JP2018095516A - 遠心成型用水硬性組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
日本では、一般に、高強度が要求されるコンクリートパイルを製造する際に、混練から7日で出荷できる強度を担保するために、高強度混和材がコンクリートに添加され、蒸気養生が施されている。
コンクリートパイルには、構造物の基礎用杭として使用される建築用パイルがある。建築用パイルは、構造物の巨大化、高層化に伴い、高強度化が要求され、近年は、コンクリートの設計基準強度が100N/mm2超の高強度パイルも出現している。
特許文献2には、硬化コンクリート又はモルタル中で水に対しては難溶性を示し、且つ酸性水に対しては可溶性を示す化合物をコンクリート又はモルタル中に生成する水溶性金属化合物からなるコンクリート又はモルタル用抗菌剤である。ポルトランドセメント、骨材、及び水からなるコンクリート又はモルタルに、水溶性金属化合物からなる抗菌剤を水溶液として添加し混練する抗菌性コンクリート又はモルタルの製造方法である。硬化後のコンクリート又はモルタルの表面から、水溶性金属化合物からなる抗菌剤の水溶液を含浸する硬化コンクリート又はモルタルの抗菌化処理方法が記載されている。
に関する。
工程1:請求項1〜6の何れか1項記載の水硬性組成物を調製する工程
工程2:工程1で得られた水硬性組成物を型枠に充填する工程。
工程3:工程2で型枠に充填した水硬性組成物を、遠心力をかけて型締めする工程。
工程4:工程3で型締めした水硬性組成物を型枠中で凝結させる工程。
工程5:工程4で凝結した水硬性組成物を型枠中で蒸気養生する工程。
<(A)成分>
(A)成分は、スルファミン酸、及びスルファミン酸塩から選ばれる1種以上の化合物である。スルファミン酸塩は、カルシウム塩などのアルカリ土類金属塩が挙げられる。水硬性組成物の強度向上と遠心成型性の観点から、(A)成分は、スルファミン酸塩が好ましく、スルファミン酸のアルカリ土類金属塩がより好ましく、スルファミン酸カルシウムが更に好ましい。
本発明の遠心成型用水硬性組成物に使用される水硬性粉体とは、水和反応により硬化する物性を有する粉体のことであり、セメント、石膏等が挙げられる。好ましくは普通ポルトランドセメント、ビーライトセメント、中庸熱セメント、早強セメント、超早強セメント、耐硫酸塩セメント等のセメントである。また、セメント等に高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどのポゾラン作用及び/または潜在水硬性を有する粉体や、石粉(炭酸カルシウム粉末)等が添加された高炉スラグセメント、フライアッシュセメント、シリカフュームセメント等でもよい。
本発明の遠心成型用水硬性組成物は、骨材を含有する。骨材としては、細骨材及び粗骨材から選ばれる骨材が挙げられる。細骨材として、JIS A0203−2014中の番号2311で規定されるものが挙げられる。細骨材としては、川砂、陸砂、山砂、海砂、石灰砂、珪砂及びこれらの砕砂、高炉スラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材、軽量細骨材(人工及び天然)及び再生細骨材等が挙げられる。また、粗骨材として、JIS A0203−2014中の番号2312で規定されるものが挙げられる。例えば粗骨材としては、川砂利、陸砂利、山砂利、海砂利、石灰砂利、これらの砕石、高炉スラグ粗骨材、フェロニッケルスラグ粗骨材、軽量粗骨材(人工及び天然)及び再生粗骨材等が挙げられる。細骨材、粗骨材は種類の違うものを混合して使用しても良く、単一の種類のものを使用しても良い。
本発明の遠心成型用水硬性組成物は、硬化体の強度及び遠心成型性の観点から、(A)成分の含有量が水硬性粉体100質量部に対して0.01質量部以上、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.08質量部以上、そして、0.3質量部以下、好ましくは0.25質量部以下、より好ましくは0.2質量部以下である。
[GPC条件]
カラム:G4000SWXL+G2000SWXL(東ソー株式会社)
溶離液:30mM CH3COONa/CH3CN=6/4
流量:0.7ml/min
検出:UV280nm
サンプルサイズ:0.2mg/ml
標準物質:西尾工業(株)製 ポリスチレンスルホン酸ソーダ換算(単分散ポリスチレンスルホン酸ナトリウム:分子量、206、1,800、4,000、8,000、18,000、35,000、88,000、780,000)
検出器:東ソー株式会社 UV−8020
また、本発明の遠心成型用水硬性組成物がコンクリートの場合、細骨材の使用量は、型枠等への充填性を向上する観点から、好ましくは500kg/m3以上、より好ましくは600kg/m3以上、更に好ましくは700kg/m3以上であり、そして、好ましくは1000kg/m3以下、より好ましくは900kg/m3以下である。
本発明の遠心成型用水硬性組成物がモルタルの場合、細骨材の使用量は、好ましくは800kg/m3以上、より好ましくは900kg/m3以上、更に好ましくは1000kg/m3以上であり、そして、好ましくは2000kg/m3以下、より好ましくは1800kg/m3以下、更に好ましくは1700kg/m3以下である。
次の工程1〜5を含む水硬性組成物の硬化体の製造方法。
工程1:請求項1〜6の何れか1項記載の水硬性組成物を調製する工程
工程2:工程1で得られた水硬性組成物を型枠に充填する工程。
工程3:工程2で型枠に充填した水硬性組成物を、遠心力をかけて型締めする工程。
工程4:工程3で型締めした水硬性組成物を型枠中で凝結させる工程。
工程5:工程4で凝結した水硬性組成物を型枠中で蒸気養生する工程。
更に、工程5では、前養生を行った後、蒸気養生を行うことが好ましい。例えば、水硬性組成物が充填された型枠の周囲温度(以下、周囲温度ということもある)を、室温、好ましくは10℃以上40℃以下とし、1時間以上4時間以下、放置する前養生を行った後、周囲温度を40℃以上90℃以下、更に60℃以上90℃以下として蒸気養生を行なうことができる。
前養生は、後述の実施例、比較例では「前置き」として実施した。
前養生は、硬化体のひび割れによる強度低下を抑える観点から、1時間以上が好ましい。
工程6:工程5の後、水硬性組成物を冷却して、型枠から脱型する工程。
工程7:工程6で得られた水硬性組成物の硬化体を常温常圧で養生する工程。
蒸気養生は、水硬性組成物が充填された型枠の周囲に水蒸気を適用した状態で所定の温度で一定時間保持して行われる。水蒸気を適用後、(1)所定の温度に到達させるまでの温度上昇期間、(2)所定の温度で一定時間保持する期間、及び、(3)所定の温度で一定時間保持した後、温度下降期間を、蒸気養生の期間としてよい。
昇温速度は、硬化体のひび割れによる強度低下を抑える観点から、1時間当たり20℃以下が好ましい。
好ましい条件の一例を挙げれば、水硬性組成物が充填された型枠を、周囲温度が、室温、例えば10℃以上30℃以下で3時間放置(前養生)し、1時間あたり20℃の昇温速度で周囲温度を70℃以上90℃以下まで昇温させ、その昇温した70℃以上90℃以下の温度を2時間以上6時間以下保持し、次いで、1時間あたり10℃の降温速度で周囲温度を室温、例えば20℃まで冷却し(工程5)、その温度で20時間以上30時間以下放置した後に成型体を脱型する(工程6)方法が挙げられる。
また、更に180℃程度のオートクレーブ養生を行なう事も可能である。
[(A)成分]
スルファミン酸カルシウム:スルファミン酸(和光純薬工業(株)製、純度98%以上)と、水酸化カルシウム(和光純薬工業(株)製、純度98%以上)とを、スルファミン酸/水酸化カルシウム=2/1のモル比で含有する水溶液(濃度0.5質量%)を、スルファミン酸カルシウム換算の添加量が表中の数値となるように用いた。
[(B)成分]
ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物(表中、NSFと表記した):重量平均分子量20,000(花王株式会社製、マイテイ150)
重量平均分子量は、前記条件のGPCにて測定を行なった。
[(C)成分]
グリセリン:花王(株)製、純度98%以上
[(D)成分]
スクロース:和光純薬工業(株)製、純度98%以上
グルコン酸Na:和光純薬工業(株)製、純度98%以上
W:和歌山市水道水
C:早強ポルトランドセメント:太平洋セメント(株)製普通ポルトランドセメント/住友大阪セメント(株)製普通ポルトランドセメント=50/50(質量比)の混合セメント
S:細骨材、城陽産 山砂
G:粗骨材、家島産 砕石(密度:2.60g/cm3)
(1)モルタルの評価
(1−1)評価用モルタルの調製
表1aに示す配合条件でモルタルを製造した。具体的には、パン型ミキサーを用いて、セメント(C)、細骨材(S)、配合する場合は高強度混和材(P)を投入し空練りを15秒間行い、(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分を含む練り水(W)を加え低速回転にて300秒間混練して遠心成形用モルタルを調製した(工程1)。Wの量が表1aのWの量である。
なお、(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分のセメント100質量部に対する有効分の添加量(質量部)は表2の通りである。
前記(1−1)で得られた評価用モルタルを用いて、7日強度測定用の硬化体を製造した。
JIS A1132に従い、円柱型プラモールド(内径:5cm、高さ10cm)の型枠に、二層詰め方式によりモルタルを充填した。20℃で1時間、前置きした後、20℃/時間の割合で60℃まで昇温し、60℃で4時間保持して蒸気養生を行った。その後、常温(20℃)まで自然冷却し、大気中で養生を行い、モルタル硬化体を得た。この養生を維持し、前記(1−1)で最初にセメントと水とが接してから7日後に、それぞれの硬化体について、JIS A1108に基づいて硬化体の圧縮応力を測定し、圧縮強度を求めた。これらの結果を表2示した。なお、ここで得られた圧縮強度は、遠心成形して得た硬化体の圧縮強度と相関する。
(2−1)評価用コンクリートの調製
表1bに示す配合条件で0.03m3のコンクリートを製造した。具体的には、2軸ジクロスミキサーを用いて、セメント(C)、細骨材(S)、粗骨材(G)を投入し空練りを30秒間行い、(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分を含む練り水(W)を加え低速回転にて300秒間混練して遠心成形用コンクリートを調製した(工程1)。Wの量が表1bのWの量である。
なお、(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分のセメント100質量部に対する有効分の添加量(質量部)は表2の通りである。
(2−2−1)
前記(2−1)で得られた遠心成形用コンクリートを用いて本発明の工程2〜5、更に工程6、7を行うことで、遠心成形性評価用の硬化体を製造した。
調製30分後の遠心成形用コンクリートを遠心成形型枠(内径20cm、外径25cm、高さ40cm)に入れて(工程2)、初速が1Gで3分間、二速が3Gで3分間、三速が7Gで2分間、四速が15Gで2分間、五速が25Gで2分間の条件で遠心締め固めを行った(工程3)。その後、20℃で4時間、前置きした後(工程4)、20℃/時間の割合で60℃まで昇温し、60℃で4時間して蒸気養生を行った(工程5)。その後、常温(20℃)まで自然冷却し、脱型後、前記(2−1)で最初にセメントと水とが接してからの期間が7日間となるように、大気中で養生を行い(工程6、7)、筒状のコンクリート硬化体(内径12cm、外径20cm、高さ30cm)を得た。
前記(2−2−1)で得られた硬化体について、JIS A1108に基づいて硬化体の圧縮応力を測定し、7日後の圧縮強度を求めた。その結果を表2に示した。
前記(2−2−1)で得られた硬化体について、筒状のコンクリート硬化体の上端面の部分の厚み(mm)を、4箇所測定し、4箇所の厚みの標準偏差を算出し、以下の基準で遠心成型性を評価した。結果を表2に示した。
○:筒状の硬化体の4箇所の厚み(mm)の標準偏差が1未満
×:筒状の硬化体の4箇所の厚み(mm)の標準偏差が1以上
Claims (7)
- (A)スルファミン酸、及びスルファミン酸塩から選ばれる1種以上の化合物〔以下、(A)成分という〕と、水硬性粉体と、骨材と、水とを含有し、(A)成分の含有量が水硬性粉体100質量部に対して0.01質量部以上0.2質量部以下である、遠心成型用水硬性組成物。
- (B)ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩〔以下、(B)成分という〕を、水硬性粉体100質量部に対して0.5質量部以上1.0質量部以下含有する、請求項1に記載の遠心成型用水硬性組成物。
- (A)成分と(B)成分の質量比(A)/(B)が0.005以上0.5以下である、請求項2に記載の遠心成型用水硬性組成物。
- (C)グリセリン〔以下、(C)成分という〕を、水硬性粉体100質量部に対して0.01質量部以上0.2質量部以下含有する、請求項1〜3の何れか1項記載の遠心成型用水硬性組成物。
- (D)スクロース、グルコン酸及びグルコン酸塩から選ばれる一種以上の化合物〔以下、(D)成分という〕を、水硬性粉体100質量部に対して0.001質量部以上0.1質量部以下含有する、請求項1〜4の何れか1項記載の遠心成型用水硬性組成物。
- (C)成分と(D)成分の質量比(C)/(D)が1.0以上100以下である、請求項4を引用する請求項5に記載の遠心成型用水硬性組成物。
- 次の工程1〜5を含む水硬性組成物の硬化体の製造方法。
工程1:請求項1〜6の何れか1項記載の水硬性組成物を調製する工程
工程2:工程1で得られた水硬性組成物を型枠に充填する工程。
工程3:工程2で型枠に充填した水硬性組成物を、遠心力をかけて型締めする工程。
工程4:工程3で型締めした水硬性組成物を型枠中で凝結させる工程。
工程5:工程4で凝結した水硬性組成物を型枠中で蒸気養生する工程。
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