JPH1029847A - モルタルまたはコンクリートの乾燥収縮ひびわれ低減方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水／セメント比の低減のみでは乾燥による収
縮ひびわれの抑制には限界があった。 【解決手段】 この発明のモルタル、コンクリートの乾
燥収縮ひびわれ低減方法は、モルタルまたはコンクリー
トの製造時に微細繊維状セルロースと化学混和剤との両
方を添加することによって行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、モルタル、コン
クリートの乾燥収縮ひびわれ低減方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりモルタル、コンクリートにおい
て発生する乾燥収縮ひびわれを低減する方法として、皮
膜養生剤の塗布、ＡＥ減水剤や無機質の膨張性混和材の
混入、あるいは低級アルコールを主成分とする収縮低減
剤の混入が試みられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】皮膜養生剤は、主に養
生中のモルタル、コンクリート表面から水分が過度に散
逸するのを防止する目的のために施されるものである
が、皮膜養生剤の塗布には非常に手数がかかり、適用部
位も限定されるため、広く普及するには至っていない。

【０００４】また、ＡＥ減水剤はセメント粒子の凝集を
抑制することによって、所用のワーカチビリティを得る
ための単位水量を減じ、減水率で３〜８％（空気連行を
伴わない場合）あるいは１２〜１６％（空気連行を伴う
もの）程度となっているが、この水／セメント比の低減
のみでは乾燥による収縮の抑制には限界があった。

【０００５】さらに、膨張混和材や、収縮低減剤の使用
は、その混入量によってはコンクリートに思わぬ悪影響
を及す危険があり、使用量に制限を受け、またその制限
範囲による効果しか期待できなかった。

【０００６】ところで、モルタル、コンクリートに補強
繊維を添加混合して得られるモルタル、セメント組成物
の強化を図る試みが種々なされているが、これら繊維と
セメント粒子の親和性は低く、繊維とマトリックス間に
剥離が生じ、補強効果が不十分であるとともに、繊維の
表面への露出により表面平滑性が損われるため、実用化
には至っていない。

【０００７】一方、本発明者らは、モルタル、コンクリ
ート中の保水性を確保する素材として、含水率が高く、
モルタル、コンクリートのマトリックスに対する親和性
が高く、均一に分散することにより、マトリックスの保
水性を十分に確保できる素材について種々検討した結
果、微細繊維状セルロースが含水率が高く、しかも耐ア
ルカリ性も十分に高いことを見いだした。

【０００８】この発明は、以上の着眼に基づきなされた
ものであって、微細繊維状セルロースの持つ保水性に加
え、マトリックスに対する親和性を改善することで、こ
の微細繊維状セルロースをモルタルまたはコンクリート
成分中に均一に練り込むことが出来、これによってモル
タルまたはコンクリートの乾燥収縮を防止できるように
したモルタル、コンクリートの乾燥収縮防止方法を提供
することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、モルタルまたはコンクリートの製造時
に、微細繊維状セルロースおよび収縮低減剤の両方を添
加することにより、微細繊維状セルロースのマトリック
スに対する親和性を確保し、均一な練り混ぜによるマト
リックス内への微細繊維状セルロースからなる保水成分
分散を図るようにした。従って、これを分散したモルタ
ル、コンクリート自体の乾燥はその内部から防止される
ことになり、収縮による寸法変化やひび割れも防止され
ることになる。

【００１０】微細繊維状セルロース繊維は、水に懸濁さ
せたセルロースに高剪断力、高衝撃力を作用させ、セル
ロースフィブリルを高度に裂解、微細化することにより
得ることができる。前記セルロースは、種々の天然繊
維、例えば、木材繊維（針葉樹、広葉樹などの木材パル
プなど）、種子毛繊維（リンターなどの綿花、ボンバッ
クス綿、カポックなど）、ジン皮繊維（麻、亜麻、黄
麻、ラミー、コウゾ、ミツマタなど）、葉繊維（マニラ
麻など）などのいずれであってもよい。好ましいセルロ
ースには、木材パルプやリンターパルプなどが含まれ
る。

【００１１】微細繊維状セルロース繊維のアスペクト比
は、例えば、２５０〜１５，０００、好ましくは５００
〜１０，０００、さらに好ましくは５００〜８０００程
度である。また、微細繊維状セルロース繊維の繊維径
は、例えば、平均繊維径３μｍ以下（例えば０．０１〜
３μｍ）、好ましくは２μｍ以下（例えば０．０１〜２
μｍ）、さらに好ましくは０．０１〜１．５μｍ以下
（例えば、０．０１〜１μｍ）程度であり、平均繊維径
０．１〜１．５μｍ程度である場合が多い。

【００１２】微細繊維状セルロース繊維の繊維長は、例
えば、５〜３，０００μｍ、好ましくは５００〜１，５
００μｍ、さらに好ましくは１００〜１，０００μｍ
（好ましくは２００〜１，０００μｍ）程度であり、平
均繊維長３００〜１，０００μｍ（例えば、５００〜９
００μｍ）程度である場合が多い。

【００１３】微細繊維状セルロース繊維は、高度に微細
化されているため、比表面積が大きく、基材に適用する
と基材に対する密着性、上塗り剤や仕上げ材に対する密
着性を大きく改善する上で有用である。微細繊維状セル
ロース繊維の比表面積は、例えば、５０〜３００ｍ² ／
ｇ、好ましくは１００〜３００ｍ² ／ｇ、さらに好まし
くは１５０〜２５０ｍ² ／ｇ程度である。

【００１４】微細繊維状セルロース繊維は、ダイセル化
学工業株式会社から商品名「セリッシュ」として入手で
きる。

【００１５】本発明に使用される収縮低減剤としては、
特願昭５４−１１０９０２に示されるアミド化合物およ
び／または変性アミド化合物からなる収縮低減剤、また
は特願昭５４−１１０９０３にその要部が開示されてい
る一般式ＲＯ（ＡＯ）n Ｈ……（１）（式中Ｒは炭素数
１〜７のアルキル基または炭素数５〜６のシクロアルキ
ル基、Ａは炭素数２〜８の１種または２種のアルキレン
基、n は１〜１０の数である）で示される化合物からな
る収縮低減剤の１種以上のものがあげられる。

【００１６】前者に属するものとしては、重合脂肪酸お
よび一塩基酸のうち少なくとも一種とポリアミン類とを
反応させて得られる公知の分子中にアミノ基を有するモ
ノまたはポリアミド化合物があげられる。上記モノまた
はポリアミド化合物は通常半固状から液状のものであ
り、その全アミン価は通常８０〜７００、好ましくは２
００〜４００である。上記モノまたはポリアミド樹脂
は、エポキシ樹脂硬化剤として使用されているものと同
じものでよく、またこれらのモノまたはポリアミド化合
物中には、未反応のポリアミン類が残存していてもよ
い。

【００１７】変性アミド化合物としては、重合脂肪酸お
よび一塩基酸のうち少なくとも一種、ポリアミン類およ
び変性剤たとえば、モノエポキシ化合物、電子吸引基を
有するビニル化合物（アクリロニトリル、アクリル酸エ
ステルなど）、ケトン化合物（メチルエチルケトン、メ
チルイソブチルケトン、ダイアセトンアクリルアミドな
ど）、アルデヒド化合物（ホルマリン、アセトアルデヒ
ド、フルフリルアルデヒドなど）やメチロール化合物
（メチロール・フェノール、メチロール・メラミン）な
どを、分子中にアミノ基が残存するような割合で反応さ
せて得られる変性モノまたはポリアミド化合物があげら
れる。これらのうち、好ましいのは重合脂肪酸および一
塩基酸のうち、少なくとも一種とポリアミン類および変
性剤としてモノエポキシ化合物、もしくは電子吸引基を
有するビニル化合物を使用して得られた変性モノまたは
ポリアミド化合物（たとえば、特公昭５１−２３５６０
号公報および特公昭５２−５５５４号公報に記載のも
の）である。上記変性モノまたはポリアミド化合物は通
常、半固状から液体のものであり、その全アミン価は通
常８０〜７００、好ましくは２００〜４００である。

【００１８】また、後者に属するものとしては前記一般
式（１）において、Ｒが炭素数１〜７のアルキル基また
は炭素数５〜６のシクロアルキル基である。このような
基としてはメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、
イソプロピル基、ノルマルブチル基、イソブチル基、ノ
ルマルベンチル基、イソべンチル基、シクロベンチル
基、シクロヘキシル基、ノルマルヘキシル基、イソヘキ
シル基、ノルマルヘブチル基、およびイソヘブチル基が
あげられる。これらのもののセメント収縮低減効果を考
慮すると、炭素数１〜５のアルキル基またはシクロヘキ
シル基とくにブチル基が好ましい。Ａは炭素数２〜３の
アルキレン基であり、エチレン基および／またはプロピ
レン基があげられる。またn （アルキレンオキシドの付
加モル数）は１〜１０である。

【００１９】また、本発明では、前記化学混和剤１００
部に対し、微細繊維状セルロースを０．５〜５重量部添
加することが望ましい。この理由としては、化学混和剤
のモルタル、コンクリートに対する添加量は仕様により
定まっているため、０．５重量部を下回った場合には、
保水成分としての必要量が不足し、所定の乾燥収縮ひび
われ防止効果が得られず、また５重量部を上回った配合
の場合、ワーカビリティーの低下などの不具合を生ずる
からである。

【００２０】従って、本発明では、以上の範囲に限定さ
れ、より好適には、０．５〜５重量部の範囲が望まし
い。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に本発明の具体的実施例を説明
する。

【００２２】《実施例》 水 ７重量部 セメント １６重量部 細砂 ３３重量部 砂利 ４４重量部 からなる組成のコンクリート組成物に、高性能収縮低減
剤を０．３２重量部添加した。この高性能収縮低減剤に
は、これの１００部に対し微細繊維状セルロース５重量
部を予め添加混合しておき、これをコンクリートの練り
混ぜ時に同時に添加した。なお、高性能収縮低減剤とし
ては、日本セメント株式会社の商品名「テトラガードＡ
Ｓ２０」を用いた。また、微細繊維状セルロースとして
は、天然の植物繊維を加工したダイセル化学株式会社の
商品名「セリッシュＫＹ−１００Ｓ、ＫＹ−１１０Ｓ」
を用いた。

【００２３】練り混ぜ後、供試体用の型枠内に流し込
み、そのまま２０℃、６５％ＲＨの雰囲気で９１日間養
生放置した。

【００２４】《比較例》前記実施例１と同一仕様のコン
クリート組成物に０．３２重量部の高性能収縮低減剤の
みを添加して練り混ぜ後、型枠内に流し込み、実施例と
同一条件で養生放置した。

【００２５】《比較結果》前記実施例１及び比較例で得
られたコンクリート供試体の材令に対する表面状態の変
化を目視観察し、またその材料強度及び長さ変化を測定
した結果、表１に示す結果が得られた。

【００２６】

【表１】 但し、◎は表面良好、○は表面やや良好、△は微細ひび
割れありを示す。

【００２７】従って、この表の結果から、本発明品は一
般配合の従来品に比べて乾燥収縮ひびわれ度合いがきわ
めて少なくなり、また材料強度も従来品に比べて高く、
またほぼ一定に保たれることが確認された。

【００２８】《実施例２》 プレミックスモルタル ７０重量部 水 １９重量部 ポリマーディスパージョン １１重量部 高性能収縮低減剤 ０．４重量部 からなる組成のモルタル組成物に、微細繊維状セルロー
ス０．０２重量部をモルタルの練り混ぜ時に同時に添加
した。なお、プレミックスモルタルとしては、日本セメ
ント株式会社の商品名「アサノＫＳＭ＃３０」、ポリマ
ーディスパージョンとしては、ダイセル化学工業株式会
社の商品名「セビアン」（固形分４０％）、高性能収縮
低減剤としては、日本セメント株式会社の商品名「テト
ラガードＡＳ２０」、微細繊維状セルロースとしては、
ダイセル化学工業株式会社の商品名「セリッシュ」を用
いた。

【００２９】《比較例》前記実施例２と同一仕様のモル
タル組成物で、微細繊維状セルロースを添加しない場合
のモルタルを練り混ぜ後、型枠内に流し込み、実施例２
と同一条件で養生放置した。

【００３０】《比較結果》前記実施例２及び比較例で得
られたモルタル供試体の材令に対する表面状態の変化を
目視観察し、またその材料強度及び長さ変化を測定した
結果、表２に示す結果が得られた。

【００３１】

【表２】 但し、◎は表面良好、○は表面やや良好、△は微細ひび
割れありを示す。

【００３２】従って、この表の結果から、本発明品は一
般配合の従来品に比べて、乾燥収縮ひびわれ度合いがき
わめて少なくなり、また材料強度も従来品に比べて高
く、またほぼ一定に保たれることが確認された。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明にあって
は、モルタル、コンクリートの乾燥を抑制し、乾燥に伴
う収縮やひび割れの発生を低減できる利点がある。ま
た、練り込まれた微細繊維状セルロースは耐アルカリ性
が高く、繊維による補強効果も向上できるなどの利点が
ある。

フロントページの続き (72)発明者 戸田 達也 神奈川県大和市下鶴間1550−１ パストラ ル中央林間306号 (72)発明者 澤田 英二 東京都江東区清澄１−２−23 日本セメン ト株式会社中央研究所内 (72)発明者 川原 正雄 埼玉県川越市南台１−10−４ 株式会社シ ョックベトン・ジャパン内 (72)発明者 川地 武 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株式 会社大林組技術研究所内 (72)発明者 斉藤 裕司 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株式 会社大林組技術研究所内 (72)発明者 林 好正 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株式 会社大林組技術研究所内 (72)発明者 小川 晴果 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株式 会社大林組技術研究所内 (72)発明者 三谷 一房 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株式 会社大林組技術研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モルタルまたはコンクリートの製造時
   に、微細繊維状セルロースおよび収縮低減剤の両方を添
   加することを特徴とするモルタルまたはコンクリートの
   乾燥収縮ひびわれ低減方法。
2. 【請求項２】 前記収縮低減剤が、アミド化合物および
   ／または変性アミド化合からなる収縮低減剤、または一
   般式ＲＯ（ＡＯ）n Ｈ（式中のＲは炭素数１〜７のアル
   キル基または炭素数５〜６のシクロアルキル基、Ａは炭
   素数２〜３の１種または２種のアルキレン基、n は１〜
   １０の数である）で示される化合物からなる収縮低減材
   の１種以上のものであることを特徴とする請求項１に記
   載のモルタルまたはコンクリートの乾燥収縮ひび割れ低
   減方法。
3. 【請求項３】 前記収縮低減剤１００重量部に対し、微
   細繊維状セルロースを０．５〜５重量部添加することを
   特徴とする請求項１または２に記載のモルタルまたはコ
   ンクリートの乾燥収縮ひび割れ低減方法。
4. 【請求項４】 前記微細繊維状セルロースを、予め、前
   記収縮低減剤あるいは残りの練り混ぜ水、または収縮低
   減剤と残りの練り混ぜ水との混合物に混入することを特
   徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のモルタル
   またはコンクリートの乾燥収縮ひび割れ低減方法。