JPS5829265B2 - コウキヨウドコンクリ−トセイヒン ノ セイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高強度コンクリート製品（いわゆる工場で製造
するコンクリート製品のみならず現場打設のコンクリー
ト構造物をも含む）の製造方法に関する。

さらに詳細には、本発明は水セメント比（コンクリート
混線に際し、使用セメント量ｋｃ−１水をＷ〜とした場
合、Ｗ／Ｃの重量百分率を云い、以下ｒＷ／Ｃｌと略記
する）が低く、しかもセメントの配合量の多い、いわゆ
る高強度コンクリートの混線打設に当り、作業上必要な
コンクリートの流動性をそこなわずに所要水量を減少せ
しめ、一定の強度のコンクリ−１〜を得るに必要なセメ
ント使用量の低減を可能ならしめる高強度コンクリート
製品の製造方法の改良に関する。

高強度コンクリートとは、普通の無筋コンクリートや鉄
筋コンクリートの設計基準強度が１６０乃至２４０に９
／−程度であるのに対し、３５０乃至５００ｋｇ／Ｃｒ
？Ｌ以上のものを指しており、このような高強度コンク
リートはプレストレスコンクリートとして用いられるこ
とが多く、材◆２８日における圧縮強度の高いことが必
要とされる他に、比較的短い材◆でプレストレスを与え
ることから、初期材令においても高い強度が要求される
。

そのため、コンクリートの配合設計に蟲って、材◆２８
日において必要とされる強度を得るに十分な単位セメン
ト量よりも一般にかなり富配合のものとする。

高強度コンクリートを得るため単位セメント量を多くす
ることになるか、安易にセメント量を増加させると製品
にひびわれが発生するなどの好ましくない影響が生じ、
また、セメント使用量の増加に伴うコストの上昇を来す
。

さらに、単位セメント量を多くするとセメントペースト
分が多くなルトころから、フレッシュコンクリートの粘
着性が強くなって、流動性が著るしく阻害され、コンク
リートの打設作業が困難となり、ひいては高強度コンク
リート、特にプレストレストコンクリートでもつとも重
視されている密実で均質なものが得られなくなる。

この難点を克服するため、従来高強度コンクリートを混
練するに当り、コンクリートの単位水量を増すことなく
、フレッシュコンクリートのワーカビリティを改善する
か、あるいは同じワーカビリティを保持しながら、単位
水量を減することを目的とした各種減水剤が使用されて
いた。

即ち、コンクリートの強度は単位セメント量の他、単位
水量にも依存し、Ｗ／Ｃを小さくすることによって硬化
体の細孔容積が減じ、強度が増進するが、単位水量を減
らせばフレッシュコンクリートの流動性が阻害されると
ころから、適切な減水剤を使用して作業上支障のない流
動性を保つ程度に水量を減らしており、一般にＷ／Ｃ４
５％以下としている。

本発明者らは、現存するコンクリート用減水剤を使用す
るに当り、その減水効果を最大限に発揮させるためポル
トランドセメントの改質を意図し、鋭意研究を進めた結
果、水セメント比が約４５％ないし２０％であって、な
おかつスルホン基を有する有機物を主成分とするコンク
リート用減水剤を添加してコンクリートを混練するに際
し、添加せつこうの７０重重量板上、好ましくは８０重
重量風上か硬せつこう（Ｉ ＣａＳＯ４）の形態から
成るポルトランドセメントを使用することによって、従
来法に比較し、コンクリートの単位水量を増すことなく
フレッシュコンクリートのワーカビリティを著しく改善
でき、また同じワーカビリティを保ちながら単位水量を
大巾に減少せしめ得ることを見出した。

斯くして本発明に従ってコンクリートを打設することに
よって、従来法と同一の単位セメント量を使用し、フレ
ッシュコンクＩＪ −トのワーカビリティを同一に保つ
場合には、単位水量をさらに減少できるところから、よ
り強度の高いコンクリート製品が得られ、またコンクリ
ート製品の強度を従来法と同一とする場合には単位セメ
ント量を大巾に低減でき、経済的でしかも高品質のコン
クリートが得られる。

近年土木、建築技術の発達に伴い、高強度コンクリート
あるいは製品に対する要請が高まっている折から本発明
の意義は極めて高い。

コンクリート用減水剤としては各種のものが挙げられる
が、性能的に優れ、経済的にも入手しやすいところから
、スルホン基を有する有機系減水剤がもつとも多く使用
され有効である。

斯様な減水剤としては、例えばリグニンスルホン酸塩乃
至その誘導体を主成分とするもの、例えば、ボブリス５
−Ｌ（ボブリス物産社製）およびプラストクリート（日
本シカ社製）、アルキルアリールスルホン酸塩を主成分
とするもの、例えば、マイチー１５０（花王石鹸社製）
、芳香族縮合多環化合物のスルホン酸塩を主成分とする
もの、例えば、ボブリスＮＬ１４００（ボブリス物産社
製）、水溶性メラミンホルマリン樹脂のスルホン酸塩を
主成分とするもの、例えば、メルメンＩ−Ｌ−１０（昭
和電工社製）などがある。

これら塩のうち、アルカリ金属およびアルカリ土類金属
、特にナトリウムおよびカルシウム塩が好適である。

これら減水剤の主成分か有するスルホン基は、ポルトラ
ンドセメント化合物のＣａ２＋と結合しセメント粒子表
面の一部を疎水化するとともに、減水剤を構成する有機
化合物分子の大きな負電荷によってセメント粒子が分散
しやすくなり、減水効果とセメント粒子分散によるセメ
ント効率の向上がもたらされ、コンクリート強度が増進
するが、そのメカニズムは複雑であって十分な解明がな
されていない。

ポルトランドセメントは、クリンカーに対して２ないし
５重量多のせつこうを添加し粉砕することによって製造
されている。

せつこうの添加はセメントの急結を防ぐ上で不可欠のも
のである。

また、ポルトランドセメント中の８０３量は少なくとも
０．５％以上、好ましくは１．５ないし２．５％であり
、５饅を越えるとコンクリート品質の低下を来すおそれ
がある。

使用するせっこうの形態は専ら三水せつこう（Ｃａ Ｓ
Ｏ，ｉ・２Ｈ２０）であるが、セメントの粉砕過程で
ある程度温度か上昇することから、三水せつこうの一部
、もしくはかなりの部分が脱水して半水せつこう（Ｃａ
Ｓ Ｏ，ｉ・ＸＨ２０）となる。

このため市販ポルトランドセメント中に含まれているせ
つこうの形態は三水せっこう、もしくは半水せつこうで
あり、それらの比率はセメントの粉砕条件に左右され必
ずしも一定してぃない０ ポルトランドセメントの製造に当り、硬せつこう（ＩＩ
−ＣａＳＯ４）を使うという考え方は必ずしも新しい
ことではなく、硬化体の乾燥収縮を少なくする目的で三
水せつこうの一部を置きかえるなどの試みがなされてい
る。

しかしながら、添加せつこうの全量を硬せつこうとした
ポルトランドセメントは減水剤を使用しないモルタルや
ブレーンコンクリートにおいて例らの特徴も示さないと
ころから実用化するに至っていない。

１例として第１表にポルトランドセメントクリンカ−に
対する添加せつこうの形態を変えたセメントを作威し、
その強さをＪＩＳＲ５２０１セメントの物理試験１畳方
法にしたがって求めた結果を示す。

この結果によれば、添加せつこうの全量を硬せつこうと
しても他の場合と特に大きな相違に見出せない。

本発明者らは、コンクリート用減水剤の機能について種
々研究を重ね、添加せつこうの形態が硬せつこうである
ポルトランドセメントと、前述のスルホン基を有する有
機物を主成分とするコンクリート用減水剤とを組合せ使
用することによって、減水剤の減水分散効果が著るしく
向上し、添加せつこうの形態が三水、もしくは半水せつ
こう、あるいはそれらの混合物の形態である従来のポル
トランドセメントに同様の減水剤を用いた場合に比較し
、フレッシュコンクリートの流動性を大巾に改善できる
ことを見出した。

フレッシュコンクリートの流動性、もしくはワーカビリ
ティはスランプ試験によって測定されるのが一般的であ
るか、このスランプを一定とした場合の減水効果は従来
法に比較しさらに上昇しまたセメントの分散も一層向上
するところから、密実なしかも均質なコンクリートが得
られ、単位セメント量を一定とした時の強度増加は１０
％程度になり、同一強度とした場合のセメント節減率は
１０ないし１５％にも及ぶ。

斯くの如くポルトランドセメント中の添加せつこうの形
態が硬せつこうであって、しかもスルホン基を有する有
機物を主成分とする減水剤との相乗効果によって、はじ
めて従来得られなかった優れた品質の高強度コンクリー
トが得られるのであり、このような効果は添加せつこう
の少なくとも７０重量φ以上、好ましくは８０重量袈以
上が硬せつこうの形態をとっておればよく、残りは三水
もしくは半水せつこうまたはそれらの混合物であっても
よい。

また高強度コンクリートは一般にＷ／Ｃが約４５％以下
で混線打設されるものであり、上述の硬せつこうとスル
ホン基を有する有機物を主成分とする減水剤の相乗効果
は斯様φＥＣ４５％ないし２０％の場合に特に顕著であ
り、Ｗ／Ｃの太きい、いわゆる軟練りコンクリートの場
合にはその効果が小さくなる。

つまり、１例としてＷ／Ｃが６９％の建築用配合コンク
リートについて述べると添加石こうの形態が硬石こうで
あるポルトランドセメントを用いた場合、スランプ値１
９．２ｃｍ（２８日圧縮強度２５６ｋｇ／Ｃｒｌ１）に
対し添加石こうの形態が三水と半水石こうの混合物から
なる市販ポルトランドセメンｌ−に用いた場合スランプ
値１８．９ｃｍ（２８日圧縮強度２５８に９／ｃＩ？Ｌ
）となり両者に大きな差異はない。

斯くシて得られる高強度コンクリートは工場で製造され
るコンクリート製品に限定されるものではなく、Ｗ／Ｃ
が４５％以下であってスルホン基を有する有機物を主成
分とする減水剤を使用する現場打設のプレストレストコ
ンクリート構造物の構築などの場合にも、まったく同等
の効果が得られるのは云うまでもない。

次に本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが
、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限
定されるものではない。

実施例 １ 標準的なボルトランドセメントタリンカー（ＨＭ＝２．
１０． ＳＭ＝２．７ 、 ＩＭ＝ １．６ ）に、そ
れぞれ三水せつこう、羊水せつこうおよび便せつこうを
添加し、比表面積３１５０±３０ＣＩＩｔ／９に粉砕し
てセメントを得た。

なお添加せつこう量はセメアト中のＳＯ３含有量が２０
％になるように定めた。

コンクリート１ｍ３当りセメント４５５ｋｇ、細骨材（
川砂、ＦＭ＝ ２．８３ ） ７１４ｋｇ、粗骨材（砕
石、ＦＭ＝６．７７ ） １０８６に９、水１６２ｋｇ
（ｗ／ｃ＝３５．６％）、コンクリート用減水剤（アル
キルアリールスルホン酸塩の４３重量φ水溶液、マイチ
ー１５０、化工石鹸社製）２．７ｋｇ（対セメン１〜０
．６重量％）の材料を使用し強制攪拌ミキサー中で９０
秒混練した。

次いで高さ３０ｃｍのスランプコーンを使用してＪＩＳ
、Ａｌｌ０Ｉに従ってコンクリートのスランプを測定す
るとともにＪＩＳ。

Ａ１１３２に従って強度試験用円柱供試体を作成へ蒸気
養生及び標準養生（水中２０°Ｇ）後、ＪＩＳ、 Ａ１
１０８法により強度を測定したところ第２表記載の結果
。

をが得られた。

蒸気養生は供試体成形後３時間経過したのち、常温より
３時間で６０℃まで昇温し、その温度に５時間保持する
方法とし、脱型時強度は供試体成形後１７時間で測定し
た。

また蒸気養生材４＞２８日強度は脱型後供試体を水中養
生し、材令２８日で測定した強度を示す。

第２表記載の結果から、同一配合、即ちＷ／Ｃ一定（３
５，６％）の条件でスルホン基を有する有機物を主成分
としたコンクリート用減水剤を使用してコンクリートの
打設を行なった場合、セメント中の添加せつこうの形態
か硬せつこうであるとき、他の添加せつこうの形態のセ
メント、即ち市販のポルトランドセメントを使用するよ
りも、スランプの発現性が著しく良好であって、しかも
強度の発現性にも優れていることは明らかである。

実施例 ２ 実施例１において、添加せつこうの形態が異なり、いず
れもＳ０３含有量が２．０重量％の３種類のセメンｌ−
ｅ各種重量比で混合し、各種形態のせつこうか共存する
場合に於けるコンクリートのスランプと強度を測定した
ところ、第３表の結果を得た。

コンクリートの配合その他の実験条件は実施例１と同様
である。

第３表よりセメント中の添加せつこうの少なくとも７０
重量％以上が硬せつこうの形態であるとき、スランプの
発現性か著しく改善され、しかも第３表に記載の通り強
度の発現性も良好であることは明らかである。

実施例 ３ 添加せつこうの約９０重量係が硬せっこうの形態であっ
て残りか三水及び半水せつこうよりなる本発明の主要構
成要件であるポルトランドセメント（ＨＭ＝２．０８、
ＳＭ＝２．７、ＩＭ＝１．７．８０３＝ １．８φ、比
表面積３０５０ｉ／、９）と、添加せっこうの形態が三
水と半水せつこうの混合物からなる市販ポルトランドセ
メント（ＨＭ＝ ２．０７ 、 ＳＭ＝ ２．５ 、。

ｉＭ＝ １．６ 、 Ｓ ０３＝ １．９％、比表面積
３０２０＝／ｙ）を対象に選びスルホン基を有する各種
コンクリート用減水剤を使用したコンクリートのスラン
プと強度を比較するため、実施例１と同一の配合、実験
条件でコンフリートラ打設したところ第４表記載の結果
を得た。

なお強度は標準養生の数値を示す。

第４表から明らかなように有機スルホン酸塩を主成分と
するコンクリート混和剤を使用し、同配合、即ちＷ／Ｃ
一定（３５，６饅）でコンクリートを打設した場合、添
加せつこうの形態が殆んど硬せつこうからなるポルトラ
ンドセメントを使用することによって、市販のポルトラ
ンドセメントを使用する場合に比較しスランプの発現性
か著しく改善されしかも強度の発現性も良好である。

実施例 ４ 実施例１のセメントについて、コンクリートの試験練り
を行ない、５±ＩＣＩｒＬの同一スランプになる配合を
定め、コンクリートの強度試験を実施したところ、第５
表の結果か得られた。

使用減水剤とその使用量及び骨材並びにコンクリートの
混練、養生方法などは実施例１と同様である。

第５表の記載の結果から明らかなように、本発明にした
がって添加せつこうの形態が硬せつこうであるポルトラ
ンドセメントを使用することにより、従来の市販ポルト
ランドセメント即ち、添加せつこうの形態が三水または
半水せつこうであるものを使用する場合に比較し、スラ
ンプ一定の条件でコンクリートを打設すると、使用水量
を大幅に低減できることと、及び実施例１において明ら
かなように、同一水量でコンクリートを打設しても、本
発明の方が従来法に比べて高強度のコンクリートか得ら
れることの相乗効果によって著しい強度の増進が認めら
れ、本発明の意義は太きい。

実施例 ５ 添加せつこうの約９５％が硬せつこうであって、残りが
半水せつこうからなる本発明の主要構成要件であるポル
トランドセメント（ＨＭ＝２．１４゜ＳＭ＝ ２．６
、 ＩＭ＝ １．６ 、 Ｓ ０３＝１．８φ、比表面
積３２３０ｃｒ？ｔ／ｇ）と添加せつこうの形態が大部
分半水せつこうであって、一部三水せつこうからなる市
販ポルトランドセメント（ＨＭ＝２．１２゜ＳＭ＝２．
５、ＩＭ＝ １．６ 、８０３＝ １．９係、比表面積
３２６０ ａｒｉ／ｌを対象に選びセメントの配合量を
変えてスランプ一定（５±１ ｃｍ ）の条件でコンク
リート試験を実施した。

第６表にコンクリートの配合表と測定スランプを示す。

なお、使用骨材、及び第６表記載以外の試験条件は実施
例１と同様である。

本発明のポルトランドセメントと市販のポルトランドセ
メントを対象に選び、コンクリート用減水剤（アルキル
アリールスルホン酸塩の４３重量φ水溶液、マイチー１
５０）ｉセメント配合量の０．６重量多使用し、スラン
プ一定（５±ｌ ｃｍ ）の条件でコンクリート試験を
実施したときの、セメント配合量と強度の関係を第１図
に示す。

蒸気養生脱型時強度および標準養生材◆２８日強度を縦
軸にとり、セメント配合量を横軸にとったときの両者の
関係を図示している。

第１図から本発明のポルトランドセメントと市販のポル
トランドセメントを使用したコンクリートにおいて、同
一強度を得るのに必要なセメントの配合量を推定するこ
とができる。

これらの結果から、蒸気養生脱型時強度を４５０に９／
ｉに取った場合、本発明に依れば従来法に比較し使用セ
メント量を約５５ ｋｇ ／ ｍ″（１２％）底減でき
、また標準養生材◆２８日強度を７５０ｋｇ／ｃｒｉＬ
に取った場合、本発明に依れば従来法に比較し、使用セ
メント量を約７０に９／ｖｒ：（１４％）低減できるこ
とが容易に推定できるところから、本発明の経済的効果
が極めて太きい。

実施例 ６ 高強度コンクリートにしばしば使用される早強型ポルト
ランドセメントについて、添加せつこうの形態を硬せつ
こうとした場合の効果を観察する目的で、早強ポルトラ
ンドセメントクリンカ−（ＨＭ＝ ２．２６ 、 ＳＭ
＝ ２．８ 、 ＩＭ＝ １．７ ）に、セメント中の
Ｓ０３含有量が２．５％になるように硬せつこう及び半
水せつこうを夫々単独に添加粉砕し比表面積４２５０ｉ
／９のセメントを得た。

コンクリートｌ−当り、セメント４１０に！９、細骨材
（川砂、ＦＭ＝２．８０）７３６ｋ１９、粗骨材（砕石
、ＦＭ＝６．７８ ） １１４６ｋｇ、水１７３に！９
（Ｗ／Ｃ＝４２．２％）、コンクリート用減水剤（アル
キルアリールスルホン酸塩の４３重量饅水溶液、マイチ
ー１５０、化工石鹸社製）２．４５ｋｇ（対七メンｌ−
０．６重量φ）の材料を使用し、強制→骨攪拌ミキサー
を用い、９０秒混練してコンクリートを得た。

コンクリートのスランプ及びコンクリート強度を実施例
１に記載の方法で測定した結果を第７表に示す。

第７表記載の結果から同−配合即ちＷ／Ｃ一定（４−２
，２％）の条件でスルホン基を有する有機物を主成分と
したコンクリート用減水剤を使用してコンクリートの打
設を行なった場合、ポルトランドセメント中の添加せつ
こうの形態が硬せつこうであるとき、添加せつこうの形
態が半水せつこうであるセメントを使用する場合よりも
、スランプの発現性が著しく改善され、しかも同−Ｗ／
Ｃであってもより高強度であり、本発明の主旨とすると
ころの目的は早強型ポルトランドセメントに於ても普通
ポルトランドセメントと同様に達成されることが理解さ
れる。

実施例 ７ 実施例１において、添加せつこうの形態が硬せつこうと
三水せつこうである場合について添加せつこう量をセメ
ント中のＳＯ３が１．５ 、２．０ 、２．５゜３．０
重量パーセントになるように調整し、比表面積３１５０
±３ｏ＝、’、ｐのセファ１４作戒した。

これらセメントについて実施例１と同一条件でコンクリ
ートを打設し、コンクリートのスランプと標準養生コン
クリート供試体の材◆２８日強度を測定し、第８表の結
果を得た。

第８表より明らかなように、添加せつこう量かコンクリ
ートのスランプ及び強度に及ぼす影響は、三水せつこう
と硬せつこうで同一の傾向があげ、ポルトランドセメン
トに対するせつこうの添加量については硬せつこうを使
用しても、従来の市販ポルトランドセメントと同様の周
知の知識で判断してよいと考えられ、特に限定する必要
はなく、添加せつこうの添加量如何に拘らず、その形態
が硬せつこうである場合の方が、三水せつこうの場合よ
り常にスランプの発現性に優れ、強度的にも良好である
。

実施例 ８ 実施例５に於て、コンク’） −１１ｍ’当り、セメン
ト５００ ｋｇ、細骨材６８６ ｋｇ、粗骨材１０８６
ｋｇ、水１５８ｋｇ（Ｗ／Ｃ＝ ３１．６％）コンク
リート減水剤（アルキルアリールスルホン酸塩の４３重
量饅水溶液、マイチー１５０、化工石鹸社製）６．０ｋ
ｇ（対セメント１．２重量優）の配合によってコンクリ
ートを打設するとともに成形供試体のオートクレーブ養
生を実施した。

オートクレーブ養生は供試体成形後３時間経過ののち、
２０℃／Ｈｒの昇温速度で６０℃まで温度をあげ、この
温度で５時間蒸気養生したのち、蒸気圧１０ ｋｇ ／
ＣＩ？ｔ、即ち１７９℃で６時間養生する→条件をとっ
た。

第９表記載の結果から明らかなように、添加せつこうの
形態か殆んど硬せつこうからなるポルトランドセメント
を使用することにより、従来法よりもはるかにスランプ
発現性かよく、オートクレーブ養生強度も優れている。

さらに、この表から、本発明のポルトランドセメントを
市販ポルトランドセメントと同一のスランプにおいて打
設した場合には、従来法における使用水量よりも少なく
とも１５に９／ｍ’程度水量の減少か可能となることか
理解できる。

従って、オートクレーブ養生後の強度かさらに増進し、
より大きい効果か期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は蒸気養生脱型時強度および標準養生材４＞２８
日強度と使用セメント量の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水セメント比が４５重量φ以下であり、かつスルホ
   ン基を有する有機物を主成分とするコンクリート用減水
   剤を添加してコンフリートラ混練するに当り、全添加せ
   つこうの７０重量φ以上か硬せつこう（Ｉｆ Ｃａ
   ＳＯ４）の形態からなるポルトランドセメントを使用す
   ることを特徴とする高強度コンクリート製品の製造方法
   。