JPH03340B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、セメント系材料の凝結過程におけ
る体積制御を行うための組成物を使用するコンク
リート打設工法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、コンクリート、モルタルのようなセメ
ント系水硬性混練物は、加水後セメントが凝結す
るまでの間に、ブリージングなどによつて体積変
化を生ずる。特に、逆打ちコンクリートや、プレ
パツクドコンクリートでは、この種の体積変化を
補償することが必要であり、従来はアルミニウム
粉末の添加が行われてきた。

このアルミニウム粉末は、セメント中のアルカ
リ成分と反応して水素ガスを発生させ、未凝結時
のセメント系材料に適度な膨張性を与える。コン
クリート構造物を逆打ち工法で施工する場合、打
継部の一体化及び止水性が要求されるために、従
来は、充填目地を残して打ち止め、目地に膨張モ
ルタルまたは膨張コンクリートを打設するか、あ
るいは、グラウト注入で対処していた。

アルミニウム粉末による発泡作用は、セメント
の種類と品質、温度、配合、練り混げ時間等多く
の要因によつて変化するが、一般には、発泡作用
はセメントと混練後ただちに始まり、３〜４時間
以内にその大半を終了する。従つて、混練してか
ら打設するまでに長時間を要したり、上部に拘束
を生ずる高さまでコンクリートが打ちあがる迄に
長時間を要すると、ミキサー車の中や、型枠内で
膨張が生じてしまい期待する効果が発揮されな
い。また、着工する構造物が大規模でコンクリー
トの施工に長時間を要する場合にも、アルミニウ
ム粉末の効果は期待できない。

そこで、生コンクリートの使用が一般化するに
伴い、コンクリートの運搬時間などによつて、加
水から打込みまでの時間が長くなるため、アルミ
ニウム粉末の膨張効果を長時間保持することや、
初期に膨張を起こさないように制御することが必
要になつた。

かかる観点から本発明者が鋭意検討したとこ
ろ、アルミニウム粉末と反応して水素ガスを生ず
るセメント中のアルカリ成分とキレート反応を生
ずる物質を添加することにより、アルミニウム粉
末とアルカリ成分との反応を抑制してアルミニウ
ム粉末の膨張効果を長時間保持することや、初期
に膨張を起こさないように膨張速度を制御するこ
とができる、ことを見出した。

ところで、本発明でアルミニウム粉末反応調整
剤として例示されるリグニン類、ポリリン酸類、
セルローズ類等を反応調整剤とは別の目的でセメ
ント中に添加した従来例が存在する（特公昭53−
19610号、特開昭55−116650号）。

特公昭53−19610号の従来例では、原料混合物
にリグニンスルホン酸等を添加して高強度の軽量
気泡コンクリートが得られることが開示され、一
方、特開昭55−116650号の従来例では、増粘剤と
してメチルセルロース、カルボキシメチルセルロ
ース、ポリ燐酸ソーダが添加されることが開示さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

アルミニウム粉末の膨張の開始時間を遅らせる
ことや、初期に膨張を起こさないように膨張速度
などを制御するには、アルミニウム粉末及び前記
キレート剤が共に水硬性混練物中で均一に分散さ
れていることが必要である。なぜなら、アルミニ
ウム粉末の凝集及び／又はキレート剤の凝集が生
ずると、アルミニウム粉末の凝集部分ではキレー
ト剤が相対的に少なくなつているために、アルミ
ニウムとセメント中のアルカリ成分との反応を抑
制することができなく、また、キレート剤の凝集
部分ではアルミニウム粉末が相対的に少なくなつ
ていることから、キレート剤の効果の実効性が損
なわれるからである。特に、アルミニウム粉末を
直接水硬性混練物に均一に添加することは困難で
ある。

前記従来例では、リグニンスルホン酸等をキレ
ート剤として用いるものではないから、当然にア
ルミニウム粉末及び前記キレート剤を共にセメン
ト中に均一に分散することについての配慮はな
く、実際にはアルミニウム粉末、リグニンスルホ
ン酸等を直接且つ同時に水硬性混練物に添加して
いるために、アルミニウム粉末、リグニンスルホ
ン酸等を均一に添加することができず、アルミニ
ウム粉末とセメント中のアルカリ成分との反応を
遅延させることは不可能であつた。

そこで、この発明はこのような課題に鑑み、水
硬性混練物の膨張開始時点及び膨張速度を確実に
制御することができるコンクリート打設工法を提
供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、この発明はかかる目的を達成すること
により前記課題を解決できるものであつて、アル
ミニウム粉末と、セメント系材料の水和時に生じ
るアルカリ成分とキレート反応を起こす物質であ
るアルミニウム粉末反応調整剤とからなる組成物
を懸濁させ、これを、セメントを基材とする水硬
性混練物に、該水硬性混練物が未だ固まらないう
ちに添加することにより、該水硬性混練物の膨張
開始時間および膨張速度を制御することを特徴と
するセメント系材料の凝結過程における体積制御
を行うための組成物を使用するコンクリート打設
工法にかかるものである。

〔作用〕

本発明では、先ず第一に、セメント中のアルカ
リ成分とキレート反応するアルミニウム粉末反応
調整剤を添加することによりアルミニウムとアル
カリ成分との反応を遅延させようとするものであ
る。

そして、第２に、水硬性混練物の膨張開始時間
および膨張速度の制御を確実にするために、アル
ミニウム粉末とかかる反応調整剤とを水硬性混練
物中に均一に分散させるものである。本発明にお
いては前記従来例のようにアルミニウム粉末及び
反応調整剤を直接水硬性混練物に添加するのでは
なく、先ず、アルミニウム粉末と、セメント系材
料の水和時に生じるアルカリ成分とキレート反応
を起こす物質であるアルミニウム反応調整剤とか
らなる組成物を予め懸濁させてから、これを水硬
性混練物が未だ固まらないうちに添加することに
よりアルミニウム粉末とかかる反応調整剤とを水
硬性混練物中に均一に分散させ、もつて、水硬性
混練物の膨張開始時間および膨張速度の制御を確
実にするものである。

膨張量の微妙なコントロールのためには、水硬
性混練物の粘性を低下させることが必要である
が、前記反応調整剤がアルカリ成分とキレート反
応することにより水硬性混練物の粘性を低下で
き、その結果、水硬性混練物の膨張量の微妙なコ
ントロールが可能となる。

本発明で使用するアルミニウム粉末は、原則と
して、親水性のものであり、その形状は鱗片状の
ものである。JISH4191「アルミニウムはく」の規
定に適合するアルミニウムはくに、ステアリン酸
を混合して油脂の薄層で覆いながら、粉砕加工し
たものであつて、ステアリン酸含有量３重量％以
下のものが用いられる。アルミニウム粉末の粒度
は、JISK5906「塗料アルミニウム粉」第２種に準
ずるもので標準網ふるい88μ残分が２％以下のも
のがよい。

アルミニウム粉末反応調整剤は、アルミニウム
粉末の反応を制御する目的で使用されるが、発泡
効果を長時間持続させるためには、セメントの凝
結時間を延ばすことが必要である。このために使
用する薬剤は、セメントのアルカリ成分とキレー
ト反応を起こす物質が有効であり、主として、エ
チレンジアミン４酢酸、１−２ジアミノシクロヘ
キサンテトラ酢酸、エチレングリコールビス（２
−アミノエチルエーテル）テトラ酢酸が挙げられ
る。また、没食子酸で代表されるリグニン系、サ
ツカロースで代表される糖類、ケイ弗化マグネシ
ウム、その他、ニトリロトリ酢酸、２−ケトグル
コン酸等の糖酸類、トリポリリン酸等の縮合リン
酸塩、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸等
のオキシカルボン酸類、リン酸、ホウ酸等のキレ
ート反応を生じる無機酸類、のような物質が適宜
選択的に用いられる。

アルミニウム粉末は、セメント水和時に生じる
水酸化カルシウムによつて水素ガスを発生し、そ
の結果セメント系材料の体積膨張を生じる。アル
ミニウム粉末反応調整剤は、水和時の水酸カルシ
ウムの生成をキレート反応によつて制御し、アル
ミニウム粉末の水素の発生量を調整する機能をも
ち、セメント系材料の膨張時間を遅らせるのに有
効である。添加量は施工条件、施工目的に応じて
調節される。

この発明の組成物には、アルミニウム粉末表面
活性剤を併用することを妨げない。このアルミニ
ウム粉末表面活性剤は、アルミニウム粉末が部分
的に集中してセメント系材料に添加されるのを防
止し、水に溶かしたアルミニウム粉末反応調整剤
と同様に液状であり、セメント系材料に混入出来
るように、液中でアルミニウム粉末の凝集を防止
し、アルミニウム粉末の水とのなじみをよくす
る。

このような物質として、エタノール等のアルコ
ール類、アセトアルデヒド等のアルデヒド類、ス
テアリン酸等の脂肪酸類、陰イオン界面活性剤、
非イオン界面活性剤などがあげられる。なお、ア
ルミニウム粉末表面活性剤のうち、アルコール類
のものを使用すると、発泡作用の開始時間が約27
分程度遅れることが判明した。

この発明者等が行つた測定によれば、 (1)…従来の施工例。

(2)…アルミニウム粉末と、セメントの0.2％のア
ルミニウム粉末表面活性剤とを用いた施工例。

(3)…アルミニウム粉末と、セメントの1.2％のア
ルミニウム粉末表面活性剤とを用いた施工例。

(4)…本発明の、アルミニウム粉末にアルミニウム
粉末反応調整剤でセメントの0.12％を加えてな
る組成物を用いた施工例。

(5)…本発明の、アルミニウム粉末にアルミニウム
粉末反応調整剤をセメントの0.12％を加えてな
る組成物に、アルミニウム粉末表面活性剤をセ
メントの0.7％を添加して用いた施工例。

(6)…アルミニウム粉末と、セメントの0.25％のア
ルミニウム粉末反応調整剤とを用いた施工例。

(7)…従来のアルミニウム粉末のみを用いる施工
例。

の各場合、第１図に示すグラフの如き結果を得
た。これによれば、本発明の組成物を用いた施工
例の場合は、膨張開始時間が適当に遅延され膨張
率も適度に抑制されることが観察できた。

尚、以上の施工例において、アルミニウム粉末
の含有量は、セメントに対して0.03％であり、ア
ルミニウム粉末反応調整剤には、リグニンスルホ
ン酸カルシウムを使用し、さらにアルミニウム粉
末表面活性剤にはエタノールを使用した。

高炉セメント（Ｂ種）100重量部、水55部、細
骨材314重量部、粗骨材425重量部の生コンクリー
トに、アルミニウム粉末0.03重量部、アルミニウ
ム粉末反応調整剤（リグニンスルホン酸カルシウ
ム分）0.25重量部、及びアルミニウム粉末表面活
性剤（エタノール）0.7重量部からなる懸濁液を
後添加し、逆打ちコンクリートの施工実験を実施
した。試験体の形状、寸法は第２図に示す通りで
ある。

図中１は試験体であり、２は打継面であり、１
ａは旧コンクリート、１ｂは逆打ちコンクリート
である。

コンクリート打設後、材令１ケ月で、打継面に
水圧力５Kg／m²を作用させて透水試験を行つた
が、全く透水しなかつた。このことで、打継面が
完全に一体化していることが立証された。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、アルミニ
ウム粉末と、セメント系材料の水和時に生じるア
ルカリ成分とキレート反応を起こす物質であるア
ルミニウム粉末反応調整剤とからなる組成物を懸
濁させ、これを、セメントを基材とする水硬性混
練物に、該水硬性混練物が未だ固まらないうちに
添加しているために、アルミニウム粉末の膨張効
果を長時間保持することができる、そして、初期
に膨張が起きない、さらに、初期に膨張が完了し
ない等水硬性混練物の膨張開始時間および膨張速
度を確実且つ微妙に制御することができるコンク
リート打設工法を提供することができる。

そして、前記組成物は懸濁液であり、水硬性混
練物への分散性も良いことから、少量のアルミニ
ウム粉末であつても水硬性混練物中に均一に分布
させることができることから、発泡させるために
必要な最小限のアルミニウム粉末で足り、従つて
拘束空間に打設する水硬性混練物の内圧を充分に
高めて、既に硬化している水硬性混練物との接着
を密にすることができるという効果を有する。

また、アルミニウム粉末の使用量が少量になる
ために過剰発泡が無くなり、この結果、水硬性混
練物の過剰な強度低下を生じることがないという
効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は膨張率グラフ、第２図は試験体斜視図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム粉末と、セメント系材料の水和
   時に生じるアルカリ成分とキレート反応を起こす
   物質であるアルミニウム粉末反応調整剤とからな
   る組成物を懸濁させ、これを、セメントを基材と
   する水硬性混練物に、該水硬性混練物が未だ固ま
   らないうちに添加することにより、該水硬性混練
   物の膨張開始時間および膨張速度を制御すること
   を特徴とするセメント系材料の凝結過程における
   体積制御を行うための組成物を使用するコンクリ
   ート打設工法。 ２ 懸濁した組成物が添加されるのが、逆打ちコ
   ンクリート工法における生コンクリートである、
   特許請求の範囲第１項記載のセメント系材料の凝
   結過程における体積制御を行うための組成物を使
   用するコンクリート打設工法。 ３ 前記組成物には前記アルミニウム粉末表面活
   性剤が添加されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載のセメント系材料の
   凝結過程における体積制御を行うための組成物を
   使用するコンクリート打設工法。 ４ 前記組成物における前記アルミニウム粉末反
   応調整剤は、エチレンジアミン４酢酸、エチレン
   グリコールビス（２−アミノエチルエーテル）テ
   トラ酢酸、１−２ジアミノシクロヘキサンテトラ
   酢酸の少なくとも一種であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか一項
   に記載のセメント系材料の凝結過程における体積
   制御を行うための組成物を使用するコンクリート
   打設工法。