JP5936949B2

JP5936949B2 - 水中不分離性コンクリート

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Publication number: JP5936949B2
Application number: JP2012180044A
Authority: JP
Inventors: 貴光室川; 小菅　啓一; 啓一小菅; 荒木　昭俊; 昭俊荒木; 勉木田; 康二奥山
Original assignee: Denka Co Ltd; Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-08-15
Also published as: JP2014037329A

Description

水中不分離コンクリートに関する。

従来、水中不分離性コンクリートには、水中においてセメント成分が分散溶解しないように、セルロースエーテル、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、ガム類等の各種増粘剤が使用されてきた。

特開平６−２０６７５３号公報特開平７−２３２９４９号公報特開平９−２６８０４５号公報特開平９−２０８２８７号公報特開平７-２６７７１５号公報国際公開第２０１０／０４７４０８パンフレット

これら増粘剤は、コンクリート中の水に粘性を与え、固体同士を粘着させることで、水中において、セメントが分離分散することを防いでいる。しかし、粘着性が強すぎると施工性が悪化したり、添加量による凝結遅延が生じやすい。また、近年、湧水下のトンネルや地下構造物の工事などの一次覆工コンクリート打設など、最終的に水中養生条件から、乾燥養生条件に変わる施工方法が多々ある。

そこで、施工される場合において、水中不分離性の確保された施工性の良い、凝結遅延が少なく、かつ収縮量が小さい水中不分離コンクリートが要望されている。

消泡剤を用いた水中施工用の水中不分離性コンクリート配合組成物としてセメント結合材，骨材，減水剤を含むコンクリート配合物に、ヒドロキシアルキルセルロース，ヒドロキシアルキルアルキルセルロースよりなる群から選ばれる１種または２種以上の水溶性セルロースエーテルおよび消泡剤としてアセチレングリコール誘導体を添加したものが提案されている（特許文献１参照）。

水中打設用の盛土材として、セメントなどの水硬性粉体物質、水砕・風砕スラグ、増粘剤および水などを配合して混練してなる水中盛土材が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２は、増粘剤として、非イオン性セルロースエーテル単独、又は、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、ガム類などからなる一群との併用が好ましいこと、水硬性粉体物質、水砕及び／又は風砕スラグ，増粘剤及び／又はベントナイトと、水を配合し混練してなることを特徴とする水中盛土材が記載されている。

セメント等の水硬性物質とヒドロキシプロピルメチルセルロース等の非イオン性のセルロースエーテルおよび凝集性物質である、ウエランガム等の水溶性多糖類、ポリアクリルアミド等の水溶性アクリル誘導体、ヒドロキシプロピル化澱粉等の水溶性澱粉誘導体から選択される少なくとも１種の物質を必須成分とし、水溶性セルロースエーテルと凝集性物質の割合が、９９：１から２０：８０であることを特徴とする非開削工法用流動性組成物が提案されている（特許文献３参照）。

セメント１００重量部に対し、非イオン性の水溶性セルロースエーテル０．０２重量部〜３重量部と水溶性多糖類０．００１重量部〜１重量部とを添加することを特徴とするセメントモルタル組成物が提案されている（特許文献４参照）。

水硬性粉体物質、骨材および水に、（Ａ）高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤の混和剤；（Ｂ）、水に完全に溶解しない膨潤性低置換度ヒドロキシプロピルセルロース；および（Ｃ）非イオン性水溶性セルロースエーテルの各成分を含む混和剤を添加してなるコンクリートが提案されている（特許文献５参照）。

特許文献６には、セルロースエーテル、デュ−タンガム、アクリルアミド、ベントナイト、に関し記載されている。

しかしながら、特許文献１〜６には、膨張材を使用する記載がない。

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、特定の膨張材と、収縮低減剤と、セルロースエーテルデュータンガム、ポリアクリルアミド、ベントナイトを含有してなる増粘剤と、ポリカルボン酸を主体とした減水剤、メラミンスルホン酸を主体とした減水剤と、石灰石微粉末および／またはフライアッシュ等の混和材と、細骨材と、粗骨材と、水と、早強セメントを含有してなる水中不分離コンクリートを使用することにより、上記課題が解決できるという知見を得て本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、遊離石灰、無水石膏を主成分とする膨張材と、収縮低減剤と、セルロースエーテル、デュータンガム、ポリアクリルアミド、ベントナイトを含有してなる増粘剤と、ポリカルボン酸を主体とした減水剤、メラミンスルホン酸を主体とした減水剤と、石灰石微粉末および／またはフライアッシュを含有してなる混和材と、細骨材と、粗骨材と、水と、早強セメントを含有してなり、増粘剤中の、セルロースエーテルの割合が５．３〜８２．０％、デュータンガムの割合が１．０〜１２．６％、ポリアクリルアミドの割合が０．１〜２．１％、ベントナイトの割合が７．５〜８０．０％である水中不分離コンクリートである。

本発明の水中不分離コンクリートを使用することにより、初期材齢強度が得られ、施工においては、水中不分離性に加えてコンクリートの作業性の良好で、収縮量の小さい高流動のコンクリートの提供が可能となる。

以下、本発明を詳しく説明する。
本発明で使用する部や％は特に規定のない限り質量基準である。

本発明で使用する膨張材は、ＣａＯ原料とＣａＳＯ_４原料を含む配合物を熱処理して生成する遊離石灰と無水石膏を主成分とする鉱物からなり、かつ、該鉱物中の割合は、無水石膏が遊離石灰と無水石膏の合計１００部中１０〜５０部が好ましく、２０〜４０部がより好ましい。無水石膏が１０部未満では、例えば、材齢１日までに急激な膨張性を示し、その膨張材を用いたセメント硬化体にクラックが発生したり、強度発現性が低下する場合があり、無水石膏が５０部を超える量では、膨張性能が低下する傾向がある。

本発明の膨張材を製造する際、ＣａＯ原料とＣａＳＯ_４原料を含む配合物を熱処理して、遊離石灰と無水石膏を主成分とするクリンカーを合成してこれを粉砕して製造することが望ましい。また、遊離石灰と無水石膏を別々に合成し、それらを混合することによっても本発明の膨張材と同じ組成のものを合成することが可能であるが、本発明の効果、すなわち、優れた膨張性能が得られる観点から、ＣａＯ原料とＣａＳＯ₄原料を含む配合物を熱処理して、遊離石灰、無水石膏を主成分とするクリンカーを合成してこれを粉砕して製造することが好ましい。

ＣａＯ原料とＣａＳＯ₄原料を配合したものを熱処理して、遊離石灰と無水石膏とを主成分とするクリンカーを合成し、これを粉砕して製造されたものか否かを確認する方法としては、例えば、膨張材の粗粒子、具体的には１００μｍよりも大きな粒子を顕微鏡等により観察して組成分析を行い、粒子中に遊離石灰と無水石膏が混在していることを確認することによって容易に判別できる。

本発明の膨張材を製造する際の熱処理温度であるが、１１００〜１６００℃の範囲が好ましく、１２００〜１５００℃の範囲がより好ましい。１１００℃未満では、得られたセメント混和材の膨張性能が十分ではなく、１６００℃を超えると無水石膏が分解する場合がある。原料の混合方法は特に限定されるものではなく、通常の方法が可能である。膨張材を製造する熱処理方法としては、特に限定されるものではなく、ロータリーキルンや電気炉等を使用することによって行うことができる。

ＣａＯ原料としては、石灰石や消石灰等が挙げられ、ＣａＳＯ_４原料としては、二水石膏、半水石膏及び無水石膏等が挙げられる。原料中に存在する、ＳｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣａＦ_２、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２等の不純物は、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とはならない。

本発明の膨張材の粒度は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積で１５００〜９０００ｃｍ²／ｇが好ましく、２５００〜４０００ｃｍ² ／ｇがより好ましい。膨張材の粒度が１５００ｃｍ²／ｇ未満では、長期耐久性が悪くなる場合があり、９０００ｃｍ²／ｇを超えると十分な膨張性能が得られない場合がある。
膨張材の使用量は、早強セメント１００部に対して、１〜１０部が好ましく、２〜８部がより好ましい。１部未満であると十分な膨張性能が得られない場合があり、１０部を超えると経過時間に伴うスランプダウンが顕著となり、施工性が悪化する場合や、異常膨張となる場合がある。

本発明で使用するセルロースエーテルは、ヒドロキシアルキルセルロースおよび／またはヒドロキシアルキルアルキルセルロースである。ヒドロキシアルキルセルロースにはヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなど、ヒドロキシアルキルアルキルセルロースにはヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロースなどがそれぞれ挙げられ、これらは１種または２種以上の組み合わせで用いられる。これらの内ではとくにヒドロキシプロピルメチルセルロースが好ましい。

セルロースエーテルの粘度は、Ｂ型粘度計を用いて、２０℃、１０ｒｐｍの条件下で測定した１％水溶液の粘度において、５，０００〜５０，０００ｍＰａ・ｓが好ましく、８，０００〜２５，０００ｍＰａ・ｓがより好ましい。粉体の含水率は、１５％以下が好ましい。

増粘剤中のセルロースエーテルの割合は３０〜７５％が好ましく、３５〜７０％がより好ましい。３０％未満では、水中不分離性が得にくい場合があり、７０％を超えると作業性が悪くなる場合がある。

セルロースエーテルは一般に空気連行性があるので、コンクリート中の空気量が多く強度を低下させる恐れのあるときは、消泡剤により所定の空気量にコントロールするのが望ましい。

本発明で使用するデュータンガムは、２個のグルコース、１個のグルクロン酸、及び３個のラムノースを構成単位とする天然高分子多糖類である。

デュータンガムの粘度は、Ｂ型粘度計を用いて、２０℃、１０ｒｐｍの条件下で測定した０．２５％水溶液の粘度において２８００ｍＰａ・ｓ以上が好ましく、３０００〜５５００ｍＰａ・ｓがより好ましい。

増粘剤中のデュータンガムの割合は３〜４０％が好ましく、５〜３５％がより好ましい。３％未満では、水中不分離性が得にくい場合があり、４０％を超えると、作業性が悪くなる場合がある。

本発明で使用するポリアクリルアミドは、ポリマー中に反応性に富む酸アミド基を含んでいる。これらの中では、メタクリル系カチオンポリマ−が好ましい。ポリアクリルアミドの粘度は、Ｂ型粘度計を用いて、２０℃、１０ｒｐｍの条件下で測定した０．２％水溶液の粘度において、４０〜８０ｍＰａ・ｓが好ましく、５０〜７０ｍＰａ・ｓがより好ましい。

増粘剤中のポリアクリルアミドの割合は、０．２〜５％が好ましく、０．５〜３％がより好ましい。０．２％未満では、水中保持性が得にくい場合があり、５％を超えると、作業性が悪くなる場合がある。

本発明で使用するベントナイトとは、粘土鉱物の１種であり、モンモリロナイトを主成分とする。ベントナイトとしては、カルシウムベントナイト、ナトリウムベントナイト、カリウムベントナイト等が挙げられる。

ベントナイトの膨潤度は２０ｍｌ／２ｇ以上が好ましい。ベントナイトの含水率は１０％以下が好ましい。ベントナイトの粒度は８０メッシュ通過量９０％以上が好ましい。

増粘剤中のベントナイトの割合は５〜２５％が好ましく、８〜２３％がより好ましい。５％未満では、練り混ぜ時の分散が得にくい場合があり、２５％を超えると、水中不分離性が悪くなる場合がある。

増粘剤の使用量は、０．１〜３ｋｇ／ｍ^３が好ましく、０．２〜２ｋｇ／ｍ^３がより好ましい。０．１ｋｇ／ｍ^３未満では、水中不分離性が悪くなる場合があり、３ｋｇ／ｍ^３を超えると作業性が悪くなる場合がある。

本発明の減水剤は、ポリカルボン酸を主体とした減水剤とメラミンスルホン酸を主体とした減水剤の２種類を用いる。該２種類を使用しなければ、良好な流動性やフロー保持性がなく、所定の物性が得られない。該２種類が配合されている中で温度条件や更なる流動性など施工条件により他の減水剤の併用が可能である。

本発明のポリカルボン酸を主体とした減水剤とは、ポリカルボン酸又はその塩を有効成分とするもの等が挙げられる。

本発明のメラミンスルホン酸を主体とした減水剤とは、メラミンスルホン酸系縮合物を有効成分とするもの、メラミンスルホン酸系化合物を有効成分とするもの、メラミンスルホン酸系化合物とポリオール複合体を有効成分とするもの、メチロールメラミン縮合物を有効成分とするもの、変性メチロールメラミン縮合物を有効成分とするもの、変性メチロールメラミン縮合物とカルボン酸系化合物を有効成分とするもの、スルホン化メラミン高縮合物塩を有効成分とするものが挙げられる。

その他減水剤の種類としては、モルタルやコンクリートに使用できる減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、分散剤、流動化剤と称されるものであれば何れのものでも使用できる。このような減水剤の成分としては、例えば、ナフタレンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩を有効成分とするもの、ナフタレンスルホン酸ソーダのホルマリン縮合物を有効成分とするもの、ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩ホルマリン重縮合物を有効成分とするもの、高縮合芳香族スルホン酸を有効成分とするもの、変性リグニンと高縮合芳香族スルホン酸複合体を有効成分とするもの、アルキルアリルスルホン酸を有効成分とするもの、アルキルアリルスルホン酸塩を有効成分とするもの、アルキルアリルスルホン酸高縮合物を有効成分とするもの、アルキルアリルスルホン酸塩高縮合物を有効成分とするもの、アルキルナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物を有効成分とするもの、ナフタレンスルホン酸変性リグニン縮合物を有効成分とするもの、ナフタレンスルホン酸変性リグニン縮合物とリグニンを有効成分とするもの、変性リグニンとアルキルアリルスルホン酸と活性持続ポリマーの複合物を有効成分とするもの、ポリアルキルスルホン酸と反応性高分子を有効成分とするもの、アルキルアリルスルホン酸高縮合物とカルボキシル基含有多価ポリマーを有効成分とするもの、アルキルアリルスルホン酸塩変性リグニン共縮合物と変性リグニンを有効成分とするもの、リグニン誘導体とアルキルアリルスルホン酸塩を有効成分とするもの、ポリアルキルアリルスルホン系界面活性剤を有効成分とするもの、アルキルアリルスルホン酸ホルマリン縮合物を有効成分とするもの、ポリアルキルアリルスルホン酸化合物を有効成分とするもの等を挙げることができ、この何れでも良く、また２種以上を併用することもできる。減水剤の使用により低水比での含有各成分の分散性を高めることができるが、分散性を高めすぎると、水中不分離コンクリートの観点から、懸濁物質量が多くなり、水中不分離性能が低下することがあるため、懸濁物質量が１００ｍｇ／ｌ以下の範囲内で調整が必要である。

減水剤の使用量は、コンクリ−ト１ｍ^３当り固形分換算で０．１〜２０ｋｇ／ｍ^３が好ましく、０．２〜１０ｋｇ／ｍ^３がより好ましい。
減水剤は、粉体又は液体として使用する。液体の場合、水と混合した溶液として使用する。液体として使用する場合、減水剤の固形分濃度は３〜７０％が好ましく、１０〜５０％がより好ましい。

本発明の水中不分離コンクリートには、更に施工時間を伸ばすことを目的とした遅延剤の使用も可能である。遅延剤の種類としては、クエン酸、グルコン酸、酒石酸、リンゴ酸などのオキシカルボン酸やこれらの塩が使用可能である。

本発明で使用する早強セメントは、通常市販されている早強ポルトランドセメントを使用する。
早強セメントの使用量は、特に限定されないが、コンクリート配合中に３５０ｋｇ／ｍ^３以上の配合が好ましく、４００ｋｇ／ｍ^３以上がより好ましい。

本発明で使用する収縮低減剤は本発明で使用する収縮低減剤は、例えば、硬化後の吹付けモルタルの乾燥収縮を抑制し、ひび割れの発生を抑制するものである。収縮低減剤としては、ＲＯ（ＡＯ）ｎＨ（ただし、Ｒは炭素数４〜６のアルキル基、Ａは炭素数２〜３の一種又は二種以上のアルキレン基、ｎは１〜１０の整数）で示される低級アルコールのアルキレンオキサイド付加物を主体としたものや、一般式Ｘ｛Ｏ（ＡＯ）ｎＲ｝ｍ（ただし、Ｘは２〜８個の水素基を有する化合物の残基、ＡＯは炭素数２〜１８のオキシアルキレン基、Ｒは水素原子、炭素数１〜１８の炭化水素基、又は炭素数２〜１８のアシル基、ｎは３０〜１０００、ｍは２〜８）で示され、そのオキシアルキレン基の６０モル％以上はオキシエチレン基であるポリオキシアルキレン誘導体等が挙げられる。これらの中では、効果が大きい点で、ポリオキシアルキレン誘導体が好ましい。
収縮低減剤の使用量は、特に限定されないが、セメントコンクリート配合中に３〜３５ｋｇ／ｍ^３の使用が好ましく、５〜３０ｋｇ／ｍ^３がより好ましい。

本発明のコンクリート配合の代表例を示す。
・セメント３５０〜６００ｋｇ／ｍ^３
・骨材１６５０〜１９００ｋｇ／ｍ^３
・水１６０〜２１０ｋｇ／ｍ^３

本発明の水中不分離コンクリートには、石灰石微粉末やフライアッシュ、石灰石微粉末とフライアッシュ（以下、混和材という）を配合する。理由は、湧水下や流水下を想定し、懸濁物質量やｐＨをできるだけ防ぐことや、水和熱の抑制である。
混和材の使用量は、コンクリート配合中に５０ｋｇ／ｍ^３以上の配合が好ましく、１００ｋｇ／ｍ^３以上の配合がより好ましい。

本発明の細骨材、粗骨材などの骨材は、骨材は吸水率が低くて、骨材強度が高いものが好ましい。骨材は、吹付けできれば特に限定されるものではないが、細骨材としては、川砂、山砂、海砂、石灰砂、及び珪砂等が使用可能であり、粗骨材としては、川砂利、山砂利、及び石灰砂利等が使用可能であり、砕砂、砕石の使用も可能である。

本発明のセメント組成物は、通常の方法に従って製造することができ、例えば、生コンプラントあるいは打設現場において、セメント、骨材および水に、増粘剤と減水剤と膨張材と収縮低減剤を添加し、撹拌混合することによって調製される。減水剤は先に練り混ぜ水に添加しても、練り混ぜたコンクリートに添加する、いわゆる後添加としても使用可能である。また、まずモルタルを調製し、その後粗骨材を用いる方法も使用可能である。

本発明のセメント組成物の水セメント比は、２５〜６０％が好ましく、３０〜５０％がより好ましい。

本発明のセメント組成物の細骨材率は、体積比率で２０％以上が好ましく、３０〜７０％がより好ましい。

本発明は、セルロースエーテル、デュータンガム、ポリアクリルアミド、ベントナイト、を予め均一に粉体混合した増粘剤を、水及び他の組成物に添加し、混練りすることにより、急激な吸水がなくなり、ままこの発生はなくなり、増粘効果が発揮され、本発明のセメント組成物が完成される。ベントナイトを予め添加しない場合、急激に吸水し、いわゆるままこ状態になり、その増粘機構が十分に発揮されない場合がある。

「実験例１」
以下、本発明の具体的態様を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実験は、特記しない限り、２０℃で実施した。コンクリート配合は、粗骨材最大寸法１３ｍｍ、細骨材率（ｓ／ａ）４４％とし、細骨材６８５ｋｇ／ｍ^３、粗骨材８８８ｋｇ／ｍ^３、セメント５００ｋｇ／ｍ^３、水１９５ｋｇ／ｍ^３（水セメント比：３９％）、石灰石微粉末１４０ｋｇ／ｍ^３、膨張材２０ｋｇ／ｍ^３、収縮低減剤１０ｋｇ／ｍ^３、減水剤アは固形分換算で４ｋｇ／ｍ^３、減水剤イは固形分換算で４ｋｇ／ｍ^３であり、表１に示す増粘剤を１ｋｇ／ｍ^３使用した。
混練りは、５５Ｌ２軸ミキサーを用いた。セメント、混和材の石灰石微粉末、細骨材、水、分散剤、保持剤、増粘剤、収縮低減剤、膨張材を混合してモルタル３分混練りし、粗骨材を加えて３０秒混ぜてコンクリートを調製した。コンクリートについて、スランプフロー（流動性）、５０ｃｍ到達時間、懸濁物質量、圧縮強度、ｐＨおよび水中採取の圧縮強度の測定を行い、その結果を表２に示した。なお、各例において使用材料および測定方法は次の通りである。

＜使用材料＞
細骨材：姫川砂（吸水率：１．９４％、密度：２．６２、ＦＭ：２．８０）
粗骨材：砕石５ｍｍ〜１３ｍｍ（吸水率：１．０％、密度：２．６７、ＦＭ：６．１０）
セメント：早強ポルトランドセメント（密度：３．１２、電気化学工業社製）
増粘剤：
・セルロースエーテル（表中Ｍｓ記す）：ヒドロキシプロピルメチルセルロース、１％水溶液粘度２０，０００ｍＰａ・ｓ（１０ｒｐｍ）、信越化学工業社製、市販品
・デュータンガム（表中Ｄｕ記す）：ケルコクリート、０．２５％水溶液粘度４，３５０ｍＰａ・ｓ（１０ｒｐｍ）、Ｃ．Ｐ．ケルコ社、市販品
・ポリアクリルアミド（表中Ｐａと記す）：０．２％水溶液粘度６３ｍＰａ・ｓ（１０ｒｐｍ）、日本化成社、市販品
・ベントナイト（表中Ｂｎと記す）：米国産市販品カリウムベントナイト、膨潤度２７．０ｍｌ／２ｇ、含水率８．９％、粒度湿式残渣４５μｍ５．０％、強熱減量７．０％、密度２．５ｇ／ｃｍ^３
混和材：石灰石微粉末、密度：２．６８、１００メッシュ品、上越鉱業社
減水剤ア：ポリカルボン酸系減水剤、液体、固形分濃度４０％、市販品
減水剤イ：メラミンスルホン酸系ホルマリン縮合物、液体、固形分濃度４０％、市販品
膨張材α：ＣａＯ原料とＣａＳＯ₄ 原料を含む配合物を熱処理して、遊離石灰、無水石膏を主成分とするクリンカーを合成してこれを粉砕して製造した、遊離石灰と石膏を主成分とする膨張材（遊離石灰と無水石膏の合計１００部中、無水石膏が３０部）、ブレーン比表面積３５００ｃｍ^２／ｇ
収縮低減剤Α：低分子量アルキレンオキシド共重合体、市販品

＜測定方法＞
スランプフロー（流動性）：「ＪＩＳＡ１１５０スランプフロー」に準拠。
５０ｃｍ到達時間：「ＪＩＳＡ１１５０スランプフロー」に準拠。
ｐＨ：「土木学会規準：コンクリ−ト用水中不分離性混和剤品質規格（案）」付属書２、ＪＳＣＥ−Ｄ１０４に準拠。
懸濁量（懸濁物質の量）：「土木学会規準：コンクリ−ト用水中不分離性混和剤品質規格（案）」付属書２、ＪＳＣＥ−Ｄ１０４に準拠。
圧縮強度：「ＪＩＳＡ１１０８コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠。圧縮材齢は材令２４Ｈとした。
水中採取の圧縮強度：「土木学会規準：水中不分離性コンクリ−トの圧縮強度試験用水中作製供試体の作り方」ＪＳＣＥ−Ｆ５０４に準拠。材齢２４Ｈの水中作製供試体の圧縮強度を測定。

表２に示す結果から、増粘剤の構成材料のうちの一つでも０部になると、５０ｃｍ到達時間が増減し、懸濁物質量が増大し、ｐＨの数値も上がることが確認された。また、水中採取による圧縮強度も著しく低下した。このため、増粘剤の構成材料はセルロースエーテル、デュータンガム、ポリアクリルアミド、ベントナイトが必須成分となる。

「実験例２」
表３に示す量の膨張材、収縮低減剤と粗骨材、細骨材、セメント、水、石灰石微粉末、分散剤、減水剤ア、減水剤イ（実験No.1-1配合）は実験例１と同様の配合にして実験例１と同様の試験と膨張量を測定した。結果を表４に示す。

表４に示す結果より、膨張材と収縮低減剤が無混入の場合、材齢７日時点で収縮が見られ、材齢２８日には、更なる収縮が確認された。また、無混入の場合、練上がり直後からのフロー値が低く、５０ｃｍ到達時間が長く、懸濁物質量が増大した。膨張材だけを加えた場合、７日時点での膨張量が少なく、５０ｃｍ到達時間が早く、ｐＨが高めに推移した。収縮低減剤だけを加えた場合、材齢７日で収縮側に寄与し、材齢２８日なると顕著に収縮した。また、５０ｃｍ到達時間が早く、懸濁物質量が増大し、水中採取時の圧縮強度が低下した。よって、本発明は膨張材と収縮低減剤が配合されることが必須となる。

「実験例３」
実験No.1-1の配合を用いて、表５に示す種類の膨張材と収縮低減剤を用いて、膨張材２０ｋｇ／ｍ^３、収縮低減剤１０ｋｇ／ｍ^３の量で使用した実験例２と同様の試験を行った。結果を表５に示す。

＜使用材料＞
膨張材β：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３５００ｃｍ^２／ｇ、市販品
膨張材γ：生石灰系膨張材、ブレーン比表面積３５００ｃｍ^２／ｇ、市販品
収縮低減剤Β：市販品、グリコールエーテル・アミノアルコール誘導体系
収縮低減剤Γ：市販品、低級アルコールのアルキレンオキシド付加物系

表５の結果より、膨張材βを用いた場合、収縮低減剤の種類にかかわらず、材齢７日時点の膨張量が少なく、材齢２８日は顕著に収縮が確認された。また、膨張材γを用いた場合、収縮低減剤の種類にかかわらず、顕著にスランプダウンを起こし、懸濁物質量が多く、ｐＨも高い結果となり、更に材齢２８日は顕著に収縮が確認された。膨張材αである場合、収縮低減剤の影響は少なく、膨張量も安定している。このため、膨張材は遊離石灰・石膏系が好ましい。

「実験例４」
表６に示す減水剤の種類について、実験例１に示す量を加えてコンクリートを調整し、コンクリート練り上がりからの経過時間に伴うコンクリートのスランプフローを測定した。結果を表６に示す。
コンクリートスランプフロー：経過時間０時間、２時間、４時間、６時間、８時間とした。

＜使用材料＞
減水剤ウ：ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物を主体としたもの、市販品、液体、固形分濃度４０％
減水剤エ：リグニンスルホン酸塩系を主体としたもの、市販品、液体、固形分濃度４０％
減水剤オ：アミノスルホン酸系を主体としたもの、市販品、液体、固形分濃度４０％
減水剤カ：ポリカルボン酸系を主体としたもの、市販品、粉体
減水剤キ：メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物を主体としたもの、市販品、粉体

表６より、減水剤種類を１種類にした場合、減水剤ア〜キすべてのケースにおいてコンクリートが２時間もしくは、４時間で顕著なフローダウンを起こした。ポリカルボン酸の液体もしくは、粉体やメラミンスルホン酸の液体もしくは、粉体を使用した場合のみ、スランプフローが４時間以上傾向しても、フローダウンを起こさない。また、ポリカルボン酸とメラミンスルホン酸の2種類に更に減水剤を添加した場合は、２種類用いた場合と同等な性状となる。その他の組み合わせにおいては、スランプフローが著しくダウンした。
よって、減水剤はポリカルボン酸とメラミンスルホン酸の２種類以上が必要となる。

「実験例５」
実験例１と同様のコンクリート材料を用いて、表７に示すコンクリート配合より、コンクリートを調整し、実験例２と同様の試験を行った。結果を表８に示す。

＜使用材料＞
フライアッシュ：ＪＩＳＩＩ種品、密度２．４０ｇ／ｃｍ^３、市販品、東北発電工業社製

表８より、実験No.1-1配合の石灰石微粉末をフライアッシュへ変えた場合、特に物性の変動は見られないが、石灰石微粉末やフライアッシュを入れない場合、懸濁物質量が増え、ｐＨ値も増大する。このため、本発明のコンクリートに石灰石微粉末やフライアッシュを混和する必要がある。

「実験例６」
表９に記載したセメント種類のコンクリート配合を用いて、コンクリートを調整し、実験例２と同様の試験を行った。結果を表１０に示す。

＜使用材料＞
普通セメント：普通ポルトランドセメント、市販品、密度３．１５ｇ／ｃｍ^３

表１０の結果より、早強セメントを用いた実験No.1-1に比べて、普通セメントを使用した場合、スランプフローが経過４時間で著しく低下し、懸濁物質量やｐＨも数値が高く、圧縮強度も低い結果となった。このため、セメントは早強セメントが好ましい。

「実験例７」
表１１に示す配合割合の遊離石灰と無水石膏を主成分とする膨張材を用いて実験例２と同
様の試験を行った。結果を表１２に示す。

表１２の結果より、膨張材中の石膏量が増えると材齢７日時点の膨張量が低下し、無水石膏量が５５部を超えると、収縮低減剤がない場合とほぼ同等の数値を示した。また、膨張材中の石膏量が減ると、材齢に伴う膨張量が増えていき、無水石膏量が０部となると、膨張量が顕著に増え、経過時間に伴うスランプフロー値が低下し、懸濁物質量も増えて、ｐＨも上がる。

本発明の水中不分離コンクリートは、従来の水中不分離性コンクリートに比較し、流動性とその保持性があり、水中不分離性が良く、なおかつ初期強度が高く、収縮量が小さいものを得ることが出来る。

Claims

遊離石灰、無水石膏を主成分とする膨張材と、収縮低減剤と、セルロースエーテル、デュータンガム、ポリアクリルアミド、ベントナイトを含有してなる増粘剤と、ポリカルボン酸を主体とした減水剤、メラミンスルホン酸を主体とした減水剤と、石灰石微粉末および／またはフライアッシュを含有してなる混和材と、細骨材と、粗骨材と、水と、早強セメントを含有してなり、増粘剤中の、セルロースエーテルの割合が５．３〜８２．０％、デュータンガムの割合が１．０〜１２．６％、ポリアクリルアミドの割合が０．１〜２．１％、ベントナイトの割合が７．５〜８０．０％である、水中不分離コンクリート。
遊離石灰、無水石膏を主成分とする膨張材が、無水石膏が遊離石灰と無水石膏の合計１００部中１０〜５０部である請求項１に記載の水中不分離コンクリート。
セルロースエーテル、デュータンガム、ポリアクリルアミド、ベントナイト、を予め均一に粉体混合した増粘剤を、水及び他の組成物に添加し、混練りすることを特徴とする、請求項１または２に記載の水中不分離コンクリートの製造方法。