JP6263404B2 - 高炉スラグ含有コンクリートの調製方法 - Google Patents
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Description
・A成分としての水溶性ビニル共重合体(a−1)の合成
メタクリル酸60g、メトキシポリ(オキシエチレン単位が23個、以下n=23)エチレングリコールメタクリレート300g、メタリルスルホン酸ナトリウム5g、3−メルカプトプロピオン酸3g及び水490gを反応容器に仕込んだ後、48%水酸化ナトリウム水溶液58gを加え、攪拌しながら部分中和して均一に溶解した。反応容器内の雰囲気を窒素置換した後、反応系の温度を温水浴にて60℃に保ち、過硫酸ナトリウムの20%水溶液25gを加えてラジカル重合反応を開始し、5時間反応を継続して反応を終了した。その後、48%水酸化ナトリウム水溶液23gを加えて反応物を完全中和し、水溶性ビニル共重合体(a−1)の40%水溶液を得た。水溶性ビニル共重合体(a−1)を分析したところ、メタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位/メトキシポリ(n=23)エチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位/メタリルスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位=70/27/3(モル%)の割合で有する質量平均分子量34200(GPC法、ポリエチレングリコール換算)の水溶性ビニル共重合体であった。
水溶性ビニル共重合体(a−1)の合成と同様にして、水溶性ビニル共重合体(a−2)〜(a−3)及び(ar−1)〜(ar−3)を合成した。以上で合成した水溶性ビニル共重合体の内容を表1にまとめて示した。
質量平均分子量:GPC法、ポリエチレングリコール換算
D−1:メタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位
D−2:メタクリル酸から形成された構成単位
E−1:メトキシポリ(23モル)エチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
E−2:メトキシポリ(70モル)エチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
F−1:メタリルスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位
F−2:アリルスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位
F−3:メチルアクリレートから形成された構成単位
食品添加物として市販されている多くの水溶性デキストリン化合物について、GPC法による分子量及び分散度の測定分析を行い、それらのなかから分子量及び分散度が異なる複数の水溶性デキストリン化合物を用意し、それらの固形分濃度40%水溶液(室温で完全溶解)を調製した。用意した複数の水溶性デキストリン化合物(b−1)〜(b−4)及び(br−1)〜(br−3)の内容を表2にまとめて示した。
分子量:GPC法によるポリエチレングリコール換算の質量平均分子量(Mw)又は数平均分子量(Mn)
分散度:質量平均分子量(Mw)を数平均分子量(Mn)で除した数値(Mw/Mn)
・多機能混和剤(P−1)の30%水溶液の調製
A成分として前記の水溶性ビニル共重合体(a−1)の水溶液(固形分濃度40%)600部、B成分として前記のデキストリン化合物(b−1)の水溶液(固形分濃度40%)490部、C成分としてハイドロキノン0.5部及び水364部を2リットルのフラスコ容器に投入して混合し、A成分とB成分とC成分の3成分からなる多機能混和剤の30%水溶液を調製した。
多機能混和剤(P−1)の30%水溶液の調製と同様にして、多機能混和剤(P−2)〜(P−12)及び(R−1)〜(R−13)の30%水溶液を調製した。調製した各多機能混和剤の内容を表3にまとめて示した。
調製した各多機能混和剤(P−1)〜(P−12)及び(R−1)〜(R−13)の30%水溶液を、100ml容量のメスシリンダーに入れ、室温で2ヶ月間放置した後に目視判定し、下記の基準で評価した。結果を表3にまとめて示した。
評価基準
○:均一透明
×:分離又は濁りが認められる。
a−1〜a−3,ar−1〜ar−3:表1に記載の水溶性ビニル共重合体
b−1〜b−4,br−1〜br−3:表2に記載の水溶性デキストリン化合物
*1:タンニン酸
*2:デンプン
*3:ブドウ糖
*4:グルコン酸
c−1:ハイドロキノン
c−2:ハイドロキノンモノメチルエーテル
c−3:モノメチルハイドロキノン
c−4:p−ベンゾキノン
実施例1〜12
試験区分3で調製した表3に記載の多機能混和剤の30%水溶液を用いて、表4に記載の配合条件1で、50リットルのパン型強制練りミキサーに、結合材(高炉セメントC種相当、密度=3.01g/cm3)、細骨材(大井川水系砂、密度=2.58g/cm3)、練り混ぜ水(水道水)、多機能混和剤(P−1)の30%水溶液及び空気量調整剤(竹本油脂社製のAE剤、商品名AE300)の各所定量を順次投入してスラリーが均一となるまで練り混ぜた。多機能混和剤の使用量(固形分としての使用量)は表5に記載した。次に、粗骨材(岡崎産砕石、密度=2.68g/cm3)を投入し、30秒間練り混ぜ、目標スランプが18±1cm、目標空気量が4.5±0.5%の実施例1の高炉スラグ含有コンクリートを調製した。同様にして、実施例2〜12の高炉スラグ含有コンクリートを調製した。調製時の練り混ぜ温度はいずれの場合も30℃であった。
実施例1〜12と同様にして、但し表4に記載の配合条件2で、実施例13〜24の高炉スラグ含有コンクリートを調製し、また表4に記載の配合条件3で、実施例25〜28の高炉スラグ含有コンクリートを調製した。調製時の練り混ぜ温度はいずれの場合も30℃であった。以上の各実施例で調製した高炉スラグ含有コンクリートの内容を表5にまとめて示した。
表4に記載の配合条件で、目標スランプが18±1cm、目標空気量が4.5±0.5%の比較例1〜27の高炉スラグ含有コンクリートを調製した。調製時の練り混ぜ温度はいずれの場合も30℃であった。以上の各比較例で調製した高炉スラグ含有コンクリートの内容を表7にまとめて示した。
*5:高炉スラグ微粉末65%、普通ポルトランドセメント30%及び無水石膏5%(合計100%)からなる高炉セメントC種相当(密度=3.01g/cm3、ブレーン値4180cm2/g)の結合材
*6:高炉スラグ微粉末44%、普通ポルトランドセメント51%及び無水石膏5%(合計100%)からなる高炉セメントB種相当(密度=3.04g/cm3、ブレーン値3850cm2/g)の結合材
細骨材:大井川水系砂(密度=2.58g/cm3)
粗骨材:岡崎産砕石(密度=2.68g/cm3)
調製した各例の高炉スラグ含有コンクリートについて、練り混ぜ直後のスランプと空気量、練り混ぜ直後から60分静置後のスランプと空気量、スランプ残存率、標準水中養生供試体の圧縮強度及び高温履歴供試体の圧縮強度を下記のように求め、結果を表5〜表8にまとめて示した。
・空気量(容量%):練り混ぜ直後及びそれから60分静置後の高炉スラグ含有コンクリートについて、JIS−A1128に準拠して測定した。
・スランプ残存率(%):(60分静置後のスランプ値/練り混ぜ直後のスランプ値)×100で求めた。
・標準水中養生供試体の圧縮強度(N/mm2):練り混ぜて調製した各例の高炉スラグ含有コンクリートを直径10cm×高さ20cmの円柱モールドに充填し、20℃水中で所定の材齢まで水中養生した供試体について、JIS−A1108に準拠し、材齢7日と28日で測定した。
・高温履歴供試体の圧縮強度(N/mm2):練り混ぜて調製した各例の高炉スラグ含有コンクリートを直径10cm×高さ20cmの円柱モールドに充填し、内寸が500mm×500mm×400mmの周囲6面を断熱材(厚さ約30cmの発砲スチレン)で覆った簡易断熱箱に前記の円柱モールド9本を静置した。中心位置の円柱モールドに熱電対を設置して内部の温度上昇履歴を測定しつつ、所定の材齢まで高温履歴(最高温度は40〜60℃)の負荷を継続した高温履歴供試体について、JIS−A1108に準拠し、材齢28日で測定した。
配合条件:表4に記載した配合条件
多機能混和剤の種類:表3に記載した多機能混和剤の種類
多機能混和剤の使用量:結合材100質量部に対する多機能混和剤の添加質量部(固形分としての添加質量部)
*7:各実施例の標準水中養生供試体の圧縮強度(材齢7日又は28日)から相当する配合条件の混和剤を用いなかった比較例(表3の混和剤R−1を用いた比較例1、14又は27)の標準水中養生供試体の圧縮強度(材齢7日又は28日)を差し引いた値。
*8:各実施例の高温履歴供試体の圧縮強度(材齢28日)から相当する配合条件の混和剤を用いなかった比較例(表3の混和剤R−1を用いた比較例1、14又は27)の高温履歴供試体の圧縮強度(材齢28日)を差し引いた値。
*9:目標とする流動性のコンクリートが得られなかったので測定しなかった。
*10:多機能混和剤の水溶液に沈殿又は濁りが生じていたので使用せず、測定しなかった。
Claims (11)
- 下記の結合材、水、細骨材、粗骨材及び下記の多機能混和剤を用いる高炉スラグ含有コンクリートの調製方法であって、下記の結合材100質量部当たり下記の多機能混和剤を0.1〜1.5質量部の割合となるよう用いることを特徴とする高炉スラグ含有コンクリートの調製方法。
結合材:高炉スラグ微粉末を40〜75質量%、ポルトランドセメントを23〜53質量%及び石膏を2〜7質量%(合計100質量%)の割合で含有してなるもの。
多機能混和剤:下記のA成分を20〜80質量%、下記のB成分を19.99〜79質量%及び下記のC成分を0.01〜1質量%(合計100質量%)の割合で含有してなるもの。
A成分:分子中に下記の構成単位Dを35〜85モル%、下記の構成単位Eを15〜65モル%及び下記の構成単位Fを0〜5モル%(合計100モル%)の割合で有する質量平均分子量5000〜100000の水溶性ビニル共重合体。
構成単位D:メタクリル酸から形成された構成単位及びメタクリル酸塩から形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上。
構成単位E:分子中に7〜100個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
構成単位F:(メタ)アリルスルホン酸塩から形成された構成単位及びメチル(メタ)アクリレートから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上。
B成分:質量平均分子量が1000〜20000であり、且つ分散度が1.2〜6.0の水溶性デキストリン化合物。
C成分:ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、モノメチルハイドロキノン及びp−ベンゾキノンから選ばれる一つ又は二つ以上。 - 多機能混和剤が、A成分を20.5〜79.9質量%、B成分を20.05〜79質量%及びC成分を0.05〜0.5質量%(合計100質量%)の割合で含有してなるものである請求項1記載の高炉スラグ含有コンクリートの調製方法。
- B成分が、質量平均分子量が1500〜15000であり、且つ分散度が3.0〜5.5の水溶性デキストリン化合物である請求項1又は請求項2記載の高炉スラグ含有コンクリートの調製方法。
- C成分が、ハイドロキノン及び/又はp−ベンゾキノンである請求項1〜請求項3のいずれか一項記載の高炉スラグ含有コンクリートの調製方法。
- A成分が、分子中に構成単位Dを40〜80モル%、構成単位Eを20〜60モル%及び構成単位Fを0〜3モル%(合計100モル%)の割合で有する質量平均分子量10000〜80000の水溶性ビニル共重合体である請求項1〜請求項4のいずれか一項記載の高炉スラグ含有コンクリートの調製方法。
- 構成単位Eが、分子中に15〜80個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位である請求項1〜請求項5のいずれか一項記載の高炉スラグ含有コンクリートの調製方法。
- 多機能混和剤を固形分濃度10〜50質量%の水溶液として用いる請求項1〜請求項6のいずれか一項記載の高炉スラグ含有コンクリートの調製方法。
- 結合材が、高炉セメントB種又は高炉セメントC種である請求項1〜請求項7のいずれか一項記載の高炉スラグ含有コンクリートの調製方法。
- 結合材が、高炉セメントC種である請求項1〜請求項7のいずれか一項記載の高炉スラグ含有コンクリートの調製方法。
- 水/結合材比を20〜60%とする請求項1〜請求項9のいずれか一項記載の高炉スラグ含有コンクリートの調製方法。
- コンクリートを練り混ぜて調製する際の練り混ぜ温度が15℃〜45℃である請求項1〜請求項10のいずれか一項記載の高炉スラグ含有コンクリートの調製方法。
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