TWI655165B

TWI655165B - 混凝土組成物

Info

Publication number: TWI655165B
Application number: TW104113688A
Authority: TW
Inventors: 小西秀和; 山川勉
Original assignee: 日商信越化學工業股份有限公司
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2019-04-01
Also published as: US20150315080A1; CN105016659A; EP2939990A2; CN105016659B; US9469570B2; KR20150125594A; JP6206340B2; TW201546017A; JP2015221743A; KR102047576B1; EP2939990A3; EP2939990B1

Abstract

本發明之混凝土組成物係含有非離子性水溶性纖維素醚、水、水泥、細骨材、粗骨材之混凝土組成物，其特徵為前述非離子性水溶性纖維素醚在20℃下之2質量%水溶液黏度為3~1,000mPa‧s，且坍塌(slump)比(A/B)為0.50以上。

依據本發明，可製造材料分離抵抗性優異，且靜置特定時間後之流動性下降較少，施工時之泵壓送性之經時變化少之混凝土。

Description

混凝土組成物

本發明係關於混凝土組成物者，更詳言之，係關於材料分離抵抗性優異，且目的係改善經時之流動性下降之混凝土組成物。

混凝土隨著水泥之水和反應之進行，混練後，隨時間經過會逐漸喪失流動性，故施工性‧作業性經時下降。關於混凝土之泵壓送，因休息或設定變更等而使壓送暫時中斷，隨後，欲再開始壓送時，配管中之混凝土組成物之流動性下降，會使壓送再開始時之泵壓急遽上升，更進而亦有使配管內之混凝土阻塞之情況。

過去，為了提高水硬性組成物之流動性而使用之混凝土混合劑中，使用木質素磺酸系減水劑、聚羧酸鹽系減水劑、萘磺酸甲醛縮合物鹽等萘系減水劑、三聚氰胺磺酸甲醛縮合物鹽等之三聚氰胺系減水劑等之減水劑或流動化劑。然而，該等混合劑雖然流動性優異，但存在有坍塌損失(slump loss)(經時之流動性下降)較大之問題。

為抑制該混凝土之新品物性之經時變化，而採用藉由坍塌保持劑或凝結延遲劑、凝結促進劑之量或種類進行控制之方法。

例如，日本特開平5-213651號公報(專利文獻1)中提案併用分散劑與亞硝酸鈣等凝結促進劑之方法。

此外，日本特開平9-025149號公報(專利文獻2)及日本特開平9-040447號公報(專利文獻3)提案併用由氧基羧酸或其鹽構成之坍塌保持劑與如糖及糖醇之凝結延遲劑之方法。

〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開平5-213651號公報

〔專利文獻2〕日本特開平9-025149號公報

〔專利文獻3〕日本特開平9-040447號公報

然而，專利文獻1之方法因兩添加劑之比例而受到影響，故難以同時滿足材料分離抵抗性與坍塌損失。

此外，專利文獻2及3之方法中，斷續混練時之60分鐘後之坍塌損失雖小，但施工暫時中斷時等，再開始施工時有泵壓送變困難之可能性。

本發明係鑑於上述情況而完成者，其係以提供一種對混凝土賦予適度黏性，同時藉由纖維素醚具有之潤滑作用，抑制骨材彼此交纏，且改善流動性之經時下降之混凝土組成物為目的。

本發明人等為達成上述問題而進行積極研究之結果，發現藉由具有特定之水溶液黏度及坍塌比，對上述課題能展現顯著效果，因而完成本發明。

據此，本發明提供以下之混凝土組成物。

〔1〕

一種混凝土組成物，其係含有非離子性水溶性纖維素醚、水、水泥、細骨材、粗骨材之混凝土組成物，其特徵為前述非離子性水溶性纖維素醚在20℃下之2質量%水溶液黏度為3~1,000mPa‧s，且坍塌比(A/B)為0.50以上。

〔2〕

如〔1〕所記載之混凝土組成物，其中以JIS A 1101測定之剛混練後之坍塌值為5~24cm。

〔3〕

如〔1〕或〔2〕所記載之混凝土組成物，其中前述非離子性水溶性纖維素醚之添加量係混凝土組成物每1m³為0.01~5kg。

〔4〕

如〔1〕~〔3〕中任一項所記載之混凝土組成物，其中前述非離子性水溶性纖維素醚為羥基丙基甲基纖維素、羥基乙基甲基纖維素或羥基乙基纖維素。

〔5〕

如〔1〕~〔4〕中任一項所記載之混凝土組成物，其中前述混凝土組成物之水/水泥比為35~72質量%。

本發明之混凝土組成物含有非離子性水溶性纖維素醚、水、水泥、細骨材及粗骨材作為必要成分。

此處，本發明所用之非離子性水溶性纖維素醚在20℃下之2質量%水溶液黏度於B-H型黏度計之20rpm中，為3~1,000mPa‧s，較好為20~800mPa‧s，更好為50~500mPa‧s。非離子性水溶性纖維素醚在20℃下之2質量%水溶液黏度超過1,000mPa‧s時黏性過強，故剛混練後之流動性顯著變差。另一方面，未達3mPa‧s時，引起釋水(bleeding)，會使骨材沉降，硬化後之強度變不均勻。

該情況下，本發明所用之非離子性水溶性纖維素醚列舉為羥基丙基甲基纖維素、羥基乙基甲基纖維素、羥基乙基纖維素。

羥基丙基甲基纖維素之甲基取代度較好為1.0~2.0，更好為1.2~1.8，羥基丙基之取代莫耳數較好為0.05~0.45，更好為0.10~0.40。羥基乙基甲基纖維素之甲基取代度較好為1.0~2.0，更好為1.2~1.8，羥基乙基之取代莫耳數較好為0.05~0.45，更好為0.10~0.40。羥基乙基纖維素之羥基乙基之取代莫耳數較好為0.05~3.00，更好為0.10~2.90。

又，上述烷基之取代度及羥基烷基之取代莫耳數之測定方法，可利用第16次修正之日本藥典記載之羥丙基甲基纖維素(hypromellose)之取代度分析方法測定。

非離子性水溶性纖維素醚之添加量係混凝土組成物每1m³較好為0.01~5kg，更好為0.05~3kg，最好為0.1~2kg。添加量超過5kg時，因黏性過強造成流動性下降，以及因非離子性水溶性纖維素醚之凝結延遲作用，而有初期材齡強度下降之情況。另一方面，添加量未達0.01kg時，無法獲得充分之材料分離抵抗性，會引起釋水，使骨材沉降，硬化後之強度不均，而有耐久性差之情況。

本發明所用之水泥可使用普通波特蘭水泥、快強波特蘭水泥、中熱波特蘭水泥、高爐水泥、二氧化矽水泥、飛灰(fly-ash)水泥、氧化鋁水泥、超快強波特蘭水泥等各種水泥。

該情況下，混凝土組成物中之水/水泥比，較好為35~72質量%，更好為45~63質量%。水/混凝土比超過72質量%時，會有引起材料分離、硬化顯著變慢之情況。未達35質量%時，即使使用減水劑等仍有無法獲得充分之流動保持性之情況。

本發明之混凝土組成物含有粗骨材及細骨材作為骨材。粗骨材較好為河砂礫、山砂礫、陸砂礫、碎石等。細骨材較好為河砂、山砂、陸砂、碎砂等。本發明中，就混凝土組成物之流動性方面而言較好使用河砂礫及河砂。該情況下，細骨材之粒徑較好為5mm以下，粗骨材比其大，較好為40mm以下，更好為25mm以下。

骨材(細骨材+粗骨材)之添加量係混凝土組成物每1m³較好為1,000~2,300kg，更好為1,150~2,150kg。細骨材之添加量係混凝土每1m³較好為400~1,100kg，更好為500~1,000kg。粗骨材之添加量係混凝土每1m³較好為600~1,200kg，更好為650~1,150kg。

骨材中之細骨材率(容積百分率)就保持流動性或充分強度之方面而言，較好為33~51%，更好為35~50%，最好為37~49%。

本發明中，為了以少的水量獲得高的流動保持性，可依據需要使用減水劑。

減水劑中，作為聚羧酸系列舉為聚羧酸醚系、聚羧酸醚系與交聯聚合物之複合體、聚羧酸醚系與配向聚合物之複合體、聚羧酸醚系與高改質聚合物之複合體、聚醚羧酸系高分子化合物、馬來酸共聚物、馬來酸酯共聚物、馬來酸衍生物共聚物、含有羧基之聚醚系、具有末端磺基之含聚羧酸基之多元聚合物、聚羧酸系接枝共聚物、聚羧酸系化合物、聚羧酸醚系聚合物等。三聚氰胺系列舉為三聚氰胺磺酸甲醛縮合物、三聚氰胺磺酸鹽縮合物、三聚氰胺磺酸鹽多元醇縮合物等。木質素系列舉為木質素磺酸鹽及其衍生物等。本發明中，就減水效果、流動性‧流動保持性之觀點較好使用聚羧酸系之減水劑。

減水劑之添加量相對於水泥100質量份較好為0.01~5質量份左右，且依據種類‧品牌等決定最適量。減水劑雖由於有必要以儘可能少之水量獲得優異之流動性而使用，但其添加量太少時有無法獲得其效果之情況，相反地太多時引起釋水或骨材沉降等之材料分離，而有造成強度下降之情況。

本發明中，為了確保特定之空氣量，獲得混凝土之耐久性，可視需要使用AE劑。

AE劑係使用陰離子界面活性劑系、陽離子界面活性劑系、非離子界面活性劑系、兩性界面活性劑系等。陰離子界面活性劑系列舉為羧酸型、硫酸酯型、磺酸型、磷酸酯型等。陽離子界面活性劑系列舉為胺鹽型、一級胺鹽型、二級胺鹽型、三級胺鹽型、四級胺鹽型等。非離子界面活性劑系列舉為酯型、酯‧醚型、醚型、烷醇醯胺型等。兩性界面活性劑系列舉為胺基酸型、磺基甜菜鹼型等。本發明中，就空氣夾帶性(air-entraining)之觀點而言較好使用陰離子界面活性劑系之AE劑。

AE劑之添加量相對於水泥100質量份較好為0.0001~1質量份，更好為0.001~0.1質量份。超過1質量份時，混凝土中之空氣量過量，有引起強度下降之情況。另一方面，添加量未達0.0001質量份時，無法夾帶充分量之空氣，有無法確認耐凍害性改善之情況。

本發明中，混練時為了防止因過量混入之空氣造成之強度下降，可視需要使用消泡劑。消泡劑係使用氧基伸烷基系、聚矽氧系、醇系、礦油系、脂肪酸系、脂肪酸酯系等。氧基伸烷基系消泡劑列舉為例如(聚)氧基伸乙基(聚)氧基伸丙基加成物等之聚氧伸烷基類；二乙二醇庚基醚、聚氧伸乙基油基醚、聚氧伸丙基丁基醚、聚氧伸乙基聚氧伸丙基2-乙基己基醚、對碳原子數8以上之高級醇或碳數12~14之2級醇之氧基伸乙基氧基伸丙基加成物等之(聚)氧基伸烷基烷基醚類；聚氧伸丙基苯基醚、聚氧伸乙基壬基苯基醚等(聚)氧伸烷基(烷基)芳基醚類；2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇、3-甲基-1-丁炔-3-醇等使炔醇與環氧烷加成聚合之乙炔醚類；二乙二醇油酸酯、二乙二醇月桂酸酯、乙二醇二硬脂酸酯等(聚)氧基伸烷基脂肪酸酯類；聚氧伸乙基山梨糖醇酐單月桂酸酯、聚氧伸乙基山梨糖醇酐三油酸酯等(聚)氧伸烷基山梨糖醇酐脂肪酸酯類；聚氧伸丙基甲基醚硫酸鈉、聚氧伸乙基十二烷基酚醚硫酸鈉等(聚)氧伸烷基烷基(芳基)醚硫酸酯鹽類；(聚)氧伸乙基硬脂基磷酸酯等(聚)氧伸烷基烷基磷酸酯類；聚氧伸乙基月桂基胺等(聚)氧伸烷基烷基胺類；聚氧伸烷基醯胺等。聚矽氧系消泡劑列舉為例如二甲基聚矽氧油、聚矽氧膏、聚矽氧乳液、有機改質聚矽氧烷(二甲基聚矽氧烷等聚有機矽氧烷)、氟聚矽氧油等。醇系消泡劑列舉為例如辛基醇、2-乙基己醇、十六烷醇、乙炔醇、二醇類等。礦油系消泡劑列舉為例如燈油、液體石蠟等。脂肪酸系消泡劑列舉為例如油酸、硬脂酸、該等之環氧烷加成物等。脂肪酸酯系消泡劑列舉為例如甘油單蓖麻油酸酯、烯基琥珀酸衍生物、山梨糖醇單月桂酸酯、山梨糖醇三油酸酯、天然蠟等。本發明中，就消泡性能之觀點較好使用氧基伸烷基系之消泡劑。

消泡劑之添加量相對於水泥100質量份較好為0.001~0.5質量份，更好為0.01~0.2質量份。添加量超過0.5質量份時會有即使使用亦未見到消泡效果提升之情況。另一方面，未達0.001質量份時，混入之空氣無法脫泡，而有引起強度下降之情況。

本發明中亦可使用氯化鈣、氯化鋰、甲酸鈣等凝結促進劑，或檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈉等凝結延遲劑。該等係用以管理剛混練後之新品之物性者，可以常用量添加因應目的之物質。

另外，本發明中，為防止因硬化‧乾燥造成之收縮破裂、伴隨因水泥之水和反應熱造成之溫度應力之破裂，可視需要使用膨脹材。膨脹材列舉為藍方石(hauyne)系或石灰系，可以常用量添加因應目的之物質。

本發明之混凝土組成物基於材料分離或流動性之觀點，依據JIS A 1101測得之剛混練後之坍塌值較好為5~24cm，更好為8~21cm，最好為10~18cm。

又，為使上述坍塌值落在5~24cm，較好以單位水泥量、單位水量、減水劑添加量等加以控制，但並不限於該等手段。

此外，混凝土組成物之泵壓送中，考慮在因休息或設定變更等而暫時中斷壓送，隨後，欲再開始壓送時，因配管中之混凝土組成物之流動性下降造成之泵壓力急遽上升，更進而於配管內之混凝土阻塞，本發明之混凝土組成物之坍塌比(A/B)設為0.50以上，較好為0.60以上，更好為0.70以上。又，坍塌比(A/B)之上限為1.00。

本文中，混凝土組成物混練完成後，將經過30分鐘之混凝土組成物之坍塌設為靜置坍塌(A)，將使經靜置30分鐘之混凝土組成物再混練30秒後隨即之坍塌設為再混練坍塌(B)。A/B未達0.50時，靜置狀態之混凝土組成物之流動性差，故一旦中斷壓送時，會增加所謂再混練之追加手續。

又，為了將上述坍塌比(A/B)設為0.50以上，較好以20℃下之非離子性水溶性纖維素醚之2質量%水溶液黏度值為基準，控制其添加量。通常，較好為低黏度時增多添加量，高黏度時減少添加量。

〔實施例〕

以下，列示實施例及比較例具體說明本發明，但本發明並不受限於下述實施例。又，下述例中，只要無特別指明則%表示質量%。

〈使用材料〉

(1)水泥(C)：普通波特蘭水泥(太平洋水泥製造)

密度：3.16g/cm³

(2)細骨材(S)：最大粒徑5mm之砂，新潟縣妙高市下濁川生產

吸水率：2.29%，表乾密度：2.57g/cm³，粗粒率：2.81%

(3)粗骨材(G)：最大粒徑25mm之碎石，新潟縣妙高市下濁川生產

吸水率：2.05%，表乾密度：2.61g/cm³，粗粒率：6.62%

(4)水(W)：自來水

(5)非離子性水溶性纖維素醚(CE)

(6)減水劑：DuPol HP-8

竹本油脂公司製造聚羧酸系減水劑

(7)AE劑：MICROAIR 303A

日本BASF公司製造陰離子界面活性劑

(8)消泡劑：SN消泡劑14HP

SAN NOPCO公司製造氧基伸烷基系消泡劑

〈混凝土混練〉

依據表1及表2所示之混凝土配方，於100升之強制二軸混練機中加入水泥、細骨材、粗骨材、消泡劑，及表3所示之各種非離子性水溶性纖維素醚，進行乾混練(drying mixing)30秒。隨後，加入水、減水劑、AE劑且以軸轉數60rpm混練90秒獲得混凝土。每1批混凝土之混練設為70升。

又，根據需要使用AE劑及消泡劑以使混凝土組成物之空氣量成為4.5±1.5%。

〈評價方法〉 1.混凝土溫度

以使混凝土之捏合溫度成為20±3℃之方式調整材料溫度。

2.空氣量

依據JIS A 1128進行試驗。

3.坍塌試驗

1)剛混練後之坍塌

依據JIS A 1101進行試驗。

2)坍塌比

如下述般定義靜置坍塌(A)與再混練坍塌(B)，以其比作為坍塌比(A/B)。

‧靜置坍塌(A)

混練結束後，將混凝土填充於坍塌筒中，靜置30分鐘後依據JIS A 1101測定之值作為靜置坍塌A。

‧再混練坍塌(B)

混練結束後，以100升之強制二軸混練機，在軸轉數60rpm下使已靜置30分鐘之混凝土50升進行再混合30秒。依據JIS A 1101測定所得混凝土組成物之坍塌值作為再混練坍塌(B)。

又，靜置中之混凝土組成物溫度係以設為20±3℃之方式進行試驗。

4.釋水率

依據JIS A 1123進行試驗。

釋水率低者就材料分離抵抗性方面而言較優異。

試驗結果示於表4及表5。

如表4所示，使用特定添加量之具有特定黏度之非離子性纖維素醚時，坍塌比高，釋水率亦低。結果，可確保一定時間之安定流動性，且材料分離較少，故堪稱為泵壓送性‧施工性優異之混凝土組成物。

另一方面，表5所示之比較例1由於非離子性水溶性纖維素醚之水溶液黏度低於申請專利範圍，故坍塌比低，釋水率高。另一方面，比較例2係非離子性水溶性纖維素醚之水溶液黏度高於申請專利範圍，故釋水率低，坍塌比低。

Claims

一種混凝土組成物，其係含有選自羥基丙基甲基纖維素及羥基乙基甲基纖維素之非離子性水溶性纖維素醚、水、水泥、細骨材和粗骨材之混凝土組成物，其特徵為前述非離子性水溶性纖維素醚在20℃下之2質量%水溶液黏度為3~1,000mPa‧s，且將經過30分鐘之混凝土組成物之坍塌設為靜置坍塌(A)，將使經靜置30分鐘之混凝土組成物再混練30秒後隨即之坍塌設為再混練坍塌(B)時，坍塌(slump)比(A/B)為0.50以上。
如請求項1之混凝土組成物，其中以JIS A 1101測定之剛混練後之坍塌值為5~24cm。
如請求項1或2之混凝土組成物，其中前述非離子性水溶性纖維素醚之添加量係混凝土組成物每1m³為0.01~5kg。
如請求項1或2之混凝土組成物，其中羥基丙基甲基纖維素之甲基取代度為1.0~2.0，羥基丙基之取代莫耳數為0.05~0.45，羥基乙基甲基纖維素之甲基取代度為1.0~2.0，羥基乙基之取代莫耳數為0.05~0.45。
如請求項1或2之混凝土組成物，其中前述混凝土組成物之水/水泥比為35~72質量%。
如請求項1或2之混凝土組成物，其中進一步含有選自減水劑、AE劑及消泡劑之成分。