JP4999188B2 - 超低収縮aeコンクリート組成物 - Google Patents

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Description

本発明は超低収縮AEコンクリート組成物に関する。近年、コンリート構造物の長寿命化や高品質化の観点から、コンリート構造物には特に乾燥収縮によるひび割れの発生を抑制することが要求されている。コンリート構造物の乾燥収縮によるひび割れを抑制するためには、一般建築物において乾燥収縮率を600μ以下程度にする必要があり、また地下構造物等の拘束部材断面が大きい建築物において乾燥収縮率を400μ以下程度にする必要があるといわれているが、その一方で実際の建築現場では、開口部や鉄筋の拘束の大きい部位において乾燥収縮率が200μを超えると、ひび割れの発生を十分に抑制することが難しいと指摘されている。コンクリート構造物において乾燥収縮によるひび割れの発生を十分に抑制するためには、乾燥収縮率を200μ以下の極めて小さい領域に抑える必要があるのである。本発明は、得られるコンクリート構造物(以下、単に硬化体という)において、乾燥収縮によるひび割れの発生を十分に抑制することができる超低収縮AEコンクリート組成物に関する。
従来、得られる硬化体の乾燥収縮率を低減する手段として、コンクリート組成物の調製時に、各種の乾燥収縮低減剤を使用すること(例えば特許文献1及び2参照)、また膨張材を使用すること(例えば特許文献3参照)、更には乾燥収縮低減剤と膨張材とを併用すること(例えば特許文献4参照)が知られている。
しかし、かかる従来の手段には、調製したコンクリート組成物の流動性や連行空気量、また得られる硬化体の強度に悪影響を及ぼすことなく、得られる硬化体の乾燥収縮率を200μ以下の極めて小さい領域に抑えることができないという問題がある。
特開昭56−037259号公報 特開平2−307849号公報 特開平11−302047号公報 特開2004−168606号公報
本発明が解決しようとする課題は、調製したコンクリート組成物の流動性や連行空気量、また得られる硬化体の強度に悪影響を及ぼすことなく、得られる硬化体の乾燥収縮率を200μ以下の極めて小さい領域に抑えることができる超低収縮AEコンクリートを提供する処にある。
しかして本発明者らは、前記の課題を解決するべく研究した結果、セメントと共に石膏を用い、また粗骨材、乾燥収縮低減剤及び空気連行剤として特定のものを用いて、しかもかかる石膏、粗骨材及び乾燥収縮低減剤を所定の割合で用いることが正しく好適であることを見出した。
すなわち本発明は、セメント、石膏、水、細骨材、下記の粗骨材、下記の乾燥収縮低減剤、下記の空気連行剤及びセメント分散剤を含有してなる超低収縮AEコンクリート組成物であって、該粗骨材の単位量が800〜1100kg/m、また該乾燥収縮低減剤の単位量が15〜60kg/mであり、下記の数1で求められる単位量率が35〜65%であって、且つセメント100質量部当たり石膏を0.5〜5質量部の割合で含有して成ることを特徴とする超低収縮AEコンクリート組成物に係る。
粗骨材:CaO≧50質量%及びMgO≦2質量%の割合で含有する石灰砕石
乾燥収縮低減剤:下記の化1で示される(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル
Figure 0004999188
空気連行剤:下記の化1で示される有機リン酸エステル化合物
Figure 0004999188
化1及び化2において、
:炭素数3又は4のアルキル基
:炭素数8〜18のアルキル基
,M:水素原子、アルカリ金属又は有機アミン
A:分子中に1〜3個のオキシエチレン単位のみ又は分子中に合計2〜5個のオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位とで構成された(ポリ)オキシアルキレン基を有する(ポリ)アルキレングリコールから全ての水酸基を除いた残基
Figure 0004999188
本発明に係る超低収縮AEコンクリート組成物(以下、単に本発明のAEコンクリート組成物という)は、セメント、石膏、水、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、空気連行剤及びセメント分散剤を含有して成るものである。これらのうちで、粗骨材、乾燥収縮低減剤及び空気連行剤としては、以下に説明するような特定のものを用いる。
本発明のAEコンクリート組成物に供する粗骨材は、CaO≧50質量%及びMgO≦2質量%の割合で含有する石灰砕石である。AEコンクリート組成物を調製するときに、粗骨材として石灰砕石を用いると、得られる硬化体の乾燥収縮率を比較的小さくできることは知られている。しかし、粗骨材にして一般的に石灰砕石を用いるだけでは、得られる硬化体の乾燥収縮率を400〜650μ程度に抑えることができるにすぎない。他の条件を充足することを前提として、石灰砕石のなかでも、CaOを50質量%以上且つMgOを2質量%以下の割合で含有する特定の石灰砕石を用いることにより初めて、得られる硬化体の乾燥収縮率を200μ以下にまで抑えることができる。
本発明のAEコンクリート組成物に供する乾燥収縮低減剤は、化1で示される(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルである。化1中のRは炭素数3又は4のアルキル基である。これには例えば、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、イソブチル基、セカンダリーブチル基、ターシャリーブチル基等が挙げられるが、なかでもノルマルブチル基が好ましい。また化1中のAは、1)分子中に1〜3個のオキシエチレン単位のみで構成された(ポリ)オキシエチレン基を有する(ポリ)エチレングリコールから全ての水酸基を除いた残基、2)分子中に合計2〜5個のオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位とで構成されたポリオキシアルキレン基を有するポリアルキレングリコールから全ての水酸基を除いた残基である。ここで、オキシエチレン単位とオキシプロピレン単位の結合様式はランダム状でも又はブロック状でもよい。以上説明した乾燥収縮低減剤のなかでもジエチレングリコールモノブチルエーテルが好ましい。調製したAEコンクリート組成物の連行空気量の経時的な残存率が高く、また得られる硬化体の乾燥収縮率が低いからである。
本発明のAEコンクリート組成物に供する空気連行剤は、化2で示される有機リン酸エステル化合物である。化2中のRは、ノニル基、カプリル基、ラウリル基、ミリスチル基、セチル基、ステアリル基等の炭素数8〜18のアルキル基であり、また化2中のM及びMは水素原子、アルカリ金属又は有機アミンである。したがって、化2で示される有機リン酸エステル化合物には、アルキルリン酸モノエステル、該アルキルリン酸モノエステルのアルカリ金属塩又は有機アミン塩が含まれる。なかでも、炭素数8のオクチルリン酸モノエステルカリウム塩が好ましい。空気連行剤としてかかる有機リン酸エステル化合物を用いると、前記のような乾燥収縮低減剤を比較的多量に用いても、調製したAEコンクリート組成物における連行空気量を経時的に安定させることができるからである。
化2で示される有機リン酸エステル化合物は公知の方法で合成できる。これには例えば、炭素数8〜18の高級アルコールに無水リン酸を反応させた後、有機溶媒を用いて再結晶することにより、アルキルリン酸モノエステルを合成する方法、更にこのアルキルリン酸モノエステルを水酸化アルカリで中和することにより、アルキルリン酸モノエステルのアルカリ金属塩を合成する方法が挙げられる。
本発明のAEコンクリート組成物に供するセメント分散剤としては、リグニンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩、水溶性ビニル共重合体等の市販のものを使用でき、その種類を特に限定するものではないが、水溶性ビニル共重合体からなるポリカルボン酸塩系セメント分散剤(例えば特開昭58−74552号公報や特開平1−226757号公報に記載のもの)が好ましい。
本発明のAEコンクリート組成物に供する石膏としては、二水石膏、半水石膏、無水石膏等が挙げられるが、なかでも二水石膏が好ましい。
本発明のAEコンクリート組成物は、以上説明したような粗骨材、乾燥収縮低減剤、空気連行剤、セメント分散剤及び石膏の他に、セメント、水及び細骨材を含有して成るものである。セメントとしては、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ポルトランドセメントの他に、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカフュームセメント等の各種混合セメントが挙げられる。なかでも普通ポルトランドセメントが好ましい。また、細骨材としては、川砂、山砂、海砂、砕砂等が挙げられる。
本発明のAEコンクリート組成物は、前記した粗骨材の単位量を800〜1100kg/mとするが、好ましくは850〜1050kg/mとする。また前記した乾燥収縮低減剤の単位量を15〜60kg/mとするが、好ましくは18〜50kg/mとする。更に数1で求められる単位量率を35〜65%とするが、好ましくは40〜60%とする。そして石膏は、セメント100質量部当たり、0.5〜5質量部の割合とするが、好ましくは1〜4質量部の割合とする。
本発明のAEコンクリート組成物において、連行空気量は通常3〜8容量%とするが、4〜7容量%とするのが好ましい。
本発明のAEコンクリート組成物は、公知の方法で調製できるが、一方においてセメント、石膏、水、細骨材及び前記した粗骨材をミキサーで空練りし、また他方において前記した乾燥収縮低減剤、空気連行剤及びセメント分散剤を練り混ぜ水で希釈して、しかる後に双方を練り混ぜる方法が好ましい。本発明のAEコンクリート組成物の調製に際しては、本発明の効果を損なわない範囲内で、必要に応じて凝結促進剤、凝結遅延剤、防水剤、防腐剤、防錆剤等の他の添加剤を併用することができる。以上説明した本発明のAEコンクリート組成物によると、得られる硬化体は乾燥収縮率が200μ以下のものとなる。
本発明によると、調製したAEコンクリート組成物の流動性や連行空気量、また得られる硬化体の強度に悪影響を及ぼすことなく、得られる硬化体の乾燥収縮率を200μ以下に抑えた超低収縮AEコンクリート組成物を提供できるという効果がある。
本発明のAEコンクリート組成物の実施形態としては、次の1)〜7)が挙げられる。
1)単位量でセメントを320kg/m、二水石膏を9.6kg/m、細骨材を855kg/m、水を140kg/m、粗骨材として下記の石灰砕石D−1を993kg/m、乾燥収縮低減剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテルを20kg/m含有しており、更に空気連行剤としてオクチルリン酸モノエステルカリウム塩及びセメント分散剤(ポリカルボン酸塩系セメント分散剤、以下同じ)を含有していて、数1で求められる単位量率が50%、空気量が4.4%の超低収縮AEコンクリート組成物。
石灰砕石D−1:CaOを55.42質量%及びMgOを0.55質量%含有する石灰砕石。
2)単位量でセメントを320kg/m、二水石膏を9.6kg/m、細骨材を855kg/m、水を130kg/m、粗骨材として前記の石灰砕石D−1を993kg/m、乾燥収縮低減剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテルを30kg/m含有しており、更に空気連行剤としてオクチルリン酸モノエステルカリウム塩及びセメント分散剤を含有していて、数1で求められる単位量率が50%、空気量が4.3%の超低収縮AEコンクリート組成物。
3)単位量でセメントを320kg/m、二水石膏を3.2kg/m、細骨材を855kg/m、水を115kg/m、粗骨材として前記の石灰砕石D−1を993kg/m、乾燥収縮低減剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテルを45kg/m含有しており、更に空気連行剤としてオクチルリン酸モノエステルカリウム塩及びセメント分散剤を含有していて、数1で求められる単位量率が50%、空気量が4.7%の超低収縮AEコンクリート組成物。
4)単位量でセメントを320kg/m、二水石膏を9.6kg/m、細骨材を855kg/m、水を130kg/m、粗骨材として前記の石灰砕石D−1を993kg/m、乾燥収縮低減剤としてジエチレングリコールモノプロピルエーテルを30kg/m含有しており、更に空気連行剤としてオクチルリン酸モノエステルカリウム塩及びセメント分散剤を含有していて、数1で求められる単位量率が50%、空気量が4.8%の超低収縮AEコンクリート組成物。
5)単位量でセメントを320kg/m、半水石膏を6.4kg/m、細骨材を855kg/m、水を130kg/m、粗骨材として前記の石灰砕石D−1を993kg/m、乾燥収縮低減剤としてジエチレングリコールジプロピレングリコールモノブチルエーテルを30kg/m含有しており、更に空気連行剤としてラウリルリン酸モノエステルカリウム塩及びセメント分散剤を含有していて、数1で求められる単位量率が50%、空気量が4.4%の超低収縮AEコンクリート組成物。
6)単位量でセメントを320kg/m、二水石膏を9.6kg/m、細骨材を993kg/m、水を130kg/m、粗骨材として前記の石灰砕石D−1を850kg/m、乾燥収縮低減剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテルを30kg/m含有しており、更に空気連行剤としてオクチルリン酸モノエステルカリウム塩及びセメント分散剤を含有していて、数1で求められる単位量率が50%、空気量が4.6%の超低収縮AEコンクリート組成物。
7)単位量でセメントを378kg/m、二水石膏を9.6kg/m、細骨材を816kg/m、水を150kg/m、粗骨材として下記の石灰砕石D−2を956kg/m、乾燥収縮低減剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテルを20kg/m含有しており、更に空気連行剤としてオクチルリン酸モノエステルカリウム塩及びセメント分散剤を含有していて、数1で求められる単位量率が45%、空気量が4.6%の超低収縮AEコンクリート組成物。
石灰砕石D−2:CaOを54.85質量%及びMgOを0.35質量%含有する石灰砕石。
8)単位量でセメントを378kg/m、二水石膏を9.6kg/m、細骨材を816kg/m、水を140kg/m、粗骨材として前記の石灰砕石D−2を956kg/m、乾燥収縮低減剤としてジエチレングリコールモノプロピルエーテルを30kg/m含有しており、更に空気連行剤としてオクチルリン酸モノエステルカリウム塩及びセメント分散剤を含有していて、数1で求められる単位量率が45%、空気量が4.9%の超低収縮AEコンクリート組成物。
9)単位量でセメントを378kg/m、二水石膏を3.2kg/m、細骨材を816kg/m、水を155kg/m、粗骨材として前記の石灰砕石D−2を956kg/m、乾燥収縮低減剤としてジエチレングリコールジプロピレングリコールモノブチルエーテルを45kg/m含有しており、更に空気連行剤としてラウリルリン酸モノエステルカリウム塩及びセメント分散剤を含有していて、数1で求められる単位量率が45%、空気量が4.8%の超低収縮AEコンクリート組成物。
10)単位量でセメントを378kg/m、二水石膏を9.6kg/m、細骨材を724kg/m、水を140kg/m、粗骨材として前記の石灰砕石D−2を1050kg/m、乾燥収縮低減剤としてジエチレングリコールモノプロピルエーテルを30kg/m含有しており、更に空気連行剤としてオクチルリン酸モノエステルカリウム塩及びセメント分散剤を含有していて、数1で求められる単位量率が45%、空気量が4.6%の超低収縮AEコンクリート組成物。
以下、本発明の構成及び効果をより具体的にするため、実施例等を挙げるが、本発明が該実施例に限定されるというものではない。なお、以下の実施例等において、別に記載しない限り、%は質量%を、また部は質量部を意味する。
試験区分1(超低収縮AEコンクリート組成物の調製)
実施例1
表1に記載した調合条件で、50リットルのパン型強制練りミキサーに、普通ポルトランドセメント(密度=3.16g/cm、ブレーン値3300)、二水石膏、細骨材(神栖産陸砂、密度=2.62g/cm)、空気連行剤(オクチルリン酸モノエステルカリウム塩)、セメント分散剤(竹本油脂社製のポリカルボン酸塩系セメント分散剤、商品名チューポールHP−11)及び乾燥収縮低減剤(ジエチレングリコールモノブチルエーテル)を練り混ぜ水と共に投入し、45秒間練り混ぜた。次に、粗骨材(秩父産石灰砕石、密度=2.70g/cm)を投入して、60秒間練り混ぜ、目標スランプが18±1cm、目標空気量が4.5±1%の範囲とした超低収縮AEコンクリート組成物を調製した。尚、空気連行剤及びセメント分散剤の添加量は表1の脚注に示した。
実施例2〜6及び比較例1〜10
実施例1と同様にして、表1に記載した調合条件でAEコンクリート組成物を調製した。
実施例7
表1に記載した調合条件で、50リットルのパン型強制練りミキサーに、普通ポルトランドセメント(密度=3.16g/cm、ブレーン値3300)、二水石膏、細骨材(神栖産陸砂、密度=2.62g/cm)、空気連行剤(オクチルリン酸モノエステルカリウム塩)、セメント分散剤(竹本油脂社製のポリカルボン酸塩系セメント分散剤、商品名チューポールHP−11)及び乾燥収縮低減剤(ジエチレングリコールモノブチルエーテル)を練り混ぜ水と共に投入して、45秒間練り混ぜた。次に、粗骨材(鳥形山産石灰砕石、密度=2.70g/cm)を投入し、60秒間練り混ぜ、目標スランプが18±1cm、目標空気量が4.5±1%の範囲とした超低収縮AEコンクリート組成物を調製した。尚、空気連行剤及びセメント分散剤の添加量は表1の脚注に示した。
実施例8〜10及び比較例11〜17
実施例6と同様にして、表1に記載した調合条件でAEコンクリート組成物を調製した。




















Figure 0004999188
表1において、
空気連行剤の使用量:普通ポルトランドセメント100部に対して、実施例1〜6及び比較例1〜10は0.004部の割合、実施例7〜10及び比較例11〜17は0.003部の割合とした。尚、目標空気量は各例いずれも4.5±1%とした。
セメント分散剤の使用量:普通ポルトランドセメント100部に対して、実施例1〜6及び比較例1〜10は1部の割合、実施例7〜10及び比較例11〜17は0.8部の割合とした。
単位量率:数1で求められる単位量率
*1:セメント100部当たり、用いた石膏の種類と量(部)
A−1:オクチルリン酸モノエステルカリウム塩
A−2:ラウリルリン酸モノエステルカリウム塩
A−3:ヘキシルリン酸モノエステルナトリウム塩
A−4:ベへニルリン酸モノエステルカリウム塩
A−5:ラウリルリン酸ジエステルカリウム塩
B−1:ポリカルボン酸塩系セメント分散剤(竹本油脂社製、商品名チューポールHP−11)
C−1:ジエチレングリコールモノブチルエーテル
C−2:ジエチレングリコールモノプロピルエーテル
C−3:ジエチレングリコールジプロピレングリコールモノブチルエーテル
C−4:ジエチレングリコールモノエチルエーテル
C−5:ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル
C−6:トリエチレングリコールトリプロピレングリコールモノモノブチルエーテル
E−1:セメント100部当たり二水石膏を3部使用
E−2:セメント100部当たり二水石膏を1部使用
E−3:セメント100部当たり半水石膏を2部使用
E−4:セメント100部当たり二水石膏を7部使用
粗骨材の種類と化学成分:下記の表2に分析値を示した。
Figure 0004999188
試験区分2(超低収縮AEコンクリート組成物の評価等)
調製した各例の超低収縮AEコンクリート組成物について、空気量、スランプ、これらの残存率、乾燥収縮率及び圧縮強度を下記のように求め、結果を表3にまとめて示した。
・空気量(容量%):練り混ぜ直後のもの及び更に60分間静置のものについて、JIS−A1128に準拠して測定した。
・空気量残存率(%):(60分間静置後の空気量/練り混ぜ直後の空気量)×100で求めた。
・スランプ(cm):空気量の測定と同時にJIS−A1101に準拠して測定した。
・スランプ残存率(%):(60分間静置後のスランプ/練り混ぜ直後のスランプ)×100で求めた。
・乾燥収縮率(μ):JIS−A1129に準拠し、各例の超低収縮AEコンクリート組成物を20℃×60%RHの条件下で保存した材齢26週の供試体について、コンパレータ法により乾燥収縮ひずみを測定し、乾燥収縮率を求めた。この数値は小さいほど、乾燥収縮が小さいことを示す。
・圧縮強度(N/mm):各例の超低収縮AEコンクリート組成物について、JIS−A1108に準拠し、材齢7日と材齢28日で測定した。













Figure 0004999188

Claims (9)

  1. セメント、石膏、水、細骨材、下記の粗骨材、下記の乾燥収縮低減剤、下記の空気連行剤及びセメント分散剤を含有してなる超低収縮AEコンクリート組成物であって、該粗骨材の単位量が800〜1100kg/m、また該乾燥収縮低減剤の単位量が15〜60kg/mであり、下記の数1で求められる単位量率が35〜65%であって、且つセメント100質量部当たり石膏を0.5〜5質量部の割合で含有して成ることを特徴とする超低収縮AEコンクリート組成物。
    粗骨材:CaO≧50質量%及びMgO≦2質量%の割合で含有する石灰砕石
    乾燥収縮低減剤:下記の化1で示される(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル
    Figure 0004999188
    空気連行剤:下記の化2で示される有機リン酸エステル化合物
    Figure 0004999188
    (化1及び化2において、
    :炭素数3又は4のアルキル基
    :炭素数8〜18のアルキル基
    ,M:水素原子、アルカリ金属又は有機アミン
    A:分子中に1〜3個のオキシエチレン単位のみ又は合計2〜5個のオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位とで構成された(ポリ)オキシアルキレン基を有する(ポリ)アルキレングリコールから全ての水酸基を除いた残基)
    Figure 0004999188
  2. 連行空気量が、4〜7容量%である請求項1記載の超低収縮AEコンクリート組成物。
  3. 石膏が、二水石膏であって、セメント100質量部当たり該二水石膏を1〜4質量部の割合で含有する請求項1又は2記載の超低収縮AEコンクリート組成物。
  4. 乾燥収縮低減剤が、ジエチレングリコールモノブチルエーテルである請求項1〜3のいずれか一つの項記載の超低収縮AEコンクリート組成物。
  5. 空気連行剤が、オクチルリン酸モノエステルカリウム塩である請求項1〜4のいずれか一つの項記載の超低収縮AEコンクリート組成物。
  6. セメント分散剤が、ポリカルボン酸塩系セメント分散剤である請求項1〜5のいずれか一つの項記載の超低収縮AEコンクリート組成物。
  7. 数1で求められる単位量率が、40〜60%である請求項1〜6のいずれか一つの項記載の超低収縮AEコンクリート組成物。
  8. セメントが、普通ポルトランドセメントである請求項1〜7のいずれか一つの項記載の超低収縮AEコンクリート組成物。
  9. 得られる硬化体の乾燥収縮率が、200μ以下となるものである請求項1〜8のいずれか一つの項記載の超低収縮AEコンクリート組成物。
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