JP2008174429A - 遮塩性セメントモルタル・コンクリート及びその硬化体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミナセメント40〜65質量部及び高炉スラグ微粉末35〜60質量部を含有してなる結合材と、骨材と、高性能減水剤とを水/結合材比18〜30質量%で混練してなる遮塩性セメントモルタル・コンクリートである。高性能減水剤としてポリカルボン酸塩系高性能減水剤とナフタレンスルホン酸塩系高性能減水剤の2種類を用い、混練時にこれらを二段階で添加することが好ましく、また、結合材と骨材とポリカルボン酸塩系高性能減水剤と水とを混練し、その後、ナフタレンスルホン酸塩系高性能減水剤を加え混練することが好ましい。さらに、前記セメントモルタル・コンクリートを35〜75℃で加温養生してなる遮塩性セメントモルタル・コンクリート硬化体である。
【選択図】なし
Description
また、化学的に厳しい環境に置かれるコンクリートの補修、補強については、劣化部位を覆うように保護材を設置したり、さらに、修復後に表面に保護材を設置したりしている。このような補修、補強に用いる保護材として化学抵抗性の高い塗料やセメントを塗布したりして表面を保護することが行われているが、定期的に補修を施す必要があった。また、海岸部のコンクリート構造体など、塩害の恐れのある地域では高い遮塩性が求められている。
しかしながら、アルミナセメントはポルトランドセメントに比べ初期強度発現が速やかであるが、水和物の転移により長期強度が低下するという特性を有している。
そこで、アルミナセメントやスラグ組成物を含むセメントモルタル組成物を低水比で練上げ、30℃以上の温度で養生する高強度モルタル硬化体の製造方法が提案されている。(特許文献2参照)
セメントモルタル・コンクリートの化学的な抵抗性を向上させ、高い遮塩性能を付与するには水セメント比を低減することが必要であり、そのために高性能減水剤を添加する。
しかしながら、水セメントが極めて低い範囲では、高性能減水剤の減水効果は極めて敏感となりコテ仕上げ用モルタルとして減水剤添加量が適正量より少しでも多い場合にはダレが生じ、反対に少ない場合にはバサバサな状態となり、コテ仕上げに適正な施工性を確保することは困難を極める。
本発明で使用する部や%は、特に規定のない限り質量基準である。
アルミナセメントの粒度は、特に限定されるものではないが、2500cm2/g以上が好ましい。2500cm2/g未満では十分な圧縮強度が得られない場合がある。
ポリカルボン酸塩系高性能減水剤の使用量は、アルミナセメントと高炉スラグ微粉末とを含有してなる結合材100部に対して0.01部〜1.5部が好ましく、0.05部〜1.0部がより好ましい。0.01部未満では減水効果が認められず、2部を超えると材料分離が発生する場合がある。
ナフタレンスルホン酸塩系高性能減水剤の使用量は、アルミナセメントと高炉スラグ微粉末とを含有してなる結合材100部に対して、0.05部〜2部が好ましく、0.1部〜1部がより好ましい。0.01部未満ではスランプキル効果が不十分でコテ仕上げ時にダレが発生する場合がある。また、2部を超えるとスランプキル効果(セメントモルタル・コンクリートの流動性を失わせること)が強く働き、セメントモルタルが固くなり過ぎ、コテ仕上げが不可能な場合がある。
水/結合材比の極めて低いセメントモルタル・コンクリートでは、高性能減水剤を添加し練混ぜを行う際、必要な流動性を確保するためにその高性能減水剤の添加量は水/結合材比が高いセメントモルタル・コンクリートに比べ多くなり、高性能減水剤の多少の増減により、セメントモルタル・コンクリートの流動性が極端に柔らかくなったり、または、固くなったりして高性能減水剤の効き方が敏感であることからコテ仕上げに適正な作業性を得ることは困難である。
そこで、初期にポリカルボン酸塩系高性能減水剤を用い流動性を付与させて、第二段階としてナフタレンスルホン酸塩系高性能減水剤を添加することで、両者の相性の悪さによりセメントモルタル・コンクリートの流動性を失わせ(スランプキル効果)、コテ仕上げに適正な施工性を確保するものである。
細骨材の使用量は、特に限定されるものでないが、結合材100部に対して、50〜300部が好ましい。50部未満では結合材量が多くなり不経済になる場合があり、300部を超えるとコテ仕上げに適正な作業性が得られない場合がある。
粗骨材を配合しコンクリートとして使用する場合、その粗骨材の粒径はGmaxで25mm以下が好ましく、より好ましくは20mm以下であり、Gmaxが大きい場合にはコテ仕上時に表面が荒々しくなる場合がある。コンクリート中の細骨材と粗骨材の配合比は一般的表されるs/a(細骨材率)として40〜65%が好ましい。この範囲外だと、コテ仕上げに適正な作業性が得られない場合がある。
加温養生の方法は、特に限定されるものでなく、蒸気養生、オートクレーブ養生、いずれも可能である。養生温度は35〜75℃が好ましく、40〜50℃がより好ましい。養生温度が35℃未満の場合は、硬化体の収縮量が大きくなる場合があり、75℃を超えると硬化体の遮塩性能が低下する場合がある。養生温度の保持時間は、特に限定されるものではないが、通常3〜6時間が好ましい。保持時間が3時間未満では硬化体の収縮量が大きくなる場合があり、6時間を超えて養生してもさらなる硬化体の収縮量の低減効果は見込めない。
本発明でセメントモルタル・コンクリートを練混ぜてから加温養生するまでの前置時間は、特に重要であり、1時間以上6時間以内が好ましく、2時間以上4時間以内がより好ましい。前置時間が短い場合には硬化体の遮塩性が十分でない場合があり、長過ぎる場合には硬化体の収縮量が大きくなる場合がある。昇温速度も重要であり、10℃/hr以上が好ましく、15℃/hr以上がより好ましい。昇温速度が遅いと硬化体の収縮量が大きくなる場合がある。
増粘剤としてはポリビニールアルコール系、アクリル系、水溶性セルロース系増粘剤等が挙げられ、その種類は特に限定されるものではない。
増粘剤の使用量は、結合材100部に対して0.1部以下が好ましい。0.1部を超えると増粘し過ぎて施工性が劣る場合がある。
アルミナセメントと高炉スラグ微粉末からなる結合材100部に対して骨材100部と高性能減水剤A0.05部を使用し、表1に示すアルミナセメント/高炉スラグ微粉末比で水/結合材比30%にてモルタルを練混ぜた。さらに、結合材100部に対して高性能減水剤B0.25部を添加し練混ぜを行ない、20℃環境下にて試験体を作製し材齢1日で脱型後、40℃の水中養生を13日間行った供試体の圧縮強度を測定した。
アルミナセメント:デンカアルミナセメント1号、密度3.00g/cm3、ブレーン比表面積5000cm2/g
高炉スラグ微粉末:高炉水砕スラグ、市販品、密度2.90g/cm3、ブレーン比表面積4000cm2/g
骨材:JIS標準砂
水:水道水
高性能減水剤A:ポリカルボン酸塩系高性能減水剤、市販品
高性能減水剤B:ナフタレンスルホン酸塩系高性能減水剤、市販品
圧縮強度:JIS R5201、強さ試験に準拠
アルミナセメント/高炉スラグ微粉末比を60部/40部とし、表2に示すように、高性能減水剤Aの量と水/結合材比、骨材量を変えてモルタル練混ぜ、モルタルの流動性、コテ仕上げ性、及び圧縮強度と遮塩性(塩化物イオンの実効拡散係数、以下、塩分拡散係数と称す。)を測定したこと以外は実験例1と同様に行った。
流動性:JIS R5201、フロー試験に準拠
コテ仕上げ性:50cm角のコンクリート板上に25mm厚でモルタルをライニングした時のコテ仕上げの作業性を評価(良好◎、良○、不良△、不可×)
圧縮強度:JIS R5201、強さ試験に準拠(材齢7日)
塩分拡散係数:JSCE−G571−2003「電気泳動によるコンクリート中の塩化物イオンの実効拡散係数試験方法(案)」に準拠。ただし、供試体のサイズはφ100mm×t15mmを使用。
水/結合材比を20%、骨材100部を使用し、表3に示すように、高性能減水剤Aと高性能減水剤Bの量を変えたこと以外は実験例2と同様に行った。
実験例2の実験No.2-3の練混ぜたモルタルについて、表4に示す前置時間、昇温速度、養生温度、保持時間で養生し供試体を作製し、材齢1日で脱型後、膨張量を測定したこと以外は実験例2と同様に行った。結果を表4に併記する。
膨張量:JIS A 6202に準拠(材齢7日)
実験例2の実験No.2-3のモルタルに表5に示すように増粘剤を添加し、練混ぜた後、50cm角のコンクリート板上に25mm厚でモルタルをライニングした。さらに、前置4時間で、昇温速度15℃/hrで昇温し、45℃で4時間養生し供試体を作製した。実験例2と同様に、練上り直後の流動性、コテ仕上げ性を測定し、さらに、材齢7日でモルタルとコンクリートの付着強度を測定した。
増粘剤:水溶性セルロース系増粘剤(市販品)
試験は20℃環境下にて実施した。実験例2と同様に、アルミナセメント60部と高炉スラグ微粉末40部からなる結合材100部に対して、骨材と高性能減水剤A0.10部、増粘剤0.05部を使用し、水/結合材比25%にてモルタル練混ぜた。さらに、結合材100部に対して高性能減水剤B0.25部を添加し練混ぜを行ない、前置4時間で、昇温速度15℃/hrで昇温し、45℃で4時間養生し供試体を作製し、実験例2と同様に遮塩性、さらに、耐酸性を評価した。
なお、比較例として、高炉B種セメント100部に対して、骨材100部、高性能減水剤A0.10部、水/結合材比25%で練混ぜ、20℃養生を行ったモルタルを使用した。
耐酸試験:東京都下水局施設管理部監修「コンクリート改修技術マニュアル」耐環境性(耐硫酸性)試験方法により質量変化率を測定。(東京都断面修復材要求性能:±10%以内)
Claims (5)
- アルミナセメント40〜65質量部及び高炉スラグ微粉末35〜60質量部を含有してなる結合材と、骨材と、高性能減水剤とを、水/結合材比18〜30質量%で混練してなる遮塩性セメントモルタル・コンクリート。
- さらに、増粘剤を加えた請求項1に記載の遮塩性セメントモルタル・コンクリート。
- 高性能減水剤としてポリカルボン酸塩系高性能減水剤とナフタレンスルホン酸塩系高性能減水剤の2種類を用い、混練時にこれらを二段階で添加してなる請求項1又は2記載の遮塩性セメントモルタル・コンクリート。
- 結合材と骨材とポリカルボン酸塩系高性能減水剤と水とを混練し、その後、ナフタレンスルホン酸塩系高性能減水剤を加え混練してなる請求項3記載の遮塩性セメントモルタル・コンクリート。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載の遮塩性セメントモルタル・コンクリートを35〜75℃で加温養生してなる遮塩性セメントモルタル・コンクリート硬化体。
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