JPH0153225B2

JPH0153225B2 -

Info

Publication number: JPH0153225B2
Application number: JP4642082A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Watanabe; Hisayuki Shimizu; Koji Nakagawa
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1982-03-25
Filing date: 1982-03-25
Publication date: 1989-11-13
Also published as: JPS58167460A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、コンクリートの製法、詳しくは、特
に場所打ちされて十分な養生をすることができな
いコンクリートであつて、そのワーカビリテイを
改良し、作業性が良好で、かつ、高強度を発現す
るコンクリートの製法に関する。なお、本発明でいうコンクリートは、モルタル
及び通常のコンクリートや膠石コンクリートの総
称であつて、設計強度（標準養生を28日間行なつ
たときの圧縮強度）が600Kgｆ／cm²以上であるも
のを意味する。従来から、コンクリートの作業性や強度発現性
等の性質を改善することを目的として、種々のセ
メント分散剤を添加することが行なわれている。
その中でも、特にセメントに多量添加しても過度
な凝結遅延や空気連行などの副作用が小さく、コ
ンクリートの硬化に悪影響を与えることなく高分
散性を与えることができる分散剤、いわゆる高性
能減水剤といわれているものは、高強度が要求さ
れるコンクリート二次製品、例えば、パイル、ポ
ール、推進管、枕木、ボツクスカルバート、橋
脚、橋桁などの製造に賞用されている。一方、最
近になつて、土木学会より高強度コンクリートの
設計・施工指針（案）が提出されたり、建築学会
でも鉄骨構造を有しない高強度鉄筋コンクリート
だけの中層ビル建築への調査、研究が盛んに行わ
れるなどして高強度コンクリートへの関心が高ま
り、現在では、高強度になると耐摩耗性も著しく
向上することから、ダム排砂路エプロンや砂防堰
提海岸、河川の護岸、空港滑走路などにもその用
途が見い出され、場所打ちコンクリートの製造に
もその応用範囲が拡がつてきている。しかしながら、このような高性能減水剤を添加
したコンクリートは、スランプの低下が著しく大
きく、作業時間がとれないばかりか、アジテータ
ー車による運搬にも支障をきたしているのが現状
である。また、場所打ちコンクリートとした場合は、打
設した後、充分な湿潤養生や保温養生を行えない
場合が多く、温度、湿度、風力など四季の気象条
件によつて、設計された強度を著しく下廻る場合
も少くなく、600Kgｆ／cm²以上の高強度コンクリ
ートになる程その傾向は著しい。本発明者は、これらの欠点を解決するために鋭
意研究した結果、高性能減水剤を添加したコンク
リートに、少量のクエン酸及び／又はそのアルカ
リ金属塩（以下、クエン酸等という）とアルカリ
金属炭酸塩、並びに型無水石膏とシリカフラワ
ー、高炉スラグ、フライアツシユなどのシリカ質
微粉末を配合すれば、コンクリートのスランプ低
下を防止し作業性を改善できると共に、充分な養
生をすることができないときでも、600Kgｆ／cm²
以上の高強度を容易に発現させることができるこ
とを見い出し、本発明を完成したものである。すなわち、本発明は、高性能減水剤を添加した
コンクリートを製造する際に、コンクリートのセ
メント量に対し、クエン酸等0.03〜0.3重量％、
アルカリ金属炭酸塩0.05〜1.0重量％、型無水
石膏２〜10重量％、シリカ質粉末２〜20重量％を
配合することを特徴とする。以下、詳しく本発明を説明する。本発明における高性能減水剤とは、前記したよ
うな性質を有するものであつて、主成分の化学構
造から、例えばナフタリンスルホン酸またはその
誘導体とホルマリンとの高縮合物塩などのポリア
ルキルアリルスルホン酸塩系のものと、例えばメ
ラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩などのトリア
ジン誘導体の高縮合物系のものとに大別される。
これらの市販品をあげれば、いずれも商品名であ
るが、花王石鹸(株)「マイテイ100」、「マイテイ
150」、竹本油脂(株)「ポールフアイン510N」、山陽
国策パルプ(株)「サンフローPS」、ポゾリス物産(株)
「NL−1450」、「NL−4000」、昭和電工(株)「メル
メント」などである。通常、これらの高性能減水剤は、600Kgｆ／cm²
以上のコンクリートを製造する場合、コンクリー
ト中のセメント量に対し有効成分（固型分換算）
で0.5重量％以上添加され、水−セメント比は35
％以下に調整される。しかし、高性能減水剤だけ
を添加したコンクリートは、スランプの低下が著
しく大きくなつて作業時間がとれないばかりでな
く、そのようなものを場所打ちコンクリートとし
た場合、前述のように、打ち放し養生されて充分
な養生ができないので、気象条件によつては設計
強度を大きく下廻る場合も少くない。そこで、本発明では、このような高性能減水剤
が添加されたコンクリートの欠点を解決するため
に、以下に説明するように、クエン酸等、アルカ
リ金属炭酸塩、型無水石膏、シリカ質粉末をさ
らに配合するものである。先ず、本発明において、種々の有機酸のなかか
らクエン酸等を選定した理由を説明すれば、次の
通りである。すなわち、クエン酸等の有機酸は、
強力なセメントの凝結遅延剤として知られてお
り、実際に、C₁₁A₇・CaF₂やC₁₂A₇〜CA組成の
無定形物を含む急硬性の変性ポルトランドセメン
トの凝結遅延に使用されているが、それらにあつ
て、スランプロス防止効果を有するのは、リンゴ
酸、酒石酸及びクエン酸とその塩類だけであり、
グルコン酸、アジピン酸、コハク酸、乳酸、マレ
イン酸、ヘプタン酸やその塩類はその効果を示さ
ないことを見い出したこと。ならびに、リンゴ酸
や酒石酸にはスランプロス防止効果があるといつ
ても、それは、20℃以下の低温領域で使用したと
きであつて、20℃を超える温度領域では効果が小
さい。これに対し、クエン酸等は双方の温度領域
でも十分な効果を発現することを見い出したこと
の理由にもとづくものである。このように、有機
酸のセメント凝結遅延作用は必ずしもスランプロ
ス防止効果には結びつかないことは、無機系のも
のにもいえることであつて、例えば、ケイ弗化物
や亜鉛化合物も強力なセメント凝結遅延剤である
が、スランプロス防止効果は全くないものであ
る。本発明に適用あるクエン酸等としては、クエン
酸、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、ク
エン酸リチウムなどであり、これらは、他のクエ
ン酸等に比べて、低温時の初期強度発現にすぐ
れ、かつ、経済的であるので本発明に好適であ
る。アルカリ金属炭酸塩は、一搬には、セメント急
結剤として知られ、モルタルやコンクリートの吹
き付け、セメントペーストミルクのグラウト注入
などの急結剤として多用されている。本発明のアルカリ金属炭酸塩の役割は、急結剤
としてではなく、クエン酸等と併用することによ
りスランプ防止効果を著しく高め、また、コンク
リートの凝結硬化に対しては遅延剤として作用す
るが、硬化しはじめてからは強度の立ち上がりを
大きくするものであり、これらの作用は、本発明
者によつて初めて明らかにされたものである。ア
ルカリ金属炭酸塩としては、リチウム、ナトリウ
ム、カリウムの炭酸塩や重炭酸塩があげられる。型無水石膏は、クエン酸等やアルカリ金属炭
酸塩と相互に作用し合い、スランプロス防止効果
を助長する作用を有すると同時に、高強度を発現
させるための主成分である。型無水石膏の粉末度は、通常のポルトランド
セメントと同等以上であればよく、粉末度によつ
て前述の効果はそれ程影響を受けない。型無水
石膏としては、２水石膏や半水石膏を350℃以上
で熱処理して得られるもの、弗酸発生やアルミ精
錬などによつて副生するものなどが使用できる。シリカ質粉末は、スランプロス防止効果には、
何んの作用も示さないが、高強度を発現させるた
めに重要な成分である。シリカ質粉末としては、
高炉スラグ、フライアツシユ、フエロシリコン炉
や金属シリコン炉より副生するシリカフラワー、
活性白土やケイソウ土又はこれらの焼成物、オパ
ール質シリカなどが使用され、粉末度は通常のポ
ルトランドセメントと同等以上でよい。以下、これらの成分の作用効果についてさらに
説明する。まず、本発明のスランプロス防止効果は、前述
した高性能減水剤以外の、例えば一般に生コンで
使用されているリグニンスルホン酸塩や他の減水
剤を使用しないプレーンコンクリートに使用して
も、全くその効果を示さないことが特徴である。すなわち、本発明では、クエン酸等がベースと
なり、アルカリ金属炭酸塩と型無水石膏との相
互作用によつて、スランプロス防止効果が著し
く、かつ、安定に改善できる。例えば、クエン酸
単独添加では、セメントの銘柄、種類や製造のロ
ツト番号によつて、あるいはまた、アジテーター
車で常に撹拌されながら運搬される場合とそうで
ない場合とにおいて、スランプロス防止効果は異
なるが、アルカリ金属炭酸塩と型無水石膏の添
加によつて、それを防止することができる。次に、本発明の高強度発現効果についてみる
と、本発明がその主要成分とする型無水石膏そ
れ自体の添加については、例えば、特公昭31−
4692号公報に記載されており、そのような型無
水石膏と高性能減水剤とを併用すれば、さらに高
強度発現することは本発明者も確めた。しかしな
がら、型無水石膏とシリカ質粉末とを併用し、
さらに、クエン酸等とアルカリ金属炭酸塩を配合
して、型無水石膏単独添加の場合よりもさらに
強度発現を高め、しかも、ひび割れ抵抗の大きな
コンクリートとしたことは、本発明者が初めて明
らかにしたものである。すなわち、低水−セメン
ト比の高強度コンクリートに、型無水石膏を単
独添加してコンクリートを場所打ちした場合、未
反応型無水石膏が残り易くなつて長期の安定性
が悪くなるものであり、ましてや、本発明のよう
に、セメントに対し２〜10重量％という多量配合
すれば、長期の曝露養生の間に、その添加量に比
例してひび割れが発生しやすくなるが、本発明に
係る成分を併用することによつて、その問題点を
解決し得たものである。以上のように、本発明のコンクリートは、セメ
ント混和材としては知られている個々の成分の共
働作用によつて、より合理的で耐久性の大きい、
かつ、良作業性の高強度コンクリートとしたもの
であり、個々の成分の添加割合を前記のように限
定した理由は、次の通りである。クエン酸等は0.03重量％未満では実用的なスラ
ンプロス防止効果は得られず、また、0.3重量％
を超えると強度発現性が悪くなる。同様に、アル
カリ金属炭酸塩を0.05〜1.0重量％としたのは、
0.05重量％未満ではクエン酸等のスランプロス防
止効果及びその安定性を高める効果は小さく、ま
た、1.0重量％を超えると強度の発現が悪くなり
エフロレツセンスなども出やすくなる。型無水石膏は、２重量％未満ではスランプロ
ス防止の助長効果は小さく、かつ、高強度の発現
性も小さい。また、10重量％を超えると強度発現
に悪影響を与えると共に、未反応のまま残りやす
くなつて、コンクリートの安定性が低下する。シリカ質粉末は、２重量％未満では強度増加へ
の貢献度は小さく、また、20重量％を超える添加
量では、本発明の成分を調合し混和材として添加
する場合、添加量が多くなり、取扱い易さや経済
性が悪くなる。本発明に適用されるセメントの種類は、各種ポ
ルトランドセメントと混合セメントであり、混合
セメントの場合は、同一強度を得るにはコンクリ
ート中の単位セメント量を増やす必要がある。以上、詳しく説明した通り、本発明のコンクリ
ートは、高性能減水剤、クエン酸等、アルカリ金
属炭酸塩、型無水石膏及びシリカ質粉末の特定
量を配合したものであり、それによつて、高性能
減水剤を用いたコンクリートの二つの欠点であ
る、スランプロス防止と、充分養生されない場合
の高強度発現を容易に行なうことができるという
効果がある。なお、本発明のコンクリートには、有機樹脂を
配合した、いわゆるレジンコンクリートや、その
他、フアイバーを含有するコンクリートに応用で
きることは勿論である。また、イオウ含浸等によ
り更に高強度なコンクリートとすることもでき、
アスフアルト及びコンクリート道路、特に摩耗の
激しい道路のオーバーレイ用コンクリートとして
は最適である。以下、実施例をあげてさらに詳しく説明する。実施例１高性能減水剤として、ポリアリキルアリルスル
ホン酸塩系の花王石鹸(株)商品名「マイテイ150」
を使用し、第１表のコンクリート配合を用い、ク
エン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、弗酸発生で
副生した型無水石膏（ブレーン4000cm²／ｇ）活
性白土を800℃〜1000℃で仮焼して得られたシリ
カ質粉末（ブレーン3500cm²／ｇ）の添加量を種々
変化させ、12℃のRH65％の室内で50のコンク
リートを混練した後、その後のスランプの経時変
化（コンクリートを静置した場合の）と該室内で
養生したときの28日間強度を測定した。また、テ
ストピースを半年間屋外曝露養生した場合のひび
割れ観察を行なつた。これらの結果を第２表に示
す。なお、実験No.１、６、７、13、14、19、20、
21、22及び28は比較例であり、他は本発明の配合
例である。また、実験No.28の（）内で示した値
は、標準養生した値である。

【表】 (注) 本発明に係る各成分は、セメントに対し
外割添加したものであり、型無水石
膏とシリカ質粉末についてのみ砂と置き換え
て添加した。また、用いたセメント
は普通ポルトランドセメントであり、粗骨材
は完全砕石である。

【表】

【表】第２表に示されるように、クエン酸ナトリウム
0.03重量％未満ではスランプロス防止効果は小さ
く、炭酸ナトリウム0.05重量％未満ではスランプ
ロス防止の改善効果は小さいことがわかる。ま
た、型無水石膏２％未満でも同様で強度も小さ
い。さらに、本発明のように、クエン酸ナトリウ
ム、炭酸ナトリウム、型無水石膏、シリカ質粉
末を配合した系（実験No.16）は、型無水石膏単
独（実験No.20）あるいは、型無水石膏とシリカ
質粉末を配合したもの（実験No.21）よりも強度発
現は大きいことがわかる。実施例２実施例11において、クエン酸等とアルカリ金属
炭酸塩の種類と組合せをかえ、型無水石膏をセ
メントに対し５重量％、高炉スラグ（ブレーン値
3200cm²／ｇ）を同じく５重量％とし、それぞれ砂
と置きかえ一定量添加して試験した。その結果を
第３表に示す。

【表】実施例３実施例11において、クエン酸ナトリウムをセメ
ントに対し0.15重量％、炭酸カリウムを0.2重量
％、型無水石膏を５重量％、減水剤をトリアジ
ン誘導体の高縮合物系の昭和電工(株)商品名「メル
メントＦ−10」を1.2重量％添加し、シリカ質粉
末の種類と添加量を変えて試験した。なお、スラ
ンプを合わせるためにコンクリート混練時に多少
の水の加除を行つた。その結果を第４表に示す。

【表】実施例４第５表に示すコンクリート配合で、クエン酸単
独、クエン酸と炭酸ナトリウム、又はクエン酸と
炭酸ナトリウムと型無水石膏及びフライアツシ
ユを配合したコンクリートを、それぞれ実際の生
コンプラントで１m³混練し、アジテーターでゆつ
くり回転させた場合と静置した場合のスランプロ
スと、強度性状とを測定した。その結果を第６表
に示す。実験No.49〜52は比較例、実験No.53と54は
本発明の実施例である。なお、夏場の試験であ
り、コンクリートの練上がり温度は32℃、外気温
は29℃であつた。供試体の養生は、24時間脱型後
屋外で曝露養生した。

【表】

【表】第６表に示されるように、アルカリ金属炭酸塩
と型無水石膏はクエン酸のスランプロス防止効
果を助長すると共にコンクリートを安定化する作
用のあることが認められる。なお、実験No.49、51、53の標準養生28日の圧縮
強度は、それぞれ769、783、910Kgｆ／cm²の値が
示され、本発明は、屋外で乾燥を受けた場合でも
強度低下のないことが示された。

Claims

【特許請求の範囲】

１高性能減水剤を添加したコンクリートを製造
する際に、コンクリートのセメント量に対し、ク
エン酸及び／又はそのアルカリ金属塩0.03〜0.3
重量％、アルカリ金属炭酸塩0.05〜1.0重量、
型無水石膏２〜10重量％及びシリカ質粉末２〜20
重量％を配合することを特徴とするコンクリート
の製法。