(57)【要約】【課題】環境温度が高い場合であっても、凝結時間が長く、ブリーディングが有効に抑制され、しかも、PC鋼材の緊張時における該PC鋼材とシースとの摩擦係数を、シース内表面とPC鋼材との間隙が狭い場合であっても低減することができるセメント系グラウト組成物、並びに該組成物を用いたプレグラウトPC鋼材の製造方法を提供すること。【解決手段】セメント系グラウト組成物は、高ビーライト系ポルトランドセメント100質量部に対して、凝結遅延剤の含有割合が固形分換算で1.05〜2.0質量部、分離低減剤の含有割合が固形分換算で0.55〜0.95質量部を含み、水／高ビーライト系ポルトランドセメント比が４０〜４５％、組成物のJIS R 5201に準拠したフロー値が190〜240ｍｍである。この組成物は、プレグラウトPC鋼材の製造に好適である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーライトを３０質量％以上含有する高ビーライト系ポルトランドセメントと、凝結遅延剤と、分離低減剤と、水とを含み、
前記高ビーライト系ポルトランドセメント１００質量部に対して、凝結遅延剤の含有割合が固形分換算で１．０５〜２．０質量部であり、分離低減剤の含有割合が固形分換算で０．５５〜０．９５質量部であり、水／前記ビーライト系ポルトランドセメント比が４０〜４５％であり、組成物のJIS R 5201に準拠したフロー値が１９０〜２４０ｍｍであることを特徴とするセメント系グラウト組成物。
【請求項２】
分離低減剤が、セルロースエーテル系、アクリルポリマー系、グリコール系、バイオポリサッカライド系、繊維素誘導体ポリマー系、澱粉系及びこれらの２種以上の混合物からなる群より選択される粉末系分離低減剤である請求項１記載の組成物。
【請求項３】
PC鋼材の外周に、請求項１又は２記載のセメント系グラウト組成物を塗布する工程と、塗布したセメント系グラウト組成物の外周に、プラスチック製シースを被覆する工程とを含むプレグラウトPC鋼材の製造方法。
【請求項４】
プラスチック製シースの内径とPC鋼材の直径との差が、１６ｍｍ以下である請求項３記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木、建築分野で使用されるプレストレストコンクリート構造物を製造する際に用いられるセメント系グラウト組成物及び該組成物を用いたプレグラウトPC鋼材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレストレストコンクリート構造物の製造方法としては、コンクリートの打ち込み・養生後に、コンクリートに予め形成されたダクトにPC鋼材を挿入、緊張、定着し、ダクトにセメント系グラウトを注入し、PC鋼材とダクトの間を充填するポストテンション工法が知られている(特許文献１)。
また、建設現場で型枠内に透明シースを配置して、シースにPC鋼材を挿入し、硬化遅延性を有するセメント系グラウトを注入し、コンクリートを打ち込み、該コンクリートが緊張に耐える強度が発現した後に、PC鋼材を緊張、定着するプレグラウチング工法も知られている(特許文献２及び３)。
更に、工場の生産ラインで連続的にPC鋼材の外周に硬化遅延性を有するグラウトを塗布し、さらに、グラウトの外周にプラスチック製のシースを被覆したプレグラウトPC鋼材を製造し、これを現場で組み立てて、PC鋼材を緊張するプレグラウト工法も知られている。
これらの工法において、PC鋼材による緊張は、コンクリートへの均等な応力伝達を達成するために、PC鋼材の端部や中央部等のいずれにおいても均等な力で緊張されることが望ましい。
しかし、上記プレグラウチング工法やプレグラウト工法では、PC鋼材を緊張する際に、シースとPC鋼材の間にセメント系グラウトが存在する場合、PC鋼材とシースとの摩擦係数が、PC鋼材を緊張、定着した後に、ダクトにセメント系グラウトを注入するような上述のポストテンション工法に比べて大きくなる可能性が高い。
上記プレグラウチング工法における、現場でのセメント系グラウトの注入は、その作業性を良好にするために、PC鋼材とシース内面との間隙がある程度広げられている。一方、プレグラウト工法では、工場での生産性や、工場から現場までの運搬性等を良好にするために、該間隙がプレグラウチング工法の場合に比して狭くなっている。
上記PC鋼材とシース内面との間隙がある程度広げられている場合には、例えば、特許文献２及び３に記載されるような、高ビーライト系ポルトランドセメントと、無機質混和材と、分離低減剤と、水と、必要により分散剤等を含むセメント系グラウトを用いた場合であっても、上記PC鋼材とシースとの摩擦係数への影響はほとんどない。
一方、同様なセメント系グラウトをプレグラウト工法における、上記間隙の狭い場合に適用すると、上記摩擦係数に影響を及ぼすおそれが高くなり、PC鋼材による緊張において、コンクリートへの均等な応力伝達が困難になるおそれがある。特に、シースが湾曲している場合はその傾向が更に高くなる。そこで、プレグラウト工法においては、摩擦係数への影響が無い樹脂系グラウトの使用が提案されている。しかし、該樹脂系グラウトは、環境面や作業時の安全性への問題が懸念されている。
【０００３】
ところで、工場で生産されるプレグラウトPC鋼材を用いる場合には、現場で行うプレグラウチング工法に比べ、工場製造から、運搬、設置、コンクリートの打ち込み及び養生、プレグラウトPC鋼材の緊張まで時間を要する。そこで、プレグラウトPC鋼材に使用されるセメント系グラウトの凝結の始発時間を２ヶ月間以上に延長する必要がある。特に、夏期等の気温が高い環境下においては、上記特許文献２及び３に記載されたグラウトであっても、その硬化遅延性が必ずしも十分と言えない場合がある。
【特許文献１】特開平７−１８７８５３号公報
【特許文献２】特開２００４−３００００３号公報
【特許文献３】特開２００４−３０７３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、夏期等の環境温度が高い場合であっても、凝結時間が長く、ブリーディングが有効に抑制され、グラウトに一般に要求される種々の特性を兼ね備え、しかも、PC鋼材の緊張時における該PC鋼材とシースとの摩擦係数を、シース内表面とPC鋼材との間隙が狭い場合であっても低減することができるセメント系グラウト組成物を提供することにある。
本発明の別の課題は、PC鋼材の緊張時における該PC鋼材とシースとの摩擦係数が低減され、コンクリートへの均等な応力伝達を可能にし、且つ夏期等の環境温度が高い場合であっても、凝結時間が長く、緊張可能時間が長いプレグラウトPC鋼材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、従来の認識では達成し得ないと思われていた、特定のセメント、凝結遅延剤、分離低減剤及び水のみを用い、無機質混和材を用いない場合であっても、これらの含有量を特定割合とし、粘度を調整することによって、温度が高い環境においても、グラウトに要求される一般性能を維持しつつ、凝結時間を従来に比べて延長させることができ、さらに、PC鋼材とシースとの緊張時の摩擦係数を低減させるという上記課題が解決しうることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
本発明によれば、ビーライトを３０質量％以上含有する高ビーライト系ポルトランドセメントと、凝結遅延剤と、分離低減剤と、水とを含み、前記高ビーライト系ポルトランドセメント１００質量部に対して、凝結遅延剤の含有割合が固形分換算で１．０５〜２．０質量部であり、分離低減剤の含有割合が固形分換算で０．５５〜０．９５質量部であり、水／前記高ビーライト系ポルトランドセメント比が４０〜４５％であり、組成物のJIS R 5201に準拠したフロー値が１９０〜２４０ｍｍであることを特徴とするセメント系グラウト組成物(以下、本発明のグラウト組成物又は本発明の組成物と略すことがある)が提供される。
また本発明によれば、PC鋼材の外周に、本発明のグラウト組成物を塗布する工程と、塗布したセメント系グラウト組成物の外周に、プラスチック製シースを被覆する工程とを含むプレグラウトPC鋼材の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のグラウト組成物は、特定のセメント、凝結遅延剤、分離低減剤及び水を含み、これらの含有量を特定割合とし、且つ組成物の粘度を制御しているので、従来提案されている無機質混和材を配合しなくても、グラウトとしての適正な粘度を維持し、ブリーディングを有効に抑制し、しかも、夏期等の温度が高い環境であっても、始発時間が製造から２ヶ月以上という十分な凝結遅延効果が得られる。また、無機質混和材を実質的に含有しないことにより、PC構造物製造時におけるPC鋼材の緊張の際の該PC鋼材とシースとの摩擦係数を小さくすることができる。例えば、緊張時におけるPC鋼材とプラスチック製シースとの摩擦において、角度変化1ラジアンの摩擦係数を０．３０以下に、長さ１ｍあたりの摩擦係数を０．００４以下にすることができる。
従って、本発明のグラウト組成物は、プレグラウトPC鋼材の製造に有用である。
本発明のプレグラウトPC鋼材の製造方法は、本発明のグラウト組成物を利用するので、緊張可能日数による制約が少なく、また、PC鋼材とシースとの緊張時の摩擦係数が小さいので、コンクリート構造物に均等なプレストレスを付与することができ、且つ施工後の緊張可能時間が長いプレグラウトPC鋼材を、簡便に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明の組成物は、特定の高ビーライト系ポルトランドセメント、凝結遅延剤、分離低減剤及び水を特定割合で含む。
【０００９】
高ビーライト系ポルトランドセメントとしては、低熱ポルトランドセメント、もしくは低熱ポルトランドセメントと普通ポルトランドセメントとの混合物が挙げられる。
高ビーライト系ポルトランドセメントにおいて、ビーライトの含有割合は、３０質量％以上、好ましくは４０質量％以上である。ビーライトの含有割合を高くすることにより、グラウトの凝結時間が遅延する傾向にある。しかし、遅延しすぎを抑制するために、ビーライトの含有割合の上限は、通常７０質量％程度が好ましい。また、高ビーライト系ポルトランドセメントの比表面積は、水和反応及び自己収縮量を抑制するために、４０００ｃｍ2／ｇ以下が好ましい。
【００１０】
凝結遅延剤としては、例えば、リグニンスルホン酸塩、オキシカルボン酸塩、ポリオール有機誘導体又はこれら２種以上の混合物が挙げられ、特に、オキシカルボン酸塩を含むことが好ましい。
本発明の組成物において、凝結遅延剤の含有割合は、ビーライト系ポルトランドセメント１００質量部に対して、固形分換算で１．０５〜２．０質量部、好ましくは１．１〜１．５質量部である。この割合が１．０５質量部未満では、十分な凝結遅延効果が得られないおそれがある。また、２．０質量部を超えると、セメントの水和を著しく阻害し、グラウトが硬化しないおそれがある。
【００１１】
分離低減剤は、コンクリートの硬化熱により加熱された環境下、例えば９５℃の高温下においても分離低減効果を維持しうるものの使用が好ましい。例えば、セルロースエーテル系、アクリルポリマー系、グリコール系、バイオポリサッカライド系、繊維素誘導体ポリマー系若しくは澱粉系の粉末系分離低減剤又はこれら２種以上の混合物が挙げられ、特に、セルロースエーテル系の分離低減剤を含むことが好ましい。分離低減剤の形態は、運搬、貯蔵およびグラウトの製造の点から粉末であることが好ましい。
本発明の組成物において、分離低減剤の含有割合は、高ビーライト系ポルトランドセメント１００質量部に対して、固形分換算で０．５５〜０．９５質量部、好ましくは０．５５〜０．８０質量部である。この割合が０．５５質量部未満では、グラウト組成物の粘性が低すぎて、８０℃の高温下においてブリーディングが発生するおそれがあり、さらに、プレグラウトPC鋼材の製造時において、PC鋼材外周への塗布が困難になるおそれがある。また、０．９５質量部を超えると、グラウト組成物の粘性が高すぎて、練り混ぜが困難となり、更には、プレグラウトPC鋼材の製造時において、PC鋼材外周への塗布が困難になるおそれがある。
【００１２】
本発明の組成物において、水／高ビーライト系ポルトランドセメント比は、４０〜４５％、好ましくは４１〜４４％である。この比が４０％未満では、PC鋼材緊張時におけるPC鋼材とシースとの摩擦係数が大きくなり、コンクリートに与えるPC鋼材の有効応力を低減させるおそれがある。また、４５％を超えると、グラウト組成物が硬化した際の圧縮強度が低下し、PC鋼材とコンクリートとの一体化を確保できないおそれがある。
【００１３】
本発明のグラウト組成物は、上記成分以外に、本発明の所望の効果を損なわない範囲で、他の成分を含有させることもできる。
他の成分としては、例えば、収縮低減剤が挙げられる。
収縮低減剤としては、例えば、低級アルコールのアルキレンオキシド付加物系、ポリエーテル系、アルコール系、低分子量アルキレンオキシド共重合体系若しくはグリコールエーテル・アミノアルコール誘導体系のもの又はこれら２種以上の混合物が挙げられる。
本発明の組成物には、更に、膨張剤、防錆剤及び消泡剤等の各種成分を必要に応じ含有させることもできる。
上記他の成分の配合割合は、その目的に応じて適宜選択することができる。
【００１４】
本発明の組成物の製造方法は、特に限定されず、工場又は施工現場で、プレミックス又は水を含んだ組成物となるよう、各成分を配合し、混合することにより調製することができる。
【００１５】
本発明のグラウト組成物及びその硬化物は、通常、以下の物性を有する：
(1)図１に示す夏期と通常期の温度履歴を受けた後にグラウトの凝結試験(JIS R 5201-97に準拠)における始発時間が、夏期で２ヶ月間以上、通常期で３ヶ月間以上、
(2)グラウトのブリーディング率(JSCE-F532-1999に準拠、試験温度が８４℃）：０％、
(3)グラウトの流動性（JIS R 5201に準拠）：フロー値１９０〜２４０ｍｍ、
(4)グラウトの凝結終結時膨張率(JSCE-F532-1999に準拠)：−０．５〜＋０．５％、
(5)圧縮強度(JSCE-G531-1999に準拠)：凝結終結後５６日で３０Ｎ／ｍｍ2以上、
(6)緊張時PC鋼より線とシースとの摩擦係数（通常期温度履歴を受けた後、プレグラウトPC鋼材製造後６０日）：角度変化1ラジアンの摩擦係数μは０．３０以下、長さ１ｍあたりの摩擦係数λは０．００４以下。
特に、本発明の組成物が、(3)のグラウトの流動性を充足しない場合には、プレグラウトPC鋼材製造時において、PC鋼材に本発明の組成物を塗布することが困難になり、所望の効果が得られないおそれがある。
【００１６】
本発明のプレグラウトPC鋼材の製造方法は、PC鋼材の外周に、本発明のグラウト組成物を塗布する工程と、塗布したセメント系グラウト組成物の外周に、プラスチック製シースを被覆する工程とを含む。
PC鋼材は、通常のPC鋼より線を用いることができる。プラスチック製シースも、公知のものを用いることができる。
プレグラウトPC鋼材を工場で製造する場合は、その生産性や現場への運搬性を良好なものとするために、プラスチック製シースの内径と、PC鋼材の直径との差が、１６ｍｍ以下、好ましくは１５〜１０ｍｍとすることが好ましい。このような狭い間隙であっても、本発明の組成物は、PC鋼材とシーストの摩擦係数を低減することができ、コンクリートに均等なプレストレスを付与することができる。
【実施例】
【００１７】
以下に本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
表１に示す各配合のセメント系グラウトをグラウトミキサ（MG100、1000回転/分）で混練し、グラウトを製造した。尚、表１中の各成分は以下のとおりである。
Ｉ．セメント
低熱ポルトランドセメント（略号：LC)：ビーライト含有率＝５５％、密度＝３．２４、比表面積＝３３１０cm2/g（住友大阪セメント(株)製）
普通ポルトランドセメント（略号：NC)：ビーライト含有率＝２４％、密度＝３．１５、比表面積＝３２８０cm2/g（太平洋セメント(株)製）
II．粉末状セメント分散剤
粉末状ポリカルボン酸系セメント分散剤（PC）：市販品（商品名：コアフローNF-100、太平洋マテリアル(株)製）
III．無機質混和材
シリカフューム（略号：SF）：密度＝２．２、比表面積＝２００，０００ｃｍ2／ｇ、市販品（商品名：マイクロシリカ９４０、エルケム社製）
石灰石微粉末（略号：LSP）：密度＝２．６７、比表面積＝３８４０ｃｍ2／ｇ、市販品（商品名：工業用タンカル、吉澤石灰工業(株)製）
IV．粉末状セメント凝結遅延剤
オキシカルボン酸塩系セメント凝結遅延剤（略号：PR）：市販品
Ｖ．粉末状分離低減剤
セルロース系分離低減剤（略号：V）：（商品名：、マーポローズ、松本油脂製薬(株)製）
VI．有機系収縮低減剤
粉末状有機系収縮低減剤（略号：TG）：低級アルコールのアルキレンオキシド付加物系（太平洋セメント(株)製）
VII．練り混ぜ水
上水道水
【００１８】
得られた各グラウトについて、図１に示す、通常期と夏期を模擬した養生パターンでグラウトを養生し、下記の試験方法に準拠し、流動性試験、ブリーディング測定、凝結試験および圧縮強度試験を行った。結果を表２に示す。
(1)グラウトの流動性（その２）：JIS R 5201に準拠し、グラウト製造直後にフロー値を測定した。
(2)グラウトのブリーディング率：JSCE-F532-1999に準拠し、試験温度８４℃でのブリーディング率を測定した。
(3)グラウト凝結の始発時間：JIS R 5201-97に準拠し、図１に示す通常期と夏期の温度履歴をそれぞれ与え、それぞれのグラウトの凝結の始発時間を測定した。
(4)グラウトの凝結終結時の膨張率：JSCE-F532-1999に準拠し、グラウトの凝結終結時膨張率を測定した。
(5)圧縮強度：JSCE-G531-1999に準拠し、凝結終結後５６日の圧縮強度を測定した。
(6)緊張時PC鋼より線とシースとの摩擦係数：得られたグラウトを、直径28.6ｍｍ、長さ10ｍのPC鋼より線の周囲に、厚さ約6ｍｍとなるように塗布した。次いで、内径40ｍｍのプラスチック製シースにより覆い、その周りにコンクリートを打設してプレグラウトPC鋼材を製造した。通常期養生パターンで養生し、プレグラウトPC鋼材製造後６０日に、プレグラウトPC鋼材を緊張し、その角度変化１ラジアンの摩擦係数μと長さ１ｍあたりの摩擦係数λをそれぞれ測定した。
【００１９】
尚、比較例２、比較例３及び比較例８のグラウトは、フロー値が高すぎるため、ＰＣ鋼材に塗布する際に、グラウトがＰＣ鋼材から垂れてプレグラウトPC鋼材を製造することができなかった。また、比較例９のグラウトは、ＰＣ鋼材に塗布するに必要な流動性、即ち、フロー値が低すぎるため、ＰＣ鋼材に塗布する際に、グラウトが硬すぎて、ＰＣ鋼材の外周に均等に成形できず、プレグラウトPC鋼材を製造できなかった。
【００２０】
【表１】
2010047447.tif 000002
【００２１】
【表２】
2010047447.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例で行ったグラウトの通常期と夏期を模擬した養生パターンを示すグラフである。
【図１】
2010047447.tif 000004