(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブチルカルビトール誘導体およびポリエチレングリコールを含有し、セメント重量に対し０．１〜５．０重量％の割合で添加することを特徴とする、ポンプ施工に用いるセメント組成物用のセメント添加剤。
【請求項２】
さらに多糖類を含有することを特徴とする、請求項１に記載のセメント添加剤。
【請求項３】
前記のブチルカルビトール誘導体が、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールにプロピレンオキサイドを１〜２モル付加したものから選ばれた１種あるいは２種以上を含有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のセメント添加剤。
【請求項４】
前記のポリエチレングリコールが、重量平均分子量４，０００〜１５０，０００であることを特徴とする、請求項１、請求項２及び請求項３のいずれかに記載のセメント添加剤。
【請求項５】
前記の多糖類が、カードラン、糖アルコール、キサンタンガムから選ばれた１種あるいは２種以上を含有することを特徴とする、請求項２、請求項３及び請求項４のいずれかに記載のセメント添加剤。
【請求項６】
セメント組成物がセメント分散剤を含むことを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４及び請求項５のいずれかに記載のセメント添加剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ポンプ施工に使用されるセメント組成物の施工性を著しく改善することを目的としたセメント添加剤に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
ホンプ施工は、ポンプを用いてセメントペースト、モルタルおよびコンクリート等のセメント組成物を所定の場所に移動する手法である。
最近の大規模コンクリート構造物の施工では、多量のコンクリートを効率よく搬送するため、搬送能力の大きなポンプや径の大きな配管を用いたり、配管を幾つにも分岐させ打設面積を増大させた分岐管工法等の新たなポンプ施工法が開発されている。
また、大都市圏でみられるような高層コンクリート建築物等の建造には、高強度発現性や自己充填性等の特殊な性能を有する高強度高流動コンクリート等が使用されている。
【０００３】
しかしながら、前記の新たなポンプ施工法および特殊な性能を有するコンクリートは、ポンプ圧送した場合に、そのコンクリートの配合、環境、施工条件等によっては、材料分離の発生や流動性が低下する等により、施工および品質管理上問題となっている。
【０００４】
これらの問題を解決するために、コンクリート中の粉体量や細骨材量を増加したり、練混ぜ水量を低減したり、増粘剤を添加する方法が提案されているが、これらの手法は、コンクリートの粘稠性の増大や、ポンプの圧送圧力の上昇を招いたり、粉体量の増大による硬化体の耐久性の低下を招く等、施工上または品質管理上支障となる場合もあり、現状では十分な改善方法とはなっていない。
【０００５】
さらに、特開平６−６４９５６号公報には、ポリカルボン酸系分散剤とポリエチレングリコールを必須成分とするポンプ圧送助剤が提案されてはいるが、この助剤は、コンクリートの粘稠性の増大を招いたり、ポンプ圧送後の流動性の低下を十分に防止することができない。
【０００６】
このような背景の中、コンクリートをポンプ圧送した場合に、粘稠性の増大を招かず、優れた流動保持性および良好なポンプ圧送性を有し、円滑なコンクリート施工を可能とするポンプ施工に用いるセメント組成物用のセメント添加剤の開発が強く要望されていた。
本発明者らは、上記の如き従来技術における様々な問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、優れたポンプ圧送性および流動保持性を有するポンプ施工に用いるセメント組成物の製造を可能とするセメント添加剤を提供することに成功した。
【０００７】
【発明の開示】
すなわち、本発明は、ブチルカルビトール誘導体およびポリエチレングリコール、またはブチルカルビトール誘導体、ポリエチレングリコールおよび多糖類とを含有することを特徴とするポンプ施工に用いるセメント組成物用のセメント添加剤を提供するものである。
【０００８】
本発明における前記のブチルカルビトール誘導体は、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールにプロピレンオキサイドを１〜２モル付加したものから選ばれた１種または２種以上を含有するものである。
【０００９】
本発明における前記のポリエチレングリコールは、重量平均分子量が４，０００〜１５０，０００のものが好ましい。
本発明における前記の多糖類は、カードラン、糖アルコール、キサンタンガムから選ばれた１種または２種以上を含有するものである。
【００１０】
また、本発明のセメント添加剤は、セメント分散剤と併用することが望ましい。セメント分散剤としては、一般的に市販されているものであればよく、例示すれば、ポリカルボン酸、アミノスルホン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物、リグニンスルホン酸、オキシカルボン酸またはそれら金属塩等を主成分とするものが挙げられ、また、前記の金属塩としては、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を例示できる。
なお、本発明のセメント添加剤の使用態様としては、原則として、ブチルカルビトール誘導体、ポリエチレングリコール、多糖類、セメント分散剤の各成分を前記の各組み合わせにより一剤として使用することが一般的ではあるが、これらを別々に２剤以上に分けて使用することもできる。
【００１１】
本発明のポンプ施工用セメント添加剤は、応用例として、他の添加剤を所望により配合させることもできる。他の添加剤の例としては、空気量調整剤、乾燥収縮低減剤、早強剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、消泡剤、防錆剤、急結剤、増粘剤を例示することができる。
【００１２】
本発明のポンプ施工用セメント添加剤の使用量は、使用するセメント組成物に応じて適宜定められ、基本的にはセメント組成物に対して施工に必要な流動保持性および良好なポンプ圧送性を付与するに十分な量であればよく、例えば、通常はセメント組成物中に含まれているセメント重量に対して、本発明のセメント添加剤を固形分換算で０．１〜５．０重量％を添加するのが適量ではあるが、この範囲に限られるものではない。
【００１３】
以下に、本発明のポンプ工法用セメント添加剤をモルタルおよびコンクリートに使用した場合の具体例を示すが、本発明はこれらの実施態様例によって限定されるものではない。
【００１４】
【実施例】
１）モルタルとコンクリートの配合、調製および使用材料
１−１）モルタル
表１に示した配合のモルタルを用いて評価試験を行った。このモルタルは、練混ぜ量が３０リットルとなるようにそれぞれの材料を計量し、公称５０リットルのパン型強制練りミキサを用いて、全材料を投入した後、１２０秒間練混ぜを行い調整した。ただし、表１に示されたモルタルの配合は、単位セメント量が５５０ｋｇ／ｍ３程度のスランプフローが６０±５ｃｍを示すような高流動コンクリートの配合を基にして、水セメント比、単位水量、単位セメント量、単位細骨材量、砂セメント比を定めたものである。なおモルタルの空気量は、１．５±０．５容積％の範囲内であった。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
１−２）コンクリート
表２に示した配合のコンクリートを用いて評価試験を行った。このコンクリートは、練混ぜ量が４ｍ３となるようにそれぞれ材料を計量し、４ｍ３強制２軸練りミキサに全材料を投入した後、６０秒間練り混ぜを行い調製した。
なお、練混ぜ直後のコンクリートのスランプ、スランプフローおよび空気量は、それぞれ２５．０ｃｍ、５９．０〜６０．０ｃｍ、１．５〜１．６％の範囲であった。
【００１７】
【表２】
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【００１８】
１−３）使用材料
ａ）細骨材：大井川水系陸砂（比重＝２．６０、粗粒率＝２．７６）
ｂ）粗骨材：青梅産硬質砂岩砕石（比重＝２．６５、最大粒径＝２０ｍｍ）
ｃ）セメント：秩父小野田社製普通ポルトランドセメント（比重＝３．１６）
ｄ）ブチルカルビトール誘導体：
・ブチルカルビトール（以下ＢＣＬと略記する）、
・ブチルカルビトールにプロピレンオキサイドを１モル付加したもの（以下ＢＰ１と略記する）、
・ブチルカルビトールにプロピレンオキサイドを２モル付加したもの（以下ＢＰ２と略記する）
ｆ）ポリエチレングリコール：
・ポリエチレングリコール（分子量４０００，以下ＰＧ−０４と略記する）、
・ポリエチレングリコール（分子量１００００，以下ＰＧ−１０と略記する）、
・ポリエチレングリコール（分子量２００００，以下ＰＧ−２０と略記する）、
・ポリエチレングリコール                      （分子量１５００００，以下ＰＧ−１５０と略記する）、
・ポリエチレングリコール                      （分子量６０００００，以下ＰＧ−６００と略記する）、
【００１９】
ｇ）多糖類：
・カードラン（以下ＣＡと略記する）、
・糖アルコール（東和化成工業（株）製、ソルビットＰＯ−３０、以下ＰＯと略記する）、
・キサンタンガム（以下ＸＧと略記する）、
ｈ）セメント分散剤
・ポリカルボン酸塩系
［（株）エヌエムビー製、レオビルドＳＰ−８Ｎ、以下ＳＰ−８Ｎと略記する］、
・ナフタレンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩系
［（株）エヌエムビー製、レオビルドＳＰ−９Ｎ、以下ＳＰ−９Ｎと略記する］、
・メラミンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩とリグニスルホン酸塩とオキシカルボン酸塩の混合物
［（株）エヌエムビー製、レオビルドＮＬ−４０００とポゾリスＮｏ．７０を重量比で８：１で使用、以下ＮＬ−７０と略記する］
【００２０】
ｉ）サンプル
表３に実施例および比較例に使用したサンプルのブチルカルビトール誘  導体、ポリエチレングリコール、多糖類の種類の配合割合を示す。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
２）モルタルとコンクリートの試験方法
２−１）モルタルの静的加圧試験
表１に示す配合のモルタルを用いて、一定の圧力を断続的に与えたモルタルのフロー（Ｆｐ１）、および同じモルタルを同一時間静置状態で保存したモルタルのフロー（Ｆ０）を測定し、それらより算出されるモルタルフロー比（Ｆｐ１／Ｆ０）から静的加圧環境がモルタルの流動性に与える影響を評価した。
【００２３】
ａ）加圧条件：土木学会「コンクリートのポンプ施工指針（案）」の「加圧ブリージング試験方法」に定める試験容器にモルタルを入れ、５秒間で５０ｋｇｆ／ｃｍ２となるように加圧し、それを１０秒間保持した後、５秒間で圧力を解除した。この作業を３０サイクル行った後、モルタルフローを測定した。
ｂ）モルタルフロー：ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１「セメントの物理試験方法」に定めるフローコーンを用いた。フローコーンにモルタルを充填しフローコーンを引き上げた後、停止したモルタルの広がりを測定した。
【００２４】
２−２）モルタルのポンプ圧送試験
表１に示す配合のモルタルを用いて、何れの場合も吐出量および圧送時間を一定条件とし、ポンプ圧送した後のモルタルのフロー（Ｆｐ２）と圧送時間と同一時間静置状態で保存したモルタルのフロー（Ｆ０）  を測定し、それらより算出されるモルタルフロー比（Ｆｐ２／Ｆ０）から、ポンプ圧送環境がモルタルの流動性に与える影響を評価した。
【００２５】
ａ）ポンプ圧送条件
▲１▼使用ポンプ：新明和工業（株）製モルタルポンプＤＭ１５
▲２▼配管長    ：フレキシブルホース（φ２．５ｃｍ×５ｍ）
▲３▼吐出量    ：６．０リットル／分
▲４▼圧送時間  ：１０分
▲５▼環境温度  ：２０℃
ｂ）モルタルフロー：前記２−１）のｂ）モルタルフローと同様に行った。
【００２６】
２−３）コンクリートのポンプ圧送試験方法
表２に示す配合で調整したコンクリートをコンクリートポンプを用いて吐出量および圧送時間を一定条件とし、ポンプ圧送後のコンクリートのスランプフローおよび圧送時間と同一時間静置状態で保存したコンクリートのスランプフローを測定し、ポンプ圧送がコンクリートの流動性に与える影響を評価した。
ａ）スランプフロー：土木学会基準「コンクリートのスランプフロー試験方法（案）」による。
ｂ）空気連行性：ＪＩＳ  Ａ  １１２８による。
ｃ）ポンプ圧送条件
▲１▼使用ポンプ車：形式  ＰＹ  １１０−２５
▲２▼配管長      ：水平長５０ｍ（５インチ鋼管）
▲３▼吐出量      ：３０ｍ３／時
▲４▼環境温度    ：２０℃
【００２７】
３）試験結果
３−１）モルタル
表４にモルタルの静的加圧試験およびホンプ圧送試験結果を示す。実施例１〜１２は本発明のセメント添加剤を添加したものを示し、対比するために、比較例１〜３はブチルカルビトール誘導体およびセメント分散剤を添加したもの、比較例４〜８はポエチレングリコールおよびセメント分散剤を添加したもの、比較例９〜１１は多糖類およびセメント分散剤を添加したもの、比較例１２〜１５はブチルカルビトール誘導体および多糖類およびセメント分散剤を添加したもの、比較例１６〜１８はセメント分散剤のみを添加したものについて示した。
なお、この場合、セメント分散剤としては、実施例１〜８及び比較例１〜１６については、ＳＰ−８Ｎ、実施例９、１１及び比較例１７については、ＳＰ−９Ｎ、実施例１０、１２及び比較例１８についてはＮＬ−７０がそれぞれ用いられた。
表４により、本発明のセメント添加剤をモルタルに使用した場合、次の効果が確認された。
【００２８】
ａ）静的加圧条件における流動性の評価
実施例１〜１２の静的加圧条件におけるモルタルのフロー比は、比較例１〜１８のフロー比よりも大きいことより、静的加圧条件において、本発明のセメント添加剤を添加したモルタルの流動性の低下は小さい。
ｂ）ポンプ圧送条件における流動性の評価
実施例１〜１２のポンプ圧送条件におけるフロー比は、比較例１〜１８のフロー比よりも大きいことより、ポンプ圧送条件において、本発明のセメント添加剤を添加したモルタルの流動性の低下は小さい。
ｃ）ポンプ圧送圧力の評価
実施例１〜１２のポンプの圧送圧力は、比較例１〜１８の圧送圧力よりも小さく、本発明のセメント添加剤を添加したモルタルのポンプ圧送性は、良好である。
【００２９】
【表４】
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【００３０】
３−２）コンクリート試験
表５にコンクリートのポンプ圧送試験結果を示した。実施例１３および１４は本発明のセメント添加剤を添加したものを示し、対比するために、比較例１９に本発明のセメント添加剤を使用しないものを示した。
なお、この場合、セメント分散剤としては、いずれについてもＳＰ−８Ｎが用いられた。
表５より、本発明のセメント添加剤をコンクリートに使用した場合、次の効果が確認された。
ａ）流動性
実施例１３および１４は、ポンプ圧送後のスランプフローの低下がほどんど認められないが、比較例１９では、スランプフローの大幅な低下が認められた。
【００３１】
【表５】
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注）コンクリート温度は、２０〜２１℃である。
【００３２】
【発明の効果】
このように、本発明のセメント添加剤を使用することにより、従来、ポンプ圧送によって生じていたコンクリートの流動性の低下、材料分離等の問題が解決され、ポンプ圧送性および流動保持性に極めて優れた高品質のコンクリートを製造することが可能となる。