(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート組成物１ｍ３当たり、  １００重量部の普通ポルトランドセメント、２０〜５００  重量部の早強ポルトランドセメント及び２０〜５００  重量部の無機質の微粉末からなる粉体  ４００〜６００  ｋｇと、この粉体に対し  ０．１〜２．５  重量％のメラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物と、この粉体に対し０．０１〜１．５０重量％の硬化促進剤とを含有し、且つ、５０〜７０ｃｍのスランプフロー値を含有するように水、細骨材及び、粗骨材が配合されたコンクリート組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高い初期強度を発現し、特に、振動機、突き棒、木づち等による所謂締固めを施さなくても、良好な打設又は成形を行うことができるコンクリート組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンクリートを打設する際には、打設したコンクリートが、内部に空隙を保有しないように、鉄筋、埋設物などと十分に密着するように、そして均一で密実になるように、この打設コンクリートに振動機、突き棒、木づち等による所謂締固めが施される。
【０００３】
この締固めを施さなくても、良好に打設できるようなコンクリート組成物も、幾つか提案されている。例えば、特開平３−２３７０４９号公報には、セルロース系物質、アクリル系物質など水溶性高分子物質と、高性能ＡＥ減水剤を添加したコンクリートを気中打設する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
コンクリート打設の際に上記のように締固めを行うと、作業環境から相当離れた所まで騒音が届き、環境が害されることが多い。
【０００５】
特に、振動機による締固めでは、打設コンクリートを受ける型枠に激しい損傷が起こる。更に、過度に締固めが行われたときには、ブリーディングが発生したり、コンクリート中のセメントペーストと骨材の分離、粗骨材の沈降などが発生する。
【０００６】
上記特開平３−２３７０４９号公報に開示のコンクリートは、添加された高性能減水剤によって高い流動性を有し、添加されたセルロース系増粘剤によって、コンクリート中のセメントペーストと骨材の分離、粗骨材の沈降なども起こさない。
【０００７】
しかしながら、高性能減水剤とセルロース系増粘剤とを併用したコンクリート組成物は、凝結の遅延、初期強度発現の低下などが発生する。
【０００８】
従って、冬季の施工のような低温での施工においては工期が遅延し、また、コンクリート製品の成形においては、コンクリートの打設から脱型するまでの時間が延びるため、型枠の使用回転率が低下する。
【０００９】
本発明は、高い流動性と骨材の不分離性を示すのみならず、高い初期強度を発現するようなコンクリート組成物、特に、締固めを施さなくても、良好な打設又は成形を行うことができるようなコンクリート組成物を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の問題に対処するもので、コンクリート組成物１ｍ３当たり、  １００重量部の普通ポルトランドセメント、  ２０〜５００  重量部の早強ポルトランドセメントと２０〜５００  重量部の無機質の微粉末からなる粉体  ４００〜６００  ｋｇと、この粉体に対し  ０．１〜２．５  重量％のメラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物と、この粉体に対し、０．０１〜１．５０重量％の硬化促進剤とを含有し、且つ、流動性として５０〜７０ｃｍのスランプフロー値を含有するように水、細骨材及び、粗骨材を配合するようにしたものである。
【００１１】
【作用】
粉体中の早強ポルトランドセメントの比率を大とし、そして無機質微粉末の比率を小とすることにより、高い初期強度を発現する好ましいコンクリート組成物が得られる。
【００１２】
恐らく、粉体に対して０．０１〜１．５  重量％、好ましくは０．０２〜１．３０重量％の比率に添加される硬化促進剤、特に好ましい０．０４〜１．３０重量％の亜硝酸カルシウムと硝酸カルシウムの混合物と、粉体中の早強ポルトランドセメントとは、コンクリート組成物の高い初期強度の発現に相乗的に作用しているものと考えられる。
【００１３】
また、３５００〜６０００ｃｍ２／ｇ  、特に好ましくは３５００〜５０００ｃｍ２／ｇ  の比表面積を有する炭酸カルシウム微粉末と、粉体に対し  ０．１〜２．５  重量％、特に好ましい  ０．４〜１．５  重量％のメラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物と、コンクリート組成物１ｍ３当たり  ４００ｋｇを超える多量の粉体とは、コンクリート組成物中のセメントペーストと骨材との分離、粗骨材の沈降の防止、良好なスランプフロー値をコンクリート組成物に与えるのに相乗的に作用しているものと考えられる。
【００１４】
流動性の面では、５０ｃｍ以下のスランプフロー値を有するコンクリート組成物は、十分な自己充填性を示さないので、この組成物の打設の際には締固めが必要となる。
【００１５】
反対に７０ｃｍ以上のスランプフロー値を有するコンクリート組成物は、十分な分離抵抗性を示さず、セメントペーストと骨材との分離、粗骨材の沈降、ブリーディングの発生などを起こしやすい。
【００１６】
一方、混練方法における細骨材の投入についての単位水量の分割投与は、混練素材の混練状態に対応して素材間の馴染みを無理なく促進し、スランプフロー値、分離抵抗性、自己充填性を高めることができる。
【００１７】
このような混練方法を用いると、コンクリート組成物を構成する材料がより均一に混合されるため、スランプフロー値、分離抵抗性、自己充填性の性能が良好のみならず、さらにスランプフロー値、分離抵抗性、自己充填性の性能が大きくばらつくことなく、安定化する。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。本発明のコンクリート組成物に用いられる普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントなどはＪＩＳ  Ｒ  ５２１０に規定されているような、当該分野で汎用されているものでよい。
【００１９】
無機質の微粉末は、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム、炭酸カルシウム微粉末などが挙げられ、特に炭酸カルシウム微粉末が好ましい。この炭酸カルシウム微粉末の好ましい例としては、３０００〜６０００ｃｍ２／ｇ  程度、特に好ましくは、３５００〜５０００ｃｍ２／ｇ  の比表面積を有するものが挙げられる。
【００２０】
上記普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント及び無機質の微粉末からなる粉体の成分比は、普通ポルトランドセメント  １００重量部に対し、早強ポルトランドセメントは２０〜５００  重量部、そして無機質の微粉末は２０〜５００  重量部の比率で用いられる。
【００２１】
これらの粉体の組成としては、本発明の目的が達成される限り、他の成分を含有することができるが、上記普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント及び無機質の微粉末の合計が１００％からなる粉体で、具体的には普通ポルトランドセメント１０〜５０重量％、好ましくは１５〜４５重量％、早強ポルトランドセメント１０〜５０重量％、好ましくは１５〜４５重量％、そして無機質の微粉末２０〜５０重量％、好ましくは２５〜４５重量％の比率で用いられる。
【００２２】
メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物は、通常コンクリート用の混和剤として使用されているものでよく、上記粉体に対して、０．１〜２．５  重量％程度、好ましくは０．４〜１．５重量％の量で用いられる。
【００２３】
更に、硬化促進剤も通常のコンクリートの硬化促進剤として使用されているものでよく、その例としては、ナトリウム等アルカリ金属又はカルシウム等アルカリ土類金属の硫酸塩、チオシアン酸塩、チオ硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩などが挙げられるが、特に、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウムと硝酸カルシウムの混合物などが好ましい。
【００２４】
この硬化促進剤は、上記普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント及び無機質の微粉末からなる粉体に対して、０．０１〜１．５０重量％程度、好ましくは０．０２〜１．３０重量％の量で用いられる。
【００２５】
特に、亜硝酸カルシウムと硝酸カルシウムの混合物を上記粉体に対して、０．０４〜１．３０重量％の量で使用するのが好ましい。
【００２６】
上記成分の他に通常、水と細骨材と粗骨材とを含有するが、本発明の目的が達成される限り、他の添加剤を含有しても良いことは勿論である。
【００２７】
本発明のコンクリート組成物は、以上のように１ｍ３当たり、４００  〜６００  ｋｇの普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント及び無機質の微粉末からなる粉体、この粉体に対し０．１〜２．５重量％のメラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、及びこの粉体に対して０．０１〜１．５０重量％の硬化促進剤を配合し、その他に、水、細骨材、粗骨材、所望添加剤などを加えて全量１ｍ３とし、混練することによって調整される。
【００２８】
上記水、細骨材、粗骨材、所望添加剤などは、コンクリート組成物の混練直後に、このコンクリート組成物が５０〜７０ｃｍのスランプフロー値を示すような量で配合される。
【００２９】
コンクリート組成物にこのスランプフロー値を与えるには、水、細骨材及び粗骨材を、０．２５〜０．５０の水／粉体比と４０〜５５％の細骨材率となる量で添加するのが好ましい。特に、水／粉体比は０．３０〜０．４０、そして細骨材率は４３〜５０％が好ましい。
【００３０】
混練は、従来から行われている通常の混練機によって行うことができるが、好ましくは、攪拌駆動する混練ミキサーに細骨材を投入し、０．５〜３．５秒程度の時間差で単位水量の９５〜９８％の水を加えながら２〜６秒程度の時間差で粗骨材を投入し、練り混ぜ開始から５〜１０秒程度後に  １００重量部の普通ポルトランドセメント、２０〜５００  重量部の早強ポルトランドセメント、２０〜５００  重量部の無機質の微粉末を投入し、更に練り混ぜ開始から５０〜７０秒程度後に残りの水を加えて、その０．５〜４．５秒程度後にメラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、硬化促進剤を加え、練り混ぜ開始からほぼ１００  〜１８０秒後まで練り混ぜることによってコンクリート組成物を製造する。
【００３１】
また、もう一つの混練方法として、攪拌駆動する混練ミキサーに細骨材を投入し、０．５〜４．５秒程度の時間差で単位水量の７５〜９５％の水を加えながらメラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、硬化促進剤を加え、練り混ぜ開始から４〜７秒程度後に  １００重量部の普通ポルトランドセメント、２０〜５００  重量部の早強ポルトランドセメント、２０〜５００  重量部の無機質の微粉末を投入し、更に１〜５秒程度の時間差で粗骨材を投入し、練り混ぜ開始から５０〜８０秒程度後に残りの水を加えて、練り混ぜ開始からほぼ１００  〜１８０秒後まで練り混ぜることによってコンクリート組成物を製造する。
【００３２】
以上のような混練方法を用いてコンクリート組成物を製造すれば、コンクリート組成物を構成する材料がより均一に混合されるため、スランプフロー値、分離抵抗性、自己充填性の性能が良好のみならず、さらにスランプフロー値、分離抵抗性、自己充填性の性能が大きくばらつくことなく、安定化する。
【００３３】
以下、実験結果について説明する。３．１６の比重を有する市販の普通ポルトランドセメントＣ１、３．１６の比重を有する市販の早強ポルトランドセメント  Ｃ２  、２．７の比重と３７００ｍ２／ｇの比表面積を有する市販の炭酸カルシウム微粉末Ｃ３、２．６  の比重と２．６  の粗粒率（ＦＭ）と２．１  ％の吸水率を有する細骨材（山砂）、２．７  の比重と６．１  の粗粒率（ＦＭ）と０．７８％の吸水率を有する粗骨材Ａ１（砕石）、２．７  の比重と７．０  の粗粒率（ＦＭ）と０．７４％の吸水率を有する粗骨材Ａ２（砕石）、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物の４２重量％水溶液ＳＭＦ（日産化学工業株式会社製の商品名アクセリート−ＴＳ−３００）、溶解亜硝酸カルシウムと溶解硝酸カルシウムを主成分として含有する４５重量％の硬化促進剤水溶液ＣＡＮＩ（日産化学工業株式会社製の商品名アクセリート−ＴＳ−６００）を用意した。
【００３４】
上記用意した材料を、表１記載の組成（単位量ｋｇ  ／ｍ３）  で配合し、二軸強制練りミキサーを攪拌しながら、細骨材、水、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ａ１、Ａ２、ＳＭＦ  、ＣＡＮＩ、を一括して投入した後、練り混ぜ開始から１２０秒まで攪拌することによって、実験資料ＮＯ．１〜４  のコンクリート組成物とＮＯ．５〜６  の比較例のコンクリート組成物を調整した。
【表１】
0003568628.tif 000002
【００３５】
上記資料Ｎｏ．１〜６  のコンクリート組成物について、下記の方法により、（イ）スランプフロー値、（ロ）分離抵抗性、（ハ）自己充填性、（ニ）硬化物の圧縮強度を測定した。
【００３６】
（イ）スランプフロー値
ＪＩＳ  Ａ  １１０１に規定のスランプ試験を行い、広がったコンクリート組成物の最も長い方向の直径とそれに直角な方向の直径を測定し、この両直径の和を２で除した値をスランプフロー値（ｍｍ）とする。
【００３７】
（ロ）分離抵抗性
コンクリート組成物の製造に５年以上従事した者５人の肉眼観察により、コンクリート組成物に、セメントペーストと骨材の分離、粗骨材の沈降、ブリーディングのいずれも発生しないと判定されたものを○印で、セメントペーストと骨材の分離、粗骨材の沈降、ブリーディングのいずれか一つ以上が発生したものを×印でそれぞれ表す。
【００３８】
（ハ）自己充填性
コンクリート組成物を、縦２５ｃｍ、横４ｃｍ、高さ  １００ｃｍの透明なアクリル製の型枠中に流し込みを行い、コンクリート組成物の製造に５年以上従事した者５人の肉眼観察により、締固めなしに型枠全体にコンクリート組成物を完全に充填できると判定されたときを○印で、締固めなしには不完全な充填が起こると判定されたときを×印でそれぞれ表す。
【００３９】
（ニ）硬化物の圧縮強度
直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの型枠にコンクリート組成物を流し込み、５℃において２４時間養生して得られた硬化コンクリート、及び５℃において６時間放置した後６０℃で３時間蒸気養生して得られた硬化コンクリートについて、ＪＩＳ  Ａ  １１０８規定に準じて圧縮強度を測定する。
【００４０】
これらの測定結果を表２に示す。
【表２】
0003568628.tif 000003
【００４１】
表２の結果は、本発明のコンクリート組成物を打設又は成形する際には、スランプフロー値が高く、分離抵抗性、自己充填性が良好となり、振動機、突き棒、木づち等による締固めを不要とすることを示している。
【００４２】
これに対し、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物が添加されなかったＮｏ．５の比較コンクリート組成物では、自己充填性が良好でなく、コンクリート組成物を打設又は成形する際、振動機、突き棒、木づち等による締固めを必要とすることを示している。そして硬化促進剤が添加されなかったＮＯ．６の比較コンクリート組成物では、初期強度の発現が良好でないことを示している。
【００４３】
次にコンクリート組成物の調整方法の違いによるコンクリート組成物（組成物Ｎｏ．３）のスランプフロー値、分離抵抗性、自己充填性の性能に与える影響を評価した。
【００４４】
コンクリート組成物の調整方法Ａは、二軸強制練りミキサーを攪拌しながら、細骨材、水、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ａ１、Ａ２、ＳＭＦ  、ＣＡＮＩを一括して投入した後、練り混ぜ開始から１２０秒後まで攪拌することによってコンクリート組成物を調整する方法である。
【００４５】
コンクリート組成物の調整方法Ｂは、二軸強制練りミキサーを攪拌しながら、細骨材を投入し、１秒程度の時間差で単位水量の９７％の水を加えながら４秒程度の時間差で粗骨材を投入し、練り混ぜ開始から７秒程度後に  １００重量部の普通ポルトランドセメント、２０〜５００  重量部の早強ポルトランドセメント、２０〜５００  重量部の無機質の微粉末を投入し、更に練り混ぜ開始から６０秒程度後に残りの水を加えて、その１秒程度後にメラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、硬化促進剤を加え、練り混ぜ開始から１２０秒後まで練り混ぜることによってコンクリート組成物を調整する方法である。
【００４６】
コンクリート組成物の調整方法Ｃは、二軸強制練りミキサーを攪拌しながら、細骨材を投入し、１秒程度の時間差で単位水量の８５％の水を加えながらメラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、硬化促進剤を加え、練り混ぜ開始から５秒程度後に  １００重量部の普通ポルトランドセメント、２０〜５００  重量部の早強ポルトランドセメント、２０〜５００  重量部の無機質の微粉末を投入し、更に３秒程度の時間差で粗骨材を投入し、練り混ぜ開始から６５秒程度後に残りの水を加えて、練り混ぜ開始から１２０秒後まで練り混ぜることによってコンクリート組成物を調整する方法である。
【００４７】
これらの測定結果を表３に示す。
【表３】
0003568628.tif 000004
【００４８】
表３の結果は、コンクリート組成物の調整方法Ｂ及びＣは、コンクリート組成物を構成する材料がより均一に混合されるため、スランプフロー値、分離抵抗性、自己充填性の各性能が良好であるのみならず、安定化していることを示している。
【００４９】
【発明の効果】
本発明のコンクリート組成物は、高い初期強度を発現し、そして振動機、突き棒、木づち等による締固めを施さなくても、良好な打設及び成形を行うことができる。
【００５０】
従って、締固めを施さない打設又は成形では、締固めを施すときに起こる型枠の損傷という問題も生じない。
【００５１】
このコンクリート組成物の早期の強度発現性は、冬季のような温度の低い時期の施工においても、型枠の使用回転率を高めるから、施工能率及び成型品の生産性を高めるのに貢献する。
【００５２】
更に、本発明のコンクリート組成物は、ブリーディングの発生、コンクリート中のセメントペーストと骨材の分離、粗骨材の沈降などを起こさないので、均一な硬化コンクリートを生成させる。
【００５３】
そして、通常の養生の他、蒸気養生、電気養生、加圧養生なども採用することができる。
【００５４】
また、通常の方法、例えば、従来の生コンクリートプラント、二次製品成形工場の装置、建設現場の装置などを使用して調整することができ、特に、二次製品、例えば、ボックスカルバート、コンクリート擁壁、下水道用コンクリート製品などの成形に有用である。