JP4493758B2

JP4493758B2 - Cement admixture for underwater concrete and method for producing concrete using the same

Info

Publication number: JP4493758B2
Application number: JP24441899A
Authority: JP
Inventors: 秀弘田中; 俊之玉木; 敏夫三原; 寺島　　勲
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: JP2001072452A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築分野で使用される水中コンクリート用セメント混和材及びそれを用いたコンクリートの製造方法に関する。尚、本発明において、コンクリートとは、セメントペースト、モルタル及びコンクリートを総称するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、水中コンクリートでは、シリカゲル、ベントナイト等の無機質混和剤や減水剤、ＡＥ減水剤等が用いられ、施工性の改善や材料分離の防止が行われていた。
【０００３】
しかしながら、それらのコンクリートは、施工時に流し込みが容易である反面、材料分離を起こし易く、型枠の隙間やひび割れ等の隙間からコンクリートが流れ出したり、水中や地下の空隙等水が存在する場所に施工する場合は、コンクリートが材料分離して安定した品質のものが出来なかった。
【０００４】
そこで、コンクリートの材料分離を防止する方法として、水中不分離混和剤の品質規格が土木学会基準として定められた。また、無機塩とカルシウムアルミネート、増粘剤、減水剤からなるセメント混和材が開発されている（特開平５−９０４９号公報）。しかしながら、材料の粘性が大き過ぎて、コンクリートの施工性が低下するといった問題が有った。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
本発明者は、前記課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、特定の水中コンクリート用セメント混和材及びそれを用いたコンクリートの製造方法により、前記課題を解決できる知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明はポリアルキルアリルスルホン酸塩とポリエチレンオキサイドを含有してなる水中コンクリート用セメント混和材及びそれを用いたコンクリートの製造方法であり、コンクリートを製造するに当たり、該セメント混和材の２成分の内、どちらか一方の成分をセメントに添加して圧送し、もう一方を別の経路で圧送し、それぞれを先端で合流混合するに際し、セメントとは別の経路で圧送する成分に、急結材を添加することを特徴とし、セメント１００重量部に対して、前記ポリアルキルアリルスルホン酸塩０．２〜２重量部、前記ポリエチレンオキサイド０．００５〜０．３重量部、前記急結材５〜２０重量部を配合してなる、水中や水が存在する場所で施工した場合、型枠の隙間やひび割れの隙間から流れ出たり材料分離を生じることがないコンクリートの製造方法であり、急結材がカルシウムアルミネートに石膏を配合したものである該コンクリートの製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
【０００８】
本発明の水中コンクリート用セメント混和材に使用されるポリアルキルアリルスルホン酸塩は、特に限定されるものではないが、ナトリウムやカリウムの金属塩が一般的である。これらは液体、粉体何れの形態のものも使用可能である。ポリアルキルアリルスルホン酸塩の配合量は、特に限定されるものではないが、通常、セメント１００重量部に対して、０．１〜３重量部が好ましく、０．２〜２重量部がより好ましい。０．１重量部未満では増粘効果が少なく、３重量部を超えるとコンクリートの強度発現を阻害する場合がある。
【０００９】
本発明の水中コンクリート用セメント混和材に使用されるポリエチレンオキサイドは、特に限定されるものではないが、その分子量により増粘効果が異なり、通常、分子量が１００万〜５００万のものが好ましい。分子量が１００万未満では増粘効果が小さく、５００万を超えると増粘効果が大きく、コンクリートの圧送性が低下する場合がある。ポリエチレンオキサイドの配合量は、特に限定されるものではないが、通常、セメント１００重量部に対して０．００１〜０．５重量部が好ましく、０．００５〜０．３重量部がより好ましい。０．００１重量部未満では増粘効果が少なく、コンクリートが流れ易くなり過ぎる場合があり、０．５重量部を超えると粘性が大きくなり過ぎて、コンクリートの圧送に支障を来す場合がある。
【００１０】
本発明のポリアルキルアリルスルホン酸塩とポリエチレンオキサイドを含有してなる水中コンクリート用セメント混和材をセメントに添加したコンクリートは、型枠の隙間やひび割れ等の隙間から流れ出たり、材料分離を生じることはない。又、本発明の水中コンクリート用セメント混和材は、水と混練りすると同時に増粘するため、混練りを短時間で行う必要があり、例えば、昆練り時間の短い連続練りミキサを用いることが好ましい。しかしながら、圧送距離が長くなるとコンクリートの粘性が高くなり、施工性が損なわれ、充填不良の原因となる。そこで、ポリアルキルアリルスルホン酸塩とポリエチレンオキサイドを別々に圧送して、先端で合流混合することにより、この問題点が解消されることを見出し、本発明のコンクリートの製造方法を完成するに至った。即ち、セメント混和材の２成分の内、どちらか一方の成分をセメントに添加して圧送し、もう一方を別の経路で圧送し、それぞれを先端で合流混合させるコンクリートの製造方法である。特に限定されるものではないが、コンクリートの圧送性や合流混合性等からセメントにポリエチレンオキサイドを添加する方法が好ましい。
【００１１】
合流混合の方法としては、Ｙ字管等の混合管を使用する方法、二重管を使用する方法、及び液をシャワー状に合流混合させるインレットピースを使用する方法等がある。又、合流混合後の管中にスパイラル状のミキサをセットした静止型混合器で、更に混合する方法もある。
【００１２】
本発明では、更にセメントとは別に圧送して先端で合流混合する成分に、急結材を添加することが可能である。急結材としては、アルミン酸塩、硫酸塩、炭酸塩及びケイ酸塩等のアルカリ金属塩、並びにカルシウムアルミネート等がある。これらの内、凝結性や強度発現性の点から、カルシウムアルミネートが好ましい。カルシウムアルミネートは、単独でも急結材として使用できるが、通常、石膏やアルミン酸塩、硫酸塩及び炭酸塩等のアルカリ金属の無機塩と併用される。これらの内、石膏が好ましい。石膏には二水石膏、半水石膏及び無水石膏があるが、無水石膏がより好ましい。石膏の配合量は、カルシウムアルミネート１００重量部に対して、２０〜２５０重量部が好ましく、より好ましくは７５〜１５０重量部である。２０重量部未満では強度発現が悪く、２５０重量部を超えてもその効果は変わらない。
【００１３】
急結材の配合量は、セメント１００重量部に対して４〜３０重量部が好ましく、５〜２０重量部がより好ましい。４重量部未満では凝結が十分に得られない場合あり、３０重量部を超えてもその効果は変わらない。
【００１４】
急結材は、均一に混合できる面や輸送のし易さから、水と混合した懸濁液や水溶液にして用いることが好ましい。混合する水の量は、特に限定されるものではないが、通常、急結材１００重量部に対して、１００〜２００重量部が好ましい。１００重量部未満では、流動性が悪く輸送が困難になる場合があり、２００重量部を超えると懸濁液が材料分離する場合がある。急結材を使用することにより、減水剤や水溶性ポリマーによるセメントの水和遅延効果を抑制し、型枠の隙間やひび割れ等の隙間からコンクリートが流れ出したりすることを防止し、充填性を更に改善することが出来る。
【００１５】
本発明で使用するセメントは、特に限定されるものではなく、通常のセメントが使用される。具体的には普通、早強及び超早強等の各種ポルトランドセメント、これらにシリカ、スラグ及びフライアッシュ等を混合した各種混合セメントが挙げられる。
【００１６】
セメントと混合する水は、特に限定されるものではないが、通常、清水が用いられる。水の配合量は、特に限定されるものではないが、通常、セメント１００重量部に対して、４０〜１００重量部が好ましい。４０重量部未満ではコンクリートの流動性が悪くなる場合があり、１００重量部を超えるとコンクリートの強度発現が遅れる場合がある。
【００１７】
セメントと水の他に、モルタル、コンクリートを作製するため、砂や砂利等の骨材が使用されるが、これらは特に限定されるものではなく、一般に使用されているものが使われる。更に、市販されている各種セメント混和材やセメント混和剤を、本発明の効果を阻害しない範囲で併用することが可能である。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例に基づいて更に説明する。
【００１９】
参考例１
表１に示す配合の、本発明のポリアルキルアリルスルホン酸塩とポリエチレンオキサイドを含有してなる水中コンクリート用セメント混和材について、セメント１００重量部に対して水７０重量部を加えて作製したセメントペーストで性能を評価した。セメントペーストは、セメント混和材中の２成分のどちらか一方の成分をセメントに混合して、先端に設けたＹ字管の主管にポンプ圧送すると同時に、もう一方の成分を水に分散して、別経路でポンプ圧送し先端に設けたＹ字管の一方に供給した。その後、連続ミキサ（ノリタケカンパニーリミテド社製スタテックミキサ）で混練りしながら、セメントペーストを作製し、水を高さ１５ｃｍまで満たした高さ３０ｃｍ、縦４５ｃｍ、横４５ｃｍの角形の型枠に充填した。セメントペーストが硬化した後、型枠を脱型してセメントペーストの充填率を測定し、充填性を評価した。尚、比較のため、本発明のセメント混和材を使用しないセメントペーストについて、同様な実験を行った。その結果を表１に示す。
【００２０】
〈使用材料〉
セメント：市販高炉セメントＢ種
水：清水
ポリアルキルアリルスルホン酸塩：市販品（ナトリウム塩）
ポリエチレンオキサイド：市販品（分子量２００万）
〈測定方法〉
充填率：型枠の容積とセメントペーストの比重から計算した重量と、実際に充填されたセメントペーストの重量の比（百分率）である。
【００２１】
【表１】

【００２２】
本発明に依れば、水が存在する状態におけるセメントペーストの充填性は、比較例と比べ充填率が高く良好であることが確認された。
【００２３】
実施例１
参考例１の実験No.1-15において、遅延剤２％を添加したカルシウムアルミネート系急結材１００重量部に対して、水１００重量部を加えて作製したスラリーにポリアルキルアリルスルホン酸塩を添加し、ポリエチレンオキサイドをセメントに混合した以外は、参考例１と同様に行った。尚、充填性を確認するため、セメントペーストを水を高さ１５ｃｍまで満たした高さ３０ｃｍ、縦４５ｃｍ、横４５ｃｍの角形の型枠に充填した。
【００２４】
セメントペーストは、約２０分後に硬化した。充填後１時間経った時点で、型枠を脱型して充填材の充填状況を観察したところ、セメントペーストが型枠の隙間から流れ出ること無く、材料分離や空隙が無いことを確認した。
【００２５】
〈使用材料〉
カルシウムアルミネート系急結材：カルシウムアルミネート１００重量部に対して無水石膏１００重量部を配合したもの。
【００２６】
参考例２
Ｇmax＝１３ｍｍ、Ｗ／Ｃ＝５８％、ｓ／ａ＝４０％、単位セメント量＝３８０ｋｇ／ｍ3のコンクリート配合において、分子量１７０万のポリエチレンオキサイドをセメント１００重量部に対して０．１重量部添加し、パン型強制練りミキサで昆練りしたコンクリートを、先端に設けたＹ字管の主管にポンプ圧送すると同時に、５０％水溶液のポリアルキルアリルスルホン酸ナトリウムをコンクリート中のセメント１００重量部に対して２重量部となるように、別経路でポンプ圧送し、先端に設けたＹ字管の一方に供給して作製したコンクリートを、水中に浸漬してある直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱の型枠に充填した。
【００２７】
充填したコンクリートの品質を評価するため、２８日後に圧縮強度を測定したところ、２３Ｎ／ｍｍ²を示した。また、コンクリートが型枠の隙間から流れ出たり、材料分離したりすることがなく、安定した品質であることが判った。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の水中コンクリート用セメント混和材及びそれを用いたコンクリートの製造方法により、コンクリートが型枠の隙間やひび割れ等の隙間から流れ出すことがなく、水中や地下の空隙等水が存在する場所に施工する場合でも、材料分離することなく安定した品質のものができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cement admixture for underwater concrete used in the fields of civil engineering and architecture, and a method for producing concrete using the same. In the present invention, “concrete” is a general term for cement paste, mortar, and concrete.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in water concrete, inorganic admixtures such as silica gel and bentonite, water reducing agents, AE water reducing agents and the like have been used to improve workability and prevent material separation.
[0003]
However, these concretes are easy to pour at the time of construction, but are easy to cause material separation, and concrete flows out from gaps such as mold gaps and cracks, and is constructed in places where water exists such as underwater and underground gaps. When doing so, the concrete was separated and the material of stable quality could not be made.
[0004]
Therefore, as a method to prevent material separation of concrete, the quality standard of underwater non-separable admixture was established as the Japan Society of Civil Engineers standard. A cement admixture comprising an inorganic salt, calcium aluminate, a thickener, and a water reducing agent has been developed (Japanese Patent Laid-Open No. 5-9049). However, there is a problem in that the viscosity of the material is too large and the workability of the concrete is lowered.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As a result of various studies to solve the above problems, the present inventor has completed the present invention by obtaining knowledge that can solve the above problems by using a specific cement admixture for underwater concrete and a method for producing concrete using the same. It came to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is a cement admixture for underwater concrete comprising polyalkylallylsulfonate and polyethylene oxide, and a method for producing concrete using the same. In producing concrete, two components of the cement admixture are used. and among, by adding either component to the cement pumping, pumping the other in a different path, upon merges mixing each at the tip, the components for pumping a different path than the cement, quick-setting A material is added , and 0.2 to 2 parts by weight of the polyalkylallyl sulfonate, 0.005 to 0.3 parts by weight of the polyethylene oxide, 100 parts by weight of the cement with respect to 100 parts by weight of the cement. When construction is performed in water or in a place where water is present, 5 to 20 parts by weight are blended out. Ri manufacturing method der of Rukoto no concrete, quick-setting material is a manufacturing method of the concrete is obtained by mixing the gypsum to calcium aluminate.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[0008]
The polyalkylallyl sulfonate used in the cement admixture for underwater concrete of the present invention is not particularly limited, but sodium or potassium metal salts are generally used. These can be used in either liquid or powder form. The blending amount of the polyalkylallyl sulfonate is not particularly limited, but is usually preferably 0.1 to 3 parts by weight and more preferably 0.2 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement. . If it is less than 0.1 part by weight, the thickening effect is small, and if it exceeds 3 parts by weight, the strength of the concrete may be inhibited.
[0009]
The polyethylene oxide used in the cement admixture for underwater concrete of the present invention is not particularly limited, but the effect of thickening varies depending on the molecular weight, and those having a molecular weight of 1,000,000 to 5,000,000 are usually preferred. If the molecular weight is less than 1,000,000, the thickening effect is small, and if it exceeds 5,000,000, the thickening effect is large, and the pumpability of concrete may decrease. Although the compounding quantity of a polyethylene oxide is not specifically limited, Usually, 0.001-0.5 weight part is preferable with respect to 100 weight part of cement, and 0.005-0.3 weight part is more preferable. If the amount is less than 0.001 part by weight, the thickening effect is small, and the concrete may flow too easily. If the amount exceeds 0.5 part by weight, the viscosity becomes too large, which may hinder the pumping of the concrete.
[0010]
Concrete in which the cement admixture for underwater concrete comprising the polyalkylallyl sulfonate and polyethylene oxide of the present invention is added to cement does not flow out from gaps such as mold gaps or cracks, and may cause material separation. Absent. Further, the cement admixture for underwater concrete of the present invention thickens simultaneously with kneading with water, so it is necessary to knead in a short time. For example, it is preferable to use a continuous kneading mixer with a short kneading time. . However, if the pumping distance is increased, the viscosity of the concrete is increased, the workability is impaired, and filling failure is caused. Therefore, the polyalkylallyl sulfonate and the polyethylene oxide were separately pumped separately and merged and mixed at the tip to find that this problem was solved, and the concrete production method of the present invention was completed. . That is, it is a concrete manufacturing method in which one of the two components of the cement admixture is added to the cement and pumped, the other is pumped by another route, and each is merged and mixed at the tip. Although not particularly limited, a method in which polyethylene oxide is added to cement is preferable from the viewpoint of concrete pumpability and merging and mixing properties.
[0011]
As a method of merging and mixing, there are a method of using a mixing tube such as a Y-shaped tube, a method of using a double tube, a method of using an inlet piece for merging and mixing liquids in a shower shape, and the like. There is also a method of further mixing with a static mixer in which a spiral mixer is set in the tube after the merging and mixing.
[0012]
In the present invention, it is also possible to add a quick setting material to a component that is pumped separately from the cement and mixed and mixed at the tip. Examples of the quick setting material include alkali metal salts such as aluminate, sulfate, carbonate and silicate, and calcium aluminate. Of these, calcium aluminate is preferable from the viewpoints of setting properties and strength development. Calcium aluminate can be used alone as a quick-setting material, but is usually used in combination with an alkali metal inorganic salt such as gypsum, aluminate, sulfate and carbonate. Of these, gypsum is preferred. The gypsum includes dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, and anhydrous gypsum, and anhydrous gypsum is more preferable. As for the compounding quantity of gypsum, 20-250 weight part is preferable with respect to 100 weight part of calcium aluminates, More preferably, it is 75-150 weight part. If the amount is less than 20 parts by weight, the strength development is poor.
[0013]
The blending amount of the quick setting material is preferably 4 to 30 parts by weight, more preferably 5 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 4 parts by weight, the condensation may not be sufficiently obtained. If the amount exceeds 30 parts by weight, the effect does not change.
[0014]
The rapid setting material is preferably used as a suspension or aqueous solution mixed with water from the viewpoint of uniform mixing and ease of transportation. The amount of water to be mixed is not particularly limited, but is usually preferably 100 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the quick setting material. If the amount is less than 100 parts by weight, the fluidity may be poor and transportation may be difficult. If the amount exceeds 200 parts by weight, the suspension may be separated. By using a quick setting material, the hydration delay effect of cement due to water-reducing agent and water-soluble polymer is suppressed, and concrete is prevented from flowing out from gaps such as mold gaps and cracks, further increasing the filling properties. It can be improved.
[0015]
The cement used in the present invention is not particularly limited, and ordinary cement is used. Specifically, various portland cements such as early strength and ultra-early strength, and various mixed cements in which silica, slag, fly ash, and the like are mixed are included.
[0016]
Although the water mixed with cement is not particularly limited, fresh water is usually used. Although the compounding quantity of water is not specifically limited, Usually, 40-100 weight part is preferable with respect to 100 weight part of cement. If it is less than 40 parts by weight, the fluidity of the concrete may be deteriorated, and if it exceeds 100 parts by weight, the development of the strength of the concrete may be delayed.
[0017]
In addition to cement and water, aggregates such as sand and gravel are used for producing mortar and concrete, but these are not particularly limited, and those generally used are used. Further, various cement admixtures and cement admixtures that are commercially available can be used in combination as long as the effects of the present invention are not impaired.
[0018]
【Example】
Hereinafter, further description will be given based on examples of the present invention.
[0019]
Reference example 1
Cement paste prepared by adding 70 parts by weight of water to 100 parts by weight of cement for the cement admixture for underwater concrete comprising the polyalkylallyl sulfonate of the present invention and polyethylene oxide having the composition shown in Table 1. The performance was evaluated. The cement paste mixes one of the two components in the cement admixture with cement and pumps it to the main pipe of the Y-shaped pipe provided at the tip. At the same time, the other component is dispersed in water. Pumped by another route and supplied to one of the Y-tubes provided at the tip. Then, while kneading with a continuous mixer (Static mixer manufactured by Noritake Co., Ltd.), a cement paste is prepared and filled into a square mold with a height of 30 cm, a height of 45 cm, and a width of 45 cm filled with water up to 15 cm. did. After the cement paste hardened, the mold was removed and the filling rate of the cement paste was measured to evaluate the filling property. For comparison, the same experiment was performed on a cement paste not using the cement admixture of the present invention. The results are shown in Table 1.
[0020]
<Materials used>
Cement: Commercial blast furnace cement Type B water: Shimizu polyalkylallyl sulfonate: Commercial product (sodium salt)
Polyethylene oxide: Commercial product (Molecular weight 2 million)
<Measuring method>
Filling ratio: The ratio (percentage) of the weight calculated from the volume of the mold and the specific gravity of the cement paste and the weight of the cement paste actually filled.
[0021]
[Table 1]

[0022]
According to the present invention, it was confirmed that the filling property of the cement paste in the presence of water has a high filling rate as compared with the comparative example.
[0023]
Example 1
In Experiment No. 1-15 in Reference Example 1, polyalkylallyl sulfonate was added to a slurry prepared by adding 100 parts by weight of water to 100 parts by weight of calcium aluminate-based quick-setting material to which 2% of a retarder was added. Was added in the same manner as in Reference Example 1 except that polyethylene oxide was mixed with cement. In order to confirm the filling property, the cement paste was filled in a rectangular mold having a height of 30 cm, a height of 45 cm, and a width of 45 cm filled with water up to a height of 15 cm.
[0024]
The cement paste hardened after about 20 minutes. At 1 hour after filling, the mold was removed from the mold and the filling condition of the filler was observed. As a result, the cement paste did not flow out of the gap between the molds, and it was confirmed that there was no material separation or voids.
[0025]
<Materials used>
Calcium aluminate quick setting material: 100 parts by weight of calcium aluminate blended with 100 parts by weight of anhydrous gypsum.
[0026]
Reference example 2
In concrete blending with Gmax = 13mm, W / C = 58%, s / a = 40%, unit cement amount = 380 kg / m3, 0.1 parts by weight of polyethylene oxide having a molecular weight of 1.7 million is added to 100 parts by weight of cement. In addition, the concrete kneaded with a pan-type forced kneading mixer is pumped to the main pipe of the Y-shaped pipe provided at the tip, and at the same time, 50% aqueous sodium polyalkylallyl sulfonate is added to 100 parts by weight of cement in the concrete. A cylinder form with a diameter of 10 cm and a height of 20 cm, in which concrete produced by pumping by another path and supplying to one of the Y-shaped tubes provided at the tip is immersed in water so as to be 2 parts by weight Filled.
[0027]
In order to evaluate the quality of the filled concrete, the compressive strength was measured after 28 days, and it was 23 N / mm ² . In addition, it was found that the concrete did not flow out of the gaps in the formwork or separated from the material, so that the quality was stable.
[0028]
【The invention's effect】
With the cement admixture for underwater concrete of the present invention and the method for producing concrete using the same, the concrete does not flow out from gaps such as mold gaps and cracks, and construction is performed in places where water exists such as underwater and underground gaps. Even when doing so, a stable quality can be achieved without material separation.

Claims

When manufacturing concrete , either one of polyalkylallylsulfonate and polyethylene oxide , which are cement admixtures for underwater concrete, is added to the cement and pumped, and the other is pumped by another route. In addition, when each of them is merged and mixed at the tip, a quick-setting material is added to a component that is pumped by a route different from that of the cement, and the polyalkylallyl sulfonate 0 is added to 100 parts by weight of the cement. .2 to 2 parts by weight, 0.005 to 0.3 parts by weight of the polyethylene oxide, 5 to 20 parts by weight of the quick setting material, and when the construction is performed in a place where water or water is present, A method of manufacturing concrete that does not flow out of gaps or cracks or cause material separation .

The method for producing concrete according to claim 1, wherein the quick setting material is a mixture of calcium aluminate and gypsum.