JP4583220B2 - 超速硬コンクリートの流動性改善方法及び超速硬コンクリート用流動性改善剤 - Google Patents

Description

本発明は、超速硬コンクリートの流動性改善方法及び超速硬コンクリート用流動性改善剤に関し、特に凝結遅延剤添加率が多くなる高温雰囲気下における超速硬コンクリートの流動性改善方法及び当該流動性改善方法に使用される超速硬コンクリート用流動性改善剤に関する。

従来より、超速硬コンクリートは、短時間で強度を発現させることができるため、道路工事等の補修等、種々の用途で使用されている。
具体的には、例えば、超速硬コンクリートに使用される超速硬セメントの多くは、外気温が５℃程度でも３時間後に所要の強度を発現するように設計されており、夏季期間等の高温雰囲気下では、その強度発現性はもっと短時間で発現される。
このように、従来の超速硬コンクリートは、硬化時間が短いため、通常、種々の凝結遅延剤を適量添加しており、外気雰囲気温度および材料温度に適合した量を添加することによって、幅広い温度域で使用可能となるように、超速硬コンクリートの凝結時間を調節して使用されている。
ここで、生コンプラントなどで製造される通常のコンクリートは、時季の温度変化などへの対応として、混和剤添加率を調整し、所定のスランプを有するコンクリートとしている。
また定置プラントで大量のコンクリートを出荷していることから、一日の中での温度変化へも経験などを生かし、混和剤添加率を調整して、所定のスランプを有するコンクリートを即座に出荷可能としている。

しかし、超速硬コンクリートは、前述のように、雰囲気温度に合わせた量の凝結遅延剤の添加を前提として材料設計された超速硬セメントを使用するため、凝結遅延剤の添加率を変化させた場合、特に高温時に添加率を増加した場合には、コンクリートの粘性増加が顕著となる。
超速硬セメント組成物の流動性を高めるために、ナフタレンスルホン酸系、トリアジン系、リグニン系等の流動化剤を添加する方法もあるが、これらの流動化剤を超速硬コンクリートに用いても、通常の普通ポルトランドセメントに添加した場合と比較すると流動化作用は小さく、期待する流動性が得られないという欠点がある。

つまり、超速硬コンクリートは温度変化によってスランプ値が変動することに加え、温度変化に対応した可使時間を得るために添加する遅延剤添加率によってもスランプ値が変動する。
これを高性能減水剤等の混和剤添加率によって調整し、所定のスランプ値を有するコンクリートとして出荷することは大変難しく、煩雑な作業となっている。

更に、凝結遅延剤を添加した超速硬コンクリートにおいても、例えば、２５℃を超えるような比較的高い雰囲気温度下では、ポルトランドセメントを用いたコンクリートなどと同様に、流動性の確保が難しくなるとともに、超速硬コンクリートの使用可能時間を確保するための凝結遅延剤の添加量が多くなってしまうという問題がある。

ここで、凝結遅延剤を添加することにより、超速硬コンクリートの粘性は増加するが、使用雰囲気温度が低温から常温域であれば、所定の使用可能時間を得るために必要な凝結遅延剤の添加量はさほど多くなくてもよく、粘性の上昇もそれほど大きくはない。
しかし、使用雰囲気温度が２５℃を超えるような高温雰囲気の場合には、凝結遅延剤の添加率増加に起因する粘性の増加が大きくなり、その結果施工性を損なうという問題が生じる。

超速硬コンクリートは、一般的に移動式プラントにおいて製造される。
移動式プラントは移動中の振動などにより影響を受けるため、できるだけ簡素なシステムによって構成されているとともに、緊急工事（事前の雰囲気温度予測が難しい）や夜間工事（施工中の雰囲気温度変化が著しい）に使用されるコンクリートであることから、高性能減水剤等の混和剤添加率を雰囲気温度の変化に合わせて、その都度調整して対応することは難しい場合がある。
このような場合、混練水の量を調整してスランプ調整を行う方法も用いられているが、これはコンクリートの配合が変化することとなり、硬化したコンクリートの物性に影響を及ぼす可能性があるため、好ましくない

このような問題点に鑑み、特開平１０−７４４６号公報には、特定の構造を有するポリオキシアルキレン化合物及び無水マレイン酸を必須成分とする共重合体及び当該共重合体等を含む減水剤と、オキシカルボン酸、ホスホン酸及びこれらの誘導体を含む遅延剤を組み合わせた添加剤をセメントに添加して、流動性を改善することが記載されている。

また、特開平６−１８３８１２号公報には、超速硬セメントに、高性能減水剤０．２〜１．００重量％、リグニン系遅延剤０．２０〜１．２０重量％及びオキシカルボン酸系遅延剤０．０１〜０．３０重量％配合してなる高流動性超速硬セメント組成物が開示されている。

しかし、これらのセメント組成物においても、例えば、２５℃を超えるような比較的高い雰囲気温度下では、凝結遅延剤等の添加剤の添加量が多くなってしまうとともに、期待する程度の流動性を得ることが困難である場合がある。
従って、高流動性と速硬性とを兼ね備え、高効率の施工性を実現するには不充分なものであった。
特開平１０−７４４６号公報 特開平６−１８３８１２号公報

本発明の目的は、上記問題点を解決すると共に、超速硬コンクリートにおいて、短時間での強度発現性を有すると共に、施工時、特に高温雰囲気下での施工時においても、高い流動性を有し、優れた施工性を確保することができる、超速硬コンクリートの流動性改善方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は、低温雰囲気から高温雰囲気まで、施工性に十分に優れるほぼ同一のフレッシュ性状、すなわちほぼ同一の流動性を得ることが可能となる、超速硬コンクリートの流動性改善方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は、本発明の超速硬コンクリートの流動性改善方法において、幅広い温度域、特に高温雰囲気においても、高い流動性を付与するのに有用に用いられる超速硬コンクリート流動性改善剤を提供することである。

本発明は、超速硬コンクリートに添加する凝結遅延剤の添加率の増加割合に応じて、一定割合でグルコン酸ナトリウムを添加することにより、低温雰囲気から高温雰囲気まで、ほぼ同一のフレッシュ性状、すなわち施工性が十分な高い流動性を得ることができることを見出し、達成されたものである。

本発明の超速硬コンクリート流動性改善方法は、超速硬コンクリートに、凝結遅延剤及びグルコン酸ナトリウムが配合され（但し、炭酸アルカリは含まない）、かかる配合は当該凝結遅延剤１００質量部に対してグルコン酸ナトリウムが８〜３８質量部添加されてなること特徴とする。
好適には、上記本発明の超速硬コンクリート流動性改善方法においては、超速硬コンクリート中に含有される超速硬セメントに対して、凝結遅延剤を０．０５〜１．５質量％添加することを特徴とし、更に好適には、上記本発明の載の超速硬コンクリート流動性改善方法において、凝結遅延剤はクエン酸及び／又はクエン酸ナトリウムであることを特徴とする改善方法である。

また、本発明の超速硬コンクリート用流動性改善剤は、凝結遅延剤及びグルコン酸ナトリウムを組み合わせてなり、当該凝結遅延剤１００質量部に対してグルコン酸ナトリウムを８〜３８質量部配合してなることを特徴とするものである。
好適には、前記本発明の超速硬コンクリート用流動性改善剤において、凝結遅延剤は、
クエン酸及び／又はクエン酸ナトリウムとするものである。

本発明の超速硬コンクリートの流動性改善方法は、超速硬コンクリートを打設するに際し、環境温度が変化した場合であっても雰囲気温度に依存されずに、ほぼ一定の高い流動性を確保することができ、所定のスランプ値を有するコンクリートを供給することが可能となる。
したがって、超速硬コンクリートを用いる打設時には、施工性に優れ、その後はただちに短時間で強度を発現することができることとなる。
また、本発明の超速硬コンクリート流動性改善剤は、上記本発明の超速硬コンクリートの流動性改善方法に有効に用いることができ、２５℃以上の高温雰囲気になる場合であっても単位水量を増加させることなく流動性を確保し、スランプロスが少なくなり、したがって、幅広い雰囲気温度でほぼ一定の高い流動性を、超速硬コンクリートに付与することができる。

本発明を次の好適例により説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明の超速硬コンクリート流動性改善方法は、超速硬コンクリートに、凝結遅延剤及びグルコン酸ナトリウムが配合されるものである。
このように、超速硬コンクリートに、添加される凝結遅延剤の添加率の増加割合に応じて、一定割合でグルコン酸ナトリウムを添加することにより、低温雰囲気から高温雰囲気まで、ほぼ同一のフレッシュ性状を付与することができることとなる。

かかる配合は、凝結遅延剤１００質量部に対して、グルコン酸ナトリウムが８〜３８質量部の割合である。
この量が８質量部より少ないと、高温雰囲気下になるほど練り上がり時のスランプが小さくなり、スランプの許容範囲（±２．５ｃｍ）を超えてしまう。
また３８質量部を超えると、グルコン酸ナトリウムの効果が大きくなりすぎるため、逆に高温時の練り上がり時のスランプが大きくなってしまう。
好適には、凝結遅延剤１００質量部に対して、グルコン酸ナトリウムを１５〜３３質量部とすることが望ましい。

本発明の超速硬コンクリート流動性改善方法に用いる凝結遅延剤としては、超速硬コンクリートの速硬性を消失することなく、所要の使用可能時間を確保できるものであれば、任意のものが使用でき、例えばクエン酸、酒石酸、リンゴ酸、ホウ酸、ヘプトン酸およびこれらの塩類などが挙げられる。
これらの凝結遅延剤は単独で用いてもあるいは２種類以混合して用いてもよい。

かかる凝結遅延剤は、超速硬コンクリート中に含有される超速硬セメントに対して、０．０５〜１．５質量％添加される。
凝結遅延剤は、超速硬コンクリートの性質上、雰囲気温度に合わせてその添加量を調整することを前提としている。

本発明の流動性改善方法に用いることができる超速硬コンクリートは、公知の水硬性の超速硬セメントに、細骨材、粗骨材及び水を配合して混練することにより得られる。
超速硬性セメントには、たとえば、１１ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＸ_２（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）を主成分とするものがあり、かかる成分を主成分とする超速硬性セメントを用いることで、凝結遅延剤及びグルコン酸ナトリウムとの配合において、上記本発明の効果を更に良好に発現できるものとなる。

また、かかる超速硬性セメントは、そのＳＯ_３／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）が０．６〜１．３、好ましくは０．９〜１．２５であることが好ましく、これはＳＯ_３／Ａｌ_２Ｏ_３（モル比）が前記範囲内であると、初期強度発現性、特に混練後３時間後の強度発現性に優れることとなる。

また、細骨材としては、コンクリートに使用される細骨材であれば使用可能である。
さらに、粗骨材としても、コンクリートに使用される粗骨材であれば使用可能である。

その他、超速硬コンクリートには、その他の添加剤、例えば、ＡＥ剤、消泡剤、乾燥収縮低減剤、防錆剤、発泡剤、膨張材などの混和材や、材料分離抵抗性を向上させるための増粘剤、炭素繊維や鋼繊維などの補強剤を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である（但し、炭酸アルカリは含まない）。

また、本発明の超速硬コンクリートへの、凝結遅延剤及びグルコン酸ナトリウムの添加順序は、均一に配合されれば特に制限されず、予め凝結遅延剤とグルコン酸ナトリウムとを混合した流動性改善剤を調製し、かかる流動性改善剤を超速硬コンクリートに混合しても、超速硬コンクリートを製造する過程において予め調製した前記流動性改善剤を添加しても、または、凝結遅延剤及びグルコン酸ナトリウムを超速硬コンクリートに添加しても、超速硬コンクリートを製造する過程において、凝結遅延剤及びグルコン酸ナトリウムを添加してもかまわない。

このように、混合の条件、混合機の種類などに限定はなく、それぞれの材料を施工時に混合して用いてもよいし、予め、その一部あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
混合装置としては、既存の任意の装置が使用可能であり、例えば、パン型強制ミキサ、二軸強制練りミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、ナイタミキサ、傾動ミキサ，連続練りミキサ等公知のものを用いることができる。
一般に、混練する際の水のセメントに対する配合割合は、使用する材料の種類や配合により変化させることができるため、一義的に決定されるものではないが、水／セメント（Ｗ／Ｃ）比で３０〜４５質量％であることが短期の強度発現性の点から好ましい。

本発明を次の実施例及び比較例により説明するが、これらに限定されるものではない。
使用材料
実施例及び比較例において、以下の表１に示す材料を用いた。

実施例１〜４、比較例１〜２
実施例１〜４及び比較例１〜２において、表１に示す超速硬セメント、細骨材、粗骨材、鋼繊維、減水剤及び水の各材料を用いて、表２に示す配合割合で各材料を配合して混練し、超速硬コンクリートを調製した。

表２中、Ｓ／ａは細骨材率を示し、具体的には、コンクリート中の全骨材量に対する細骨材の絶対容積比を百分率で表した値である。

次に、超速硬コンクリート用流動性改善剤を、表３に示す配合割合でそれぞれ調製して、上記調製した超速硬コンクリートに、各超速硬コンクリート用流動性改善剤を添加して混合した。
上記超速硬コンクリートへの、前記各超速硬コンクリート用流動性改善剤の添加量は、実施例１〜４及び比較例１〜２ともに、各雰囲気温度で一定として、凝結遅延剤添加率として表４に示す。
なお、表４に示す凝結遅延剤の添加率は、超速硬コンクリートへ前記各超速硬コンクリート用流動性改善剤を添加した際の、作業使用可能時間が４５分程度となるように調整した配合割合である。

上記表３の超速硬コンクリート流動性改善剤を表４に示す各添加率で添加して得られた超速硬コンクリートの、上記表４に示す各雰囲気温度におけるスランプ値を測定した結果を表５に示す。
なお、スランプ値は、「ＪＩＳ Ａ １１０１ コンクリートのスランプ試験方法」により測定した値である。

実施例５〜８、比較例３〜４
超速硬コンクリートへの、表３に示す超速硬コンクリート用流動性改善剤の添加量を、実施例５〜８及び比較例３〜４ともに、各雰囲気温度で一定として、凝結遅延剤添加率として表６に示した以外は、実施例１と同様にして調製した。
但し、表６に示す凝結遅延剤の添加率は、超速硬コンクリートへ前記各超速硬コンクリート用流動性改善剤を添加したした際の、作業使用可能時間が６０分程度となるように調整した配合割合である。

上記表３の超速硬コンクリート流動性改善剤を表６に示す各添加率で添加して得られた超速硬コンクリートの、上記表６に示す各雰囲気温度におけるスランプ値を測定した結果を表７に示す。
なお、スランプ値は、上記実施例１と同様の方法により測定した値である。

但し、表７中のスランプ差は、（３５℃におけるスランプ値）−（２０℃におけるスランプ値）の差を示したものである。

上記表５および表７から、グルコン酸ナトリウムを添加していない比較例１では、雰囲気温度が高くなるに従い、スランプ値が小さくなっており、流動性が改善されていないことがわかる。
一方、グルコン酸ナトリウムの配合量が多い比較例２では、高温時にグルコン酸ナトリウムの添加率が多くなり過ぎるため、比較例１とは逆に、高温域でスランプ値が大きくなりすぎる。
これに対し実施例１〜４及び実施例５〜８においては、スランプ差が２．５ｃｍ以内の差に収まっており、これは、スランプ値の許容範囲（８ｃｍの場合±２．５ｃｍ）を満足する範囲であり、このことは、使用雰囲気温度が変化しても、ほぼ一定の流動性が確保されていることがわかる。

本発明の超速硬コンクリートの流動性改善方法は、夏季期間等の環境温度が高い場合において、有効に適用することが可能となり、土木、建築分野の緊急工事等に適切に用いられる。
本発明の超速硬コンクリート用流動性改善剤は、超速硬コンクリートに添加されて流動性を確保することを期待されているが、コンクリートに限らず、速硬性を有するセメントペースト、モルタルにも適用することができるものである。

Claims (5)

1. 超速硬コンクリートに、凝結遅延剤及びグルコン酸ナトリウムが配合され（但し、炭酸アルカリは含まない）、かかる配合は当該凝結遅延剤１００質量部に対してグルコン酸ナトリウムが８〜３８質量部添加されてなること特徴とする、超速硬コンクリート流動性改善方法。
2. 請求項１記載の超速硬コンクリート流動性改善方法において、超速硬コンクリート中に含有される超速硬セメントに対して、凝結遅延剤を０．０５〜１．５質量％添加することを特徴とする、超速硬コンクリート流動性改善方法。
3. 請求項１または２記載の超速硬コンクリート流動性改善方法において、凝結遅延剤はクエン酸及び／又はクエン酸ナトリウムであることを特徴とする、超速硬コンクリート流動性改善方法。
4. 凝結遅延剤及びグルコン酸ナトリウムを組み合わせてなり、当該凝結遅延剤１００質量部に対してグルコン酸ナトリウムを８〜３８質量部配合してなる（但し、炭酸アルカリは含まない）ことを特徴とする、超速硬コンクリート用流動性改善剤。
5. 請求項４記載の超速硬コンクリート用流動性改善剤において、凝結遅延剤はクエン酸及び／又はクエン酸ナトリウムであることを特徴とする、超速硬コンクリート用流動性改善剤。