JP7448498B2 - コンクリート組成物 - Google Patents
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Description
同文献によれば、分散剤として遅延形に分類される剤と標準形に分類される剤を用いることで、初期流動性及び流動保持性を調整可能であるとしている。
このように、特許文献1に記載の技術は、外的要因の変動による影響を受けにくく、コンクリートの強度発現とともに、コンクリート打設時の流動性やフレッシュ保持性、水中不分離性等の諸性能を安定的に兼ね備えるようにすることができないものであった。
前記混和材料として、JIS A6204に規定される高性能減水剤、JIS A6204に準じて測定される減水率が4%未満である凝結遅延剤、アルキルアリルスルホン酸塩とアルキルアンモニウム塩とを含む増粘剤、並びに、ノニオン系界面活性剤を含み、
水セメント比が30~60%であり、
前記セメントに対する前記高性能減水剤の含有量が1.4~3.3質量%であり、
前記セメントに対する前記凝結遅延剤の含有量が0.3~1.7質量%であり、
前記水に対する前記増粘剤の含有量が3.5~5.5質量%であり、
前記増粘剤に対する前記ノニオン系界面活性剤の含有量が0.5~4.5質量%である、コンクリート組成物を提供するものである。
以下の説明において、特に断りのない限り、本明細書のコンクリート組成物は、骨材として細骨材のみを含むモルタルと、細骨材及び粗骨材をともに含むコンクリートとの双方が包含される。また文脈に応じて、コンクリート組成物として、硬化前の流動体(いわゆるフレッシュコンクリート)を指す場合と、硬化後の硬化物(いわゆる硬化コンクリート)を指す場合とがある。
粗骨材としては、例えば、川砂利、海砂利、山砂利、砕石、スラグ砕石等が挙げられる。これらは単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。粗骨材として、JIS A 5005に規定される粗骨材を用いることもできる。
このような凝結時間を有する高性能減水剤を用いることによって、コンクリート組成物の流動性を適度に発現させて、型枠内あるいは地盤と型枠との間において該組成物を隙間なく充填させることができるので、施工性が更に向上する。
なお、本明細書における凝結遅延剤は、JIS A6204に規定される「遅延形」に分類される遅延剤は除外されることも好ましい。
上述の増粘剤を含むことによって、コンクリート組成物の適度な流動性を発現しつつ、適度な粘性を発現させることができる。その結果、被水圧条件や被流水条件下においても優れた水中不分離性を発現させることができる。特に、アルキルアリルスルホン酸塩とアルキルアンモニウム塩とを主成分として含む増粘剤を用いることによって、無機塩存在下やアルカリ性条件等のフレッシュコンクリートに起因する過酷な条件であっても、水中不分離性を発現するために十分な粘性を得られる点で有利である。
塩における対イオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属や、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属、亜鉛などの他の金属、アンモニウム、エタノールアンモニウム等に由来するイオンが挙げられる。
塩における対イオンとしては、例えば塩素や臭素等のハロゲンや、各種の酸等が挙げられる。
このようなノニオン系界面活性剤を用いることによって、増粘剤による粘性変化を適度に緩和して、コンクリートに水中不分離性を発現させながら、該コンクリートの良好な流動性やフレッシュ保持性を得ることができる。
上述の水セメント比は、その逆数であるセメント水比と、所定の経過時間における発現強度との相関関係を予備的試験において予め求めておき、また安全率を加味した上で決定することも、硬化後の優れた強度を適切な打設場所に発現させる点で好ましい。
本発明の効果が奏される限りにおいて、必要に応じて、上述したセメント、水、骨材及び混和材料以外の他の混和材料を更に添加してもよい。他の混和材料としては、例えばJIS R5212に規定されるシリカ質混合材、石膏、炭酸カルシウム、石灰石等が挙げられる。
練り混ぜ水に対するノニオン系界面活性剤の添加割合は、増粘剤の含有量との関係において変更可能であるが、好ましくは0.01~0.25質量%、より好ましくは0.02~0.23質量%、更に好ましくは0.04~0.22質量%、一層好ましくは0.04~0.20質量%となるようにする。
このようにノニオン系界面活性剤の添加量を調整することによって、得られるフレッシュコンクリートの粘性をより簡便に調整しやすくして、取り扱い性及び品質が向上する。
練り混ぜ時における粘性や混合度合いを確認しながら増粘剤の添加量や添加速度を調整可能にする観点、及び増粘剤の添加量の誤差に起因する意図しない粘性の増大又は低下を低減する観点から、増粘剤はこれを水溶液とした状態で添加することが好ましい。水に対する増粘剤の含有割合は、上述の範囲とすることができる。増粘剤の水溶液を用いる場合、その溶媒となる水は、フレッシュコンクリートにおいて練り混ぜに用いる水の量に算入する。
本発明の好適な態様によれば、通常の打設方法とは異なる施工方法を採用したり、あるいは、施工場所が被水圧下や被流水下などの水存在下の条件や、練り上がり時や養生における温度が高温又は低温になっている等の通常の施工場所と比較して過酷な環境条件であったりした場合でも、打設時の流動性やフレッシュ保持性、水中不分離性の所望の性状が優れた状態で維持されながら、硬化後において優れた強度を早期に且つ効果的に発現させることができる。
例えば、本発明によれば、外気温や、坑内温度等の打設場所の温度、コンクリートの練り上がり温度あるいはコンクリートの養生温度等の外的要因と、目的とするコンクリートの流動性、フレッシュ保持性、水中不分離性、及び硬化後の強度などのうち少なくとも一つの諸性能との相関関係に基づいて、コンクリートの流動性、フレッシュ保持性、水中不分離性、及び硬化後の強度に関する物性値が上述の好適な数値以上となるように、コンクリートの製造に用いる各原料の添加量を増減する等して調整する方法も提供する。また、前記の外的要因とコンクリート組成物の各原料の添加量との相関関係に基づいて、コンクリートの前記の諸性能を予測する方法も提供する。前記の各相関関係は、予備検討により関係を予め求めておくことも好ましい。
また別の実施形態では、外的要因として練り上がり温度が低いほど、流動性が低下したり、硬化後の強度が低下したり、水中不分離性が増大する傾向にある。したがって、外気温が低い場合には、コンクリート組成物の製造時において、減水剤の量を多くしたり、水セメント比を低くしたり、増粘剤量を低減したり、ノニオン系界面活性剤の量を多くしたりして、流動性や水中不分離性、強度の向上といった所望の性能を発現させることができる。外気温等の温度が高い場合には、減水剤の量を少なくしたり、水セメント比を高くしたりすればよい。
また上述した関係性から、コンクリートを実際に製造しなくても、前記の外的要因とコンクリート組成物の各原料の添加量との相関関係に基づいて、コンクリートの前記の諸性能を予測することもできる。
以下の原材料を以下の表1に示す割合で混合し、各実施例及び比較例のコンクリート組成物を得た。各実施例及び比較例は、日本の4月~10月のいずれかの期間の環境下で作製した。また、外的要因の変化の指標として、練り上がり温度を以下の表1に併せて示した。
表中、「kg/m3」の単位はフレッシュコンクリート1m3当たりの含有量を表し、「(任意の記号)×%」の単位は表中に記載の記号で示される原材料に対する質量割合(質量%)を表す。
・水 :井戸水
・セメント :早強ポルトランドセメント(日鉄住金セメント株式会社製)
・細骨材 :洗砂(北海道寿都町産)
・粗骨材 :砕石(北海道寿都町産)
・高性能減水剤 :ポリカルボン酸系(花王株式会社製、製品名:マイテイSP-2)
・凝結遅延剤 :オキシカルボン酸系(花王株式会社製、減水率:2%)
・増粘剤 :ビスコトップ200LS-2(花王株式会社製)
・ノニオン系界面活性剤:ポリエチレンオキシドアルキルエーテル及び脂肪酸エステルの混合物(花王株式会社製)
各実施例及び比較例のコンクリート組成物の流動性を、JIS A1150に準じて測定された練り上がり時におけるスランプフロー値として評価した。このスランプフロー値が650±50mmの範囲内であれば流動性に優れると評価し、650±50mmの範囲外であれば打設時の流動性が適切でなく、取り扱い性が悪いと評価した。結果を表1に示す。
各実施例及び比較例のコンクリート組成物のフレッシュ保持性を、JSCE-F516に準じて測定される、練り上がり時点から4時間経過後における500mmフロー到達時間として評価した。このフロー到達時間が180秒以内であればフレッシュ保持性に優れると評価し、180秒を超えた場合はフレッシュ保持性が悪いと評価した。結果を表1に示す。
各実施例及び比較例のコンクリート組成物の水中不分離性を、JSCE-D104(付属書2)に準じて測定されるpHとして評価した。このpHが12以下であれば水中不分離性に優れると評価し、pHが12を超えた場合は水中不分離性が悪いと評価した。結果を表1に示す。
各実施例及び比較例のコンクリート組成物の硬化後の強度を、JIS A1107に準じて測定される、練り上がり時点から24時間経過後における一軸圧縮強度として評価した。一軸圧縮強度が15N/mm2以上であれば強度が良好であり、一軸圧縮強度が高いほど強度に優れると評価した。また、一軸圧縮強度が15N/mm2未満であれば、強度が悪いと評価した。結果を表1に示す。
Claims (2)
- 水、セメント、骨材及び混和材料を含み、
前記混和材料として、JIS A6204に規定される高性能減水剤、JIS A6204に準じて測定される減水率が4%未満である凝結遅延剤、アルキルアリルスルホン酸塩とアルキルアンモニウム塩とを含む増粘剤、並びに、ノニオン系界面活性剤を含み、
水セメント比が30~60%であり、
前記セメントに対する前記高性能減水剤の含有量が1.4~3.3質量%であり、
前記セメントに対する前記凝結遅延剤の含有量が0.3~1.7質量%であり、
前記水に対する前記増粘剤の含有量が3.5~5.5質量%であり、
前記増粘剤に対する前記ノニオン系界面活性剤の含有量が0.5~4.5質量%である、コンクリート組成物。 - 前記ノニオン系界面活性剤が、ポリエチレンオキシドアルキルエーテル及び脂肪酸エステルのうち少なくとも一種である、請求項1に記載のコンクリート組成物。
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