JPH0753597B2

JPH0753597B2 - セメント混和材及びセメント組成物

Info

Publication number: JPH0753597B2
Application number: JP62056423A
Authority: JP
Inventors: 芳春渡辺; 等森山; 久行清水; 峯雄伊藤
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1987-03-13
Filing date: 1987-03-13
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: JPS63225564A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、セメント混和材及びセメント組成物に関し、
詳しくは、モルタル又はコンクリートの粘性をなくし、
さらに、硬化前の初期乾燥ひびわれ等を防止した、高性
能減水剤をベースとするセメント混和材及びセメント組
成物に関するものである。

本発明のセメント混和材は、一般土木・建築構造物やコ
ンクリート製品への汎用化を促すものである。

また、本発明では、モルタル又はコンクリートを総称し
てコンクリートという。

〔従来の技術とその課題〕

従来、高性能減水剤は、一般に生コン工場などで普及し
ているリグニンスルホン酸塩系やポリオール系など、通
常の減水剤と比較すると、セメントに比較的多量に添加
しても、凝結遅延性や空気連行性が小さく、かつ、高減
水率を有し、高強度なコンクリートが容易に製造できる
という良好な性質を有している。

しかしながら、高性能減水剤を添加したコンクリート
は、通常の減水剤を添加したコンクリートと比較する
と、まだ固まらない状態のコンクリートにおいて、水飴
のように粘性が強くなることやブリージングが生じない
ことなどの全く異った特性が示され、施工時において次
のような課題が生じている。

即ち、粘性が強いという特性からは、施工場所に傾斜が
あるとコンクリートが下の方にダレたり、又は、ズリ下
ってきたりして施工ができないという課題があった。

また、ブリージングが生じないという特性からは、コン
クリートの水分が、コンクリートが硬化する前に乾燥に
よって飛び、プラスチックシュリンケージによる乾燥ひ
びわれが生じるという課題があった。

このひびわれは、施工時の外気温度、湿度、及び風力等
によって発生時期が多少異なるが、通常、速い場合、20
〜30分程度で発生する場合もあり、そのひびわれ幅も２
〜5mmと大きいものである。

さらに、粘性が強くブリージングが生じないという特性
からは、コンクリート表面に粗骨材などが浮き上がり、
かつ、乾燥によってコンクリート表面に皮が張ったよう
な状態となるので、コテ押えができず、表面の仕上がり
は悪くなるという課題があった。

これに対し、コンクリート表面に水を打って仕上がりを
改善しようとしても、コンクリート中の骨材が浮くの
は、主に粘性が強いためであるので骨材を沈めることは
できないし、反対にコンクリート中の高性能減水剤が浮
いてくるなどして、かえって色むらがでて、平滑性や色
むらなどの表面仕上がりを悪くするものであった。

以上のように、高性能減水剤は、通常の減水剤と比較し
て高強度コンクリートを製造する場合は、極めて優れて
いる反面、前述の課題を有するため、一般の土木・建築
構造物に汎用して普及していないし、コンクリート製品
工場においても、プレキャスト部材など、打ち込み面積
の大きいものでは、前置き養生中に乾燥ひびわれを生じ
たり、表面仕上げ性が不良のため、普及しにくい面を有
しており、その解決が切望されていた。

しかしながらこれらの課題を直接的に解決し、高性能減
水剤の汎用化を促がすような技術は今のところ認められ
ないものであった。

本発明者は、高性能減水剤を添加したコンクリートの粘
性をなくし、硬化前の乾燥ひびわれを防止し、コンクリ
ートの表面仕上げ性を改善するという面より鋭意検討し
た結果、高性能減水剤とベントナイトを配合することに
より、前記課題が解決できる知見を得て本発明を完成す
るに至った。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、本発明は、高性能減水剤と、粒度400メッシュ以
上のベントナイトとを配合してなるセメント混和材であ
り、高性能減水剤、粒度400メッシュ以上のベントナイ
ト、及び無機アルカリ塩を配合してなるセメント混和材
であり、さらには、セメントと該セメント混和材からな
るセメント組成物である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の高性能減水剤とは、ポリアルキルアリルスルホ
ン酸塩系やメラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系など
を示す。

一般に市販されている高性能減水剤は、上記いずれかを
主成分とするものであるが、上記のものを主成分としな
いものでも粘性が強く、ブリージングが生じないなどの
特性を有する減水剤は、本発明の高性能減水剤として使
用し得る。

具体的には、ポリアルキルアリルスルホン酸塩系として
は、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物系、メチル
ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物系、及びアント
ラセンスルホン酸ホルマリン縮合物系等が挙げられ、市
販品としては、花王社製商品名「マイティ100」や「マ
イティ150」など、第一工業製薬社製商品名「セルフロ
ー110P」等、竹本油脂社製商品名「ポールファイン510
N」等、山陽国策パルプ社製商品名「サンフローPS」や
「サンフローPSR」など、電気化学工業社製商品名「FT
−500」等がある。

また、メラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系として
は、昭和電工社製商品名「メルメントＦ−10」や「メル
メントＦ−20」など、及び日曹マスタービルダーズ社製
商品名「NL−4000」等が挙げられる。

これら高性能減水剤の配合量は、セメント100重量部に
対して、固形分換算で0.25〜５重量部が好ましく、0.35
〜３重量部がより好ましく、0.45〜２重量部が最も好ま
しい。0.25重量部未満では、高性能減水剤としての減水
性等本来の効果は期待できず、５重量部を越えても、減
水率の向上は期待できないし、経済性も悪くなり好まし
くない。

本発明に係るベントナイトは、高性能減水剤と配合しコ
ンクリートに添加することにより、コンクリートの粘性
を低下させ、水分の蒸発を防ぎ、ひびわれの発生を押え
ると同時に表面仕上げ性をも改善する効果を有するもの
である。

有機ベントナイトを含むベントナイトは特に密に原子が
配列された面が互いにやや弱い結合力で平行に並んでい
る結晶構造を有するものである。

ベントナイトの粒度は、400メッシュ以上である。ベン
トナイトの粒度が細かすぎると、膨潤効果が低下する。

具体的には、市販品の粒度がそのまま使用でき、特に調
整したりする必要はない。例えば、膨潤度が同程度であ
れば200メッシュ品又は400メッシュ品のものでも効果に
差はない。

ベントナイトの市販品は、通常、200メッシュ品とか、3
00メッシュ品とか、400メッシュ品などとして市販され
ている。

ここで、200メッシュ品の粒度分布の一例としては、150
μ上が10重量％、90〜150μが20重量％、63〜90μが17.
4重量％、及び63μ下62.6重量％などがある。

ベントナイトの配合量は、セメント100重量部に対し
て、0.1〜15重量部程度添加されるようにするのが好ま
しいが、ベントナイトの種類、コンクリート温度、及び
高性能減水剤の配合量等によって、ベントナイトの適性
配合量は異なるので一律に規定することはできない。種
々の変動要因を考慮してもベントナイトの配合量が0.1
重量部未満では、配合効果は期待できず、15重量部を越
えると、高性能減水剤の有する減水率を極端に低下させ
る場合もあるので好ましくない。

例えば、高性能減水剤をセメント100重量部に対して1.0
重量部、コンクリート温度を20℃とした場合、ベントナ
イトの膨潤度によって、ベントナイトの配合量は異な
り、膨潤度が15では、セメント100重量部に対して、1.0
〜６重量部で十分効果を発揮し、それより高膨潤度のも
の、例えば、膨潤度25程度のものでは、その半分以下で
も添加効果を発揮する。また、温度がこれより高いと少
い量で効果を発揮させることができ、低い場合は、その
反対となる。

本発明に係るアルカリ無機塩としては、炭酸塩、重炭酸
塩、硫酸塩、重硫酸塩、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、硝酸
塩、亜硝酸塩、塩化物、ケイ酸塩、アルミン酸塩、リン
酸塩、ホウ酸塩、チオ硫酸塩、及びロダン酸塩等や、各
種水酸化物、並びに、ナトリウムやカリウムの明ばん類
等が挙げられる。

ここで、塩としては、リチウム、ナトリウム、及びカリ
ウム等のアルカリ金属塩や、カルシウムやマグネシウム
などのアリカリ土類金属塩などが挙げられる。また、リ
チウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及びマグ
ネシウム等の水酸化物も同様に使用可能である。

これらのうち、リチウム、ナトリウム、及びカリウムの
炭酸塩、重炭酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、及び水酸
化物、明ばん類、並びに、マグネシウムの硫酸塩等の使
用が好ましい。

これらのアルカリ無機塩は、ベントナイトの効果を助長
するものであり、その配合量は、セメント100重量部に
対して、無水物換算で、多くとも1.0重量部が好まし
く、0.1〜0.5重量部がより好ましい。1.0重量部を越え
る配合量では、配合効果がそれ以上改善されないか、又
は、それによって偽凝結や急結などを生ずる場合もあり
好ましくない。

なお、アルカリ無機塩の併用は、ベントナイトの添加量
を低下しても十分添加効果を発揮し得るものである。

本発明の各材料の混合方法や配合方法などは、特に限定
されるものではなく、各材料のセメントに対する配合量
範囲で予じめ混合しておいて添加しても良いし、高性能
減水剤が液状であれば適当量の水を加え、スラリー組成
物として使用しても良く、さらには、コンクリート製造
時、各材料をそれぞれ別々に添加する使い方でも効果は
全く変らないものである。

本発明のセメント混和材を添加するセメントとしては、
各種ポルトランドセメント、混合セメントの他、スラグ
粉末をベースとした水硬性材料、急硬性の変性ポルトラ
ンドセメント、及びアルミナセメント等が挙げられ、そ
の他、セッコウやドロマイトプラスターなどの使用も可
能である。

また、本発明で使用する骨材は、通常の骨材を使用する
ものである。

ここで、通常の骨材とは、土木学会 RC示方書で規定し
ているように、例えば、細骨材である砂の粒度は、5mm
下が90〜100重量％、2.5mm下80〜100重量％、1.2mm下50
〜90重量％、0.6mm下25〜65重量％、0.3mm下10〜35重量
％、及び0.15mm下２〜10重量％の範囲に入るものであ
り、骨材が細かすぎると単位水量が多くなり、強度が低
下する傾向がある。

〔実施例〕

以下、実施例にて本発明を詳しく説明する。

実施例１単位セメント量450kg/m³で、水、砂、及び砕石の単位量
をそれぞれ、180kg/m³、796kg/m³、及び984kg/m³とし、
Gmax（最大骨材寸法）15mm、S/a（細骨材率）45％、W/C
（水セメント比）40％、air量1.0％、SL（スランプ）10
±2cmのコンクリート配合を基本コンクリート配合とし
て、表１に示すように、高性能減水剤とベントナイトの
種類と配合量をかえて、コンクリートを混練し、粘性の
程度と乾燥ひびわれのテストを行い、合せてコテ仕上げ
による平滑性を目視観察した。

粘性測定は図面に示されるウイルスナップ型プラストメ
ーターを試料容器のみコンクリート用に改造して用い
て、行った。

この装置と試験方法は、図面に示されるように、垂直に
落下するようにした、重量2.376gのプランジャー１に任
意の重量のウエイト２を追加できるようにして、試料容
器３にコンクリートを満たし平滑にした後、カラー４を
継ぎたし装置にセットする。次にプランジャー先端が試
料容器の中心のコンクリート表面に接するようにして一
度ネジ５で固定する。

その後、適当な重量のウエイトを選んで乗せ、プランジ
ャーの固定を解除し、プランジャーが、例えば、10cm前
後と5cm前後まで貫入して止まるようにし、２種類の選
択したウエイトの重量と貫入した深さから比例計算によ
って7.5cmでプランジャーが貫入して止まる時のウエイ
ト重量を求めるものである。

この時同程度のスランプ（SL）でウエイト重量が小さい
程、ペネトラビリティ（貫通性）が良好で粘性が消えた
と判断するものである。

ひびわれ観察は、コンクリートを、100L×50W×10cmHで
中央を両辺から10cmづつ絞った蝶々型の中央部にひびわ
れが入るようにした木箱に詰め、すぐコテ仕上げをして
室内に静置して行ない、合せて仕上がりの状態も観察し
た。

＜使用材料＞セメント：電気化学工業社製、普通ポルトランドセメン
ト砂：新潟県姫川産、川砂砕石：新潟県姫川産、砕石高性能減水剤A:第一工業製薬社製、商品名「セルフロー
110P」粉体、主成分ポリアルキルアリルスルホン酸塩系高性能減水剤B:昭和電工社製、商品名「メルメントＦ−
10」粉体、主成分メラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩高性能減水剤C:昭和電工社製、商品名「メルメントＦ−
20」粉体、主成分メラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩高性能減水剤D:電気化学工業社製商品名「FT−500」固
形分45％の液体、主成分ポリアルキルアリルスルホン酸
塩系ベントナイトa:メーカー公称ACC法による膨潤度15程
度、200メッシュパス90重量％ベントナイトb:メーカー公称ACC法による膨潤度25以
上、200メッシュパス80重量％ベントナイトc:有機ベントナイトなお、コンクリート配合に、高性能減水剤を配合する
と、同一スランプを得るのに少い単位水量ですむわけで
あるが、セメント、砂、及び砕石等を補正することな
く、単に単位水量を減らしてスランプを合せた。

また、セメントに添加する本発明のセメント混和材の量
は、すべてセメントとセメント混和材の合計100重量部
に対する重量部である。

コンクリートは容量100の強制練りミキサーで60分
のコンクリートを３分間混練し、所定の試験を行った。
結果を表１に併記する。

コンクリート温度は20℃、ペネトラビリティ測定は20℃
の室内で、ひびわれ観察は30℃、RH60％とした室内で５
時間後観察した。

表１から明らかなように，高性能減水剤だけでは、その
配合量が多くなる程コンクリートの粘性が増すので、プ
ランジャーを7.5cm貫入させるためのウエイト重量が重
くなり、ひびわれが入りやすく、そのひびわれ幅も大き
くなり、仕上げ性も悪くなることが示される。

また、本発明のセメント混和材では、高性能減水剤が、
セメント100重量部に対して、0.25重量％以上、ベント
ナイトは、その種類によって異るが、セメント100重量
部に対して、0.1重量％以上でプランジャーを7.5cm貫入
させるためのウエイト重量が軽くなる。

即ち、コンクリートの粘性は低下し、コンクリートの粘
性が下がると乾燥してもコンクリート表面に皮は張らず
ひびわれが入りにくい性状であるひびわれ抵抗性が向上
し、また、仕上げ性も向上する。

さらに、本発明において、高性能減水剤を５重量％を越
えて配合しても減水率などの向上は期待されないこと、
ベントナイトは15重量％を越えて配合しても水セメント
比が上がるだけで、より以上の本発明の目的とする改善
効果は期待できないことが容易に推察できる。

仕上がりの目視評価は、×：コンクリート表面に骨材の
凸凹の跡がみえる、△：骨材の跡はみえないがモルタル
表面のキメが粗い、及び○：モルタルのキメが細く、き
れいにみえるの３段階とした。

実施例２実施例１で使用した基本コンクリート配合を用い、セメ
ント100重量部に対して、高性能減水剤Ａを1.0重量部、
重炭酸ナトリウムを0.2重量部と、及び表２に示すよう
にベントナイトｂの添加量を変えたこと以外は、実施例
１と同様に行った。結果を表２に併記する。

表２から明らかなように、ベントナイト無添加では、全
く効果が示されないが、無機塩である重炭酸ナトリウム
とベントナイトを併用すると、無機塩は、ベントナイト
の添加効果を助長し、特に、ベントナイトが0.2重量部
以上で、添加効果を発揮する。

実施例３実験No.1−20の配合を用い、表３に示すように無機塩の
種類と、セメント100重量部に対する配合量を変えて実
施例１と同一条件でプランジャーの貫入試験を行った。
結果を表３に併記する。

なお、結晶水の有する無機塩は無水物換算し、市販の１
級試薬を用いた。

表３中の実験No.49は実験No.20の本発明を再度試験した
もので、これと比較すると、無機塩をさらに併用した場
合、プランジャーが7.5cm貫入して止る時のウエイト重
量はさらに軽くなり、粘性がさらに消えたと解される。

〔発明の効果〕

本発明のセメント混和材を使用することによって、高性
能減水剤を単独で添加した場合の課題である、（１）粘性が大きい。

（２）硬化前に乾燥ひびわれが入る。

（３）仕上げ性が悪い。

等をカバーしプラスチックで斜面でダレたりズレ下った
りしない、かつ、乾燥ひびわれ抵抗性が大きく、表面の
仕上げ性のよいコンクリートが得られ、高性能減水剤の
基本的な減水率を極端に損うこともないものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のダレ性であるペネトラビリティを測定す
る装置の模式図である。符号 1:プランジャー、2:ウエイト、3:試料容器、4:カラー、
5:ネジ、6:スケール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−54652（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−122146（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高性能減水剤と、粒度400メッシュ以上の
ベントナイトとを配合してなるセメント混和材。
【請求項２】高性能減水剤、粒度400メッシュ以上のベ
ントナイト、及び無機アルカリ塩を配合してなるセメン
ト混和材。
【請求項３】セメントと特許請求の範囲１又は２記載の
セメント混和材からなるセメント組成物。