JP7083637B2 - コンクリートおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
[1]水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤および骨材を含むコンクリートであって、
前記水硬性材料が、カルシウムアルミネート類および石膏を含み、かつ
前記水硬性材料において、前記水硬性材料の総質量基準で、
Al2O3含有量が7質量%~25質量%であり、
Al2O3含有量とSO3含有量の合計量が12~30質量%であり、かつ
SO3含有量とのAl2O3含有量の質量比(SO3含有量/Al2O3含有量)が0.6~1.1である、コンクリート。
[2]前記水硬性材料が、ポルトランドセメントまたは混合セメントをさらに含む[1]に記載のコンクリート。
[3]前記セメント混和用ポリマーがスチレンブタジエン系ポリマーを含む、[1]または[2]に記載のコンクリート。
[4][1]~[3]のいずれか1項に記載のコンクリートであって、5℃水中養生における材齢28日の膨張ひずみが500×10-6以下である、コンクリート。
[5]材齢150分での圧縮強度が20N/mm2以上である、[4]に記載のコンクリート。
[6]コンクリートの製造方法であって、
(A)カルシムアルミネート類および石膏を含む水硬性材料であって、
水硬性材料の総質量基準で、
Al2O3含有量が7質量%~25質量%であり、
Al2O3含有量とSO3含有量の合計量が12~30質量%であり、かつ
SO3含有量とのAl2O3含有量の質量比(SO3含有量/Al2O3含有量)が0.6~1.1である、水硬性材料を用意することと、
(B)前記水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤、骨材および水を含む原料を混合してコンクリートを得ることと、を含むコンクリートの製造方法。
本発明のコンクリートは、(A)カルシウムアルミネート類および石膏を含み、かつAl2O3含有量とSO3含有量が所定の範囲の水硬性材料と、(B)セメント混和用ポリマーと、(C)凝結遅延剤と、(D)骨材とを含むことによって、低温環境下においても膨張が抑制され、かつ硬化時に所要の強度を満足することができる。そのため、本発明のコンクリートは、低温環境下であっても、緊急補修工事や短時間強度が必要な個所に好適に使用することができる。
本発明に用いる水硬性材料は、カルシウムアルミネート類および石膏を含む。さらに、水硬性材料において、該水硬性材料の総質量基準で、Al2O3含有量が7質量%~25質量%であり、Al2O3含有量とSO3含有量の合計量が12~30質量%であり、かつSO3含有量とのAl2O3含有量の質量比(SO3含有量/Al2O3含有量)が0.6~1.1である。
本発明のコンクリートは、セメント混和用ポリマーを含む。ここでセメント混和用ポリマーは、セメントモルタルおよびコンクリートの改質を目的に、それらに混和して用いるポリマーディスパージョンおよび再乳化形粉末樹脂の総称をいい、JIS A 6203によって規定されている。具体的には、セメント混和用ポリマーとしては、アクリル酸エステル系ポリマー、アクリルスチレン系ポリマー、スチレンブタジエン(SBR)系ポリマー、酢酸ビニル系ポリマー、エチレン酢酸ビニル系ポリマー、酢酸ビニル/バーサチック酸ビニルエステル系ポリマー、エチレンビニルアルコール(EVA)系ポリマー、酢酸ビニル/バーサチック酸ビニル/アクリル酸エステル系ポリマーを用いることができるが、これらに限定されるものではない。これらのセメント混和用ポリマーは、通常ポリマーディスパージョンの形態で市販されているもの、および再乳化粉末樹脂として市販されているもののいずれでもよい。これらの中で、スチレンブタジエン系ポリマーが特に好ましい。セメント混和用ポリマーの含有量は、曲げ強度や付着強度の確保等の点から、水硬性材料100質量部に対し2~20質量部が好ましく、4~16質量部がより好ましい。
本発明のコンクリートは、凝結遅延剤を含む。凝結遅延剤としては、モルタルやコンクリートの凝結遅延剤として用いられるものであれば特に限定されず、例えばクエン酸、酒石酸、グルコン酸、ヘプトン酸等のオキシカルボン酸またはその塩、リン酸塩、硼酸またはその塩等が挙げられる。遅延剤の含有量は、可使時間の確保と強度発現遅れ防止の点から、水硬性材料100質量部に対し0.05~2.0質量部が好ましく、さらに0.1~1.5質量部が好ましい。
本発明のコンクリートは骨材を含む。骨材は、特に限定されるものではなく、通常のモルタルやコンクリートの製造に使用される細骨材および粗骨材をいずれも使用することができる。細骨材および粗骨材の例としては、川砂、海砂、山砂、砕砂、石灰砂、人工細骨材、スラグ細骨材、再生細骨材、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石、石灰石骨材、人工粗骨材、スラグ粗骨材および再生粗骨材等が挙げられる。
本発明のコンクリートは、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて各種混和材(剤)を含んでもよい。混和材(剤)としては、例えば、減水剤、AE剤、消泡剤、発泡剤、防水剤、防錆剤、膨張材、収縮低減剤、増粘剤、保水剤、顔料、撥水剤、白華防止剤、繊維、無機微粉末等が挙げられる。
本発明のコンクリートの単位量基準の配合量は、好ましくは、水硬性材料が300~600kg/m3であり、水が100~200kg/m3であり、セメント混和用ポリマーが20~60kg/m3(固形分)であり、細骨材が700~900kg/m3であり、粗骨材が800~1000kg/m3である。その他所望により、上記の混和材(剤)等の任意の構成要素を加えてもよい。
本発明のコンクリートは、5℃水中養生における材齢28日の膨張ひずみが500×10-6以下であることが好ましい。これによって低温環境下においても、異常膨張により強度低下を引き起こすことがなく、良好なコンクリートが得られる。膨張歪みは、JIS A 1129に準拠して測定することができる。
本発明のコンクリートは、(A)カルシムアルミネート類および石膏を含む水硬性材料であって、水硬性材料の総質量基準で、Al2O3含有量が7質量%~25質量%であり、Al2O3含有量とSO3含有量の合計量が12~30質量%であり、かつSO3含有量とのAl2O3含有量の質量比(SO3含有量/Al2O3含有量)が0.6~1.1である、水硬性材料を用意することと、(B)前記水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤、骨材および水を含む原料を混合(混練)してコンクリートを得ることと、を含む方法によって製造することができる。混合方法は特に制限されるものではなく、例えば、傾動ミキサ、パン型ミキサ、2軸ミキサ、グラウトミキサ、ホバートミキサ、オムニミキサなど汎用的なミキサを用いることができる。モルタルやコンクリートを調製する際にも、これらの混合方法を用いることができる。水硬性材料は、他の構成要素を混合する前に上記の組成となるように用意してもよいし、他の構成要素と混合する際にカルシムアルミネート類および石膏以外の原料を添加することで用意してもよい。
普通ポルトランドセメント(太平洋セメント社製)、カルシウムアルミネート類(試製品)、石膏(セントラル硝子社製)を用いて、表1に示す化学成分となるよう水硬性材料を調製した。その際、各原料中のAl2O3含有量とSO3含有量をJIS R 5204に規定されたセメントの蛍光X線分析方法に準拠した方法によって測定し(蛍光X線分析装置:リガク社製)、得られた値を基に表1に示す化学成分となるように各原料の配合量を調節した。なお普通ポルトランドセメントとカルシウムアルミネート類および石膏とは、質量比が概ね7:3になるよう調製した。カルシウムアルミネート類としては、配合No.1ではカルシウムサルホアルミネート(CSA)を、No.2ではカルシウムフロロアルミネート(CFA)を、それ以外の配合ではカルシウムアルミネートを主成分とするカルシウムアルミネート(CA)使用した。各カルシウムアルミネート類はいずれも結晶質のものであり、そのAl2O3含有量およびSO3含有量は、それぞれ、CSAが55質量%および13質量%、CFAが47質量%および0.4質量%、CAが53質量%および0.3質量%であった。石膏は無水石膏を使用した。
配合No.1~14で得た水硬性材料と、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤および骨材(細骨材、粗骨材)を表2の配合となるよう調製し、コンクリートミキサを用いて水と混練し、各配合のコンクリートを製造した。
得られた各種のコンクリートの圧縮強度および膨張ひずみを評価した。具体的な評価は下記の方法で行った。
(1)圧縮強度
圧縮強度は、JIS A 1108に準拠し、5℃環境下でコンクリート供試体を養生し、材齢150分は5℃封かん養生、材齢28日は5℃水中養生における強度を測定した。
(2)膨張ひずみ
膨張ひずみは、脱型は材齢24時間で実施し,基長の測定を材齢7日から24時間に変更した以外はJIS A 1129に準拠してひずみを測定した。その後、得られたコンクリート供試体を5℃水中で養生しながら膨張ひずみを測定した。
評価試験結果を表3に示す。水硬性材料の化学成分が所定の範囲に入る実施例(No.1~6)においては、5℃における材齢28日の膨張ひずみが500×10-6以下であり、低温環境下でも膨張量が抑制されており、かつ材齢150分における圧縮強度は20N/mm2以上であり良好な初期強度発現性を有するコンクリートが得られることが分かった。
Claims (6)
- 水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤および骨材を含むコンクリートであって、
前記水硬性材料が、カルシウムアルミネート類および石膏を含み、かつ
前記水硬性材料において、前記水硬性材料の総質量基準で、
Al2O3含有量が7質量%~25質量%であり、
Al2O3含有量とSO3含有量の合計量が12~27質量%であり、かつ
SO3含有量とのAl2O3含有量の質量比(SO3含有量/Al2O3含有量)が0.6~1.1である、コンクリート(ただし、アルカリ金属アルミン酸塩を含むコンクリートを除く)。 - 前記水硬性材料が、ポルトランドセメントまたは混合セメントをさらに含む、請求項1に記載のコンクリート。
- 前記セメント混和用ポリマーがスチレンブタジエン系ポリマーを含む、請求項1または2に記載のコンクリート。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載のコンクリートであって、5℃水中養生における材齢28日の膨張ひずみが500×10-6以下である、コンクリート。
- 材齢150分での圧縮強度が20N/mm2以上である、請求項4に記載のコンクリート。
- コンクリートの製造方法であって、
(A)カルシムアルミネート類および石膏を含む水硬性材料であって、
水硬性材料の総質量基準で、
Al2O3含有量が7質量%~25質量%であり、
Al2O3含有量とSO3含有量の合計量が12~27質量%であり、かつ
SO3含有量とのAl2O3含有量の質量比(SO3含有量/Al2O3含有量)が0.6~1.1である、水硬性材料を用意することと、
(B)前記水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤、骨材および水を含む原料を混合してコンクリートを得ることと、を含むコンクリート(ただし、アルカリ金属アルミン酸塩を含むコンクリートを除く)の製造方法。
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