JP6755070B2 - アルカリシリカ反応の抑制剤、セメント質硬化体の製造方法、およびアルカリシリカ反応の抑制方法 - Google Patents
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Description
アルカリシリカ反応の抑制に関する従来の基本的な考えは、(i)アルカリシリカ反応が生じないと判定された骨材の使用、(ii)アルカリ含有量の少ないセメントの使用(いわゆるアルカリ総量規制)、および、(iii)アルカリを吸着する能力がある高炉スラグ、フライアッシュ、シリカヒューム、およびメタカオリン等のポゾラン物質を含む混合セメントの使用が挙げられる。
しかし、これらの対策を講じてもなおアルカリシリカ反応が発生する場合があり、これらの対策だけでは万全とは云えない。
例えば、特許文献1に記載のコンクリートの耐久仕上げ方法は、硬化コンクリートの表面に、亜硝酸塩を含有したセメント組成物を塗布した後、未硬化状態にある該セメント組成物の表面を、エポキシ樹脂含有塗材で被覆する方法である。
しかし、前記特許文献1に記載の方法は、コンクリート面に亜硝酸塩等を含有するセメント組成物を塗布した後、さらに樹脂等の表面被覆材を用いてコンクリート面を被覆するため、作業が煩雑になる。
すなわち、本発明は下記の構成を有するアルカリシリカ反応の抑制剤等である。
[2]硝酸アルミニウムの含有率が10質量%以上で飽和濃度以下の水溶液であるアルカリシリカ反応の抑制剤中に、7日以上骨材を浸漬する骨材の浸漬工程と、
該浸漬した骨材を水洗することなく用いてセメント質硬化体を製造する製造工程と
を少なくとも経て、該セメント質硬化体のアルカリシリカ反応を抑制する、アルカリシリカ反応の抑制方法。
以下、本発明について、アルカリシリカ反応の抑制剤、セメント質硬化体の製造方法、およびアルカリシリカ反応の抑制方法に分けて詳細に説明する。
該抑制剤は硝酸アルミニウムであり、取扱いの容易性から、好ましくは硝酸アルミニウムを含む水溶液(硝酸アルミニウム水溶液)である。
前記抑制剤(硝酸アルミニウム水溶液)中の硝酸アルミニウムの含有率(濃度)は、特に制限されないが、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上であり、該含有率の上限は、特に制限されないが、好ましくは硝酸アルミニウムの飽和濃度である。該濃度が5質量%以上であれば、アルカリシリカ反応の抑制効果が高い。
また、該抑制剤は、硝酸アルミニウムに加えて、亜硝酸ナトリウム、および亜硝酸カルシウム等の亜硝酸塩や、硝酸ナトリウム、および硝酸カルシウム等の硝酸アルミニウム以外の硝酸塩等の抑制剤から選ばれる1種以上を併用することもできる。
該製造方法は、抑制剤中に、1日以上浸漬してなる骨材を用いてセメント質硬化体を製造する方法である。浸漬期間が1日以上であれば、アルカリシリカ反応の抑制効果が高い。なお、該浸漬期間は、好ましくは3日以上、より好ましくは7日以上である。
浸漬した後は骨材を乾燥してもよい。ここで、乾燥とは、乾燥機等で強制的に乾燥するほかに、天日下で静置して骨材を表乾状態にすることも含む。水分が蒸発して恒量になるまで乾燥を行うと、アルカリシリカ反応の抑制効果が高くなり好ましい。ここで、前記セメント質硬化体とは、骨材とセメントを少なくとも含む水硬性硬化体であって、例えば、モルタルやコンクリートが挙げられる。
セメント質硬化体の製造において用いる混練機は、強制練り2軸ミキサ、パン型ミキサ等の公知の混練機を用いることができる。
該抑制方法は、抑制剤(硝酸アルミニウム水溶液)中に、1日以上骨材を浸漬する骨材の浸漬工程と、該浸漬した骨材を用いてセメント質硬化体を製造する製造工程とを少なくとも経て、該セメント質硬化体のアルカリシリカ反応を抑制する方法である。なお、該浸漬期間は、前記と同様に、好ましくは3日以上、より好ましくは7日以上である。
また、該抑制方法は、前記浸漬工程と前記製造工程の間に、前記浸漬した骨材を水洗する水洗工程を含んでもよい。骨材を水洗すると、骨材とセメントペーストとの付着性が向上し、セメント質硬化体の強度が向上するほか、流動性の低下を抑制できる。
1.使用材料
(1)セメント:普通ポルトランドセメント(太平洋セメント社製)
(2)骨材:アルカリシリカ反応性が高い安山岩の細骨材(Rc=119mmol/L、Sc=626mmol/L)。ただし、Rcは骨材から溶出したシリカ量を意味し、Scは骨材により消費されたアルカリ量を意味する。
(3)硝酸アルミニウム( Al(NO3)3、試薬1級、関東化学社製)
(1)実施例1
10質量%の硝酸アルミニウム水溶液中に前記骨材を、質量比で1:1の割合で入れて7日間浸漬した。該浸漬後、硝酸アルミニウム水溶液を全量注ぎ出し、容器に残った骨材を105℃で恒量になるまで乾燥した後、JIS A 1146「骨材のアルカリシリカ反応性試験方法(モルタルバー法)」に準拠して骨材の粒度を調整した後、乾燥して表乾状態にして硝酸アルミニウム処理骨材を作製した。
(2)実施例2
10質量%の硝酸アルミニウム水溶液中に前記骨材を、質量比で1:1の割合で入れて7日間浸漬した。該浸漬後、硝酸アルミニウム水溶液を全量注ぎ出し、容器に残った骨材に水を加えて骨材を洗浄した後、洗浄液を注ぎ出し、この洗浄を合計で8回繰り返した。
洗浄した骨材を乾燥した後、前記JISに準拠して骨材の粒度を調整した後、乾燥して表乾状態にして硝酸アルミニウム処理骨材を作製した。
(3)実施例3
前記JISに準拠して骨材の粒度を調整した後、10質量%の硝酸アルミニウム水溶液中に前記骨材を、質量比で1:1の割合で入れて7日間浸漬した。該浸漬後、硝酸アルミニウム水溶液を全量注ぎ出し、容器に残った骨材を乾燥して表乾状態にして硝酸アルミニウム処理骨材を作製した。
(4)比較例
前記骨材を硝酸アルミニウム処理することなく、そのまま前記JISに準拠して骨材の粒度を調整して、硝酸アルミニウム非処理骨材を作製した。
前記硝酸アルミニウム処理骨材、および硝酸アルミニウム非処理骨材を用いて、前記JISに準拠してモルタルバーを作製し、材齢26週まで骨材のアルカリシリカ反応性試験を行なった。モルタルバーの長さおよび重さの経時変化を図1に示す。また、材齢8週の実施例3と比較例のモルタルバー中の骨材の反射電子像を図2に示す。
JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に準拠して、モルタルフローとモルタルの圧縮強度を測定した。
具体的には、実施例1〜3および比較例の骨材を用いて、モルタルを練り混ぜした後、モルタルのフローをJIS R 5201に準拠して測定するとともに、該モルタルを型枠に打設して、20±3℃、湿度95%以上の湿空箱で24±2時間、養生を行った後に脱型し、内径50mm、高さ100mmの円柱形の供試体を得た。
次に、該供試体を20±2℃で水中養生し、材齢28日と91日でJSCE−G 505に準拠して圧縮強度を測定した。その結果を表1に示す。
(1)耐アルカリシリカ反応性について
図1(A)に示すように、膨張率は、比較例が0.4%を超えて高いのに対し、実施例1〜3では0.3%未満と低い。特に実施例1および3の膨張率は0.04%未満と、極めて低い。また、図1(B)に示すように、質量変化率も、特に実施例1および3が低くなっている。
また、図2(B)に示すように、比較例はアルカリシリカ反応によるゲル(図中のASRgelの箇所)が生じているのに対し、図2(A)に示すように、実施例3ではアルカリシリカ反応によるゲルは生じていない。
(2)モルタルのフローと圧縮強度について
表1に示すように、モルタルのフローおよび圧縮強度は、実施例、比較例ともにほぼ同程度であるから、本発明のアルカリシリカ反応の抑制剤は、コンクリート等の物性に悪影響を与えないことが分かる。
Claims (2)
- 硝酸アルミニウムの含有率が10質量%以上で飽和濃度以下の水溶液であるアルカリシリカ反応の抑制剤中に、7日以上浸漬してなる骨材を水洗することなく用いてセメント質硬化体を製造する、セメント質硬化体の製造方法。
- 硝酸アルミニウムの含有率が10質量%以上で飽和濃度以下の水溶液であるアルカリシリカ反応の抑制剤中に、7日以上骨材を浸漬する骨材の浸漬工程と、
該浸漬した骨材を水洗することなく用いてセメント質硬化体を製造する製造工程と
を少なくとも経て、該セメント質硬化体のアルカリシリカ反応を抑制する、アルカリシリカ反応の抑制方法。
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