JPH01122948A - ワーカビリティ低下の少ない高強度コンクリート組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はワーカビリティ低下の少ない高強度コンクリー
ト組成物に関するものであり、更に詳しくはコンクリー
トのワーカビリティの経時による低下を防止し、その施
工性、作業性を改善した締め固め性の良い高強度コンク
リート組成物に関するものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

高強度コンクリートは一般にβ−ナフタリンスルホン酸
ホルマリン高縮合物やメラミンスルホン酸ホルマリン高
縮合物や精製リグニンスルホン酸塩等の高性能減水剤を
添加して水セメント比を小さくして製造される。しかし
、この様な水セメント比の低い高強度コンクリートはス
ランプロスが非常に大きいという欠点を有している。

このコンクリートのスランプロスは通常のコンクリート
でも起こっており、その原因は次のように推定される。

つまり、セメント、水および砂、砂利、混和材（混和剤
）を混合して成るセメント配合物は、混練り後、時間の
経過とともにセメント粒子の物理的・化学的凝集が進行
し、流動性を次第に失い、施工性・作業性が経時的に低
下する。特に、上記の様な高強度コンクリートにおいて
はセメント粒子濃度が高い為に通常のコンクリートに比
較して前記の凝集作用が非常に大きく、一定の施工性を
得ることは非常に困難である。

これらの問題を解決するために従来セメント配合物のワ
ーカビリティ低下防止方法が種々考案されている。

例えば、化学的凝集を防止する目的でオキシカルボン酸
等の硬化遅延剤を添加する方法がある。この方法ではセ
メントの水和反応は遅延出来ても物理的凝集を防止する
ことは困難であり、従ってスランプロスを防止するには
至っていない。また、コンクリートの早期強度が低下す
る等の欠点が生ずる。

また、特殊リグニンスルホン酸塩を添加する方法も種々
考案されている。しかし、この方法では従来のβ−ナフ
タリンスルホン酸ホルマリン高縮合物等を使用した系に
比較して若干のスランプロス防止効果は認められるが、
その効果は小さく、実用上充分なものとは言えない。

この様にこれらの従来からのセメント配合物のワーカビ
リティ低下防止方法には少なからず問題があり、満足す
べきものとは言えなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは上記のような問題点を解決し、コンクリー
トのワーカビリティの経時による低下を防止し、その施
工性、作業性を改善した締め固め性の良い高強度コンク
リート組成物を得るべく鋭意研究の結果、本発明を完成
するに到った。

即ち、本発明は、粗骨材、細骨材、セメント、水ならび
に混和材（剤）よりなるコンクリート組成物において、
重量平均分子量が５００〜５００００の無水マレイン酸
共重合体よりなる徐放性薬剤（Ａ）　　と、ナフタレン
スルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物系減水剤、スルホ
ン化メラミン樹脂系減水剤、リグニンスルホン酸系減水
剤、カルボン酸系減水剤、スチレンスルホン酸系減水剤
およびスルホン基とカルボキシル基を有する減水剤から
選ばれる一種または二種以上の減水剤（Ｂ）とからなり
、（Ａ）　と（Ｂ）との比率が固形分重量比で２：９８
〜２０　：　８０であるセメント混和剤をセメント１０
０重量部に対して固形分で０．１〜２．０重量部含有し
、水セメント比が２８％〜４５％、練り上がりスランプ
値が１２〜２４ｃｎ＋、スランプロス量が６ｃｍ／６０
分以下であり、且つ連行空気量が５％以下で、標準水中
養生９１日材令圧縮強度が４００　ｋｇ／ｃｍ”以上で
あることを特徴とするワーカビリティ低下の少ない高強
度コンクリート組成物を提供するものである。

本発明によるスランプロス防止のメカニズムは次のよう
に推察する。

セメント、水および必要に応じて砂、砂利、混和材（剤
）を混合して成るセメント配合物は、混練り後、セメン
ト粒子の水和反応による化学的凝集およびセメント分散
剤の消費と粒子間引力・粒子間衝突による物理的凝集と
が進行し、流動性を失う。この為、コンクリート、モル
タル等のセメント配合物にはスランプロスが生じる。特
に、この様なセメント粒子濃度の高い高強度コンクリー
ト組成物においては、セメント粒子間の距離が小さく、
セメント分散剤の消費による粒子間相互作用と共に粒子
間の衝突確率が粒子濃度に比例するというコロイド凝集
理論に従い凝集速度が著しく速く、スランプロスも大き
い。

このセメント粒子の凝集体は化学的および物理的凝集に
関わらずセメント分散剤にて再分散すればセメント配合
物の流動性は一時的に回復する。しかし、セメントの水
和反応はさらに進行し、エトリンガイト（俗称セメント
バチルスまたはカルシウムスルホアルミネート）のゲル
が連続的に生成され、セメント分散剤が溶液中およびセ
メント粒子上に新たに生成するエトリンガイトなどの新
しい析出鉱物中に吸着あるいは収蔵され、溶液中のセメ
ント分散剤濃度が減少する。同時にセメント粒子間の衝
突も起こり、セメント粒子の凝集が進行する。この為、
系の流動性は低下し続ける。ここに、セメント分散剤を
何らかの方法で連続的に供給できればスランプロスを防
止できる。

そこで本発明者等は分散剤の前駆体をセメント配合物中
にて徐放させようとした。

すなわち、水溶性塩では添加と同時に分散剤として機能
してしまい徐放性はないが、分子内に酸無水物を有する
分散剤前駆体であればセメント配合物中のＣａ、　Ｎａ
、　Ｋ、　Ｍｇ等の金属イオンにより徐々に加水分解さ
れ、分散性を有する水溶性塩が連続的に供給できるわけ
である。つまり、分散剤前駆体の加水分解反応が徐々に
進行し、分散剤が徐放され、セメント配合物のスランプ
ロスが防止できるものと推察する。

本発明に使用するセメント混和剤は、無水マレイン酸共
重合体よりなる徐放性薬剤（Ａ）と、ナフタレンスルホ
ン酸ホルムアルデヒド高縮合物系減水剤、スルホン化メ
ラミン樹脂系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、カ
ルボン酸系減水剤、スチレンスルホン酸系減水剤および
スルホン基とカルボキシル基を有する減水剤から選ばれ
る一種または二種以上の減水剤（Ｂ）とからなり、徐放
性薬剤（Ａ）と減水剤（Ｂ）との比率が固形分重量比で
２：９８〜２０　：　８０のものである。

本発明は、前記セメント混和剤をセメント１００重量部
に対して固形分で０．１〜２．０重量部含存し、水セメ
ント比２８％〜４５％で且つ、連行空気量を５％以下に
する事により、練り上がりスランプ値が１２〜２４ｃｍ
、スランプロス量が６ｃｍ／６０分以下であり、且つ、
標準水中養生９１日材令圧縮強度が４００　ｋｇ／ｃｍ
”以上という高強度コンクリート組成物を得ることを可
能とした。

本発明に用いる徐放性薬剤は無水マレイン酸と共重合可
能な他の重合性モノマーとの共重合体であり、その平均
分子量は５００〜５００００である。更に、この徐放性
薬剤が分子内にエステル、酸アミド、酸無水物を有する
ことも可能である。

尚、本発明に用いられる共重合体の平均分子量はポリス
チレンスルホン酸を基準物質とする水系ゲルバーミッシ
ョンクロマトグラフィーにより求められる重量平均分子
量で示す。

本発明において、無水マレイン酸と共重合可能な他の重
合性モノマーとしては、炭素数２〜８のオレフィン、ス
チレン系単量体、及ヒヒニル系単量体が挙げられる。

炭素数２〜８のオレフィンの具体例としては、エチレン
、プロピレン、イソブチレン、ｌ−ブテン、２−ブテン
、１−ペンテン、２−ペンテン、１−ヘキセン、シクロ
ペンテン、２−メチル−１−ブテン、シクロヘキセン、
２−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン
、４−メチル−１−ペンテン、２−エチル−１−ブテン
、ジイソブチレンなど、直鎖または分枝のオレフィンが
挙げられる。

スチレン系単量体の具体例としては、スチレン、α−メ
チルスチレン、ビニルトルエン、クロルメチルスチレン
などが挙げられる。

ビニル系単量体としては、メチルビニルエーテル、エチ
ルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、ステアリ
ルビニルエーテル等のビニルエーテル；アクリル酸、メ
タクリル酸、マレイン酸、シトラコン酸、フマル酸、イ
タコン酸、クロトン酸などのカルボン酸、マレイン酸モ
ノメチル、マレイン酸モノエチル、フマル酸モノメチル
などのジカルボン酸のハーフエステル等のカルボキシル
基を有する単量体；無水イタコン酸、無水シトラコン酸
等の酸無水物；アリルアルコール、２−ヒドロキシエチ
ル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メ
タ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ
）アクリレート、グリセリル（メタ）アクリレート等の
水酸基を有する単量体；スチレンスルホン酸、ビニルス
ルホン酸等のスルホン酸基を存する単量体；　（メタ）
アクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルア
ミド、Ｎ、Ｎ−ジエチル（メタ）アクリルアミドなとの
Ｎ、＋１１−アルキル（メタ）アクリルアミド、マレイ
ン酸とモノエチルアミンとのハーフアミド、マレイン酸
とモノプロピルアミンとのハーフアミドなどのマレイン
酸やイタコン酸等のハーフアミド、ビニルピロリドン、
ビニルカプロラクタム、マレイミド等のアミド型の単量
体；ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエ
チルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミ
ノプロピル（メタ）アクリレートなどのジアルキルアミ
ノアルキル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロ
ピル（メタ）アクリルアミドなどのジアルキルアミノア
ルキル（メタ）アクリルアミド、ビニルピリジン等のア
ミノ基を有する単量体；アリルエステル、酢酸ビニル、
アルキル（メタ）アクリレート等のエステル基を有する
単量体等の単量体が挙げられる。

以上のような単量体のうち、炭素数２〜８の低級オレフ
ィン、スチレン、炭素数１〜４の低級アルキルビニルエ
ーテルが好ましく用いラレ、特にイソブチレンが好まし
く用いられる。

本発明においては、水セメント比２８％〜４５％のコン
クリートを製造する為に、前記徐放性薬剤と共に、ナフ
タレンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物系減水剤、
スルホン化メラミン樹脂系減水剤、リグニンスルホン酸
系減水剤、カルボン酸系減水剤、スチレンスルホン酸系
減水剤およびスルホン基とカルボキシル基を有する減水
剤から選ばれる一種または二種以上の減水剤を併用する
必要がある。

本発明に用いるセメント混和剤のセメント配合物への添
加方法は、混練り水への溶解および一旦練り上がったセ
メント配合物への添加等の方法がある。また、本発明に
おいて、セメント混和剤はナフタレンスルホン酸ホルム
アルデヒド高縮合物系減水剤、スルホン化メラミン樹脂
系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、カルボン酸系
減水剤、スチレンスルホン酸系減水剤およびスルホン基
とカルボキシル基を有する減水剤から選ばれる一種また
は二種以上の減水剤と徐放性薬剤とを予め混合しておい
ても良く、また、一方をセメントに配合した後あるいは
一方をセメントに配合して練っておいてから他方を配合
しても良い。

本発明の高強度コンクリート組成物を用いて硬化体を成
型する方法は、型枠にコンクリート組成物を投入後パイ
ブレークにて締め固めを行い成型を行っても、また、遠
心成型型枠にて１０Ｇ、３分間以上遠心力を加えて成型
しても良い。

遠心成型条件がＩＯＣ，３分間以下では遠心成型性が不
十分であり、充分な締め固め性を得ることが出来ない。

また、他のセメント添加材′（剤）例えば空気連行剤、
流動化剤、防水剤、膨張材（剤）、グラスファイバー、
スチールファイバー、フライアッシュ、高炉スラグ等を
添加することも可能である。

〔発明の効果〕

以上の如く、徐放性薬剤と減水剤との組み合わせからな
るセメント混和剤を含有した本発明の高強度コンクリー
ト組成物により、従来困難とされていたスランプロスを
著しく改善し、品質管理を容易にすることができる。ま
た本発明のコンクリート組成物を使用し、遠心成型型枠
にて遠心成型し、その後、高温養生又は／及び高温高圧
養生を行うと、脱型圧縮強度ｘｏｏ　ｋｇ／ｃｍ”以上
の高強度コンクリート硬化体を製造できる点がその最も
特徴的な点であり、本願が本発明において初めて開示す
るところのものである。この様な特徴的な性能をコンク
リートに付与し得るのは前述のごとく、コンクリート中
のアルカリにより加水分解して水溶性物質を供給する無
水マレイン酸共重合体よりなる徐放性薬剤と、ナフタレ
ンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物系減水剤、スル
ホン化メラミン樹脂系減水剤、リグニンスルホン酸系減
水剤、カルボン酸系減水剤、スチレンスルホン酸系減水
剤およびスルホン基とカルボキシル基を有する減水剤か
ら選ばれる一種または二種以上の減水剤との併用からな
るセメン・ト混和剤を使用して初めて可能となるもので
ある。

従来、コンクリートのスランプロス等により型枠に充分
に充填出来ずに欠陥となり、不良品を出す頻度が高かっ
たが、本発明は従来困難とされていたコンクリートのス
ランプロスを著しく改善し、品質管理を容易にした高強
度コンクリート組成物を使用することにより、欠陥の少
ない充填性の良い高強度コンクリート硬化体の製造を可
能にしたものであり、パイル・ポール・ヒユー広管等の
生産性・品質の向上に大いに貢献する技術であると期待
され、この技術の実用面での影響は非常に大きいと期待
される。

例えば、遠心成型型枠にコンクリートを仕込む方法には
ポンプ圧送および盛り込み法などがあるが、作業の昼休
み、段取りかえ、機械故障等によるポンプ圧送の一時中
断がなされる場合、中断時間が長引くと圧送配管中のコ
ンクリートの流動性が低下し、圧送再開時の圧送圧が急
激に上昇したり、更に、遠心成型型枠中でコンクリート
の流動性低下をおこし、締め固め性・充填性が悪化し、
不良品の出る確率が増加するなどの問題が生じてくるこ
とが予想される。しかし、本発明の高強度コンクリート
組成物の流動性は一定に保たれて、流動性の低下は防止
されているために、上記の様なトラブル等に対しても充
分な締め固め性・充填性を維持し、品質管理面で良好な
結果が期待される。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に詳述する。

実施例１ 下記に示すセメント、細骨材、粗骨材及びセメント混和
剤を用い、表−１に示す調合割合でコンクリート組成物
を得た。

〈使用材料〉 セメント： 普通ポルトランドセメント（比重＝３．１６）細骨材：
紀の月産川砂（比重＝２．５７）粗骨材：宝塚産砕石（
比重＝２．６１）セメント混和剤： 無水マレイン酸とイソブチレンとをモル比１：１で共重
合して得られる分子量４００〜８万のイソブチレン／無
水マレイン酸共重合物からなる徐放性薬剤と、ナフタレ
ンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物系減水剤を使用
し、減水剤９０重量部に対して徐放性薬剤１０重量部を
配合したもの。

表−１コンクリート調合 得られたコンクリート組成物を傾胴ミキサを使用し、３
分間練り混ぜ、その後、４回転にて所定の時間まで練り
続け、コンクリートの流動性を評価した。尚、コンクリ
ートの流動性は、ＪＩＳ　Ａ　１１０１のスランプ試験
によりスランプ値を測定することにより行った。

また、圧縮強度測定用供試体を９０分後に採取し、標準
水中養生後９１日の圧縮強度を測定した。

イソブチレン／無水マレイン酸共重合物の分子量を４０
０〜８万まで変化させた系でのコンクリートのスランプ
保持効果および圧縮強度の結果を表−２に示す。

表−２ 注）ＩＭはイソブチレン／無水マレイン酸共重合物を示
す。

表２に示す実験結果より明らかな様に本発明品を用いた
実験漱３では９０分経過後もスランプロスが殆ど生じて
おらず、しかも良好な強度発現状況を示した。これらよ
り、本発明が優れていることは明らかである。

また、平均分子量の低い実験Ｎａ２はスランプ保持効果
が認められず、一方、平均分子量の高い実験に４は混練
り直後から凝集剤としての効果が現れ流動性の低下も著
しい。

実施例２ 徐放性薬剤としてイソブチレンと無水マレイン酸とのモ
ル比１：ｌの共重合物、減水剤としてナフタレンスルホ
ン酸ホルムアルデヒド高縮合物系減水剤、スルホン化メ
ラミン樹脂系減水剤およびリグニンスルホン酸系減水剤
を用いて調製した下記の（ａ）〜げ）に示すセメント混
和剤を使用した以外は実施例１と同様の方法でコンクリ
ート組成物を製造し、その流動性低下防止効果について
実施例１と同様の方法により検討した。

結果を表−３に示す。

〈セメント混和剤〉 （ａ）　　ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮
合物系減水剤 （ｂ）　　スルホン化メラミン樹脂系減水剤（Ｃ）　　
リグニンスルホン酸系減水剤（ｄ）ナフタレンスルホン
酸ホルムアルデヒド高縮合物９０重量部と、平均分子ｆ
ｆ１１万のイソブチレンと無水マレイン酸の共重合物１
０重量部との配合物。

（ｅ）　　スルホン化メラミン樹脂系減水剤９０重量部
と、平均分子量１万のイソブチレンと無水マレイン酸の
共重合物１０重量部との配合物。

（ｆ）　　リグニンスルホン酸系減水剤９０重量部と、
平均分子量１万のイソブチレンと無水マレイン酸の共重
合物１０重量部との配合物。

表−３に示す実験結果より明らかなごとく、コンクリー
ト混和剤の添加量の少ないＮα６は殆ど初期の分散性が
得られていない。一方、添加量が２．５％と多い実験Ｎ
α７は分離状態を示し、コンクリート性状が悪く、十分
な強度発現が得られなかった。また、コンクリート中の
連行空気量が多い実験Ｎα８ではスランプ保持性は良い
が、連行空気が欠陥となり、十分な高強度を得る事が出
来なかった。本発明品を用いた実験Ｎα１２〜１４では
９０分経過後もスランプロスが殆ど生じておらず、しか
も良好な強度発現状況を示した。このような結果からも
、本発明が優れていることは明らかである。

出願人代理人　　古　谷　　　馨

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、粗骨材、細骨材、セメント、水ならびに混和材（剤
   ）よりなるコンクリート組成物において、重量平均分子
   量が５００〜５００００の無水マレイン酸共重合体より
   なる徐放性薬剤（Ａ）と、ナフタレンスルホン酸ホルム
   アルデヒド高縮合物系減水剤、スルホン化メラミン樹脂
   系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、カルボン酸系
   減水剤、スチレンスルホン酸系減水剤およびスルホン基
   とカルボキシル基を有する減水剤から選ばれる一種また
   は二種以上の減水剤（Ｂ）とからなり、（Ａ）と（Ｂ）
   との比率が固形分重量比で２：９８〜２０：８０である
   セメント混和剤をセメント１００重量部に対して固形分
   で０．１〜２．０重量部含有し、水セメント比が２８％
   〜４５％、練り上がりスランプ値が１２〜２４ｃｍ、ス
   ランプロス量が６ｃｍ／６０分以下であり、且つ連行空
   気量が５％以下で、標準水中養生９１日材令圧縮強度が
   ４００ｋｇ／ｃｍ＾２以上であることを特徴とするワー
   カビリティ低下の少ない高強度コンクリート組成物。