(57)【要約】【課題】  比較的高い温度で成形打設しても、コンクリート性状や成形物としての状態に支障を及ぼすことなく成形効率を高めることができるコンクリート用の成形助剤を提供する。【解決手段】  （Ａ）３ＣａＯ・２Ｎａ2Ｏ・５Ａｌ2Ｏ3、（Ｂ）アルカリ金属炭酸塩及び（Ｃ）リグニンスルホン酸又はその塩を有効成分とする遅延剤を含有してなるコンクリート成形助剤。また、前記（Ａ）〜（Ｃ）を含有してなるものに、さらに、（Ｄ）石膏類及び／又は（Ｅ）アルカリ金属アルミン酸塩を含有してなる成形助剤。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）３ＣａＯ・２Ｎａ2Ｏ・５Ａｌ2Ｏ3、（Ｂ）アルカリ金属炭酸塩及び（Ｃ）リグニンスルホン酸又はその塩を有効成分とする遅延剤を含有してなるコンクリート成形助剤。
【請求項２】
さらに、（Ｄ）石膏類を含有してなる請求項１記載のコンクリート成形助剤。
【請求項３】
さらに、（Ｅ）アルカリ金属アルミン酸塩を含有してなる請求項１又は２記載のコンクリート成形助剤。
【請求項４】
請求項１〜３何れかのコンクリート成形助剤と、セメント及び骨材を含有してなる成形用コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型枠成形用コンクリートに配合する成形助剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント系のコンクリート成形物を得るには、一般には所望形状の型枠にフレッシュ状態のコンクリートを流し込み、硬化後脱型する。大量に成形物を製造するときは生産性向上のため型枠の使用効率（再使用回転率）を高めたく、できるだけ短時間で脱型できると有利である。最も効果がある早期脱型方策として、硬化時間を短縮できる速硬成分をコンクリートへ配合することが挙げられる。成形用コンクリートは型枠内の隅々まで斑無くスムーズに充填できる必要があり、一定時間は型枠打設に適した流動性であるよう調整可能でなければならない。このためには、セメント凝結時間を所望値に設定し易く、高い短時間強度を発現できる速硬成分の使用が要求される。さらに、保形性確保の点から脱型時に成形物表層が型枠に付着して剥がれることがなく、且つ長期強度の伸びも良い等の特性も望まれる。これらの特性を具備するに適した速硬成分として３ＣａＯ・２Ｎａ2Ｏ・５Ａｌ2Ｏ3を主剤とする硬化促進剤が知られている。（例えば、特許文献１〜３参照。）そして、特許文献１〜３には、この硬化促進剤の凝結開始時間の調整にポリカルボン酸系遅延剤を使用すると、コンクリートの流動性の早期低下を防ぎ、成形打設に適した流動状態が維持される時間（以下、可使時間という。）を暫くの間確保できることが開示されている。しかし、この方法では、確保できる可使時間の割にはポリカルボン酸系遅延剤の添加量をかなり多く必要となるため、混練後のコンクリートはスランプフローが高くなり過ぎて、強度の伸びが得られ難い。さらに材料分離も起こり易くなり、高温下では特に分離化が強まる。また、成形物を得るためのコンクリートは保形性確保の点から高強度が要求され、通例的には使用セメント量に対する水の配合割合を低くした低水比のコンクリートを用いるが、低水比ほど流動性は失われるので、流動状態を得る上で減水剤類の配合が不可欠となっている。例えば、アルミナセメント、カルシウムアルミネートと石膏、カルシウムサルフォアルミネートなどの速硬成分を含む成形用コンクリートに、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物又はその塩を有効成分とする減水剤を使用すると（例えば、特許文献４参照。）、低水比配合コンクリートの流動性が確保できる。ナフタレンスルホン酸系の減水剤は凝結遅延作用が殆ど無いので可使時間確保には適さないため、この減水剤にポリカルボン酸系の減水剤を併用し、可使時間を発現させることも知られている。（例えば、特許文献１参照。）しかし、可使時間を長くするにはポリカルボン酸系減水剤の配合量をかなり増大させねばならず、この場合、ポリカルボン酸系遅延剤を配合したときと概ね同様の挙動を示し、スランプフローが高くなり過ぎ、且つ材料分離が起こり易くなる。増粘性物質等の分離抑制剤の配合で材料分離を抑制できるが、例えば３０℃以上のように高い温度下では材料分離を十分抑制できず、脱型時に分離発生部を中心とする成形物の一部が付着したまま剥がれ易くなり、成形物に表面荒れや欠けを生じる。また、型枠付着物の洗浄に手間もかかることから型枠使用率低下の要因にもなる。このように成形用のコンクリートに適した速硬物質を用いても、併用成分の選択如何によっては、期待される性状が発現されないことも多々あり、成形効率の大幅な向上には繋がり難かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−２６５３６号公報
【特許文献２】特開平０７−８９７５５号公報
【特許文献３】特開平０７−３１５８９９号公報
【特許文献４】特開２００１−２９４４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、コンクリート性状や成形物としての状態に支障を及ぼすことなく成形効率を高めることができるコンクリート用の成形助剤を提供することである。より具体的には、コンクリートに混和配合することにより、高温下でも材料分離を起こさずに型枠成形に適した流動性が得られ、当該流動性を呈する時間を十分確保することができ、また高い早期強度発現性を有して早期脱型可能であり、脱型時に型枠に付着したまま剥がれることもなく、堅牢な保形性を有する成形物が得られ、且つ使用後の型枠も十分再使用に値する状態を維持可能となるようなコンクリートを得るための成形助剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、前記課題解決のため検討を重ねた結果、３ＣａＯ・２Ｎａ2Ｏ・５Ａｌ2Ｏ3を有効成分とする特定の速硬物質と特定の遅延剤を含有した成形助剤を混和した成形用コンクリートが、高温下でもコンクリートの性状に支障を及ぼすことなく、型枠を使用した成形物の製造効率を著しく高めることができるという知見から本発明を完成させた。
【０００６】
即ち、本発明は、次の［１］〜［３］で表すコンクリート成形助剤及び次の［４］で表す成形用コンクリートである。
［１］（Ａ）３ＣａＯ・２Ｎａ2Ｏ・５Ａｌ2Ｏ3、（Ｂ）アルカリ金属炭酸塩及び（Ｃ）リグニンスルホン酸又はその塩を有効成分とする遅延剤を含有してなるコンクリート成形助剤。
［２］さらに、（Ｄ）石膏類を含有してなる前記［１］のコンクリート成形助剤。
［３］さらに、（Ｅ）アルカリ金属アルミン酸塩を含有してなる前記［１］又は［２］のコンクリート成形助剤。
［４］前記［１］〜［３］何れかのコンクリート成形助剤と、セメント及び骨材を含有してなる成形用コンクリート。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のコンクリート成形助剤を使用したコンクリートは、型枠への打設も型枠成形に適した流動性を打設作業に必要な間は十分確保することができ、しかも高温下でも材料分離を起こさず、また脱型までの時間もかなり短くでき、型枠に成形物が付着して表層部が剥がれることなく脱型でき、保形性も良好であることから成形不良率も低い。さらには、成形使用した型枠も破損・変形が起こらないことに加え、成形物の付着残渣が殆ど無いので洗浄も容易であるため繰り返し使用が可能で、且つ再使用までの時間や労力も短縮でき、総じて成形効率を高くすることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明のコンクリート成形助剤に使用される（Ａ）３ＣａＯ・２Ｎａ2Ｏ・５Ａｌ2Ｏ3は、主要な速硬性付与物質であり、例えば次のような方法で得られる鉱物である。ＣａＯ源として、例えば石灰石粉、炭酸カルシウム、消石灰又は生石灰等を用い、Ｎａ2Ｏ源として、例えば炭酸ナトリウム又は水酸化ナトリウム等を用い、Ａｌ2Ｏ3源として、例えばアルミナ粉、炭酸アルミニウム、水酸化アルミニウム又はボーキサイト等を用い、これらをモル比でＣａＯ：Ｎａ2Ｏ：Ａｌ2Ｏ3＝３：２：５となるように混合し、１１５０℃以上で加熱することで得られる。３ＣａＯ・２Ｎａ2Ｏ・５Ａｌ2Ｏ3は、ブレーンが２０００〜８０００ｃｍ2／ｇのものが、反応活性が高くなり過ぎて凝結時間の調整が困難になることが無く、また反応活性が低すぎて硬化時間が長引くことがないので好ましい。３ＣａＯ・２Ｎａ2Ｏ・５Ａｌ2Ｏ3に限らず、本発明で使用する粉体のブレーンの調整は、例えばボールミル等による粉砕と空気分級や篩分け等によって行うことができる。また、本コンクリート成形助剤中の３ＣａＯ・２Ｎａ2Ｏ・５Ａｌ2Ｏ3の含有量は、１０〜７０質量％が好ましい。より好ましくは１０〜６０質量％とする。１０質量％未満では早期脱型が困難なので適当ではなく、また７０質量％を超えると、スランプロスが大きくなり、とりわけ温度が高いほど型枠成形に適した流動性がコンクリート混練直後から得難くなる可能性が高まるため適当ではない。
【０００９】
また、本発明のコンクリート成形助剤に使用される（Ｂ）アルカリ金属炭酸塩は、炭酸リチウム、炭酸カリウム又は炭酸ナトリウムの何れか一種であり、また二種以上用いても良い。アルカリ金属炭酸塩は、前記（Ａ）との併用でコンクリートの凝結を促進し、特に凝結始発から終結までの間の時間短縮することに寄与する他、詳細後述する（Ｃ）リグニンスルホン酸又はその塩を有効成分とする遅延剤との組み合わせによりスランプロス防止作用を発現し、且つ高温環境下での脱型時の型枠へのコンクリート付着抑制に寄与する。アルカリ金属炭酸塩は、ブレーンが５００〜８０００ｃｍ2／ｇのものが、溶解速度が遅過ぎず、また潮解し難いので好ましい。また、本コンクリート成形助剤中のアルカリ金属炭酸塩の含有量は、５〜５０質量％が好ましい。より好ましくは５〜４０質量％とする。５質量％未満ではスランプロス防止作用が殆ど得られないことがあるで適当ではなく、また５０質量％を超えると速硬性が低下し、脱型時間が長くなり適当ではない。
【００１０】
また、本発明のコンクリート成形助剤に使用される（Ｃ）リグニンスルホン酸又はその塩を有効成分とする遅延剤は、セメント等の水硬性物質に凝結遅延を起こさせる作用を有するものであれば、何れのリグニンスルホン酸又はその塩を有効成分とするものでも良い。例えば、リグニンスルホン酸系減水剤（高性能減水剤等を含む）と称されている市販品であっても、多少とも遅延作用を有するものであれば、本発明では使用することが可能である。リグニンスルホン酸又はその塩を有効成分とする遅延剤は、前記（Ａ）３ＣａＯ・２Ｎａ2Ｏ・５Ａｌ2Ｏ3との併用によって、所望の可使時間を設定することが容易となり、例えばポリカルボン酸系の遅延剤と前記（Ａ）成分を併用したときと比べ、配合量を多くしても、流動性状に殆ど変動を及ぼすことなく可使時間をより長くできるのでスランプフロー過剰となることは無く、また硬化時間への影響も少ないので良好な保形性の成形物を比較的短時間の成形で得ることができる。しかも、ポリカルボン酸系の遅延剤や減水剤の使用では高温になるほど発生し易い材料分離を、リグニンスルホン酸又はその塩を有効成分とする遅延剤の使用で。例えば３０℃以上の高温下での打設でも十分抑制することができる。また、本コンクリート成形助剤中のリグニンスルホン酸又はその塩を有効成分とする遅延剤の含有量は、１〜１０質量％が好ましい。より好ましくは２〜８質量％とする。１質量％未満では所望の可使時間や成形に適した流動性確保が困難となるので適当でなく、また１０質量％を超えると凝結時間に影響を及ぼす可能性があり、成形時間の長期化を起こすので適当ではない。
【００１１】
本発明のコンクリート成形助剤は、前記（Ａ）〜（Ｃ）の成分を必須含有するものである。
【００１２】
また、本発明のコンクリート成形助剤は、前記（Ａ）〜（Ｃ）の成分に加え、さらに（Ｄ）石膏類を含有するものであることが好ましい。石膏類としては無水石膏、半水石膏、二水石膏が挙げられ、何れも使用できる。好ましくは可使時間を長く確保できることから無水石膏を使用する。また、任意の二種以上を使用しても良い。石膏類の使用により強度の伸びが増長され、脱型時の成形物表層部等の破損を防ぎ、堅牢な保形性の成形物が得られる。この他、材料分離抑制作用や凝結開始時間の遅延化作用も有する。石膏類のブレーンは１５００〜１００００ｃｍ2／ｇのものが、可使時間の確保と高い強度発現を同時に達成し易くなることから好ましい。また、本コンクリート成形助剤中の石膏類の含有量は、２０〜８０質量％が好ましい。より好ましくは３０〜７０質量％とする。２０質量％未満では配合効果が殆ど見られない。また８０質量％を超えると他成分の含有量が低くなり過ぎ、早期脱型を始めとする本発明による効果が全般に得難くなることがあるので適当ではない。
【００１３】
また、本発明のコンクリート成形助剤は、前記（Ａ）〜（Ｃ）の成分又は前記（Ａ）〜（Ｄ）の成分に加え、さらに、（Ｅ）アルカリ金属アルミン酸塩を含有するものであることが好ましい。アルカリ金属アルミン酸塩としては、アルミン酸リチウム、アルミン酸カリウム又はアルミン酸ナトリウムの何れか一種であり、また二種以上用いても良い。アルカリ金属アルミン酸塩は、ブレーンが５０００〜５００００ｃｍ2／ｇのものが、溶解度と潮解性のバランスを図り易いことから好ましい。ブレーンが５０００ｃｍ2／ｇ未満では、溶解が遅くなり配合効果が十分得られないことがある。また５００００ｃｍ2／ｇを超えるブレーンでは潮解する虞があるので適当ではない。アルカリ金属アルミン酸塩は、前記（Ａ）との併用で、型枠成形中の成形物表層の硬化を促進すると共に短時間強度を増長し、早期脱型による成形物表面の崩れ・荒れを防ぐことに寄与する。また、本コンクリート成形助剤中のアルカリ金属アルミン酸塩の含有量は、２〜１０質量％が好ましい。より好ましくは３〜８質量％とする。２質量％未満では配合効果が殆ど得られない。また１０質量％を超えると高温になるほど型枠成形に適したコンクリートの流動性が得られ難くなるのことがあるので適当ではない。
【００１４】
また、本発明のコンクリート成形助剤は、本発明の効果を喪失させない限り、前記（Ａ）〜（Ｅ）以外の成分を含有するものであっても良い。このような成分の好適一例を示すと、強度発現性向上や材料分離抑制の向上が見られることから消石灰の配合を挙げることができる。
【００１５】
また、本発明の成形用コンクリートは、セメント及び骨材に前記何れかの本発明のコンクリート成形助剤を含有させたものである。セメントは何れのセメントでも使用でき、例えば普通、早強、超早強、中庸熱、低熱等のポルトランドセメント、高炉セメント等の各種混合セメント、白色セメントやエコセメント等の特殊セメントなどが挙げられる。また骨材は、モルタルやコンクリートに使用可能な骨材であれば天然、人工、再生等の何れの骨材でも用いることができ、特に限定されない。前記のコンクリート成形助剤の含有量は、セメント１００質量部に対し、２〜２０質量部が好ましく、３〜１５質量部が最も好ましい。２質量部未満では、早期脱型ができないことがあるので適当ではなく、また２０質量部を超えると成形型枠への充填に適した流動性のコンクリートが得られない虞があるため適当ではない。また、コンクリートに高い強度を発現させるため、混練水の配合量を、セメント及び水和反応活性物質１００質量部に対し、２０〜８０質量部とするのが望ましい。２０質量部未満では成形に適した流動性を得るのが困難になり、８０質量部を超えると高強度化が達成し難くなるので適当ではない。
【００１６】
また、本発明の成形用コンクリートは、本発明の効果を喪失させない限り、上記以外の成分を含有するものであっても良く、このような成分として、例えば、何れもモルタルやコンクリートに使用できる増粘剤、減水剤、消泡剤、空気連行剤、膨張剤、収縮低減剤、ポゾラン反応性物質、スラグ微粉、短繊維等を挙げることができる。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例により本発明を具体的に詳しく説明するが、本発明はここに表す実施例に限定されるものではない。
【００１８】
次に表すＡ１〜Ｆから選定される材料を用い、表１の配合量となるよう、ヘンシェル型ミキサで常温下で約３分間乾式混合し、成形助剤を作製した。
Ａ１；３ＣａＯ・２Ｎａ2Ｏ・５Ａｌ2Ｏ3（製造方法は、特開平４−２６５３６号公報明細書の実施例１に記載（第３頁左下欄第２０行〜右下欄第１２行）された方法に準拠した。）
Ａ２；アルミナセメント（ブレーン３９５０ｃｍ2／ｇ、ケルネオス社製）
Ｂ１；炭酸ナトリウム（ブレーン１１００ｃｍ2／ｇ、市販試薬）
Ｂ２；炭酸カリウム（ブレーン１５００ｃｍ2／ｇ、市販試薬）
Ｃ１；リグニンスルホン酸塩を有効成分とする遅延剤Ｉ（商品名「ポゾリスＮｏ．８」、ＢＡＳＦポゾリス社製）
Ｃ２；リグニンスルホン酸塩を有効成分とする遅延剤ＩＩ（商品名「バニレックス」、日本製紙ケミカル社製）
Ｃ３；ポリカルボン酸系遅延剤（商品名「クインフロー」、日本ゼオン社製）
Ｃ４；オキシカルボン酸塩系遅延剤（商品名「ジェットセッター」、小野田ケミコ社製）
Ｃ５；ナフタレンスルホン酸塩系高性能減水剤（商品名「マイティ１００」、花王社製）
Ｄ１；二水石膏（ブレーン２０００ｃｍ2／ｇ、市販試薬）
Ｄ２；ＩＩ型無水石膏（ブレーン４２５０ｃｍ2／ｇ、市販試薬）
Ｅ１；アルミン酸ナトリウム（ブレーン１４３０ｃｍ2／ｇ、市販試薬）
Ｅ２；アルミン酸カリウム（ブレーン１３５０ｃｍ2／ｇ、市販試薬）
Ｆ；消石灰（ブレーン１００００ｃｍ2／ｇ、市販試薬）
【００１９】
【表１】
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【００２０】
作製した各成形助剤を普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）１００質量部に対し、１２質量部添加し、さらに水３５質量部を加え、３２℃（±１℃）の環境下でハンドミキサー（１０００ｒｐｍ．）にて約１分間混練し、セメントペーストを得た。ＪＡＳＳ１５Ｍ−１０に準拠した方法で、同じ温度下で混練終了時から１５分後に該セメントペーストのフロー値を測定した。また、該セメントペーストを混練終了時から１５分後に底を有する内径５ｃｍで高さ１０ｃｍの円筒管に流し込み充填を試みた。流動性不足により流し込み充填できなかったものを「成形不能」とし、充填できたものは３２℃の温度下で混練終了時から１時間円筒管ごと静置させた後、円筒管の表面にブリーディング水が湧いているかを目視で調べた。ブリーディング水が全く認められなかったものを材料分離「無」とし、それ以外の状態となっていたものは材料分離「有」と判断した。以上の結果を表２に記す。
【００２１】
また、前記の各成形助剤（但し、前記セメントペーストで成形不能となったものに使用した成形助剤を除く。）を、普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）１００質量部に対し、１２質量部となるよう添加した。さらに、粗骨材（石灰石の砕石、粒径５〜２０ｍｍ）２２０質量部と細骨材（石灰石の砕砂、最大粒径５ｍｍ）１５０質量部及び水３５質量部も加え、３２℃の温度下で強制二軸ミキサを使って１分間混練し、コンクリートを作製した。このコンクリートを、内寸が縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×高さ３０ｃｍの角柱形状の透明アクリル樹脂製型枠（アクリル板厚み約１２ｍｍ）に、振動機で型枠を振動させながら、流し込み充填を行った。コンクリートが充填された型枠を３２℃の大気下で混練終了時点から１時間静置した後、直ちに成形物の脱型を試みた。脱型の際、型枠に成形物が付着し、成形物の一部が剥ぎ取られて型枠に付着残存し、表面が荒れたり角欠けを生じた成形物となったものを成形物の保形性×とした。また、成形物の型枠への付着が強固で脱型の際に型枠が破損・変形したものは、成形物としては無傷であっても×とした。型枠への付着が実質起こらず、成形物に欠損や表面の荒れ等が見られなかったものを成形物の保形性を○とした。さらに、前記の成形物の保形性が○となったコンクリートに対しては、材齢１日及び２８日の圧縮強度をＪＩＳ  Ａ  １１０８に準拠した方法で測定した。以上の結果を表２に纏めて表す。
【００２２】
【表２】
2011116602.tif 000003
【００２３】
表２の結果より、本発明の成形助剤を用いて作製したコンクリートは、型枠成形に適した流動状態を３２℃という高温でも材料分離を起こすことなく十分確保でき、型枠に流し込み後は早期脱型可能で、脱型時に型枠付着やそれに伴う成形物表層部の脱落・崩れも見られず、良好な保形性を有する成形物を得ることができる。又、使用した型枠も慎重に確認した結果、破損・変形等が見られず、且つコンクリートの付着も実質無いため、簡単な洗浄で繰り返し成形に使用できることがわかる。