JPS62223048A - コンクリ−トの水和熱低減方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はコンクリート中に尿素を水の一部とみなして含
有せしめるコンクリートの水和熱低減方法に関する。

従来の技術 近年、土木建築構築物の大型化が進むにつれ、マスコン
クリート工事が増加しつつある。このマスコンクリート
工事にあっては、コンクリートの厚みが増大することか
ら、マスコンクリートは固結時における水和熱を放散し
にくくなって内部に熱を蓄積し、過大な温度上昇を起こ
すようになる。その結果、マスコンクリートは外部との
温度差に起因する温度応力を誘発せしめられ、その温度
応力に基づく温度ひび割れを発生することがあるかかる
ひび割れを防止するため、従来より種々の水和熱低減対
策が採られており、その具体例としては、単位セメント
量の減少、低熱セメントの使用といったコンクリート配
合設計上からの対策、プレクーリング、パイプクーリン
グにより直接的に冷却する対策、リフト高さの制限とい
った構造物の施工上からの対策或いはセメント添加剤の
添加等による材料面からの対策等々がある。（なお、前
記セメント添加剤については例えば特公昭５９−５１５
０７号公報を参照のこと。）発明が解決しようとする問
題点 しかしながら、上記水和熱低減対策のうち、材料面から
の対策はいまだ、充分なる検討をなされておらず、その
従来例も少ないのが現状であり、多岐にわたる解決策の
望まれる所以である。

本発明は、発明者の鋭意研究の結果、尿素がコンクリー
トにおける水和熱の低減作用に効果的であることを見出
したことに基づきなされたものであり、土建資材として
のコンクリートの性質を損ねないでコンクリート材料と
しての尿素をして水和熱の低域に寄与せしめるコンクリ
ートの水和熱低減方法を提供することを目的とするもの
である問題点を解決するための手段 上記の目的を達成するために本発明は、尿素を水の一部
とみなして、コンクリートにおける水の配合を決定する
ことにより、コンクリート中に所要の尿素を含有せしめ
るようにする。

前記尿素は粉末状のものを使用するのが取扱に便である
。

また、前記コンクリートに配合されるセメントは水和熱
の大きい普通セメントを対象とするが、早強セメント、
フライアッシュセメント或いは中庸セメント等であって
も差支えない。

作用 水和熱低減用混和剤としての条件は、 （１）水と反応するものであること。

（２）吸熱反応であること。

（３）反応速度が緩やかであること。

（４）コンクリートの性質に存置な影響を及ぼさないこ
と。

（５）価格が低度であること。

等であるが、尿素はその使用量を適正に決定すれば発明
者の知るかぎりにおいて上記の条件を最適に満足するも
のであることを実験等を通じて知ったものである。

実験によれば、尿素の使用量が多すぎればコンクリート
の強度を低下させ、反対に少なすぎればコンクリートか
らの吸熱量が不足するなどの問題がある。結局、尿素の
適正使用量の決定容易性が尿素を水和熱低減用混和材と
して実用し得るか否かを決する。

この点についての発明者の研究によれば、コンクリート
中における尿素はコンクリートの重要な諸性質すなわち
スランプ、空気量及び圧縮強度について、丁度、コンク
リート中の水と同様な働きをすることが判明した。加え
て、粉末の尿素を水に溶かした後の混溶体の体積は溶か
す前の粉末状の尿素の体積と水の体積とを加えた大きさ
になり、かつその関係は経時的にも変化しないことが確
認された。

したがって、コンクリート中における適正量の水の一部
を尿素で置換して、尿素と水の混溶体の体積が前記した
適正量の水の体積と一致するようにすれば、尿素と水の
混合体がみかけ上の水として作用することから、みかけ
上の水セメント比は従前と変わるところがなく、コンク
リートの重要諸性質にさしたる変化はない。このことは
、尿素の量がかなりの範囲内で大小となっても、前記し
た適正量の水の範囲内であって水と置換するかぎり且つ
コンクリートが凝結硬化するに足る水が残存するかぎり
においては同様である。

一方、尿素量の大小はコンクリートからの吸熱量に対し
て鋭敏に影響し、両者の関係は正比例する関係にある。

以上のことから、コンクリートに配合すべき適当量の水
の一部を尿素で置換するかぎり、その尿素の量は一定範
囲内でのその大小にかかわらず常にほぼ適正な量である
ということができる。

しかして、コンクリート打設時においてコンクリートの
打ち込み量に比例して大小に変化する水和発熱量に対応
して、尿素の量をかなりの自由性をもって大小に変化さ
せることができ、尿素をして所望の吸熱作用を奏せしめ
ることが可能になる実施例 以下、本発明の具体的な実施例について説明する。

Ａ、試験概要 〔１〕使用材料とその特性 （１）セメント 普通セメントを使用し、その比重は３．１５である。

（２）水 水道水を使用し、その比重は１．００とする（３）骨材 細骨材は川砂で、粗骨材は天然砕石である。

（４）混和材料 市販されている粉末状の尿素を使用し、その分子式はＮ
　Ｈｚ　ＣＯＮ　Ｈｚで、分子量は６０．６であり、比
重は１．３３５とする。なお、本実験使用品は、やや潮
解性である。

〔２〕コンクリートの示方配合 基本となる配合のコンクリートにおける水の一部を同体
積の尿素で置換したコンクリートをＷシリーズで示し、
セメントの体積の５％、１０％、１５％、２０％、２５
％を尿素の体積で置換したものをそれぞれＷ−５、Ｗ−
ＩＱ、Ｗ−１５、Ｗ−２０、Ｗ−２５とする。

ただし、基本となる配合のコンクリートは、ＰＬＡ　Ｉ
　Ｎ−１と表示する。なお、各種コンクリートの配合表
は下記の表１に示す。

（以下、余白） 表１：各種コンクリートの配合表 注）表中、Ｃはセメント、Ｗは水、Ｓは細骨材Ｇは粗骨
材、Ｕは尿素を示す（地表においても同じ）。

〔１〕スランプ試験 表２に示すとおり、尿素の混入量が増加しても、水と尿
素との混溶体の量すなわち見掛は上の水量が変化しない
限り、スランプに影響がないことを推認できる実験結果
を得た。このことは参考例と対比することにより導かれ
る。

表２ニスランプ試験の結果 表２中、尿素が多（なるに伴ってスランプの値が大きく
なっているのは、スランプはコンクリートの練り上がり
温度が１０℃低下すると２〜３ｃＩｆｌおおきくなると
いう従来から判明している事実に起因している。

〔２〕空気量試験 尿素は水に溶けても体積が変化せず且つ水と同様の作用
をすることから、尿素の混入量の大小にかかわらず、み
かけの単位水量は一定であり、したがって余剰水が空気
に与える影響はなく、しかも単位セメント量および細骨
材率も変化しないから、空気量に変化を与える要因はな
く、コンクリートの空気量は一定と考えられる（表３参
照）。

表３＝空気量試験の結果 〔３〕圧縮強度試験 （１）方法 所定のの材令に達した時点でφ１０１０Ｘ２０の円柱供
試体を用いて行った。

また、材令を比較要因として選び、７日、２８日、５６
日、９１日の材令で、コンクリートの強度および弾性係
数を測定した。養生条件としては、ずべて所定の材令ま
で標準水中養生とした。

（２）結果 表４及び第１図に示すように、尿素の混入量にかかわら
ず強度はほとんど変わらず、また材令に伴う強度発現の
ようすは、−ｉ的なコンクリートすなわちＰＬＡＩＮ−
１と類似した様相を示す（以下、余白） 表４＝圧縮強度試験の結果 〔３〕温度上昇試験 （１）方法 コンクリートの練り混ぜは、強制攪拌式ミキサー（容１
５０１’）を使用し、煉り混ぜ時間は２分間とした。そ
の後、温度計により練り上がり温度を測定し、実際のマ
スコンクリートの条件と近似させた温度測定実験装置に
打設した。測定間隔は３０分間とし、測定時間は１４４
時間とした。

（２）結果 表５及び第２図に示すとおり、尿素の混入量の増加に伴
い最高上昇温度は低下した。

（以下、余白） 表５：温度上昇試験の結果 〔４〕中性化試験 （１）方法 凝結硬化した各コンクリートからなるφｌＯ×２０Ｃ１
１の円柱供試体を割裂させ、内部にフェノールフタレイ
ン溶液を噴霧器で吹きかけて中性化の有無を調べた。な
お、円柱供試体は打設後、°ｌＯＯ日経過したものであ
る。

（２）結果 フェノールフタレイン溶液の変色度合からＷ−５、Ｗ−
１０，Ｗ−１５、Ｗ−２０、Ｗ−２５の全てがアルカリ
性であることが判明した。ただし、円柱供試体の外表面
は空気中の二酸化炭素の作用により中性化が進行してい
た。

なお、円柱供試体の内、尿素量の最も多いもので３８．
２ｋｇ／％であったが、この試験の範囲内ではこのもの
についても弊害となる程の中性化は見られなかった。し
かしながら、中性化の問題は尿素の量が多くなるほど重
要となるものであるから、注意を要する。

Ｃ０試験結果 以上のことから、本発明の方法によって尿素をセメント
の体積の１０％〜２５％の範囲内で水和熱低減用混和材
として使用するかぎりにおいては、尿素の多少にかかわ
らず、コンクリートの重要な性質、特にその強度をほと
んど損ねることなくコンクリートからの吸熱量を調整で
きることを示し、また尿素の含有によってコンクリート
の最高温度が尿素を混入しないコンクリートの場合に較
べて数℃〜略１０℃の範囲で低下することを示している
。

発明の効果 以上のとおり、本発明にかかる方法によれば、尿素を配
合するに際して、その量が過度にならない範囲内でどの
ように決定してもコンクリートの土建資材としての重要
な性質を殆ど損ねることなく尿素をして加水分解による
吸熱反応を起こさせることができ、このことは尿素の量
を変化させることによって吸熱量を安全容易かつ自在に
変化させ得ることにつながり、したがってコンクリート
の量が変化して水和熱量が大小に変化してもそれに対応
して適度にコンクリートを冷却することが可能になる。

しかして、土建資材であるコンクリート特にマスコンク
リートの水和熱に起因する温度ひび割れを材料面から好
適に防止することができるという効果がある。

参考−１ 〔尿素の基礎実験〕 （１）方法 尿素が水と反応する時の体積の増減、温度変化を目的と
する実験を行った。水１１　（水温約１８℃）に対して
体積の増減、温度変化（２分、１０分、２０分、３０分
、６０分、９０分、１２０分後の温度）、全部溶解する
までの時間を恒温室内にて測定した。

（２）結果（表６−１〜表６−２、及び第３図参照）２
−１．尿素を水に溶解させたときの体積増加量は尿素の
重量に比例し、その割合は１ｇ当たり１／１．３３５ｃ
ＩＩＩである。つまり、尿素を水に混入すると尿素の体
積分だけ水溶液の体積は増加する。また、尿素混入直後
と全部溶解した後との体積変化はない。

２−２．尿素の加水分解は極めて早く進行し、尿素の混
入量が多いものでも５分以内には攪拌により溶解し、尿
素の少ないものは２分以内で完全に溶解する。

２−３．尿素混入後の時間温度変化から判断すると、尿
素の加水分解は吸熱反応であり、尿素溶解後は吸熱作用
を起こさないと考えられる。

（以下、余白） 表６−１：尿素の基礎実験の結果 注）表中、Ｓ−５，１０，１５，２５、Ｃ−５゜１０．
１５，２５、Ａ−１０，１８の意義については参考−２
（１）コンクリートの水力配合を参照のこと。

表６−２：尿素の基礎実験の結果 参考−２ 次に、本発明とは異なる他の配合方法により得られたコ
ンクリートについての各種試験の結果を記載する。なお
、各試験の方法は実施例における同一の試験に準じて行
う。

（１）コンクリートの水力配合 図中、Ｃシリーズは尿素をセメントの一部と置換したコ
ンクリートを示し、セメントの体積の５％、１０％、１
５％、２５％を尿素の体積で置換したものをそれぞれＣ
−５、Ｃ−１０、Ｃ−１５、Ｃ−２５とする。

また、Ｓシリーズは尿素を細骨材の一部と置換したコン
クリートを示し、細骨材の体積の５％、１０％、１５％
、２５％を尿素の体積で置換したものをそれぞれＳ−５
，５−１０，５−１５，５−２５とする。

また、Ａシリーズは混和材のように配合の補正を行わな
いでセメントの重量の１０％、１８％に相当する尿素の
重量でコンクリートの一部を置換したコンクリートを示
し、Ａ−１０、Ａ−１８とする。

また、ＷＣシリーズは尿素をセメントペーストの一部と
置換したコンクリートであって、セメントの体積の５％
、１０％、１５％、２５％を水セメント比を一定に保ち
尿素の体積で置換したものを示し、それぞれＷＣ−５、
ＷＣ−１０、ＷＣ−１５、ＷＣ−２５とする。

なお、Ｃ，Ｓ、ＡシリーズとＷＣ，Ｗシリーズとは比重
の異なる骨材を使用しているので、基本となる配合のコ
ンクリートは二種類あり、Ｃ１Ｓ、Ａシリーズの基本と
なる配合のコンクリートをＰＬＡＩＮ−２と表示し、Ｗ
Ｃ，Ｗシリーズの基本となる配合のコンクリートをＰＬ
ＡＩＮ−３と表示する。

なお、ＰＬＡＩＮ−２とＰＬＡＩＮ−３についての配合
は表７に示す如くである。

（以下、余白） 表７＝配合表 〔２〕各種試験の結果 ２−１．スランプ試験の結果は表ｔ−ｉ〜表Ｓ−３に示
す如くである。

２−２．空気量試験の結果は同じく表１１〜表ト３に示
す如くである。

２−３．圧縮試験の結果は第４図〜第７図に示す如くで
ある。

２−４．温度上昇試験の結果は第８図〜第１１図に示す
如くである。

表８−ｌニスランプ試験及び空気量試験の結果表８−２
ニスランプ試験及び空気量試験の結果性）基本となる配
合はＰＬＡＩＮ−２である。

（以下、余白） 表８−３；スランプ試験及び空気量試験の結果〔３〕試
験結果の考察 温度上昇試験の結果によれば尿素を含有せしめたことに
よる吸熱効果は本発明と異なる各シリーズによる配合が
優れるが、他の試験結果から判るようにこれらの各方法
は土建資材としてのコンクリートが具備すべき他の重要
な性質を損ねるものであり、結果的に本発明による方法
が最適であることが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法で配合したコンクリートの圧
縮試験の結果を示す図、第２図は同じく温度上昇試験の
結果を示す図、第３図は尿素の基礎実験の結果を示す図
、第４図〜第７図は本発明と異なる方法により配合した
コンクリートの圧縮試験の結果を示す図、第８図〜第１
１図は同じく温度上昇試験の結果を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 尿素を水の一部とみなしてコンクリートにおける水の配
   合を決定することによりコンクリート中に所要の尿素を
   含有せしめることを特徴とするコンクリートの水和熱低
   減方法。