JP2020093960A - 無収縮モルタル組成物及び重量コンクリートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
仮に練り混ぜ可能な能力のあるミキサが存在したとしても、密度5t/m3以上の粗骨材を一体化させたコンクリートの配合設計は困難であり、粗骨材の沈降が想定され、コンクリートポンプを用いた施工箇所への圧送もほぼ不可能であると推定される。
[2] 前記膨張材が、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材と、カルシウムアルミノフェライト系膨張材とを併用してなる[1]に記載の無収縮モルタル組成物。
[3] 前記ポゾラン微粉末が、酸性シリカフュームである[1]又は[2]に記載の無収縮モルタル組成物。
[4] 前記減水剤が、メラミンスルホン酸系減水剤と、ポリカルボン酸系減水剤とを併用してなる[1]〜[3]のいずれかに記載の無収縮モルタル組成物。
[5] 前記メラミンスルホン酸系減水剤が、前記セメントと膨張材とポゾラン微粉末との合計100質量部に対して0.4〜1質量部である[4]に記載の無収縮モルタル組成物。
[6] 前記ポリカルボン酸系減水剤が、前記セメントと膨張材とポゾラン微粉末との合計100質量部に対して0.1〜0.7質量部である[4]又は[5]に記載の無収縮モルタル組成物。
[7] 前記細骨材の最大粒径が1.2mmである[1]〜[6]のいずれかに記載の無収縮モルタル組成物。
[8] 施工箇所に密度6t/m3以上の粗骨材を敷き詰める粗骨材敷詰工程と、前記粗骨材を敷き詰めた施工箇所に、請求項1〜7のいずれか1項に記載の無収縮モルタル組成物と水とを練り混ぜてなる無収縮グラウト材を充填する無収縮グラウト材充填工程とを含む、密度4t/m3以上の重量コンクリートの製造方法。
[9] 前記粗骨材の密度が7t/m3以上である[8]に記載の重量コンクリートの製造方法。
[10] 前記粗骨材が球状粗骨材である[8]又は[9]に記載の重量コンクリートの製造方法。
[11] 前記球状粗骨材の直径が、25〜40mmである[10]に記載の重量コンクリートの製造方法。
[12] 前記球状粗骨材が鉄球である[10]又は[11]に記載の重量コンクリートの製造方法。
本発明の無収縮モルタル組成物は、密度4t/m3以上の重量コンクリート製造用の無収縮モルタル組成物であって、セメントと、膨張材と、ポゾラン微粉末と、発泡剤と、減水剤と、細骨材とを含有してなる。
以下、各材料などについて説明する。なお本明細書において、セメントと膨張材とポゾラン微粉末との混合物を「結合材」ということがある。
本発明に用いるセメントとは、特に限定されるものではないが、JIS R 5210に規定されている各種ポルトランドセメント、JIS R 5211、JIS R 5212、及びJIS R 5213に規定された各種混合セメント、JISに規定された以上の混和材混入率で製造した高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、及び石灰石粉末等を混合したフィラーセメントから選ばれる一種又は二種以上等が挙げられる。
ブレーン比表面積は、JIS R 5201(セメントの物理試験方法)に準拠して求められる。
本発明に用いる膨張材は、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材、カルシウムアルミノフェライト系膨張材等が挙げられ、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材と、カルシウムアルミノフェライト系膨張材とを併用することが好ましい。
上記カルシウムサルフォアルミネート系膨張材は、モルタルの乾燥収縮収縮量の低減や、ブリーディング水の発生を抑止する役割を担う。当該膨張材の製造方法は、CaO原料、Al2O3原料、Fe2O3原料、およびCaSO4原料を所定の割合になるように配合し、電気炉やロータリーキルンなどを用いて、一般的には、1,100〜1,600℃で熱処理をして製造される。熱処理温度が1,100℃以上であることで、得られた膨張材の膨張性能が充分なものにしやすくなり、1,600℃以下であることで無水石膏の分解を抑制することができる。
本発明に用いるカルシウムアルミノフェライト系膨張材はそれ単独でも効果を発揮するが、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材と併用することにより、フロー保持性を低下させずにモルタルの乾燥収縮収縮量を低減でき、ひび割れの発生を抑制する効果がある。
本発明に用いるポゾラン微粉末とは、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームなどの潜在水硬性物質の1種または2種以上を挙げることができる。
ここで、上記水素イオン濃度とは、シリカフューム20gを、20℃の純水100gに入れ、マグネティックスタラーにて5分間攪拌した後、懸濁液中の水素イオン濃度をpHメータにより計測した値である。
本発明に用いる発泡剤は、無収縮モルタル組成物を水と練り混ぜた際にガスを発生して初期膨張させ、モルタル面の沈下を防ぐために用いるものである。
本発明に用いる減水剤は、各材料の分散を助けるとともに、練り上がったモルタルの流動性を付与する役割を担う。
本発明に用いる細骨材とは、乾燥収縮の低減や耐久性の確保の観点から重要な役割を果たす。細骨材の具体例としては、例えば、ケイ砂系、石灰石系、高炉水砕スラグ系、再生骨材系等に分類される。プレミックス製品として使用する際にはそれらの乾燥砂が好ましい。なかでも、石灰石系が好ましい。
本発明の重量コンクリートの製造方法は、施工箇所に密度6t/m3以上(好ましくは密度7t/m3以上)の粗骨材を敷き詰める粗骨材敷詰工程と、粗骨材を敷き詰めた施工箇所に、本発明の無収縮モルタル組成物と水とを練り混ぜてなる無収縮グラウト材を充填する無収縮グラウト材充填工程とを含む、密度4t/m3以上の重量コンクリートの製造方法である。
当該工程では、施工箇所に粗骨材を敷き詰める。敷き詰め方としては粗骨材が互いに接触するように詰めることが好ましい。施工箇所によっては、2段重ね以上の構成となってもよい。ここで、粗骨材としては、粒銑、鉄球等が挙げられるが、球状粗骨材であることが好ましい。
また、密度4t/m3以上の重量コンクリートを容易に作製する観点から、球状粗骨材の密度は、7t/m3以上であることが好ましく、7.5t/m3以上であることがより好ましい。
なお、直径25〜40mmである球状粗骨材は、全体の球状粗骨材のうち、主構成成分となっていることが好ましく、全体の球状粗骨材となっていることがより好ましい。
本発明の無収縮モルタル組成物は、水と練り混ぜることで無収縮グラウト材とすることができる。このときの練り混ぜ水量は、結合材100質量部に対して35〜45質量部が好ましい。この範囲であることで、流動性が大きく低下したり、強度が低下するのを防ぐことできる。
「実験例1」
セメントと膨張材とポゾラン微粉末からなる結合材100部に対して、ポゾラン微粉末(α)4部、発泡剤0.0015部、減水剤(イ)0.6部、減水剤(ロ)0.3部、細骨材100部、および表1に示す膨張材を加えて無収縮モルタル組成物を調製した。この無収縮モルタル組成物の結合材100部に対して、水を40部加えて練り混ぜ、その後、流動性、ブリーディング率、乾燥収縮性、および圧縮強度を測定した。結果を表1に併記する。
・セメント:普通ポルトランドセメント、市販品
・膨張材(A):カルシウムサルフォアルミネート系膨張材、ブレーン比表面積9000cm2/g、市販品
・膨張材(B):カルシウムアルミノフェライト系膨張材、CaO原料、Al2O3原料、Fe2O3原料、及びCaSO4原料を熱処理して得られた、遊離石灰、カルシウムアルミノフェライト及び無水石膏を含有する膨張物質。ブレーン値3600cm2/g、市販品
・ポゾラン微粉末(α):酸化ジルコニウムを含有するシリカフューム(酸性シリカフューム)、酸化ジルコニウムの含有率5%、BET比表面積10m2/g、pH3.0、平均粒子径:1μm以下、市販品
・発泡剤:アルミニウム粉末(表面処理品)、市販品
・減水剤(イ):メラミンスルホン酸系減水剤、粉末、市販品
・減水剤(ロ):ポリカルボン酸系減水剤、粉末、市販品
・細骨材:石灰石系、最大粒径1.2mm、市販品
・流動性:JSCE−F 541に準拠した。J14漏斗流下値、練り上がり直後、2時間経過後に測定。
・ブリーディング率:JSCE−F 542に準拠した。
・乾燥収縮性:JIS A 1129−3に準拠した。無拘束法、温度20℃−湿度60%気乾養生、材齢28日。
・圧縮強度:JSCE−G 505に準拠した。供試体サイズφ50×100mm、水中養生、材齢28日。
セメントと膨張材とポゾラン微粉末からなる結合材100部に対して、膨張材(A)3部、膨張材(B)2部、発泡剤0.0015部、減水剤(イ)0.6部、減水剤(ロ)0.3部、細骨材100部、および表2に示すポゾラン微粉末を加えて無収縮モルタル組成物を調製したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表2に併記する。
・ポゾラン微粉末(β):高炉スラグ、密度2.92g/cm3、比表面積11090cm2/g、市販品
・ポゾラン微粉末(γ):フライアッシュ、密度2.27g/cm3、比表面積3526cm2/g、市販品
セメントと膨張材とポゾラン微粉末からなる結合材100部に対して、膨張材(A)3部、膨張材(B)2部、ポゾラン微粉末(α)4部、減水剤(イ)0.6部、減水剤(ロ)0.3部、細骨材100部、および表3に示す発泡剤を加えて無収縮モルタル組成物を調製し、膨張収縮率を測定したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表3に併記する。
・膨張収縮率:土木学会JSCE−F 533に準拠した。材齢7日とした。
セメントと膨張材とポゾラン微粉末からなる結合材100部に対して、膨張材(A)3部、膨張材(B)2部、ポゾラン微粉末(α)4部、発泡剤0.0015部、細骨材100部、および表4に示す減水剤を加えて無収縮モルタル組成物を調整し、凝結時間を測定したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表4に併記する。
・凝結時間:土木学会JSCE−D 102に準拠した。終結時間のみ測定。
セメントと膨張材とポゾラン微粉末からなる結合材100部に対して、膨張材(A)3部、膨張材(B)2部、ポゾラン微粉末(α)4部、発泡剤0.0015部、減水剤(イ)0.6部、減水剤(ロ)0.3部、および表5に示す細骨材を加えて無収縮モルタル組成物を調製したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表5に併記する。
φ150×300mmの型枠内に、表6に示す重量粗骨材を型枠上部まで投入した。その後、実験No.1−5の無収縮グラウト材を型枠内に充填し、作製した供試体の乾燥単位容積質量を測定した。結果を表6に併記する。
・重量粗骨材(I):鉄球、密度7.85t/m3、直径約30mm、真円形状、市販品
・重量粗骨材(II):粒銑、密度6t/m3、直径10〜25mm、不均一形状、市販品
<試験方法>
・乾燥単位容積質量:JASS 5N T−601に準拠した。
Claims (12)
- 密度4t/m3以上の重量コンクリート製造用の無収縮モルタル組成物であって、
セメントと、膨張材と、ポゾラン微粉末と、発泡剤と、減水剤と、細骨材とを含有してなる無収縮モルタル組成物。 - 前記膨張材が、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材と、カルシウムアルミノフェライト系膨張材とを併用してなる請求項1に記載の無収縮モルタル組成物。
- 前記ポゾラン微粉末が、酸性シリカフュームである請求項1又は2に記載の無収縮モルタル組成物。
- 前記減水剤が、メラミンスルホン酸系減水剤と、ポリカルボン酸系減水剤とを併用してなる請求項1〜3のいずれか1項に記載の無収縮モルタル組成物。
- 前記メラミンスルホン酸系減水剤が、前記セメントと膨張材とポゾラン微粉末との合計100質量部に対して0.4〜1質量部である請求項4に記載の無収縮モルタル組成物。
- 前記ポリカルボン酸系減水剤が、前記セメントと膨張材とポゾラン微粉末との合計100質量部に対して0.1〜0.7質量部である請求項4又は5に記載の無収縮モルタル組成物。
- 前記細骨材の最大粒径が1.2mmである請求項1〜6のいずれか1項に記載の無収縮モルタル組成物。
- 施工箇所に密度6t/m3以上の粗骨材を敷き詰める粗骨材敷詰工程と、
前記粗骨材を敷き詰めた施工箇所に、請求項1〜7のいずれか1項に記載の無収縮モルタル組成物と水とを練り混ぜてなる無収縮グラウト材を充填する無収縮グラウト材充填工程とを含む、密度4t/m3以上の重量コンクリートの製造方法。 - 前記粗骨材の密度が7t/m3以上である請求項8に記載の重量コンクリートの製造方法。
- 前記粗骨材が球状粗骨材である請求項8又は9に記載の重量コンクリートの製造方法。
- 前記球状粗骨材の直径が、25〜40mmである請求項10に記載の重量コンクリートの製造方法。
- 前記球状粗骨材が鉄球である請求項10又は11に記載の重量コンクリートの製造方法。
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