JP6664998B2

JP6664998B2 - 凍害対策コンクリートの製造方法

Info

Publication number: JP6664998B2
Application number: JP2016045405A
Authority: JP
Inventors: 一也本間; 樋口　隆行; 隆行樋口; 聖一寺崎; 橋本　学; 橋本　　学; 林　大介; 大介林
Original assignee: Kajima Corp; Denka Co Ltd; Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Kajima Corp; Denka Co Ltd
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2020-03-13
Anticipated expiration: 2036-03-09
Also published as: JP2017159532A

Description

本発明は、凍害対策コンクリートの製造方法に関する。

コンクリートに凍結融解抵抗性を付与するには、所定の大きさの空気をコンクリートに一定量含ませることが有効である。
通常、ＡＥ剤と呼ばれる空気連行剤によってコンクリート中に微細な気泡が導入されるが、コンクリート配合の相違、スランプの大小、練り混ぜ時間、ミキサ形式、温度、骨材の種類や量などによって、導入される空気量が変動する。また、コンクリートをアジテータ車で運搬する過程においても、連行された空気が抜け、打設現場に到着した時点で目標の空気量を確保できていない場合もある。
そのため、凍結融解抵抗性を付与する材料として、コンクリート練り混ぜ時に中空微小球を混和することが知られている（特許文献１、２、３）。
また、投入の手間や設備を要することなく、簡易かつ安全に材料を投入する方法として水溶紙に封入して材料を投入する方法が知られている（特許文献４、５、６）。

特開平０８−１８８４５８号公報特開２００５−００８４８４号公報特開２００５−００８４８５号公報特開平０６−１５５４４４号公報特開２００１−２５２９１８号公報特開平０６−０５５５２９号公報

中空微小球は密度が小さく飛散するため、コンクリートに混和する際に発塵し、発塵抑制を目的とした排気装置に吸引され、コンクリート中に所定量混和することが難しい。
また、あらかじめ練り混ぜたコンクリートへ後から中空微小球を添加する場合においても、投入に時間がかかるため、コンクリート中に所定量を正確に混和することや均一に分散させることが難しく、コンクリートの練り混ぜ時間を長く確保する必要があった。
本発明は、中空微小球を封入した水溶紙の袋を特定のタイミングでコンクリートに投入することにより、簡易、かつ、安全に、所定量の中空微小球をコンクリートに混和でき、しかも投入時間を短縮できる凍害対策コンクリートの製造方法を提供する。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用する。
（１）中空微小球を封入した袋体を、あらかじめ練混ぜたコンクリートに後添加し、さらに練り混ぜる凍害対策コンクリートの製造方法において、前記袋体が木材パルプ含有率が75〜95％である水溶紙からなる凍害対策コンクリートの製造方法である。
（２）前記中空微小球が、ポリ塩化ビニリデン樹脂からなる（１）の凍害対策コンクリートの製造方法である。

本発明によって、中空微小球を、簡易、かつ、安全に、所定量をコンクリート中に混和でき、しかも投入時間を短縮して凍害対策コンクリートを製造できるという効果を奏する。

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明で使用する部や％は特に規定のない限り質量基準である。
また、本発明のコンクリートとは、セメントペースト、セメントモルタル、及びセメントコンクリートを総称するものである。

本発明で使用する中空微小球とは、粒子中に内包された空洞を有するもので、有機系や無機系のものが存在するが、本発明では弾性的な性質を有する有機系を用いることが好ましい。
有機系の中空微小球の材質としては、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フェノール、ポリメチルメタクリレート、メタクリロニトリル、ポリスチレン、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、及びポリフェノールなどがあり、共重合物や架橋体であっても特に限定されるものではない。なかでも、アクリロニトリル、塩化ビニリデンをベースとした共重合体が好ましい。
中空微小球の径は、凍結融解等の耐久性の面から、300μｍ以下が好ましく、100μｍ以下がより好ましい。

本発明では、中空微小球を袋体に封入して、あらかじめ練り混ぜたコンクリートに後添加する。
本発明で使用する袋体は、ミキサなどで、容易に破壊し、封入した中空微小球が、あらかじめ練り混ぜたコンクリートに均一に分散するのであれば特に限定されるものではないが、簡易、かつ、安全に、所定量をコンクリート中に混和でき、しかも投入時間を短縮できる面から、水溶紙の袋体を使用することが好ましい。

本発明における中空微粒子の使用量は、凍結融解抵抗性の改善の面や圧縮強度などの物理特性低下防止の面から、コンクリート100容量部中、0.1〜10容量部が好ましく、0.5〜５容量部がより好ましい。

本発明で使用する水溶紙は、木材パルプ、多糖類、セルロース、ポリビニルアルコール（ポバール）、カルボキシメチルセルロース、及びでんぷんなどを原料とするもので、原料中の木材パルプの含有量は75〜95％が好ましく、80〜90％がより好ましい。木材パルプを除く多糖類、ポバール、セルロース、カルボキシメチルセルロース、及びでんぷんなどの原料は、水溶紙の製造の面や、コンクリート中に巻き込む空気量を抑える面から、５〜25％が好ましく、10〜20％がより好ましい。

また、水溶紙は、水溶性であれば特に限定されるものではないが、20℃の水500mlが入ったビーカー(容量1,000ml)に水溶紙を10ｇ添加し、例えば、池田理工社製のスターラーにより800rpmで攪拌した時の分散時間が、分散性の面から、30秒以下であることが好ましく、20秒以下がより好ましい。分散時間は目視により凝集物がなくなった状態の時を言う。

本発明では、中空微小球が封入された袋体を、あらかじめ練り混ぜたコンクリートに後添加する。
中空微小球は、あらかじめ練り混ぜたコンクリートに後添加する際、こぼれることがなければ、袋体に、どのように入っているか特に限定されるものではないが、中空微小球は密度が小さく飛散するため、本発明では、袋体に封入する。

本発明で使用する袋体は、中空微小球が、あらかじめ練り混ぜたコンクリートに後添加できるものであれば特に限定されるものではないが、分散するまでの時間を短くし、分散性を上げるために、水溶紙を、例えば、圧着シールして作成した袋体を使用することが好ましい。

本発明で使用する水溶紙の寸法は、分散するまでの時間を短くし、分散性を上げる面から、縦15〜35cmが好ましく、20〜30cmがより好ましい。横は、25〜45cmが好ましく、30〜40cmがより好ましい。幅は、５〜20cmが好ましく、10〜15cmがより好ましい。
作業性や分散性の面から、水溶紙の坪量は、30〜120g/m²、厚さは、50〜200μｍが好ましい。

本発明における水溶紙の袋体は、取扱性や作業性の面から、コンクリート100容量部中、中空微小球0.5〜５容量部を水溶紙の袋体に封入した状態で混和し、コンクリート１m³あたり４〜６袋に分けて混和することが好ましい。

作業性の面から水溶紙の袋体に封入した中空微小球のコンクリートへの添加方法は、コンクリートの運搬と混合を兼ねることができるアジテータ車に後添加することが好ましいが、ミキサーにてコンクリートを練り混ぜ後、ミキサー内に後添加しても良い。アジテータ車に後添加すると、他の投入方法と比較して、分散性が良好である。

また、あらかじめ練り混ぜたコンクリートに袋体を後添加するまでの時間は特に限定されるものではないが、120分未満が好ましい。

本発明では、あらかじめ練り混ぜたコンクリートに袋体を添加し、さらに練り混ぜる。
練り混ぜる速度は特に限定されるものではないが、17rpm以上が好ましい。

本発明の水溶紙の袋体を添加したコンクリートの練り混ぜ時間は、袋体の水溶紙が溶解し、袋体に封入されていた中空微粒子が充分に分散性されれば特に限定されるものではないが、45〜75秒が好ましい。
袋体を添加したコンクリートの練り混ぜ時間は、無混和のコンクリートと同程度であるが、本発明の水溶紙を用いた場合、コンクリートの練り混ぜ時間が短くなり、水溶紙がコンクリート中に残存することなく溶解する。

本発明のコンクリートに使用されるセメントは、特に限定されるものではなく、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱など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、シリカ、又は石灰石微粉などを混合した各種混合セメント、並びに、廃棄物利用型セメント、いわゆるエコセメントなどが挙げられる。

以下、実験例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実験例に限定されるものではない。

実験例１
単位水量（Ｗ）160kg/m³、単位セメント量（Ｃ）355kg/m³、Ｗ／Ｃ＝45.1％、細骨材率ｓ／ａ＝43.6％を基本配合とし、ＡＥ減水剤の添加量を調整しながら、目標スランプを８cm、ＡＥ剤による空気量を4.0％とし、コンクリートを生コンプラントの二軸強制攪拌ミキサ（容量2,000リッター）にて調製した。試験は20±２℃で実施した。注水後の練り混ぜ時間は30秒とした。
その後、アジテータ車に排出し、30分間、10rpmの低速で待機した。
一方、坪量、厚さ、及び寸法が同じで、木材パルプの含有率の異なる水溶紙を使用し、ハリナックスプレス（コクヨ社製）を用いて底と横の３面を圧着シールし、開口部より、中空微小球を投入し、袋体の破袋による中空微小球の飛散を防止するため、開口部を全面ではなく10箇所圧着シールして、袋体を５体作製した。中空微小球の使用量は、練り混ぜたコンクリート100容量部に対して、２容量部である。
作製した袋体を、アジテータ車に後添加し、60秒間、20rpmの高速で、さらに練り混ぜた。その際全量投入するまでの時間も測定した。
また、ミキサーにてコンクリートを練混ぜ後、ミキサー内に後添加して、練り混ぜ速度17rpm、練り混ぜ時間60秒でさらに練り混ぜる方法も実施した。
なお、中空微小球を水溶紙の袋体に封入せずにアジテータ車に後添加した場合や、コンクリート100容量部に対して２容量部に相当する中空微粒子を、セメントや骨材と一緒に混合し、その後注水して一括で練り混ぜる従来の方法を比較として実施した。
練り混ぜ後のコンクリートは型枠に充填して、凍結融解抵抗性試験用の試験体とした。その後、表面をキャッピングし、20℃で１日養生した後、脱型し、28日間20℃水中で養生を行い、凍結融解抵抗性試験を実施した。

＜使用材料＞
水：水道水
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品、密度3.16g/cm³
中空微小球：ポリ塩化ビニリデン樹脂、平均粒径80μｍ、膜厚0.2μｍ、市販品、密度0.13g/cm³
水溶紙：木材パルプの含有率75％（木材パルプ以外はセルロース25％）、85％（木材パルプ以外はポバール15％）、95％（木材パルプ以外はカルボキシメチルセルロース５％）の３種類、坪量、厚さ、及び寸法は３種類とも同じであり、坪量60g/m²、厚さ110μｍ、寸法（縦：25cm、横：30cm、幅：10cm）、分散時間20秒以内、市販品。
細骨材：川砂、姫川産、５mm下、密度2.64g/cm³
粗骨材：川砂利、姫川産、20mm下、密度2.67g/cm³
ＡＥ減水剤：リグニンスルホン酸化合物・ポリカルボン酸エーテル複合体、市販品
ＡＥ剤：アルキルエーテル系、ＢＡＳＦジャパン社製、市販品

＜測定方法、評価方法＞
分散時間：20℃の水500mlが入ったビーカー(容量1,000ml)に水溶紙などの試料を10ｇ添加し、池田理工社製スターラーにより800rpmで攪拌した時に目視により凝集物がなくなった状態までの時間。
凍結融解抵抗性：ＪＩＳＡ１１４８「コンクリ−トの凍結融解試験方法」Ａ法に準拠し、凍結融解試験300サイクル終了時において、相対的動弾性係数を測定した。

表１から、中空微小球をコンクリートに混和することにより相対動弾性係数の低下を低減できることが分かる。
本発明の製造方法により従来の添加方法よりも相対動弾性係数の低下を低減でき、水溶紙に封入せず添加した場合と比較して作業性が向上したことが分かる。

本発明によって、中空微小球を簡易かつ安全に所定量をコンクリート中に混和でき、しかも投入時間を短縮して凍害対策コンクリートを製造できるため、土木、建築分野に好適である。

Claims

中空微小球を封入した袋体を、あらかじめ練混ぜたコンクリートに後添加し、さらに練り混ぜる凍害対策コンクリートの製造方法において、前記袋体が木材パルプ含有率が75〜95％である水溶紙からなることを特徴とする凍害対策コンクリートの製造方法。
前記中空微小球が、ポリ塩化ビニリデン樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の凍害対策コンクリートの製造方法。