JPH0712962B2 - コンクリートにおけるアルカリ―シリカ反応の抑制方法 - Google Patents
コンクリートにおけるアルカリ―シリカ反応の抑制方法Info
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- JPH0712962B2 JPH0712962B2 JP63102858A JP10285888A JPH0712962B2 JP H0712962 B2 JPH0712962 B2 JP H0712962B2 JP 63102858 A JP63102858 A JP 63102858A JP 10285888 A JP10285888 A JP 10285888A JP H0712962 B2 JPH0712962 B2 JP H0712962B2
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Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 この発明はコンクリートにおけるアルカリ−シリカ反応
（ASR）の抑制に関する。１つの特徴において、本発明
は、アルカリ−シリカ反応を抑制するためのコンクリー
ト組成物中におけるアルカリカチオン交換材料の使用に
関する。
（ASR）の抑制に関する。１つの特徴において、本発明
は、アルカリ−シリカ反応を抑制するためのコンクリー
ト組成物中におけるアルカリカチオン交換材料の使用に
関する。
コンクリートにおけるアルカリ−シリカ反応は、セメン
トペースト（気孔水）中に含まれるアルカリ金属イオン
と骨材に含まれている反応性のシリカとの化学反応によ
っておこる。この反応は、骨材の周囲の望ましくない局
部的な膨張を与え、コンクリートを崩壊させる。現在で
は、反応性の骨材が用いられなければならない場合に、
アルカリ−シリカ反応を避けるための許容される手段
は、ポーゾラン、シリカヒューム、フライアッシュ、微
粒状高炉スラグ、低アルカリセメントの使用またはそれ
らの併用である。
トペースト（気孔水）中に含まれるアルカリ金属イオン
と骨材に含まれている反応性のシリカとの化学反応によ
っておこる。この反応は、骨材の周囲の望ましくない局
部的な膨張を与え、コンクリートを崩壊させる。現在で
は、反応性の骨材が用いられなければならない場合に、
アルカリ−シリカ反応を避けるための許容される手段
は、ポーゾラン、シリカヒューム、フライアッシュ、微
粒状高炉スラグ、低アルカリセメントの使用またはそれ
らの併用である。
しかしながら、これらの手段は、セメント製造技術およ
び環境基準の変化によって、アルカリ−シリカ反応をコ
ントロールするための十分な手段とはなっていない。従
って、アルカリ−シリカ反応をコントロールまたは抑制
するためのコンクリート混合材料のための要請が依然と
して存在する。
び環境基準の変化によって、アルカリ−シリカ反応をコ
ントロールするための十分な手段とはなっていない。従
って、アルカリ−シリカ反応をコントロールまたは抑制
するためのコンクリート混合材料のための要請が依然と
して存在する。
大まかに言えば、この発明は、コンクリート組成物中に
おけるアルカリ−シリカ反応抑制剤として非ポゾラン質
アルカリカチオン交換材料を提供する。この発明のカチ
オン交換材料は、ナトリウム／またはカリウムイオンに
対する高い親和性を有し、ASTM C311-85 Pozzolanic In
dex Testにより規定されているような、用いられる粒度
において非ポゾラン質である。好ましい非ポゾラン質カ
チオン交換材料は、天然に産出するゼオライトである。
最も好ましい天然産のゼオライトはクリノプチロライト
（clinoptilolite）である。
おけるアルカリ−シリカ反応抑制剤として非ポゾラン質
アルカリカチオン交換材料を提供する。この発明のカチ
オン交換材料は、ナトリウム／またはカリウムイオンに
対する高い親和性を有し、ASTM C311-85 Pozzolanic In
dex Testにより規定されているような、用いられる粒度
において非ポゾラン質である。好ましい非ポゾラン質カ
チオン交換材料は、天然に産出するゼオライトである。
最も好ましい天然産のゼオライトはクリノプチロライト
（clinoptilolite）である。
この発明のカチオン交換材料は、セメント添加剤とし
て、またはコンクリート組成物中のフライアッシュまた
は他のポゾラン材料の代用物として用いることができ
る。
て、またはコンクリート組成物中のフライアッシュまた
は他のポゾラン材料の代用物として用いることができ
る。
セメント添加剤またはフライアッシュ代用品として用い
られる場合、カチオン交換材料の粒度はセメントの粉末
度乃至砂の粒度の範囲にあってよい。
られる場合、カチオン交換材料の粒度はセメントの粉末
度乃至砂の粒度の範囲にあってよい。
砂代用品として用いるのに適する粒度は、American Con
crete Institute（ACI）の規定に基づくものであってよ
く、例えば粒度は下記の範囲であろう。
crete Institute（ACI）の規定に基づくものであってよ
く、例えば粒度は下記の範囲であろう。
3/8″ふるい径で2.5％残留 ♯４ふるい径で13.0％残留 ♯８ふるい径で22.0％残留 ♯16ふるい径で22.5％残留 ♯30ふるい径で22.0％残留 ♯50ふるい径で14.0％残留 ♯100ふるい径で4.0％残留 この発明のカチオン交換材料は、好ましくは、アルカリ
土類カチオンまたはリチウムカチオンを負荷されてい
る。好ましいカチオンはカルシウムおよびリチウムであ
る。カチオン交換材料は通常の負荷プロセスによりリチ
ウムまたはアルカリ土類カチオンを負荷される。
土類カチオンまたはリチウムカチオンを負荷されてい
る。好ましいカチオンはカルシウムおよびリチウムであ
る。カチオン交換材料は通常の負荷プロセスによりリチ
ウムまたはアルカリ土類カチオンを負荷される。
例えば、クリノプチロライトは、カルシウムイオンの濃
厚な溶液、例えば、硝酸カルシウム溶液中に、カルシウ
ムイオンの平衡を与えるのに十分な時間、例えば、15分
〜１時間置かれる。
厚な溶液、例えば、硝酸カルシウム溶液中に、カルシウ
ムイオンの平衡を与えるのに十分な時間、例えば、15分
〜１時間置かれる。
この発明のカチオン交換材料は、コンクリート気孔水か
ら有害なアルカリ金属イオン、例えば、ナトリウムイオ
ンおよび／またはカリウムイオンを除去（イオン交換）
することにより、アルカリ−シリカ反応を抑制する。ア
ルカリ−シリカ反応をコントロールするために用いるこ
とのできる、この発明のカチオン交換材料の量は、コン
クリート１立方メートル当り3kgより少ないアルカリを
与える量である。
ら有害なアルカリ金属イオン、例えば、ナトリウムイオ
ンおよび／またはカリウムイオンを除去（イオン交換）
することにより、アルカリ−シリカ反応を抑制する。ア
ルカリ−シリカ反応をコントロールするために用いるこ
とのできる、この発明のカチオン交換材料の量は、コン
クリート１立方メートル当り3kgより少ないアルカリを
与える量である。
この発明は、ASTMのタイプＩ〜IVのセメントを用いて実
施することができる。
施することができる。
下記の例で用いたクリノプチロライトの粒度は325メッ
シュで54.4％残留であった。
シュで54.4％残留であった。
例１ クリノプチロライト（CLINO）ゼオライトをカルシウム
イオン（CLINO-CAL）またはリチウムイオン（CLINO-LIT
H）で負荷した。次に、CLINO-CALおよびCLINO-LITHを混
合物として用いてモルタルバーを製造し、次いでThe Am
erican Society for Testing and Materials（ASTM）標
準試験方法、C227-81“Potential Alkali Reactivity o
f Cement-Aggregate Combinations（Mortar-Bar Metho
d）”およびC441-81“Effectiveness of Mineral Admix
tures in Preventing Excessive Expansion of Concret
e due to the Alkali-Aggregate Reaction"に従って試
験した。
イオン（CLINO-CAL）またはリチウムイオン（CLINO-LIT
H）で負荷した。次に、CLINO-CALおよびCLINO-LITHを混
合物として用いてモルタルバーを製造し、次いでThe Am
erican Society for Testing and Materials（ASTM）標
準試験方法、C227-81“Potential Alkali Reactivity o
f Cement-Aggregate Combinations（Mortar-Bar Metho
d）”およびC441-81“Effectiveness of Mineral Admix
tures in Preventing Excessive Expansion of Concret
e due to the Alkali-Aggregate Reaction"に従って試
験した。
これらの試験の結果を第１〜６図に示す。この例におい
て、「プレーン」なる語は、混和材を混合することなし
に製造されたモルタルバーを意味する。
て、「プレーン」なる語は、混和材を混合することなし
に製造されたモルタルバーを意味する。
用いられたフライアッシュは、Harrington（クラス
Ｃ）、Fayette（クラスＣ）、San Miguel（クラス
Ｆ）、およびBig Brown（クラスＦ）であった（分類AST
M C618-83）。
Ｃ）、Fayette（クラスＣ）、San Miguel（クラス
Ｆ）、およびBig Brown（クラスＦ）であった（分類AST
M C618-83）。
第６図において、ASTM C109-86“Compressive Strength
of Hydraulic Cement Mortars（using2-in.or50mm Cub
e Specimens）”に従って製造した。「w/c」なる語は水
対セメント比を意味する。
of Hydraulic Cement Mortars（using2-in.or50mm Cub
e Specimens）”に従って製造した。「w/c」なる語は水
対セメント比を意味する。
「フロー」なる語は、ASTM C109-80,8.3“Determinatio
n of Flow"試験法に付された時の試験片のもとの直径の
百分率である。
n of Flow"試験法に付された時の試験片のもとの直径の
百分率である。
第１〜４図において、CLINO-CALまたはCLINO-LITHのパ
ーセントは、セメントの重量に対する添加剤のパーセン
トである。第４および５図において、フライアッシュの
パーセントは、セメントに代用されたフライアッシュの
パーセントである。第１〜５図に示す試験に用いられた
セメントは、Na2O0.26％、K2O1.14％および合計アルカ
リ−Na2O1.01％を有するASTMタイプＩセメントであっ
た。
ーセントは、セメントの重量に対する添加剤のパーセン
トである。第４および５図において、フライアッシュの
パーセントは、セメントに代用されたフライアッシュの
パーセントである。第１〜５図に示す試験に用いられた
セメントは、Na2O0.26％、K2O1.14％および合計アルカ
リ−Na2O1.01％を有するASTMタイプＩセメントであっ
た。
第１および２図において、混合物としてCLINO-CALおよ
びCLINO-LITHを用いて製造されたモルタルバーは試験期
間の間に膨張を示さなかった。
びCLINO-LITHを用いて製造されたモルタルバーは試験期
間の間に膨張を示さなかった。
第４図において、15％CLINO-CAL混合物は、30％クラス
Ｃフライアッシュと同じアルカリ−シリカ反応の減少を
与えた。
Ｃフライアッシュと同じアルカリ−シリカ反応の減少を
与えた。
第５図において、CLINO-CALとクラスＣおよびＦフライ
アッシュの両者とのブレンド（2:1のフライアッシュ対C
LINO-CAL比、セメントの30％の合計容量）は30％のフラ
イアッシュ混合物よりもより大きいアルカリ−シリカ反
応の減少を示した。
アッシュの両者とのブレンド（2:1のフライアッシュ対C
LINO-CAL比、セメントの30％の合計容量）は30％のフラ
イアッシュ混合物よりもより大きいアルカリ−シリカ反
応の減少を示した。
第６図において、ASTM C109-86水硬セメントモルタルの
強度発現に対してCLINO-CALの影響において、驚くべき
結果が認められる。混合物に５％、10％および15％のCL
INO-CALの添加をしたまたは砂の代わりにCLINO-CALを代
用したASTM C109-86モルタルは35％またはそれ以上の強
度の増加を示した。
強度発現に対してCLINO-CALの影響において、驚くべき
結果が認められる。混合物に５％、10％および15％のCL
INO-CALの添加をしたまたは砂の代わりにCLINO-CALを代
用したASTM C109-86モルタルは35％またはそれ以上の強
度の増加を示した。
クリノプチロライトは、ASTM C311-85のPozzolanic Ind
ex Testによって非ポゾラン質であることが認められる
（ポルトランドセメントによるポゾラン活性指数＝59.2
97）ので、このゼオライトを含む混合物はプレーン混合
物よりも低い圧縮強度を示すであろうということが予想
された。従って、圧縮強度の増加は予期しない結果であ
った。
ex Testによって非ポゾラン質であることが認められる
（ポルトランドセメントによるポゾラン活性指数＝59.2
97）ので、このゼオライトを含む混合物はプレーン混合
物よりも低い圧縮強度を示すであろうということが予想
された。従って、圧縮強度の増加は予期しない結果であ
った。
例２ Gouda-Monfore Test（V.K.Gouda、G.E.Monfore、“A Ra
pid Method for Studying Corrosion of Steel in Conc
rete"、Jr.of the PCA Research and Development Lab
s.、September 1965）をCLINO-CALを用いて行って、混
合物が腐食を抑制するかどうかを測定した。このテスト
において、抑制剤を含むコンクリート中に埋められた鋼
製ロッドの陽極分極を測定することにより抑制剤の評価
を行った。CLINO-CALを、用いたセメントの10、15、20
重量％で試験した。電流密度の測定を一定に保持し、鋼
製ロッド対カロメル参照電極の電位を時間当りで測定し
た。全てのモルタル試料中の鋼製ロッドの電位が初期に
増加し、次いで一定になり、不動態を示した。CLINO-CA
Lは腐食を促進しなかった。
pid Method for Studying Corrosion of Steel in Conc
rete"、Jr.of the PCA Research and Development Lab
s.、September 1965）をCLINO-CALを用いて行って、混
合物が腐食を抑制するかどうかを測定した。このテスト
において、抑制剤を含むコンクリート中に埋められた鋼
製ロッドの陽極分極を測定することにより抑制剤の評価
を行った。CLINO-CALを、用いたセメントの10、15、20
重量％で試験した。電流密度の測定を一定に保持し、鋼
製ロッド対カロメル参照電極の電位を時間当りで測定し
た。全てのモルタル試料中の鋼製ロッドの電位が初期に
増加し、次いで一定になり、不動態を示した。CLINO-CA
Lは腐食を促進しなかった。
塩素イオンの存在におけるCLINO-CALの腐食ポテンシャ
ルを測定した。
ルを測定した。
0.3重量％において塩化カルシウムを10％、15％および2
0％のCLINO-CALを含む、セメント混合物に添加した。Go
uda-Monfore Testは、塩素イオンの存在で強化鋼の腐食
の促進を示さなかった。
0％のCLINO-CALを含む、セメント混合物に添加した。Go
uda-Monfore Testは、塩素イオンの存在で強化鋼の腐食
の促進を示さなかった。
例３ クリノプチロライトのイオン交換挙動を、カルシウムイ
オン負荷クリノプチロライトを用いて検討した。クリノ
プチロライトのカリウムイオンおよびナトリウムイオン
のイオン交換等温線を第７図に示す。10gのクリノプチ
ロライトおよび1gの水酸化カルシウムをそれぞれ100ml
の水酸化カルシウムおよび水酸化ナトリウム溶液中に浸
漬した。
オン負荷クリノプチロライトを用いて検討した。クリノ
プチロライトのカリウムイオンおよびナトリウムイオン
のイオン交換等温線を第７図に示す。10gのクリノプチ
ロライトおよび1gの水酸化カルシウムをそれぞれ100ml
の水酸化カルシウムおよび水酸化ナトリウム溶液中に浸
漬した。
第７図において、Azはゼオライト中のカチオンのモル分
率であり、Asは溶液中のカチオンのモル分率である。ク
リノプチロライトはナトリウムイオンに対するよりもカ
リウムイオンに対してより大きな親和性を有することが
認められた。
率であり、Asは溶液中のカチオンのモル分率である。ク
リノプチロライトはナトリウムイオンに対するよりもカ
リウムイオンに対してより大きな親和性を有することが
認められた。
第１〜６図は、例１の試験の結果を示すグラフである。
第７図はクリノプチロライトのカリウムイオンおよびナ
トリウムイオンに対するイオン交換等温線を示す。
第７図はクリノプチロライトのカリウムイオンおよびナ
トリウムイオンに対するイオン交換等温線を示す。
Claims (3)
- 【請求項１】カルシウムおよび／またはリチウムイオン
を負荷させた非ポゾラン質クリノプチロライトを必須成
分とする、コンクリートにおけるアルカリ−シリカ反応
抑制剤。 - 【請求項２】その使用量がコンクリート立方メータ当り
3kgより少ない量のアルカリを与える量である、請求項
１記載のアルカリ−シリカ反応抑制剤。 - 【請求項３】コンクリート組成物に配合した状態にあ
る、請求項１記載のアルカリ−シリカ反応抑制剤。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US4352487A | 1987-04-28 | 1987-04-28 | |
| US43524 | 1987-04-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63274644A JPS63274644A (ja) | 1988-11-11 |
| JPH0712962B2 true JPH0712962B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=21927594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63102858A Expired - Lifetime JPH0712962B2 (ja) | 1987-04-28 | 1988-04-27 | コンクリートにおけるアルカリ―シリカ反応の抑制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712962B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH07115897B2 (ja) * | 1991-08-05 | 1995-12-13 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | コンクリートの劣化抑制用セメント混和剤 |
| JP5253732B2 (ja) * | 2006-12-22 | 2013-07-31 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | コンクリート構造物のアルカリ骨材反応対策工法 |
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Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS6121954A (ja) * | 1984-07-11 | 1986-01-30 | 株式会社クボタ | ガラス繊維補強セメント製品の製造方法 |
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-
1988
- 1988-04-27 JP JP63102858A patent/JPH0712962B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63274644A (ja) | 1988-11-11 |
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