JP3174745B2 - 低自己収縮性セメント系材料およびセメント硬化体の自己収縮低減方法 - Google Patents
低自己収縮性セメント系材料およびセメント硬化体の自己収縮低減方法Info
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Description
セメント系材料の硬化時における収縮を低減させる低自
己収縮性セメント混和物およびセメント硬化体の自己収
縮低減方法に関する。
高流動コンクリートや高強度コンクリートといった結合
材の多いコンクリートが使用されている。また、環境保
全やリサイクルの観点から、セメント組成物に高炉スラ
グやシリカフュームといった産業副産物の利用も促進さ
れつつある。
れた性状を有する反面、コンクリートの自己収縮が増加
するという問題点を有している。更に、マスコンクリー
トにおいても、温度応力のみでは説明できないひび割れ
の発生事例が報告されており、このひび割れの発生にも
自己収縮が大きく影響している可能性が指摘されてい
る。
ト系材料に生じる自己収縮は、セメントの水和反応によ
る凝結の始発以後に巨視的に生じる体積減少のことであ
り、物質の侵入や逸散、温度変化、外力や外部拘束に起
因する体積変化等は含まれない。この自己収縮は、水和
収縮に伴うセメント硬化体内部の空隙の形成とともに水
分の移動が起こり、その際にメニスカスに生じる毛細管
張力が駆動力となって生じるといわれている。そして、
凝結によりセメント硬化体の骨格が形成された後は、水
和反応の進行によって硬化体には空隙(水隙および練り
混ぜ直後から存在する気泡は含まない)が新たに形成さ
れ、巨視的には体積減少率が小さくなる。
縮を低減させる方法としては、(1) クリンカー中に含有
されるC3 A(アルミネート相),C4 AF(フェライ
ト相)等の間隙質を低減させたセメントを使用する、
(2) セメント中の石膏量を増加させる、(3) 膨張材を使
用する、(4) 撥水性混和剤を使用する、(5) アルキレン
オキシド系収縮低減剤を使用する、(6) 前記の収縮低減
剤と膨張材とを併用する等の方法があった。
法では、各々、以下のような問題点を有していた。前記
(1) の場合ではビーライトセメント( Belite Cement )
等の高価なセメントが必要になる。前記(2) だけでは目
的とする自己収縮の低減を達成することができない。前
記(3) だけでは自己収縮の低減には限界がある。前記
(4) の場合では撥水性混和材料が高価である。前記(5)
の場合は、通常の石膏量では、単独使用による自己収縮
低減効果に限界がある。前記(6) の場合は収縮低減剤及
び膨張材等に高価な材料を併用しなければならない。
る問題点に鑑みてなされたものであり、前記問題点を解
消するため具体的に設定された課題は、比較的安価で入
手し易い材料を添加することにより、モルタルやコンク
リート等のセメント硬化体の自己収縮量を低減し、これ
に伴うひび割れの発生を防止し、セメント硬化体の耐久
性向上を可能ならしめる低自己収縮性セメント混和物お
よびセメント硬化体の自己収縮低減方法を提供すること
にある。
に係る低自己収縮性セメント系材料は、セメントペース
ト、モルタル、コンクリート等のセメント系材料におけ
る全結合材に対して、二水石膏の総量を 2.5〜7.0 重量
%、収縮低減剤の総量を 2〜4 重量%に調節してなるこ
とを特徴とするものである。
料は、前記収縮低減剤がポリオキシアルキレン誘導体を
用いたものであることを特徴とする。
低減方法は、セメントペースト、モルタル、コンクリー
ト等のセメント系材料の成分調整時において、全結合材
に対して、二水石膏の総量を 2.5〜7.0 重量%、収縮低
減剤の総量を 2〜4 重量%に調節することを特徴とす
る。
低減方法は、前記収縮低減剤としてポリオキシアルキレ
ン誘導体を用いることを特徴とする。
て具体的に説明する。ただし、この実施の形態は、本発
明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明する
ものであって、特に指定のない限り、発明内容を限定す
るものではない。
ート等のセメント硬化体を形成させるセメント混和物
に、二水石膏と収縮低減剤とを所定の割合で併存させる
ことにより、効果的にコンクリートの自己収縮を低減さ
せることができるようにして従来技術の問題点を解消し
たものである。
収縮に伴うセメント硬化体内部の空隙の形成と水分の移
動とが起こり、その際に、メニスカスに生じる毛細管張
力が駆動力となって生じるとされているから、収縮低減
剤の作用によりセメント硬化体の細孔溶液中の表面張力
を低減させて硬化時の収縮力を低減させるとともに、二
水石膏を意図的に増量してセメント硬化体の寸法安定性
を損なわない範囲で適当量のエトリンガイトを生成させ
ることにより、材齢初期における硬化体の急激な緻密化
を抑え、収縮低減剤と二水石膏との作用の相乗効果によ
ってセメント硬化体の初期膨張および空隙量ならびに細
孔溶液中の表面張力を制御して、自己収縮を効果的に減
少させるようにする。
しては、低級アルコールアルキレンオキシド付加物、グ
リコールエーテル・アミノアルコール誘導体、その他の
アルコール系収縮低減剤、低分子量アルキレンオキシド
共重合体、アリルエーテルと無水マレイン酸との共重合
体、ポリオキシアルキレン誘導体等を用いることができ
る。特に、収縮低減剤としてポリオキシアルキレン誘導
体を用いた場合には、二水石膏との共働により自己収縮
を従来法の半分程度に低減させることができるようにな
る。
ては、混和物に含まれる非接着性の粒子の間に介在して
接合性を発現する結合材の全量に対して、当該二水石膏
の総量が 2.5〜7.0 重量%またはSO3 量に換算して
2.0〜4.0 重量%であること、また、ポリオキシアルキ
レン誘導体の総量が 2〜4 重量%であることが、自己収
縮をより効果的に低減させるために望ましい配合量であ
る。
が2重量%より少ない場合には、二水石膏が添加されて
も、自己収縮が効果的に抑えられず、また、4重量%よ
り多くなるとセメント硬化体の強度低下を生じ、耐久性
が低下して好ましくない。そして、ポリオキシアルキレ
ン誘導体の存在下で、二水石膏の総量が 2.5重量%また
はSO3 量に換算して 2.0重量%より少ない場合には自
己収縮が抑えられず、また、二水石膏の総量が7.0 重量
%またはSO3 量に換算して4.0 重量%より多くなると
セメント硬化体の寸法安定性や耐久性が低下して好まし
くない。
高炉スラグ微粉末を重量割合で普通ポルトランドセメン
トに対して1:1で混合した混合系の結合材を用い、表
1に示すコンクリートについて自己収縮を測定した。
ントおよび高炉スラグ微粉末の化学成分および物理性状
を表2に示す。表中では二水石膏の配合量をSO3 量に
換算した場合で示すものとする。
の調整には、二水石膏の総量を全結合材に対して 0〜1
1.5重量%、またはSO3 換算で 0.8〜6.0 重量%、ま
た、ポリオキシアルキレン誘導体の総量を全結合材に対
して 0〜4 重量%の範囲で選択して調整した。
cmの角柱供試体中央部に埋込型ひずみ計及び熱電対を
設置し、コンクリートの凝結の終結を確認した後に、水
分の逸散を防ぐためビニール袋とビニールテープで完全
密封した。測定は、ひずみ計からの測定信号値をデータ
ローガーで読み取り、当該測定値に較正係数を乗じ、更
に温度補正を加えた。測定期間は、始発時を基点とし、
材齢28日とした。この期間内で、収縮量は全ケースに
おいてほぼ収束値に近づいていた。コンクリートの自己
収縮測定結果は、図1〜6に示す通りである。
れる。図1および図4によれば、ポリオキシアルキレン
誘導体を無添加(0%)とした場合には二水石膏量を増
加しても自己収縮量は低減されず、二水石膏量を増加す
ると増加し、二水石膏量が 7〜11.5重量%で収縮量が略
等しくなる。
誘導体を添加した場合には、ポリオキシアルキレン誘導
体の添加量が1重量%未満では自己収縮量の低減は殆ど
ないが、添加量を増加すると自己収縮量は低減され、二
水石膏量の増加とともに自己収縮量の低減がより顕著と
なる。
ン誘導体と二水石膏とを変動させた場合には、ポリオキ
シアルキレン誘導体の添加量を増加させるほど自己収縮
量の低減効果が高まり、しかも二水石膏量の増加ととも
に自己収縮量の低減効果がより顕著となる。
してポリオキシアルキレン誘導体の添加量を変動させる
と、ポリオキシアルキレン誘導体の増加に従って自己収
縮量が低減され、その自己収縮量は収束値に速い時点か
ら近づき、飽和状態に達するのが早まる傾向にある。
キレン誘導体を4重量%、石膏含有量をSO3 量で4重
量%と一定にした条件では、半水石膏や無水石膏に比較
して二水石膏を使用した場合の自己収縮量が最も少な
い。
係る低自己収縮性セメント系材料では、二水石膏と収縮
低減剤とを併存させ、全結合材に対して、二水石膏の総
量を2.5〜7.0 重量%、収縮低減剤の総量を 2〜4 重量
%に調節してなることによって、セメント硬化体の寸法
安定性を損なわないで自己収縮量を効果的に低減するこ
とができ、自己収縮に伴うひび割れの発生を防止すると
ともに耐久性を向上させることができ、コンクリートの
高機能化を促進することができる。
料では、前記収縮低減剤がポリオキシアルキレン誘導体
を用いたものであるから、セメント硬化体の自己収縮量
を従来よりもおよそ半減させることができる。
低減方法では、セメント系材料の成分調整時において、
全結合材に対して、二水石膏の総量を 2.5〜7.0 重量
%、収縮低減剤の総量を 2〜4 重量%に調節したことに
より、二水石膏と収縮低減剤との相乗作用を利用してセ
メント硬化体の細孔溶液中の表面張力を低減させるとと
もにセメント硬化体の急激な緻密化を抑制して、自己収
縮量を効果的に減少させることができる。
低減方法では、前記収縮低減剤としてポリオキシアルキ
レン誘導体を用いたことにより、二水石膏と収縮低減剤
としてのポリオキシアルキレン誘導体との相乗作用を利
用してセメント硬化体の細孔溶液中の表面張力を適切に
制御するとともにセメント硬化体の急激な緻密化を抑制
し、セメント硬化体の硬化時における初期膨張、空隙量
および細孔溶液中の表面張力を適切に制御して、自己収
縮量を効果的に減少させることができる。
誘導体が0%の場合の経過時間に対するセメント硬化体
の自己収縮量測定結果を示すグラフである。
誘導体が1重量%の場合の経過時間に対するセメント硬
化体の自己収縮量測定結果を示すグラフである。
誘導体が4重量%の場合の経過時間に対するセメント硬
化体の自己収縮量測定結果を示すグラフである。
シアルキレン誘導体含有量との変化に対するセメント硬
化体の自己収縮低減効果を示すグラフである。
量%の場合における経過時間に対するセメント硬化体の
自己収縮量測定結果を示すグラフである。
誘導体が4重量%であり、石膏がSO3 換算で4重量%
と一定にした場合における、セメント硬化体の自己収縮
量に及ぼす石膏種類の影響を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】セメントペースト、モルタル、コンクリー
ト等のセメント系材料における全結合材に対して、二水
石膏の総量を 2.5〜7.0 重量%、収縮低減剤の総量を 2
〜4重量%に調節してなることを特徴とする低自己収縮
性セメント系材料。 - 【請求項2】前記収縮低減剤がポリオキシアルキレン誘
導体を用いたものであることを特徴とする請求項1記載
の低自己収縮性セメント系材料。 - 【請求項3】セメントペースト、モルタル、コンクリー
ト等のセメント系材料の成分調整時において、全結合材
に対して、二水石膏の総量を 2.5〜7.0 重量%、収縮低
減剤の総量を 2〜4 重量%に調節することを特徴とする
セメント硬化体の自己収縮低減方法。 - 【請求項4】前記収縮低減剤としてポリオキシアルキレ
ン誘導体を用いることを特徴とする請求項3記載のセメ
ント硬化体の自己収縮低減方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17517297A JP3174745B2 (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 低自己収縮性セメント系材料およびセメント硬化体の自己収縮低減方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP17517297A JP3174745B2 (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 低自己収縮性セメント系材料およびセメント硬化体の自己収縮低減方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1112013A JPH1112013A (ja) | 1999-01-19 |
JP3174745B2 true JP3174745B2 (ja) | 2001-06-11 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17517297A Expired - Fee Related JP3174745B2 (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 低自己収縮性セメント系材料およびセメント硬化体の自己収縮低減方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3174745B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6441106B1 (en) | 1999-01-29 | 2002-08-27 | Arakawa Chemical Industries, Ltd. | Hardener for epoxy resin, epoxy resin composition, and process for producing silane-modified phenolic resin |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4761103B2 (ja) * | 2004-03-26 | 2011-08-31 | 国立大学法人北海道大学 | 水硬性材料用収縮低減組成物 |
-
1997
- 1997-06-17 JP JP17517297A patent/JP3174745B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US6441106B1 (en) | 1999-01-29 | 2002-08-27 | Arakawa Chemical Industries, Ltd. | Hardener for epoxy resin, epoxy resin composition, and process for producing silane-modified phenolic resin |
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JPH1112013A (ja) | 1999-01-19 |
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