JP2015003832A - コンクリート強度向上剤、コンクリート、コンクリートの製造方法、およびコンクリートの強度向上方法 - Google Patents
コンクリート強度向上剤、コンクリート、コンクリートの製造方法、およびコンクリートの強度向上方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】本発明は、下記(a)式に示す化合物であって、乾燥状態に置かれたコンクリートの強度を向上させるコンクリート強度向上剤である。
RO(AO)nH・・・・(a)
ただし、式中、Rは炭素数1〜6のアルキル基またはフェニル基を表し、Aはエチレン基および/またはプロピレン基を表し、nは1〜10の数を表す。
また、前記コンクリート強度向上剤は、好ましくは下記(1)式により算出されるHLB(Hydrophile-Lipophile Balance)の値が8以上で20未満である。
HLB値=20×前記(a)式中の[O(AO)nH]部分の式量/前記(a)式の分子量 ・・・(1)
【選択図】図1
Description
また、特許文献2の方法は、型枠の取り外し後、湿潤状態にあるコンクリート打設面に散水し、その上に、ベントナイトやセピオライト等の粘土鉱物の層の下側に吸水性の養生マット層を設けた養生シートを敷設する方法である。
さらに、特許文献3の方法は、型枠の内面に養生シートを貼付してコンクリートを打設し、該コンクリートの硬化後に前記型枠を除去した後も、前記養生シートを前記コンクリートの表面に接着した状態で残置する方法である。そして、前記養生シートは、中心に配置された断熱部材と、この断熱部材を挟むようにその両面に配置された一対の不透水性の接着フィルムからなるものである。
しかし、いずれの養生方法も、コンクリート構造物へ養生シートを適用したり除去するための手間がかかるほか、散水する場合はその手間も加わり、簡単な方法とはいえない。また、コンクリートの養生範囲は養生シートの広さに制限されるというシート養生特有の課題も残る。
[1]下記(a)式に示す化合物であって、乾燥状態に置かれたコンクリートの強度を向上させるコンクリート強度向上剤。
RO(AO)nH・・・・(a)
(式中、Rは炭素数1〜6のアルキル基またはフェニル基を表し、Aはエチレン基および/またはプロピレン基を表し、nは1〜10の数を表す。)
なお、前記乾燥状態とは、コンクリート面から水分が蒸発する状態をいい、水分の蒸発は風速や風量等にも左右されるため一律には規定できないが、例えば、平均の相対湿度で表せば95%以下の状態をいう。
[2]下記(1)式により算出されるHLB(Hydrophile-Lipophile Balance)の値が8以上で20未満である、前記[1]に記載のコンクリートの強度向上剤。
HLB値=20×前記(a)式中の[O(AO)nH]部分の式量/前記(a)式の分子量 ・・・(1)
[3]下記(2)式に示すβ値が30以下のコンクリートに用いる、前記[1]または[2]に記載のコンクリート強度向上剤。
εt=εf×t/(β+t) ・・・(2)
(式中、εtは20℃、相対湿度60%の乾燥条件下での、乾燥期間t日におけるコンクリートの乾燥収縮ひずみを表し、εfは該乾燥条件下での、コンクリートの乾燥収縮ひずみの最終値を表し、βは乾燥収縮ひずみの経時変化を表わす係数を表わす。)
[4]前記[1]〜[3]のいずれかに記載のコンクリート強度向上剤を、コンクリート1m3あたり1〜12kg含んでなるコンクリート。
[5]前記β値が30以下のコンクリートを対象として、前記コンクリート強度向上剤を該コンクリート1m3あたり1〜12kg添加して混練する、コンクリートの製造方法。
[6]下記(A)工程および(B)工程を含む、コンクリートの強度向上方法。
(A)複数の種類の配合の試験体を用いて乾燥収縮ひずみを測定し、該測定値と前記(2)式から求めたβ値に基づき、β値が30以下のコンクリートの配合を選択する、配合選択工程。
(B)前記選択した配合のコンクリートに、前記コンクリート強度向上剤を複数の添加量添加して試験体を作製し、乾燥状態に置いた該試験体の圧縮強度を測定して、前記コンクリート強度向上剤の最適添加量を決定する、添加量決定工程。
1.コンクリート強度向上剤
該強度向上剤は下記(a)式の化学式で示される化合物である。
RO(AO)nH・・・・(a)
ただし、式中、Rは炭素数1〜6のアルキル基またはフェニル基を表し、Aはエチレン基および/またはプロピレン基を表し、nは1〜10の数を表す。
前記(a)式中のアルキル基は、例えば、メチル基、エチル基、1−プロピル基、2−プロピル基、1−ブチル基、2−ブチル基、tert−ブチル基、2−メチル−1−ブチル基、3−メチル−1−ブチル基、1−ペンチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基、2−メチル−1−ペンチル基、3−メチル−1−ペンチル基、4−メチル−1−ペンチル基、シクロペンチル基、1−へキシル基、2−へキシル基、3−へキシル基、1,1−ジメチル−1―ブチル基、1,1−ジメチル−2,2―ジメチル―1−エチル基、1−メチル−2−メチル−1−ブチル基、およびシクロへキシル基等が挙げられる。
また、本発明のコンクリート強度向上剤のHLB値は、好ましくは8以上で20未満である。該値が該範囲内であれば、コンクリートの強度向上効果はより高い。前記HLB値の下限は、より好ましくは10、さらに好ましくは12、特に好ましくは13であり、前記HLB値の上限は、より好ましくは18、さらに好ましくは16、特に好ましくは15である。なお、本発明においてHLB値は、下記(1)式により求めることができる。
HLB値=20×前記(a)式中の[O(AO)nH]部分の式量/前記(a)式の分子量 ・・・(1)
また、本発明のコンクリート強度向上剤は、前記(a)式で示される化合物を2種以上混合したものでもよい。この場合、該混合物のHLB値は、各化合物のHLB値の加重平均で表わす。
後掲の図1に示すように、本発明のコンクリート強度向上剤を用いると、20℃、相対湿度60%の乾燥条件下で、材齢91日以降におけるコンクリートの圧縮強度が10〜20%程度向上する。
εt=εf×t/(β+t) ・・・(2)
ただし、式中、εtは20℃、相対湿度60%の乾燥条件下での、乾燥期間t日におけるコンクリートの乾燥収縮ひずみを表し、εfは該乾燥条件下での、コンクリートの乾燥収縮ひずみの最終値を表し、βは乾燥収縮ひずみの経時変化を表わす係数を表わす。
前記(2)式は、「2012年制定コンクリート標準示方書 設計編」の106頁に記載の下記式において、tを乾燥期間に、7をゼロ等に置き換えた式である。
また、前記(2)式中のβ値は、前記(2)式を用いて最小二乗法によるカーブフィッティングにより求めることができる。
本発明のコンクリートは、前記コンクリート強度向上剤をコンクリート1m3あたり1〜12kg含んでなるものである。該強度向上剤の含有量が1kg未満では強度向上効果が低く、12kgを超えると該効果は飽和する傾向がある。前記含有量の下限は、好ましくは2kg、より好ましくは3kg、さらに好ましくは4kgであり、前記含有量の上限は、好ましくは10kg、より好ましくは9kg、さらに好ましくは8kgである。
前記コンクリートは、例えば、普通コンクリート、暑中コンクリート、寒中コンクリート、マスコンクリート、流動化コンクリート、高流動コンクリート、高強度コンクリート、低発熱コンクリート、膨張コンクリート、プレストレストコンクリート、低収縮コンクリート、繊維補強コンクリート、軽量コンクリート、およびポリマーコンクリート等が挙げられる。
また、前記コンクリートに含まれるセメントは、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、低熱ポルトランドセメント、および耐硫酸塩ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、およびシリカセメント等の混合セメント、石炭灰含有セメント、白色セメント、並びにエコセメント等から選ばれる1種以上が挙げられる。
また、前記コンクリートに含まれる粗骨材は、川砂利、山砂利、砕石、スラグ粗骨材、および軽量粗骨材等から選ばれる1種以上が挙げられ、前記コンクリートに含まれる細骨材は、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、硅砂、スラグ細骨材、および軽量細骨材等から選ばれる1種以上が挙げられる。また、前記粗骨材や細骨材は天然骨材のほか、人工骨材や再生骨材を用いることができる。
該コンクリートの製造方法は、前記β値が30以下のコンクリートを対象として、前記コンクリート強度向上剤をコンクリート1m3あたり1〜12kg添加して混練する方法である。
前記β値が30以下のコンクリートの配合は、大きさが縦100mm、横100mm、長さ400mmの、複数の配合の試験体を用いて、JIS A 1129「モルタル及びコンクリートの長さ変化測定方法」に準拠するか、または、該試験体の中心部に設置した埋込型ひずみ計により乾燥収縮ひずみ測定し、該測定値と前記(2)式から求めたβ値に基づき選択できる。
該強度向上方法は、下記(A)工程および(B)工程を含む方法である。
(A)複数の種類の配合の試験体を用いて乾燥収縮ひずみを測定し、該測定値と前記(2)式から求めたβ値に基づき、β値が30以下のコンクリートの配合を選択する、配合選択工程。
(B)前記選択した配合のコンクリートに、前記コンクリート強度向上剤を複数の添加量添加して試験体を作製し、乾燥状態に置いた該試験体の圧縮強度を測定して、前記コンクリート強度向上剤の最適添加量を決定する、添加量決定工程。
強度向上剤の添加量は、一般に、コンクリート1m3あたり1〜12kgの範囲を目安にするとよい。
なお、前記(A)工程において、乾燥収縮ひずみの測定は、大きさが縦100mm、横100mm、長さ400mmの、複数の配合の試験体を用いて、JIS A 1129「モルタル及びコンクリートの長さ変化測定方法」に準拠するか、または、該試験体の中心部に設置した埋込型ひずみ計により行うことができる。また、前記(B)工程において、乾燥状態に置いた試験体の圧縮強度の測定は、JIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して行う。
前記コンクリートの強度向上方法によれば、β値が30以下のコンクリートの圧縮強度を向上させることができる。
1.使用材料
下記表1に、試験に用いた材料を示す。
表1に示す材料を用い、表2に示す配合に従いコンクリートを混練して型枠に打設し、外気と接するコンクリート面を湿布で覆った状態で、材齢3日および材齢7日まで20℃で湿潤養生を行った後に脱型して、3種類の普通コンクリートの試験体(PLl、PL2、PL3)と、コンクリート強度向上剤を含む2種類の試験体(SRl、SR2)の合計5種類の試験体(ただし、それぞれについて、形状は、直径100mm、高さ200mmの圧縮強度測定用の試験体と、縦100mm、横100mm、長さ400mmの乾燥収縮ひずみ測定用のひずみ計埋込型試験体の2種類がある。)を作製した。
PL1はSR1に対する比較例であり、PL2はSR2に対する比較例である。また、PL3は乾燥収縮ひずみが比較的小さなコンクリートであるが、それでも、乾燥条件下に置かれると圧縮強度は低くなることを示すための参考例である。
なお、コンクリート強度向上剤は単位水量の一部として添加した。また、混和剤(SPとAE)は、コンクリートのスランプが18±2.5cm、コンクリートの空気量が4.5±1.5%になるように添加した。
表3と図1に示すように、SR1とSR2の圧縮強度は、それぞれの比較例であるPL1とPL2の圧縮強度と比べ、材齢91日以降で10〜20%程度向上している。また、材齢28日以降は、材齢とともに、PL1とPL2の圧縮強度は低下するのに対し、SR1とSR2の圧縮強度は増加傾向にあるから、本発明のコンクリート強度向上剤は極めて特異な効果を有している。
また、PL3(参考例)の乾燥収縮ひずみは、図2に示すように比較的小さく、長期的にはSR2と同程度にも関わらず、図1に示すように圧縮強度の低下は一番大きい。したがって、この参考例の結果から、コンクリート強度向上剤の強度向上効果は、必ずしもその乾燥収縮低減作用に起因するとはいえず、未知の作用の可能性を示唆しているとも考えられる。
よって、以上のことから、本発明のコンクリート強度向上剤は、混和剤分野に新たな領域を開くものと期待される。
Claims (6)
- 下記(a)式に示す化合物であって、乾燥状態に置かれたコンクリートの強度を向上させるコンクリート強度向上剤。
RO(AO)nH・・・・(a)
(式中、Rは炭素数1〜6のアルキル基またはフェニル基を表し、Aはエチレン基および/またはプロピレン基を表し、nは1〜10の数を表す。) - 下記(1)式により算出されるHLB(Hydrophile-Lipophile Balance)の値が8以上で20未満である、請求項1に記載のコンクリートの強度向上剤。
HLB値=20×前記(a)式中の[O(AO)nH]部分の式量/前記(a)式の分子量 ・・・(1) - 下記(2)式に示すβ値が30以下のコンクリートに用いる、請求項1または2に記載のコンクリート強度向上剤。
εt=εf×t/(β+t) ・・・(2)
(式中、εtは20℃、相対湿度60%の乾燥条件下での、乾燥期間t日におけるコンクリートの乾燥収縮ひずみを表し、εfは該乾燥条件下での、コンクリートの乾燥収縮ひずみの最終値を表し、βは乾燥収縮ひずみの経時変化を表わす係数を表わす。) - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のコンクリート強度向上剤を、コンクリート1m3あたり1〜12kg含んでなるコンクリート。
- 前記β値が30以下のコンクリートを対象として、前記コンクリート強度向上剤を該コンクリート1m3あたり1〜12kg添加して混練する、コンクリートの製造方法。
- 下記(A)工程および(B)工程を含む、コンクリートの強度向上方法。
(A)複数の種類の配合の試験体を用いて乾燥収縮ひずみを測定し、該測定値と前記(2)式から求めたβ値に基づき、β値が30以下のコンクリートの配合を選択する、配合選択工程。
(B)前記選択した配合のコンクリートに、前記コンクリート強度向上剤を複数の添加量添加して試験体を作製し、乾燥状態に置いた該試験体の圧縮強度を測定して、前記コンクリート強度向上剤の最適添加量を決定する、添加量決定工程。
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