JP4982054B2

JP4982054B2 - モルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材および収縮抑制されたモルタル又はコンクリート

Info

Publication number: JP4982054B2
Application number: JP2005191743A
Authority: JP
Inventors: 裕中島
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: JP2007008765A

Description

本発明は、モルタルやコンクリートに使用する液状の発泡性混和材および特に硬化時の収縮が抑制されたモルタル又はコンクリートに関する。

モルタルやコンクリートは水和により硬化中に大きな収縮を起こす。この収縮を抑制するために膨張材、収縮低減剤又は発泡性物質等をモルタルやコンクリートに混和することが行われている。このうち、発泡性物質は、発生する気体による体積増加によって水硬性組成物の硬化時の収縮を補償するものであり、水と反応して気体を生じるアルミニウム等の金属発泡剤と流動コークス等の発泡性炭素質物質がある。金属発泡剤は水との反応温度によって発生する気体量が可成り変動する。これに対し、発泡性炭素質物質は、気泡発生量が温度に余り影響されないため、これを配合したモルタルやコンクリートでは施工や製造時の温度環境によらず比較的安定した収縮抑制効果が得られ易く、その適用例が無収縮グラウトなどで知られている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）
特開２０００−８６３２０号公報特開２００２−１１９０６６号公報

しかるに、発泡性炭素質物質は、疎水性のため水との濡れ性が著しく低く、また粉粒状のものを配合添加すると水性スラリー中では浮上し易く、モルタルやコンクリート組成物に均一混合するのは困難を伴う。そのためセメント等に発泡性炭素質物質を予め乾式混合させ、この混合セメント等をモルタル・コンクリートの配合時に用いることで、モルタルやコンクリート中での混合性の向上を図っている。この方法では予混合（プレミックス）操作が必須となることから手間を要し、プレミックス体を使用することから用途面での制約も生じる。本発明は、予混合操作を行うことなく高い混合性が容易に得られ、高い発泡膨張作用を保持できる発泡性混和材の提供および温度に影響されることなく安定した発泡膨張作用によって硬化時の収縮を抑制できるモルタル又はコンクリートの提供を課題とする。

本発明者らは、前記課題を解決するため、発泡性炭素質物質が親水液で液状化したものであれば、粉塵等を発生させずにモルタルやコンクリート組成物に容易に配合することができ、且つ高い混合状態を容易に得られると考え、発泡性炭素質物質が水中で示すような発泡が極力起らない親水液を見出すべく鋭意検討した。その結果、低級アルコールのアルキレンオキサイド付加物及び２価のアルコールを液源とし、これに発泡性炭素質物質を加えた液状物が、保存中も発泡が見られず、またモルタルやコンクリート組成物に配合使用した際も容易に高い混合状態が得られ、発泡性炭素質物質が均一に分散し、所望の発泡挙動が温度に殆ど影響されずに発現され、硬化時の収縮を十分抑制できたことから本発明を完成させた。

即ち、本発明は、次の（１）〜（２）で表されるモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材である。（１）発泡性炭素質粒子、低級アルコールのアルキレンオキサイド付加物及び２価の液体アルコールを含有してなるモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材。（２）さらに、生石灰を含有してなる前記（１）のモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材。

また、本発明は、前記（１）又は（２）のモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材とセメントを含有してなる収縮が抑制されたモルタル又はコンクリートである。

本発明によれば、セメント等との予混合（プレミックス）を行わなくとも、体積膨張作用のある発泡性混和材をモルタルやコンクリートに配合使用でき、しかも親水性の液状のためモルタルやコンクリート組成物に極めて容易に混合可能で分散性も高く、強度低下を起こすことなく均質な収縮抑制効果が得られる。また、発泡性炭素質物質は大気中の水分と接すると徐々に発泡量が低下するが、本発明による発泡性液状混和材は保存期間による発泡量の経時低下は殆どないため、長期保存性に優れる。また、本発明によれば安定して高い収縮抑制効果が見られるモルタル・コンクリートが得られる。

本発明のモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材は、完全に液体である必要は無く、ペースト状、スリップ状、スラリー状等の比較的高い流動性状を安定に保持できるものでも良い。本発明のモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材に使用する発泡性炭素質粒子は、水との接触により発泡するものであれば、何れの炭素質粒子でも用いることができる。具体的には、コークス粒子、カーボンブラック等を例示することができ、好ましくは発泡量が多いことから流動コークスが良い。また、粒子の形状や粒径は限定されない。本混和材中の発泡性炭素質粒子の含有量は、２０重量％〜８０重量％が好ましい。２０重量％未満では発生する気泡量が少ないため実用的ではなく、また８０重量％を超えると流動性が低下し、混合性が低下するため好ましくない。

本発明のモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材は、液源に低級アルコールのアルキレンオキサイド付加物と２価の液体アルコールを使用する。その配合比率は、低級アルコールのアルキレンオキサイド付加物１００重量部に対し、２価の液体アルコール０．５〜２０重量部とするのが好ましい。低級アルコールのアルキレンオキサイド付加物１００重量部に対し、２価の液体アルコール０．５重量部未満では比較的弱い親水性の低級アルコールのアルキレンオキサイド付加物の量が過多となってモルタルやコンクリート組成物に混和したときの混合性の向上度が低く、また２０重量部を超えるとモルタルやコンクリートの強度低下を起こすことがあり、適当ではない。

本発明のモルタル又はコンクリート用液状発泡性混和材で使用する低級アルコールのアルキレンオキサイド付加物は、発泡性炭素質粒子を加えても発泡を起こすことがなく、更に、揮発し難く長期間安定で、水硬性物質の水和反応に影響を及ぼすことも実質無い液体である。低級アルコールのアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、エタノール、プロパノール又はブタノール等のエチレンオキサイド付加物、エタノール、プロパノール又はブタノール等のプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。

本発明のモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材で使用する２価のアルコールは、難揮発性で、発泡性炭素質粒子を加えても発泡を殆ど起こすことがなく、また親水性も非常に高く、モルタルやコンクリートの水性スラリー中への溶解度や分散性が高い液体である。２価のアルコールとしては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等を挙げることができる。

本発明のモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材は、前記各成分を所定量配合すれば良く、その方法は限定されない。また、本発明のモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材は、更に生石灰を配合すると、生石灰が優先的に残存したり大気中から溶解した水分を吸水し、より長期間の保存にも耐え易くなることから好ましい。生石灰を使用する場合の配合量は、発泡性炭素質粒子の配合量１００重量部に対し、１０〜１００重量部が好ましい。生石灰の配合量が１０重量部未満では配合効果が見られず、１００重量部を超えると混和後の水和反応や硬化特性に支障をきたすことがあるので適当でない。生石灰以外の他の成分についても、本発明の効果を実質減退させない限り、その配合含有を制限するものではない。

また、本発明の収縮抑制されたモルタル又はコンクリートは、前記のモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材とセメントを含有するものであり、該モルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材の含有量は、含有するセメント１００重量部あたり１０〜５０重量部が好ましく、１５〜４０重量部がより好ましい。モルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材の含有量が１０重量部未満では、硬化時の収縮抑制効果が乏しく、また５０重量部を超えると強度低下を起こすことがあるので適当でない。

本発明の収縮抑制されたモルタル又はコンクリートに使用するセメントは、水硬性のセメントであれば何れのセメントでも良く、例えば普通、早強、超早強、低熱又は中庸熱等の各種ポルトランドセメント、このようなポルトランドセメント又はそのクリンカに石炭灰、各種スラグ、シリカ又は石灰石等の粉末を加えた混合セメント、エコセメント、アルミナセメント、白色セメント等の特殊セメントを挙げることができる。

本発明の収縮抑制されたモルタル又はコンクリートには、増粘性成分が配合されるのが好ましい。増粘性成分の配合により、モルタルやコンクリートスラリーの粘性を高めると、発泡性炭素質物質から生じる気泡をスラリー中に安定に繋ぎ留め、スラリー表面への気泡偏在や大気中に逃げるのを防ぐことができるため、より確実で高い収縮抑制効果が得られる。増粘性の成分としては、モルタルやコンクリートに使用できる増粘剤なら特に限定されず、例えばアクリルやセルロースの誘導体を有効成分とする増粘剤、ポリマーセメントで使用されるポリマー等を挙げることができる。増粘性成分の配合量は、モルタル又はコンクリート中のセメント含有量１００重量部に対し、０．００５〜０．５重量部が好ましく、０．０１〜０．１重量部がより好ましい。増粘性成分の配合量が０．００５重量部未満では、配合効果が殆ど見られず、また０．５重量部を超えると粘性が増加し過ぎて混和材の混合性が低下することがあるので適当でない。

本発明の収縮抑制されたモルタル又はコンクリートは、前記以外の成分、例えば何れもモルタルやコンクリートに使用可能な減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ減水剤、膨張材、収縮低減剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、防錆剤、撥水剤、防水剤、顔料、繊維、増量材等の混和成分を、本発明の効果を実質減退させない範囲で含むものでも良い。

また、本発明の収縮抑制されたモルタル又はコンクリートの製造方法は特に限定されず、例えば、水を含む各成分を、生コン工場、コンクリート二次製品工場又はモルタルやコンクリート施工現場等で一般に使用されているミキサに一括投入し、発泡性炭素質粒子を含まないモルタルやコンクリートを混合する場合と概ね同様の、通常の混合・混練操作を行うことで製造することができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
＜発泡性液状混和材の作製＞
以下に表す（Ａ）〜（Ｄ）から選定される材料を用い、表１に表す配合割合となるよう、約２０℃の温度下でハンドミキサを用い約２分間混合することによって液状混和材を作製した。作製した液状混和材はポリエチレン製容器中で蓋を閉めて２４時間又は６０日間放置した。

（Ａ）流動コークス粒子（ブレーン比表面積１５００ｃｍ²／ｇ）
（Ｂ１）低級アルコールのアルキレンオキサイド付加物（商品名「太平洋テトラガード」、太平洋マテリアル社製）
（Ｂ２）菜種油（市販品）
（Ｃ１）エチレングリコール（市販試薬）
（Ｃ２）ジエチレングリコール（市販試薬）
（Ｃ３）プロピレングリコール（市販試薬）
（Ｃ４）エタノール（市販試薬）
（Ｃ５）水
（Ｄ）生石灰（ブレーン比表面積３０００ｃｍ²／ｇ）

＜モルタル混練物の作製＞
前記の液状混和材および以下表す（Ｅ）〜（Ｈ）と水から選定される材料を用い、表２に表す配合のモルタル混練物を作製した。モルタル混練物の作製手順は、水を除く各材料を３リットル容積のホバートミキサに一括投入し、約１０℃と２０℃の温度下で、低速で１０秒間混合の後、水を加え、引続き低速で３０秒間混練を行った。また、比較のため液状混和材に代えて（Ａ）と同じ流動コークス粒子をそのまま配合使用したモルタル混練物（参考品１５）も同様の方法で作製した。

（Ｅ）普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
（Ｆ）ナフタレンスルフォン酸系高性能減水剤（商品名「マイティ１００」、花王社製）
（Ｇ）細骨材（北海道上磯産砕砂、Ｆ．Ｍ．＝２．６４）
（Ｈ）セルロース系増粘剤（商品名「メトローズｈｉ９０ＳＨ−４０００」、信越化学工業社製）

＜モルタル試験体の性状把握＞
前記のモルタル混練物から、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱状試験体を型枠成形し、１０℃で混練したモルタルから得た試験体は１０℃の恒温室に保管し、２０℃で混練したモルタルから得た試験体は２０℃の恒温室に保管し、２０℃で保管した材齢７日目の試験体の圧縮強度をＪＩＳＡ１１０８に準拠した方法で測定した。また、１０℃と２０℃の恒温室において、それぞれ日本道路公団企画ＪＨＳ−３１２の膨張収縮試験方法に準拠した方法で膨張収縮率を測定した。以上のモルタル試験体の測定結果は表３に表す。

表３から、本発明による発泡性液状混和材を用いたモルタルは、短時間の通常の混合操作でも、高い混合性が容易に達成でき、その結果、発泡性炭素質物質がモルタル中により均一に分散保持され、強度低下を起こすことなく、また温度に殆ど影響されることなく高い収縮抑制効果を奏することがわかる。更に、本発明による発泡性液状混和材は保存性にも優れ、長期間保存しても収縮抑制効果は殆ど減じることはない。これに対し、従来の如く発泡性炭素質物質の粒子をそのまま配合したモルタルでは、前記と同様の混合操作を行った場合、収縮抑制効果は本発明品を用いた場合に比べかなり低いことがわかる。

Claims

発泡性炭素質粒子、低級アルコールのアルキレンオキサイド付加物及び２価の液体アルコールを含有してなるモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材。
さらに、生石灰を含有してなる請求項１記載のモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材。
請求項１又は２記載のモルタル又はコンクリート用発泡性液状混和材とセメントを含有してなる収縮抑制されたモルタル又はコンクリート。