JP6470131B2 - 遠心成型用水硬性組成物 - Google Patents
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Description
現在の日本市場では、建築物の高層化に伴う高支持力の要求や打設本数の低減による工期短縮の理由からより強度の高い、例えば圧縮強度が123N/mm2を超えるパイルが求められている。この傾向は、将来的には、中国や東南アジアなどの諸外国にも波及するものと考えられる。
また従来の遠心成型では、高強度を得るため、水/セメント比が25質量%以下で、スランプが約0cmの流動性の低いコンクリートが用いられている。
特許文献2には、セメント、ポゾラン質微粉末、水、減水剤、及び特定量のカルシウム塩(例えば、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、蟻酸カルシウム、チオシアン酸カルシウム、酢酸カルシウム)を含有するセメントスラリーが記載され、流動性が高く、かつ比較的硬化速度が大きい、超高強度を発現するセメントスラリーを得られることが記載されている。
また特許文献1では、水/セメント比が比較的高いため、高強度を発現することは困難である。
また近年、パイルの大径化も進んでおり、混練コンクリート材料の型枠への充填に時間がかかるようになってきている。通常1バッチの混練コンクリートは、複数本のパイル製造に使用されるが、1本あたりの混練コンクリートの型枠充填に時間がかかると、2本目以降の型枠への充填が非常に困難になって、複数バッチの混練コンクリートが必要となることがあり、すべての型枠への充填が終了するまでに30分程度要することがあるため、可使時間の長い混練コンクリート材料が望まれる。
工程1:ポリカルボン酸系分散剤、チオシアン酸塩、水硬性粉体、水、及び骨材を混練し、水硬性組成物を得る工程であって、水硬性粉体100質量部に対してチオシアン酸塩を0.04質量部以上0.25質量部以下混練して、水硬性組成物を得る工程。
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で得られた型枠に充填された水硬性組成物を、遠心力をかけて型締めする工程。
工程4:工程3で得られた型締めされ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で得られた凝結された水硬性組成物を型枠中で蒸気養生する工程。
本発明の遠心成型用水硬性組成物は、ポリカルボン酸系分散剤を含有する。
R1、R2:それぞれ独立に、水素原子又はメチル基
m1:0以上2以下の整数
AO:炭素数2又は3のアルキレンオキシ基
n1:AOの平均付加モル数であって、4以上300以下の数
X:水素原子又は炭素数1以上3以下のアルキル基
を示す。〕
R3、R4、R5:それぞれ独立に、水素原子、メチル基、又は(CH2)m2COOM2
M1、M2:それぞれ独立に、対イオンを示し、水素イオン、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン(1/2イオン)、有機アンモニウムイオン、又はアンモニウムイオン、
m2:0以上2以下の整数
を示す。〕
m1は、0以上2以下の整数であり、遠心成型性と強度の観点から、0が好ましい。
AOは、炭素数2のアルキレンオキシ基及び炭素数3のアルキレンオキシ基から選ばれるアルキレンオキシ基であり、遠心成型性と強度の観点から、炭素数2のアルキレンオキシ基が好ましい。
n1は、AOの平均付加モル数であり、4以上300以下の数である。n1は、遠心成型性と強度の観点から、15以上が好ましく、20以上がより好ましく、そして、遠心成型性と強度の観点から、100以下が好ましく、80以下がより好ましく、70以下が更に好ましく、60以下がより更に好ましく、40以下がより更に好ましく、30以下がより更に好ましい。
Xは、水素原子又は炭素数1以上3以下のアルキル基であり、遠心成型性と強度の観点から、炭素数1のアルキル基が好ましい。
なお、ポリカルボン酸系分散剤の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(ポリエチレングリコール換算)によるものであり、具体的な条件は下記の通りである。
*ゲルパーミエーションクロマトグラフィー条件
装置:GPC(HLC−8320GPC)東ソー株式会社製
カラム:G4000PWXL+G2500PWXL(東ソー株式会社製)
溶離液:0.2Mリン酸バッファー/CH3CN=9/1
流量:1.0mL/min
カラム温度:40℃
検出:RI
サンプルサイズ:0.2mg/mL
標準物質:ポリエチレングリコール換算(分子量87500、250000、145000、46000、24000の単分散ポリエチレングリコール)
また、本発明の水硬性組成物が骨材として細骨材を含有する場合、粗骨材の水硬性組成物1m3に対する含有量は、遠心成型性と強度の観点から、1000kg以上が好ましく、1050kg以上がより好ましく、そして、1300kg以下が好ましく、1200kg以下がより好ましい。
本発明の遠心成型用水硬性組成物は、骨材として、細骨材と粗骨材とを含有することができる。
・AE剤:樹脂石鹸、飽和もしくは不飽和脂肪酸、ヒドロキシステアリン酸ナトリウム、ラウリルサルフェート、アルキルベンゼンスルホン酸又はその塩、アルカンスルホネート、ポリオキシアルキレンアルキル(フェニル)エーテル、ポリオキシアルキレンアルキル(フェニル)エーテル硫酸エステル又はその塩、ポリオキシアルキレンアルキル(フェニル)エーテルリン酸エステル又はその塩、蛋白質材料、アルケニルコハク酸、α−オレフィンスルホネート等
・起泡剤
・増粘剤
・珪砂
・発泡剤
・防水材:樹脂酸又はその塩、脂肪酸エステル、油脂、シリコーン、パラフィン、アスファルト、ワックス等
・高炉スラグ
・流動化剤
・消泡剤:ジメチルポリシロキサン系、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル系、鉱油系、油脂系、オキシアルキレン系、アルコール系、アミド系等
・防泡剤
・防錆剤:亜硝酸塩、燐酸塩、酸化亜鉛等
・水溶性高分子:メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系、β−1,3−グルカン、キサンタンガム等の天然物系、ポリアクリル酸アミド、ポリエチレングリコール、オレイルアルコールのエチレンオキシド付加物もしくはこれとビニルシクロヘキセンジエポキシドとの反応物等の合成系等
・高分子エマルジョン:(メタ)アクリル酸アルキル等の単量体を用いた高分子のエマルジョン
ここで、水/水硬性粉体比は、水硬性組成物中の水と水硬性粉体の質量百分率(質量%)であり、水/水硬性粉体×100で算出される。水/水硬性粉体比は、水和反応により硬化する物性を有する粉体の量に基づいて算出される。水和反応により硬化する物性を有する粉体が、高強度混和材を含有する場合、高強度混和材の量も水硬性粉体の量に算入する。水硬性粉体に関する、水硬性組成物の他の量的関係についても同様である。
本発明の水硬性組成物硬化体の製造方法は、次の工程1〜5を含む。
工程1:ポリカルボン酸系分散剤、チオシアン酸塩、水硬性粉体、水、及び骨材を混練し、水硬性組成物を得る工程であって、水硬性粉体100質量部に対してチオシアン酸塩を0.04質量部以上0.25質量部以下混練して、水硬性組成物を得る工程。
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で得られた型枠に充填された水硬性組成物を、遠心力をかけて型締めする工程。
工程4:工程3で得られた型締めされ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で得られた凝結された水硬性組成物を型枠中で蒸気養生する工程。
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。
具体的な養生条件として、工程5として、1時間当たり10℃以上30℃以下の昇温速度で型枠の周囲温度を60℃以上85℃以下に昇温し、昇温した温度を2時間以上8時間以下保持し、次いで、工程6として、1時間当たり5℃以上20℃以下の降温速度で室温、例えば20℃まで冷却し、成型体を脱型する。
好ましい条件の一例を挙げれば、室温、例えば20℃に3時間放置し、昇温速度20℃/時間、80℃で6時間保持し(工程5)、次いで、10℃/時間で室温まで冷却して、20時間以上30時間以下の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。
本発明の遠心成型用水硬性組成物で述べた事項は、適宜、本発明の水硬性組成物の硬化体の製造方法に適用することができる。
(ポリカルボン酸系分散剤)
PCE:メタクリル酸/メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(エチレンオキシ基平均付加モル数23)=73/27(モル比)、重量平均分子量45000(前記条件のGPCにて測定を行った。)、特開平8−12397号公報の製造例11に基づいて製造した。
チオシアン酸カルシウム:チオシアン酸カルシウム四水和物、関東化学(株)製、試薬、純度95質量%以上
チオシアン酸ナトリウム:和光純薬工業(株)製、特級、純度99質量%以上
チオシアン酸カリウム:和光純薬工業(株)製、特級、純度99質量%以上
トリエタノールアミン:2,2',2''−ニトリロトリエタノール、キシダ化学(株)製、試薬、純度97質量%以上
硫酸ナトリウム:和光純薬工業(株)製、特級、純度99質量%以上
硫酸アルミニウム:和光純薬工業(株)製、純度85質量%以上
W:和歌山市水道水
C:早強セメント、太平洋セメント(株)製早強セメント/住友大阪セメント(株)製早強セメント=1/1(質量比)の混合セメント
P:高強度混和材(シリカフューム系)、Σ2000 電気化学工業(株)製
S:細骨材:甲賀産 砕砂
G:粗骨材:家島産 砕石 小
表1のコンクリート配合材料に表2に示す分散剤及び添加剤を添加して、強制二軸ミキサーで4分間混練りして、遠心成型用コンクリートを調製した。調製したコンクリートを可使時間の尺度として、調製直後及び調製から20℃で30分間放置後の比較によって、以下の評価を行った。結果を表2に示す。
コンクリートをミキサーから排出し、調製直後、及び調製から20℃で30分間放置後のスランプをそれぞれJIS A 1101に従い測定した。この30分は、コンクリート配合材料においてセメント(C)に水(W)が接触した時点からの経過時間である(以下同様)。
調製直後、又は調製から20℃で30分間放置後のコンクリート15kgを、遠心成型型枠(内径20cm×高さ30cm)に入れて、初速0.7G×3分間、二速5G×4分間、三速15G×2分間、四速25G×3分間の遠心締め固めを行い、前置き20℃×3時間、昇温18℃/時間、保持80℃×8時間、以後放冷の蒸気養生を行った。脱型後、硬化体の上部と下部のコンクリート厚み(mm)を各4ヶ所(計8ヶ所)を測定し、以下の基準で評価した。
◎:8ヶ所の厚みの最大値と最小値の差が3mm未満
○:8ヶ所の厚みの最大値と最小値の差が3mm以上5mm未満(内面のペースト層が軟らかく、下部に若干量堆積している状態)
△:8ヶ所の厚みの最大値と最小値の差が5mm以上7mm未満
×:8ヶ所の厚みの最大値と最小値の差が7mm以上(著しいダレ、あるいはジャンカにより製品形態を保てていない状態)
成型性の評価に用いた硬化体厚みの平均値から圧縮面積を求めた。厚みを測定した硬化体について、JIS A 1108に従い、混練から7日後の圧縮応力を測定した。圧縮強度を、圧縮強度=圧縮応力/圧縮面積の式により求めた。表2中、調製直後は、コンクリート調製直後に型枠に入れ、遠心成形、脱型、蒸気養生を経て、20℃で混練から7日放置後に、圧縮強度を測定した結果である。また、表2中、30分後は、コンクリート調製から20℃で30分放置後に型枠に入れ、遠心成形、脱型、蒸気養生を経て、20℃で混練から7日放置後に、圧縮強度を測定した結果である。なお、成型性の評価が「×」の比較例については、圧縮強度の評価は行わなかった。
Claims (7)
- ポリカルボン酸系分散剤、チオシアン酸塩、水硬性粉体、水、及び骨材を含有し、水硬性粉体100質量部に対してチオシアン酸塩を0.04質量部以上0.25質量部以下含有する、遠心成型用水硬性組成物。
- スランプが2cm以上10cm以下である請求項1に記載の遠心成型用水硬性組成物。
- 水/水硬性粉体比が10質量%以上25質量%以下である請求項1または2に記載の遠心成型用水硬性組成物。
- 次の工程を含む、水硬性組成物硬化体の製造方法。
工程1:ポリカルボン酸系分散剤、チオシアン酸塩、水硬性粉体、水、及び骨材を混練し、水硬性組成物を得る工程であって、水硬性粉体100質量部に対してチオシアン酸塩を0.04質量部以上0.25質量部以下混練して、水硬性組成物を得る工程。
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で得られた型枠に充填された水硬性組成物を、遠心力をかけて型締めする工程。
工程4:工程3で得られた型締めされ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で得られた凝結された水硬性組成物を型枠中で蒸気養生する工程。 - 工程1で得られる水硬性組成物のスランプが2cm以上10cm以下である請求項4に記載の水硬性組成物硬化体の製造方法。
- 工程1で得られる水硬性組成物の水/水硬性粉体比が10質量%以上25質量%以下である請求項4または5に記載の水硬性組成物硬化体の製造方法。
- 工程5で、60℃以上85℃以下の温度で蒸気養生する請求項4〜6のいずれかに記載の水硬性組成物硬化体の製造方法。
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