JP3731854B2 - コンクリート組成物の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆打ちコンクリートの打継ぎ部の一体性を確保するために利用するコンクリート組成物の製造方法に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来からコンクリートの打設技術として逆打ち工法が知られている。そして、逆打ち工法のより具体例として、先打ち部の下面横方向から自重によってコンクリートを継ぎ足す直接法や、先打ち部と逆打ち部の間に１０〜１５cm程度のギャップを形成し、この部分に無収縮モルタルを充填する充填法、あるいは先打ち部と逆打ち部の間に５mm程度のギャップを形成し、この部分にセメントペーストや樹脂を注入する注入法などが知られている。
【０００３】
しかしながら、これらの逆打ち法では逆打ちコンクリートは重力方向が先打ち部から離れる方向に作用するので、先打ち部コンクリート（以下、旧コンクリートという）と新コンクリートの密着が不十分であるという根本的な問題がある。特に、幅厚が大きい部材では直接法であっても、充填法や注入法であっても、流動性が悪いコンクリートやセメントペーストを用いると充填が不十分になり、奥側に空隙ができやすく、さらに旧コンクリート面へ打継ぐ新コンクリートなどの充填材の密着が不十分であるという課題が残る。また、打設したコンクリートがブリーディングによって沈下したり、打継いだ新コンクリートが硬化後に乾燥収縮するので、打設直後はなじんでいるように見えても経時的に隙間が発生するという問題もある。
【０００４】
そこで、これらの課題を解決するための一手段として高流動コンクリートを用い、これを打継ぐことによって空隙の発生を抑制する技術が提供されている。しかしながら、流動性を向上させて打継ぎ部に新コンクリートを充填できたとしても、旧コンクリート面に打継ぐ新コンクリートの密着が不十分になりやすく、さらにブリーディングによる沈下の問題は残ることになる。また、硬化後における打継いだコンクリートの収縮の問題がある。
【０００５】
上述したように、逆打ち工法における基本的な問題は、従来工法を採用する限り根本的な解決が困難である。そこで、これらの問題を解決するための手段として、例えば特開昭５７−７７０６５号公報に開示された技術が知られている。この技術では、油脂層で覆われた鱗片状のアルミニウム粉末を液状アルコールで希釈し、これを水に懸濁したものをコンクリートに混合し、アルミニウムを発泡剤として利用するものである。そして、この発泡によってコンクリートを打継ぐコンクリート面への密着が十分になされ、さらにブリーディングによる沈下を補償しようとしている。
【０００６】
しかしながら、上記従来例ではアルミニウム粉末を少量のアルコール液で希釈する必要があるため、均一に粉末を攪拌するための手間がかかる。また、この作業は現場で行わなければならないが、手間がかかり、かつ精度が要求される作業は本来的には現場に適さない。
【０００７】
そこで、本発明では上述した従来の課題を解決し、作業現場において比較的簡単に高流動コンクリート組成物を得ることができる製造方法を開示するもので、特に収縮低減剤をアルミニウムの分散に使用することで硬化後の収縮も補償し、精度の高い逆打ち工法を達成することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述した目的を達成するために、先処理工程として、適正水量よりΔＷだけ少ない水量を加え、さらに膨張材およびＡＥ減水剤を混入した生コンクリートを予め用意した。そして、経時的な後処理工程として、前記先処理工程で得られた生コンクリートに対してΔＷに見合った量の、収縮低減剤に対するアルミニウム粉末の分散液と、スラリー化させた増粘剤を添加し、攪拌するという手段を用い、高流動コンクリートを製造した。先処理工程において水量を適正よりもΔＷだけ少なくする手段は、後処理工程において添加するアルミニウム粉末の分散液とスラリー化した増粘剤が水とほぼ同様に機能するからである。即ち、後処理工程においてΔＷに見合う量だけ上記分散液とスラリーを添加することによって、計算値としての水量を充足することになる。本発明手段における膨張材は、コンクリートの硬化後における水分蒸発などによる体積減少をコンクリートを適度に膨張させることで抑制する作用を行うものであり、石灰系あるいはＣＳＡ系のものを用いる。ＡＥ減水剤はポリカルボン酸系の材料からなっており、水と同様にまだ固まらないフレッシュ時のコンクリートの変形性を高めるものであり、しかもこれはブリージングを増すことなく、また、あまり分離抵抗性を低下させることなく変形性を増加する作用を行う。フレッシュ時のコンクリートに必要な変形性と分離抵抗性のバランスが適切となるようには、セメントに対する水量とＡＥ減水剤の添加量を適度に設定する必要がある。なお、ＡＥ減水剤は請求項５においてポリカルボン酸系のものを例示したが、この素材は高性能ＡＥ減水剤として位置づけられているものである。そしてＡＥ減水剤としてはより性能が高いことが好ましいが、本発明のＡＥ減水剤とは、高性能ＡＥ減水剤を含んだ広い範囲のＡＥ減水剤を適用することは可能である。
【０００９】
増粘剤はコンクリートの粘性を高め、材料の分離抵抗性を向上させる作用を行う。増粘剤の素材としてはセルロースのような水溶性高分子を水で希釈し、スラリー状の増粘剤を得る。そして、この増粘剤を加えることによって打継ぎ部分にコンクリートを打設した場合、奥側までコンクリートが十分に充填することになる。アルミニウム粉末は、強アルカリであるコンクリートに接することによって発泡し、膨張するが、この膨張はコンクリートが硬化前の段階でブリーディングによる沈下によって減量することを抑制する作用を行う。また、収縮低減剤には低級アルキレンオキシド付加物を主成分の一例とした非イオン系の界面活性剤を例示することができるが、コンクリートが硬化した後の収縮を抑制するものである。そして、アルミニウム粉末は収縮低減剤中に混合、分散させて両者を同時に添加する。ここで、増粘剤をスラリー化したものとアルミニウム粉末を収縮低減剤によって分散したものの合計量が前処理工程におけるΔＷに一致する量になる。即ち、増粘剤をスラリー化したものとアルミニウム粉末を収縮低減剤に分散したものは何れもセメントを溶くための水と同様の機能を行いつつ、さらにそれぞれ特有の作用を行うものであるから、計算水量に含んで考える。なお、前記膨張材も硬化後の収縮を抑制するものの、その抑制効果が十分ではなく、収縮低減剤を併用することによってコンクリート硬化後の収縮をほぼ完璧に補償することになる。
【００１０】
アルミニウム粉末は発泡度合いを高めるために表面積が大きい鱗状などに切削した微粉末を用いるが、大気中に曝露すると表面に安定した酸化膜が形成され、アルカリとの反応を阻害する。従って、収縮低減剤に混合するまでの酸化を防止する手段をとる必要がある。例として作業直前まで大気に曝されないような真空包装を施しておくことや、粉末表面に油膜を形成しておく手段が適用されることになる。この場合、収縮低減剤がアルコール組成なので、収縮低減剤にアルミニウム粉末を混合、分散する作業中に油膜は除去されるので、問題はない。
【００１１】
また、先処理工程と後処理工程の間に搬送工程を設けるという手段を用いた。搬送工程が入ることによって、請求項１に示した先処理工程はプラントにおいて行い、後処理工程を現場で行うという分別した作業ができる。ＡＥ減水剤については、添加量を厳格にする必要があるので、設備が十分に整ったプラントで行うことが好ましい。一方、本発明で想定する増粘剤や、アルミニウム粉末は、別の素材を混合することが多いプラントミキサで混合することは、作業後のプラントミキサの洗浄処理など、余分な管理工程を必要とするので、好ましくない。従って、打設現場における後処理工程で添加する。なお、ＡＥ減水剤は分量を守る限りにおいて、先処理工程と後処理工程に分けて添加する方法もあるが、分量が厳格であるからその管理が大変である。従って、本発明では分別添加は排除することにした。
【００１２】
さらなる手段として、いったんアジテータなどで請求項１の素材を攪拌した後にさらにＡＥ減水剤または流動化剤を添加して攪拌するという工程を選択的に採用した。プラントにおけるコンクリートの生成と、現場における最終工程が分離しており、外部条件などによって最終攪拌で得られたコンクリートの流動性が十分でない場合に、これらの剤で調整することによって所期の流動性を得る作用を行うもので、これによって高流動性コンクリートが製造されることになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を示す。本発明の技術に基づいて逆打ち用のコンクリートを得るための調合計画を作成し、打設前のフレッシュコンクリートの品質目標を、スランプフロー５５〜６０cm、空気量４．５％、凝結開始以前の膨張率１．５％程度を設定した。なお、先処理工程での練り上がり時のコンクリートについては特に目標値を設定しなかったが、スランプフロー２１〜２３cm程度を目安として、高性能ＡＥ減水剤の添加量を調整した。そして、セメント比重３．１６、細骨材比重２．５７、粗骨材比重２．６９、粗骨材実績率５７．０％と仮定して計算し、表１に示すように水（Ｗ）、セメント（Ｃ）、細骨材（Ｓ）、粗骨材（Ｇ）、高性能ＡＥ減水剤（ＳＰ）の配合量を求めた。
【００１４】
【表１】

【００１５】
そして、表１の配合の際に好ましい、あるいは必要とする膨張材、収縮低減剤、増粘剤の量を算出した。この場合、アルミニウム粉末の量は適宜加減することとし、全体の重量に対する比率は無視できる程度の量であるから、全体の量には含めずに外割で混入した。膨張材は、１m³あたり３０kgをセメントの内割置換として混入した。収縮低減剤は１m³あたり１０kgを水の内割置換として添加した。増粘剤（ＭＳ）は水の０．２wt％を水の内割置換としてスラリー化したうえで添加する。スラリー化に必要な水の量は、増粘剤の濃度が５％になるように定める。従って、増粘剤の重量の１９倍の水を用いることになる。言い換えると、表１における増粘剤の量は水１８０kgの０．２％であるから０．３６kgである。従って、増粘剤の希釈には、０．３６kgの１９倍である６．８４kgの水量が必要となる。また、アルミニウム粉末については、目標膨張率１．５％を得るための１m³あたりのアルミニウム粉末の配合量は、２１．５ｇである。なお、アルミニウム粉末は外割で混入し、調合計算時には容積として参入しない。アルミニウムの分散には収縮低減剤を使用するが、その量は１m³あたり１０kgである。以上のことから、プラントなどの先処理工程における水の量は、１８０kgから０．３６kg×１９倍の水と、収縮低減剤１０kg分を差し引いた量となる。
即ち、ΔWは０．３６×１９＋１０＝１６．８４kgとなる。
【００１６】
上述のように求めた全配合成分を表２に示す。表ではレディーミクストコンクリート工場などで製造される先処理工程と、打設現場における後処理工程で添加するものを分けて示した。
【００１７】
【表２】

【００１８】
製造作業として、先ず先処理工程では高性能ＡＥ減水剤と膨張材を工場において混練時に混入する。高性能ＡＥ減水剤を先処理工程で混入するのは、比較的量が少ないにもかかわらず、配合率によって流動性が著しく変化すると共に、多すぎるとコンクリートが分離するというので精密な計算が必要になり、現場における添加作業には適していないからである。また、膨張材については粉体であるので、後処理工程でアジテータ車によって均一に攪拌することが困難であるため、工場において投入せざるを得ないものである。そして、このコンクリートを工場からアジテータ車などで後処理工程である現場に輸送し、収縮低減剤、増粘剤およびアルミニウム粉末を添加し、攪拌する。投入する各剤は次の順が好ましい。即ち、アルミニウム粉末は所定量の収縮低減剤に混和、分散させておく。そして、増粘剤は適量の水に投入してスラリー化し、アルミニウム粉末を分散させた収縮低減剤、スラリー化した増粘剤の順序でアジテータ車のホッパから投入する。その後、アジテータドラムを高速回転させ、攪拌を行い、所望のコンクリートを得る。なお、約数分間アジテータドラムを回転させて攪拌したにもかかわらず、所定の品質を得ることができない場合には、さらに高性能ＡＥ減水剤を微量、好ましくはセメントの０．１〜０．２％程度添加し、流動性を向上させることもある。
【００１９】
上述した高流動コンクリートを通常のコンクリートで先打ちした部分に逆打ち部に直接法にて打設して試験体を得、その打継ぎ強度を確認した。その結果、本発明方法を用いて逆打ちした部分は、優れた打継ぎ強度を有することを確認することができた。さらに、上述した高流動コンクリートと通常のコンクリートの硬化後の収縮率を測定したところ、通常のコンクリートに比べると高流動コンクリートは収縮が極めて小さいことが確認された。
【００２０】
【発明の効果】
本発明では、主に逆打ち用に用いる高流動コンクリートを２段階の工程で完成させることとし、先処理工程として、適正水量よりΔＷだけ少ない水量を加え、さらに膨張材およびＡＥ減水剤を混入した生コンクリートを予め用意した。そして、後処理工程として、前記生コンクリートに対してΔＷに見合った量の収縮低減剤に対するアルミニウム粉末の分散液と、スラリー化させた増粘剤を添加し、攪拌するという手段を採用しているので、特に調合が困難であるＡＥ減水剤を製造精度の高い工場で投入することができ、十分なコンクリートの品質を確保することができた。また、アルミニウム粉末の添加については従来のように少量の液体で調整する必要はなく、比較的大量に使用される収縮低減剤に分散するだけで良いので、作業性が著しく向上する。
【００２１】
さらに、工程として、いったん攪拌した後に、さらにコンクリートの流動性向上のためにＡＥ減水剤または流動化剤を添加することとしたので、最終段階における品質の微調整も可能であり、適用範囲の広いコンクリートを製造することができる。

Claims (6)

1. 先処理工程として、適正水量よりΔWだけ少ない水量を加え、さらに膨張材およびＡＥ減水剤を混入した生コンクリートを予め用意し、後処理工程として、前記生コンクリートに対してΔＷに見合った量の、アルキレンオキシド付加物を主成分とする非イオン系の界面活性剤からなる収縮低減剤に対するアルミニウム粉末の分散液と、スラリー化させた増粘剤を添加し、攪拌したことを特徴とするコンクリート組成物の製造方法。
2. 先処理工程と、後処理工程の間に搬送工程を設けた請求項１記載のコンクリート組成物の製造方法。
3. 攪拌の後に、さらにコンクリートの流動性向上のためにＡＥ減水剤または流動化剤を添加して攪拌する請求項１または２記載のコンクリート組成物の製造方法。
4. 膨張材は、カルシウム・サルホ・アルミネート系（ＣＳＡ系）あるいは石灰系の膨張材である請求項１〜３のいずれか記載のコンクリート組成物の製造方法。
5. ＡＥ減水剤はポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤である請求項１〜３のいずれか記載のコンクリート組成物の製造方法。
6. 増粘剤はセルロース系水溶性高分子からなる増粘剤である請求項１〜３のいずれか記載のコンクリート組成物の製造方法。