JPH0442348B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明はワーカビリテイ低下の少ない高強度コ
ンクリート組成物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イの経時による
低下を防止し、その施工性、作業性を改善した締
め固め性の良い高強度コンクリート組成物に関す
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。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スランプロスが
非常に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
クリートでも起こつており、その原因は次のよう
に推定される。つまり、セメント、水および砂、
砂利、混和材（混和剤）を混合して成るセメント
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、上記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為に通常のコンクリ
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イ低下防止方法が種々考案さ
れている。 例えば、化学的凝集を防止する目的でオキシカ
ルボン酸等の硬化遅延剤を添加する方法がある。
この方法ではセメントの水和反応は遅延出来ても
物理的凝集を防止することは困難であり、従つて
スランプロスを防止するには至つていない。ま
た、コンクリートの早期強度が低下する等の欠点
が生ずる。 また、特殊リグニンスルホン酸塩を添加する方
法も種々考案されている。しかし、この方法では
従来のβ−ナフタレ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、
実用上充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
ワーカビリテイ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つた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは上記のような問題点を解決し、コ
ンクリートのワーカビリテイの経時による低下を
防止し、その施工性、作業性を改善した締め固め
性の良い高強度コンクリート組成物を得るべく鋭
意研究の結果、本発明を完成するに到つた。 即ち、本発明は、粗骨材、細骨材、セメント、
水ならびに混和材（剤）よりなるコンクリート組
成物において、重量平均分子量が500〜50000の無
水マレイン酸共重合体よりなる徐放性薬剤(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およびスルホン
基とカルボキシル基を有する減水剤から選ばれる
一種または二種以上の減水剤(B)とからなり、(A)と
(B)との比率が固形分重量比で２：98〜20：80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、水セメント比が
28％〜45％、練り上がりスランプ値が12〜24cm、
スランプロス量が６cm／60分以下であり、且つ連
行空気量が５％以下で、標準水中養生91日材令圧
縮強度が400Kg／cm²以上であることを特徴とする
ワーカビリテイ低下の少ない高強度コンクリート
組成物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、水および必要に応じて砂、砂利、混
和材（剤）を混合して成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
集およ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。この為、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および物理
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またはカル
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およびセメント
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あるいは収蔵され、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。この為、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。 すなわち、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。 本発明に使用するセメント混和剤は、無水マレ
イン酸共重合体よりなる徐放性薬剤(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およ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また
は二種以上の減水剤(B)とからなり、徐放性薬剤(A)
と減水剤(B)との比率が固形分重量比で２：98〜
20：80のものである。 本発明は、前記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28％〜45％で且つ、連行空気量を５
％以下にする事により、練り上がりスランプ値が
12〜24cm、スランプロス量が６cm／60分以下であ
り、且つ、標準水中養生91日材令圧縮強度が400
Kg／cm²以上という高強度コンクリート組成物を得
ることを可能とした。 本発明に用いる徐放性薬剤は無水マレイン酸と
共重合可能な他の重合性モノマーとの共重合体で
あり、その平均分子量は500〜50000である。更
に、この徐放性薬剤が分子内にエステル、酸アミ
ド、酸無水物を有することも可能である。尚、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パー
ミツシヨンクロマトグラフイーにより求められる
重量平均分子量で示す。 本発明において、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
オレフイン、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のオレフイ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インが
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、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
ドなどの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
級オレフイン、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。 本発明においては、水セメント比28％〜45％の
コンクリートを製造する為に、前記徐放性薬剤と
共に、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およびスル
ホン基とカルボキシル基を有する減水剤から選ば
れる一種または二種以上の減水剤を併用する必要
がある。 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、混練り水への溶解および一旦
練り上がつたセメント配合物への添加等の方法が
ある。また、本発明において、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およびスルホン
基とカルボキシル基を有する減水剤から選ばれる
一種または二種以上の減水剤と徐放性薬剤とを予
め混合しておいても良く、また、一方をセメント
に配合した後あるいは一方をセメントに配合して
練つておいてから他方を配合しても良い。 本発明の高強度コンクリート組成物を用いて硬
化体を成型する方法は、型枠にコンクリート組成
物を投入後バイブレータにて締め固めを行い成型
を行つても、また、遠心成型型枠にて10G、３分
間以上遠心力を加えて成型しても良い。遠心成型
条件が10G、３分間以下では遠心成型性が不十分
であり、充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
フアイバー、スチールフアイバー、フライアツシ
ユ、高炉スラグ等を添加することも可能である。 〔発明の効果〕 叙上の如く、徐放性薬剤と減水剤との組み合わ
せからなるセメント混和剤を含有した本発明の高
強度コンクリート組成物により、従来困難とされ
ていたスランプロスを著しく改善し、品質管理を
容易にすることができる。また本発明のコンクリ
ート組成物を使用し、遠心成型型枠にて遠心成型
し、その後、高温養生又は／及び高温高圧養生を
行うと、脱型圧縮強度100Kg／cm²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ごとく、
コンクリート中のアルカリにより加水分解して水
溶性物質を供給する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
剤およ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また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。 従来、コンクリートのスランプロス等により型
枠に充分に充填出来ずに欠陥となり、不良品を出
す頻度が高かつたが、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組
成物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硬化体の製造を可能に
したものであり、パイル・ポール・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、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、遠心成型型枠にコンクリートを仕込む
方法にはポンプ圧送およ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
るポンプ圧送に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、圧送再開時の圧送圧が急激に上昇した
り、更に、遠心成型型枠中でコンクリートの流動
性低下をおこし、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、本発明の高強度
コンクリート組成物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充分な締め固め性・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。 ＜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：紀の川産川砂（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体からなる徐放
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】 得られたコンクリート組成物を傾胴ミキサを使
用し、３分間練り混ぜ、その後、４回転にて所定
の時間まで練り続け、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
1101のスランプ試験によりスランプ値を測定する
ことにより行つた。 また、圧縮強度測定用供試体を90分後に採取
し、標準水中養生後91日の圧縮強度を測定した。 イソブチレン／無水マレイン酸共重合物の分子
量を400〜８万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および圧縮強度の結果を表
−２に示す。

【表】 表２に示す実験結果より明らかな様に本発明品
を用いた実験No.３では90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No.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No.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。 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調製した下
記の(a)〜(f)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について実施例
１と同様の方法により検討した。 結果を表−３に示す。 ＜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) スルホ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重量部との配
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。

【表】 ＊１：対セメント固形分重量％
表−３に示す実験結果より明らかなごとく、コ
ンクリート混和剤の添加量の少ないNo.６は殆ど初
期の分散性が得られていない。一方、添加量が
2.5％と多い実験No.７は分離状態を示し、コンク
リート性状が悪く、十分な強度発現が得られなか
つた。また、コンクリート中の連行空気量が多い
実験No.８ではスランプ保持性は良いが、連行空気
が欠陥となり、十分な高強度を得る事が出来なか
つた。本発明品を用いた実験No.12〜14では90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。このような結果か
らも、本発明が優れていることは明らかである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 粗骨材、細骨材、セメント、水ならびに混和
   材（剤）よりなるコンクリート組成物において、
   重量平均分子量が500〜50000の無水マレイン酸共
   重合体よりなる徐放性薬剤(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
   ホン酸系減水剤およ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または二種以
   上の減水剤(B)とからなり、(A)と(B)との比率が固形
   分重量比で２：98〜20：80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、水セメント比が28％〜45％、練り
   上がりスランプ値が12〜24cm、スランプロス量が
   ６cm／60分以下であり、且つ連行空気量が５％以
   下で、標準水中養生91日材令圧縮強度が400Kg／
   cm²以上であることを特徴とするワーカビリテイ低
   下の少ない高強度コンクリート組成物。