JP4744813B2 - コンクリート組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
一方、海洋構造物や水中トンネルなどの構築に用いられる、水中または海中において打設されるコンクリート組成物としては、耐水性に優れた水中不分離性コンクリートが知られている。この水中不分離性コンクリートは、セメント、水、骨材に、セルロース系またはアクリル系の水溶性高分子を主成分とする水中不分離性混和剤を配合することにより、コンクリートの粘性及び耐水性を高めるようにしたもので、水中に直接打込んでも材料分離が少なく品質の信頼性を向上させることができる。
上記添加剤は、第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とを含有する添加剤であり、上記化合物(A)と化合物(B)との組み合わせとしては、(1)両性界面活性剤から選ばれる化合物(A)とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物(B)との組み合わせ、または、(2)カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物(A)とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物(B)との組み合わせ、(3)カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物(A)と臭素化合物から選ばれる化合物(B)との組み合わせ、から選択される。上記添加剤の配合量は、目的とする粘性及び空隙の均一性の程度により適宜選択されるが、好ましい配合量としては、セメントあるいは高炉スラグなどの水硬化性粉体に対して、化合物(A)と化合物(B)の合計が0.01〜1重量%、特に好ましくは0.1〜0.5重量%であり、これにより、空隙率が20〜30%の連続した空隙を含む強度の高い透水性コンクリートを得ることができる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、セメント、水、粗骨材、細骨材、コンクリート用化学混和剤及び増粘性混和剤を含む添加物を混練して成る高流動性又は水中不分離性コンクリート組成物の製造方法であって、上記セメントが早強ポルトランドセメントで、上記増粘性混和剤が、カチオン性界面活性剤から選ばれる第1の水溶性低分子化合物(A)とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第2の水溶性低分子化合物(B)とを含有する添加剤で、上記コンクリート組成物の水セメント比が30〜40%で、上記粗骨材の最大寸法が13mmで、細骨材率が30〜45%であり、セメント、水、細骨材に上記コンクリート用化学混和剤と上記第2の水溶性低分子化合物(B)とを添加して混練した後、上記混練物に上記第1の水溶性低分子化合物(A)を添加して再度混練し、しかる後に、粗骨材を加えて混練することを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の高流動性又は水中不分離性コンクリート組成物の製造方法において、上記化合物(A)と上記化合物(B)とを、単位水量に対して、それぞれ0.5〜5.0重量%の割合で配合したことを特徴とする。
このとき、上記化合物(A)と上記化合物(B)とを、単位水量に対して、それぞれ0.5〜5.0重量%の割合で配合することにより、流動性、早強性、材料分離抵抗性、及び、フレッシュ保持性を更に向上させることができる。
本発明の最良の形態に係るコンクリート組成物は、早強ポルトランドセメント、水、粗骨材、細骨材に、コンクリート用化学混和剤を配合するとともに、混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる第1の水溶性低分子化合物(A)と、アニオン性芳香族化合物から選ばれる第2の水溶性低分子化合物(B)とを含有する混和剤を用いたもので、その製造方法としては、はじめに、セメント、水、細骨材に、コンクリート用化学混和剤と、上記第2の水溶性低分子化合物(B)とを練り混ぜて混練物を作製した後、この混練物に上記第1の水溶性低分子化合物(A)を添加して再度混練し、最後に粗骨材を加えて混練し、コンクリート組成物を作製する。
このとき、水セメント比(W/C)としては、30〜40%とすることが好ましく、35%前後とすることが特に好ましい。水セメント比が30%未満であると粘性が高くなり流動性が低下するだけでなく、セメントの割合が多くなるため水和発熱が大きくなり、温度ひび割れが発生し易くなる。また、40%を超えると、同じ粘性を得るためには上記第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とを余分に入れる必要があるが、それでも早強性は低下してしまうので、30〜40%とすることが好ましい。
ところで、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とがある一定の割合でセメント中に混入されると、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とが電気的に配列して擬似ポリマーを形成することにより、上記混和剤は増粘剤として機能し、上記コンクリート組成物の早強性やフレッシュ保持性を向上させるが、このためには、上記のように、第2の水溶性低分子化合物(B)を先に添加して混練した後、上記第1の水溶性低分子化合物(A)を添加するようにすることが肝要である。
これは、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と上記第2の水溶性低分子化合物(B)とを同時に添加すると、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と上記第2の水溶性低分子化合物(B)とが不均質な状態で擬似ポリマーを形成してしまうので、擬似ポリマーを均質な状態で形成させて所望の特性を得るためには長時間の混練が必要となるためである。
また、上記第1の水溶性低分子化合物(A)を先に加えると、混練の際に泡が発生してコンクリートの空気量が多くなり、強度の低下や比重の減少等が起こる場合がある。
また、粗骨材として径の大きな粗骨材を用いた場合には、所用のスランプを得るための単位水量が小さくなり経済的ではあるが、その最大寸法については、鉄筋間隔、かぶり厚さを考慮する必要がある。また、最大寸法が過大であるとコンクリートの扱いが困難となる、材料が分離し易くなる、ポンプ圧送性が低下する、などの問題点があるので、粗骨材の最大寸法は過大とならないよう考慮する必要がある。例えば、3インチ配管で圧送するような条件であれば、水セメント比を40%以下、粗骨材の最大寸法を13mm程度とし、細骨材の割合(S/a)を従来よりも低く設定することにより、高流動性やポンプ圧送性及び材料分離抵抗性を確保しつつ、早強性を有するコンクリートの作製が可能である。
また、本発明に用いられる第1の水溶性低分子化合物(A)としては、4級アンモニウム塩型カチオン性界面活性剤が好ましく、特に、アルキルアンモニウム塩を主成分とする添加剤が好ましい。また、第2の水溶性低分子化合物(B)としては、芳香環を有するスルフォン酸塩が好ましく、特に、アルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする添加剤が好ましいが、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)としては、ドデカン酸アミドプロピルベタインなどの両性界面活性剤から選ばれる化合物(A)とPOE(3)ドデシルエーテル硫酸エステル塩などのアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物(B)との組み合わせ、または、上記カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物(A)と臭化ナトリウムなどの臭素化合物から選ばれる化合物(B)との組み合わせであってもよい。
本例では、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とを単位水量に対して、それぞれ0.5〜5.0重量%の割合で配合するとともに、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とをある一定の割合(例えば、2:5〜5:2の範囲)でセメント中に混入するようにしている。上記混和剤は、上述したように、第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とが擬似ポリマーを形成することで増粘作用を発揮するとともに、通常使用されるセルロース系またはアクリル系の水溶性高分子を主成分とする水中不分離性混和剤とは異なり、水和の阻害が認められないので、水中不分離性、フレッシュ保持性に優れるとともに、早強性にも優れたコンクリート組成物を得ることができる。
なお、実験の結果では、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)との配合の割合が1:1の場合が最適であった。
また、本発明のコンクリート組成物はトンネル工法における覆工コンクリートの構築や、バイブレータによる締め固めが困難な建築物の施工にも適用可能である。また、上記コンクリート組成物は耐水性にも優れているので、特に、湧水地層におけるシールド工法や海洋構造物や地中構造物などの水が存在する場所でのコンクリート施工についても容易にかつ確実に行うことができる。
下記の表1、表2に示すように、水190kg/m3に早強セメント(密度;3.14g/cm3)543kg/m3を加え、水セメント比が35%になるように調整した後、これに混和剤として、高性能特殊混和剤(花王株式会社製、カルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤、商品名「マイティ4000FA」)、アルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする添加剤(花王株式会社製、商品名「ビスコトップ100FA」)とを配合し、これに、川砂から得られた細骨材(密度;2.63g/cm3)597kg/m3とを加えて練り混ぜた後、この混練物にアルキルアンモニウム塩を主成分とする添加剤(花王株式会社製、商品名「ビスコトップ100FB」)を添加して再度混練し、最後に粗骨材(密度;2.56g/cm3)597kg/m3を加えて混練し、コンクリート組成物を作製した。このとき、上記粗骨材として、13mm以下の大きさの粗骨材を用いた。
(1)初期性状;スランプフロー試験(5分,10分)、空気量試験、コンクリート温度
(2)フレッシュコンクリート経時変化保持性;初期性状試験項目を練りあがり0,60
,120,180,240分で行う。
(3)水中不分離性;水中にフレッシュコンクリートを落下させpHを測定
(4)耐水性;フレッシュコンクリートの円柱供試体を作製し、その供試体に水圧をかけ
、透過した水量を測定するとともに強度試験を実施
(5)粘性試験;23度の傾斜面にコンクリートを流し、その速度を測定
(6)圧縮強度試験;JIS A 1108に準拠して実施
(7)ポンプ圧送試験;3インチ配管で圧送性を確認(管内圧力損失測定、コンクリート
の圧力ロスの確認)
(8)収縮量の測定;長さ変化試験により収縮量を測定
表3及び表4は、上記試験結果のうちの、圧縮強度とフレッシュ性状の測定結果であり、表5は、各本発明のコンクリート組成物の諸特性を、従来の高流動コンクリート及び水中コンクリートと比較した結果を示す。なお、比較例として用いた高流動コンクリートは、「高流動コンクリート施工指針」に、水中コンクリートは、「水中不分離性コンクリート設計施工指針(案)」に基づき作製した。
Claims (3)
- セメント、水、粗骨材、細骨材、コンクリート用化学混和剤及び増粘性混和剤を含む添加物を混練して成る高流動性又は水中不分離性コンクリート組成物の製造方法であって、
上記セメントが早強ポルトランドセメントで、
上記増粘性混和剤が、カチオン性界面活性剤から選ばれる第1の水溶性低分子化合物(A)とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第2の水溶性低分子化合物(B)とを含有する添加剤で、
上記コンクリート組成物の水セメント比が30〜40%で、
上記粗骨材の最大寸法が13mmで、
細骨材率が30〜45%であり、
セメント、水、細骨材に上記コンクリート用化学混和剤と上記第2の水溶性低分子化合物(B)とを添加して混練した後、上記混練物に上記第1の水溶性低分子化合物(A)を添加して再度混練し、しかる後に、粗骨材を加えて混練することを特徴とする高流動性又は水中不分離性コンクリート組成物の製造方法。 - 上記化合物(A)と上記化合物(B)とを、単位水量に対して、それぞれ0.5〜5.0重量%の割合で配合したことを特徴とする請求項1記載の高流動性又は水中不分離性コンクリート組成物の製造方法。
- 上記コンクリート用化学混和剤としてカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を用い、
当該減水剤をセメントに対して、0.5〜5.0重量%の割合で配合したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の高流動性又は水中不分離性コンクリート組成物の製造方法。
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