JP6211331B2 - 水硬性組成物 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1では、CaO−Al2O3−SO3系組成物を焼成して得られるカルシウムサルホアルミネート(3CaO・3Al2O3・CaSO4)と3CaO・Al2O3、CaO・Al2O3、12CaO・7Al2O3の中の少なくとも1種のカルシウムアルミネートのセメント鉱物からなる結晶質高水和活性物100重量部に、石こうを無水換算で30〜120重量部混合したセメント用速硬材が記載されている。
上記カルシウムサルホアルミネート(3CaO・3Al2O3・CaSO4)系の水硬性組成物を使用したコンクリート硬化体は、早期強度発現性に優れているが、靭性に劣るために曲げや引っ張りによるひび割れが生じやすいという問題があった。
また、上記コンクリート硬化体は、マトリックス部の遮水性が低いために、耐久性に劣るという問題があった。
そこで、本発明は、靱性が大きく、かつ遮水性(塩分浸透抵抗性)が大きい硬化体を製造することができる水硬性組成物を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[8]を提供するものである。
[1] 水硬性材料と、凝結調整剤と、ポリマーと、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ金属の水酸化物と、消泡剤と、を含む水硬性組成物であって、前記水硬性材料が、カルシウムサルホアルミネート(3CaO・3Al2O3・CaSO4)及び無水石膏を含むことを特徴とする水硬性組成物。
[2] 上記ポリマーが、アクリル系ポリマー、アクリル・スチレン系ポリマー、アクリル・ポリビニルアルコール系ポリマー、スチレン・ブタジエン系ゴム、エチレン・酢酸ビニル系ポリマーから選ばれる少なくとも1種である、前記[1]に記載の水硬性組成物。
[3] さらに、細骨材を含む、前記[1]または[2]に記載の水硬性組成物。
[4] さらに、粗骨材を含む、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の水硬性組成物。
[5] さらに、繊維を含む、前記[1]〜[4]のいずれかに記載の水硬性組成物。
[6] さらに、減水剤を含む、前記[1]〜[5]のいずれかに記載の水硬性組成物。
[7] さらに、収縮低減剤を含む、前記[1]〜[6]のいずれかに記載の水硬性組成物。
[8] さらに、水を含む、前記[1]〜[7]のいずれかに記載の水硬性組成物。
また、本発明の水硬性組成物を用いることによって、遮水性が大きい硬化体を製造することができる。該硬化体は遮水性が大きいことから、該硬化体の内部への水分の浸透を抑制することができ、これによって塩分の浸透を低減することができる。
本発明の水硬性組成物は、水硬性材料と、凝結調整剤と、ポリマーと、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ金属の水酸化物と、消泡剤と、を含むものである。なお、本明細書中、「水硬性組成物」の語は、水を含まない組成物(例えば、プレミックス材)、水を含む硬化前の組成物、および、水を含む組成物が硬化してなる硬化体を包含するものである。
[水硬性材料]
本発明の水硬性組成物は、カルシウムサルホアルミネート(3CaO・3Al2O3・CaSO4)および無水石膏を含む水硬性材料を含む。
水硬性材料中のカルシウムサルホアルミネートの含有率は、水硬性材料全体を100質量%として、好ましくは3〜60質量%、より好ましくは10〜50質量%、さらに好ましくは15〜45質量%、特に好ましくは20〜40質量%である。
水硬性材料中の無水石膏の含有率は、水硬性材料全体を100質量%として、好ましくは1〜40質量%、より好ましくは3〜20質量%、特に好ましくは5〜15質量%である。
水硬性材料を構成し得る他の成分としては、エーライト、ビーライト等が挙げられる。
本発明の水硬性組成物は、凝結調整剤を含む。
凝結調整剤としては、クエン酸、酒石酸、ヘプトン酸、またはそれらの塩等を使用することができる。中でも、クエン酸、ヘプトン酸、またはそれらの塩が、以下の効果を有する点からより好ましい。これらは、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
クエン酸、ヘプトン酸、またはそれらの塩から選ばれる少なくとも1種を凝結調整剤として用いた場合、水硬性材料と、ポリマーと、該凝結調整剤をあらかじめ混合しておき、次いで水を添加しても、エトリンガイトが急激に生成することはなく、水硬性組成物の急結を防止することができる。これにより、十分な可使時間を確保することができるとともに、前記ポリマーを水硬性組成物中に均一に混和させることができるため、硬化後の収縮ひずみをより効果的に抑制することができる。
該配合量が0.05質量部未満であると、水硬性組成物の可使時間を十分に確保することができないおそれがある。該配合量が2.5質量部を超えると、凝結不良を起こして水硬性組成物の強度発現性が低くなったり、場合によっては硬化しないおそれがある。
本発明の水硬性組成物は、ポリマーを含む。
ポリマーを含むことで、硬化体の靱性及び遮水性が向上する。
上記ポリマーとしては、セメント混和用ポリマーとして通常用いられるポリマーであれば特に限定されるものではない。
具体的には、天然ゴム等の天然ゴムラテックス、クロロプレンゴム、スチレン・ブタジエン系ゴム、アクリルニトリル・ブタジエン系ポリマー、メチルメタアクリレート・ブタジエン系ポリマー、ブタジエン系ゴム等の合成ゴムラテックス、アクリル系ポリマー、アクリル・スチレン系ポリマー、ポリ酢酸ビニル、ポリプロピレン、酢酸ビニル・アクリル系ポリマー、エチレン・酢酸ビニル系ポリマー、エチレン・酢酸ビニル・塩化ビニル系ポリマー、酢酸ビニル・ビニルバーサテート系ポリマー、不飽和ポリエステル樹脂およびエポキシ樹脂等の合成樹脂、セルロース誘導体等の天然高分子誘導体、ポリビニルアルコール、アクリル・ポリビニルアルコール系ポリマー、ポリアクリル酸塩およびフルフリルアルコール等の水溶性ポリマー等の粉末、エマルション、または液状のポリマーが挙げられる。
これらは、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
中でも、入手の容易性および経済性の観点から、好ましくはアクリル系ポリマー、アクリル・スチレン系ポリマー、アクリル・ポリビニルアルコール系ポリマー、エチレン・酢酸ビニル系ポリマー、スチレン・ブタジエン系ゴムであり、強度発現性の観点から、より好ましくはアクリル・ポリビニルアルコール系ポリマー、アクリル・スチレン系ポリマー、特に好ましくはアクリル・スチレン系ポリマーである。
ここで、「主成分」とは、アクリル系ポリマーを構成する全モノマー中、(メタ)アクリル酸エステルを50質量%以上の含有率で含むことをいう。
(メタ)アクリル酸エステルとしては、上記アクリル系ポリマーを構成する(メタ)アクリル酸エステルと同じものが挙げられる。
スチレン系モノマーとは、スチレン、およびスチレンの誘導体(スチレンの1個以上の水素原子をアルキル基等の基で置換させてなる化合物)をいう。スチレン系モノマーの例としては、スチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メトキシスチレン、2−ヒドロキシメチルスチレン、4−エチルスチレン、4−エトキシスチレン、3,4−ジメチルスチレン、3,4−ジエチルスチレン、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロ−3−メチルスチレン、4−t−ブチルスチレン、2,4−ジクロロスチレン、2,6−ジクロロスチレン等が挙げられる。
アクリル・スチレン系ポリマーを構成する全モノマー中のスチレン系モノマーの割合は、通常、50質量%未満、好ましくは30質量%以下である。
上記(メタ)アクリル酸エステルとしては、上記アクリル系ポリマーを構成する(メタ)アクリル酸エステルと同じものが挙げられる。
ポリビニルアルコール系ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、あるいはポリビニルアルコール単位を有する共重合体が挙げられ、完全ケン化されたものであっても、部分ケン化されたものであってもよい。
アクリル・ポリビニルアルコール系ポリマーを構成する全モノマー((メタ)アクリル酸エステル、他の共重合可能なモノマー)とポリマー(ポリビニルアルコール系ポリマー)の合計量中のポリビニルアルコール系ポリマーの割合は、通常、50質量%未満、好ましくは30質量%以下である。
エチレン・酢酸ビニル系ポリマーとは、エチレンと、酢酸ビニル系モノマーと、必要に応じて用いられる他の共重合可能なモノマーを共重合させた共重合体をいう。
酢酸ビニル系モノマーとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等が挙げられる。
エチレン・酢酸ビニル系ポリマーを構成する全モノマー中の酢酸ビニル系モノマーの割合は、通常、50質量%未満、好ましくは30質量%以下である。
他の共重合可能なモノマーとしては、ブタジエン−1,3、2−メチルブタジエン、1,3または2,3−ジメチルブタジエン−1,3、2−クロロブタジエン−1,3等のジエン系モノマー;ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、バーサチック酸ビニル等のビニルエステル系モノマー;エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン等のオレフィン系モノマー;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化オレフィン系モノマー;メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ジアセトンアクリルアミド等のアクリルアミド系モノマー;メタクリルニトリル等のニトリル系モノマー;メチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、i−プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、i−ブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテルのビニルエーテル;酢酸アリル、塩化アリル等のアリル系モノマー等を挙げることができる。また、そのほかにも、フマル酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水トリメット酸などのカルボキシル基含有化合物およびそのエステル;エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等のスルホン酸基含有化合物;ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン化合物;酢酸イソプロペニル、3−メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、3,4−ジアセトキシブテン、ビニルエチレンカーボネート等を挙げることができる。
本発明の水硬性組成物は、アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ金属の水酸化物を含む。アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ金属の水酸化物が含まれることにより、硬化体の靱性及び塩分浸透抵抗性が向上する。
アルカリ金属としては、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)等が挙げられる。中でも遮水性の向上の観点から、Liが好ましい。
アルカリ金属の硫酸塩としては、例えば硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等が挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。中でも、水硬性組成物の強度発現性及び塩分浸透抵抗性の観点から、アルカリ金属の水酸化物が好ましく、水酸化リチウムがより好ましい。
本発明においては、アルカリ金属の硫酸塩の1種またはアルカリ金属の水酸化物の1種を単独で用いてもよく、アルカリ金属の硫酸塩の2種以上またはアルカリ金属の水酸化物の2種以上を用いてもよく、アルカリ金属の硫酸塩の1種以上とアルカリ金属の水酸化物の1種以上とを組み合わせて用いてもよい。
上記アルカリ金属の硫酸塩および/またはアルカリ金属の水酸化物の配合量(2種以上を使用する場合にはその合計量)は、水硬性材料100質量部に対して、好ましくは0.01〜5質量部、より好ましくは0.03〜2.5質量部、さらに好ましくは0.05〜1.0質量部、特に好ましくは0.07〜0.8質量部である。該配合量が0.01質量部未満の場合、硬化体の靱性及び塩分浸透抵抗性を向上させる効果が小さくなる。該配合量が5質量部を超えると、水硬性組成物の混練時及び打設時の作業性や強度発現性が低下する場合がある。
なお、アルカリ金属の水酸化物が水酸化リチウムである場合、その配合量は水和物(LiOH・H2O)の量で示すものとする。
本発明の水硬性組成物は、消泡剤を含む。消泡剤を含むことで、水硬性組成物中に含まれる空気の量を少なくする(例えば、JIS A 5308で規定されている空気量以下にする。)ことができる。これにより、ポリマーが空気を取り込むことを防ぎ、水硬性組成物の強度発現性および耐久性を向上させることができる。
消泡剤としては、エステル系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、鉱物油系消泡剤、シリコーン系消泡剤、粉末消泡剤などが挙げられる。
上記消泡剤の配合量は、水硬性組成物中のポリマーの量によって変動するが、水硬性材料100質量部に対して、好ましくは2.0質量部以下、より好ましくは0.05〜1.0質量部、特に好ましくは0.1〜0.8質量部である。該配合量が2.0質量部を超えると、水硬性組成物の強度発現性および耐久性を向上させる効果が頭打ちとなることがある。
本発明の水硬性組成物は、さらに細骨材を含んでもよい。
細骨材としては、川砂、山砂、海砂、珪砂などの天然砂や、砕砂、高炉スラグ細骨材などの人工砂が挙げられる。細骨材の粒径は、好ましくは5mm以下である。
水硬性組成物に細骨材が含まれる場合、細骨材の配合量は、水硬性材料100質量部に対して、好ましくは0〜500質量部、より好ましくは100〜400質量部である。該配合量が500質量部以下であると、水硬性組成物の混練時および打設時の作業性が向上すると共に、硬化体にひび割れが発生しにくくなる。
本発明の水硬性組成物は、さらに粗骨材を含んでもよい。
粗骨材としては、砂利、砕石および軽量骨材などの人工石などを用いることができる。粗骨材の粒径は、好ましくは5〜25mm、より好ましくは5〜13mmである。
水硬性組成物に粗骨材が含まれる場合、粗骨材の配合量は、水硬性材料100質量部に対して、好ましくは0〜500質量部、より好ましくは100〜250質量部である。該配合量が500質量部以下であると、水硬性組成物の強度発現性が向上すると共に、水硬性組成物の混練時及び打設時の作業性が向上する。
本発明の水硬性組成物は、さらに繊維を含んでもよい。繊維が含まれることにより、硬化体の靭性を向上させ、且つ収縮を効果的に抑制することができる。
繊維としては、金属繊維、有機繊維等が挙げられる。
金属繊維としては、鋼繊維、アモルファス繊維等が挙げられる。中でも、金属繊維の強度、コスト、および入手の容易性の観点から鋼繊維が好ましい。
水硬性組成物に金属繊維が含まれる場合、金属繊維の配合量は、水硬性組成物の体積に対して、好ましくは0.1〜4.0体積%、より好ましくは0.5〜3.0体積%である。金属繊維の配合量が0.1体積%以上であると、硬化体の靱性が向上する。該配合量が4.0体積%以下であると、水硬性材料との混練作業のワーカビリティが向上する。
金属繊維の繊維長は、好ましくは2〜30mm、より好ましくは10〜15mmである。繊維長が2mm以上であると、硬化後の水硬性組成物を効果的に拘束することができ、靱性が向上する。繊維長が30mm以下であると、水硬性組成物の混練時及び打設時の作業性が向上する。
金属繊維の直径は、好ましくは0.01〜1.0mm、より好ましくは0.5〜1.0mmである。直径が0.01mm以上であると、金属繊維の強度が十分となるため、金属繊維が張力を受けた際に切れてしまうおそれが少なくなる。直径が1.0mm以下であると、水硬性組成物中の金属繊維の本数が相対的に多くなるため、硬化後の水硬性組成物を効果的に拘束することができる。
水硬性組成物に有機繊維が含まれる場合、有機繊維の配合量は、水硬性組成物の体積に対して、好ましくは0.3〜2.0体積%、より好ましくは0.5〜2.0体積%である。有機繊維の配合量が0.3体積%以上であると、硬化体の靱性が向上する。該配合量が2.0体積%以下であると、水硬性材料との混練作業のワーカビリティが向上する。
有機繊維の繊維長は、好ましくは6〜60mm、より好ましくは20〜30mmである。繊維長が6mm以上であると、硬化後の水硬性組成物を効果的に拘束でき、靱性が向上する。繊維長が60mm以下であると、水硬性組成物の混練時及び打設時の作業性が向上する。
有機繊維の直径は、好ましくは0.027〜0.90mm、より好ましくは0.45〜0.90mmである。直径が0.027mm以上であると、有機繊維の強度が十分となるため、有機繊維が張力を受けた際に切れてしまうおそれが少なくなる。直径が0.90mm以下であると、水硬性組成物中の有機繊維の本数が相対的に多くなるため、硬化後の水硬性組成物を効果的に拘束することができる。
なお、金属繊維と有機繊維は、各々単独で用いてもよいし、併用してもよい。
本発明の水硬性組成物は、さらに減水剤を含んでもよい。
本発明で用いられる減水剤の例としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、AE減水剤、高性能減水剤又は高性能AE減水剤が挙げられる。これらの中でも、混練時及び打設時の作業性や耐久性等の観点から、高性能減水剤又は高性能AE減水剤を用いることが好ましい。
水硬性組成物に減水剤が含まれる場合、減水剤の配合量は、水硬性材料100質量部に対して、固形分換算で好ましくは0.1〜3.0質量部、より好ましくは0.3〜2.0質量部である。該量が0.1質量部以上であると、減水性能が向上し、水硬性組成物の混練時及び打設時の作業性が向上する。該量が3.0質量部以下であると、水硬性組成物の強度発現性が向上する。
本発明の水硬性組成物は、さらに収縮低減剤を含んでもよい。
収縮低減剤としては、低級アルコールのアルキレンオキシド付加物系収縮低減剤、アルコール系収縮低減剤、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、ポリエーテル系収縮低減剤、低分子量アルキレンオキシド共重合体系収縮低減剤、及びポリオキシアルキレンアルコールエーテルと無機フィラーの混合物からなる収縮低減剤などが挙げられる。
水硬性組成物に収縮低減剤が含まれる場合、収縮低減剤の配合量は、水硬性材料100質量部に対して、好ましくは2質量部以下、より好ましくは0.5〜1質量部である。該配合量が2質量部を超えると、収縮低減効果が頭打ち、または、低下することがある。
水硬性組成物にホウ酸またはその塩が含まれる場合、ホウ酸またはその塩の配合量が0.01質量部以上であると、水硬性組成物の硬化時の水和熱を効果的に低減することができる。該配合量が0.3質量部以下であると、水硬性組成物の強度発現性が向上すると共に、凝結遅延が発生しにくくなる。前記配合量は、より好ましくは0.05〜0.2質量部、特に好ましくは0.1〜0.15質量部である。
本発明の水硬性組成物に水を加えて混練することで、硬化体を得ることができる。
水としては特に限定されず、水道水、工業用水等を用いることができる。
本発明において、水/水硬性材料の質量比(水/水硬性材料×100で算出される値)は、好ましくは15〜50%、より好ましくは20〜45%、特に好ましくは25〜42%である。該質量比が15%以上であると、水硬性組成物の混練時及び打設時の作業性が向上する。該質量比が50%以下であると、水硬性組成物の強度発現性及び遮水性が向上する。
また、混練に用いる装置も特に限定されるものではなく、オムニミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等の慣用のミキサを使用することができる。
本発明の水硬性組成物からなるモルタルは、混練後3時間で15N/mm2以上の圧縮強度を発現する。また、本発明の水硬性組成物からなるコンクリートは、混練後3時間で24N/mm2以上の圧縮強度を発現する。
[使用材料]
以下に示す材料を使用した。
(1)水硬性材料:太平洋セメント社製、速硬性水硬性材料(カルシウムサルホアルミネートの含有率:約30質量%、無水石膏の含有率:約10質量%、その他の水硬性材料の含有率:約60質量%)
(2)水:上水道水
(3)細骨材:掛川産山砂(粒径:5mm以下)
(4)粗骨材:桜川産砕石(最大寸法20mm)
(5)凝結調整剤(凝結遅延剤;表中、「遅延剤」と略す。):クエン酸とヘプトン酸の混合物(質量比1:1)
(6)消泡剤:ADEKA社製、商品名B−107F
(7)アクリル・スチレン系ポリマー(表中、「P1」と略す。):日本合成化学工業社製、商品名LDM6880(乳化液)
(8)アクリル・ポリビニルアルコール系ポリマー(表中、「P2」と略す。):日本合成化学工業社製、商品名モビニール7700(乳化液)
(9)スチレン・ブタジエン系ゴム(表中、「P3」と略す。):太平洋マテリアル社製、商品名CX−B(乳化液)
(10)ポリアクリル酸エステル系ポリマー(表中、「P4」と略す。):日本合成化学工業社製、商品名LDM7000P(粉末樹脂)
(11)エチレン・酢酸ビニル系ポリマー(表中、「P5」と略す。):日本合成化学工業社製、商品名DM2072P(粉末樹脂)
(12)アルカリ金属の水酸化物A(表中、「N」と略す。):NaOH
(13)アルカリ金属の水酸化物B(表中、「K」と略す。):KOH
(14)アルカリ金属の水酸化物C(表中、「L」と略す。):LiOH・H2O
(15)高性能減水剤(表中、「SP」と略す。):花王社製、商品名マイティ150
上記材料を使用して、下記の表1および2に示す配合に従ってモルタルを製造した。水量は「JIS A 1171:2000(6.1フロー試験)」に準拠したフロー試験において170±5mmとなる量とした。
モルタルの混練は、モルタルミキサを使用して、「JIS A 1171:2000(5.4.1機械練りによる方法)」に準拠して行った。
具体的には、水硬性材料と、細骨材と、任意で配合されるポリマーを、モルタルミキサを用いて2分間空練りを行なった後、水と、凝結遅延剤と、任意で配合される消泡剤や乳化液ポリマーを加えて1分間低速で混練を行ない、ミキサ内に付着した混練物を掻き落してから、アルカリ金属の水酸化物を投入して、更に2分間低速で混練を行ない、モルタル(実施例1〜23、比較例1〜10)を得た。
なお、表1及び表3中の水酸化リチウムの量は、水和物(LiO・H2O)としての値である。
(1)圧縮強さおよび曲げ強さの測定
4×4×16cmの供試体を用いて、「JIS A 1171:2000(7.2曲げ強さおよび圧縮強さ試験)」に準拠し、各モルタルの曲げ強さおよび圧縮強さを測定した。結果を表3及び4に示す。
(2)塩分浸透深さ試験
材齢25日の時点で、4×4×16cmの供試体を、モルタルカッターを用いて四等分して、4×4×4cmの立方供試体を得た。該立方供試体の型枠に面していた2つの側面を除いた4つの面に「JIS K 5664(タールエポキシ樹脂塗料)」に規定するエポキシ樹脂を塗布した。その後、エポキシ樹脂を塗布した面を乾燥させて、該面にピンホールが無いことを確認した後、材齢28日まで上記養生を行い、上記供試体を浸漬試験に供した。浸漬溶液は3質量%NaCl水溶液および飽和NaCl水溶液の2種類を用いた。浸漬における液固比(水溶液と供試体の体積比(水溶液/供試体))は4、環境温度は20℃とし、浸漬期間中の溶液の交換は行わなかった。
浸漬を開始してから4週間経過後に塩分浸透深さを測定した。具体的には、溶液から引き上げた供試体を半分に割裂して、その断面に0.1%フルオレセインナトリウム水溶液および0.1N酢酸銀溶液を噴霧し、蛍光を発する部分を塩分浸透領域とした後、供試体の6箇所における、表面からの塩分浸透領域の深さをノギスで計測し、その平均値を塩分浸透深さとした。結果を表3及び4に示す。なお、表3及び4中、「−」の表示は実験を行なっていないことを示す。
また、比較例3及び4と実施例5〜10及び12、比較例7と実施例16〜18及び20が示すように、アルカリ金属の水酸化物を添加することによって、3質量%NaCl水溶液に浸漬した場合における塩分浸透深さが減少する。また、実施例5〜7が示すように、アルカリ金属の水酸化物を添加することによる塩分浸透深さの減少の程度は、ポリマーの配合量が増えるほど大きくなる傾向にある。
さらに、例えば、実施例9、10、及び12が示すように、アルカリ金属の水酸化物の中でも、特に水酸化リチウムを添加した場合に塩分浸透深さの減少の程度が大きい。
上記材料を使用して、下記の表5に示す配合に従ってコンクリートを製造した。
コンクリートの混練は、「JIS A 1138(試験室におけるコンクリートの作り方)」に準拠して行った。
具体的には、水硬性材料と、細骨材と、粗骨材と、任意で配合されるポリマーと、アルカリ金属の水酸化物を、容量50リットルのパン型強制練りミキサを用いて30秒間空練りを行なった後、水と、凝結遅延剤と、高性能減水剤と、任意で配合される消泡剤を加えて60秒間混練を行ない、コンクリート(実施例24、比較例11、12)を得た。
なお、表5中の水酸化リチウムの量は、水和物(LiO・H2O)としての値である。
「JIS A 1101(コンクリートのスランプ試験方法)」に準拠して、コンクリートのスランプを測定した。
また、「JIS A 1128(フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法−空気室圧力方法)」に準拠して、コンクリートの空気量を測定した。
さらに、「JIS A 1156(フレッシュコンクリートの温度測定方法)」に準拠して、コンクリートの温度を測定した。結果を表6に示す。
上述の方法で得られたコンクリートを、φ10×20cmの型枠および10×10×40cmの型枠に充填した後、温度20℃及び相対湿度80%の条件下で、2日間保管して脱型を行った。その後、材齢7日までは温度20℃の条件下で水中養生を行い、材齢28日までは温度20℃及び相対湿度60%の条件下で気中養生を行って、供試体を得た。該供試体を用いて、以下の強度試験および塩分浸透深さ試験を行った。
(a)強度試験
φ10×20cmの供試体を用いて、「JIS A 1108(コンクリートの圧縮強度試験方法)」に準拠して、コンクリートの圧縮強度を測定した。
φ10×20cmの供試体を用いて、「JIS A 1113(コンクリートの割裂引張強度試験方法)」に準拠して、コンクリートの引張強度を測定した。
10×10×40cmの供試体を用いて、「JIS A 1106(コンクリートの曲げ強度試験方法)」に準拠して、コンクリートの曲げ強度を測定した。
結果を表6に示す。
曲げ強度の測定に使用した供試体から、コンクリートカッターを用いて、10×10×10cmの立方供試体を切り出し、該立方供試体の型枠に面していた2つの側面を除いた4つの面に「JIS K 5664(タールエポキシ樹脂塗料)」に規定するエポキシ樹脂を塗布した。エポキシ樹脂を塗布した面を乾燥させて、該面にピンホールが無いことを確認した後、材齢35日までは温度20℃及び相対湿度60℃の条件下で静置し、その後、供試体を浸漬試験に供した。浸漬溶液は3質量%のNaCl水溶液、飽和NaCl水溶液、及び30質量%のCaCl2水溶液の3種類を用いた。浸漬における液固比(水溶液と供試体の体積比(水溶液/供試体))は4、環境温度は20℃とし、浸漬期間中の溶液の交換は行わなかった。
浸漬の開始から4週間経過後に塩分浸透深さを測定した。具体的には、溶液から引き上げた供試体を半分に割裂して、その断面に0.1N硝酸銀溶液を噴霧し、白色化した部分を塩分浸透領域とした後、供試体の6箇所における、表面からの塩分浸透領域の深さをノギスで計測し、その平均値を塩分浸透深さとした。結果を表6に示す。
Claims (8)
- 水硬性材料と、凝結調整剤と、ポリマーと、アルカリ金属の水酸化物と、消泡剤と、を含む水硬性組成物であって、
前記水硬性材料が、カルシウムサルホアルミネート(3CaO・3Al2O3・CaSO4)及び無水石膏を含むことを特徴とする水硬性組成物。 - 上記ポリマーが、アクリル系ポリマー、アクリル・スチレン系ポリマー、アクリル・ポリビニルアルコール系ポリマー、スチレン・ブタジエン系ゴム、エチレン・酢酸ビニル系ポリマーから選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の水硬性組成物。
- さらに、細骨材を含む、請求項1または2に記載の水硬性組成物。
- さらに、粗骨材を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の水硬性組成物。
- さらに、繊維を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の水硬性組成物。
- さらに、減水剤を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水硬性組成物。
- さらに、収縮低減剤を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の水硬性組成物。
- さらに、水を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の水硬性組成物。
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