JP5443338B2 - コンクリートまたはモルタル混和剤組成物 - Google Patents
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Description
本発明によれば、セメント、骨材及び水から成るコンクリートまたはモルタル組成物において(A)ポリカルボン酸系コンクリート減水剤をセメントに対し0.1〜1.5重量%、(B)オキシカルボン酸系コンクリート減水剤をセメントに対して0.01〜0.2重量%、ならびに(C)ポリサッカライド系増粘剤を水に対して0.001〜1重量%を添加することにより、高流動性、フレッシュ保持性、早強性、ポンプ圧送性、材料分離抵抗性、水中不分離性のすべての性能を満足させるコンクリートまたはモルタルを製造することを可能にする。
オキシカルボン酸系コンクリート減水剤として、グルコン酸、グルコヘプトン酸、クエン酸、オキシマロン酸、酒石酸、サッカリック酸、あるいはこれらの塩から選ばれる1種、または2種以上が好ましい。コンクリートまたはモルタル混和剤としての汎用性や経済的理由を考え併せると、グルコン酸ナトリウムの使用が最も好ましい。オキシカルボン酸はスランプ保持効果を与えるだけでなく、コワバリを取り除く効果も併せ持っている。添加量は0.01重量%未満であると十分なスランプ保持が得られず、コワバリを生ずる原因ともなり、十分な添加量とは言いがたい。また0.2重量%超であると著しい凝結遅延が生じる。従って、好ましくは0.03〜0.15重量%、さらに好ましくは0.04〜0.1重量%の使用が望ましい。
ポリサッカライドとして、デュータンガム、ウェランガム、グアーガム、タマリンドガム、ローカストビーンガム、及びキサンタンガムから選ばれる1種、または2種以上が好ましい。凝結遅延性、レオロジー、強度発現性、増粘作用を考えると、デュータンガム、ウェランガムが好ましく、この中でもデュータンガムが最も好ましい。ポリサッカライドは粉末のままでも使うことができるが、あらかじめ水に完全溶解させた後に使用する方がさらに好ましい。添加量は水に対し、0.001重量%未満だと十分な材料分離抵抗性、水中不分離性を示さず、また1重量%超だと経済的なメリットに欠ける。従って、添加量として、好ましくは0.01〜0.5重量%、さらに好ましくは0.1〜0.3重量%の使用が望ましい。
(A)ポリカルボン酸系コンクリート減水剤、(B)オキシカルボン酸系コンクリート減水剤、(C)ポリサッカライド系増粘剤の3剤を別々に添加しても良いが、これらのうち2種、あるいは3種をあらかじめ混合して使用することもできる。また添加の順序や方法も何ら制約されない。
本発明の適用であるが、セメントを主としたコンクリートまたはモルタル配合なら何ら限定されない。通常のコンクリートでは単位粉体量は250〜1000kg/m3(10〜50重量%)であるが、本発明において所望の性能を有するためには、粉体量の比較的高い領域、好ましくは400〜800kg/m3(15〜40重量%)、さらに好ましくは500〜800kg/m3(20〜40重量%)での使用が好ましい。ここで使用するセメントとして、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、耐硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントの他、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントなどの混合セメントがあげられる。またこれらのセメント以外にも、炭酸カルシウム微粉末、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカフューム等の粉末の1種または2種以上でセメントを置換して使用することができる。本発明で使用される粉体とは、セメントおよびこれらの粉末との混合物を指す。
さらにAE剤、遅延剤、早強剤、促進剤、発泡剤、消泡剤、収縮低減剤、膨張材等の他の混和剤との併用、あるいは他の増粘剤を併用することも可能である。
本発明で使用するコンクリートを製造するための単位水量は、140〜240kg/m3(14〜24重量%)の範囲であるが、耐久性や施工性を考えると、150〜200kg/m3(15〜20重量%)範囲での使用が好ましい。この場合、水粉体比は0.2〜0.8の範囲であるが、モルタルを製造するための水粉体比もこの範囲から選ばれる。
本発明で使用するコンクリートとは、モルタルに砂利等の粗骨材を配合したものである。単位粗骨材容積としては0.28〜0.40m3/m3の範囲から選ばれるが、作業性や硬化コンクリートの品質を考えると0.30〜0.35m3/m3の範囲で選ぶことが好ましい。
以下に示す5種類のポリカルボン酸系ポリマー市販品を使用した。化学分析の結果、これらはすべてエチレンオキシドを側鎖に持つポリメタクリル酸系櫛型ポリカルボン酸ポリマーであり、化学組成の詳細は以下に示すとおりであった。
・ PC−1:酸/PEG側鎖モル比=5.1、平均分子量=49,300、エチレン
オキシド側鎖分子量=3,400
・ PC−2:酸/PEG側鎖モル比=3.7、平均分子量=40,200、エチレン
オキシド側鎖分子量=2,000
・ PC−3:酸/PEG側鎖モル比=3.4、平均分子量=52,200、エチレン
オキシド側鎖分子量=3,600
・ PC−4:酸/PEG側鎖モル比=2.7、平均分子量=30,900、エチレン
オキシド側鎖分子量=2,000
・ PC−5:酸/PEG側鎖モル比=2.0、平均分子量=27,600、エチレン
オキシド側鎖分子量=2,000
実施例で使用した(B)オキシカルボン酸系コンクリート減水剤
市販のグルコン酸ナトリウム試薬、クエン酸試薬(共に和光純薬工業社製)を使用した。
実施例で使用した(C)ポリサッカライド系増粘剤
市販のデュータンガム、ウェランガム(共にCPKelco社製)を使用した。
実施例1〜8及び比較例1〜8について、以下に示す配合でモルタルを混練りした。実施例で使用した混和剤は、(A)ポリカルボン酸系コンクリート減水剤および(B)オキシカルボン酸系コンクリート減水剤を混合し1液とした溶液(A+B)と、(C)ポリサッカライド系増粘剤をあらかじめ水に完全溶解させた溶液を、練混ぜ水と同時に添加した。使用した混和剤組成を表1に、また試験結果を表2に示す。尚、混和剤の添加量は固形分換算で示した。
・ セメント(C): 540kg/m3、早強ポルトランドセメント(住友大阪
セメント社製、密度3.13g/cm3)
・ 石灰石微粉末(LP):80kg/m3 (上越工業社製)
・ 細骨材(S): 512kg/m3 大井川産系陸砂 (FM 2.74)
・ 水(W): 189kg/m3 水道水
・ 水/粉体比(W/(C+LP)):0.305
また、試験項目の詳細を以下に示す。
・ スランプフロー測定: JIS A1173に基づきモルタルの広がりを測定
・ 水中不分離性: JSCE−D104−2007に基づき懸濁物質量から水
中分離度を測定
・ コワバリ: 経時60分後以降のモルタルのコワバリ状態を観察
・ ポンプ圧送性: 100mmΦ X 200mmの鉄製シリンダー下部に1
0mmΦの穴を開け、上部に5kgのおもりを載せ、5分
間で圧送されるモルタル吐出量(%)を測定した。経時6
0分後のモルタルを用いた。
・ 24時間強度: JIS R5201に基づき圧縮強度を測定
なお、試験はすべて20℃、相対湿度60%の環境下で行い、モルタルは空気量の影響がないように、すべてのモルタル配合に消泡剤を添加し、空気量が2%以下であることを確認した。
実施例9〜10及び比較例9〜13:モルタル実験から代表的なものを選び、コンクリート実験にて効果の確認を行った。使用した混和剤組成を表3に、また実験結果を表4に示す。
・ セメント(C): 540kg/m3、早強ポルトランドセメント(住友大阪
セメント社製、密度3.13g/cm3)
・ 石灰石微粉末(LP):80kg/m3 (上越工業社製)
・ 細骨材(S): 512kg/m3 大井川産系陸砂 (FM 2.74)
・ 粗骨材(G): 969kg/m3 青梅産砕石2005 (FM 6.5
8)
・ 水(W): 196kg/m3 水道水
・ 水/粉体比(W/(C+LP)):0.316
また、試験項目の詳細を以下に示す。
・ スランプフロー測定: JIS A1101に基づきコンクリートの広がりを測定
・ 水中不分離性: JSCE−D104−2007に基づき懸濁物質量から水
中分離度を測定
・ コワバリ: 経時60分後以降のモルタルのコワバリ状態を観察
・ ポンプ圧送性: 経時60分後のコンクリートを5mmのふるいでふるい、
粗骨材を取り除いた部分を採取し、モルタル試験同様の実
験を行った。
・ 24時間強度: JIS A1108に基づき圧縮強度を測定
なお、試験はすべて20℃、相対湿度60%の環境下で行い、コンクリートは空気量の影響がないように、すべての配合に消泡剤を添加し、空気量が2%以下であることを確認した。
発明の効果
以上の実験結果に示すとおり、(A)ポリカルボン酸系コンクリート減水剤、(B)オキシカルボン酸系コンクリート減水剤、(C)ポリサッカライド系増粘剤の3剤の使用により、高流動性、フレッシュ保持性、早強性、ポンプ圧送性、材料分離抵抗性、水中不分離性のすべての性能を満足させることをモルタル実験ならびにコンクリート実験で確認した。
○(良好、180分におけるフロー保持率60−79%)
×(不良、180分におけるフロー保持率59%以下)
水中不分離性: ◎(非常に良好、懸濁物質量50mg/L以下)
○(良好、懸濁物質量51〜500mg/L)
×(不良、懸濁物質量501mg/L以上)
コワバリ: ◎(全くなし)
○(ほとんどなし、軽い攪拌により流動性復元)
×(あり、流動性復元のためには強い攪拌が必要)
ポンプ圧送性: ◎(非常に良好、圧送率80%以上)
○(良好、圧送率30〜80%)
×(不良、圧送率20%以下)
○(良好、180分におけるフロー保持率60−79%)
×(不良、180分におけるフロー保持率59%以下)
水中不分離性: ◎(非常に良好、懸濁物質量50mg/L以下)
○(良好、懸濁物質量51〜500mg/L)
×(不良、懸濁物質量501mg/L以上)
コワバリ: ◎(全くなし)
○(ほとんどなし、軽い攪拌により流動性復元)
×(あり、流動性復元のためには強い攪拌が必要)
ポンプ圧送性: ◎(非常に良好、圧送率80%以上)
○(良好、圧送率30〜80%)
×(不良、圧送率20%以下)
Claims (4)
- セメント、骨材及び水から成るコンクリートまたはモルタル組成物において(A)酸/ポリオキシアルキレン側鎖モル比が3.5以上であるポリカルボン酸系ポリマーであるポリカルボン酸系コンクリート減水剤をセメントに対して0.2重量%〜1.5重量%、(B)オキシカルボン酸系コンクリート減水剤をセメントに対して0.01〜0.2重量%、ならびに(C)あらかじめ水に完全溶解させたポリサッカライド系増粘剤を水に対して0.001〜1重量%添加したことを特徴とするコンクリートまたはモルタル混和剤組成物。
- オキシカルボン酸系コンクリート減水剤が、グルコン酸、グルコヘプトン酸、クエン酸、オキシマロン酸、酒石酸、サッカリック酸、あるいはこれらの塩から選ばれる1種、または2種以上であることを特徴とする請求項1のコンクリートまたはモルタル混和剤組成物。
- ポリサッカライド系増粘剤が、デュータンガム、ウェランガム、グアーガム、タマリンドガム、ローカストビーンガム、及びキサンタンガムから選ばれる1種、または2種以上であることを特徴とする請求項1のコンクリートまたはモルタル混和剤組成物。
- (A)ポリカルボン酸系コンクリート減水剤、(B)オキシカルボン酸系コンクリート減水剤、(C)ポリサッカライド系増粘剤の2種、あるいは3種すべてをあらかじめ混合して添加したことを特徴とする請求項1のコンクリートまたはモルタル混和剤組成物。
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