JP3065482B2 - 軽量コンクリート組成物 - Google Patents

軽量コンクリート組成物

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  • Organic Chemistry (AREA)
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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、高流動性、高充填性、
高分離抵抗を有する軽量コンクリート組成物に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】生コンクリートに軽量骨材を混合して製
造した軽量コンクリートの技術がコンクリート2次製品
を始め、種々の分野で既に広く利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、軽量骨
材を使用した場合、問題点も生じる。すなわち、コンク
リートに軽量骨材を使用すると、これが多孔質であるた
め、必要な水分が奪われ、ポンプ圧送性が損なわれる。
これに対し流動性(スランプフロー)を大きくすると、
軽量骨材は比重が軽いため、上部に骨材が浮き上がり、
均一な硬化コンクリートが得られない。
【0004】このため軽量骨材を用いた軽量コンクリー
トの欠点を改善するために各種増粘剤が検討されてい
る。例えば、多糖類であるβ−1,3−グルカンを用い
るもの(特開平5−32447号)、水中不分離性混和
剤を用いるもの(特公平5−59801号)などが挙げ
られる。β−1,3−グルカンは、その添加量がコンク
リート1m3当たり約1.5kgと多い点、また、微生
物由来の多糖類であることから比較的高価であることな
どが欠点として挙げられる。水中不分離性混和剤は、水
溶性セルロースエーテルであるヒドロキシプロピルメチ
ルセルロース(UWB、三井石油化学工業製)およびア
クリル系(シーベターAD、三共化成工業製)が挙げら
れているが、これらを添加したコンクリートでは、通常
の空気量範囲(空気量4±1.5%)においては耐凍害
性が著しく劣ることが知られている(水中不分離性コン
クリートに関するシンポジウム論文集1990年8月発
行、第161頁〜第174頁)。
【0005】したがって、本発明の目的は、軽量骨材を
用いたコンクリートでもポンプ圧送性に優れ、また、材
料分離することなく、高流動性が得られる高流動・軽量
コンクリート組成物を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な状況に鑑み、増粘剤として比較的、低添加量で効果が
あり、安価で、しかも耐凍害性に悪影響を与えないもの
を検討した。本発明者らは、種々の物質について検討し
た結果、増粘剤としてヒドロキシエチルセルロースおよ
びまたは、スルホエチルセルロースアルカリ金属塩を用
いることによって、ポンプ圧送性、流動性、耐凍害性に
優れた各種コンクリートを得ることができることに想到
した。
【0007】上記目的達成のため、請求項1の発明は、
軽量コンクリート組成物であって、セメント結合材,骨
材,水ならびに高性能減水剤,AE剤,減水剤から選ば
れた少なくとも一種の混和剤を含有するコンクリートに
ヒドロキシエチルセルロースおよびスルホエチルセルロ
ースアルカリ金属塩から成る群から選ばれた少なくとも
一種を必須成分として含有し、上記骨材の一部ないし全
部を軽量骨材に代え、JISA1101によるスランプ
フロー値が50〜75cmであることを特徴とする。
【0008】請求項2の発明は、請求項1の軽量コンク
リート組成物において、ヒドロキシエチルセルロース
が、その分子内にセルロースのグルコース環単位当たり
に置換したエチレンオキサイドのモル数が1.5〜4.
0であり、その0.2重量%水溶液の表面張力が58〜
68dyne/cm、かつ、その1重量%水溶液粘度が
100〜10,000cPであり、その添加量がコンク
リート1m3当たり0.05〜5.0kgであること、
および消泡剤を用いないことを特徴とする。
【0009】請求項3の発明は、請求項1または2の軽
量コンクリート組成物において、スルホエチルセルロー
スアルカリ金属塩が、その平均置換度が0.5〜2.5
であり、かつ、その1重量%水溶液粘度が100〜1
0,000cPであり、その添加量がコンクリート1m
3 当たり0.05〜5.0kgであること、および消
泡剤を用いないことを特徴とする
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、ヒドロキシエチルセル
ロースおよびスルホエチルセルロースアルカリ金属塩か
ら成る群から選ばれた少なくとも一種を必須成分として
用いる。水溶性セルロースエーテルは少量添加で効果が
あり、比較的安価であるが、一般に、その表面張力低下
効果に由来する空気連行性が大きく、コンクリートに使
用した場合、消泡剤添加により空気量をコントロールす
る必要がある。この消泡剤添加により耐凍害性が劣ると
考えられる。しかし、本発明で用いるヒドロキシエチル
セルロースおよびスルホエチルセルロースアルカリ金属
塩は、水溶性セルロースエーテルであるにもかかわら
ず、空気連行性が少ない。したがって、本発明では、消
泡剤を必要とせず、これを加えないことが好ましい。
【0011】本発明において、ヒドロキシエチルセルロ
ースの置換モル数は、グルコース環単位当たり1.5〜
4.0の範囲が好ましい。置換モル数1.5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
発揮できない。また、置換モル数を4.0以下としたの
は、それを越える置換モル数の場合、工業的に製造が技
術面、経済面において困難になるからである。粘度につ
いては、B型粘度計を用いて測定した1重量%水溶液粘
度が、100〜10,000cPの範囲であり、好まし
くは、500〜5,000cPである。粘度100cP
未満では軽量骨材浮き上がり防止などに必要な粘度が得
られず、本発明の効果を十分に発揮することができな
い。粘度が10,000cPを越える場合は、空気連行
性が大きくなり、空気量コントロールのために消泡剤を
必要とし、耐凍害性が悪くなる。空気連行性はその表面
張力と相関があり、表面張力が大きい程、空気連行性は
少ない。このことから、本発明で用いるヒドロキシエチ
ルセルロースの表面張力は0.2重量%水溶液で58〜
68dyne/cmであることが好ましい。水中不分離
性混和剤に使用されているヒドロキシプロピルメチルセ
ルロースのそれは45〜53dyne/cm程度であ
り、本発明の用途には適さない。添加量については、軽
量骨材の浮き上がり防止などにはコンクリート1m3
たり0.05〜5.0kg必要である。0.05kg未
満では粘性が不足し、浮き上がりを防止することができ
ない。また、5.0kgを越えて使用すると所定のスラ
ンプフローを得るのに単位水量が多くなる欠点がある。
【0012】また、本発明において用いることのできる
スルホエチルセルロースアルカリ金属塩は下記の構造式
(I)で表わされる。スルホエチルセルロースアルカリ
金属塩の繰り返し単位の構造式(但し、置換度1.0の
場合を示す)。
【0013】
【化1】 〔式中、Xはグルコース残基(C672)、nは整
数、Mはナトリウム、カリウム等のアルカリ金属であ
る。〕
【0014】本発明において、スルホエチルセルロース
アルカリ金属塩の平均置換度は0.3〜2.5が好まし
い。置換度0.3未満の場合には溶解性が悪く、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
2.5以下としたのは、それ以上の置換度の場合、工業
的に製造が技術面、経済面において困難になるからであ
る。粘度については、B型粘度計を用いて測定した1重
量%水溶液粘度が、100〜10,000cPの範囲で
あり、好ましくは、500〜5,000cPである。粘
度100cP未満では軽量骨材浮き上がり防止などに必
要な粘度が得られず、本発明の効果を十分に発揮するこ
とができない。金属塩としてはNa塩が好ましい。添加
量については、軽量骨材の浮き上がり防止などにはコン
クリート1m3当たり0.05〜5.0kg必要であ
る。
【0015】本発明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、アミノスルホ
ン酸系高分子化合物、ナフタレンスルホン酸塩のホルマ
リン縮合物、イソプレン系化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〔NL−4
000(ポソリス物産製)〕、メラミンスルホン酸塩の
ホルマリン縮合物〔SMF(日産化学工業製)〕、ポリ
カルボン酸塩系誘導体〔SP−8(ポゾリス物産
製)〕、変性リグニンスルホン酸塩系化合物〔SP−9
(ポゾリス物産製)〕、イソプレン系化合物〔ダイナフ
ロー(日本合成ゴム製)〕が好ましい。これらの減水剤
は、一般に、セメント結合材に対して0.5〜5重量
%、好ましくは1〜3重量%使用される。
【0016】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(ヴィンソル、山宗化学
製)、界面活性剤系(No.303、ポゾリス物産製)
などが用いられる。
【0017】本発明に用いる軽量骨材としては、市販さ
れている天然のもの、人工のものいずれも使用できる
が、強度の高い構造用人工軽量骨材が好ましい。該軽量
骨材としては、メサライト(三井金属鉱業製)、アサノ
ライト(日本セメント製)などがある。なお、軽量骨材
は、骨材の一部または全部に代えて使用する。
【0018】本発明のセメント結合材には、普通ポルト
ランドセメント以外に、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、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および高炉ス
ラグ、フライアッシュなどの無機質粉末以外に石粉、シ
リカフュームなど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。
【0019】本発明による気中打設用の高流動の軽量コ
ンクリート組成物の代表例を示すと以下のようになる。 セメント結合材 300〜 600kg/m3 骨材(軽量骨材を含む) 1000〜1600kg/m3 水 150〜 185kg/m3 増粘剤(ヒドロキシエチルセルロース、 0.1〜 3.0kg/m3 スルホエチルセルロースアルカリ金属塩) AE剤 0.005〜 0.1kg/m3 減水剤 3〜 15l/m3
【0020】本発明の組成物は、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、減水剤および水に、増粘
剤およびAE剤を添加し、攪拌混合することによって製
造される。
【0021】
【実施例】以下に本発明の実施例および比較例を挙げる
が、本発明はこれらの実施例および比較例に限定される
ものではない。
【0022】実施例1〜5および比較例1〜3 以下の1〜6の構成の配合材料から成る原料を7の割合
に従って配合し、8の方法に従って混練りし、9の各種
試験を行った。
【0023】1.増粘剤: ヒドロキシエチルセルロース (1%粘度 10,000cP、表中HECと略す) スルホエチルセルロースアルカリ金属塩 スルホエチルセルロースNa塩(1%粘度 15,00
0cP、表中SuECと略す) ヒドロキシプロピルメチルセルロース (1%粘度 15,000cP、表中HPMCと略す) 2.細骨材: 大井川産川砂、(吸水率1.22%、比重2.60、F.
M.2.91) 3.粗骨材(軽量骨材): 膨張頁岩系人工軽量骨材(メサライト、三井金属鉱業
製)、 比重1.44、F.M.6.25 4.セメント結合材(表1中Cと表示して単位セメント
量を示した): 普通ポルトランドセメント(比重3.16、表中NPと
略す) 高炉スラグ微粉末(比重2.91、比表面積6,420
cm2/g、表中BFと略す) 5.高性能減水剤: レオビルドNL−4000(ポゾリス物産製、表中NL
−4000と略す) 6.AE剤:ヴィンソル(山宗化学製)
【0024】7.各構成材料の配合割合: 以下の表1に示す通りとした。
【0025】
【表1】
【0026】8.練り混ぜ: パン型強制練りミキサーを用い、練り混ぜ総時間を4分
とした。 (空練り1分、本練り3分)
【0027】9.コンクリート試験、試験方法: (1)スランプフロー試験(JIS A 1101およ
びコンクリートのスランプフロー試験方法(案)、JS
CE)を行ない、ポンプ圧送性に対する性能を評価する
ために、ポンプ圧送前後のスランプの変化について比較
した。圧送前後のスランプの変化が大きいということは
モルタル内の水が骨材孔内に水が強制的に押し込まれた
ことを意味する。 (2)空気量(JIS A 1128) 空気量をJIS A 1128に従って測定した。 (3)圧縮強度試験(JIS A 1108) 表1中材齢28日のもので示した。 (4)凍結融解試験(コンクリートの凍結融解試験方
法、JSCE) 表2中耐凍害性耐久性指数として示した。 *なお、JSCEは、土木学会基準の略称である。 (5)軽量骨材の浮き上がりの有無を表2中○,×で示
した。
【0028】実施例1〜5は増粘剤を添加した高流動コ
ンクリートで、いずれもスランプフローが50cm以上
で骨材分離(軽量骨材の浮き上がり)がなく、流動性に
優れたコンクリートである。しかも、耐凍害性の点で、
増粘剤を添加しない普通の軽量コンクリートと同等かそ
れ以上である。
【0029】実施例1〜3は、増粘剤として、ヒドロキ
シエチルセルロースを用いたものであり、実施例2,3
は高炉スラグ微粉末を添加したもの、実施例3は、水セ
メント比が30%と高強度・軽量コンクリートである。
実施例4,5は、増粘剤としてスルホエチルセルロース
Na塩を使用したものであり、実施例5は実施例2,3
と同様に高炉スラグ微粉末を添加したものである(実施
例5は水セメント比30%の高強度・軽量コンクリート
である)。これらはすべてポンプ圧送前後のスランプ
(スランプフロー)変化が少なく、圧送によってコンク
リートに大きな圧力が加わっても、コンクリートの粘性
が高く、分離抵抗性が大きいため、コンクリート内部の
水が分離しにくく、骨材に水が取られることがない状態
であることが分かる。
【0030】これと比較して比較例1,2は、増粘剤を
使用しないもので、比較例1は流動性に劣り、また、増
粘剤を使用していないため、ポンプ圧送前後のスランプ
の変化が大きい。比較例2は、減水剤により流動性を大
きくした例であるが、コンクリートの粘性が少なく、軽
量骨材の分離が見られる。比較例3は、増粘剤としてH
PMCを使用した場合であり、流動性、骨材分離、ポン
プ圧送前後のスランプの変化は少ないが、耐凍害性に著
しく劣るという欠点がある。以上の結果を表2に示す。
【0031】
【表2】
【0032】
【発明の効果】上記したところから明らかなように、本
発明によれば、増粘剤として、ヒドロキシプロピルメチ
ルセルロースおよびまたは、スルホエチルセルロースア
ルカリ金属塩を用いることにより、流動性に優れ、骨材
分離がなく、普通軽量コンクリートと同等の耐凍害性を
有するコンクリート組成物を得ることができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C04B 24:00) 103:30 103:44 111:40 (56)参考文献 特開 平5−85790(JP,A) 特開 昭61−151074(JP,A) 特開 平5−147996(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 28/04 C04B 24/38 C04B 111:40

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セメント結合材,骨材,水ならびに高性
    能減水剤,AE剤,減水剤から選ばれた少なくとも一種
    の混和剤を含有するコンクリートにヒドロキシエチルセ
    ルロースおよびスルホエチルセルロースアルカリ金属塩
    から成る群から選ばれた少なくとも一種を必須成分とし
    て含有し、上記骨材の一部ないし全部を軽量骨材に代
    え、かつ、JISA1101によるスランプフロー値が
    50〜75cmであることを特徴とする軽量コンクリー
    ト組成物。
  2. 【請求項2】 ヒドロキシエチルセルロースが、その分
    子内にセルロースのグルコース環単位当たりに置換した
    エチレンオキサイドのモル数が1.5〜4.0であり、
    その0.2重量%水溶液の表面張力が58〜68dyn
    e/cm、かつ、その1重量%水溶液粘度が100〜1
    0,000cPであり、その添加量がコンクリート1m
    3当たり0.05〜5.0kgであること、および消泡
    剤を用いないことを特徴とする請求項1の軽量コンクリ
    ート組成物。
  3. 【請求項3】 スルホエチルセルロースアルカリ金属塩
    が、その平均置換度が0.5〜2.5であり、かつ、そ
    の1重量%水溶液粘度が100〜10,000cPであ
    り、その添加量がコンクリート1m3当たり0.05〜
    5.0kgであること、および消泡剤を用いないことを
    特徴とする請求項1または2の軽量コンクリート組成
    物。
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