JPH10167786A - ポンプ施工に用いるセメント組成物用添加剤 - Google Patents
ポンプ施工に用いるセメント組成物用添加剤Info
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Abstract
ったり、骨材の粒度または表面水等の変動による練り混
ぜ直後あるいはポンプ圧送前後の流動性の著しい変化や
ポンプ圧送時における圧力の増大を防止し、優れたポン
プ圧送性と流動保持性を有するコンクリートの製造を可
能とするポンプ施工に用いるセメント組成物用添加剤を
提供する。 【解決手段】 増粘性ポリマー、ブチルカルビトール誘
導体、ポリエチレングリコールおよび多糖類を含有する
ポンプ施工に用いるセメント組成物用添加剤。
Description
されるセメント組成物の施工性を著しく改善することを
目的とした添加剤に関する。特に、セメント組成物をポ
ンプ圧送した際に発生する流動性の低下および材料分離
等のフレッシュ性状の変動を防止し、円滑なポンプ施工
を可能とするセメント組成物用添加剤を提供するもので
ある。
ペースト、モルタルおよびコンクリートに代表されるセ
メント組成物を所定の場所に移動する手法である。
は、施工効率を高めるため、搬送能力の大きなポンプや
径の大きな配管等の新しい機材を用いたり、配管を幾つ
にも分岐させ打設面積を増大させた分岐管工法等の新た
なポンプ施工方法が、日々開発されている。
クリート建築物および大規模コンクリート構造物等の建
造には、施工性の観点から高流動性および自己充填性等
の性能を、耐久性の観点から高強度発現性、低発熱性お
よび低収縮性等の性能を有する高流動・高強度コンクリ
ートの使用が増加している。
および特殊な性能を要求される高流動、高強度コンクリ
ートは、ポンプ圧送した場合に、そのコンクリートの配
合、環境、施工条件等によって、材料分離の発生や流動
性の低下等の品質の変動を招き、施工および品質管理上
大きな問題となっている。
ではないが、コンクリートをポンプ圧送した際に、コン
クリートに作用するセン断等の外力が加わることによっ
て、セメント粒子および骨材相互の接触や摩擦が急増
し、セメント組成物の水和反応の促進による粒子の凝
集、または粒子間引力による物理的凝集が経時と共に進
行し、それらが複合的に作用することにより、セメント
組成物の流動性が低下するためと推察される。
酸系分散剤とポリエチレングリコールを必須成分とする
ポンプ圧送助剤が提案されてはいるが、この助剤を用い
たコンクリートは、コンクリートの粘稠性の増大を招い
たり、ポンプ圧送後の流動性の低下を防止することがで
きない。
ンプ圧送した際に、粘稠性の増大を招かず、優れた流動
保持性および良好なポンプ圧送性を有し、その結果、円
滑な施工を可能とするポンプ施工に用いるセメント組成
物用添加剤の開発が強く要望されていた。
示すブチルカルビトール誘導体、ポリエチレングリコー
ルおよび多糖類を含有することを特徴とするセメント添
加剤を提案しているが、この添加剤は、ポンプ圧送性を
向上するものの、配合や材料が異なったり、骨材の品質
が変動することによって、練り混ぜ直後あるいはポンプ
圧送前後の流動性が変化したり、ポンプの圧送時の圧力
が上昇する場合もあり、必ずしも十分な性能を有してい
ない。
しようとする課題は、ポンプ施工に使用されるセメント
組成物のポンプ圧送性を向上させるとともに、セメント
組成物の配合や使用する材料が異なったり、骨材の粒度
または表面水等の変動による練り混ぜ直後あるいはポン
プ圧送前後の流動性の著しい変化やポンプ圧送時におけ
る圧力の増大等の問題を招来しないセメント組成物用添
加剤を提供することにある。
題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明者ら
が先に提案したブチルカルビトール誘導体、ポリエチレ
ングリコールおよび多糖類を含有することを特徴とする
セメント添加剤に増粘性ポリマーを配合することによっ
て、これらの課題を一挙に解決できることを見出した。
ポンプ施工用セメント組成物用添加剤である。
チルカルビトール誘導体、ポリエチレングリコールおよ
び多糖類を含有することを特徴とするポンプ施工に用い
るセメント組成物用添加剤である。かかるセメント組成
物用添加剤は、セメント組成物の配合やそれに使用する
材料が異なったり、骨材の品質の多少の変動等に伴う練
り混ぜ直後およびポンプ圧送後の流動性の変化を防止
し、かつ、ポンプ圧送時における圧力を低減し、その結
果として円滑なポンプ施工を可能とした極めて汎用性に
優れたものである。
マーとしては、ポリアクリル酸誘導体、ポリアクリルア
ミド誘導体、セルロースエーテル、ポリアルキレングリ
コール脂肪酸エステル、アルキルフェニルエーテルから
選ばれた1種または2種以上を含有するものが例示でき
る。ポリアクリル酸誘導体、ポリアクリルアミド誘導
体、セルロースエーテルは、その1重量%の水溶液の粘
度が、1,000〜100,000cP(20℃)のも
のが、また、アルキルフェニルエーテルおよびポリアル
キレングリコール脂肪酸エステルは、10重量%の水溶
液の粘度が、10〜500cP(20℃)のものが好ま
しい。
誘導体としては、ブチルカルビトール、ter−ブチル
カルビトール、ブチルカルビトールにプロピレンオキサ
イドを1〜2モル付加したものから選ばれた1種または
2種以上を含有するものが例示できる。
ール誘導体としては、重量平均分子量が4,000〜1
50,000のものが好ましい。
ードラン、糖アルコール、キサンタンガム、グアーガ
ム、ウエランガム、β−1,3グルカンから選ばれた1
種または2種以上を含有するものが例示できる。
ルビトール誘導体、ポリエチレングリコールおよび多糖
類の配合割合は、それぞれ1〜20(重量%)、10〜
80(重量%)、5〜50(重量%)、1〜20(重量
%)のものが好ましい。
一般に市販されているものであればよく、ポリカルボン
酸、アミノスルホン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリ
ン縮合物、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物、リグ
ニンスルホン酸、オキシカルボン酸またはそれら金属塩
等を含有するものが挙げられ、また、金属塩としては、
アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を例示でき
る。
様としては、原則として、増粘性ポリマー、ブチルカル
ビトール誘導体、ポリエチレングリコール、多糖類、お
よびセメント分散剤の各成分を前記の組み合わせにより
一剤として使用することが一般的ではあるが、これらを
別々に2剤以上に分けて使用することもできる。
例として、他の添加剤を所望により配合させることもで
きる。他の添加剤の例としては、空気量調整剤、乾燥収
縮低減剤、早強剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、消泡剤、
防錆剤、急結剤を例示することができる。
は、使用するセメント組成物に応じて適宜定められ、基
本的にはセメント組成物に対して施工に必要な流動保持
性および良好なポンプ圧送性を付与するに十分な量であ
ればよく、例えば、通常はセメント組成物中に含まれて
いるセメント重量に対して、本発明のセメント組成物用
添加剤を固形分換算で0.05〜5.0重量%を添加す
るのが適量ではあるが、この範囲に限られるものではな
い。
をモルタルおよびコンクリートに使用した場合の具体例
を示すが、本発明はこれらの実施例によって限定される
ものではない。
料 1−1)モルタル 表1に示した配合のモルタルを用いて評価試験を行っ
た。このモルタルは、練混ぜ量が30リットルとなるよ
うにそれぞれの材料を計量し、公称50リットルのパン
型強制練りミキサを用いて、全材料を投入した後、12
0秒間練混ぜを行い調整した。ただし、表1に示された
モルタルの配合は、単位セメント量が550kg/m3
程度のスランプフローが60±5cmを示すような高流
動コンクリートの配合を基にして、水セメント比、砂セ
メント比、単位水量、単位セメント量、単位細骨材量を
定めたものである。なおモルタルの空気量は、1.5±
0.5容積%の範囲内であった。
用いて評価試験を行った。このコンクリートは、練混ぜ
量が4m3となるようにそれぞれ材料を計量し、4m3強
制2軸練りミキサに全材料を投入した後、60秒間練り
混ぜを行い調製した。なお、練混ぜ直後のコンクリート
のスランプ、スランプフローおよび空気量は、配合N
o.1は、それぞれ25.5cm、58.0〜71.0
cm、1.0〜2.0%、配合No.2は、それぞれ1
8.5〜19.5cm、28.0〜34.0cm、4.
0〜5.0%の範囲であった。
率=2.72:以下、陸砂と称す) 兵庫県赤穂産砕砂(比重=2.56、粗粒率=2.9
3:以下、砕砂と称す) 千葉県木更津産山砂(比重=2.63、粗粒率=2.4
1:以下、山砂と称す) b)粗骨材 :青梅産硬質砂岩砕石(比重=2.65、
最大粒径=20mm) c)セメント:秩父小野田セメント社製普通ポルトラン
ドセメント(比重=3.16:以下、OPCと称す) 日本セメント社製低熱ポルトランドセメント(比重=
3.20:以下、LHCと称す) 日本セメント社製普通ポルトランドセメントと電発コー
ルテック社製フライアッシュとを重量比で4:1で使用
(比重=2.97:以下、FACと称す)
ロックFA−200、以下PAAと略す) セルロースエーテル (信越化学工業(株)製、S
FCA−2000、以下CLEと略す) ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル(三洋化成工
業(株)製、イオネットDO−1000、以下PAGと
略す) アルキルフェニルエーテル(三洋化成工業(株)製、ノ
ニポール100、以下APEと略す)
erーブチルカルビトール(以下TBCと略す)、ブチ
ルカルビトールにプロピレングリコールを1モル付加し
たもの(以下BP1と略す)、ブチルカルビトールにプ
ロピレングリコールを2モル付加したもの(以下BP2
と略す)
下PG−04と略す)、 ポリエチレングリコール(重量平均分子量10000、
以下PG−10と略す)、 ポリエチレングリコール(重量平均分子量20000、
以下PG−20と略す)、 ポリエチレングリコール(分子平均量150000、以
下PG−150と略す)、
O−30、以下POと略す)、 キサンタンガム(以下XGと略す)、 グアーガム (以下GGと略す)
ルドSP−8N、以下SP−8Nと略す)、 ナフタレンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩系((株)
エヌエムビー製、レオビルドSP−9N、以下SP−9
Nと略す)、 メラミンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩((株)エヌ
エムビー製、レオビルドNL−4000、以下NL−4
0と略す)、 リグニスルホン酸塩とオキシカルボン酸塩の混合物
((株)エヌエムビー製、ポゾリスNo.70、以下P
Z−70と略す)
性ポリマーおよびブチルカルビトール誘導体およびポリ
エチレングリコールおよび多糖類の種類とその配合割合
を示す。
的に与えたモルタルのフロー(Fp1)、および同じモル
タルを同一時間静置状態で保存したモルタルのフロー
(F0)を測定し、それらより算出されるモルタルフロ
ー比(Fp1/F0)から、静的加圧環境がモルタルの流
動性に与える影響を評価した。これらの試験結果を表4
に示す。
ポンプ施工指針(案)」の「加圧ブリージング試験方
法」に定める試験容器にモルタルを入れ、5秒間で50
kgf/cm2となるように加圧し、それを10秒間保
持した後、5秒間で圧力を解除した。この作業を30サ
イクル行った後、モルタルフローを測定した。 b)モルタルフロー:JIS R 5201「セメント
の物理試験方法」に定めるフローコーンを用いた。フロ
ーコーンにモルタルを充填しフローコーンを引き上げた
後、停止したモルタルの広がりを測定した。
量および圧送時間を一定条件とし、ポンプ圧送した後の
モルタルのフロー(Fp2)と圧送時間と同一時間静置状
態で保存したモルタルのフロー(F0)を測定し、それ
らより算出されるモルタルフロー比(Fp2/F0)か
ら、ポンプ圧送環境がモルタルの流動性に与える影響を
評価した。
15 配管長 :フレキシブルホース(φ2.5cm×
5m) 吐出量 :6.0リットル/分 圧送時間 :10分 環境温度 :20℃ b)モルタルフロー:前記の2−1)と同じ方法で測定
した。
法 表2に示す配合で調整したコンクリートをコンクリート
ポンプを用いて吐出量および圧送時間を一定条件とし、
ポンプ圧送後のコンクリートのスランプフローおよび圧
送時間と同一時間静置状態で保存したコンクリートのス
ランプフローを測定し、これより、ポンプ圧送がコンク
リートの流動性に与える影響を評価した。
ンクリートのスランプフロー試験方法(案)」による。 b)空気連行性 :JIS A 1128による。 c)ポンプ圧送条件 使用ポンプ車:形式 PY 110−25 配管長 :水平長50m(5インチ鋼管) 吐出量 :30m3/時 環境温度 :20℃
表4により、本発明のセメント組成物用添加剤をモルタ
ルに使用した場合、次の効果が確認された。
用添加剤を添加したものを示し、対比するために、比較
例1、2はポリエチレングリコールおよびセメント分散
剤を添加したもの、比較例3、4は増粘性ポリマーおよ
びセメント分散剤を添加したもの、比較例5はブチルカ
ルビトール誘導体、多糖類、増粘性ポリマーおよびセメ
ント分散剤を添加したもの、比較例6はブチルカルビト
ール誘導体、ポリエチレングリコール、増粘性ポリマー
およびセメント分散剤を添加したもの、比較例7はブチ
ルカルビトール誘導体、ポリエチレングリコール、多糖
類およびセメント分散剤を添加したもの、比較例8は、
ポリエチレングリコール、多糖類、増粘性ポリマーおよ
びセメント分散剤を添加したもの、比較例9〜11はセ
メント分散剤のみを添加したものについて示す。実施例
1〜13の静的加圧条件およびポンプ圧送条件における
モルタルのフロー比は比較例1〜11と比べて大きいこ
とより、流動性の低下が小さく、また、圧送圧力も小さ
い。これより、本発明の添加剤を使用したモルタルのポ
ンプ圧送性は、何れも良好な性能を有する。
またはLおよびセメント分散剤を用いセメント分散剤の
種類を変えたものを示し、対比するために、比較例9〜
11は、セメント分散剤のみのものを示す。実施例14
〜17の静的加圧条件およびポンプ圧送条件におけるモ
ルタルのフロー比は比較例9〜11と比べて大きいこと
より、流動性の低下が小さく、また、圧送圧力も小さい
ことが分かる。これより、本発明の添加剤を使用したモ
ルタルのポンプ圧送性は、セメント分散剤の種類を変え
ても良好であることが確認される。
ルAおよびセメント分散剤を用いセメントの種類を変え
たものを示し、対比するために、比較例7、12、1
3、14は、サンプルUおよびセメント分散剤を用いセ
メントの種類を変えたものを示す。実施例1、18、1
9の静的加圧条件およびポンプ圧送条件におけるモルタ
ルの流動性の変化および圧送圧力は、比較例と比べて小
さく、本発明の添加剤を使用したモルタルのポンプ圧送
性は、セメントの種類を変えても良好である。これに対
し、比較例7は、ポンプ圧送前後の流動性の変化および
圧送圧力も小さく、良好なポンプ圧送性を示すが、比較
例12、14は、練り混ぜ直後の流動性、ポンプ圧送前
後の流動性の変化および圧送圧力が増大する傾向を示
す。また、比較例13に示すように、セメント分散剤の
添加量を減じ、練り混ぜ直後の流動性を実施例と同一と
した場合、ポンプ圧送前後の流動性の変化および圧送圧
力の増大を助長する傾向を示している。
ルAおよびセメント分散剤を用い細骨材の種類を変えた
ものを示し、対比するために、比較例7、15、16、
17は、サンプルUおよびセメント分散剤を用い細骨材
の種類を変えたものを示す。実施例1、20、21の静
的加圧条件およびポンプ圧送条件におけるモルタルの流
動性の変化および圧送圧力は比較例と比べて小さく、本
発明の添加剤を使用したモルタルのポンプ圧送性は、細
骨材の種類を変えても、良好である。これに対し、比較
例7は、ポンプ圧送前後の流動性の変化および圧送圧力
も小さく、良好なポンプ圧送性を示すが、比較例15
は、練り混ぜ直後の流動性、ポンプ圧送前後の流動性の
変化および圧送圧力が増大し、比較例16は、練り混ぜ
直後の流動性が減少し、ポンプ圧送前後の流動性の変化
および圧送圧力が増大する傾向を示す。また、比較例1
7に示すように、セメント分散剤の添加量を増し、練り
混ぜ直後の流動性を実施例と同一とした場合、ポンプ圧
送前後の流動性の変化および圧送圧力の増大を抑制する
傾向を示すが、本発明の添加剤を使用したモルタルのポ
ンプ圧送性より劣っている。
により、本発明のセメント組成物用添加剤をコンクリー
トに使用した場合、次の効果が確認された。
セメント組成物用添加剤を添加したものを示し、対比す
るために、比較例21、22にセメント分散剤のみのも
のを示す。実施例22、23、27、28のポンプ圧送
前後のスランプフローまたはスランプの低下量は、1.
0〜1.5cmと比較例21、22と比べて小さく、本
発明のセメント組成物用添加剤を使用したコンクリート
のポンプ圧送性は良好であることが分かる。
プルAおよびセメント分散剤を用いセメントの種類また
は細骨材の種類を変えたものを示し、対比するために、
比較例18、19、20は、サンプルUおよびセメント
分散剤を用いセメントの種類または細骨材の種類を変え
たものを示す。実施例22、24、25のポンプ圧送前
後のスランプフローの低下量は、0.5〜1.5cmと
小さく、本発明のセメント組成物用添加剤を使用したコ
ンクリートのポンプ圧送性は、セメントの種類または細
骨材の種類を変えも良好である。これに対し、比較例1
8のポンプ圧送前後のスランプフローの低下量は、1.
5cmと小さく、良好なポンプ圧送性を示すが、比較例
19、20ポンプ圧送前後のスランプフローの低下量
は、それぞれ6.0cmおよび4.0cmと大きく、静
置状態のスランプフロー変化も実施例と比較して大き
い。
添加剤を使用することにより、従来、セメント組成物の
配合や使用する材料が異なったり、骨材の粒度または表
面水等の変動によって生じていた、練り混ぜ直後あるい
はポンプ圧送前後の流動性の著しい変化、およびポンプ
圧送時における圧力の増大等の問題が解消され、ポンプ
圧送性および流動保持性に極めて優れた高品質のコンク
リートを製造することが可能となる。
Claims (8)
- 【請求項1】 増粘性ポリマー、ブチルカルビトール誘
導体、ポリエチレングリコールおよび多糖類を含有する
ことを特徴とするポンプ施工に用いるセメント組成物用
添加剤。 - 【請求項2】 増粘性ポリマーが、ポリアクリル酸誘導
体、ポリアクリルアミド誘導体、セルロースエーテル、
ポリアルキレングリコール脂肪酸エステルおよびアルキ
ルフェニルエーテルから選ばれた1種あるいは2種以上
であることを特徴とする、請求項1に記載のセメント組
成物用添加剤。 - 【請求項3】 ブチルカルビトール誘導体が、ブチルカ
ルビトール、terーブチルカルビトールおよびブチル
カルビトールにプロピレンオキサイドを1〜2モル付加
したものから選ばれた1種あるいは2種以上であること
を特徴とする、請求項1または2に記載のセメント組成
物用添加剤。 - 【請求項4】 ポエチレングリコールが、重量平均分子
量4,000〜150,000であることを特徴とす
る、請求項1〜3のいずれかに記載のセメント組成物用
添加剤。 - 【請求項5】 多糖類が、カードラン、糖アルコール、
キサンタンガム、グアーガム、ウエランガム、β−1,
3グルカンから選ばれた1種あるいは2種以上であるこ
とを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のセメ
ント組成物用添加剤。 - 【請求項6】 増粘性ポリマー、ブチルカルビトール誘
導体、ポリエチレングリコールおよび多糖類の配合割合
が、それぞれ1〜20(重量%)、10〜80(重量
%)、5〜50(重量%)、1〜20(重量%)である
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のセ
メント組成物用添加剤。 - 【請求項7】 さらにセメント分散剤を含むことを特徴
とする、請求項1〜6のいずれかに記載のセメント組成
物用添加剤。 - 【請求項8】 セメント分散剤が、ポリカルボン酸、ア
ミノスルホン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン高縮
合物、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物、リグニン
スルホン酸、オキシカルボン酸およびそれらの金属塩か
らなる群から選ばれた1種または2種以上であることを
特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のセメント
組成物用添加剤。
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