JP7209001B2 - コンクリート組成物用養生剤、及びコンクリート組成物の養生方法 - Google Patents
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Description
[2] さらに流動パラフィンを含有してなる[1]に記載のコンクリート組成物用養生剤。
[3] 前記硫酸アルミニウムが、硫酸アルミニウム8水塩である[1]又は[2]に記載のコンクリート組成物用養生剤。
[4] コンクリート組成物の養生に、[1]~[3]のいずれかに記載のコンクリート組成物用養生剤を用いるコンクリート組成物の養生方法。
[5] 前記コンクリート組成物を打設し、その後、該コンクリート組成物が硬化する前に、その表面に前記コンクリート組成物用養生剤を塗布する[4]に記載のコンクリート組成物の養生方法。
[6] 前記コンクリート組成物用養生剤を打設箇所に塗布してから、前記コンクリート組成物を打設し、その後、該コンクリート組成物が硬化する前に、その表面に養生剤を塗布する[4]又は[5]に記載のコンクリート組成物の養生方法。
[7] 前記コンクリート組成物が生コン出荷型急硬コンクリートであることを特徴とする[4]~[6]のいずれかに記載のコンクリート組成物の養生方法。
本発明のコンクリート組成物用養生剤(以下、単に「養生剤」ということがある)は、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、カルシウムアルミネート、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カルシウム、ジエタノールアミン、及びギ酸からなる群から選択される少なくとも1種を含む。
硫酸アルミニウムとは、Al2O3成分とSO3成分を含有する化合物を総称するものであり、特に限定されるものではない。一般式Al2(SO4)3・nH2Oで表され、式中のnは0~18の範囲にあり、様々な結晶水の硫酸アルミニウムが存在する。本発明では、初期強度の発現性の観点から、8水塩を使用することが好ましい。
アルミン酸ナトリウムは、化学成分としてNa2OとAl2O3を含有するもので、組成比がNa2OとAl2O3の含有モル比(Na2O/Al2O3)で0.7~1.5のアルミン酸ナトリウムであることが好ましい。
カルシウムアルミネートとは、含有化学成分としてCaOとAl2O3を含む結晶質やガラス化が進んだ構造の水和活性物質であって、CaOとAl2O3の含有モル比(CaO/Al2O3)が1.50~2.60のカルシウムアルミネート化合物であることが好ましい。水和反応活性がより高いものが得られることから、非晶質含有割合が90質量%以上であることが好ましい。
具体的には、12CaO・7Al2O3、CaO・Al2O3、3CaO・Al2O3等のカルシウムアルミネート等が挙げられる。また、カルシウムアルミネート系急結剤も、上記カルシウムアルミネート化合物を含んでいれば使用することができる。カルシウムアルミネート系急結剤の市販品としては、デンカ社製ナトミックタイプZ等が挙げられる。
硝酸リチウムとしては、無水物(無水塩)の他、0.5水和物(0.5水塩)及び3水和物(3水塩)が存在し、特に限定されないが、無水物が好ましい。
硝酸ナトリウムとしては、NaNO3で表され、本発明では特に限定されるものではなく、天然に産出されるチリ硝石を粉砕して用いることも可能である。
硝酸カルシウムとしては、Ca(NO3)2・nH2Oで表され、4水塩の他、4水塩を脱水した脱水製品が存在するが、本発明では特に限定されるものではない。
ジエタノールアミンとしては、HN(CH2CH2OH)2で表され、純度98%以上のものを用いるのが好ましい。
ギ酸としては、76%~98.6%までの様々な純度が存在するが、本発明では特に限定されるものではない。
本発明のコンクリート組成物の養生方法においては、コンクリート組成物の養生に、本発明のコンクリート組成物用養生剤を用いる。
生コン出荷型急硬コンクリートに使用することで、当該生コン出荷型急硬コンクリートの初期強度を増進させることができる。
まず生コンプラントでは、急硬材と眠剤を予め添加混合した各種のベースコンクリートを用意する必要があり、起硬剤は現場まで搬送後に各種のベースコンクリートに対して添加混合する必要がある。起硬剤を施工現場でなく生コンプラントで予め各種のベースコンクリートに対して混合すると、可使時間が確保できない。また、生コン工場で急硬材と起硬剤の双方を添加すると、可使時間が極端に短くなり、搬送途中でコンクリートの破棄を余儀なくされる。
起硬剤を生コン工場で添加し、施工現場で急硬材を添加する場合には、急硬材を添加した後の可使時間が10分以下と極端に短くなり、施工ができない。急硬材と起硬剤を施工現場で添加する場合には、可使時間が短縮され、圧縮強度も低い値となり、耐摩耗性も改悪傾向となることに加え、アジテータのドラム容積の30%程度しか搬送できない。このように、急硬材と起硬剤の添加タイミングは極めて重要である。
生コン出荷型急硬コンクリート用起硬剤に係る実施形態において、生コン出荷型急硬コンクリート用起硬剤(以下、単に「起硬剤」ということがある)とは、後述する眠剤を多量に添加し、眠らせた急硬コンクリート(水和硬化がほぼ停止したコンクリート)の水和硬化を例えば施工現場で再び呼び覚ます材料を意味する。その具体例としては、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、カルシウムアルミネート系化合物、カルシウムシリケート系化合物、コロイダルシリカ、ポルトランドセメント、カルシウムサルフォアルミネートセメント、高炉スラグなどの1種または2種以上を併用することが可能である。
なお、上記の「アジテータ車」とは、生コンを撹拌しながら輸送することができる、荷台部分にミキシング・ドラム(練り混ぜ用容器)を備えた貨物自動車であり、その機能に大きな差はないが、最大積載量2~26t級のものがあり、用途に応じて使い分けられている。
なお、上記の好ましい範囲内でも、可使時間を長くする観点からは、0.5~1.2の範囲のものがより好ましく、0.75~1.0の範囲のものがさらに好ましい。初期の強度発現の観点からは、1.2~2.4の範囲のものがより好ましく、1.25~2.3の範囲のものがさらに好ましい。
さらにカルシウムアルミネート系化合物は、非晶質カルシウムアルミネート系化合物と結晶質カルシウムアルミネート系化合物に大別されるが、長期強度の発現性から非晶質カルシウムアルミネート系化合物の使用が好ましい。
上記範囲より多糖類、ポバール、セルロース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、でんぷん等の原料が少ない場合、水溶紙を製造する際のヒートシールに必要な接着剤原料が不足し、製造が困難となり、上記範囲より多い場合、コンクリート中に空気を巻き込むので好ましくない。
また、好ましい態様の水溶性フィルムは水溶性であれば特に限定されるものではないが、20℃の水500mlが入ったビーカー(容量1000ml)に水溶性フィルムを10g添加し、スターラー(池田理工社製)により800rpmで撹拌した時の分散時間が、30秒以下であることが好ましく、20秒以下がより好ましい。分散時間は目視により凝集物がなくなった状態の時を言う。分散時間が30秒を超えるものはコンクリート練混ぜ後に分散しきらず、コンクリート中に残存する場合がある。
上記好ましい態様の水溶性フィルムによって起硬剤を包装した態様を用いたコンクリートの練混ぜ時間は、当該態様を用いない無混和のコンクリートと比較して同程度であるが、上記好ましい態様の水溶性フィルムでない水溶性フィルムを用いた場合、コンクリートの練混ぜ時間が長くなることがあり、同じ練混ぜ時間の場合、投入袋数が好ましい態様の水溶性フィルムと同じでも、水溶性フィルムがコンクリート中に残存する場合がある。
デキストリンは、セメントの凝結を遅らせることで後述の生コン出荷型急硬コンクリート組成物の安定性を高めることができる。デキストリンは、一般に化工澱粉とも呼ばれ、通常、トウモロコシ澱粉、馬鈴薯、タピオカ澱粉、小麦澱粉、甘薯澱粉、及び米澱粉等を加水分解して得られる。なかでも、希酸を加え、分解して得られる酸焙焼デキストリンが最も一般的であり、酸浸漬法で得られるもの、澱粉の酵素分解で得られるマルトデキストリン、無焙焼で得られるブリティッシュガム、あるいは、澱粉に水を加えたものを加熱したり、アルカリや濃厚な塩類の溶液を加えてアルファー化したりしたものを急速に脱水乾燥して得られるアルファー化澱粉、もしくは、これらを水に溶解させて残留分を乾燥させた粉末等が使用できる。この他、カルボン酸エステル化、炭酸エステル化、及びエーテル化等の化学変性をさせたものが使用できる。特に、デキストリンの20℃における冷水可溶分が5~90%のものが好ましく、10~65%がより好ましい。デキストリンの20℃における冷水可溶分が小さくなると充分な凝結遅延効果が得られない場合があり、デキストリンの20℃における冷水可溶分が大きくなると硬化不良を引き起こすおそれがある。
本実施形態でいう「セメント」とは、特に限定されるものではないが、例えば、日本工業規格(JIS)で定められる普通、早強、中庸熱、低熱の各種ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカを混合した各種の混合セメント、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末などを混合したフィラーセメント、並びに、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント(エコセメント)などのあらゆるセメントが挙げられる。また、海外のEN197-2000で定められたセメントや中国GB規格で定められるあらゆるセメントを挙げることができ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
本実施形態の急硬材は、カルシウムアルミネート系化合物とセッコウ類とからなる。ここで、カルシウムアルミネート系化合物とは、CaOとAl2O3を主体とする化合物を総称するものであり、特に限定されるものではない。その具体例としては、CaO・Al2O3、12CaO・7Al2O3、11CaO・7Al2O3・CaF2、3CaO・Al2O3、3CaO・3Al2O3・CaSO4、更に、CaOとAl2O3を主体とする非晶質物質(例えば、CaO-Al2O3-SiO2系化合物)等が挙げられる。中でも、非晶質物質を選定することが強度発現性の観点から好ましい。
X(%)=100×(1-S/S0)
本実施形態で使用する眠剤は、生コンから出荷した急硬コンクリートを眠らせる(水和硬化をほぼ停止させる)働きを持つものであり、生コンプラントでの急硬トラブルや、アジテータ車で搬送する際の急硬トラブルを回避するものである。眠剤としては、例えば、オキシカルボン酸、又は、その塩、或いはこれらとアルカリ金属炭酸塩の併用、糖類、ホウ酸等が挙げられる。オキシカルボン酸とアルカリ金属炭酸塩を併用することが、急硬コンクリートを眠らせる効果が大きい面や、起硬剤を添加した後の強度発現性が良好な面から好ましい。ただし、アルカリ金属炭酸塩はリチウム以外のアルカリ金属炭酸塩を選定することが好ましい。ベースコンクリートの十分な可使時間を確保し、かつ、起硬剤を添加した後も一定の可使時間を確保し、さらに、強度発現性を良好にする必要があり、この観点から炭酸リチウムの適用は好ましくない。
本実施形態で使用するセッコウ類は、無水セッコウ、半水セッコウ、二水セッコウのいずれのセッコウも使用できる。さらに天然セッコウや、リン酸副生セッコウ、排脱セッコウ、及びフッ酸副生セッコウなどの化学セッコウ、または、これらを熱処理して得られるセッコウなども使用できる。これらの中では、強度発現性の点で、無水セッコウ及び/又は半水セッコウが好ましいが、コストの観点から無水セッコウを選定することが望ましく、II型無水セッコウ及び/又は天然無水セッコウが好ましい。セッコウの粒度はブレーン値で3000cm2/g以上が好ましく、4000~7000cm2/gがより好ましい。3000cm2/g以上であることで初期強度発現性を良好に発揮させることができる。
なお、上記混練水は例えば、生コン工場や生コンプラント等から出荷される。また、練り混ぜ工程では、練り混ぜとともに運搬も行われる場合が多い。
ここで、練り混ぜ(・運搬)用容器とは、例えば、アジテータ車のドラム等のような生コン運搬車に備え付けられ、生コンを撹拌しながら保持できる容器をいう。
セメント380kg/m3、急硬材Aを120kg/m3、水/結合材比32%、s/a=42%、空気量2.0±1.5容量%の急硬コンクリートを調製した。この際、セメントと急硬材からなる結合材100部に対して、眠剤を1.5部添加し、24時間以上、水和硬化しないようにした(A材)。急硬コンクリートを調製して120分後に起硬剤(B材)を結合材100部に対して3部添加した。このコンクリート打設直後に下記に示す様々な養生剤をコンクリート1m3当たり200g塗布した。養生剤塗布後から6時間後(練り上がりから8時間後)の圧縮強度(初期圧縮強度)を測定した。結果を下記表1に併記する。
なお、s/aは、細骨材率で、コンクリート中の全骨材量に対する細骨材量の絶対容積比を百分率で表した値である。
(1)養生剤
養生剤イ:硫酸アルミニウム8水塩、試薬1級
養生剤ロ:アルミン酸ナトリウム(Na2O/SiO2モル比=1.0)、試薬1級
養生剤ハ:CaO/Al2O3モル比が2.20のカルシウムアルミネートを含むカルシウムアルミネート系急結剤、市販品、デンカ社製ナトミックタイプZ
養生剤ニ:硝酸リチウム(無水塩)、試薬1級
養生剤ホ:硝酸ナトリウム、試薬1級
養生剤ヘ:硝酸カルシウム(4水塩)、試薬1級
養生剤ト:ジエタノールアミン(純度98%)、試薬1級
養生剤チ:ギ酸、試薬1級
水酸化カルシウム、市販品、300μm残分1%未満、100μm残分が5%
急硬材A:CaO-Al2O3-SiO2系非晶質物質と無水セッコウの等量混合物。CaO-Al2O3-SiO2系非晶質物質のCaO含有量は43%、Al2O3は44%、SiO2は10%、その他は3%。密度2.85g/cm3、ブレーン比表面積5000cm2/g、非晶質度90%。
試薬1級の炭酸カリウム75部と試薬1級のクエン酸25部の混合物
セメント:市販の普通ポルトランドセメント(デンカ社製 密度3.15g/cm3)
水:水道水
細骨材:天然川砂
粗骨材:砕石
・圧縮強度(初期圧縮強度):JIS A 1108に準じて測定した。
養生剤イを使用し、表2に示すように流動パラフィンを併用したこと以外は、実験例1と同様に行った。結果を表2に示す。
流動パラフィン:パラフィン系養生剤、マスターキュア(登録商標)106(BASFポゾリス(株)製)
表3に示すように結晶水の数の異なる硫酸アルミニウムを使用したこと以外は、実験例1と同様に行った。結果を表3に示す。
養生剤リ:無水硫酸アルミニウム、試薬1級
養生剤ヌ:硫酸アルミニウム18水塩、試薬1級
養生剤イを使用し、表4に示すように養生剤を塗布するタイミングを変化させたこと以外は、実験例1と同様に行った。結果を表4に示す。
コンクリートの打設前に予め打設箇所に養生剤イを1m3当たり200g塗布した。セメント380kg/m3、急硬材Aを120kg/m3、水/結合材比32%、s/a=42%、空気量2.0±1.5容量%の急硬コンクリートを調製した。この際、セメントと急硬材からなる結合材100部に対して、眠剤1を1.5部添加し、24時間以上、水和硬化しないようにした(A材)。急硬コンクリート調製120分後に起硬剤(B材)を結合材100部に対して3部添加し、養生剤を塗布した打設箇所に、このコンクリートを打設した。コンクリート打設直後に養生剤イをさらに1m3当たり200g塗布した。養生剤塗布後から6時間後(練り上がりから8時間後)の圧縮強度を測定した。結果を下記表5に示す。
なお、s/aは、細骨材率で、コンクリート中の全骨材量に対する細骨材量の絶対容積比を百分率で表した値である。
養生剤イを使用し、表6に示すように養生剤の塗布量を変化させたこと以外は、実験例1と同様に行った。結果を表6に示す。
Claims (6)
- 硫酸アルミニウム8水塩、アルミン酸ナトリウム、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、カルシウムアルミネート、ジエタノールアミン、及びギ酸からなる群から選択される少なくとも1種を含むコンクリート組成物用養生剤。
- さらに流動パラフィンを含有してなる請求項1に記載のコンクリート組成物用養生剤。
- コンクリート組成物の養生に、請求項1又は2に記載のコンクリート組成物用養生剤を用いるコンクリート組成物の養生方法。
- 前記コンクリート組成物を打設し、その後、該コンクリート組成物が硬化する前に、その表面に前記コンクリート組成物用養生剤を塗布する請求項3に記載のコンクリート組成物の養生方法。
- 前記コンクリート組成物用養生剤を打設箇所に塗布してから、前記コンクリート組成物を打設し、その後、該コンクリート組成物が硬化する前に、その表面に養生剤を塗布する請求項3又は4に記載のコンクリート組成物の養生方法。
- 前記コンクリート組成物が生コン出荷型急硬コンクリートであることを特徴とする請求項3~5のいずれか1項に記載のコンクリート組成物の養生方法。
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