JP7292791B2

JP7292791B2 - コンクリートの中性化抑制方法

Info

Publication number: JP7292791B2
Application number: JP2018211933A
Authority: JP
Inventors: 択己下沢; 敦谷田貝; 信和二戸
Original assignee: DC Co Ltd
Current assignee: DC Co Ltd
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2023-06-19
Anticipated expiration: 2038-11-12
Also published as: JP2019156710A

Description

本発明は、セメント硬化物の中性化抑制のためにカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を用いたセメント組成物および該セメント組成物を用いたセメント硬化物の中性化抑制方法に関するものである。

従来、高炉スラグ微粉末などを使用した混合セメントが使用されており、初期強度の増進、収縮の抑制に効果的であるが、普通ポルトランドセメントよりも促進中性化が大きく、中性化の抑制が必要とされている。

セメントの中性化抑制に関する従来技術としては、例えば以下の特許文献１～６記載の発明がある。

特許文献１には、ポルトランドセメント１０～３０質量％と高炉スラグ微粉末７０～９０質量％からなる結合材１００質量部にハイドロキシアパタイトを０．５～１５質量％を含む低炭素中性化抑制モルタルの開示がある。

特許文献２には、結合材が普通ポルトランドセメントを４５質量％～６５質量％と、高炉スラグ微粉末を２５質量％～５５質量％と、フライアッシュを１０質量％以下含むことを特徴とする混合セメントの開示がある。

特許文献３には、ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、消石灰の中から選んだ１種または２種以上と、製鋼スラグと、高炉スラグ微粉末とを含有して、鉄筋が耐候性を有する炭素鋼であることを特徴とする耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体の開示がある。

特許文献４には、γ－２ＣａＯ・ＳｉＯ_２、α－ＣａＯ・ＳｉＯ_２、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の非水硬性化合物を含有することを特徴とするセメント混和材が開示されている。

特許文献５にセメントと難溶性酸化マグネシウムからなる中性化反応の進行を抑制した水硬性組成物が開示されている。

また、本願の出願人は、特許文献６において、ポルトランドセメントや高炉セメントなどのセメントを主体とする水硬性組成物に予めアルギン酸塩を加えた状態で水和反応させることで、硬化後の硬化物の中性化抑制機能および塩化物イオン浸透抑制機能を改善するする方法を開示している。

特開２０１５－２２１７３５号公報特開２０１５－２０２９７８号公報特開２００７－２６９５５７号公報国際公開２００３／０１６２３４号特開２０１７－２２２５４１号公報特開２０１８－００２５０９号公報

中性化の問題は、コンクリートの中性化が進むと鉄筋コンクリートなどのコンクリート中の鋼材の腐食に起因してコンクリートのひび割れや剥離が生じ、コンクリート構造物が劣化するというものである。

特に、高炉セメントの促進中性化は普通ポルトランドセメントよりも大きく、従来技術においては一般的に普通ポルトランドセメントに近い促進中性化が得られていない。

上述した特許文献６記載の発明では、中性化抑制機能および塩化物イオン浸透抑制機能を改善する目的で、セメントを主体とする水硬性組成物にアルギン酸塩を添加しているが、添加量が多くなるという問題がある。

本発明は、従来、主として食品添加物などとして利用されているカルボキシメチルセルロースをセメントに添加するものであり、少量の添加によりセメント硬化物の中性化を効果的に抑制でき、高炉セメントに添加した場合でも普通ポルトランドセメントに近い中性化速度係数が得られるセメント組成物および該セメント組成物を用いたセメント硬化物の中性化抑制方法を提供することを目的としている。

本発明のセメント組成物は、セメントにカルボキシメチルセルロースを添加したことを特徴とするものである。

本発明のセメント硬化物の中性化抑制方法は、セメントを含む水硬性組成物にカルボキシメチルセルロースを添加した状態で水和反応させることで、硬化後の硬化物の中性化抑制機能を改善することを特徴とするものである。

セメントは普通セメント等のポルトランドセメントに限らず、混合セメントでもよく、特に中性化が問題となりやすい高炉セメントおよびフライアッシュセメントにおいてもカルボキシメチルセルロースを添加することで、セメント硬化物について顕著な中性化抑制効果が得られる。ポルトランドセメントに高炉スラグ微粉末等の混和材料を添加した結合材に対しても適用できる。

前述した特許文献６記載の発明で用いられるアルギン酸に比べ少量の添加で中性化抑制効果が得られる。セメントに対し内割で０．１重量％でも十分な中性化抑制効果が得られており、添加量が多すぎるとセメントの性能に影響を及ぼす可能性も考えられるため、カルボキシメチルセルロースの添加量はセメント組成物に対し内割で２．０重量％以下が好ましい。

後述する試験１のNo.5～No.１４では、高炉セメントＢ種にカルボキシメチルセルロースとしてのＦ３０ＭＣ、Ｆ８００ＨＣ、Ｆ１４００ＭＣを、セメントに対し内割で０．１重量％、０．３重量％、０．５重量％、１．０重量％添加して中性化速度係数を求めたが、高炉セメントＢ種のみのNo.2、アルギン酸を０．５重量％添加したNo.3の場合に比べ、総じて約半分の数値が得られた。これは普通セメントの場合のNo.1と同程度の中性化速度係数である。

０．１重量％、０．３重量％、０．５重量％、１．０重量％の添加において、中性化速度係数に大きな差がみられなかったことから、カルボキシメチルセルロースをセメントに対し内割で０．１重量％よりさらに少ない量添加した場合でもある程度の中性化抑制効果が得られるものと推定できる。従って、あえて添加量の下限を与えるとすれば、カルボキシメチルセルロースの添加量はセメント組成物に対し内割で０重量％より大となる。

セメントへのカルボキシメチルセルロースの添加によりセメント硬化物の中性化が抑制される。高炉セメントにカルボキシメチルセルロースを添加した場合には中性化速度係数が普通ポルトランドセメントと近い値になった。

セメントに添加するカルボキシメチルセルロースは、アルギン酸より少ない添加量で中性化抑制効果が認められた。また、カルボキシメチルセルロース自体安価に入手することができるので、セメント組成物としてのコスト増も小さく抑えることができる。

カルボキシメチルセルロースの添加量は、例えば０．１重量％以下でも中性化抑制効果が期待でき、できるだけ添加量を抑えることで、セメント硬化物の性能に与える影響も小さくすることができる。

以下、本発明の効果を確認するために行った試験について説明する。

〔試験１〕
試験１に使用したセメントは、普通ポルトランドセメントと高炉セメントＢ種である。なお、試験に用いた高炉セメントＢ種は、普通ポルトランドセメント６０重量％に、高炉スラグ微粉末（高炉スラグ微粉末4000）４０重量％を添加したものである。

水セメント比Ｗ／Ｃ＝５０％、セメント：細骨材(セメント協会標準)＝１：２とし、消泡剤で空気量を２．０％以下に調整し、これにカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）として、日本製紙株式会社製のカルボキシメチルセルロースＦ３０ＭＣ、Ｆ８００ＨＣ、Ｆ１４００ＭＣを混合した。

Ｆ３０ＭＣ：日本製紙株式会社のカルボキシメチルセルロースの銘柄（粘度：250～350 mPa・s、エーテル化度DS：0.65～0.75 mol/C6）
Ｆ８００ＨＣ：日本製紙株式会社のカルボキシメチルセルロースの銘柄（粘度：11000～14000 mPa・s、エーテル化度DS：0.65～0.75 mol/C6）
Ｆ１４００ＭＣ：日本製紙株式会社のカルボキシメチルセルロースの銘柄（粘度：6000～8000 mPa・s、エーテル化度DS：0.80～1.00 mol/C6）

促進中性化はＪＩＳＡ１１５３「コンクリートの促進中性化試験方法」に準拠した方法（本検討では水中養生７日間）で促進中性化をした試料の中性化深さを測定した。

試験水準を示す表１において、No.1～No.4は比較例であり、No.1は普通ポルトランドセメントのみの場合、No.2は高炉セメントＢ種のみの場合、No.3、No.4はそれぞれ高炉セメントＢ種にアルギン酸をセメントに対し内割で０．５重量％、１．０重量％添加した場合である。

No.5～No.10は本発明の実施例であり、No.5、No.6はそれぞれ高炉セメントＢ種にカルボキシメチルセルロースとしてのＦ３０ＭＣをセメントに対し内割で０．５重量％、１．０重量％添加した場合である。

No.7、No.8はそれぞれ高炉セメントＢ種にカルボキシメチルセルロースとしてのＦ８００ＨＣをセメントに対し内割で０．５重量％、１．０重量％添加した場合である。
No.9、No.10はそれぞれ高炉セメントＢ種にカルボキシメチルセルロースとしてのＦ１４００ＭＣをセメントに対し内割で０．５重量％、１．０重量％添加した場合である。

No.11～No.14はカルボキシメチルセルロースの添加量がさらに少量の場合の追加の実施例であり、No.11、No.12はそれぞれ高炉セメントＢ種にカルボキシメチルセルロースとしてのＦ３０ＭＣをセメントに対し内割で０．１重量％、０．３重量％添加した場合である。

No.13、No.14はそれぞれ高炉セメントＢ種にカルボキシメチルセルロースとしてのＦ８００ＨＣをセメントに対し内割で０．１重量％、０．３重量％添加した場合である。

試験結果を表２に示す。

比較例である普通ポルトランドセメントのみの場合のNo.1と高炉セメントＢ種のみの場合のNo.2の対比では、従来の知見どおり、高炉セメントＢ種は普通ポルトランドセメントよりも促進中性化が早いことが分かる。

高炉セメントＢ種にアルギン酸を添加した比較例No.3、No.4の対比では、アルギン酸を高炉セメントＢ種に対し内割で１．０重量％添加したNo.4では、明確な中性化抑制効果が確認できたが、アルギン酸を高炉セメントＢ種に対し内割で０．５重量％添加したNo.3では高炉セメントＢ種のみの場合のNo.2に対する差がわずかであり、内割で０．５重量％の添加では中性化抑制効果が不十分であることが示唆されている。

カルボキシメチルセルロースを添加した本発明の実施例であるNo.5～No.10については、カルボキシメチルセルロースを高炉セメントＢ種に対し内割で０．５重量％添加したNo.5、No.7、No.9についても明確な中性化抑制効果が確認できた。

カルボキシメチルセルロースを高炉セメントＢ種に対し内割で１．０重量％添加したNo.6、No.8、No.10ではさらに中性化抑制効果が増しているが、アルギン酸の場合のような顕著な差はなかった。

また、カルボキシメチルセルロースの銘柄Ｆ３０ＭＣ、Ｆ８００ＨＣ、Ｆ１４００ＭＣでは効果に若干の差は見られたが顕著な差ではなかった。

この試験結果から、セメントに対するカルボキシメチルセルロースの添加により、アルギン酸に比べて少量で、セメント硬化物における顕著な中性化抑制効果が得られることが分かった。

次に、カルボキシメチルセルロースの添加量をさらに少量として場合のNo.11～No.14についてみると、Ｆ３０ＭＣを高炉セメントＢ種に対し内割で０．３重量％添加したNo.12がＦ３０ＭＣを高炉セメントＢ種に対し内割で１．０重量％添加したNo.06よりも結果としてさらに高い中性化抑制効果の数値が出ており、高炉セメントＢ種にカルボキシメチルセルロースを添加した場合、総じて中性化速度係数が普通ポルトランドセメントと近い値になった。

No.11～No.14の実験結果から、カルボキシメチルセルロースの添加量が０．１重量％以下でも高い中性化抑制効果が得られることが分かった。一方、カルボキシメチルセルロース自体は安価であり、添加量の増加によるコスト的なデメリットは少ないため、セメント硬化物の強度その他の性能に影響が少ない範囲で添加すればよい。

Claims

高炉セメントを含むコンクリート組成物にカルボキシメチルセルロースを添加した状態で水和反応させることで、硬化後のコンクリートの中性化抑制機能を改善することを特徴とするコンクリートの中性化抑制方法。
請求項１記載のコンクリートの中性化抑制方法において、前記カルボキシメチルセルロースを、前記高炉セメントに対し内割で０．１～１．０重量％添加することを特徴とするコンクリートの中性化抑制方法。