JP6837856B2

JP6837856B2 - 打放しコンクリート用膨張性混和材およびそれを含有する打放しコンクリート

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Publication number: JP6837856B2
Application number: JP2017020790A
Authority: JP
Inventors: 長塩　靖祐; 靖祐長塩; 久美子小林; 浩丸田
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2021-03-03
Anticipated expiration: 2037-02-07
Also published as: JP2018127372A

Description

本発明は、主に建築分野に使用される打放しモルタルまたは打放しコンクリート（以下、モルタルを含めてコンクリートと云う）に使用する膨張性混和材に関し、詳しくは、表面仕上げを施さない打放しコンクリートに添加した場合において、肌荒れがなく、美観に優れた表面が得られる膨脹性混和材に関する。また、本発明は上記膨脹性混和材を用いた打放しコンクリートに関する。

従来から、コンクリートの収縮応力を緩和してひび割れの発生を抑制するために、コンクリートに膨張材等の膨張性混和材が使用されている。この膨張性混和材としては、遊離石灰の水和膨張を利用した石灰系膨張材（例えば特許文献１参照）、カルシウムサルホアルミネートなどのエトリンガイト生成物質を主成分としたエトリンガイト系膨脹材（例えば特許文献２参照）などが知られている。これら膨張材は、一般的に土木分野における一般構造物コンクリート、水理構造物などの構築、あるいはヒューム管やボックスカルバート等のコンクリート２次製品の製造に主に使用され、建築分野にはあまり多く使用されてこなかった。

しかし最近では、コンクリート用膨張性混和材が、コンクリートのひび割れの発生を抑制することから、建築分野においても使用されることが増えてきている。一方、従来のコンクリート用膨張性混和材は、コンクリートのひび割れの発生を抑制する効果はあるものの、打放しコンクリートに使用した場合に、コンクリート表面に小さな突起粒（０．５〜１ｍｍ程度）が多数発生し、俗に言う肌荒れの様相を呈し、コンクリート表面の美観を損ねるという問題を生じる場合がみられた。

特許文献３において、膨張性焼成物の粒子含有率を規定した、温度依存性の少ない膨張性混和材が提案されている。この中で、１５０μｍを超える粒子含有率が３％未満であることが、硬化コンクリートの表面に膨張性混和材の水和により生じた消石灰による斑点や膨らみが目視で分かり難いことから好ましいことが明示されている。しかしながら、実施例に記載の１５０μｍ超の粒子含有率を１％にしたとしても、米粒状の膨れ（俗に言うポップアウト）は抑制できても、肌荒れ面を完全になくすことはできない。

特公昭６２−６１５４８号公報特開２００３−６３８４７号公報特開２０１４−１２９２１０号公報

本発明は、従来の上記問題を解決したものであり、打放しコンクリートに使用した場合、コンクリートの表面の美観を損ねるような肌荒れがなく、従って、表面仕上げを行わなくともコンクリート表面の美観に優れる膨脹性混和材を提供することを目的とする。
また、本発明は打放しコンクリートであって、膨張性混和材を含有しており、表面の肌荒れがなく、従って、コンクリート表面の美観に優れるコンクリートを提供することを目的とする。

本発明者らは、前記課題解決のため鋭意検討した結果、特定粒度の膨張物質を含有することにより、前記課題を解決することを見出し、本発明を完成させた。本発明は、以下の〔１〕で表す膨張性混和材、並びに〔２〕で表す打放しコンクリートである。
〔１〕打放しコンクリートに使用する膨張性混和材であって、膨張物質を主体として、
粒径１５０μｍを超える膨張物質の含有率が０．１質量％以下であり、
かつ、粒径１００μｍを超える膨張物質の含有率が１．０質量％以下であり、
さらに、粒径５３μｍ〜１００μｍの膨張物質の含有率が１５質量％以上３０質量％以下であり、
さらに、膨張物質のブレーン比表面積が、４０００ｃｍ ^２／ｇ以下である
ことを特徴とする膨張性混和材。
〔２〕〔１〕に記載の膨張性混和材を含有する打放しコンクリート。

本発明の膨張性混和材を打放しコンクリートに使用した場合、コンクリート表面の美観を損なうような肌荒れが実質的に発生しない。膨張性能も確保される。従って、膨張性混和材を添加した場合であっても、コンクリート表面の美観に優れた打放しコンクリートを形成することができる。

本発明の膨張性混和材を用いたコンクリート供試体の表面写真（実施例１）本発明以外の膨張性混和材を用いたコンクリート供試体の表面写真（比較例１）

本発明の膨張性混和材は、打放しコンクリートに使用する膨張性混和材であって、膨張物質を主体として、粒径１５０μｍを超える膨張物質の含有率が０．１質量％以下であり、かつ粒径１００μｍを超える膨張物質の含有率が１．０質量％以下である膨脹性混和材である。また、粒径５３μｍ〜１００μｍの膨張物質の含有率が１５％以上である膨張性混和材である。さらに、膨張物質のブレーン比表面積が４０００ｃｍ^２／ｇ以下である膨張性混和材。

膨張性混和材に含まれる膨張物質が、粒径１５０μｍを超える膨脹物質の含有率が０．１％の場合、ポップアウトの発生を抑えることはできるが、０．５〜１ｍｍ程度の小さな突起粒（以下「小突起粒」と呼ぶことがある）の発生を十分に抑えることはできない。粒径１００μｍを超える膨張物質の含有率が１．０質量％以下とすることによって、コンクリート表面上の小突起粒の発生を抑制することができ、美観を損なう肌荒れのないコンクリート表面を得ることができる。

また、本発明の膨張性混和材は、粒径５３μｍ〜１００μｍの膨張物質の含有率が１５％以上であることが好ましい。粒径５３〜１００μｍの含有率を１５％以上とすることによって、コンクリートを効果的に膨張させることができる。より好ましくは、１７％以上である。一方、含有率の上限は必ずしも限定されるものではないが、好ましくは４０％以下であり、より好ましくは３０％以下である。

本発明の膨張性混和材に含まれる膨張物質について、その含有率は、日本工業規格（ＪＩＳＡ１１０２「骨材のふるい分け試験方法」）に準じて、当該粒径と同じ公称目開きの篩に留まる膨脹物質の質量から求めたものである。

さらに、本発明の膨脹性混和材に含まれる膨張物質の粉末度は、ブレーン比表面積が、４０００ｃｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。粉末度が４０００ｃｍ^２／ｇより高くなると、膨張コンクリートのスランプロスに影響を及ぼす可能性があり、また、膨張性能も十分に得られない虞がある。より好ましくは３８００ｃｍ^２／ｇ以下である。ブレーン比表面積の下限としては、２０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、２３００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。

本発明の膨脹性混和材に含まれる膨張物質とは、セメント及び水とともに練混ぜた後、水和反応によって、水酸化カルシウムやエトリンガイト等を生成し、モルタルやコンクリートを膨張させる性能を有する物質であり、具体的には、生石灰、遊離石灰を含有する焼成物、アウィン（３ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＳＯ_４）等のカルシウムサルホアルミネート、カルシウムアルミノフェライト、カルシウムアルミノシリケート等が例示され、これらの一種または二種以上を用いることができる。これらのうち、生石灰や遊離石灰を含有する焼成物等の遊離石灰を含有する膨張物質、あるいは遊離石灰及とカルシウムサルホアルミネートとの両方を含む膨張物質が、少量で安定した高い膨張力を得やすいので好ましい。さらに、エトリンガイト等の生成を促し膨張効果を高めるために石膏が併用される場合には、この石膏も含めて膨張物質という。石膏としては無水石膏が好ましい。

本発明の膨張性混和材には、膨張物質以外に、本発明の効果を実質失わない範囲で、例えばモルタルやコンクリートに一般に使用されている混和材料を添加することができる。この混和材料として、例えば、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤を含む減水剤、収縮低減剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、急結剤（材）、急硬剤（材）、増粘剤、保水剤、防錆剤、空気連行剤、消泡剤、起泡剤、防水材、撥水剤、白華防止剤、顔料、セメント用ポリマー、発泡剤、水中不分離性混和剤、繊維、シリカフュームやフライアッシュ等のポゾラン、高炉スラグ粉末、セメント、石灰石粉末等の石粉等が挙げられる。これらの一種又は二種以上を本発明による効果を阻害しない範囲で使用することができる。

本発明の膨脹性混和材を製造する方法は限定されない。例えば、市販の膨張材を本発明の膨脹性混和材となるように、篩や分級機で分級することによって製造する方法、市販の膨張材を本発明の膨脹性混和材となるように粉砕機で粉砕することによって製造する方法、少なくとも上記膨張物質を含む原材料を本発明の膨脹性混和材となるように粉砕機で粉砕、あるいは粉砕後分級することによって製造する方法、上記膨張物質を本発明の膨脹性混和材となるように粉砕機で粉砕した粉砕物あるいは粉砕分級物に上記混和材料等を添加して製造する方法、これらを組み合わせた製造方法等によって製造することができる。

本発明の膨脹性混和材は、打放しコンクリートに混和して用いる。膨張性混和材のコンクリート中の配合量は、収縮補償（１５０×１０^−６〜２５０×１０^−６）を目的とした標準添加量の範囲に設定する。２０±１０ｋｇ／ｍ^３とすることが、膨張率が安定し易く且つ膨張性混和材無添加のコンクリートに比べて強度低下が起こり難いことから好ましく、より好ましくは２０±５ｋｇ／ｍ^３とする。

本発明の打放しコンクリートに使用するセメントは、水和反応により硬化する水硬性セメントであれば何れのものでも良く、例えば、普通、早強、超早強、低熱、中庸熱、白色等の各種ポルトランドセメント、エコセメント、各種ポルトランドセメントにフライアッシュ、高炉スラグ、シリカヒューム等を混合した各種混合セメント、カラーセメント、アルミナセメント、カルシウムアルミネート、カルシウムフェロアルミネート、カルシウムサルホアルミネート、カルシウムアルミネートシリケート等の急硬成分を主体とする急硬性セメント、超速硬セメント等を用いることができ、これらを単独で使用し、または二種以上を併用することができる。

本発明の打放しコンクリートに使用する骨材は制限されず、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石及び人工骨材等の一般に使用されるものを用いることができる。これらは一種または二種以上を併用することができる。

本発明の打放しコンクリートには、本発明の膨脹性混和材、および骨材、水以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、通常のモルタルやコンクリートに使用できる混和材料を添加することができる。この混和材料としては、例えば、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ減水剤、流動化剤を含む減水剤、防水材（剤）、急結剤（材）、急硬剤（材）、顔料、撥水剤、発泡剤、起泡剤、消泡剤、遅延剤、硬化促進剤、収縮低減剤、増粘剤、水和熱抑制剤、保水剤、防錆剤、水中不分離性混和剤、セメント用ポリマー、石粉、粘土鉱物粉末、スラグ粉末、フライアッシュ、繊維、シリカフューム、フィラー等が挙げられ、これらの一種または二種以上を本発明による効果を阻害しない範囲で使用することができる。なお、本発明の膨張性混和材などを配合した打放しコンクリートの製造方法および使用方法は限定されない。

本発明の膨張性混和材を配合した打放しコンクリートによって、コンクリート表面に小突起粒が少なく、いわゆる肌荒れがなく美観に優れた建造物を形成することができる。

以下、本発明の実施例を比較例と共に示す。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔膨張性混和材の調整１〕
市販の石灰系膨張材またはエトリンガイト・石灰複合系膨張材を、日本工業規格に規定する試験用網篩（目開き５３μｍ、１００μｍ、１２５μｍ及び１５０μｍ）を用いて篩い分けを行い、表１に示す粒度分布の膨脹性混和材（本発明品Ａ、Ｂ、Ｄ、参考品Ｅ）を得た。

〔膨張性混和材の調整２〕
珪石、バン土頁岩、酸化鉄、無水石膏及び工業用生石灰の混合物を、電気炉にて１４００℃で焼成し、遊離生石灰が７５質量％、エーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ_２）が１５質量％、無水石膏（ＣａＳＯ_４）が１０質量％含有する膨張性焼成物を得た。この膨張性焼成物をボールミルで粉砕し、上記と同様の篩を用いて篩い分けを行い膨張性混和材（本発明品Ｃ、参考品Ｆ）とした。

〔膨張コンクリートの製造〕
上記の膨張性混和材（ＥＸ）と、下記に示す使用材料を用い、表２に示すコンクリート配合で膨張コンクリートを製造した。

〔使用材料〕
セメント（Ｃ）：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製品）
粗骨材（Ｇ）：栃木県産砕石（表乾密度２．６５ｇ／ｃｍ^３）
細骨材（Ｓ）：静岡県産陸砂（表乾密度２．６０ｇ／ｃｍ^３）
減水剤（Ａｄ）：リグニンスルホン酸系ＡＥ減水剤
水（Ｗ）：水道水

〔コンクリートの製造方法〕
コンクリートの練り混ぜは、固体の材料（セメント、骨材及び膨張性混和材）をコンクリートミキサに投入後３０秒間混合（空練り）し、その後液体の材料（水、減水剤）をミキサ内に投入し、合計１２０秒間混合（本練り）した。本練りは、６０秒間混合後、一度ミキサを止めてミキサに付着したセメントを掻き落とした後、更に６０秒間混合することとした。

〔評価試験〕
作製したコンクリートの評価試験として、以下に示す通り、膨張率試験、スランプロス試験および肌面評価試験を行った。
（１）膨張率評価試験
ＪＩＳＡ６２０２「コンクリート用膨張性混和材」のＡ法に準じて試験を行い、材齢７日の拘束膨張率を求めた。
（２）スランプロス試験
ＪＩＳＡ１１０１「コンクリートのスランプ試験方法」に準拠して試験を行い、練混ぜ直後と３０分経過後のスランプを測定し、スランプロスを評価した。
（３）肌面評価試験
材齢２８日のコンクリート供試体の肌面を、目視と指触により評価した。

〔試験結果〕
試験結果を表３に示す。
本発明品の膨張性混和材を用いたコンクリート（実施例１〜４）の肌面は、いずれも小突起粒がほとんどみられず、きれいな肌面を呈していた。図１に実施例１のコンクリート表面の写真を示す。
一方、本発明品によらない膨張性混和材を用いた比較例１および２のコンクリートは、小突起粒が目立ち、指触もざらついた感触を呈し、いわゆる肌荒れ現象が認められた。図２に比較例１のコンクリート表面の写真を示す。
なお、比較例３のコンクリートは、肌荒れ現象は認められなかったが、スランプロスが大きく、また材齢７日の膨張率が１５６×１０^−６と低い結果となった。

Claims

打放しコンクリートに使用する膨張性混和材であって、膨張物質を主体として、
粒径１５０μｍを超える膨張物質の含有率が０．１質量％以下であり、
かつ、粒径１００μｍを超える膨張物質の含有率が１．０質量％以下であり、
さらに、粒径５３μｍ〜１００μｍの膨張物質の含有率が１５質量％以上３０質量％以下であり、
さらに、膨張物質のブレーン比表面積が、４０００ｃｍ ^２／ｇ以下であることを特徴とする膨張性混和材。
請求項１に記載の膨張性混和材を含有することを特徴とする打放しコンクリート。