JPH0369542A

JPH0369542A - セメントの水和熱抑制材及びセメントの水和熱による温度上昇を抑制する方法

Info

Publication number: JPH0369542A
Application number: JP20241689A
Authority: JP
Inventors: Isao Tanaka; 勲田中; Nobuo Suzuki; 信雄鈴木; Takao Take; 高男武
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1989-08-04
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1991-03-25
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: JP2740873B2

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、セメントの水和熱による温度上昇を抑制する
技術に関し、特に建築、土木工事におけるマスコンクリ
ート打設工事（例えば、大深度地下空間構造物、大型ビ
ルの基礎、橋脚、ダム、上下水処理場の基礎、長大橋の
基礎なと）において、セメントの水和熱による温度上昇
を抑制し、もってコンクリートのひび割れ、強度低下を
防止することに関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）コンク
リート打設時においては、セメントと水との水和反応に
よって硬化が始まるが、その際に水和熱が発生する。こ
の水和熱は一般には打設後２〜３日で最高に達し、大き
な打設部材（マスコンクリート）では３０〜６０℃、時
には８０℃程度までの温度上昇が認められる。

その結果、打設コンクリートの外側（外気に接触する部
分）と内部との間にかなりの温度差か生じ、部分的な歪
みが生して、硬化コンクリ−１へにひび割れ発生に至る
問題があった。

そこで、マスコンクリートの施工における温度ひび割れ
防止のために、セメント水和熱の上昇抑制方法として、
以下のものが検討されている。

■　プレクーリング工法これは液体窒素を用いて、練り混ぜ中、あるいは練り混
ぜ後のコンクリートを直接冷却する方法、あるいはコン
クリート中の細骨材を冷却する方法、あるいはフレーク
アイスを添加する方法である。

しかし、該方法では低温状態を長くは維持できず、施工
時間が限定されること、また施工現場ごとに特殊な冷却
プラントが必要となる等の問題がある。

■　高炉スラグ微粉等を混入する方法普通ポルトランドセメントの一部を高炉セメントに代替
する方法であり、水和熱の低減が報告されている。

しかし、低温下ては初期強度の発現が小さく、型枠の脱
型が遅れること、また逆に高温下ではコンクリートの温
度上昇も普通ポル１−ランドセメントに比べて大きな傾
向をもつ等の問題がある。

■　水和熱低減型混和剤膨張剤Ｃ３Ａ（カルシウムスルホアルミネート）に凝結
遅延剤のグルコースを混合したちのてあり、これによれ
ば水和熱は抑制されるが、コンクリートの凝結が遅れる
。また不均一に膨張剤が作用すると逆にひび割れ発生を
助長する可能性がある。

他に、水和熱低減の目的で尿素を添加する例もある。こ
れは尿素の加水分解（ＮＨ２）Ｃｏ２＋２Ｈ２０→ Ｈ２Ｃ○３→２　Ｎ　Ｈ３反応に基づく吸熱反応を利用したものである。

しかし、添加量を極めて多く必要とすること、また生じ
るＨ２ＣＯ３がコンクリートの中性化を促進する場合が
あり、コンクリートの耐久性を低下させる可能性がある
。

（課題を解決するための手段）本発明者は上記従来技術の問題点に鑑み、鋭意研究の結
果、新規かつ効果的なセメントの水和熱抑制技術を開発
した。

本発明は、所定の温度で吸熱する性質をもつ潜熱蓄熱材
料を利用するものであり、すなわち、（１）５〜６０°
Ｃに融点又は転移点をもつ蓄熱物質よりなり、生コンク
リート又はモルタルあるいはセメントスラリーに加配し
てセメントの硬化時における水和熱による温度上昇を抑
制するための、セメントの水和熱抑制材、及び（２）５
〜６０℃に融点又は転移点をもつ蓄熱物質を、生コンク
リート又はモルタルあるいはセメントスラリーに加配し
てセメン１への硬化時における水和熱による温度上昇を
抑制することを特徴とするセメントの水和熱による温度
上昇を抑制する方法である。

上記本発明においては、セメントの水和熱抑制材が蓄熱
物質を多孔質物に含浸してなるものであってもよく、ま
た、蓄熱物質を他の物質で被覆してカプセル化したもの
であってもよい。そしてまた、蓄熱物質と他の物質とを
混合して複合体としたものであってもよい。

本発明でいう蓄熱物質とは、５〜６０℃に融点あるいは
転移点を有し、この温度で熱を吸収、放出する材料てあ
り、融解熱、転移熱等の潜熱熱量の大きなものが好まし
く、具体的には、ポリエチレン、パラフィン、無機塩類
（例えば塩化マグネシウム、酢酸すトリウム等）か挙け
られる。

あまり低い融点のものであると、打設コンクリートを必
要以上に低温に保持してしまい、セメントの水和反応を
抑制してしまうことがある。

また、融点が常温以下たと貯蔵や施工時に不便である。

これらのことから融点は５〜６０°Ｃのものが適当であ
る（冬場の施工時には下限値５℃程度でも利用可）。

本発明において用いられる蓄熱材料の転移点あるいは融
点は、好ましくは４５〜６０℃である。

その理由は、コンクリートは、水和反応時に６０°Ｃ以
」二に温度上昇すると強度が低下する。また、逆にセメ
ントはある温度以上でないと水和反応か進みにくく、４
５°Ｃ程度の発熱なら強度低下にはならない。このこと
から４５〜６０℃で吸熱する必要がかあり、蓄熱材料の
融点あるいは転移点は４５〜６０℃が好ましい。

この蓄熱材料は微小な粉末駄本又は球状体くビーズ）に
して、セメント、骨材、水の混線時に、あるいは施工時
の生コンクリートに適当量添加混入することができる。

あるいは、多孔質無機物質、ナイロンスポンジ等の多孔
質体の細片に蓄熱物質を含浸したものを生コンクリート
に添加混入することもできる。

さらにまた、蓄熱物質を他の物質で被覆してカプセル化
したものを生コンクリートに添加混入することもできる
。

そしてまた、蓄熱物質と他の物質とを混合して複合体と
なしたものを添加してもよい。

以上により、セメントの水和熱を吸収し、コンクリート
の強度低下防止と温度分布の不均一によるひび割れ発生
を防止することができる。

（作用）セメントは水和反応により発熱し、特にマスコンクリー
トの部材内部では熱が蓄積し８０’Ｃ近くにもなる。一
方、打設コンクリート表面からは熱が放散し、これによ
り表面と内部の温度差が生じ収縮力のバランスがくずれ
て、打設コンクリートにひび割れが発生ずることになる
。

そこで、蓄熱材料（例えば融点が５５℃のもの）を混練
時にコンクリ−１−に添加すると、セメン１への水和熱
によりコンクリート内部の温度が５５℃付近になると蓄
熱材料が融解しはしめ、まわりの熱を吸収する。その結
果、コンクリ−１−内部温度の上昇が抑制されると共に
、表面と内部の温度差が小さくなり、ひび割れの発生を
抑制することができる。

また、硬化時のコンクリート温度を６０℃以下に維持す
ることができ、製品強度の低下も阻止できる。

（実施例）次に本発明の実施例について説明する。

Ａ：［球状パラフィン蓄熱材料］の調製該蓄熱材料は、
粒径１μｍ〜１０００μｎ’ｌの球状のパラフィンであ
り、これは、他の材料との混合性、分散性が良く、好適
な材料である。

この球状パラフィンの製造例を川下に挙げる。

まず、下記第１表に示す各種パラフィンを融点以上に加
熱して融解する。

第１表次に、上記各種パラフィンを適当な乳化剤と共に水中に
分散させ、Ｏ／Ｗエマルジョンを調製する。

その後、該エマルジョンを融点以下に冷却することによ
って凝固させ、球状パラフィンを得る。

球状パラフィンの粒径は乳化剤の種類と量、乳化時の撹
拌速度、パラフィンと水の体積比によって、１〜１００
０μｍの範囲でコントロールすることができる。

Ｂ：［多孔質担体含浸蓄熱材料］の調製前記各種パラフ
ィンを融解点以上に加熱して液状となし、これを加熱し
た多孔質無機物質小球（粒径１〜１１０００ｕ　）に含
浸させた後、冷却することによって、多孔質アルミナセ
ラミック担体にパラフィン蓄熱材を含浸した蓄熱材料を
調製する。

該蓄熱材料は、それ自体が高強度の小球であるため、そ
してセメントとの接着性が優れているため、該蓄熱材料
を生コンクリートに添加混入して得られたコンクリート
製品は機械的強度も維持てきる。

Ｃ：　［マイクロカプセル化蓄熟材料］の調製前記Ａで
調製した球状パラフィン（パラフィンビーズ）表面に、
例えばステンレス超微粉末を市販の表面改質装置を用い
て吸着固定し、“ステンレス壁パラフィンマイクロカプ
セル”′を調製する。

こうして得られたマイクロカプセルはその機械的強度向
上、比重の調節かできる。

また、シリカヒユームで表面被覆してカプセル化すれば
、表面のポゾラン反応によりセメント・どの親和性が向
上し、コンクリートの強度低下を抑制できる。

Ｄ＝［複身体蓄熱材料］の調製前記各種パラフィンに、流動化剤、減水剤、凝結遅延剤
等の混和剤を加熱混合したものを用い、１適宜造粒手段によって粒状体を製造する。

該蓄熱材料は混和剤と複合されているため、生コンクリ
ート調製に際して混和剤の添加と蓄熱材料とを別々に配
きする必要がなく、手間が省ける。

以」二Ａ−Ｄの各種蓄然材料嗣について述べたが、これ
らは、第３図に（ａ）〜（ｄ）としてその構造図を示し
た。すなわち、第３図（ａ）は、全体がパラフィン１か
らなる球状体の外観図、（ｂ）は多孔質無機質小球２の
連通孔内にパラフィン１が含浸されたものの一部断面図
、（ｃ）は全面が被覆層（ステンレス超微粉末）３で覆
われてなるマイクロカプセル化蓄熱材料の断面図、（ｄ
）は混和剤（流動化剤等）４をパラフィン１と混合し、
造粒したものの外観図を示す。

ただし、本発明はこれらに限定されるものでなく、その
他各種形態の蓄熱材料であってよい。

次に、上記Ａに記載の球状パラフィン（ｎドコザン、粒
径２０ｕｒｎ）１．６ｋｇをセメントベースＴ−４０ｋ
　ｇに添加混身し、該混み物を内径２４０ｃｍＸ４０ｃｍＸ４０ｃｍの型枠内に流し込み、自
然養生硬化させた。

流し込みに先立ち、温度センサーの多数を生コンクリー
ト内各所（打設コンクリートを横断するごとく、一方の
外側（Ａ箇所）から中心部を経て更に他方の外測（Ａ’
箇所〉まで）に配設し、外部温度表示器に接続した。

打設コンクリート中心部に配設した温度センサーから経
時的に得られた表示温度は、第１図に曲線（３）（試料
−３）て示すとおりて、材令０．５日で最高温度に達し
５５°Ｃ程度であった。

さらに、比較例として、前記と同し型枠内に普通の生コ
ンクリートを打設し、中心部の温度を経時的に測定した
ところ、結果は第１図に曲線（↑）（試料−１）で示す
とおりで、材令１４時間において９７℃程度の高温に達
した。

なお、該実施例の打設コンクリートの材令２日における
外側〜中心部〜外１ｕｌｌ（Ａ−Ａ’）の温度分布は第
２図に曲線（１）で示すとおりであり、中心部と外側と
の温度差は２５℃程度であった。

そして、硬化コンクリートにはひび割れは全く発生して
いなかった。

これに対して、従来法による普通コンクリートの調製硬
化物の場き（試料−１）は、第２図に曲線（２）に示す
とおり、中心部と外測との温度差は６０℃に達していた
。その結果、該比較例においては、表面からは熱が放散
し、これにより表面と内部の温度差が生じ、収縮力のバ
ランスがくずれていることが推察された。

他の実施例として、セメント４０ｋｇに前記球状パラフ
ィン８ｋｇを配合したちのく試料−２）及び、セメン１
〜４０ｋｇに前記球状パラフィン３２ｋｇを記念したも
の（試料−４）を調製し、水和熱温度測定試験を行った
が、その結果は第２表に記載したとおりであった。

第２表（セメント水和熱測定実験結果）本発明の蓄熱材料の添加量はコンクリ−１〜の表面と内
部との温度差を小さくする目的から、打設時の外気温に
よって調節する必要があるが、一般には、セメントに対
して０．１５％〜５０％の範囲で使用できる。

例えば、ポルトランドセメントは６０ｋｃａｌ／ｇの発
熱量であるから、打設コンクリートのセメント量に合わ
せて、例えばフレーク状パラフィン、（三菱油化社製、
４０ｋｃａ１７’ｋｇの吸熱量）を０．１５〜５０％添
加すれば、打設コンクリートの異常な温度上昇を抑制で
き、ひび割れ発生を無くすることかできる。

５（発明の効果）本発明によれば、蓄熱材がセメントの硬化時における水
和熱を吸収し、コンクリートの強度低下を防止するとと
もにコンクリートの表面と内部の温度差の発生を抑制し
、ひび割れ発生を防止することができる。

また、■本発明に係る水和熱抑制材は、生コンプラント
あるいは施工現場で通常の混和剤と同様に添加できるた
め、従来法のプレクーリング工法のように施工時間が限
定されたり、特殊な冷却プラントが必要でないこと。■
パラフィン等疎水性の蓄熱材はセメントの水和反応を阻
害しないこと。

■融解して粘性が低下し、セメント粒子間に浸透した蓄
熱材は、その後再び固化するのでコンクリートの緻密性
を向上させることもできる（ポリマーコンクリート化、
高耐久性化、パラフィン等を用いた場合）こと。等の多
くの優れた作用効果が得られる。

６第１図は、本発明の各種実施例及び比較例における打設
コンクリート中心部の経時的温度変化を示すグラフ図、
第２図は本実施例及び比較例の打設コンクリートの外側
〜中心部〜外側（Ａ〜Ａ’　）の温度分布図、第３図（
ａ）〜（ｄ）は、」−記実施例の各種蓄熱材料の模式構
造説明図（一部は断面図）を各々示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）５〜６０℃に融点又は転移点をもつ蓄熱物質より
なり、生コンクリート又はモルタルあるいはセメントス
ラリーに加配してセメントの硬化時における水和熱によ
る温度上昇を抑制するための、セメントの水和熱抑制材
。
（２）セメントの水和熱抑制材が、蓄熱物質を多孔質物
に含浸してなるものであることを特徴とする請求項１記
載のセメントの水和熱抑制材。
（３）セメントの水和熱抑制材が、蓄熱物質を他の物質
で表面被覆してカプセル化したものであることを特徴と
する請求項１記載のセメントの水和熱抑制材。
（４）セメントの水和熱抑制材が、蓄熱物質をシリカヒ
ュームで表面被覆してカプセル化したものであることを
特徴とする請求項１記載のセメントの水和熱抑制材。
（５）セメントの水和熱抑制材が、蓄熱物質と他の物質
とを混合して複合体としたものであることを特徴とする
請求項１記載のセメントの水和熱抑制材。
（６）蓄熱物質の融点又は転移点が、４５〜６０℃であ
ることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載
のセメントの水和熱抑制材。
（７）５〜６０℃に融点又は転移点をもつ蓄熱物質を生
コンクリート又はモルタルあるいはセメントスラリーに
加配してセメントの硬化時における水和熱による温度上
昇を抑制することを特徴とするセメントの水和熱による
温度上昇を抑制する方法。
（８）蓄熱物質を多孔質物に含浸してなるセメントの水
和熱抑制材を生コンクリート又はモルタルあるいはセメ
ントスラリーに加配してセメントの硬化時における水和
熱による温度上昇を抑制することを特徴とする請求項７
記載のセメントの水和熱による温度上昇を抑制する方法
。
（９）蓄熱物質をシリカヒュームで表面被覆してカプセ
ル化してなるセメントの水和熱抑制材を生コンクリート
又はモルタルあるいはセメントスラリーに加配してセメ
ントの硬化時における水和熱による温度上昇を抑制する
ことを特徴とする請求項７記載のセメントの水和熱によ
る温度上昇を抑制する方法。
（１０）蓄熱物質を他の物質と混合して複合体としてな
るセメントの水和熱抑制材を生コンクリート又はモルタ
ルあるいはセメントスラリーに加配してセメントの硬化
時における水和熱による温度上昇を抑制することを特徴
とする請求項７記載のセメントの水和熱による温度上昇
を抑制する方法。
（１１）蓄熱物質の融点又は転移点が、４５〜６０℃で
あることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに
記載のセメントの水和熱による温度上昇を抑制する方法
。