JP5008202B2 - 超低収縮aeコンクリートの調製方法及び超低収縮aeコンクリート - Google Patents

超低収縮aeコンクリートの調製方法及び超低収縮aeコンクリート Download PDF

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Description

本発明は超低収縮AEコンクリートの調製方法及び超低収縮AEコンクリートに関する。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、同時にまた中性化の少ないことが要求されるようになっている。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、地下構造物等の拘束部材断面が大きい場合の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ことも指摘されている。コン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)の乾燥収縮によるひび割れの発生を十分に抑制し、同時にまた中性化を少なくすることのできる超低収縮AEコンクリートの調製方法及び超低収縮AEコンクリートに関する。
従来、コンクリートの乾燥収縮率を低減する手段として、コンクリートの調製時に、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ず、また中性化を少なくすることも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、調製した超低収縮AEコンクリート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、同時にまた中性化を少なくすることができる超低収縮AEコンクリートの調製方法及び超低収縮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、細骨材、粗骨材及び乾燥収縮低減剤として特定のものを用い、しかもかかる特定の細骨材、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、少なくともセメント、水、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、セメント分散剤及び空気量調節剤を用いて超低収縮AEコンクリートを調製するに際し、細骨材の少なくとも一部として下記の高炉スラグ細骨材を単位量250〜950kg/mの割合で用い、また粗骨材として下記の石灰砕石を単位量800〜1100kg/mの割合で用い、更に下記の乾燥収縮低減剤を単位量4〜25kg/mの割合で用いて、且つ下記の数1で求められる単位量率が35〜65%となるようにすることを特徴とする超低収縮AEコンクリートの調製方法に係る。また本発明は、かかる調製方法によって得られる超低収縮AEコンクリートに係る。
高炉スラグ細骨材:JIS−A5011−1に記載された高炉スラグ細骨材の粒度による区分に含まれる高炉スラグ細骨材であって、粗粒率を1.2〜4.0に調製したもの
石灰砕石: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 0005008202
化1において、
R:炭素数3又は4のアルキル基
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 0005008202
本発明に係る超低収縮AEコンクリートの調製方法(以下、単に本発明の調製方法という)は、少なくともセメント、水、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、セメント分散剤及び空気量調節剤を用いて超低収縮AEコンクリートを調製する方法である。
本発明の調製方法に用いる細骨材は、その少なくとも一部として高炉スラグ細骨材を用いたものである。この高炉スラグ細骨材はJIS−A5011−1に記載された高炉スラグ細骨材の粒度による区分に含まれる高炉スラグ細骨材であって、粗粒率を1.2〜4.0に調製したものである。なかでも、高炉スラグ細骨材としては、粒度による区分が5mm高炉スラグ細骨材であって、粗粒率を1.5〜3.2に調製したものが好ましい。かかる高炉スラグ細骨材としては、その由来は特に制限されないが、高炉水砕スラグ細骨材が好ましい。尚、ここで粗粒率( fineness modulus、F.M.と略記される)は、80、40、20、10、5、2.5、1.2、0.6、0.3及び0.15(単位はmm)の各ふるいからなる1組のふるいを用いてふるい分け試験したときに、各ふるいを通らない全部の量の全試料に対する重量百分率の和を100で除した値であり、それ自体はセメントコンクリート用語として一般的に使用されている用語である。
以上説明した高炉スラグ細骨材は、単位量250〜950kg/mの割合で用いるが、好ましくは400〜900kg/mの割合で用いる。高炉スラグ細骨材以外の細骨材としては、川砂、山砂、海砂、砕砂等が挙げられるが、高炉スラグ細骨材は、細骨材全体の好ましくは30質量%以上を用い、より好ましくは50質量%以上を用いる。
本発明の調製方法に用いる粗骨材は、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、粗骨材として一般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。かかる石灰砕石は、単位量800〜1100kg/mの割合で用いるが、好ましくは単位量850〜1050kg/mの割合で用いる。
本発明の調製方法に用い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のアルキル基であり、これにはプロピル基やブチル基が挙げられるが、なかでも炭素数4のブチル基が好ましい。ブチル基には、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の異性体が含まれるが、なかでもRとしてはノルマルブチル基が好ましい。また化1中のAは分子中に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である。したがって、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には、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モノアルキルエーテル、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モノアルキルエーテルが含まれる。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。かかる乾燥収縮低減剤は、単位量4〜25kg/mの割合で用いるが、好ましくは8〜20kg/mの割合で用いる。
本発明の調製方法に用いる空気量調節剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルベンゼンスルホン酸塩、ロジン石けん、高級脂肪酸石けん、アルキルリン酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル塩等が挙げられるが、なかでもアルキルリン酸モノエステル塩が好ましく、オクチルリン酸モノエステルカリウム塩がより好ましい。かかる空気量調節剤は、セメント100質量部当たり、通常0.001〜0.01質量部の割合で用いる。
本発明の調製方法に用いるセメント分散剤としては、リグニンスルホン酸塩系のもの、ナフタレンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩系のもの、ポリカルボン酸塩系のもの等が挙げられるが、なかでも水溶性ビニル共重合体から成るポリカルボン酸塩系のセメント分散剤(例えば特開昭58−74552号公報や特開平1−226757号公報等に記載のもの)が好ましい。かかるセメント分散剤は、セメント100質量部当たり、通常0.05〜2質量部の割合で用いる。
本発明の調製方法に用い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、更には超早強セメントやアルミナセメント等が挙げられるが、なかでも普通ポルトランドセメントが好ましい。
本発明の調製方法では、少なくとも以上説明したようなセメント、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、セメント分散剤、空気量調節剤、及び更に水を用いて練り混ぜ、超低収縮AEコンクリートを調製する。調製に際して、セメント、水、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、セメント分散剤及び空気量調節剤の練り混ぜ手順は特に制限されないが、先に所要量のセメント、水、細骨材、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、しかる後に粗骨材を練り混ぜる方法が好ましい。
本発明の調製方法において、連行空気量は通常3〜8容量%とするが、3〜7容量%とするのが好ましい。
本発明の調製方法では、前記したように、少なくともセメント、水、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、セメント分散剤及び空気量調節剤を用いて練り混ぜ、超低収縮AEコンクリートを調製する。この際に本発明の調製方法では、前記の数1で求められる単位量率が35〜65%となるようにするが、好ましくは40〜60%となるようにする。
本発明の調製方法では、本発明の効果を損なわない範囲内で、必要に応じて防錆剤、急結剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、防水剤等の添加剤を併用することができる。
本発明に係る超低収縮AEコンクリートは、以上説明した本発明の調製方法によって調製されるものであり、それから得られる硬化体の乾燥収縮率を200μ以下に抑えることができ、同時にまたAEコンクリートの耐久性改善項目である中性化を少なくすることができる。
本発明に係る超低収縮AEコンクリートは、建設現場で打設される超低収縮AEコンクリートとしてだけでなく、コンクリート製品工場で加工される二次製品用の超低収縮AEコンクリートとしても適用できる。
本発明によると、調製したAEコンクリートの流動性や空気連行量、また得られる硬化体の強度に大きな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、しかも中性化の少ない耐久性の優れた超低収縮AEコンクリートを提供することができるという効果がある。
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コンクリートの調製)
実施例1
表1に記載した調合条件で、50L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)、高炉スラグ細骨材(表2に記載したS−1、粒度による区分が5mmの高炉スラグ細骨材であって、粗粒率を2.55に調製したもの、密度=2.70g/cm)、天然砂(神栖産陸砂、粗粒率=2.60、密度=2.62g/cm)、空気量調節剤(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(表4に記載したA−1、ジエチレングリコールモノブチルエーテル)のそれぞれ所要量を練り混ぜ水(水道水)と共に投入して45秒間練り混ぜた。次に、粗骨材(表3に記載したG−1、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%の範囲とした実施例1の超低収縮AEコンクリートを調製した。尚、空気量調節剤及びセメント分散剤の使用量は表1の脚注に示した。
実施例2〜12
実施例1と同様にして、それぞれ表1に示した調合条件で超低収縮AEコンクリートを調製した。
比較例1
表1に記載した調合条件で、50L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)、高炉スラグ細骨材(表2に記載したS−1、粒度による区分が5mmの高炉スラグ細骨材であって、粗粒率を2.55に調製したもの、密度=2.70g/cm)、天然砂(神栖産陸砂、粗粒率=2.60、密度=2.62g/cm)、空気量調節剤(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(表4に記載したA−1、ジエチレングリコールモノブチルエーテル)のそれぞれ所要量を練り混ぜ水(水道水)と共に投入して45秒間練り混ぜた。次に、粗骨材(表3に記載したG−1、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%の範囲とした比較例1の超低収縮AEコンクリートを調製した。尚、空気量調節剤及びセメント分散剤の使用量は表1の脚注に示した。
比較例2〜21
比較例1と同様にして、それぞれ表1に示した調合条件で超低収縮AEコンクリートを調製した。























Figure 0005008202
表1において、
単位量:単位はkg/m
空気量調節剤の使用量:普通ポルトランドセメント100部に対し、実施例1〜6及び比較例1〜10は0.005部の割合、実施例7〜12及び比較例11〜21は0.006部の割合
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、実施例1〜6及び比較例1〜10は0.9部の割合、実施例7〜12及び比較例11〜21は1.0部の割合
高炉スラグ細骨材:下記の表2に記載したもの
天然砂:神栖産陸砂、粗粒率=2.60、密度=2.62g/cm
石灰砕石:下記の表3に記載したもの
乾燥収縮低減剤:下記の表4に記載したもの
セメント:密度=3.16g/cm、ブレーン値3300の普通ポルトランドセメント
目標スランプ:各例いずれも18±1cm
目標空気量:各例いずれも4.5±1%
Figure 0005008202
Figure 0005008202
Figure 0005008202
試験区分2(超低収縮AEコンクリートの評価)
試験区分1で調製した各例の超低収縮AEコンクリートについて、連行空気量、スランプを下記のように求め、結果を表5にまとめて示した。また各例の超低収縮AEコンクリートの硬化体について、乾燥収縮率、促進中性化深さ及び圧縮強度を下記のように求め、結果を表5にまとめて示した。
・連行空気量(容量%):練り混ぜ直後の超低収縮AEコンクリートについて、JIS−A1128に準拠して測定した。
・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。
・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。
・促進中性化深さ(mm):各例の超低収縮AEコンクリートについて、10cm×10cm×40cmの角型供試体を形成し、その上面を除いて他の5面をエポキシ樹脂でシールして、20℃×60%RH、炭酸ガス濃度5%の条件化で促進試験を行なった。材齢13週に角型供試体を縦断面で切断し、1%フェノールフタレイン溶液を吹き付けて赤色化しない部分を中性化しない部分とし、上面からの幅を促進中性化深さとした。この数値は小さいほど中性化が進まず、耐久性が優れていることを示す。
・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 0005008202

Claims (11)

  1. 少なくともセメント、水、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、セメント分散剤及び空気量調節剤を用いて超低収縮AEコンクリートを調製するに際し、細骨材の少なくとも一部として下記の高炉スラグ細骨材を単位量250〜950kg/mの割合で用い、また粗骨材として下記の石灰砕石を単位量800〜1100kg/mの割合で用い、更に下記の乾燥収縮低減剤を単位量4〜25kg/mの割合で用いて、且つ下記の数1で求められる単位量率が35〜65%となるようにすることを特徴とする超低収縮AEコンクリートの調製方法。
    高炉スラグ細骨材:JIS−A5011−1に記載された高炉スラグ細骨材の粒度による区分に含まれる高炉スラグ細骨材であって、粗粒率を1.2〜4.0に調製したもの
    石灰砕石: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 0005008202
    (化1において、
    R:炭素数3又は4のアルキル基
    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 0005008202
  2. 高炉スラグ細骨材が、粒度による区分が5mm高炉スラグ細骨材であって、粗粒率を1.5〜3.2に調製したものである請求項1記載の超低収縮AEコンクリートの調製方法。
  3. 高炉スラグ細骨材を単位量400〜900kg/mの割合で用いる請求項1又は2記載の超低収縮AEコンクリートの調製方法。
  4. 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単位量8〜20kg/mの割合で用いる請求項1〜3のいずれか一つの項記載の超低収縮AEコンクリートの調製方法。
  5. 空気量調節剤がアルキルリン酸モノエステル塩である請求項1〜4のいずれか一つの項記載の超低収縮AEコンクリートの調製方法。
  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コンクリートの調製方法。
  7. セメントが普通ポルトランドセメントである請求項1〜6のいずれか一つの項記載の超低収縮AEコンクリートの調製方法。
  8. 空気量を3〜7容量%とする請求項1〜7のいずれか一つの項記載の超低収縮AEコンクリートの調製方法。
  9. 単位量率が40〜60%となるようにする請求項1〜8のいずれか一つの項記載の超低収縮AEコンクリートの調製方法。
  10. 請求項1〜9のいずれか一つの項記載の超低収縮AEコンクリートの調製方法によって得られる超低収縮AEコンクリート。
  11. 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10記載の超低収縮AEコンクリート。
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