JP4551099B2 - Ｐｃグラウト材用混和剤及びｐｃグラウト材 - Google Patents
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Description
本発明は、ＰＣグラウト材用混和剤及びＰＣグラウト材に関する。
近年、プレストレストコンクリート構造物において、シース内に充填するＰＣグラウト材の充填不良が問題となっている。この充填不良の原因の一つとして、ＰＣ鋼材の下り勾配部におけるＰＣグラウト材の先流れ現象が挙げられる。先流れ現象とは、シース内にＰＣグラウト材を流したときに、流れの先頭端が先流れし、シース内に空隙ができる現象である。
図２（ａ）〜（ｃ）は先流れ現象の説明図である。シース２１内にＰＣグラウト材２２が矢印２５で示すように注入されると、シース２１の曲り等に応じて図２（ａ）に示すようにＰＣグラウト材２２の流れの先頭端が鋭い角度で速やに流れ、先流れ２３を生ずる。先流れ２３は、図２（ｂ）に示すとおり下り勾配が終了した位置付近で解消し、流れの先頭端がシース内に充満し、その後方の空気の抜け道をふさぐ。その結果図２（ｂ）、（ｃ）に示すようにシース２１内にＰＣグラウト材が充填されない空隙の区域２６が生ずる。
このようなＰＣグラウト材の先流れ現象を抑制するためには、ＰＣグラウト材の降伏値および塑性粘度を大きくすることが有効である。従って、現在使用されている主なＰＣグラウト材には、セルロース系、水溶性高分子エーテル系等の増粘剤が添加され、降伏値と塑性粘度が大きくなるように調整されている（例えば、非特許文献１参照。）。
これらの増粘剤は、ＰＣグラウト材の降伏値よりも、塑性粘度をより大きく向上させる。そのため、前述の増粘剤を用いたＰＣグラウト材は粘性が大きくなり、ポンプ圧送性や施工性（充填速度）が低下する傾向にある。
また、セメント組成物の水和熱による温度上昇を抑制し、遅延性を改良し、コンクリートのひび割れを防止する技術として化工澱粉を含有させたセメント組成物がある（例えば、特許文献１、２参照。）。
「プレストレストコンクリート」Ｖｏｌ．４３ Ｎｏ．５、２００１年９月 Ｐ７１〜８０ 特開平６−３０５７９９号公報（第２−５頁）
特開２００２−１３７９５１号公報（第２−４頁）
「プレストレストコンクリート」Ｖｏｌ．４３ Ｎｏ．５、２００１年９月 Ｐ７１〜８０
前述のように、シース内に充填するＰＣグラウト材の先流れ現象を防止するために、ＰＣグラウト材の降伏値と塑性粘度をともに大きくする増粘剤が用いられているが、塑性粘度が大きくなると、ポンプ圧送性や施工性が低下する。
そこで、塑性粘度をそれほど増加させることなくＰＣグラウト材の降伏値のみを大きくできるＰＣグラウト材用混和剤が希求されている。
本発明はこのようなポストテンション方式のプレストレストコンクリートにおいて用いる、新規なＰＣグラウト材用混和剤及びＰＣグラウト材を提供することを目的とする。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とするＰＣグラウト材用混和剤、及びＰＣグラウト材である。尚、「ＰＣグラウト」とは、ポストテンション方式プレストレストコンクリート構造における、コンクリート硬化後にＰＣ鋼材を挿通するダクト（シース）と該ダクトに挿通されたＰＣ鋼材との空隙に充填するセメント系グラウトである。
すなわち、本発明は、変性でんぷんよりなることを特徴とするＰＣグラウト材用混和剤を提供する。また、本発明はセメント系粉体、減水剤、混練水、及び、上記変性でんぷんよりなるＰＣグラウト材用混和剤を含むことを特徴とするＰＣグラウト材である。
この場合にさらに、膨張材、アルミ粉、石灰石微粉末、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ及び砂からなる群から選ばれた１又は複数の材料を含むＰＣグラウト材としてもよく、前記混練水１００質量部に対し、前記混和剤を０．０１〜５質量部とするとよい。混練水１００質量部に対して０．０１質量部を下まわると先流れ現象を改善する効果がなく、５質量部を越えると施工性が悪化するので、上下限を０．０１〜５質量部とした。さらに好ましい範囲はＰＣグラウトの降伏値を勘案すると、０．１〜１質量部である。
また、上記ＰＣグラウト材において、前記セメント系粉体は、ポルトランドセメント、又は、ポルトランドセメントにフライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフューム及び、天然鉱物からなる群から選ばれた１又は２以上の粉体を混合したセメント系粉体である。
本発明によれば、ＰＣグラウト材の塑性粘度をそれほど大きくすることなく、降伏値のみを大きくすることができ、すぐれた充填性を有するＰＣグラウト材を得ることができる。
変性でんぷんからなるでんぷん系ＰＣグラウト材用混和剤を使用することにより、ＰＣグラウト材のポンプ圧送性や施工性を低下させることなく、先流れ現象を抑制することができ、充填性が良好なＰＣグラウト材を製造することが可能となった。
本発明は、でんぷん及び／又は変性でんぷんよりなるＰＣグラウト材用混和剤である。でんぷんは、乾式でＰＣグラウト材の材料中に混入してもよい。また、通常、でんぷんは水溶性ではないので、水中にスラリー状態に懸濁させて用いることとしてもよいが、水溶性のでんぷんに変性させた変性でんぷんとして用いることとしてもよく、またこれらを混合して用いてもよい。
本発明のＰＣグラウト材は、セメント系粉体、減水剤、水、及び、でんぷん系ＰＣグラウト材用混和剤を含むものである。
本発明で使用されるでんぷん系ＰＣグラウト材用混和剤としては、でんぷん及び／又は変性でんぷんを用いることができる。従来のセルロース系や水溶性高分子エーテル系等の増粘剤と併用することも可能である。本発明のでんぷん系ＰＣグラウト材用混和剤は、高い効果を得るには水に可溶な変性でんぷんを用いるのが望ましい。
変性でんぷんとしては、α化でんぷん、エーテル化でんぷん、エステル化でんぷん、酵素変性でんぷん等を用いることができる。でんぷん及び／又は変性でんぷんの原料は特に限定されるものはなく、タピオカ、馬鈴薯、トウモロコシ、小麦、天然ガム等を原料とするでんぷん及び／又は変性でんぷんを使用することができる。
でんぷん系ＰＣグラウト材用混和剤は粉末状又は液状のどちらでも使用可能である。液状のでんぷん系ＰＣグラウト材用混和剤は、粉末状のでんぷん系ＰＣグラウト材用混和剤を水または強アルカリ水溶液（例えば、水酸化ナトリウム水溶液）で溶かすことによって得られる。
セメント系粉体の種類は限定されるものでなく、普通ポルトランドセメント、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、低熱ポルトランドセメント等の各種ボルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメントを使用することが出来る。また、高炉セメントやフライアッシュセメントの規格とは異なる量の高炉スラグ微粉末、フライアッシュなどを混合したセメントを用いてもよい。
なお、前記セメント系粉体が、ポルトランドセメント、又はポルトランドセメントにフライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフューム及び、天然鉱物からなる群から選ばれた１又は２以上の粉体を混合した混合粉体であってもよい。
なお、ＰＣグラウト材の早期強度を向上させようとする場合は、早強ポルトランドセメントを用いることが望ましい。ＰＣグラウト材の流動性を向上させようとする場合は、高ピーライトセメントや中庸熱セメント又は低熱ポルトランドセメントを使用することができる。シリカフュームがプレミックスされているセメントは、シリカフュームの分散性がよく、優れた流動性が得られる。
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、ポリカルポン酸系のＡＥ減水剤、高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。減水剤の配合量は、ＰＣグラウト材の流動性、材料分離抵抗性、凝結時間、硬化後の強度、さらにはコスト等から、セメント１００質量部に対し、固形分換算で０．０５〜３質量部が望ましい。なお、減水剤は液状又は粉末状どちらでも使用可である。
本発明のでんぷん系ＰＣグラウト材用混和剤を用いたＰＣグラウト材の製造方法は、特に限定するものではないが、施工性の観点からを考慮すると、減水剤、でんぷん系ＰＣグラウト材用混和剤および混練水をＰＣグラウト材ミキサに投入し、しばらく撹拌した後にセメント系粉体を投入して練り混ぜることが望ましい。
本発明のＰＣグラウト材の練混ぜに用いるミキサは、通常のＰＣグラウト材の練混ぜに用いられるものであれば、いずれのタイプでもよい。練混ぜ性能を考慮すると、回転翼式で羽の回転数が１０００ｒｐｍ以上のミキサが望ましい。
本発明のでんぷん系ＰＣグラウト材用混和剤を用いたＰＣグラウト材の注入は、通常のＰＣグラウト材と同様、ダイヤフラム式、スネーク式、スクイズ式又はピストン式のＰＣグラウト材ポンプにより行うことができる。
以上説明した本発明のでんぷん系ＰＣグラウト材用混和剤を混入したＰＣグラウト材は、従来のＰＣグラウト材に比べて粘性が小さく、施工性が良好な上に、先流れを防止することができ、シース内に充填される充填性が非常に良好である。
以下、実施例により本発明を説明する。実施例のＰＣグラウト材の使用材料及び配合は表１および表２に示すとおりである。
ＰＣグラウト材（セメントペースト）の練混ぜ方法としては、先ずミキサー内にセメント、ＰＣグラウト材用混和剤、高性能減水剤、水を投入し、１８０秒撹拌した後、ＰＣグラウト材の練上り完了とした。減水剤はあらかじめ混練水に添加した。
ＰＣグラウト材の塑性粘度および降伏値は、二重円筒型回転粘度計により測定した。測定時のせん断速度は、０ｓｅｃ−１から５０ｓｅｃ−１まで３００秒で等加速度で上昇させた。
粘度測定の結果得られたＰＣグラウト材の塑性粘度（ｍＰａ・ｓｅｃ）を横軸に取り、降伏値（Ｐａ）を縦軸にとって、その関係を図１および表３に示した。曲線１０はでんぷん系ＰＣグラウト材用混和剤としてα化でんぷんを添加したＰＣグラウト材、曲線１１はエーテル化でんぷんを添加したＰＣグラウト材、曲線１２はセルロース系増粘剤を添加したＰＣグラウト材、曲線１３はα化でんぷんとセルロース系増粘剤との混合物を用いたＰＣグラウト材の特性をそれぞれ示す曲線である。実施例のでんぷん系ＰＣグラウト材用混和剤を用いたＰＣグラウト材（曲線１０、１１）はセルロース系増粘剤を使用したＰＣグラウト材（曲線１２）に比べ、塑性粘度の増加は少なく、降伏値のみが大きくなっている。良好な充填性を有するＰＣグラウトの降伏値は１０〜５０Ｐａであることから、でんぷん系増粘剤の添加量は混練水１００質量部に対し０．１〜１質量部程度が望ましい。
したがって、でんぷん系のＰＣグラウト材用混和剤を使用することによって、ＰＣグラウト材のポンプ圧送性や施工性を低下させることなく、先流れ現象を抑制することができ、シース内充填性が非常にすぐれたＰＣグラウト材を得ることができる。
１０〜１３ 曲線
２１ シース
２２ ＰＣグラウト材
２３ 先流れ
２５ 矢印
２６ 空隙の区域
２１ シース
２２ ＰＣグラウト材
２３ 先流れ
２５ 矢印
２６ 空隙の区域
Claims (5)
- 変性でんぷんよりなることを特徴とするＰＣグラウト材用混和剤。
- セメント系粉体、減水剤、混練水及び請求項１記載のＰＣグラウト材用混和剤を含むことを特徴とするＰＣグラウト材。
- さらに、膨張材、アルミ粉、石灰石微粉末、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ及び砂からなる群から選ばれた１又は複数の材料を含むことを特徴とする請求項２記載のＰＣグラウト材。
- 前記混練水１００質量部に対し、前記混和剤を０．０１〜５質量部としたことを特徴とする請求項２又は３記載のＰＣグラウト材。
- 前記セメント系粉体が、ポルトランドセメント、又はポルトランドセメントにフライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフューム及び、天然鉱物からなる群から選ばれた１又は２以上の粉体を混合した混合粉体であることを特徴とする請求項２又は３記載のＰＣグラウト材。
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