JP5364391B2 - カプセル化したセメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents
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Description
しかしながら、セメントの水和熱により温度上昇が著しいマスコンクリートの分野では、温度ひび割れが発生しやすく、その制御は極めて困難な状況にある。
ここでいうマスコンクリートとは、コンクリートの厚さが50cm以上のコンクリート構造物を意味する。
しかしながら、温度ひび割れの低減効果が充分でないうえに、強度発現性が低下したり極端に凝結が遅延するという課題があった。
しかしながら、この混和材は、水和熱抑制効果の温度依存性が大きく、低温では水和熱抑制効果が顕著であるが、高温では水和熱抑制効果が乏しいという課題があった。
しかしながら、デキストリンは、低温では水和熱抑制効果がほとんどなく、高温では極端に水和を遅延するという課題があった。
しかしながら、この混和材は、温度依存性が小さい水和熱抑制効果を有しているものの、強度発現性に乏しかった。
また、最近では、遅延剤をカプセル化する提案も行われている(特許文献9、特許文献10参照)。
しかしながら、これらの方法は水和熱を制御する上で有効であるが、温度ひび割れを効果的に低減できるものではなく、未だに充分な性能が実現できていないのが実状である。これは、凝結遅延により、施工期間が長くなると共に、遅延剤が水和を阻害するために、セメント硬化体そのものがひび割れ抵抗性に劣る組織となり、水和熱を抑制したとしても、ひび割れ抑制にはそれほど大きな効果をもたらさないためと考えられる。
これは無色染料液体をマイクロカプセル化し、発色剤と隔離し、筆圧等でマイクロカプセルが壊れた部分だけ印字される仕組みで、マイクロカプセル技術が世界で初めて製品化されたものであり、今日では、マイクロカプセル技術により、各分野で様々な機能を生み出している。
ここで、カプセル壁材とはカプセルの殻であり、芯物質とはカプセルの中に詰めるものをいう。
なお、本発明における部や%は、特に規定しない限り質量基準で示す。
例えば、カプセル壁材を重ねてコートする例としては、硬化油でコートした上にさらにパラフィンをコートすることが挙げられる。
また、カプセル壁材を混合して用いる例としては、硬化油とパラフィンを混合して用いることなどが挙げられる。このようなカプセル壁材の複合化により、より多機能・高性能なセメント混和材を得ることも可能である。
ウレア樹脂等の熱可塑性樹脂に加え、ろう、硬化油、パラフィン、油脂、脂肪酸、脂肪酸
エステル、金属石鹸、及び高級アルコールなどが挙げられるが、本発明では、マスコンクリートの温度ひび割れを効果的に抑制できる面から、ろう、硬化油、又はパラフィンの中から選ばれる一種又は二種以上を選定する。
和ろうそくは主に蜜蝋を主原料とし、洋ろうそくは動物性油(魚油)を主原料としている。しかしながら、現在では、パラフィンとステアリン酸から合成されるものが大量生産されている。
通常パラフィンは均一の物質ではなく「構成する炭素鎖」にさまざまなものが混ざっている。
パラフィンのなかで炭素鎖が長いものを多く含むものは固体状で、「石油ワックス」と呼ばれる。
一方、炭素鎖に短いものが多く含まれるものは常温常圧で液状であり、「流動パラフィン」(liquid paraffin) と呼ばれる。本発明では、常温で固体状になるパラフィンを用いる。
ここで、デキストリンの冷水可溶分とは、デキストリンが温度21℃の蒸留水に溶解した量を意味するものであって、具体的には、デキストリン10gを200mlのフラスコに入れ、温度21℃の蒸留水150mlを加え、温度21±1℃に1時間保持した後に濾別し、その濾液を蒸発乾涸して得られたデキストリンを供試デキストリンに対する割合で示したものを冷水可溶分とするものである。
本発明では、凝結遅延を伴わず、ひび割れを抑制するために、特に、20℃における冷水可溶分を5〜80%としたものであり、5〜50%が好ましい。
表1に示す芯物質に、カプセル壁材をコートマイクロカプセル化処理によって皮膜し、マスコンクリート用のセメント混和材を調製した。
セメント組成物100部中、調製したセメント混和材を1部とし、単位セメント組成物量315kg/m3、単位水量175kg/m3、s/a41%、空気量4.5±1.5%、及びスランプ8±2.5cmのコンクリートを調製した。
調製したコンクリートの凝結時間を測定すると共に、模擬壁に打設した際のひび割れ発生状況を確認した。結果を表1に併記する。
セメント :普通ポルトランドセメント、市販品
芯物質A :デキストリン、冷水可溶分0%、市販品
芯物質B :デキストリン、冷水可溶分5%、市販品
芯物質C :デキストリン、冷水可溶分10%、市販品
芯物質D :デキストリン、冷水可溶分30%、市販品
芯物質E :デキストリン、冷水可溶分50%、市販品
芯物質F :デキストリン、冷水可溶分70%、市販品
芯物質G :デキストリン、冷水可溶分80%、市販品
芯物質H :デキストリン、冷水可溶分90%、試作品
芯物質I :遅延剤、市販の酒石酸
カプセル壁材イ:市販のパラフィン、融点58℃
水 :水道水
細骨材 :新潟県姫川産、最大粒径5mm、比重2.62
粗骨材 :新潟県姫川産、最大粒径25mm、比重2.64
凝結時間 :JIS A 6204に準じて測定
ひび割れ発生状況:高さ2m×長さ10m×厚さ80cmの模擬壁を造成し、打設から2週間後にひび割れの発生状況を観察した。ひび割れ幅が0.2mm以上のひび割れが発生した場合は不可、ひび割れ幅が0.2mm未満のひび割れが発生した場合は可、ひび割れが認められない場合は良とした。
一方、従来技術に該当する遅延剤を芯物質とした場合(実験Mo.1-10)や、比較例であるデキストリンの20℃における冷水可溶分が、80%を超える場合(実験No.1- 9)には、凝結の遅れが著しく、ひび割れ低減効果も充分でないことがわかる。
また、上記冷水可溶分が5%未満の場合(実験No.1- 2)には、凝結の遅れはないが、ひび割れ低減効果がないことがわかる。
表2に示す芯物質とカプセル壁材をしたこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表2に併記する。
カプセル壁材ロ:市販の硬化油、融点54℃
カプセル壁材ハ:市販のろう、融点65℃
カプセル壁材ニ:カプセル壁材イとカプセル壁材ロの等量混合物
また、カプセル化していないものと比べて凝結時間への影響が格段に改善されていることがわかる。
芯物質D93部とカプセル壁材イ7部の配合割合としたセメント混和材を調製し、セメント組成物100部中、表3に示す量のセメント混和材を配合したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表3に併記する。
芯物質D93部とカプセル壁材イ7部の配合割合とし、セメント組成物100部中、セメント混和材1部を使用してセメント組成物を調製し、セメント混和材の貯蔵安定性を評価したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表4に併記する。
貯蔵安定性の試験:ダブルピンチの紙袋にセメント混和材20kgを入れ、ヒートシールにより封袋し、この製品を35℃で相対湿度が90%の高温多湿の環境下で4週間保管した。これを促進貯蔵と呼ぶ。製品の貯蔵安定性を評価するため、促進貯蔵を行う前と後で製品性能の経時変化を確認した。
芯物質D93部とカプセル壁材イ7部の配合割合とし、セメント組成物100部中、セメント混和材1部を使用してセメント組成物を調製し、セメント混和材のひび割れ低減効果におよぼす温度依存性を評価したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表5に併記する。
一方、従来技術に該当する遅延剤を芯物質とした場合には、凝結の遅れが著しく、特に低温では硬化不良を起こした。また、ひび割れ低減効果も充分でないことがわかる。
そして、芯物質とカプセル壁材は混合されてはいるが、カプセル化していない場合には、高温で凝結遅延が著しいことがわかる。また、ひび割れ低減効果も充分でないことがわかる。
Claims (3)
- 芯物質であるデキストリンと、カプセル壁材とでカプセル化してなり、前記デキストリンの20℃における冷水可溶分が、5〜80質量%であり、前記カプセル壁材が、ろう、硬化油、及びパラフィンの中から選ばれる一種又は二種以上であり、前記芯物質が、前記芯物質と前記カプセル壁材の合計100質量部中、60〜98質量部であるセメント混和材。
- セメントと、請求項1に記載のセメント混和材とを含有してなるセメント組成物であって、前記セメント混和材が、前記セメント組成物100質量部中、0.1〜5質量部であるセメント組成物。
- 前記セメント組成物が、マスコンクリート用である請求項2に記載のセメント組成物。
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