JP5536530B2

JP5536530B2 - 膨潤性自己治癒セメント混和材及びセメント組成物

Info

Publication number: JP5536530B2
Application number: JP2010107934A
Authority: JP
Inventors: 茂富岡; 隆行樋口
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-05-10
Also published as: JP2011236072A

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、ＪＩＳＡ６２０４「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と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。

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

本発明は、コンクリートの防水性を増進させる、膨潤性自己治癒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）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、膨潤度が22を超え60の範囲で粒度が150μｍ以下のベントナイトである膨潤材を含有してなる膨潤性自己治癒セメント混和材、（２）撥水剤が、膨潤材１００部に対して０．５〜７部である（１）の膨潤性自己治癒セメント混和材、（３）セメントと、（１）又は（２）の膨潤性自己治癒セメント混和材とを含有してなるセメント組成物、（４）セメント混和材が、セメントとセメント混和材の合計１００部中、０．３〜５部である（３）のセメント組成物、である。

本発明の膨潤性自己治癒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向上する。

コンクリート試験体の側面図コンクリート試験体の断面図（１）コンクリート試験体の断面図（２）配筋の外観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、膨潤と反応が開始する。これによってセメントの水和反応がほぼ終了した後のひび割れでも自己治癒効果を発揮することができる。

本発明で使用する膨潤材は水と接触し膨潤する物であれば特に限定される物ではないが、膨潤した後に水和反応する無機質の材料が特に防水性能として有効である。例えば、ベントナイトのような、モンモリロナイトを主成分とする粘土鉱物の一種であり膨潤性を有するものである。
ベントナイトの膨潤性は産地や鉱床によって異なり、かつ、人工的な精製や合成、化学的処理になどにより膨潤度を高くすることができ、防水材効果の観点からでは膨潤度の大きい方が好ましいが、本発明ではA.C.C.法（American Colloid Campany規格）による膨潤度が22を超え60の範囲のものが使用され、通常、25以上が好ましく、30〜50がより好ましい。そして膨潤度が60を超えても防水性の増進が期待できない。

さらに、本発明で使用するベントナイトの粒度は、150μｍ以下が好ましく105以下がより好ましい。そして粒度が150μｍを越えると効果が低下する。ベントナイトの粒度を調整する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、上記ベントナイトを粉砕あるいは粉砕後に分級する方法である。

本発明の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、撥水剤の使用量は膨潤材１００部に対して０．５〜７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。

セメント混和材の使用量は、特に限定されるものではないが、防水増進の観点から、セメントとセメント混和材とからなる結合材１００部中、０．３〜５部が好ましく、１〜４部がより好ましい。０．３部未満では防水性の増進が得られない場合があり、５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、セメント、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。

本発明のセメント混和材の成分を混合しる場合、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＞
撥水剤ア：ステアリン酸カルシウム（試薬）
撥水剤イ：ステアリン酸ナトリウム（試薬）
ベントナイトａ：膨潤度２２（Ａ．Ｃ．Ｃ．法）天然品
ベントナイトｂ：膨潤度２５（Ａ．Ｃ．Ｃ．法）天然品
ベントナイトｃ：膨潤度３０（Ａ．Ｃ．Ｃ．法）天然品
ベントナイトｄ：膨潤度５０（Ａ．Ｃ．Ｃ．法）精製品
ベントナイトｅ：膨潤度６０（Ａ．Ｃ．Ｃ．法）精製品
ベントナイトｆ：膨潤度７０（Ａ．Ｃ．Ｃ．法）精製品
ａ〜ｆのベントナイトの粒度は８８μｍ以下
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、比重２．６２
粗骨材：新潟県姫川産砕石、最大寸法２０ｍｍ、比重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」
撥水剤ア、イとベントナイトＣを表１に示す配合で混合して調製したセメント混和材を、セメントとセメント混和材とからなるセメント組成物１００部中、セメント混和材を２．０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について透水試験を実施した。

＜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（ＪＩＳＡ１１１３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）材齢２８〜２９日のコンクリートの透水試験開始後の２４時間の透水量（Ａ）を、材齢１〜２日のコンクリートの透水試験開始後の２４時間の透水量（Ｂ）で除した数値を漏水率とする。漏水率（％）＝（Ａ）／（Ｂ）×１００

「実験例２」
撥水剤ア、とベントナイトａ〜ｆを表２に示すように配合して調製した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」
撥水剤ア、とベントナイトｃ１００部を表３に示す粒度に調整した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３に併記する。

「実験例４」
撥水剤ア、とベントナイトｃを実験Ｎｏ．１−６の混和材を表４に示すように添加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。

本発明の膨潤性自己治癒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

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、膨潤度が22を超え60の範囲で粒度が150μｍ以下のベントナイトである膨潤材を含有してなる膨潤性自己治癒セメント混和材。
撥水剤が、膨潤材１００部に対して０．５〜７部である請求項１に記載の膨潤性自己治癒セメント混和材。
セメントと、請求項１又は２に記載の膨潤性自己治癒セメント混和材とを含有してなるセメント組成物。
セメント混和材が、セメントとセメント混和材の合計１００部中、０．３〜５部である請求項３に記載のセメント組成物。