3
【0022】本発明のコンクリート組成物は、常法に従
って製造することができ、例えば、生コンプラントある
いは現場において、セメント結合材、骨材および水に、
スルホエチルセルロースアルカリ金属塩および非イオン
性水溶性セルロースエーテルを添加し、さらに高性能減
水剤などを添加すると共にAE剤を添加し、撹拌混合す
ることによって製造される。
【0023】
【作 用】上記コンクリート組成物に混合されるスルホ
エチルセルロースアルカリ金属塩および非イオン性水溶
性セルロースエーテルは、材料分離抵抗性を向上させ骨
材沈降を抑制すると共にブリージングを防止して充填性
を改善するほか、流動性を高め、減水剤は本組成物に流
動性を付与し、さらにAE剤は適正かつ微細な空気量の
導入を可能にする。
【0024】
【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。 実施例1〜5、プレーンおよび比較例1〜5 最大骨材寸法:20mm、細骨材率(s/a):50%、細骨
材:860kg/m3、粗骨材:873kg/m3からなる骨材に、表1
に示すスルホエチルセルロースのナトリウム塩、水溶性
セルロースエーテル、セメント結合剤、水、高性能減水
剤およびAE剤を加え、55Lパン型ミキサーを用いて空
練り1分、本練り3分で練り混ぜたものについて、空気
量、スランプフロー(プレーンのみスランプ)、充填
性、耐凍害性および圧縮強度の測定を行い、その結果を
表1に併記した。なお、各例において使用した材料およ
び試験方法は次の通りである。
【0025】(材 料) 1)スルホエチルセルロースのアルカリ金属塩:スルホ
エチルセルロースのナトリウム塩(表中Na−SuEC
と示す) 2)ヒドロキシエチルセルロース(表中HECと示す) 3)ヒドロキシプロピルメチルセルロース(表中HPM
Cと示す) 4)細骨材:新井市姫川産、川砂(吸水率:2.47%、比
重:2.59、FM:2.86) 5)粗骨材:新井市下濁川産、砕石(吸水率:1.73%、
比重:2.63、FM:6.72) 6)セメント結合材: ・普通ポルトランドセメント(表中 OPCと示す、比重:
3.15、日本セメント社製) ・フライアッシュ(表中Faと示す、比重:2.20、常磐火
力産業社製) 7)高性能減水剤:レオビルド NL-4000(ポゾリス物産
社製) 8)AE剤:No.303A (同上)
【0026】(試験法) 1)スランプフロー:水中不分離性コンクリート・マニ
ュアル、付録1:水中不分離性コンクリートの試験にお
けるスランプフロー試験に準ずる(JIS A-1101コンクリ
ートのスランプ試験方法に準じて行い5分後の広がりを
測定)。
【0027】2)充填性:318mm× 318mm× 400mmの大
きさのコンクリート製筒形容器の底に、鉄筋:D-16、目
開き50mmの鉄筋網を取付けた装置に、コンクリート30L
を詰め、5分後の排出量を測定し、式[(鉄筋通過量/
充填量)× 100=鉄筋通過率(%)]より求めた鉄筋通
過率(%)で表す。
【0028】3)耐凍害性:JIS A-6204(コンクリート
用化学混和剤)の付属書における、2.コンクリートの
凍結融解試験法による凍結融解サイクル、 300サイクル
後の相対動弾性係数(%)で表す。
【0029】
【表1】
【0030】表1から明らかなように、プレーン(混和
剤無添加コンクリート)と比べて、実施例1〜5は充填
性に優れ、単位水量175kg/m3で高い流動性を得ることが
できる(スルホエチルセルロースのナトリウム塩を単独
使用した比較例1と比べて単位水量 10kg/m3を低減可
能)。また消泡剤を使用していないため、通常のコンク
リートと同様の空気量4±1%で高い耐凍害性を得るこ
とができる。実施例4はフライアッシュを併用した例
で、単位水量をさらに5kg/m3 下げられる。
【0031】これに対し、比較例2,3は充填性に劣
る。比較例1はスルホエチルセルロースのナトリウム塩
を単独使用した例で、充填性には優れるが単位水量は18
5kg/m3と多い。比較例2は添加量が少ない例で、スラン
プフロー37.5cmでも骨材沈降が激しい。比較例3は高性
能減水剤添加量を下げ、スランプフローを45cm未満とし
た場合で、流動性が少なく充填性にも劣る。比較例4,
5はヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピル
メチルセルロースを過剰に入れた場合で、その起泡性の
ために消泡剤を添加して空気量をコントロールする必要
があり、充填性には優れるが耐凍害性に劣る。
【0032】
【発明の効果】本発明のコンクリート組成物によれば、
高流動性でありながら、材料分離、材料沈降が少なく充
填性にも優れている。このためバイブレーターなどによ
る振動締め固めをすることなく、コンクリートを隅々に
まで行きわたらせることができ、従来のコンクリートを
用いて振動締め固めを行った場合と、同等またはそれ以
上の高品質、高耐久性の構造体を得ることができる。
【0033】また、スルホエチルセルロースアルカリ金
属塩単独の場合と比較して、単位水量が少なく充填性に
も優れる。さらに、消泡剤を含まないため、通常のAE
コンクリートと同等またはそれ以上の耐凍害性を示す。
さらに振動締め固めを省くことができるため、省力化を
計ることが可能であり、しかもコンクリートの品質がそ
の施工作業者の技術に影響されないという利点もある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅沢 宏 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島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 昭62−30649(JP,A) 特開 昭56−54264(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 24/38 C04B 28/00 - 28/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セメント結合材、骨材、水、減水剤および
    AE剤からなるコンクリート配合物に、セメント結合材
    に対して0.02〜 0.5重量%のスルホエチルセルロースの
    アルカリ金属塩と非イオン性水溶性セルロースエーテル
    とを添加したことを特徴とする充填性と流動性に優れた
    コンクリート組成物。
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