JP5518684B2 - 防水性セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents

Description

本発明は、主に、土木分野、建築分野に使用するセメントコンクリートの防水性を促進するセメント混和材及びセメント組成物に関する。
なお、本発明でいうセメントコンクリートとはモルタル、コンクリートを総称するものである。

従来、セメントコンクリートの防水性を促進させる方法としては、水／セメント比をできる限り小さくするため、ＪＩＳ Ａ ６２０４「コンクリート用化学混和剤」で規定されているように、減水剤や高性能減水剤を使用することが一般的に普及している。

一方、水／セメント比の低減によらず、例えば、カルシウムサルホアルミネート化合物と活性シリカ質物質を含有してなる混和材、カルシウムサルホアルミネート類と潜在水硬性物質とを有効成分とする防水材を使用してセメントコンクリートの防水性を高める方法が提案されている（特許文献１、２参照）。また、撥水剤を充填材（骨材）に被覆すること（特許文献３参照）や、撥水剤をセメントコンクリート硬化体の表面に塗布することが行われている（特許文献４参照）。しかしながら、撥水剤をセメントに混合することは行われていない。また、ひび割れの自己治癒能力を有する材料としてγ型二珪酸カルシウムが知られている（特許文献５参照）。

特開平２−８８４５１号公報 特許第２８９９０６６号公報 特開平１−３１７１４０号公報 特開平２００４−２３１４８８号公報 特許第４０５７９７０号

本発明は、コンクリートの防水性を増進させるセメント混和材及びセメント組成物を提供する。

本発明は、（１）ＣａＯ原料とＳｉＯ _２ 原料とを混合して熱処理して得られるγ−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２を５５％以上含有してなる炭酸化混和材と、ステアリン酸カルシウム又はステアリン酸ナトリウムである撥水剤とを含有してなり、前記撥水剤が前記炭酸化混和材１００部に対して０．５〜８部である、防水性セメント混和材、（２）炭酸化混和材が、ブレーン比表面積値２０００ｃｍ^２／ｇ以上である（１）の防水性セメント混和材、（３）セメントと、（１）又は（２）の防水性セメント混和材とを含有してなるセメント組成物、である。

本発明の防水性セメント混和材及びセメント組成物を使用することにより、反応がほぼ終了する長期材齢でひび割れが発生し漏水した場合にもセメントコンクリートの防水性が向上する。

コンクリート試験体の断面図 コンクリート試験体の側面図 断面側配筋図 側面側配筋図 割裂試験体の断面図 割裂試験体の側面図（図１〜６の数値の単位はｍｍ）

１：コンクリート試験体
２：注水孔（水圧０．２ｋｇ／ｃｍ^２）
３：フープ鉄筋（φ６ｍｍ）
４：ストレート鉄筋（φ６ｍｍ）
５：割裂時のひび割れ位置
６：ひび割れにより注水した時の透水位置
７：割裂時の載荷点
８：ひび割れの止水面

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明における部や％は特に限定のない限り質量基準である。

本発明で使用する炭酸化混和材とは、ＣａＯ原料とＳｉＯ_２原料とを混合して熱処理して得られる、γ−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２（γ−Ｃ_２Ｓと略記）を含有するものである。熱処理温度は特に限定されないが、通常１，２００〜１，８００℃程度である。冷却方法も特に限定されるものではない。急冷することは好ましくないが、特別な冷却条件が必要というわけではなく、自然放冷で十分である。
γ−Ｃ_２Ｓの含有量は防水性を発現するためには５５％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。不純物の存在も特に限定されるものではなく、β−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２（β−Ｃ_２Ｓと略記）、トライカルシウムシリケートの３ＣａＯ・ＳｉＯ_２（Ｃ_３Ｓと略記）、ランキナイトの３ＣａＯ・２ＳｉＯ_２（Ｃ_３Ｓ_２と略記）及び／又はワラストナイトのＣａＯ・ＳｉＯ_２（ＣＳと略記）等が混在していても良い。
γ−Ｃ_２Ｓを含有する炭酸化混和材のブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）は２０００ｃｍ^２／ｇ以上であることが好ましく、４０００〜８０００ｃｍ^２／ｇがより好ましい。ブレーン値が８０００ｃｍ^２／ｇを超えると粉砕動力が必要であり不経済である。２０００ｃｍ^２／ｇ未満では防水性の増進が期待できない場合がある。

本発明で使用される撥水剤は、粉体を包み込み撥水するものであれば使用可能であり特に限定されるものではないが、例えば、流動パラフィン、スクワラン、パラフィン、ワセリン等炭化水素類、ミツロウ、ホホバ油、カルナバロウ等のロウ類、トリイソステアリン酸グリセリル、トリオクタン酸グリセリル、等のトリグリセリド、ミリスチン酸イソセチル、パルミチン酸セチル等エステル油、セタノール、ステアリルアルコール等の高級アルコール類、オリーブ油、ヒマシ油等の植物油類、ステアリン酸、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ナトリウム、ミリスチン酸、イソステアリン酸等脂肪酸類が挙げられる。その中で特に脂肪酸類を用いることが好ましい。撥水性による保護被膜は粉体を包み込むことによって練り混ぜ時に水との接触を防止し、これにより反応を抑制する。この保護被膜は、ひび割れ部分を長時間通る水により破壊され、粉体粒子の表面が露出し、反応が開始する。

本発明の防水性セメント混和材中の各成分の使用量は、特に限定されるものではないが、防水性増進の観点から、撥水剤の使用量は炭酸化混和材１００部に対して０．５〜８部が好ましく、１〜５部がより好ましい。０．５部未満では十分な防水性の増進が得られない場合があり、７部を超えても防水性の増進が期待できない場合がある。

本発明の防水性セメント混和材の使用量は、防水性増進の観点から、セメントと防水性セメント混和材とからなるセメント組成物１００部中、５〜３５部が好ましく、１５〜２５部がより好ましい。５部未満では防水性の増進が得られない場合があり、３５部を超えても防水性の増進が期待できない。

本発明で使用するセメントは、特に限定されるものではなく、通常のセメントが使用可能であり、具体的には、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメントや、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末を混合したフィラーセメント、廃棄物利用型セメント、いわゆるエコセメント等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が併用可能である。

本発明では、本発明のセメント、防水性セメント混和材の他に、砂、砂利等の骨材、さらに、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ剤、増粘剤等のうちの一種又は二種以上を本発明の目的を阻害しない範囲で併用することが可能である。

本発明の防水性セメント混和材の成分は、混合又は混合粉砕される。混合装置としては、既存のいかなる撹拌装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、Ｖ型ミキサ、ヘンシェルミキサ、及びナウタミキサ等が使用可能である。
また、セメント組成物の混合装置としては、既存のいかなる撹拌装置も使用可能であり、例えば、強制二軸ミキサ、傾胴ミキサ、オムニミキサ等が使用可能である。

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。

＜使用材料＞
撥水剤Ａ：ステアリン酸カルシウム（試薬）
撥水剤Ｂ：ステアリン酸ナトリウム（試薬）
炭酸化混和材：γ−Ｃ_２Ｓ（９０％）、β−Ｃ_２Ｓ（５％）、Ｃ_３Ｓ_２（３％）、ブレーン値４０８０ｃｍ^２／ｇ
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品、比重３．１６
細骨材：新潟県姫川産天然砂、密度２．６２
粗骨材：新潟県姫川産砕石、最大寸法２０ｍｍ、密度２．６４
減水剤：スーパー３００Ｋ−１０２（グレースケミカルズ社製）

「実験例１」
撥水剤Ａ、Ｂと炭酸化混和材を表１に示す配合で混合して調製した防水性セメント混和材を、セメントと防水性セメント混和材とからなるセメント組成物１００部中、防水性セメント混和材を１５部配合してセメント組成物を調製した。コンクリート中の各種材料の単位量をセメント組成物３３０ｋｇ／ｍ^３、砂８１６ｋｇ／ｍ^３、砂利９６９ｋｇ／ｍ^３、水１７６ｋｇ／ｍ^３、減水剤２．６４ｋｇ／ｍ^３とした。作製したコンクリートは材齢６ヶ月間２０℃水中で養生を行い、その後に透水試験を実施した。透水試験は、試験開始直後から２４時間後迄の透水量と、試験開始後９１日目から２４時間後迄の透水量を測定した。
結果を表１に併記する。

＜コンクリートの作製と透水試験の方法＞
（１）練混ぜ装置は、５０リットル二軸強制ミキサを使用。
（２）材料投入は、砂、砂利、セメント、セメント混和材を同時に投入し、空練り３０秒を行い、その後、水、減水剤を投入し、９０秒練り混ぜる。
（３）試験体作製は、φ１５０ｍｍ×３００ｍｍ型枠を使用し中央部にφ２ｃｍの鋼棒をセットし、硬化後に抜き取る（図１、２）。
（４）型詰はテーブルバイブレーターを用いて１層詰めを行う。
（５）試験体寸法は図３、４に示す鉄筋を配筋したφ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ（図１、２）とする。
（６）透水試験は、図１、２に示すコンクリート試験体を図５の載荷点７に示す割裂試験（ＪＩＳ Ａ １１１３に準じた）の要領で試験体に図５、６に示す５の位置にひび割れ幅０．２ｍｍを発生させる。
（７）ひび割れ幅はπ型ゲージを使用し調整した。円周側のひび割れ（図６の６）から透水するように試験体端部上下のひび割れ（図５の５）と図６の８の片方の穴（図２の８）は接着剤を使用し塞ぐ。
（８）２０ｋＰａ（０．２ｋｇ／ｃｍ^２）の水圧をかけて透水量を測定する。
（９）透水試験開始後９１日目から２４時間後迄のコンクリートの透水量（Ａ）を透水試験開始直後から２４時間後迄のコンクリートの透水量（Ｂ）で除した数値を漏水率とする。
漏水率（％）＝（Ａ）／（Ｂ）×１００

「実験例２」
炭酸化混和材と撥水剤からなる防水性セメント混和材の配合は実験Ｎｏ.1-6と同様にし、表２に示す炭酸化混和材のブレーン値を調製した防水性セメント混和材を使用したこと以外は実験例１と同様に実施した。結果を表２に併記する。

「実験例３」
炭酸化混和材と撥水剤の防水性セメント混和材の配合は実験Ｎｏ.1-6と同様にし、表３に示すようにγ−Ｃ_２Ｓの含有量を調製した炭酸化混和材を使用したこと以外は実験例１と同様に実施した。結果を表３に併記する。

「実験例４」
炭酸化混和材と撥水剤からなる防水性セメント混和材の配合は実験Ｎｏ.1-6と同様にし、表４に示すように防水性セメント混和材の添加量を調製したこと以外は実験例１と同様に実施した。結果を表４に併記する。

本発明の防水性セメント混和材及びセメント組成物を使用することにより、セメントコンクリートの防水性が著しく向上するので、土木、建築分野において幅広く適用できる。

Claims (3)

1. ＣａＯ原料とＳｉＯ _２ 原料とを混合して熱処理して得られるγ−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２を５５％以上含有してなる炭酸化混和材と、ステアリン酸カルシウム又はステアリン酸ナトリウムである撥水剤とを含有してなり、前記撥水剤が前記炭酸化混和材１００部に対して０．５〜８部である、防水性セメント混和材。
2. 炭酸化混和材が、ブレーン比表面積値２０００ｃｍ^２／ｇ以上である請求項１に記載の防水性セメント混和材。
3. セメントと、請求項１又は２に記載の防水性セメント混和材とを含有してなるセメント組成物。

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