JPH01122949A - 高強度コンクリート成形体の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高強度コンクリート成形体の製造法に関するも
のであり、更に詳しくはコンクリートのワーカビリティ
の経時による低下を防止し、その施工性、作業性を改善
することにより、欠陥が少なく締め固め性の良い高強度
コンクリート成形体の製造法に関するものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

高強度コンクリートは一般にβ−ナフタリンスルホン酸
ホルマリン高縮合物やメラミンスルホン酸ホルマリン高
縮合物や精製リグニンスルホン酸塩等の高性能減水剤を
添加して水セメント比を小さくして製造される。この高
強度コンクリートは、例えば、パイル、ボールやボック
スカルバート等の工場製品の製造に使用されている。そ
の流動性（スランプ値）は製品の種類、成形機の種類、
運転条件等により異なる。しかし、この様な水セメント
比の低い高強度コンクリートは共通してスランプロスが
非常に大きく、また、硬いコンクリートはどスランプ低
下は大きいという欠点を有している。

このコンクリートのスランプロスは通常のコンクリート
でも起こっており、その原因は次のように推定される。

つまり、セメント、水及び砂、砂利、混和材（混和剤）
を混合してなるセメント配合物は、混練り後、時間の経
過とともにセメント粒子の物理的・化学的凝集が進行し
、流動性を次第に失い、施工性・作業性が経時的に低下
する。特に、この様な高強度コンクリートにおいてはセ
メント粒子濃度が高いために通常のコンクリートに比較
して前記の凝集作用が非常に大きく、一定の施工性を得
ることは非常に困難である。

これらの問題を解決するために従来セメント配合物のワ
ーカビリティ低下防止方法が種々考案されている。しか
し、高強度コンクリートに関するものは少なく、特殊リ
グニンスルホン酸塩を添加する方法が考案されているに
すぎない。

これは、高強度コンクリート製品は初期の強度発現が最
優先され、コンクリートの硬化遅延に結びつくスランプ
ロス防止法が使えないためである。つまり、これらの工
場製品は成形後直ちに高温養生を行うが、コンクリート
は高温養生前にセメントの水和反応がある程度進行して
いないと初期および長期強度が著しく阻害されるという
特性を持つ。その程度は現在使用されている高性能減水
剤を基準に凝結時間で示され、高性能減水剤から＋１時
間以内が限度である。

これ故、特殊リグニンスルホン酸塩を添加する方法では
従来のβ−ナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮合物等
を使用した系に比較して若干のスランプロス防止効果は
認められるが、その効果は小さく、実用上十分なものと
は言えない。

この様にこれらの従来からのセメント配合物のワーカビ
リティ低下防止方法には少なからず問題があり、満足す
べきものとは言えなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、スランプロスが少なく、作業性の良いコ
ンクリートを使用した欠陥の少ない締め固め性のよい高
強度コンクリート成形体を容易に製造することを目的と
し、鋭意研究の結果本発明を完成するに到った。

即ち、本発明は、重量平均分子量５００〜５００００の
無水マレイン酸共重合体（Ａ）と、ナフタレンスルホン
酸ホルムアルデヒド高縮合物系減水剤、スルホン化メラ
ミン樹脂系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、カル
ボン酸系減水剤、及びスチレンスルホン酸系減水剤及び
スルホン基とカルボキシル基を有する減水剤から選ばれ
る一種又は二種以上の減水剤（Ｂ）とからなり、（Ａ）
と（［１）の比率が固形分重量比で１＝９９〜１５　：
　８５であるセメント混和剤をセメント１００重量部に
対して固形分で０．１〜２．０重量部含有し、水セメン
ト比２５〜４５％でスランプ値が１〜１５ｃｍである、
粗骨材、細骨材、セメント、水並びに混和材（剤）より
なるコンクリートを鋼製し、このコンクリートを成形後
、高温養生又は高温養生と高温高圧養生を行うことを特
徴とする脱型圧縮強度が１００ｋｇ／ｃｍ２以上である
高強度コンクリート成形体の製造法を提供するものであ
る。

本発明によるスランプロス防止のメカニズムは次のよう
に推察する。

セメント、水及び必要に応じて砂、砂利、混和材（剤）
を混合してなるセメント配合物は、混練り後、セメント
粒子の水和反応による化学的凝集及びセメント分散剤の
消費と粒子間引力・粒子間衝突による物理的凝集とが進
行し、流動性を失う。このため、コンクリート、モルタ
ル等のセメント配合物にはスランプロスが生じる。特に
、この様なセメント粒子濃度の高い高強度コンクリート
組成物においては、セメント粒子間の距離が小さく、セ
メント分散剤の消費による粒子間相互作用と共に粒子間
の衝突確率が粒子濃度に比例するというコロイド凝集理
論に従い凝集速度が著しく速く、スランプロスも大きい
。

このセメント粒子の凝集体は化学的及び物理的凝集に関
わらず、セメント分散剤にて再分散すればセメント配合
物の流動性は一時的に回復する。しかし、セメントの水
和反応はさらに進行し、エトリンガイト（俗称セメント
バチルス又はカルシウムスルホアルミネート）のゲルが
連続的に生成され、セメント分散剤が溶液中及びセメン
ト粒子上に新たに生成するエトリンガイトなどの新しい
析出鉱物中に吸着或いは収蔵され、溶液中のセメント分
散剤濃度が減少する。

同時にセメント粒子間の衝突も起こり、セメント粒子の
凝集が進行する。このため、系の流動性は低下し続ける
。ここに、セメント分散剤を何らかの方法で連続的に供
給できればスランプロスを防止できる。

そこで本発明者等は分散剤の前駆体をセメント配合物中
にて徐放させようとした。即ち、水溶性塩では添加と同
時に分散剤として機能してしまい徐放性はないが、分子
内に酸無水物を有する分散剤前駆体であればセメント配
合物中のＣａ、　Ｎａ、　Ｋ、　Ｍｇ等の金属イオンに
より徐々に加水分解され、分散性を有する水溶性塩が連
続的に供給できるわけである。つまり、分散剤前駆体の
加水分解反応が徐々に進行し、分散剤が徐放され、セメ
ント配合物のスランプロスが防止できるものと推察する
。

本発明に使用するコンクリート混和剤は無水マレイン酸
共重合体よりなる徐放性薬剤と、ナフタレンスルホン酸
ホルムアルデヒド高縮合物系減水剤、スルホン化メラミ
ン樹脂系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、カルボ
ン酸系減水剤、スチレンスルホン酸系減水剤及びスルホ
ン基とカルボキシル基を有する減水剤から選ばれる一種
又は二種以上の減水剤とからなり、徐放性薬剤と減水剤
との比率が固形分重量比で１：９９〜１５　：　８５で
ある。

本発明に使用する無水マレイン酸共重合体の重量平均分
子量は５００〜５ｏｏｏｏであり、この範囲より平均分
子量が小さいと分散能が不足し、また、この範囲より平
均分子量が大きいと分散剤としてよりも凝集剤としての
効果が大きくなり、スランプロス防止効果を示さない。

本発明に用いられる共重合体の平均分子量はポリスチレ
ンスルホン酸を基準物質とする水系ゲルバーミッション
クロマトグラフィーにより求められる重量平均分子量を
示す。

本発明で用いられる無水マレイン酸共重合体の原料モノ
マーである、無水マレイン酸と共重合可能な他の重合性
モノマーとしては、炭素数２〜８のオレフィン、スチレ
ン系単量体、及びビニル系単量体が挙げられる。

炭素数２〜８のオレフィンの具体例としては、エチレン
、プロピレン、イソブチレン、１−ブテン、２−ブテン
、１−ペンテン、２−ペンテン、１−ヘキセン、シクロ
ペンテン、２−メチル−１−ブテン、シクロヘキセン、
２−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン
、４−メチル−１−ペンテン、２−エチル−１−ブテン
、ジイソブチレンなど、直鎖または分枝のオレフィンが
挙げられる。

スチレン系単量体の具体例としては、スチレン、α−メ
チルスチレン１、ビニルトルエン、クロルメチルスチレ
ンなどが挙げられる。

ビニル系単量体としては、メチルビニルエーテル、エチ
ルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、ステアリ
ルビニルエーテル等のビニルエーテル；アクリル酸、メ
タクリル酸、マレイン酸、シトラコン酸、フマル酸、イ
タコン酸、クロトン酸などのカルボン酸、マレイン酸モ
ノメチル、マレイン酸モノエチル、フマル酸モノメチル
などのジカルボン酸のハーフエステル等のカルボキシル
基を有する単量体；無水イタコン酸、無水シトラコン酸
等の酸無水物；アリルアルコール、２−ヒドロキシエチ
ル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メ
タ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ　（メ
タ）アクリレート、グリセリル（メタ）アクリレート等
の水酸基を有する単量体；スチレンスルホン酸、ビニル
スルホン酸等のスルホン酸基を有する単量体；　（メタ
）アクリルアミド、Ｎ。

Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ、Ｎ　−ジエ
チル（メタ）アクリルアミドなとのＮ、Ｎ　−アルキル
（メタ）アクリルアミド、マレイン酸とモノエチルアミ
ンとのハーフアミド、マレイン酸とモノプロピルアミン
とのハーフアミドなどのマレイン酸やイタコン酸等のハ
ーフアミド、ビニルピロリドン、ビニルカプロラクタム
、マレイミド等のアミド型の単量体；ジメチルアミノエ
チル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メ
タ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）ア
クリレートなどのジアルキルアミノアルキル（メタ）ア
クリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリル
アミドなどのジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリ
ルアミド、ビニルピリジン等のアミノ基を有する単量体
；アリルエステル、酢酸ビニル、アルキル（メタ）アク
リレート等のエステル基を有する単量体等の単量体が挙
げられる。

以上のような単量体のうち、炭素数２〜８の低級オレフ
ィン、スチレン、炭素数１〜４の低級アルキルビニルエ
ーテルが好ましく用いられ、特にイソブチレンが好まし
く用いられる。

本発明に用いるセメント混和剤のセメント配合物への添
加方法は、混練り水への溶解及び−旦練り上がったセメ
ント配合物への添加等の方法がある。また、セメント混
和剤はナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物
系減水剤、スルホン化メラミン樹脂系減水剤、リグニン
スルホン酸系減水剤、カルボン酸系減水剤、スチレンス
ルホン酸系減水剤及びスルホン基とカルボキシル基を有
する減水剤と徐放性薬剤を予め混合しておいても良く、
また、一方をセメントに配合した後、或いは一方をセメ
ントに配合して練っておいてから他方を配合してもよい
。

本発明における高強度コンクリート成形体は型枠にコン
クリートを投入後パイブレークにて締め固めを行い成形
を行っても、また、遠心成形型枠にて１０Ｇ、３分間以
上遠心力を加えて成形しても良い。遠心成形条件がｌＯ
Ｇ、３分間以下では遠心成形性が不十分であり、十分な
締め固め性を得ることが出来ない。

また、他のセメント添加材（剤）、例えば空気連行剤、
流動化剤、防水剤、膨張材（剤）、グラスファイバー、
スチールファイバー、フライアッシュ、高炉スラグ等を
添加することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明は徐放性薬剤と減水剤との組み合わせにより、従
来困難とされていた粒子濃度の高い、つまり水セメント
比が２５〜４５％と非常に低い高強度コンクリートの凝
結速度を大幅（許容範囲６０分以内）に変えることなく
、初期スランプ値及びスランプロスを著しく改善し、品
質管理を容易にした高強度コンクリートを使用し、型枠
に流し込みバイブレータにて成形するか、又は遠心・成
形型枠にて遠心成形し、その後、高温養生及び高温養生
と高温高圧養生を行い、脱型圧縮強度１００ｋｇ／ｃｍ
”以上の高強度コンクリート硬化体を製造できる点がそ
の最も特徴的な点であり、本願が本発明において初めて
開示するところのものである。この様な特徴的な性能を
コンクリートに付与し得るのは前述の如く、無水マレイ
ン酸共重合体よりなる徐放性薬剤と、ナフタレンスルホ
ン酸ホルムアルデヒド高縮合物系減水剤、スルホン化メ
ラミン樹脂系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、カ
ルボン酸系減水剤、スチレンスルホン酸系減水剤及びス
ルホン基とカルボキシル基を有する減水剤から選ばれる
一種又は二種以上の減水剤との併用からなるセメント混
和剤を使用して初めて可能となるものである。

本発明に使用する混和剤の添加量は、通常、セメント１
００重量部に対して固形分で０．１〜２．０重■部であ
る。

この様なコンクリート成形体の成形条件は使用機器によ
って異なるが、通常、使用機器に合ったスランプ値の範
囲があり、コンクリートがスランプロスしてこの範囲よ
り硬くなると型枠に十分に充填できずに欠陥となり、不
良品を出す頻度が高くなる。本発明は従来困難とされて
いたコンクリートのスランプロスを著しく改善し、品質
管理を容易にした高強度コンクリートを使用することに
より、欠陥の少ない充填性の良い高強度コンクリート成
形体の製造を可能にしたものであり、パイル・ボール・
ヒユーム管等の生産性・品質の向上に大いに貢献する技
術であると期待される。この技術の実用面での影響は非
常に大きいと期待される。

例えば、遠心成形型枠にコンクリートを仕込む方法には
ポンプ圧送及び盛り込み法などがあるが、作業の昼休み
、段取りかえ、機械故障等によるポンプ圧送の一時中断
がなされる場合、中断時間が長引くと圧送配管中のコン
クリートの流動性が低下し、圧送再開時に圧送圧が急激
に上昇したり、更に、遠心成形型枠中でコンクリートの
流動性低下を起こし、締め固め性・充填性が悪化し、不
良品の出る確率が増加するなどの問題が生じてくること
が予想される。しかし、本発明に使用する高強度コンク
リートの流動性は一定に保たれて、流動性の低下は防止
されているために、上記の様なトラブル等に対しても十
分な締め固め性・充填性を維持し、品質管理面で良好な
結果が期待される。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に詳述する。

実施例１ 下記に示すセメント、細骨材、粗骨材及びセメント混和
剤を用い、表−１に示す調合割合でコンクリート組成物
を得た。

く・使用材料〉 セメント： 普通ポルトランドセメント（比重＝３．１６）細骨材：
紀の用度川砂（比重−２，５７）粗骨材：宝塚産砕石（
比重＝２．６１）セメント混和剤： 無水マレイン酸とイソブチレンとをモル比１：１で共重
合して得られる分子量４００〜８万のイソブチレン／無
水マレイン酸共重合物からなる徐放性薬剤と、ナフタレ
ンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物系減水剤を使用
し、減水剤９０重量部に対して徐放性薬剤１０重量部を
配合したもの。

表−１コンクリート調合 得られたコンクリート組成物を強制ミキサを使用し、９
０秒間練り混ぜ、その後、ミキサから排出し、練り板上
にて所定の時間まで静置し、コンクリートの流動性を評
価した。尚、コンクリートの流動性はＪＩＳ　Ａ　１１
０１のスランプ試験によりスランプ値を測定することに
より行った。

また、圧縮強度測定用供試体は６０分後に採取し、１０
ｃｍ　Ｘ　２０ｃｍの型枠を使用し、蒸気養生後の脱型
圧縮強度及びオートクレーブ養生後の圧縮強度を測定し
た。蒸気養生は前置３時間、６５°Ｃで３時間養生後、
自然放冷し、翌日脱型した。

オートクレーブ養生は蒸気養生した供試体を１０気圧、
１８０℃、６時間養生を行った。

イソブチレン／無水マレイン酸共重合物の分子量を４０
０〜８万まで変化させた系でのコンクリートのスランプ
保持効果及び圧縮強度の結果を表−２に示す。

表−２ 注）［Ｍはイソブチレン／無水マレイン酸共重合物を示
す。

表−２に示す実験結果より明らかなように、本発明品を
用いた実験Ｎα３では６０分経過後もスランプロスが殆
ど生じておらず、しかも良好な強度発現状況を示した。

これらより、本発明が優れていることは明らかである。

また、平均分子量の低い実験ＮＱ、２はスランプ保持効
果が認められず、一方、平均分子量の高い実験阻４は混
練り直後から凝集剤としての効果が現れ流動性の低下も
著しい。また、圧縮強度もスランプロスのために十分な
締め固めが出来ずに低い値を示した。

実施例２ 徐放性薬剤としてイソブチレンと無水マレイン酸とのモ
ル比１：１の共重合物、減水剤としてナフタレンスルホ
ン酸ホルムアルデヒド高縮合物系減水剤、スルホン化メ
ラミン樹脂系減水剤およびリグニンスルホン酸系減水剤
を用いて鋼製した下記の（ａ）〜（匂に示すセメント混
和剤を使用した以外は実施例１と同様の方法でコンクリ
ート組成物を製造し、その流動性低下防止効果、凝結時
間、及び圧縮強度について検討した。

結果を表−３に示す。

くセメント混和剤〉 （ａ）ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物
系減水剤。

（ｂ）　　スルボン化メラミン樹脂系減水剤。

（Ｃ）　　リグニンスルホン酸系減水剤。

（ｄ）　　ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮
合物９０重量部と、平均分子量１万のイソブチレンと無
水マレイン酸の共重合物１０重１部との配合物。

（ｅ）　　スルホン化メラミン樹脂系減水剤９０重量部
と、平均分子量１万のイソブチレンと無水マレイン酸の
共重合物１０重量部との配合物。

（ｆ）　　リグニンスルホン酸系減水剤９０重量部と、
平均分子ｆｆ１１万のイソブチレンと無水マレイン酸の
共重合物ｌＯ重計部との配合物。

（ｇ）　　ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮
合物５０重量部とグルコン酸ソーダ５０重量部との配合
物（遅延型）。

表　　−３ 表−３に示す実験結果より明らかな如く、本発明品を用
いた実験ＮＯ１９〜１１では６０分経過後もスランプロ
スが殆ど生じておらず、しかも良好な強度発現状況を示
した。

一方、比較品の実験Ｎα５〜７ではスランプロスが大き
く、充填性が悪く、圧縮強度も低し）。

また、実験Ｎα８は遅延型分散削の例である力（、遅延
効果による若干のスランプ保持効果はあるが、凝結遅延
が大きいために圧縮強度が低い。

これらの結果からも、本発明に使用するセメント混和剤
が凝結遅延時間が減水剤＋１７３〜＋１／４時間程度で
あるにもかかわらずスランプロス防止効果が顕著であり
、強度発現性のよいことが確認できる。

実施例３ 徐放性薬剤として実施例１で使用した平均分子ｉ１万の
イソブチレンと無水マレイン酸の共重合物、減水剤とし
てナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物系減
水剤を使用し、減水剤９０重量部に対して徐放性薬剤１
０重量部を配合したセメント混和剤を用い、コンクリー
ト配合を表−４に示す如（変化させて各スランプでのス
ランプ値の異なるコンクリート配合物を鋼製した。尚、
結果を簡潔にするため、Ｗ／Ｃ比及びＳ／ａ比を一定と
した。

得られたコンクリート配合物の流動性の経時変化を実施
例１と同様の方法により測定した。

結果を表−５に示す。

表−４コンクリート配合 表−５ 表−５に示す実験結果より明らかな如（、本発明品を用
いた実験Ｎα１６〜１９では初期スランプ値の如何にも
かかわらず、６０分経過後もスランプロスが殆ど生じて
おらず、良好なワーカビリティ状態が得られた。

実施例４ 徐放性薬剤として実施例１で使用した平均分子量１万の
イソブチレンと無水マレイン酸の共重合物、減水剤とし
てナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物系減
水剤を使用し、減水剤９０重量部に対して徐放性薬剤１
０重量部を配合したセメント混和剤を用い、コンクリー
トの流動性低下防止効果について、実施例１と同様の方
法によりコンクリートの流動性の経時変化を測定した。

また１０ｃｍ　Ｘ　２０ｃｍの円柱供試体及び２０ｃｍ
　Ｘ　３０ｃｍで肉厚５ｃｍの遠心成形供試体を成形し
圧縮強度を測定した。遠心成形条件は３Ｇ（２分）→Ｉ
ＯＧ　（３分）→２ＢＧ（５分）で行った。養生条件は
実施例１に従った。

結果を表−６に示す。

表　　−６ 表−６に示す実験結果より明らかなように、徐放性薬剤
を含まない実験Ｎｏ、２０はスランプロスが大きく、圧
縮強度が低く、特に、遠心成形供試体はコンクリートが
硬いために充填性が悪く、強度低下が著しい。

一方、本発明品の実験面、２１はスランプが６０分後で
も初期状態を保持しており、更に、充填性もよいため強
度発現も良好である。これより本発明品が優れているこ
とが明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量平均分子量５００〜５００００の無水マレイン
   酸共重合体（Ａ）と、ナフタレンスルホン酸ホルムアル
   デヒド高縮合物系減水剤、スルホン化メラミン樹脂系減
   水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、カルボン酸系減水
   剤、スチレンスルホン酸系減水剤及びスルホン基とカル
   ボキシル基を有する減水剤から選ばれる一種又は二種以
   上の減水剤（Ｂ）とからなり、（Ａ）と（Ｂ）の比率が
   固形分重量比で１：９９〜１５：８５であるセメント混
   和剤をセメント１００重量部に対して固形分で０．１〜
   ２．０重量部含有し、水セメント比２５〜４５％でスラ
   ンプ値が１〜１５ｃｍである、粗骨材、細骨材、セメン
   ト、水並びに混和材（剤）よりなるコンクリートを鋼製
   し、このコンクリートを成形後、高温養生又は高温養生
   と高温高圧養生を行うことを特徴とする脱型圧縮強度が
   １００ｋｇ／ｃｍ＾２以上である高強度コンクリート成
   形体の製造法。 ２、成形方法が遠心成形型枠で１０Ｇ、３分間以上遠心
   成形することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   高強度コンクリート成形体の製造法。