WO2007148654A1 - セメント組成物及びこれを含むコンクリート - Google Patents

セメント組成物及びこれを含むコンクリート Download PDF

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WO2007148654A1
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water
cement composition
cement
specimen
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PCT/JP2007/062239
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Keisuke Yamada
Shinichiro Nozawa
Hiroyuki Arita
Toshiharu Kishi
Akira Hosoda
Original Assignee
East Japan Railway Company
The Foundation For The Promotion Of Industrial Science
National University Corporation Yokohama National University
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/008—Cement and like inorganic materials added as expanding or shrinkage compensating ingredients in mortar or concrete compositions, the expansion being the result of a recrystallisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/27—Water resistance, i.e. waterproof or water-repellent materials

Definitions

  • the present invention relates to a cement composition and concrete containing the same.
  • Concrete used for construction of a structure includes cement, water, aggregate, and the like, and has a property of hardening by a hydration reaction.
  • This hardened concrete was prone to cracking due to stress and volume changes caused by temperature changes and drying. When such cracks occur, water can easily enter through the concrete, causing rain leaks, and other problems such as a decrease in the durability of the structure and a deterioration in aesthetics. Therefore, conventionally, measures have been taken to inject a filler after the crack has occurred and repair it, or to apply waterproofing or water stop to the concrete so that the structure will not be affected by the occurrence of a crack. It has been.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3658568
  • Patent Document 2 JP-A-2005-239482
  • Patent Document 1 or 2 The concrete of Patent Document 1 or 2 described above has excellent self-healing properties.
  • the above-mentioned conventional concrete is difficult to say that it is sufficiently economical because it requires a larger amount of cement than necessary or the types of cement are limited.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and a concrete having an excellent self-repairing property capable of maintaining sufficient water-stopping performance at a low cost even when cracking occurs. It is an object of the present invention to provide a cement composition and a concrete containing the cement composition. Means for solving the problem
  • the cement composition of the present invention is characterized by including cement and a salt having a carbonate group or a compound having a carboxyl group.
  • the cement composition of the present invention contains a salt having a carbonate group or a compound having a carboxyl group in addition to cement, the cement composition has excellent water stopping performance when applied to concrete and cured. Become.
  • the factors that are important are not necessarily clear, but are estimated as follows. That is, when cracks occur in the hardened concrete containing the cement composition of the present invention, if water enters the cracked portion, the carbonic acid salt derived from a salt having a carbonate group or a compound having a carboxyl group. The compound precipitates and this repairs the crack. Since this carbonate compound has low solubility in water, it is difficult for water to pass through the cracked portion where it is deposited. Thus, the concrete containing the cement composition of the present invention has good self-healing properties, and in particular, can maintain excellent water-stopping performance even when cracks occur.
  • the factors are not necessarily limited to the above.
  • the cement composition of the present invention preferably further includes an expansion material that expands by contact with water.
  • an expansion material that expands by contact with water.
  • the cement composition of the present invention contains a calcium-containing compound
  • better water stopping performance can be obtained when applied to concrete. This is because, when a calcium-containing compound is included, the calcium ion derived from the calcium-containing compound reacts with a salt having a carbonate group when repairing the cracked portion, and the solubility in water is particularly low. This is probably because calcium carbonate is generated.
  • the calcium-containing compound has the property of expanding when contacted with water, the calcium compound can Included in combination with other inflatables that can also be combined.
  • the cement composition of the present invention is a self-healing cement composition that restores water-stopping properties, and includes a cement, a metal carbonate, a Ca-containing expansion material, and Z or Ca. (0 H) may be contained.
  • the concrete of the present invention is characterized by including the above-mentioned cement composition of the present invention, water and aggregate. Since the strong concrete includes the cement composition of the present invention, even if cracking occurs after hardening, the excellent water stopping performance as described above can be maintained.
  • the concrete of the present invention preferably contains a carbonate group-containing salt or a carboxyl group-containing compound power of 30 kgZm 3 or less contained in the cement composition. In this way, it is possible to improve self-repairability while maintaining sufficient strength of the concrete.
  • the cement composition when the cement composition includes the above-mentioned expansion material, it is preferable that the expansion material is included so as to be 90 kg / m 3 or less. In this way, it is possible to obtain better self-repairing properties while maintaining sufficient strength of the concrete.
  • a cement composition capable of obtaining a concrete having excellent self-repairing property and capable of maintaining excellent water stoppage even when cracking occurs, and a concrete using the cement composition. It becomes possible to provide.
  • FIG. 1 is a graph showing changes in crack width with age after introduction of cracks in a specimen using concrete of Example 3.
  • FIG.2 Cracks when the conditions A to C are cured using the concrete of Example 4 It is a graph which shows the change of the crack width with respect to the age after introduction.
  • FIG. 3 is a graph showing changes in crack width with respect to age after crack introduction when concrete of Example 4 is used and cured under conditions D to F.
  • FIG. 4 is a graph showing changes in crack width with respect to age after crack introduction when the conditions A to C are cured using the concrete of Example 5.
  • FIG. 5 is a graph showing changes in crack width with respect to age after crack introduction when conditions D to F are cured using the concrete of Example 5.
  • FIG. 6 is a graph showing the change in crack width with respect to age after the introduction of cracks in the case of curing under condition A using the concrete of Example 7.
  • FIG. 7 is a graph showing a change in crack width with respect to age after the introduction of cracks in the case of curing under condition A using the concrete of Example 8.
  • FIG. 8 A plot of the initial water permeability against the crack width of each specimen.
  • FIG. 9 is a graph showing changes in crack width with respect to age after the introduction of cracks when each specimen made of concrete of Example 9 is used.
  • FIG. 10 is a graph showing changes in crack width with respect to age after the introduction of cracks when each test specimen made of concrete of Example 10 is used.
  • FIG. 11 is a plot of water permeability versus crack width for each specimen using the concrete of Examples 9 and 10.
  • the cement composition includes cement and a salt having a carbonate group or a compound having a carboxyl group, and further preferably includes an expansion material and a compound containing Z or calcium.
  • Portland cement As the cement contained in the cement composition, Portland cement, other mixed cements, and the like can be applied without particular limitation.
  • Portland cement include low heat Portland cement, ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, ultra-early strong Portland cement, moderately hot Portland cement, and sulfate-resistant Portland cement.
  • Examples of the mixed cement include blast furnace cement, silica cement, fly ash cement and the like. SE As a mentamento, Portland cement is preferred, although Portland cement is preferred.
  • the salt having a carbonate group is preferably a metal carbonate, such as Li CO (lithium carbonate).
  • Na CO sodium carbonate
  • K CO potassium carbonate
  • MgCO magnesium carbonate
  • LiHCO lithium bicarbonate
  • NaHCO sodium bicarbonate
  • KHCO carbonate
  • Examples of the compound having a xyl group include fumaric acid, maleic acid, malic acid, citrate, oxalic acid, succinic acid, formic acid, and phthalic acid.
  • NaHCO sodium hydroxoic acid
  • the carbonate-containing salt or the carboxyl group-containing compound is contained in the cement composition so as to be 10% by mass or less, so that 0.01 to 3% by mass is satisfied. It is more preferable.
  • the expansion material is a component having a property of expanding upon contact with water.
  • a material that expands by generating crystals by a hydration reaction is suitable.
  • a cement-based expansion material that generates crystals of ettringite or calcium hydroxide by a hydration reaction can be exemplified.
  • the cement composition may contain a combination of a plurality of types as an expanding material, or a single type.
  • a suitable content of the expansion material in the cement composition is 30% by mass or less, and more preferably 1 to 20% by mass.
  • the calcium-containing compound is preferably a compound capable of supplying calcium ions by contact with water.
  • Examples of the calcium-containing compound include acid calcium (CaO; quick lime), calcium hydroxide (Ca (OH); slaked lime), calcium carbonate (CaCO), and the like.
  • the cement composition may include a single type of calcium-containing compound or a combination of a plurality of types.
  • the calcium-containing compound is preferably one that has a property of expanding upon contact with water.
  • CaO generates Ca (OH) by reaction with water, and this reaction is a volume expansion reaction. Therefore, CaO is
  • the calcium-containing compound When the calcium-containing compound is expandable by contact with water, Included as an expansion material is a calcium-containing compound that can be contained in combination with a calcium-containing compound that can be combined with the above-mentioned expansion material. Further, a calcium-containing compound (for example, Ca (OH)) that does not have expansibility is further added.
  • a calcium-containing compound for example, Ca (OH)
  • the calcium-containing compound also serves as an expansion material. It is particularly preferable to include CaO as such a component.
  • the cement composition may further contain an inorganic cement crystal growth agent that promotes the formation of cement crystals in addition to the above-described components.
  • an inorganic cement crystal growth agent for example, a Portland cement composition, and a water-soluble key fluoride having at least one kind of fine silica, water glass, key magnesium fluoride or magnesia, and key fluoride containing silica are included.
  • the thing which has a composition to contain is mentioned (refer patent 2521274 gazette).
  • a cement crystal growth material is cracked in concrete, it can penetrate into the cracked portion and produce crystals in this portion. Therefore, by further including a powerful cement crystal growth material, the concrete including the cement composition of the present embodiment has a further excellent self-repairing property.
  • Concrete has a composition containing the above cement composition, water and aggregate, and further containing other admixtures as necessary.
  • Examples of the aggregate include coarse aggregate and fine aggregate.
  • the cement composition with both coarse and fine aggregates as aggregates is usually called concrete, and the one with only fine aggregates is usually called mortar. Concrete shall include both of these.
  • Examples of coarse aggregates include river gravel, sea gravel, mountain gravel, slab slab and slag slab stone.
  • Examples of fine aggregate include river sand, sea sand and mountain sand.
  • Coarse aggregates and fine aggregates can be distinguished from each other according to the normal classification (ie, classification, etc.).
  • Examples of the admixture include AE agents, water reducing agents, AE water reducing agents, high performance water reducing agents, high performance AE water reducing agents, and the like. These are preferably selected according to the desired properties of the concrete.
  • the concrete may further contain fibers. Examples of fibers include chemical fibers such as polypropylene, polyalcohol, nylon, and polyamide, carbon Examples thereof include raw fibers, steel, straw and the like.
  • the ratio of water (W) to the cement composition (P) is preferably 70% or less, preferably 60% or less. More preferably. If the water powder ratio exceeds 70%, a large amount of water remains in the hardened concrete and the strength may be insufficient.
  • the content of the carbonate-containing salt or the carboxyl group-containing compound in the concrete is preferably 30 kgZm 3 or less in the concrete. 0.03 ⁇ : LOkgZm 3 Preferred amount is more preferably 0.1 to 5 kgZm 3 . In concrete, if this content exceeds 30 kg / m 3 , the cement content will be relatively small, and the strength of the concrete after hardening may be insufficient.
  • the content of the strong expandable material is preferably 3 to 60 kg / m 3 when the concrete is 90 kg / m 3 or less. More preferably, it is more preferably 5 to 45 kgZm 3 . If the content of the expanded material exceeds 90 kgZm 3 , the strength of the concrete after curing may be insufficient.
  • the concrete of the present invention is excellent in the property of self-repairing the crack even when the crack is generated after curing. Therefore, the hardened concrete hardened material can repair well even if many cracks occur, and can maintain sufficient water-stopping performance even if cracks occur. it can .
  • a carbonate-containing salt for example, NaHCO 3
  • carbohydrate contained in the cement composition.
  • a compound having a xyl group is inexpensive and easily available, and the same applies to CaO suitable as an expansion material and a calcium-containing compound.
  • the cement composition of the present invention and the concrete containing the cement composition can exhibit excellent self-healing properties and, in turn, excellent water-stopping performance using inexpensive materials, and have conventional self-healing properties. Compared with concrete, it can achieve much lower cost.
  • zypex is zypex admix C-2000 (manufactured by zypex)
  • P—CSA indicates power CSA type S (manufactured by Denriki)
  • CSA # 20 indicates CSA # 20 (manufactured by Denka)
  • HE indicates hyper etaspan (manufactured by Taiheiyo Materials).
  • Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 were each subjected to the following curing, thereby obtaining evaluation samples corresponding to the respective Examples or Comparative Examples.
  • a 10 cm x 10 cm x 40 cm rectangular concrete was produced, and a 1 lmm PC steel rod, which is a restraining rod, had a shape that penetrated the center along the longitudinal direction.
  • the concrete curing conditions were to place concrete in a mold and keep it sealed with polyester film for a day, and then remove it from the mold and keep it in the atmosphere for 14 days.
  • the sample for evaluation of Examples 1 and 2 does not contain a salt with carbonate! /, Concrete containing cement composition is used, and the water permeability is higher than that of the samples for evaluation of Comparative Examples 1-4. The amount was greatly reduced. From this, it was confirmed that the evaluation samples of Examples 1 and 2 were able to maintain excellent water stopping performance even after the occurrence of cracks and were excellent in self-healing properties.
  • the sample for evaluation of Example 2 using a cement composition containing CaO, which is a calcium-containing composite as an expansion material has a particularly excellent self-healing property with extremely low water permeability. found.
  • Examples 3 to 8 were prepared by blending the components shown in Table 3 at the blending ratios shown in the table (the numbers in the table represent unit amounts (kgZm 3), respectively).
  • Examples 3 to 8 were each placed in a predetermined form to obtain specimens, which were cured by appropriately selecting the conditions A to H shown in Table 4 below.
  • this curing after introducing cracks in the test piece (7 days after placement for conditions A to C, 14 days after placement for conditions D to H), continue curing for 60 days under each condition. As a result, a precipitate was generated in the cracked portion. Then, the self-repairability of the concrete of each example was evaluated by observing the degree to which the crack portion was blocked by precipitates in the specimen after the crack was introduced.
  • each specimen is cut in half, and the periphery is fixed with a steel hose band so that the cut portion has a predetermined width (crack width) (crack width). Formed by.
  • “sealing” is a process in which concrete is covered with a polymethylpentene film so that there is no movement of moisture between the specimen and the outside.
  • “packing” is a process in which a specimen is always wet by covering the specimen with a wet cloth.
  • Underwater is a process in which a specimen is immersed in water.
  • “Repeating wet and dry” is the process of repeating the cycle of 3 days in the air and 1 day in the water.
  • Sarakuko “Temperature History” is a process in which a temperature history is added to the specimen under the temperature condition (maximum temperature: 56 ° C) that assumes a high temperature history due to the hydration reaction of mass concrete.
  • FIG. 1 is a graph showing changes in crack width with respect to the number of days (age) after the introduction of cracks in a specimen using the concrete of Example 3.
  • the crack width is the width of the cracked portion excluding the region filled with precipitates, and is the crack width after self-repair. Therefore, the smaller the crack width is compared to when the crack is introduced, the more self-healing will proceed (the same shall apply hereinafter).
  • Example 6 The concrete of Example 6 was cured only under Condition H and evaluated in the same manner as Example 3.
  • Example 7 The concrete of Examples 7 and 8 was cured only under Condition A and evaluated in the same manner as in Example 3.
  • the results obtained using the concrete of Example 7 are shown in FIG. 6, and the results obtained using the concrete of Example 8 are shown in FIG. Figures 6 and 7 show All three specimens were prepared and evaluated in the same way, and the results obtained are shown.
  • Example 5 the crack width is smaller in Example 5. Therefore, the combination of a carbonate-containing salt and a calcium-containing compound (Ca (OH)) rather than a combination of a carbonate-containing salt and an expanding material.
  • the force is a concrete having a water powder ratio of 60%. As shown in Figs. 6 and 7, even when these concretes were used, the crack width was small. From these results, it was confirmed that self-repairability could be obtained even if the water powder ratio changed.
  • FIG. Fig. 8 is a plot of the initial water permeability against the crack width (crack width at the end of curing) of each specimen.
  • the initial water permeability is the water permeability measured for 5 minutes immediately after the start of the water permeability test.
  • the symbols attached to the plots indicate the specimens corresponding to the plots.
  • 4-A is the case where the concrete of Example 4 was used for curing under the condition A. This shows that the specimen was obtained.
  • Cracks were introduced into the D16 restraint specimen and unreinforced specimen obtained using the concrete of Examples 9 and 10 described above. Cracks are caused by bending through cracks for unrestricted restraints, and by creating notches in advance for restraint specimens and pulling the reinforcing bars to cause penetration cracks from these notches. Each formed. Each specimen after the introduction of cracks was cured in water, and the self-repairability of each specimen was evaluated by examining the relationship between the number of days elapsed after the introduction of cracks and the crack width at that time.
  • FIGS. 9 and 10 are graphs showing changes in the crack width with respect to the number of days (age) after the introduction of cracks when the test specimens comprising the concretes of Examples 9 and 10 were used, respectively.
  • the solid line indicates the width of the cracked portion excluding the precipitates generated during curing.
  • the broken line shows the width of the cracked area excluding the area buried by the precipitates generated during curing, that is, the width of the crack after self-healing.
  • A indicates D16 restraint specimen and B indicates unmuscle specimen.
  • Each of the D16 restraint specimen, Dl 1 restraint specimen, and unreinforced specimen using the concrete of Examples 9 and 10 is subjected to crack formation and curing under various conditions, and has various crack widths after self-repair. Many test specimens were formed. And the resulting test The body was subjected to the same water permeability test as described above, and the water permeability (water permeability per unit time) of each specimen was measured.
  • Figure 11 is a plot of water permeability against the crack width of each specimen.
  • A, B, and C are curves representing the water permeability, in which theoretical force of the unmuscle test specimen, D16 restraint test specimen, and D11 restraint test specimen was also obtained.
  • X attached to each curve is a coefficient for correcting the change in the internal shape of the crack due to the presence of reinforcing bars, and 0.02 and 0.17 are the unreinforced concrete obtained in past studies. These are the upper and lower limits of the reinforced concrete coefficient when the standard (1.0) is used.

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Abstract

　本発明は、ひび割れが発生しても十分な止水性能を維持できるような優れた自己修復性を有するコンクリートを得ることができるセメント組成物及びこれを用いたコンクリートを提供することを目的とする。本発明のセメント組成物は、セメントと、炭酸基を有する塩又はカルボキシル基を有する化合物を含み、好適な場合、水との接触により膨張する膨張材及び／又はカルシウム含有化合物を更に含む。また、本発明のコンクリートは、上記本発明のセメント組成物に加え、水及び骨材を更に含むものである。

Description

明 細 書
セメント組成物及びこれを含むコンクリート
技術分野
[0001] 本発明は、セメント組成物及びこれを含むコンクリートに関する。
背景技術
[0002] 構造物の構築に用いられるコンクリートは、セメント、水、骨材等を含み、水和反応に よって硬化する性質を有する。この硬化後のコンクリートは、応力が作用したり、温度 変化や乾燥等により体積変化が生じたりすることによって、ひび割れが発生し易い傾 向にあった。このようなひび割れが発生すると、コンクリートを通って水が浸入し易くな り、雨漏り等の原因となるほか、構造物の耐久性の低下や、美観の悪化といった問題 力 S生じること〖こなる。そこで、従来は、ひび割れの発生後に充填剤を注入して修復を 行ったり、ひび割れが発生しても構造物に影響を与えないようにコンクリートに防水ェ 、止水ェを施したりする対策がとられている。
[0003] しかし、上述した修復や防水ェ、止水ェ等の対策は、必然的にコストの増加や構造 物建造の際のェ期の長期化等を招くこととなるため、できるだけ省略できることが望ま しい。そこで、ひび割れが発生してもこれを自ら修復できる自己治癒コンクリートが開 発されている（例えば、特許文献 1、 2参照)。これらのコンクリートは、自らひび割れを 修復できる特性を有していることから、上述したような修復や防水ェ、止水ェ等を行 わな力つた場合であっても止水性能や耐久性を維持することができる。
特許文献 1：特許第 3658568号公報
特許文献 2：特開 2005 - 239482号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 上記特許文献 1又は 2のコンクリートは、優れた自己修復性を有するものであつたが、 コンクリートに対しては、近年、一層優れた止水性能が求められる場合が増えている 。また、上記従来のコンクリートは、強度上、必要以上のセメント量が必要であったり、 セメントの種類が限られたりすることが多ぐ十分に経済的であるとはいい難力つた。 [0005] そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ひび割れが発生しても 低コストで十分な止水性能を維持できるような優れた自己修復性を有するコンクリート が得られるセメント組成物及びこれを含むコンクリートを提供することを目的とする。 課題を解決するための手段
[0006] 上記目的を達成するため、本発明のセメント組成物は、セメントと、炭酸基を有する塩 又はカルボキシル基を有する化合物とを含むことを特徴とする。
[0007] 本発明のセメント組成物は、セメントに加えて炭酸基を有する塩又はカルボキシル基 を有する化合物を含むことから、コンクリートに適用して硬化させた場合、優れた止水 性能を有するようになる。力かる要因については、必ずしも明らかではないものの、以 下のように推測される。すなわち、本発明のセメント組成物を含むコンクリートの硬化 物にひび割れが生じた場合、カゝかるひび割れ部分に水分が浸入すると、炭酸基を有 する塩やカルボキシル基を有する化合物に由来する炭酸ィ匕合物が析出し、これによ りひび割れ部分が修復される。この炭酸ィ匕合物は水への溶解性が低いことから、これ が析出したひび割れ部分は水を通し難い。このように、本発明のセメント組成物を含 むコンクリートは、良好な自己修復性を有しており、特に、ひび割れが発生しても優れ た止水性能を維持し得るものとなる。ただし、要因については必ずしも上記に限定さ れない。
[0008] 本発明のセメント組成物は、水との接触により膨張する膨張材を更に含むと好ましい 。こうすれば、コンクリートの膨張作用により、上記の炭酸基を有する塩又はカルボキ シル基を有する化合物がひび割れ部分にしみ出し易くなる。そのため、上記の炭酸 化合物の析出による修復が容易となる。これらにより、本発明のセメント組成物を含む コンクリートは、止水性能をより良好に維持し得るものとなる。
[0009] また、本発明のセメント組成物は、カルシウム含有ィ匕合物を含むものであると、コンク リートに適用した場合に一層良好な止水性能が得られるようになる。これは、カルシゥ ム含有化合物が含まれる場合、ひび割れ部分の修復の際に、カルシウム含有化合 物に由来するカルシウムイオンが炭酸基を有する塩と反応して、水への溶解性が特 に低 、炭酸カルシウムが生じるためであると考えられる。カルシウム含有ィ匕合物が水 との接触により膨張する性質を有する場合、このカルシウム化合物が上記膨張材を 兼ねてもよぐ他の膨張材と組み合わせて含まれて 、てもよ 、。
[0010] また、本発明のセメント組成物は、止水性を回復する自己修復性を有するセメント組 成物であって、セメントと、金属の炭酸塩と、 Caを含有する膨張材及び Z又は Ca (0 H) とを含有することを特徴とするものであってもよい。
2
[0011] このような構成を有するセメント糸且成物を用いたコンクリートは、ひび割れが生じた場 合、このひび割れ部において、 Caを含有する膨張材又は Ca (OH) と、金属の炭酸
2
塩とが反応して CaCOを良好に析出することができる。 CaCOは水への溶解性が極
3 3
めて低いため、この CaCOが析出したひび割れ部は水を通し難くなり、これによつて
3
コンクリートの止水性が回復されることとなる。
[0012] 本発明のコンクリートは、上記本発明のセメント組成物、水及び骨材を含むことを特 徴とする。力かるコンクリートは、本発明のセメント組成物を含むことから、硬化後にひ び割れが生じた場合であっても、上述の如ぐ優れた止水性能を維持し得るものとな る。
[0013] また、本発明のコンクリートにおいては、セメント組成物に含まれる炭酸基を有する塩 又はカルボキシル基を有する化合物力 30kgZm3以下となるように含まれて 、ると 好ましい。こうすれば、コンクリートの強度を十分に維持しながら、自己修復性を向上 させることが可會となる。
[0014] さらに、本発明のコンクリートにおいて、セメント組成物が上記膨張材を含む場合、膨 張材は、 90kg/m3以下となるように含まれていると好ましい。こうすれば、コンクリー トの強度を十分に維持しながらより優れた自己修復性を得ることが可能となる。
発明の効果
[0015] 本発明によれば、優れた自己修復性を有し、特にひび割れが生じた場合でも優れた 止水性を維持し得るコンクリートを得ることができるセメント組成物及びこれを用いたコ ンクリートを提供することが可能となる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]実施例 3のコンクリートを用いた供試体における、ひび割れ導入後の材齢に対 するひび割れ幅の変化を示すグラフである。
[図 2]実施例 4のコンクリートを用いて条件 A〜Cの養生を行なった場合の、ひび割れ 導入後の材齢に対するひび割れ幅の変化を示すグラフである。
[図 3]実施例 4のコンクリートを用 、て条件 D〜Fの養生を行なつた場合の、ひび割れ 導入後の材齢に対するひび割れ幅の変化を示すグラフである。
[図 4]実施例 5のコンクリートを用いて条件 A〜Cの養生を行なった場合の、ひび割れ 導入後の材齢に対するひび割れ幅の変化を示すグラフである。
[図 5]実施例 5のコンクリートを用いて条件 D〜Fの養生を行なった場合の、ひび割れ 導入後の材齢に対するひび割れ幅の変化を示すグラフである。
[図 6]実施例 7のコンクリートを用いて条件 Aの養生を行なった場合の、ひび割れ導入 後の材齢に対するひび割れ幅の変化を示すグラフである。
[図 7]実施例 8のコンクリートを用いて条件 Aの養生を行なった場合の、ひび割れ導入 後の材齢に対するひび割れ幅の変化を示すグラフである。
[図 8]各供試体のひび割れ幅に対する初期透水量をプロットした図である。
[図 9]実施例 9のコンクリートからなる各試験体を用いた場合の、ひび割れ導入後の 材齢に対するひび割れ幅の変化を示すグラフである。
[図 10]実施例 10のコンクリートからなる各試験体を用いた場合の、ひび割れ導入後 の材齢に対するひび割れ幅の変化を示すグラフである。
[図 11]実施例 9及び 10のコンクリートを用いた各試験体のひび割れ幅に対する透水 量をプロットした図である。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
[0018] まず、好適な実施形態に係るセメント組成物について説明する。セメント組成物は、 セメントと、炭酸基を有する塩又はカルボキシル基を有する化合物とを含み、好適な 場合、膨張材及び Z又はカルシウム含有化合物を更に含む。
[0019] セメント組成物に含まれるセメントとしては、ポルトランドセメントやその他の混合セメン ト等を特に制限なく適用できる。ポルトランドセメントとしては、低熱ポルトランドセメント 、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中 庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント等が挙げられる。また、混合セ メントとしては、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等が挙げられる。セ メントとしては、ポルトランドセメントが好ましぐなかでも普通ポルトランドセメントが好 ましい。
[0020] 炭酸基を有する塩としては、金属の炭酸塩が好適であり、例えば、 Li CO (炭酸リチ
2 3 ゥム）、 Na CO (炭酸ナトリウム）、 K CO (炭酸カリウム）、 MgCO (炭酸マグネシゥ
2 3 2 3 3 ム）、 LiHCO (炭酸水素リチウム）、 NaHCO (炭酸水素ナトリウム）、 KHCO (炭酸
3 3 3 水素カリウム）、 Mg (HCO ) (炭酸水素マグネシウム)等が挙げられる。また、カルボ
3 2
キシル基を有する化合物としては、フマル酸、マレイン酸、リンゴ酸、クェン酸、シユウ 酸、コハク酸、ギ酸、フタル酸等が挙げられる。なかでも、炭酸基を有する塩が好まし ぐ NaHCO (重曹）が、安価で入手が容易であり、し力もコンクリートのひび割れを
3
修復する特性に優れることから特に好まし 、。この炭酸基を有する塩又はカルボキシ ル基を有する化合物は、セメント組成物中で、 10質量％以下となるように含まれてい ると好ましぐ 0. 01〜3質量％を満たすように含まれているとより好ましい。
[0021] 膨張材は、水との接触により膨張する性質を有する成分である。かかる膨張材として は、水和反応により結晶を生じて膨張するものが好適である。例えば、水和反応によ りエトリンガイトゃ水酸ィ匕カルシウムの結晶を生じるセメント系膨張材が例示できる。セ メント組成物は、膨張材として、単一種のものを含んでいてもよぐ複数種のものを組 み合わせて含んでいてもよい。この膨張材のセメント組成物中の好適な含有量は、 3 0質量％以下であり、 1〜 20質量％であるとより好ましい。
[0022] カルシウム含有ィ匕合物は、水との接触によりカルシウムイオンを供給できる化合物で あると好ましい。このカルシウム含有ィ匕合物としては、例えば、酸ィ匕カルシウム（CaO ; 生石灰）、水酸化カルシウム (Ca (OH) ；消石灰）、炭酸カルシウム（CaCO )等が挙
2 3 げられる。セメント組成物は、カルシウム含有ィ匕合物として、単一種のものを含んでい てもよく、複数種のものを組み合わせて含んで 、てもよ 、。
[0023] なかでも、カルシウム含有ィ匕合物としては、水との接触により膨張する性質を有するも のであると好適である。上述したカルシウム含有化合物のうち、 CaOは、水との反応 により Ca (OH) を生じるが、この反応は体積膨張反応である。したがって、 CaOは、
2
膨張性のカルシウム含有ィ匕合物として好適である。
[0024] カルシウム含有ィ匕合物が水との接触により膨張性を有する場合は、力かるカルシウム 含有化合物自体が上記膨張材を兼ねてもよぐ力かるカルシウム含有ィ匕合物とこれ 以外の膨張材とを組み合わせて含有してもよぐ力かるカルシウム含有ィ匕合物を膨張 材として含み、膨張性を有しな 、カルシウム含有ィ匕合物（例えば、 Ca (OH) )を更に
2 組み合わせて含有してもよい。セメント組成物の特性を良好に維持するほか、コスト の低減を図る観点からは、カルシウム含有ィ匕合物が膨張材を兼ねることが好ましぐ このような成分として CaOを含むと特に好ま 、。
[0025] セメント組成物は、上述した各成分に加え、セメント結晶の生成を促進する無機質セ メント結晶増殖剤を更に含んでいてもよい。この無機質セメント結晶増殖剤としては、 例えば、ポルトランドセメント組成物と、微細シリカ、水ガラス、ケィフッ化マグネシウム 又はマグネシア、及び、シリカを含むケィフッ化物のうちの少なくとも一種力もなる水 溶性ケィフッ化物と、を含む組成を有するものが挙げられる（特許 2521274号公報 参照)。このようなセメント結晶増殖材は、コンクリートにひび割れが生じた場合、この ひび割れ部分に浸透してこの部分に結晶を生じさせることができる。したがって、力 力るセメント結晶増殖材を更に含むことで、本実施形態のセメント組成物を含むコンク リートは、一層優れた自己修復性を有するようになる。
[0026] 次に、上記のセメント組成物を含むコンクリートの好適な実施形態について説明する 。コンクリートは、上記のセメント組成物にカ卩え、水及び骨材を含み、必要に応じて他 の混和剤を更に含む組成を有する。
[0027] 骨材としては、粗骨材や細骨材が挙げられる。ここで、セメント組成物に、骨材として 粗骨材と細骨材との両方をカ卩えたものは通常コンクリートと呼ばれ、細骨材のみをカロ えたものは通常モルタルと呼ばれる力 本発明のコンクリートは、これらの両方を含む こととする。粗骨材としては、川砂利、海砂利、山砂利、枠石、スラグ枠石等が挙げら れ、細骨材としては、川砂、海砂、山砂等が挙げられる。なお、粗骨材と細骨材とは、 通常の分類 (ふる 、分け等）によって区別することができる。
[0028] また、混和剤としては、 AE剤、減水剤、 AE減水剤、高性能減水剤、高性能 AE減水 剤等が挙げられる。これらは、コンクリートの所望の特性に応じて選択することが好ま しい。さらに、コンクリートは、繊維を更に含んでいてもよい。繊維としては、例えば、ポ リプロピレン系、ポリビュルアルコール系、ナイロン系、ポリアミド系等の化学繊維、炭 素繊維、はがね、わら等が挙げられる。
[0029] コンクリートにお 、て、セメント組成物（P)に対する水 (W)の割合 (水粉体比 (WZP) 、質量基準）は、 70%以下とすることが好ましぐ 60%以下とすることがより好ましい。 この水粉体比が 70%を超えると、硬化後のコンクリート中に多量の水が残存すること となり、強度が不十分となるおそれがある。
[0030] コンクリート中の炭酸基を有する塩又はカルボキシル基を有する化合物の含有量は、 コンクリートにおいて 30kgZm3以下となる量であると好ましぐ 0. 03〜： LOkgZm3と なる量であるとより好ましぐ 0. l〜5kgZm3となる量であると更に好ましい。コンクリ ートにおいて、この含有量が 30kg/m3を超える量となると、相対的にセメントの含有 割合が小さくなり、硬化後のコンクリートの強度が不十分となる場合がある。
[0031] また、コンクリートが膨張材を含む場合、力かる膨張材の含有量は、コンクリートにお いて 90kg/m3以下となる量であると好ましぐ 3〜60kg/m3となる量であるとより好 ましぐ 5〜45kgZm3となる量であると更に好ましい。膨張材の含有量が 90kgZm3 を超える量であると、硬化後のコンクリートの強度が不十分となるおそれがある。
[0032] 上記構成を有するコンクリートは、硬化後にひび割れが生じた場合であっても、以下 に示すようなメカニズムによってこのひび割れを良好に自己修復することができると考 えられる。以下、炭酸基を有する塩として NaHCOを含むのに加え、膨張材及び力
3
ルシゥム含有化合物として CaOのみを含む場合にひび割れ部分が修復されるメカ- ズムを例に挙げて説明する。
[0033] すなわち、硬化後のコンクリートにひび割れが生じると、 CaOの水和に伴う作用によ つてひび割れ部分に滲み出したカルシウム成分 (Caイオン等)及び NaHCOは、こ
3 のひび割れ部分で互いに反応して水への溶解性が低い結晶（CaCO )を生じる。こ
3
れらによって、硬化後のコンクリートに生じたひび割れ部分は容易に塞がれ、修復さ れること〖こなる。
[0034] このように、本発明のコンクリートは、硬化後にひび割れを生じた場合であっても、こ のひび割れを自己修復する特性に優れるものである。したがって、力かるコンクリート の硬化物は、多数のひび割れが生じた場合であってもこれらを良好に修復すること ができ、ひび割れが発生した場合であっても止水性能を十分に維持することができる 。また、セメント組成物に含まれる炭酸基を有する塩 (例えば NaHCO )又はカルボ
3
キシル基を有する化合物は、安価で入手が容易であり、膨張材及びカルシウム含有 化合物として好適な CaOも同様である。このように、本発明のセメント組成物及びこれ を含むコンクリートは、安価な材料を用いて優れた自己修復性、ひいては優れた止 水性能を発揮し得るものであり、従来の自己修復性を有するコンクリートに比して格 段の低コストィ匕を達成することができる。
実施例
[0035] 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限 定されるものではない。
[実施例 1〜 2及び比較例 1〜4]
[0036] (コンクリートの調製）
まず、下記表 1に示す各成分に、細骨材 828kgZm3 (陸砂）、粗骨材 990kgZm3( 砕石)及び高性能 AE減水剤 2. 9kgZm3 (レオビルド SP8N、ェヌェムビー社製）を 配合して各種のコンクリートを調製した。表 1中、各コンクリートにおける、セメント組成 物に対する水の割合 (WZP(%))を合わせて示した。なお、表中の数字は、それぞ れ重量 (kg)を示す。
[表 1]
Figure imgf000010_0001
[0037] なお、表 1中、ザィペックスは、ザィペックスアドミックス C— 2000 (ザィペックス社製) 、 P— CSAは、パワー CSAタイプ S (デン力社製）、 CSA# 20は、 CSA# 20 (デンカ 社製）、 HEは、ハイパーエタスパン (太平洋マテリアル社製)をそれぞれ示す。
(評価用サンプルの作製）
[0038] そして、実施例 1〜2及び比較例 1〜4のコンクリートに対して下記の養生をそれぞれ 行うことで、各実施例又は比較例に対応する評価用サンプルを得た。この評価用サ ンプルとしては、 10cm X 10cm X 40cmの直方体形状のコンクリートに、拘束棒であ る呼び名 1 lmmの PC鋼棒が長手方向に沿って中央を貫通した形状を有するものを 作製した。コンクリートの養生条件は、コンクリートを型枠に入れ、ポリエステルフィル ムで封緘した状態で一日保持し、さらに型枠から取り出して 14日間大気中に保持す ることとした。
(透水量の測定）
[0039] まず、得られた実施例 1〜2及び比較例 1〜4の評価用サンプルに対し、それぞれコ ンクリート部分にひび割れを導入した。ひび割れは、評価用サンプルの拘束棒の両 端を引っ張ることで発生させた。評価用サンプルのコンクリート部分に約 0. 2mmの ひびが発生した時点で、その時点での拘束棒を引つ張る力を維持したまま固定し、 そのまま水中で 46日間（材齢 60日まで)養生した。
[0040] そして、ひび割れの発生後、水中で養生を行った各評価用サンプルについて、コン クリート部分における一方の端面 (長手方向と直交する端面)からもう一方の端面まで 水を透過 (透水）させる試験を行 ヽ、 125分間で各評価用サンプルを透過した水の合 計量 (透水量)を測定した。この際、水は、 0. IMPaの圧力で透水させた。実施例 1 〜2及び比較例 1〜4の各評価用サンプルで得られた透水量をそれぞれ表 2に示す
[表 2] 評価用サンプル 透水量（1 25分■ 1 O c m )
実施例 1 1 1 4 1 9
実施例 2 570
比較例 1 30904
比較例 2 1 3 264
比較例 3 28059
比較例 4 48086
[0041] 表 2より、炭酸基を有する塩 (NaHCO )を含むセメント組成物を含むコンクリートを用
3
V、た実施例 1及び 2の評価用サンプルは、炭酸塩を有する塩を含まな!/、セメント組成 物を含むコンクリートを用 、た比較例 1〜4の評価用サンプルに比して、透水量が大 幅に少な力つた。このことから、実施例 1及び 2の評価用サンプルは、ひび割れが発 生した後であっても優れた止水性能を維持可能であり、自己修復性に優れていること が確認された。特に、膨張材としてカルシウム含有ィ匕合物である CaOを含むセメント 組成物を用いた実施例 2の評価用サンプルは、透水量が極めて少なぐ特に優れた 自己修復性を有していることが判明した。
[実施例 3〜8]
[0042] (コンクリートの調製）
表 3に示す各成分を表中に示す配合割合 (表中の数字はそれぞれ単位量 (kgZm 3)を示す)で配合して、実施例 3〜8のコンクリートをそれぞれ調製した。
[表 3]
実施例
3 4 5 6 7 8 セメント セメント 普通ポルトランドセメント 366 318 324 300 246 252 組成物 炭酸基を有する N a HC03 1.098 - - - - -
Li 2 CO - 0.839 0.839 0.839 0.839 0.839 膨張材 エトリンガイ卜'石灰複合系 20 ― 20 20 ―
(比重 = 3. 08 )
カルシウム含 Ca (O H) 2 ― 14 ― ― 14 有化合物
細骨材 陸砂（比重 = 2. 65 ) 805 827 827 81 1 868 868 粗骨材 碎石 2005 (比重 = 2. 66 ) 981 974 974 1030 1018 1018 混和剤 A E減水剤（変性リグニンスルホン酸化合物 3.66 3.38 3.38 2.56 2.13 2.13
水 1 69 1 69 169 160 160 160
W/P ( %) 45 50 50 50 60 60
(自己修復性の評価）
実施例 3〜8のコンクリートをそれぞれ所定の型枠に打設して供試体とし、これらにつ いて、下記表 4に示す A〜Hの各条件を適宜選択して養生を行った。この養生にお いては、途中（条件 A〜Cでは打設後 7日、条件 D〜Hでは打設後 14日）で供試体に ひび割れを導入した後に、各条件で 60日養生を続けることにより、ひび割れ部に析 出物を生じさせた。そして、ひび割れ導入後の供試体において、ひび割れ部が析出 物によって閉塞される程度を観察することによって、各実施例のコンクリートの自己修 復性を評価した。なお、ひび割れは、各供試体を半分に切断し、この切断部分が所 定（0. 2〜0. 3mm程度）の幅（ひび割れ幅）となるように鋼製のホースバンドで周囲 を固定することによって形成した。
[表 4]
Figure imgf000013_0001
[0044] 表 4中、「封緘」とは、コンクリートをポリメチルペンテンフィルムにより覆い、供試体と外 部との水分の移動がないようにした工程である。また、「湿布」とは、供試体を濡れた 布で覆うことで、供試体を常に湿潤状態とした工程である。「水中」とは、供試体を水 中に浸漬させた工程である。「乾湿繰り返し」とは、 3日大気中及び 1日水中というサイ クルを繰り返した工程である。さら〖こ、「温度履歴」とは、供試体に対し、マスコンクリー トの水和反応による高温履歴を想定した温度条件 (最高温度： 56°C)で温度履歴を 加えた工程である。
[0045] (実施例 3)
実施例 3のコンクリートについては、条件 Gでのみ養生を行った。図 1は、実施例 3 のコンクリートを用いた供試体における、ひび割れ導入後の経過日数 (材齢）に対す るひび割れ幅の変化を示すグラフである。ここで、ひび割れ幅とは、析出物によって 埋められた領域を除くひび割れ部の幅であり、自己修復後のひび割れ幅である。し たがって、このひび割れ幅がひび割れ導入時よりも小さくなるほど、自己修復が進ん で 、ることを意味する（以下同様)。
[0046] (実施例 4、 5)
実施例 4、 5のコンクリートについては、それぞれ複数の供試体を準備して条件 A〜 Fで養生を行い、これらについて実施例 3と同様の評価を行った。実施例 4のコンクリ ートを用いて条件 A〜Cの養生で得られた結果を図 2に、条件 D〜Fの養生で得られ た結果を図 3に、実施例 5のコンクリートを用いて条件 A〜Cの養生で得られた結果を 図 4に、条件 D〜Fの養生で得られた結果を図 5にそれぞれ示す。グラフの各曲線に 付した A〜Fの符号は、それぞれ養生条件を示して!/ヽる。
[0047] (実施例 6)
実施例 6のコンクリートについては、条件 Hでのみ養生を行い、実施例 3と同様の評 価を行った。
[0048] (実施例 7、 8)
実施例 7及び 8のコンクリートについては、条件 Aでのみ養生を行い、実施例 3と同 様の評価を行った。実施例 7のコンクリートを用いて得られた結果を図 6に、実施例 8 のコンクリートを用いて得られた結果を図 7にそれぞれ示す。なお、図 6及び 7は、そ
Figure imgf000015_0001
ヽて 3つの供試体を同様に作成して評価を行 ヽ、得られた結果を示して いる。
[0049] (評価）
まず、図 1より、実施例 3のコンクリートは、ひび割れの導入後、日数の経過とともに ひび割れ幅が小さくなつており、優れた自己修復性を有することが確認された。
[0050] また、図 2〜5より、実施例 4、 5のコンクリートは、ひび割れ導入後、水中又は乾湿繰 り返しの条件で養生を行った場合にひび割れ幅が小さくなつていた。このことから、実 施例 3の NaHCOに代えて Li COを用いても十分に自己修復性が得られることが
3 2 3
確認された。なお、水中での養生を行った場合 (条件 A、 D)にはひび割れ幅が大幅 に小さくなつていた一方、湿布の条件で養生を行った場合 (条件 B、 E)は、ひび割れ 幅が殆ど小さくなつていな力つたことから、これらのコンクリートは、ひび割れ部に液状 の水分が侵入した場合に優れた自己修復性を発揮し得ることが確認された。
[0051] また、実施例 4の結果（図 2、 3)と、実施例 5の結果（図 4、 5)とを比較すると、実施例 5の場合にひび割れ幅がより小さくなつて 、ることから、炭酸基を有する塩と膨張材と の組み合わせよりも、炭酸基を有する塩とカルシウム含有化合物（Ca (OH) )との組
2 み合わせの方力 より優れた自己修復性が得られることが示唆される。
[0052] 実施例 6のコンクリートを用い、条件 Hの養生を行った場合は、他の実施例の結果と 比べてひび割れ幅が更に小さくなつた。この結果から、実際の構造物のように、ひび 割れ発生前に温度履歴を受けることで、一層優れた自己修復効果が得られる可能性 があることが判明した。
[0053] 実施例 7及び 8は、水粉体比が 60%であるコンクリートである力 図 6及び 7に示すよ うに、これらのコンクリートを用いた場合でもひび割れ幅が小さくなつていた。これらの 結果より、水粉体比が変化しても自己修復性が得られることが確認された。
[0054] なお、上述した実施例の!/、ずれの場合も、供試体のひび割れを形成して!/、た切断面 間の距離は、養生によって殆ど変化していな力つたことから、ひび割れの修復は、ほ ぼ析出物のみによって行われていることが確認された。
[0055] (ひび割れ幅と止水性との関係）
上述した養生を行った後の各供試体力ゝら幾つかを選択し、これらの透水試験を行 つた。透水試験は、供試体に対し、ひび割れを導入した際の切断方向に水圧をかけ
、供試体を通って漏れ出てくる水の量 (透水量、 mLZ分)を測定することにより行つ た。得られた結果を図 8に示す。図 8は、各供試体のひび割れ幅 (養生終了時点での ひび割れ幅）に対する初期透水量をプロットした図である。ここで、初期透水量とは、 透水試験開始直後の 5分間に測定した透水量である。図 8中、各プロットに付した符 号は、当該プロットに対応する供試体を示すものであり、例えば、 4—Aは、実施例 4 のコンクリートを用いて条件 Aで養生を行った場合に得られた供試体であることを示し ている。
[0056] 図 8に示すように、ひび割れ幅が小さい供試体ほど透水量も小さい相関が得られたこ と力ら、自己修復によりひび割れ幅が小さくなつたコンクリートほど、止水性に優れて いることが確認された。
[実施例 9〜10]
[0057] (コンクリートの調製）
表 5に示す各成分を表中に示す配合割合 (表中の数字はそれぞれ重量 (kg)を示 す)で配合して、実施例 9〜10のコンクリートをそれぞれ調製した。
[表 5]
Figure imgf000016_0001
[0058] (試験体の作製) 実施例 9及び 10のコンクリートをそれぞれ用い、各実施例について、 D16ねじふし 鉄筋（ヤング率： E = 201kNmm2)により拘束した D16拘束試験体、直径 11mmの P C鋼棒で拘束した D11拘束試験体、及び、鉄筋による拘束の無い無筋試験体をそれ ぞれ準備した。各試験体は、型枠に打設し、 2日間形枠内に静置した後に、 5日間湿 布養生を施すことにより形成した。
[0059] (自己修復性の評価）
上述した実施例 9及び 10のコンクリートを用いて得られた D16拘束試験体及び無 筋試験体に対し、ひび割れを導入した。ひび割れは、無筋拘束体については曲げに より貫通ひび割れを生じさせ、また拘束試験体については予め切り欠きを設けておき 、鉄筋を引っ張ることによりこの切り欠き部分から貫通ひび割れを生じさせることによ つてそれぞれ形成した。そして、ひび割れ導入後の各試験体を水中で養生し、ひび 割れ導入後の経過日数とその時点でのひび割れ幅との関係を調べることにより、各 試験体による自己修復性を評価した。
[0060] 得られた結果を図 9及び 10に示す。図 9及び 10は、それぞれ、実施例 9及び 10のコ ンクリートからなる各試験体を用いた場合の、ひび割れ導入後の経過日数 (材齢）に 対するひび割れ幅の変化を示すグラフである。なお、図中、実線は、養生中に生じた 析出物を除くひび割れ部の幅を示してしている。一方、破線は、養生中に生じた析 出物によって埋められた領域を除いたひび割れ部の幅、すなわち、自己修復後のひ び割れ幅を示している。また、図中の曲線に付した符号のうち、 Aは D16拘束試験体 を、 Bは無筋試験体をそれぞれ示している。
[0061] 図 9及び 10より、無筋試験体と D16拘束試験体の両方で自己修復後のひび割れ幅 力 S小さくなつており、ひび割れ後の養生において自己修復が生じていることが確認さ れた。しかし、無筋試験体では、長期間の養生後、析出物を除いたひび割れ幅につ いては大きくなつていた。
[0062] (止水性の評価）
実施例 9及び 10のコンクリートを用いた D16拘束試験体、 Dl 1拘束試験体及び無 筋試験体のそれぞれについて、各種の条件でひび割れ形成及び養生を行い、自己 修復後の種々のひび割れ幅を有する試験体を多数形成した。そして、得られた試験 体につ 、て上記と同様の透水試験を行 、、各試験体の透水量（単位時間あたりの透 水量)を測定した。図 11は、各試験体のひび割れ幅に対する透水量をプロットした図 である。図中、 A、 B及び Cは、それぞれ無筋試験体、 D16拘束試験体及び D11拘 束試験体の理論式力も求めた透水量を表す曲線である。なお、各曲線に付された X は、鉄筋の存在によってひび割れの内部形状が変化することを補正する係数であり 、0. 02及び 0. 17は、過去の研究において得られた無筋コンクリートを基準（1. 0)と したときの鉄筋コンクリートの係数の上限値と下限値である。
[0063] 図 11より、 D16及び D11拘束試験体では、ひび割れ幅が大きくても透水量が小さか つたのに対し、無筋試験体では、ひび割れ幅が大きくなると透水量が著しく大きくなる ことが確認された。この結果から、実施例 9や 10のコンクリートによると、実際の構造 物に用いられることが多 、鉄筋を含むコンクリートにお 、て特に良好に止水性を回復 できることが判明した。
[参考例 1〜7、比較参考例 1]
[0064] (供試体の製造）
まず、下記の表 6に示す成分を配合して (表 6中の数字は、配合した各成分の重量 比を示す)、各種のセメント組成物を調製した。そして、円柱状の形状を有しており、 円柱の軸方向に切断することにより形成されたひび割れ部を有するコンクリート供試 体を複数準備し、その両端面以外の側面はエポキシ榭脂でコーティングした。これら のコンクリート供試体の一方の端面に、上記の各セメント組成物をそれぞれ塗布して
、参考例 1〜7及び比較参考例 1の供試体を形成した。
(自己修復性の評価）
[0065] 上記のようにして得られた各供試体に対し、セメント組成物を塗布したのとは反対側 の端面に常に水が供給された状態として 28日間静置した。そして、 28日経過後、セ メント組成物により生じた析出物によるひび割れ部の閉塞状況を確認した。得られた 結果を表 6に併せて示す。なお、表 6中、閉塞状況の評価は次の基準にしたがって 行った。
A：ひび割れ部がほぼ閉塞して 、た。
B：ひび割れ部が一部閉塞して!/、た。 C：ひび割れ部の閉塞がほとんど確認できなカゝつた。
[表 6]
Figure imgf000019_0001
表 6より、炭酸基を有する塩及び Z又はカルボキシル基を有する化合物を含むセメン ト組成物を用いた参考例 1〜7によれば、これらを含まない比較参考例 1と比べ、析出 物の形成によるひび割れ部の閉塞を有効に生じることができた。また、炭酸基を有す る塩と比較しても、カルボキシル基を有する化合物を含むことでセメント組成物に十 分な自己修復性を付与できることが確認された。

Claims

請求の範囲
[1] セメントと、炭酸基を有する塩又はカルボキシル基を有する化合物と、を含む、ことを 特徴とするセメント組成物。
[2] 水との接触により膨張する膨張材を更に含む、ことを特徴とする請求項 1記載のセメ ント組成物。
[3] カルシウム含有ィ匕合物を更に含む、ことを特徴とする請求項 1又は 2記載のセメント組 成物。
[4] 止水性を回復する自己修復性を有するセメント組成物であって、
セメントと、金属の炭酸塩と、 Caを含有する膨張材及び Ζ又は Ca (OH) と、を含有
2 する、ことを特徴とするセメント組成物。
[5] 請求項 1〜4の 、ずれか一項に記載のセメント組成物、水及び骨材を含む、ことを特 徴とするコンクリート。
[6] 前記炭酸基を有する塩又は前記カルボキシル基を有する化合物を 30kgZm3以下 含む、ことを特徴とする請求項 5記載のコンクリート。
[7] 前記膨張材を 90kgZm3以下含む、ことを特徴とする請求項 5又は 6記載のコンクリ ート。
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