JP2013203636A - 高炉セメントを用いたaeコンクリート組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高炉セメント、水、細骨材、粗骨材及び混和剤を含有し、更に空気量調節剤を含有するAEコンクリート組成物であって、水/高炉セメント比を25〜60%とし、混和剤として特定の2成分系又は3成分系の水溶性ビニル共重合体を用い、高炉セメント100質量部当たり混和剤を0.1〜3質量部の割合で用いた。
【選択図】なし
Description
構成単位E:分子中に7〜150個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位。
構成単位F:(メタ)アリルスルホン酸塩から形成された構成単位及びメチル(メタ)アクリレートから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上。
R1:炭素数3〜6の脂肪族炭化水素基、
A1:分子中にオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位の双方で構成され且つオキシエチレン単位/オキシプロピレン単位=20〜80/80〜20(モル比、合計100モル%)の割合で構成されたポリオキシアルキレン基を有するポリアルキレングリコールから全ての水酸基を除いた残基。
・水溶性ビニル共重合体(a−1)の合成
メタクリル酸60g、メトキシポリ(オキシエチレン単位が23個、以下n=23)エチレングリコールメタクリレート300g、メタリルスルホン酸ナトリウム5g、3−メルカプトプロピオン酸3g及び水490gを反応容器に仕込んだ後、48%水酸化ナトリウム水溶液58gを加え、攪拌しながら部分中和して均一に溶解した。反応容器内の雰囲気を窒素置換した後、反応系の温度を温水浴にて60℃に保ち、過硫酸ナトリウムの20%水溶液25gを加えてラジカル重合反応を開始し、5時間反応を継続して反応を終了した。その後、48%水酸化ナトリウム水溶液23gを加えて反応物を完全中和し、水溶性ビニル共重合体(a−1)の40%水溶液を得た。水溶性ビニル共重合体(a−1)を分析したところ、メタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位/メトキシポリ(n=23)エチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位/メタリルスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位=70/27/3(モル%)の割合で有する質量平均分子量35500(GPC法、プルラン換算)の水溶性ビニル共重合体であった。
水溶性ビニル共重合体(a−1)と同様にして、水溶性ビニル共重合体(a−2)、(a−3)及び(ar−1)〜(ar−3)を合成した。以上で合成したA成分としての水溶性ビニル共重合体の内容を表1にまとめて示した。
*1:GPC法、プルラン換算
D−1:メタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位
D−2:メタクリル酸から形成された構成単位
E−1:メトキシポリ(23モル)エチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
E−2:メトキシポリ(70モル)エチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
F−1:メタリルスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位
F−2:アリルスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位
F−3:メチルアクリレートから形成された構成単位
・ポリアルキレンオキサイド付加物(c−1)の合成
ノルマルブチルアルコール111g(1.5モル)をオートクレーブに仕込み、触媒として水酸化カリウムを14.3g加えた後、オートクレーブ内を窒素置換した。攪拌しながら、反応温度を110〜135℃に保ち、エチレンオキサイド5808g(132モル)とプロピレンオキサイド7670g(132モル)を予め混合した混合液を圧入してランダム付加反応を行なった。圧入終了後、同温度で2時間熟成して反応を終了し、生成物を得た。この生成物を吸着材で処理した後、濾別精製した。これを分析したところ、化1中のR1がブチル基、A1が分子中にオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位とで構成され且つオキシエチレン単位/オキシプロピレン単位=50/50(モル比、合計100モル%)の割合で構成された(ランダム結合)ポリオキシアルキレン基を有するポリアルキレングリコールから全ての水酸基を除いた残基である場合の質量平均分子量9000(GPC法、ポリスチレン換算)のポリアルキレングリコールモノブチルエーテル(c−1)であった。
ポリアルキレンオキサイド付加物(c−1)と同様にして、ポリアルキレンオキサイド付加物(c−2)〜(c−5)及び(cr−1)〜(cr−4)を合成した。以上で合成したポリアルキレンオキサイド付加物の内容を表2にまとめて示した。
R1,A1:化1中の記号に相当
*1:GPC法、ポリスチレン換算
・混和剤(P−1)の調製
A成分として試験区分1で合成した水溶性ビニル共重合体(a−1)の40%水溶液337部、B成分としてグルコン酸ナトリウム(試薬一級)27部、C成分として試験区分2で合成したポリアルキレンオキサイド付加物(c−1)18部及び水217部を混合して、混和剤(P−1)の30%水溶液600部を調製した。
混和剤(P−1)の調製と同様にして、混和剤(P−2)〜(P−22)及び混和剤(R−1)〜(R−17)を調製した。以上で調製した混和剤の内容を表3にまとめて示した。
a−1〜a−3、ar−1〜ar−3:試験区分1で合成した水溶性ビニル重合体
c−1〜c−5、cr−1〜cr−4:試験区分2で合成したポリアルキレンオキサイド付加物
*1:ナフタレンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩
b−1:グルコン酸ナトリウム
b−2:ショ糖
・普通強度のAEコンクリート組成物等の調製
実施例1〜22、45〜53及び比較例1〜17、35〜50、52
試験区分3で調製した混和剤を用いて、表4に記載の配合No.1の条件で、50リットルのパン型強制練りミキサーに高炉C種セメント、細骨材(大井川水系砂、密度=2.58g/cm3)、練り混ぜ水(水道水)、混和剤(P−1)及び空気量調節剤(オクチルリン酸モノエステルカリウム塩)の各所定量を順次投入してスラリーが均一となるまで練り混ぜた。混和剤(P−1)の使用量は表5及び表7に記載した。次に、粗骨材(岡崎産砕石、密度=2.68g/cm3)を投入し、30秒間練り混ぜ、目標スランプが18±1cm、目標空気量が4.5±0.5%の実施例1の普通強度のAEコンクリート組成物を調製した。同様な方法により、実施例2〜22、45〜53及び更に比較例1〜17、35〜50及び52の普通強度のAEコンクリート組成物等を調製した。
実施例23〜44及び比較例18〜34、51
試験区分3で調製した混和剤を用いて、表4に記載の配合No.2の条件で、50リットルのパン型強制練りミキサーに高炉C種セメント、細骨材(大井川水系砂、密度=2.58g/cm3)、練り混ぜ水(水道水)、混和剤(P−1)及び空気量調節剤(竹本油脂社製のロジン石鹸を主成分とするAE剤、製品名AE300)の各所定量を順次投入してスラリーが均一となるまで練り混ぜた。混和剤(P−1)の使用量は表5及び表7に記載した。次に、粗骨材(岡崎産砕石、密度=2.68g/cm3)を投入し60秒間練り混ぜ、目標スランプフローが60±5cm、目標空気量が3.5±0.5%の実施例23の高強度のAEコンクリート組成物を調製した。同様な方法により、実施例24〜44及び比較例18〜34及び51の高強度のAEコンクリート組成物等を調製した。
*1:高炉セメントC種(密度=3.01g/cm3、ブレーン値4180cm2/g)、粉末度が4100cm2/gの高炉スラグ微粉末(デイシー社製)と普通ポルトランドセメントと無水石膏を65/30/5の質量比になるように混合し、高炉セメントC種(高炉スラグ微粉末の分量が60%超〜70%)のJIS規格を満足するように調製したものを使用した。
*2:高炉セメントB種(密度=3.04g/cm3、ブレーン値3850cm2/g)、市販品を使用した。
*3:細骨材(密度=2.58g/cm3)
*4:粗骨材(密度=2.68g/cm3)
*5:配合No.1〜No.3は、AE剤を用いてAEコンクリート組成物とした。配合No.4〜No.6は、AE剤を用いず、消泡剤(竹本油脂社製の製品名AFK−2)を用いて空気を連行しない(空気量が2%以下)コンクリート組成物とした。
調製した各例のAEコンクリート組成物等について、スランプ又はスランプフロー、空気量、ブリーディング率又はLフロー初速度、また練り混ぜ直後から60分間静置後のスランプ又はスランプフロー、空気量、スランプ残存率又はスランプフロー残存率、更にコンクリート硬化体の凍結融解耐久性指数及び圧縮強度を下記のように求め、結果を表5〜表8にまとめて示した。
・スランプフロー(cm):練り混ぜ直後及びそれから60分間練り船に静置した
AEコンクリート組成物等について、JIS−A1150に準拠して測定した。
・空気量(容量%):練り混ぜ直後及びそれから60分間練り船に静置したAEコンクリート組成物等について、JIS−A1128に準拠して測定した。
・スランプ残存率(%):(60分間静置後のスランプ値/練り混ぜ直後のスランプ値)×100で求めた。
・スランプフロー残存率(%):(60分間静置後のスランプフロー値/練り混ぜ直後のスランプフロー値)×100で求めた。
・ブリーディング(%):普通強度のAEコンクリート組成物等についてのみ、JIS−A1123に準拠して測定した。数値が小さい方が上表面の沈下が小さく、均質であることを示す。
Lフロー初速度:高強度のAEコンクリート組成物等についてのみ、Lフロー試験器(日本建築学会の「高流動コンクリートの材料・製造・施工指針(案)・同解説」に記載のもの)を用いて測定した。Lフロー初速度は、Lフロー試験器の流れ始動面より5cmから10cmの間の流動速度とした。スランプフローが同一である場合、Lフロー初速度の大きいものは粘性が小さく、施工性が優れることを示す。
・凍結融解耐久性指数(300サイクル):各例のAEコンクリート組成物等について、JIS−A1148に準拠して300サイクルまで測定した値を用い、ASTM−C666−75の耐久性指数で計算した値を示した。この数値は、最大値が100で、100に近いほど、凍結融解に対する抵抗性が優れていることを示す。
・圧縮強度(N/mm2):各例のAEコンクリート組成物等について、JIS−A1108に準拠し、材齢28日の供試体の圧縮強度を測定した。
*1:表3に示した混和剤
*2:セメント100質量部に対する混和剤(固形換算)の添加質量部
*3:目標のスランプ又はスランプフロー値が得られなかったので測定しなかった。
Claims (11)
- 高炉セメント、水、細骨材、粗骨材及び下記の混和剤を含有し、更に空気量調節剤を含有するAEコンクリート組成物であって、水/高炉セメント比が25〜60%であり、高炉セメント100質量部当たり混和剤を0.1〜3質量部の割合で含有することを特徴とする高炉セメントを用いたAEコンクリート組成物。
混和剤:下記のA成分と下記のB成分の2成分、又は下記のA成分と下記のB成分と下記のC成分の3成分からなり、且つA成分を50〜99質量%、B成分を1〜30質量%及びC成分を0〜20質量%(合計100質量%)の割合で含有してなる混和剤。
A成分:分子中に下記の構成単位Dを35〜85モル%、下記の構成単位Eを15〜65モル%及び下記の構成単位Fを0〜5モル%(合計100モル%)の割合で有する質量平均分子量5000〜100000の水溶性ビニル共重合体。
構成単位D:メタクリル酸から形成された構成単位及びメタクリル酸塩から形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上。
構成単位E:分子中に7〜150個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位。
構成単位F:(メタ)アリルスルホン酸塩から形成された構成単位及びメチル(メタ)アクリレートから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上。
B成分:グルコン酸塩及びショ糖から選ばれる一つ又は二つ以上。
C成分:下記の化1で示される質量平均分子量2000〜18000のポリアルキレンオキサイド付加物。
R1:炭素数3〜6の脂肪族炭化水素基、
A1:分子中にオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位とで構成され且つオキシエチレン単位/オキシプロピレン単位=20〜80/80〜20(モル比、合計100モル%)の割合で構成されたポリオキシアルキレン基を有するポリアルキレングリコールから全ての水酸基を除いた残基。 - 混和剤がA成分を70〜99質量%及びB成分を1〜30質量%(合計100質量%)の割合で含有してなる混和剤である請求項1記載の高炉セメントを用いたAEコンクリート組成物。
- 混和剤がA成分を50〜98質量%、B成分を1〜30質量%及びC成分を1〜20質量%(合計100質量%)の割合で含有してなる混和剤である請求項1記載の高炉セメントを用いたAEコンクリート組成物。
- 高炉セメントが高炉セメントB種又は高炉セメントC種である請求項1〜3のいずれか一つの項記載の高炉セメントを用いたAEコンクリート組成物。
- 高炉セメントが高炉セメントC種である請求項1〜3のいずれか一つの項記載の高炉セメントを用いたAEコンクリート組成物。
- A成分が分子中に構成単位Dを40〜80モル%、構成単位Eを20〜60モル%及び構成単位Fを0〜3モル%(合計100モル%)の割合で有する質量平均分子量10000〜80000の水溶性ビニル共重合体である請求項1〜5のいずれか一つの項記載の高炉セメントを用いたAEコンクリート組成物。
- 構成単位Eが分子中に15〜100個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位である請求項1〜6のいずれか一つの項記載の高炉セメントを用いたAEコンクリート組成物。
- B成分がグルコン酸ナトリウムである請求項1〜7のいずれか一つの項記載の高炉セメントを用いたAEコンクリート組成物。
- C成分が、化1中のA1が分子中にオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位とで構成され且つオキシエチレン単位/オキシプロピレン単位=30〜70/70〜30(モル比、合計100モル%)の割合で構成されたポリオキシアルキレン基を有するポリアルキレングリコールから全ての水酸基を除いた残基である場合の質量平均分子量3000〜15000のポリアルキレンオキサイド付加物である請求項1〜8のいずれか一つの項記載の高炉セメントを用いたAEコンクリート組成物。
- 空気量調節剤としてアルキルリン酸モノエステル塩を含有するAEコンクリート組成物である請求項1〜9のいずれか一つの項記載の高炉セメントを用いたAEコンクリート組成物。
- 空気量を3〜6容量%含むAEコンクリート組成物である請求項1〜10のいずれか一つの項記載の高炉スラグを用いたAEコンクリート組成物。
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