JP5278265B2 - Self-healing concrete admixture, method for producing the same, and self-healing concrete material using the admixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自己修復コンクリート混和材、その製造方法及び該混和材を用いた自己修復コンクリート材料に関し、特にモルタル又はコンクリート構造物の長期耐久性を確保するため、コンクリートに発生したひび割れを自己修復することができる、自己修復コンクリート混和材、その製造方法及び該混和材を用いた自己修復コンクリート材料に関する。 The present invention relates to a self-repairing concrete admixture, a method for producing the same, and a self-repairing concrete material using the admixture, and particularly self-repairs cracks generated in concrete in order to ensure long-term durability of a mortar or a concrete structure. The present invention relates to a self-repairing concrete admixture, a method for producing the same, and a self-repairing concrete material using the admixture.
モルタル、コンクリート等の水和硬化物は、圧縮に対する耐力は大きい一方で引張に対する耐力は小さいため、水和硬化物に引張応力が作用したり、温度変化や乾燥によって体積変化が生じるとひび割れが生じ易いといった欠点がある。
鉄筋コンクリート構造物にひび割れが発生すると、美観を損なうばかりでなく、大気中の炭酸ガスや雨水等がひび割れ面からコンクリート内部に浸透し、埋設された鉄筋を腐食させ、構造的な欠陥の原因ともなり得る。そのため、過度なひび割れの発生に対しては、防水工、止水工などの補修が行われてきた。
しかしながら、このようなひび割れの補修は、コンクリートの材料単価に比べると遥かに高いコストが係り、鉄筋コンクリート構造物の維持管理費を増大させるという問題がある。
Hydrated cured products such as mortar and concrete have a high resistance to compression but a low resistance to tension. Therefore, cracking occurs when tensile stress acts on the hydrated cured product or when volume changes due to temperature change or drying. There is a drawback that it is easy.
When cracks occur in a reinforced concrete structure, not only the appearance is impaired, but carbon dioxide and rainwater in the atmosphere penetrate into the concrete from the cracked surface, corrode the embedded reinforcing steel, and cause structural defects. obtain. For this reason, repairs such as waterproofing and waterproofing have been carried out for excessive cracking.
However, such crack repair has a problem that it costs much higher than the unit cost of concrete and increases the maintenance cost of the reinforced concrete structure.
このような問題を解決する手段として、特開平９−８６９８３号公報（特許文献１）には、骨材として未水和のセメントクリンカーを含む自己修復性水和硬化物が開示されている。
また、特開２００３−２６７７６５号公報（特許文献２）には、打設後に硬化した時点において、セメントを含む粉体の未反応部分が残存するように構成したコンクリートが開示されており、その具体的な手段としては、水に対するセメント量を増加させること等が開示されている。
As means for solving such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-86983 (Patent Document 1) discloses a self-repairing hydrated cured product containing an unhydrated cement clinker as an aggregate.
Further, JP 2003-267765 A (Patent Document 2) discloses a concrete configured such that an unreacted portion of a powder containing cement remains at the time when it is hardened after being placed. As a practical means, increasing the amount of cement with respect to water is disclosed.
しかしながら、上述の水和硬化物にセメントクリンカーを配合する方法では、石膏成分が不足し、急結、瞬結の虞や、得られる水和硬化物の流動性に悪影響を与える虞がある。
さらに、配合するセメントクリンカーの粒径が大きすぎると、局所的に発生するひび割れを修復できない可能性があり、粒径が小さすぎると、反応性が高すぎるため、ひび割れ発生の時点では水和がほぼ完了してしまい、セメントクリンカーがひび割れ修復に寄与できない可能性がある。
また、水に対するセメント量を増加させる方法では、得られる水和硬化物の自己治癒能力が不十分であった。
However, in the method of blending cement clinker with the above-mentioned hydrated cured product, the gypsum component is insufficient, and there is a risk of rapid or instantaneous setting, or the fluidity of the resulting hydrated cured product may be adversely affected.
Furthermore, if the particle size of the cement clinker to be blended is too large, there is a possibility that locally generated cracks cannot be repaired.If the particle size is too small, the reactivity is too high. It is almost complete and the cement clinker may not be able to contribute to crack repair.
Moreover, in the method of increasing the amount of cement with respect to water, the self-healing ability of the obtained hydrated cured product was insufficient.
本発明の目的は、上述した問題点を解消し、コンクリート構造物に発生したひび割れを、人的な補修等を施す必要なく自己修復することができ、コンクリート構造物の長期耐久性を高めることができる、ひび割れ自己修復コンクリート混和材、その製造方法及び当該コンクリート混和材を使用した、ひび割れ自己修復コンクリート材料を提供することである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to self-repair cracks generated in a concrete structure without the need for human repair, etc., and to improve the long-term durability of the concrete structure. It is possible to provide a crack self-repairing concrete admixture, a method for producing the same, and a crack self-repairing concrete material using the concrete admixture.
上記課題を解決するため、本発明のひび割れ自己修復コンクリート混和材は、セメント（Ａ）と、該セメント（Ａ）の水和に必要な理論水量未満の水と、ケイフッ化マグネシウムとを含有し、平均粒径が３０〜５０μｍの造粒物であることを特徴とする、ひび割れ自己修復コンクリート混和材である。
好適には、上記本発明のひび割れ自己修復コンクリート混和材において、前記セメント（Ａ）の水和に必要な理論水量未満の水は、該セメント（Ａ）１００質量部に対して５〜２５質量部で含有されることを特徴とする、ひび割れ自己修復コンクリート混和材である。
更に好適には、上記本発明の自己修復コンクリート混和材において、ケイフッ化マグネシウムは、該理論水量未満の水１００質量部に対して、１０〜３０質量部で含有されることを特徴とする、ひび割れ自己修復コンクリート混和材である。
In order to solve the above problems, the crack self-repairing concrete admixture of the present invention contains cement (A), water less than the theoretical amount of water necessary for hydration of the cement (A), and magnesium silicofluoride, It is a crack self-repairing concrete admixture characterized by being a granulated product having an average particle size of 30 to 50 μm.
Preferably, in the cracked self-healing concrete admixture of the present invention, the amount of water less than the theoretical water amount necessary for hydration of the cement (A) is 5 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement (A). It is a crack self-repairing concrete admixture characterized by being contained in
More preferably, in the self-repairing concrete admixture according to the present invention, the magnesium silicofluoride is contained in an amount of 10 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water less than the theoretical amount of water. Self-healing concrete admixture.
本発明のひび割れ自己修復コンクリート混和材の製造方法は、セメント（Ａ）と、該セメント（Ａ）の水和に必要な理論水量未満の水に予めケイフッ化マグネシウムを溶解したものを添加して均一に混合撹拌した後、３日以上気中養生して該セメント（Ａ）の水和反応を進行させることにより、平均粒径が３０〜５０μｍの造粒物とすることを特徴とする、ひび割れ自己修復コンクリート混和材の製造方法である。 The method for producing a crack self-repairing concrete admixture according to the present invention is performed by adding cement (A) and magnesium silicofluoride previously dissolved in less than the theoretical amount of water necessary for hydration of the cement (A). Self-curing for 3 days or more after mixing and stirring to advance the hydration reaction of the cement (A), thereby forming a granulated product having an average particle size of 30 to 50 μm. This is a method for producing a restoration concrete admixture.
本発明のひび割れ自己修復コンクリート材料は、セメント（Ｂ）と、上記本発明の自己修復コンクリート混和材と、水とを含有し、前記セメント（Ｂ）１００質量部に対して前記自己修復コンクリート混和材を１０〜３０質量部含有することを特徴とする、ひび割れ自己修復コンクリート材料である。
好適には、本発明のひび割れ自己修復コンクリート材料において、該細骨材と前記自己修復コンクリート混和材との配合が、質量比で１０：９０〜２０：８０であることを特徴とする、ひび割れ自己修復コンクリート材料である。
The crack self-repairing concrete material of the present invention contains cement (B), the self-repairing concrete admixture of the present invention, and water, and the self-repairing concrete admixture with respect to 100 parts by mass of the cement (B). It is a crack self-repairing concrete material characterized by containing 10-30 mass parts.
Preferably, in the crack self-repairing concrete material of the present invention, the composition of the fine aggregate and the self-repairing concrete admixture is 10:90 to 20:80 by mass ratio, It is a restoration concrete material.
本発明のひび割れ自己修復コンクリート混和材及び該混和材を含むコンクリート材料は、人的な補修等を施す必要なく、発生したひび割れを自己修復することができ、コンクリート構造物の長期耐久性を高めることができる。
従って、コンクリート構造物のひび割れ等の劣化を定期的に管理して補修を行う必要もなく、補修のための特殊な装置や補修期間は不要となり、コンクリート構造物の管理が簡便となって、長期供用性を向上させることが可能となる。
また、本発明のひび割れ自己修復コンクリート混和材の製造方法は、上記本発明の自己修復コンクリート混和材を効率よく製造することができる。
The crack self-repairing concrete admixture of the present invention and the concrete material containing the admixture can self-repair cracks generated without the need for human repair, etc., and enhance the long-term durability of the concrete structure. Can do.
Therefore, it is not necessary to periodically manage and repair deterioration such as cracks in the concrete structure, no special equipment or repair period is required, and the management of the concrete structure is simplified and long-term. Usability can be improved.
Moreover, the manufacturing method of the crack self-repairing concrete admixture of this invention can manufacture the said self-repairing concrete admixture of this invention efficiently.
本発明のひび割れ自己修復コンクリート混和材及び該混和材を用いたコンクリート材料について以下に説明する。
本発明の自己修復コンクリート混和材は、セメント（Ａ）と、該セメント（Ａ）の水和に必要な理論水量未満の水と、ケイフッ化マグネシウムとを含有し、平均粒径が３０〜５０μｍの造粒物である。
このような水和反応が未反応の部分を保有している造粒物を、コンクリート用の混和材として用いることで、該造粒物内の水和反応未反応部分が、水の共存下で水和反応を呈して生成される水和物が、コンクリート構造物に発生したひび割れ部に充填されることで、コンクリート構造物に発生したひび割れを自己修復することができる。
The crack self-repairing concrete admixture of the present invention and the concrete material using the admixture will be described below.
The self-repairing concrete admixture of the present invention contains cement (A), less than the theoretical water amount necessary for hydration of the cement (A), and magnesium silicofluoride, and has an average particle size of 30 to 50 μm. It is a granulated product.
By using a granulated product in which such a hydration reaction unreacted part is used as an admixture for concrete, the unreacted part of the hydration reaction in the granulated product is in the presence of water. The hydrate produced by the hydration reaction is filled in the cracked portion generated in the concrete structure, so that the crack generated in the concrete structure can be self-repaired.
本発明の自己修復コンクリート混和材に含まれるセメント（Ａ）としては、例えば、普通、中庸熱、低熱、早強、超早強、耐硫酸塩など各種ポルトランドセメント、高炉セメントやフライアッシュセメントおよびシリカセメントなどの混合セメントなどから少なくとも一種を挙げることができ、具体的には、ＪＩＳ Ｒ ５２１０、ＪＩＳ Ｒ ５２１１、ＪＩＳ Ｒ ５２１２、ＪＩＳ Ｒ ５２１３等で規定されたポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等が挙げられる。
また、好適には、ＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定された低熱ポルトランドセメントが好ましい。
Examples of the cement (A) contained in the self-healing concrete admixture of the present invention include various portland cements such as normal, moderately hot, low heat, early strength, ultra-early strength, sulfate resistance, blast furnace cement, fly ash cement and silica. Examples thereof include at least one of mixed cements such as cement, and specifically, Portland cement, blast furnace cement, silica cement, fly specified by JIS R 5210, JIS R 5211, JIS R 5212, JIS R 5213, and the like. Examples include ash cement.
Moreover, the low heat Portland cement prescribed | regulated to JISR5210 is preferable suitably.
更に本発明の上記混和材には、水が配合され、該水は、前記セメント（Ａ）の水和に必要な理論水量未満の量で含有される。従って、得られる混和材は、未水和反応部分を内在させることになる。
ここで、混和材を構成するセメント（Ａ）の水和に必要な理論水量とは、該セメント（Ａ）全てが水和した場合の化学的結合水の量と、該セメント粒子（Ａ）と水とが反応する際に水和物に内包されて物理的に固定化される水量とを合計したものをいう。
好ましくは、水の配合量は、混和材を構成する上記セメント（Ａ）１００質量部に対して、水５〜２５質量部を含有させて得られるものが望ましく、更に水５〜１０質量部を含有させて得られるものがより好ましく、水５〜７質量部を含有させて得られるものがさらに好ましい。該セメント（Ａ）に含有させる水の量が５質量部以上であると、該セメント（Ａ）の水和反応活性が十分に低下し、２５質量部以下であると、得られるコンクリート混和材に未反応部分が残るため、いずれにしても本発明の効果が顕著に発揮される。
Furthermore, water is mix | blended with the said admixture of this invention, and this water is contained in the quantity less than the theoretical water quantity required for the hydration of the said cement (A). Therefore, the obtained admixture contains the unhydrated reaction part.
Here, the theoretical water amount necessary for hydration of the cement (A) constituting the admixture is the amount of chemically bound water when all of the cement (A) is hydrated, and the cement particles (A). The total amount of water that is contained in a hydrate and physically immobilized when water reacts.
Preferably, the amount of water is preferably obtained by containing 5 to 25 parts by mass of water with respect to 100 parts by mass of the cement (A) constituting the admixture, and further 5 to 10 parts by mass of water. What is obtained by making it contain is more preferable, and what is obtained by containing 5-7 mass parts of water is further more preferable. When the amount of water contained in the cement (A) is 5 parts by mass or more, the hydration reaction activity of the cement (A) is sufficiently reduced, and when it is 25 parts by mass or less, the resulting concrete admixture Since any unreacted portion remains, the effect of the present invention is remarkably exhibited in any case.
更に本発明の混和材には、ケイフッ化マグネシウムが含有される。ケイフッ化マグネシウムは、本発明の混和材のひび割れ自己修復機能を更に高めることができる。これは、本発明の混和材の水和ポテンシャルを温存させるケイフッ化マグネシウムによる水和抑制作用とケイフッ化マグネシウムに由来して生成される珪酸カルシウム水和物による結晶増殖効果によるものである。使用できるケイフッ化マグネシウムについては特に限定されず、試薬や工業用品等、任意のものを適用することができる。
その配合量は、前記配合される該理論水量未満の水１００質量部に対して、１０〜３０質量部で含有されることが、本発明の効果をより顕著に発現する。
ケイフッ化マグネシウムの配合量が１０質量部満ではケイフッ化マグネシウムによる自己修復機能の効果が十分に発現することができず、また３０質量部を超えると当該水に溶解しないケイフッ化マグネシウムが水和遅延を引き起こすため好ましくない。
Further, the admixture of the present invention contains magnesium silicofluoride. Magnesium silicofluoride can further enhance the crack self-healing function of the admixture of the present invention. This is due to the hydration-inhibiting action by magnesium silicofluoride that preserves the hydration potential of the admixture of the present invention and the crystal growth effect by calcium silicate hydrate produced from magnesium silicofluoride. The magnesium silicofluoride that can be used is not particularly limited, and any reagent such as a reagent or industrial product can be applied.
The compounding amount of 10 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water less than the theoretical water amount to be compounded expresses the effects of the present invention more remarkably.
When the amount of magnesium silicofluoride is less than 10 parts by mass, the effect of self-healing function by magnesium silicofluoride cannot be fully expressed, and when it exceeds 30 parts by mass, the magnesium silicofluoride that does not dissolve in the water is delayed in hydration This is not preferable because
本発明の混和材は、含有されるセメント粒子が凝集・結合した２次粒子状となる。従って、含有されるセメント（Ａ）の平均粒径が一般的に１０μｍ程度であるのに対し、本発明の混和材の平均粒径は３０〜５０μｍである。
なお、本発明において、平均粒径とは、レーザー回折・散乱法（マイクロトラック法）によって測定した粒度分布の数平均粒径をいう。
The admixture of the present invention is in the form of secondary particles in which the contained cement particles are aggregated and bonded. Therefore, the average particle size of the cement (A) contained is generally about 10 μm, whereas the average particle size of the admixture of the present invention is 30 to 50 μm.
In the present invention, the average particle diameter means the number average particle diameter of the particle size distribution measured by a laser diffraction / scattering method (microtrack method).
上記本発明の混和材の製造方法は、前記セメント（Ａ）と、該セメント（Ａ）の水和に必要な理論水量未満の水と、ケイフッ化マグネシウムとを均一に混合して、気中養生することで、平均粒径が３０〜５０μｍの粒状物とすることにより製造される。
ケイフッ化マグネシウムは、セメント（Ａ）や水と同時に混合しても、また予め水にケイフッ化マグネシウムを溶解させたものをセメント（Ａ）に混合しても、前記材料が均一に混合できればいずれの方法を用いてもかまわない。各原料の配合量は、上記した通りである。
The method for producing the admixture of the present invention comprises the above-described cement (A), water less than the theoretical water amount required for hydration of the cement (A), and magnesium silicofluoride are uniformly mixed to cure in air. By doing so, it is manufactured by making a granular material having an average particle diameter of 30 to 50 μm.
Magnesium silicofluoride can be mixed with cement (A) or water at the same time, or can be mixed with cement (A) in which magnesium silicofluoride is previously dissolved in water as long as the material can be mixed uniformly. The method may be used. The amount of each raw material is as described above.
次いで、各原料を均一に混練りした後、気中で３日間以上養生する。
ここで、該気中養生は、２０℃、湿度６０％の空気中での養生を基準とする。かかる気中養生をすることで、該セメント（Ａ）の水和反応を進行させることにより、平均粒径が３０〜５０μｍの造粒物とする。
前記気中養生は、３日以上、好ましくは７〜２８日間、水和を進行して得られるものが好ましく、特に、７〜１４日間気中養生してセメント（Ａ）の水和を進行させて得られるものを適用することが更に好ましい。該セメント（Ａ）に該量の水を配合してからの水和期間が３日間以上であると、該セメント（Ａ）の反応活性が十分に低下するため、本願発明の効果がより顕著に発揮される。
Next, after each material is uniformly kneaded, it is cured in the air for 3 days or more.
Here, the air curing is based on curing in air at 20 ° C. and humidity 60%. By carrying out such air curing, the hydration reaction of the cement (A) is advanced to obtain a granulated product having an average particle size of 30 to 50 μm.
The air curing is preferably obtained by proceeding with hydration for 3 days or more, preferably 7 to 28 days, and in particular, curing for 7 to 14 days to promote hydration of the cement (A). It is more preferable to apply what is obtained. If the hydration period after adding this amount of water to the cement (A) is 3 days or more, the reaction activity of the cement (A) is sufficiently reduced, so the effect of the present invention is more remarkable. Demonstrated.
かかる期間、前記気中養生を行なうことにより、セメント粒子（Ａ）が凝集・結合した２次粒子状となる。該粒状物は、セメント（Ａ）の平均粒径が一般的に１０μｍ程度であるのに対し、平均粒径が３０〜５０μｍとなる、本発明の混和材が得られる。 By performing the above-mentioned air curing for such a period, secondary particles are formed in which the cement particles (A) are aggregated and bonded. As for the granular material, the average particle diameter of the cement (A) is generally about 10 μm, whereas the average particle diameter is 30 to 50 μm.
上記本発明のひび割れ自己修復コンクリート混和材を、コンクリート原料として含有することで、本発明のひび割れ自己修復コンクリート材料が得られる。
すなわち、本発明のひび割れ自己修復コンクリート材料は、セメント（Ｂ）、上記本発明の自己修復コンクリート混和材、細骨材及び水を含有し、前記セメント（Ｂ）１００質量部に対して前記自己修復コンクリート材料を１０〜３０質量部含有することを特徴とする、ひび割れ自己修復コンクリート材料である。
該混和材は、コンクリート材料中に粒状物として存在しており、該混和材には水和反応が未反応の部分を保有しているため、物を、コンクリート用の混和材として用いることで、該造粒物内の水和反応未反応部分が、水の共存下で水和反応を呈し、コンクリート構造物に発生したひび割れを自己修復することができる。
By containing the crack self-repairing concrete admixture of the present invention as a concrete raw material, the crack self-repairing concrete material of the present invention is obtained.
That is, the crack self-repairing concrete material of the present invention contains cement (B), the self-repairing concrete admixture of the present invention, fine aggregate and water, and the self-repairing with respect to 100 parts by mass of the cement (B). It is a crack self-repairing concrete material characterized by containing 10-30 mass parts of concrete materials.
The admixture is present as a granular material in the concrete material, and the admixture has a portion where the hydration reaction has not been reacted. Therefore, by using the material as an admixture for concrete, The unreacted portion in the granulated product exhibits a hydration reaction in the presence of water and can self-repair cracks generated in the concrete structure.
本発明のひび割れコンクリート修復コンクリート材料に用いられるセメント（Ｂ）は、上記混和材に用いられる上記各種のセメント（Ａ）を使用することができる。
また、コンクリート材料に含有されるセメント（Ｂ）は、該コンクリート材料に含有される混和材を構成するセメント（Ａ）と、同種類であっても異なるものであってもよく、任意の各種セメントを適用することができるが、好ましくは同一のセメントを使用することが望ましく、特に、ＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定された低熱ポルトランドセメントが最も好ましい。
As the cement (B) used in the cracked concrete repair concrete material of the present invention, the various cements (A) used in the admixture can be used.
In addition, the cement (B) contained in the concrete material may be the same or different from the cement (A) constituting the admixture contained in the concrete material. However, it is desirable to use the same cement, and the low heat Portland cement specified in JIS R 5210 is most preferable.
また、本発明のコンクリート材料には、上記本発明の粒状物である混和材が含まれる。
該コンクリート材料に含まれるセメント（Ｂ）と、かかる粒状物である混和材とでは、水和反応活性が異なる。
即ち、コンクリート材料中に配合されるセメント（Ｂ）と、該混和材とが共存している場合に、水との水和反応活性は、セメント（Ｂ）が優先的に反応し、該セメント（Ｂ）との反応によって、コンクリート材料を調製する際に配合される水のほとんどが消費される。従って、前記混和材の水和反応に十分な水は欠乏し、該混和材のほとんどが未反応核としてコンクリート中に残存する。
未反応核としてコンクリート中に存在する該混和材は、一旦、コンクリートにひび割れが発生すると、外部から供給される水と徐々に反応を開始し、該混和材の残存する水和未反応部分と水との反応によって析出される水和物がひび割れを埋めることで、ひび割れの自己修復が実現される。また、該混和材には、上記したように、ケイフッ化マグネシウムが含有されており、該混和材による、コンクリートのひび割れの自己修復機能が高まる。
The concrete material of the present invention includes the admixture that is the granular material of the present invention.
Hydration reaction activity differs between the cement (B) contained in the concrete material and the admixture which is such a granular material.
That is, when the cement (B) blended in the concrete material and the admixture coexist, the hydration reaction activity with water is preferentially reacted with the cement (B). The reaction with B) consumes most of the water that is blended in preparing the concrete material. Therefore, there is a lack of water sufficient for the hydration reaction of the admixture, and most of the admixture remains in the concrete as unreacted nuclei.
The admixture present in the concrete as unreacted nuclei starts to react with water supplied from the outside once cracking occurs in the concrete, and the remaining hydrated unreacted portion of the admixture and water The hydrate deposited by the reaction with buryes the cracks, thereby realizing self-repair of the cracks. Further, as described above, the admixture contains magnesium silicofluoride, and the self-repair function of concrete cracks by the admixture is enhanced.
かかる混和材のコンクリート材料中での配合割合は、セメント（Ｂ）１００質量部に対して前記自己修復コンクリート混和材を１０〜３０質量部、好ましくは２０〜３０質量部含有する。
該混和材が１０質量部未満であると、ひび割れ部分の充填が不十分となり十分な自己修復機能が発現されず、一方３０質量部を超えると、得られるひび割れ自己修復コンクリート材料の流動性が大幅に低下するので実用上好ましくない。
該混和材は、モルタルやコンクリート等のひび割れ自己修復コンクリート材料に配合される細骨材の一部又は全部と置換して用いることが該モルタルや該コンクリートの強度を管理する観点から望ましい。
The mixing ratio of the admixture in the concrete material contains 10 to 30 parts by mass, preferably 20 to 30 parts by mass of the self-repairing concrete admixture with respect to 100 parts by mass of cement (B).
When the admixture is less than 10 parts by mass, the cracks are not sufficiently filled, and a sufficient self-repair function is not exhibited. It is not preferable for practical use.
The admixture is preferably used by replacing a part or all of the fine aggregate blended in the crack self-healing concrete material such as mortar and concrete from the viewpoint of managing the strength of the mortar and concrete.
本発明のひび割れ自己修復コンクリート材料には、細骨材が含有され、該細骨材と、上記混和材との比率が、質量比で１０：９０〜２０：８０であると好ましく、１０：９０〜１５：８５であるとより好ましい。上記本発明の混和材の配合比率が上記範囲より小さいと、ひび割れ部分の充填が不十分となり、十分な自己修復機能が発現されず、また、該混和材の比率が上記範囲より大きいと、得られるひび割れ自己修復コンクリート材料の流動性が大幅に低下するので実用上好ましくない。 The crack self-repairing concrete material of the present invention contains fine aggregate, and the ratio of the fine aggregate to the admixture is preferably 10:90 to 20:80 in terms of mass ratio. It is more preferable that it is ~ 15: 85. When the blending ratio of the admixture of the present invention is smaller than the above range, the filling of the cracked portion is insufficient, and a sufficient self-repair function is not exhibited. Since the fluidity of the cracked self-repairing concrete material is greatly reduced, it is not preferable in practice.
細骨材のほかに、必要に応じて粗骨材も配合することができる。細骨材としては、コンクリートに使用される細骨材であれば使用可能であり、粗骨材としても、コンクリートに使用される粗骨材であれば使用可能である。
具体的には、骨材としては、天然骨材、人工骨材何れのものを用いてもよく、天然骨材としては、川砂、山砂、海砂、陸砂、川砂利、山砂利、海砂利、火山れきなどが例示でき、また、人工骨材としては、砕砂、砕石、高炉スラグ細骨材、高炉スラグ粗骨材、人工軽量細骨材、人工軽量粗骨材、銅スラグ細骨材、フェロニッケル細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材、電気炉スラグ粗骨材、溶融スラグ細骨材、溶融スラグ粗骨材などが例示できる。上記細骨材は、ＪＩＳ Ａ １１０３「骨材の微粒分量試験方法」の方法により求められる微粒分量が５質量％以下であるものが好ましく、さらに好ましくは、３質量％以下である。
使用する細骨材や粗骨材は、ともに所要強度を満足できる品質を持ったものを選定することが望ましい。
In addition to the fine aggregate, coarse aggregate can be blended as necessary. As the fine aggregate, any fine aggregate used in concrete can be used, and as the coarse aggregate, any coarse aggregate used in concrete can be used.
Specifically, as the aggregate, either natural aggregate or artificial aggregate may be used, and as natural aggregate, river sand, mountain sand, sea sand, land sand, river gravel, mountain gravel, sea Examples include gravel and volcanic rubble, and artificial aggregates include crushed sand, crushed stone, blast furnace slag fine aggregate, blast furnace slag coarse aggregate, artificial lightweight fine aggregate, artificial lightweight coarse aggregate, copper slag fine aggregate And ferronickel fine aggregate, electric furnace oxidized slag fine aggregate, electric furnace slag coarse aggregate, molten slag fine aggregate, molten slag coarse aggregate, and the like. The fine aggregate preferably has a fine particle amount of 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, determined by the method of JIS A 1103 “Aggregate Fine Particle Amount Test Method”.
It is desirable to select fine aggregates and coarse aggregates having quality that satisfies the required strength.
更に必要に応じて、本発明の自己修復コンクリート材料には、本発明の効果を損なわない範囲で、シリカフュームを含有させることができる。シリカフュームとは、金属シリコンやフェロシリコンの製造時に副生される非晶質二酸化珪素を主成分とする粒径約０．１〜０．３μｍの球状超微粒子材料であり、コンクリート材料中に混和すると、その高いポゾラン活性やマイクロフィラー効果により硬化体が緻密化され、強度が増進する。 Further, if necessary, the self-healing concrete material of the present invention can contain silica fume as long as the effects of the present invention are not impaired. Silica fume is a spherical ultrafine particle material with a particle size of about 0.1 to 0.3 μm mainly composed of amorphous silicon dioxide produced as a by-product during the production of metallic silicon and ferrosilicon. The hardened body is densified by the high pozzolanic activity and the microfiller effect, and the strength is enhanced.
また更に、所望により減水剤を、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることができる。この減水剤としては、高性能減水剤や、ポリカルボン酸塩系減水剤である高性能ＡＥ減水剤が挙げられる。高性能減水剤とは、ポリアルキルアリルスルホン酸塩系やメラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系のいずれかを主成分とするものである。 Furthermore, if desired, a water reducing agent can be contained in a range not impairing the effects of the present invention. Examples of the water reducing agent include a high performance water reducing agent and a high performance AE water reducing agent which is a polycarboxylate-based water reducing agent. The high-performance water reducing agent is mainly composed of either a polyalkylallyl sulfonate system or a melamine formalin resin sulfonate system.
ポリアルキルアリルスルホン酸塩系高性能減水剤としては、メチルナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、及びアントラセンスルホン酸ホルマリン縮合物等が挙げられ、市販品としては電気化学工業（株）社製商品名「ＦＴ−５００」とそのシリーズ、花王（株）社製商品名「マイティ−１００（粉末）」や「マイティ−１５０」とそのシリーズ、第一工業製薬（株）社製商品名「セルフロー１１０Ｐ（粉末）」、竹本油脂（株）社製商品名「ポールファイン５１０Ｎ」などが挙げられる。メラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系高性能減水剤には、グレースケミカルズ（株）社製商品名「ＦＴ−３Ｓ」、昭和電工（株）社製商品名「モルマスターＦ−１０（粉末）」や「モルマスターＦ−２０（粉末）」が挙げられる。
ポリカルボン酸塩系高性能ＡＥ減水剤としては、（株）エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ８」シリーズ、（株）フローリック社製商品名「フローリックＳＦ５００」シリーズ、竹本油脂（株）社製商品名「チュポールＨＰ８，１１」シリーズ、グレースケミカルズ（株）社製商品名「ダーレックススーパー１００，２００，３００，１０００」シリーズ、及び花王（株）社製「マイティ２１ＷＨ，３０００Ｓ」などが挙げられ、その他の市販品も使用される。
高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤の使用量は、前記セメント１００質量部に対し、通常１．０〜３．０質量部程度である。
Examples of the polyalkylallylsulfonate-based high-performance water reducing agent include methyl naphthalene sulfonic acid formalin condensate, naphthalene sulfonic acid formalin condensate, and anthracene sulfonic acid formalin condensate. ) Product name "FT-500" and its series, product name "Mighty-100 (powder)" and "Mighty-150" and its series made by Kao Corporation, products made by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. The name “Cellflow 110P (powder)”, the product name “Pole Fine 510N” manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd., etc. The melamine formalin sulfonate-based high-performance water reducing agent includes “FT-3S” manufactured by Grace Chemicals Co., Ltd., “Molmaster F-10 (powder)” manufactured by Showa Denko K.K. Molemaster F-20 (powder) ".
The polycarboxylate-based high-performance AE water reducing agent includes a product name “Leo Build SP8” series manufactured by NM Co., Ltd., a product name “Floric SF500” series manufactured by Floric Co., Ltd., and Takemoto Yushi Co., Ltd. Product name “Chupor HP8,11” series, product name “Darlex Super 100, 200, 300, 1000” series manufactured by Grace Chemicals Co., Ltd., “Mighty 21WH, 3000S” manufactured by Kao Corporation, etc. Other commercial products are also used.
The usage-amount of a high performance water reducing agent or a high performance AE water reducing agent is about 1.0-3.0 mass parts normally with respect to 100 mass parts of said cements.
また、本発明の自己修復コンクリート材料における混練水として配合される水の量は、使用する材料の種類や配合により変化させることができるため、一義的に決定されるものではないが、水セメント（Ｂ）比が質量比で１５〜５０％であることが該自己修復コンクリート混和材の水和ポテンシャルを温存する観点から好ましく、１５〜４０％であるとより好ましい。 In addition, the amount of water blended as the kneaded water in the self-healing concrete material of the present invention can be changed depending on the type and blending of the materials used, but is not uniquely determined. B) The ratio by mass ratio is preferably 15 to 50% from the viewpoint of preserving the hydration potential of the self-repairing concrete admixture, and more preferably 15 to 40%.
コンクリート材料は、上記セメント（Ｂ）、上記混和材、細骨材、水を含む上記各原料を均一に配合して調製する。混合の条件、混合機の種類などに限定はなく、それぞれの材料を施工時に混合して用いてもよいし、予め、その一部あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
混合装置としては、既存の任意の装置が使用可能であり、例えば、パン型強制ミキサ、二軸強制練りミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、ナイタミキサ、傾動ミキサ，連続練りミキサ等公知のものを用いることができる。
The concrete material is prepared by uniformly blending the raw materials including the cement (B), the admixture, the fine aggregate, and water. There is no limitation on the mixing conditions, the type of the mixer, etc., and the respective materials may be mixed and used at the time of construction, or some or all of them may be mixed in advance.
As the mixing device, any existing device can be used. For example, a known device such as a pan-type forced mixer, a biaxial forced kneading mixer, an omni mixer, a Henschel mixer, a nighter mixer, a tilting mixer, or a continuous kneading mixer may be used. it can.
また、コンクリートのひび割れ自己修復方法は、上記本発明のコンクリート材料を用いたコンクリート構造物のひび割れ部に水を供給することにより、含有されるひび割れ自己修復コンクリート混和材の粒状物により、該ひび割れ部を自己修復することができる。
該混和材が粒状物であるため、内部に残存するセメント（Ａ）の未水和部分が、供給される水により徐々に水和反応を呈するとともに、含有されるケイフッ化マグネシウムにより該混和材の水和ポテンシャルを温存させる水和抑制作用と珪酸カルシウム水和物が生成して結晶増殖効果が作用し、生成される水和物が、コンクリート構造物に発生したひび割れ部に自己充填されることで、コンクリート構造物に発生したひび割れの自己修復が実現できる。
特に、ひび割れ幅が０．５ｍｍ以下のもので、継続的に水の供給が得られるコンクリート構造物であると、ひび割れの自己修復がより効果的に実現されることとなる。
In addition, the method for self-repairing cracks in concrete is provided by supplying water to the cracked part of the concrete structure using the concrete material of the present invention, so that the cracked part is contained in the cracked self-repairing concrete admixture contained therein. Can be self-repairing.
Since the admixture is a granular material, the unhydrated portion of the cement (A) remaining inside gradually undergoes a hydration reaction with the supplied water, and the contained magnesium fluorosilicate contains the admixture. Hydration suppression action that preserves the hydration potential and calcium silicate hydrate are generated and the crystal growth effect acts, and the generated hydrate is self-filled in the cracks generated in the concrete structure. Self-healing of cracks generated in concrete structures can be realized.
In particular, if the crack width is 0.5 mm or less and the concrete structure is capable of continuously supplying water, the self-repair of cracks can be more effectively realized.
本発明を次の実施例、比較例及び試験例により説明する。
（使用原料）
・セメント ：商品名 早強ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製）
商品名 普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製）
商品名 低熱ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製）
・細骨材 ：標準砂（ＪＩＳ Ｒ ５２０１ 付属書３）
・ケイフッ化マグネシウム：工業用薬品（森田化学株式会社製）
・水 ：水道水
The invention is illustrated by the following examples, comparative examples and test examples.
(Raw materials used)
・ Cement: Brand name Hayako Portland cement (Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.)
Product name Normal Portland Cement (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.)
Product name Low heat Portland cement (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.)
-Fine aggregate: Standard sand (JIS R 5201 Annex 3)
・ Magnesium fluorosilicate: Industrial chemicals (Morita Chemical Co., Ltd.)
・ Water: Tap water
（実施例１〜４、比較例１〜４）
（ひび割れ自己修復コンクリート混和材の調製）
上記各原料を用いて、表１に示す配合割合で、セメント、水、ケイフッ化マグネシウムを配合して、二軸強制ミキサを用いて均一に混練し、次いで、水和反応期間として、気温２０℃、湿度６０％下で７日間又は１日間静置して、各混和材を調製した。
(Examples 1-4, Comparative Examples 1-4)
(Preparation of crack self-repairing concrete admixture)
Using each of the above raw materials, cement, water, and magnesium silicofluoride were blended at the blending ratio shown in Table 1, and kneaded uniformly using a biaxial forced mixer. Then, as a hydration reaction period, an air temperature of 20 ° C. The mixture was allowed to stand for 7 days or 1 day under a humidity of 60% to prepare each admixture.
（実施例５〜８、比較例５〜１１）
（コンクリート材料の調製）
上記表１に示す各自己修復コンクリート混和材を用い、表２に示す配合割合で、前記各混和材と、セメントと、細骨材とを、二軸強制練りミキサに投入して混合攪拌したのち、さらに水を投入して均一に練り混ぜ、各モルタルを調製した。
得られた各モルタルのモルタルフロー値（調製直後）も表２に示す。但し、該モルタルフロー値は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠し、フローコーン引き上げ後に落下運動を与えない０打フローで測定した値である。
(Examples 5-8, Comparative Examples 5-11)
(Preparation of concrete materials)
After using the self-repairing concrete admixtures shown in Table 1 above and mixing and stirring the admixtures, cement, and fine aggregates into the biaxial forced kneading mixer at the blending ratios shown in Table 2. Further, water was added and kneaded uniformly to prepare each mortar.
Table 2 also shows the mortar flow values (immediately after preparation) of the obtained mortars. However, the mortar flow value is a value measured according to JIS R 5201 “Cement physical test method” and measured with a zero stroke flow which does not give a drop motion after pulling up the flow cone.
（試験例）
透水試験
実施例５〜８及び比較例５〜１１で得られたモルタルを打設して、２０℃の水中で水中養生を実施して、１００×１００×１２０ｍｍｍの各硬化供試体を作製した。
各硬化供試体作製７日後に、割裂引張荷重を該各供試体に与えて、各供試体の中央部に、幅０．１〜０．２ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍのひび割れを貫通させて設けた。該ひび割れの両面側は水が漏れないようにシーリングした。
(Test example)
Permeability Tests Mortars obtained in Examples 5 to 8 and Comparative Examples 5 to 11 were placed and cured in water at 20 ° C. to prepare 100 × 100 × 120 mm cured specimens.
Seven days after the preparation of each cured specimen, a split tensile load was applied to each specimen, and a crack having a width of 0.1 to 0.2 mm × 100 mm × 100 mm was provided through the center of each specimen. Both sides of the crack were sealed so that water did not leak.
各硬化供試体に設けた上記ひび割れ部に、水を注入してひび割れの自己修復性による補修の程度を評価した。
具体的には、各モルタル供試体を２０℃の水中で養生しながら、材齢７日後及び材齢２８日後に、ひび割れをそれぞれ導入した。
ひび割れ部を各モルタル供試体に導入直後に、該硬化供試体上部のひび割れ部に、コンプレッサーにより水を０．０１ＭＰａの水圧で導入して、該供試体のひび割れを導入した上面に対向する下部面から単位時間あたりに透水した水の量（ひび割れ部に水を導入してから１０分以内）を測定し、得られた透水量をそれぞれ初期透水量とした。
該各ひび割れを導入した後も、各モルタル供試体を２０℃の水中で養生し、ひび割れ部導入より７日後、２８日後、５６日後、９１日後、１８２日後に、各モルタル供試体を水中より取り出し、該ひび割れ部に水を０．０１ＭＰａの水圧で導入して、該供試体のひび割れを導入した上面に対向する下部面から単位時間あたりに透水した水の量（ひび割れ部に水を導入してから１０分以内）を測定した。
なお、透水比は、各モルタル供試体の上記初期透水量に対する、各材齢において測定した透水量の比を表したものである。
Water was injected into the cracked portion provided in each cured specimen, and the degree of repair by self-repairability of the crack was evaluated.
Specifically, cracks were introduced after 7 days of age and after 28 days of age while curing each mortar specimen in water at 20 ° C.
Immediately after introducing the cracks into each mortar specimen, water is introduced into the cracks at the top of the cured specimen by a compressor at a water pressure of 0.01 MPa, and the lower surface facing the upper surface where the cracks are introduced into the specimen. From the above, the amount of water permeated per unit time (within 10 minutes after water was introduced into the cracked portion) was measured, and the obtained water permeation amount was defined as the initial water permeation amount.
After each crack is introduced, each mortar specimen is cured in water at 20 ° C., and each mortar specimen is removed from the water 7 days, 28 days, 56 days, 91 days, and 182 days after the introduction of the crack. Then, water is introduced into the cracked portion at a water pressure of 0.01 MPa, and the amount of water permeated from the lower surface facing the upper surface where the crack is introduced into the specimen (water is introduced into the cracked portion). Within 10 minutes).
In addition, a water permeability ratio represents ratio of the water permeability measured in each age with respect to the said initial water permeability of each mortar specimen.
表３に示すように、本発明のひび割れ自己修復コンクリート混和材を用いたモルタルでは、材齢の経過に伴って透水比が著しく低下した。即ち、実施例においては、コンクリート等に生じたひび割れが閉塞して透水が止まったことを意味するものであり、本発明のコンクリート材料は、コンクリート等に生じたひび割れに対して優れた自己修復性を発現することがわかる。 As shown in Table 3, in the mortar using the crack self-repairing concrete admixture of the present invention, the water permeability ratio was remarkably lowered with the lapse of age. That is, in the examples, it means that the cracks generated in the concrete etc. are closed and the water permeability is stopped, and the concrete material of the present invention is excellent in self-repairing property against the cracks generated in the concrete etc. It can be seen that
本発明は、各種コンクリート構造物に適用することができ、建築分野のみならず土木分野等におけるコンクリート構造物、特に水の供給が継続的に可能であるコンクリート構造物に好適に適用することが可能となる。 The present invention can be applied to various concrete structures, and can be suitably applied to concrete structures not only in the construction field, but also in the civil engineering field, particularly concrete structures in which water can be continuously supplied. It becomes.
Claims (6)
The crack self-repairing concrete material according to claim 5, wherein the mixture of the fine aggregate and the self-repairing concrete admixture is in a mass ratio of 10:90 to 20:80. material.
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