(57)【要約】【課題】練り混ぜ後４時間（２４０分）以上もの長時間、良好な流動性を維持し、かつ材齢１日の圧縮強度も十分に高い高流動コンクリートを提供。【解決手段】セメント１００質量部に対し、（Ａ）硫酸アルカリ金属塩０．４〜１．７質量部、（Ｂ）水溶性セルロース類０．１５〜０．４質量部、（Ｃ）ポリカルボン酸系減水剤１．０〜３．５質量部、及び（Ｄ）消泡剤０．０１〜０．４質量部を含有し、成分（Ａ）と成分（Ｃ）の含有質量比（Ａ／Ｃ）が１．５〜５．０である高流動コンクリート。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント１００質量部に対し、（Ａ）硫酸アルカリ金属塩０．４〜１．７質量部、（Ｂ）水溶性セルロース類０．１５〜０．４質量部、（Ｃ）ポリカルボン酸系減水剤１．０〜３．５質量部、及び（Ｄ）消泡剤０．０１〜０．４質量部を含有し、成分（Ａ）と成分（Ｃ）の含有質量比（Ａ／Ｃ）が１．５〜５．０である高流動コンクリート。
【請求項２】
成分（Ｃ）の含有量が、セメント１００質量部に対して１．６〜３．０質量部である請求項１記載の高流動コンクリート。
【請求項３】
成分（Ａ）と成分（Ｃ）の含有質量比（Ａ／Ｃ）が、１．７〜５．０である請求項１又は２記載の高流動コンクリート。
【請求項４】
（Ａ）硫酸アルカリ金属塩及び（Ｄ）消泡剤を含有する混和材を供給し、セメント、（Ｂ）水溶性セルロース類及び（Ｃ）ポリカルボン酸系減水剤を混合して製造されるものである請求項１〜３のいずれかに記載の高流動コンクリート。
【請求項５】
練り混ぜ直後のスランプフロー値に対する練り混ぜ２４０分後のスランプフロー値の比率が８５％以上であり、材齢１日の圧縮強度が８Ｎ／ｍｍ2以上である請求項１〜４のいずれかに記載の高流動コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋を配置したような狭い場所へも良好な充填性を有し、かつ早期に脱型等の次の工事が可能な高流動コンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
土木、建設現場において、深い場所や鉄筋を配置したような狭い場所に対する作業性、ポンプ圧送性、充填性等を確保するため、高流動性を有する高流動コンクリートが使用されている。さらに長時間コンクリートの流動性を保持するためには、一般的な高流動コンクリートにおいて、遅延系の分散剤あるいは凝結遅延剤などを用いて調整できることが知られている（特許文献１、特許文献２等参照）。
【０００３】
一方、汎用セメントを用い、高流動超早強性混和剤を含有したコンクリートについて、練り混ぜ直後のスランプフロー値に対する練り混ぜ１２０分後のスランプフロー値に対する練り混ぜ１２０分後のスランプフロー値の比率が８０％以上であり、かつ材齢１日の圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ2以上である高流動超早強性コンクリートが提案されている（特許文献３参照）。このコンクリートには、水溶性セルロース、硫酸アルカリ及びポリカルボン酸系減水剤が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３９０１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０８６９号公報
【特許文献３】特許第５０５１５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献３のコンクリートでも、良好な流動性を維持できるのはせいぜい練り混ぜ後１２０分程度であり、深い鉄筋配置部、地下の深い場所等の極めて長いポンプによる圧送等が必要な場所の工事では、その流動性の維持時間が十分ではなかった。
従って、本発明の課題は、練り混ぜ後４時間（２４０分）以上もの長時間、良好な流動性を維持し、かつ材齢１日の圧縮強度も十分に高い高流動コンクリートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明者は、流動性を長時間維持したコンクリートを開発すべく種々検討したところ、ポリカルボン酸系減水剤の含有量を多くし、硫酸アルカリ金属塩とポリカルボン酸系減水剤の含有質量比を特定の範囲とし、かつ特定量の消泡剤を含有させれば、練り混ぜ２４０分後でも良好な流動性を維持し、かつ材齢１日の圧縮強度の高い高流動コンクリートが得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔５〕を提供するものである。
〔１〕セメント１００質量部に対し、（Ａ）硫酸アルカリ金属塩０．４〜１．７質量部、（Ｂ）水溶性セルロース類０．１５〜０．４質量部、（Ｃ）ポリカルボン酸系減水剤１．０〜３．５質量部、及び（Ｄ）消泡剤０．０１〜０．４質量部を含有し、成分（Ａ）と成分（Ｃ）の含有質量比（Ａ／Ｃ）が１．５〜５．０である高流動コンクリート。
〔２〕成分（Ｃ）の含有量が、セメント１００質量部に対して１．６〜３．０質量部である〔１〕記載の高流動コンクリート。
〔３〕成分（Ａ）と成分（Ｃ）の含有質量比（Ａ／Ｃ）が、１．７〜５．０である〔１〕又は〔２〕記載の高流動コンクリート。
〔４〕（Ａ）硫酸アルカリ金属塩及び（Ｄ）消泡剤を含有する混和材を供給し、セメント、（Ｂ）水溶性セルロース類及び（Ｃ）ポリカルボン酸系減水剤を混合して製造されるものである〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の高流動コンクリート。
〔５〕練り混ぜ直後のスランプフロー値に対する練り混ぜ２４０分後のスランプフロー値の比率が８５％以上であり、材齢１日の圧縮強度が８Ｎ／ｍｍ2以上である〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の高流動コンクリート。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、練り混ぜ直後のスランプフロー値に対する練り混ぜ２４０分後のスランプフロー値の比率が８５％以上であり、かつ材齢１日の圧縮強度が８Ｎ／ｍｍ2以上である高流動コンクリートが得られる。本発明の高流動コンクリートを用いれば、深い鉄筋配置部や地下の深い場所等、長い圧送ポンプによる充填が必要な現場でも、所定の場所に正確に充填でき、かつ材齢１日で優れた強度のコンクリートが形成できる。従って、本発明の高流動コンクリートを用いれば、工期の短縮、作業の軽減、工事費用の低減が可能となる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の高流動コンクリートは、（Ａ）硫酸アルカリ金属塩、（Ｂ）水溶性セルロース類、（Ｃ）ポリカルボン酸系減水剤及び（Ｄ）消泡剤を含有する。
【００１０】
本発明に使用する（Ａ）硫酸アルカリ金属塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウムおよびこれらの水和物等が挙げられる。特に、硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムの水和物が好ましい。
【００１１】
本発明の高流動コンクリートにおける（Ａ）硫酸アルカリ金属塩の含有量は、コンクリートに含まれるセメント１００質量部に対して、０．４〜１．７質量部である。硫酸アルカリ金属塩の使用量が上記範囲において、添加したコンクリートの材齢１日の圧縮強度が高くなり、かつ経過時間によるスランプフローの低下を充分に抑制することができる。硫酸アルカリ金属塩は、コンクリートに含まれるセメント１００質量部に対して、０．４５〜１．５質量部使用するのが好ましく、０．５〜１．５質量部使用するのがより好ましい。この含有量の範囲において、コンクリートの材齢１日の圧縮強度を８Ｎ／ｍｍ2、かつ材齢３日の圧縮強度を４０Ｎ／ｍｍ2以上とすることができる。
【００１２】
本発明に使用する（Ｂ）水溶性セルロース類としては、ヒドロキシアルキルセルロースおよびヒドロキシアルキルアルキルセルロースから選ばれる非イオン性の水溶性セルロースエーテルが挙げられる。ヒドロキシアルキルセルロースとしては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。ヒドロキシアルキルアルキルセルロースとしては、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース等が挙げられる。これらの水溶性セルロース類は１種を用いてもよく、または２種以上を併用しても良い。これらの内では、ヒドロキシプロピルメチルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロースから選ばれる１種又は２種以上が特に好ましい。
【００１３】
本発明に使用する（Ｂ）水溶性セルロース類は、２．０質量％濃度の２０℃における水溶液の粘度は３００００〜６００００Ｐａ・ｓあるものが好ましい。この粘度範囲にあるものは、コンクリートの練混ぜ水に早期に溶けやすく、溶け残り難いので好ましい。
【００１４】
本発明の高流動コンクリートにおける水溶性セルロース類の含有量は、コンクリートに含まれるセメント１００質量部に対して、０．１５〜０．４質量部である。水溶性セルロース類の使用量が上記範囲において、練り混ぜ２４０分経過後のスランプフローの低下を充分に抑制することができる。好ましい水溶性セルロース類の含有量は、練り混ぜ２４０分後でも流動性を低下させない点から、セメント１００質量部に対して０．１６質量部以上であり、より好ましくは０．１７質量部以上であり、さらに好ましくは０．１８質量部以上である。また、０．３５質量部以下が好ましく、０．３２質量部以下がより好ましく、０．３質量部以下がさらに好ましい。具体的には、０．１６〜０．３５質量部が好ましく、０．１７〜０．３２質量部がより好ましく、０．１８〜０．３２質量部がさらに好ましく、０．１８〜０．３質量部がさらに好ましい。
【００１５】
本発明に使用する（Ｃ）ポリカルボン酸系減水剤としては、ポリカルボン酸系減水剤、ポリカルボン酸系ＡＥ減水剤、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤、およびポリカルボン酸系高性能減水剤等が挙げられる。このなかでポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤、またはポリカルボン酸系高性能減水剤が好ましく、水溶性メタクリル酸系グラフトポリマーを主成分とするポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤、またはポリカルボン酸系高性能減水剤が特に好ましい。
【００１６】
本発明の高流動コンクリートにおける（Ｃ）ポリカルボン酸系減水剤の含有量は、コンクリートに含まれるセメント１００質量部に対して、１．０〜３．５質量部である。この使用量の範囲において添加したコンクリートの材齢１日の圧縮強度が高くなり、かつ２４０分経過後のスランプフローの低下を充分に抑制することができる。ポリカルボン酸系減水剤の含有量は、コンクリートに含まれるセメント１００質量部に対して、１．６質量部以上が好ましく、１．８質量部以上がより好ましく、１．９質量部がさらに好ましい。また、２．９質量部以下が好ましく、２．８質量部以下がさらに好ましい。具体的には、１．６〜３．０質量部が好ましく、１．８〜２．９質量部がより好ましく、１．９〜２．８質量部がさらに好ましい。この含有量の範囲において、コンクリートの経過時間によるスランプフロー低下がより抑制され、練り混ぜ直後のスランプフローの値を１００として、２４０分後で８５以上、好ましくは９０以上とすることができる。
【００１７】
本発明に使用される（Ｄ）消泡剤は、一般のコンクリートに使用される消泡剤であれば特に制限されず、例えば、鉱油系消泡剤、エステル系消泡剤、アミン系消泡剤、アミド系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、シリコン系消泡剤などが挙げられるが、硫酸アルカリ金属塩粉末と予め混合して使用する場合には、粉末であるのが好ましい。
【００１８】
本発明の高流動コンクリートにおける（Ｄ）消泡剤の含有量は、セメント１００質量部に対して０．０１〜０．４質量部である。この範囲で使用することにより、材齢１日での十分な圧縮強度が得られ、かつ良好な流動性を確保できる。（Ｄ）消泡剤の好ましい含有量は、０．０１５質量部以上、より好ましくは０．０２質量部以上であり、また０．３５質量部以下が好ましく、さらに０．３質量部以下が好ましい。具体的には、０．０１５〜０．３５質量部が好ましく、０．０２〜０．３質量部がより好ましい。
【００１９】
本発明の高流動コンクリートにおいては、成分（Ａ）と成分（Ｃ）の含有質量比（Ａ／Ｃ）が、練り混ぜ２４０分後の流動性の確保及び早期の強度発現性の点で重要であり、当該比率は１．５〜５．０である。この比率が１．５未満では練り混ぜ２４０分後の流動性が低下してしまい、この比率が５．０を超えると強度発現性が十分でない。（Ａ／Ｃ）は、１．７以上が好ましく、１．８以上がより好ましく、また４．８以下が好ましく、４．６以下がより好ましい。具体的には、１．７〜５．０が好ましく、１．７〜４．８がより好ましく、１．８〜４．６がさらに好ましい。
【００２０】
本発明の高流動コンクリートは、セメント及び前記成分に加えて、骨材及び水を含有する。
【００２１】
本発明に用いられるセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、および中庸熱等の各種ポルトランドセメント、エコセメント、並びにこれらポルトランドセメントまたはエコセメントに、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカフュームまたは石灰石微粉末等を混合した各種混合セメントが挙げられる。これらを一種または二種以上を併用したものでも良い。なお、材齢１日における圧縮強度が高く、かつ入手し易いことから、早強ポルトランドセメントが好ましい。
【００２２】
高流動コンクリートのセメントの含有量は、流動性、材料分離の防止、ひび割れ発生防止の点から、３００〜７００ｋｇ／ｍ3が好ましい。更に好ましくは、３５０〜５５０ｋｇ／ｍ3である。
【００２３】
本発明のコンクリートに使用する骨材としては、例えば、川砂、海砂、山砂、砕砂、人工細骨材、スラグ細骨材、再生細骨材、スラグ細骨材、珪砂、石粉、川砂利、陸砂利、砕石、人工粗骨材、スラグ粗骨材、再生粗骨材、スラグ粗骨材等が挙げられ、これらの一種または二種以上の使用が可能である。
【００２４】
コンクリート中の骨材含有量は、流動性、ひび割れ防止、材料分離防止の点から、１２００〜１９００ｋｇ／ｍ3が好ましい。更に好ましくは、１４００〜１７００ｋｇ／ｍ3である。
【００２５】
本発明のコンクリートに使用する水は、水道水が推奨されるが限定されない。水の含有量は、流動性、ひび割れ防止の点からセメント１００質量部に対し、３０〜６５質量部が好ましい。更に好ましくは、セメント１００質量部に対し、４０〜５５質量部である。
【００２６】
本発明の高流動コンクリートには上記以外の混和剤（材）の一種または二種以上を本発明の効果を損なわない範囲で併用することができる。この混和剤（材）料としては、例えばセメント用ポリマー、発泡剤、起泡剤、防水材、防錆剤、収縮低減剤、水溶性セルロース以外の増粘剤、保水剤、顔料、繊維、撥水剤、白華防止剤、膨張材（剤）、急結剤（材）、急硬剤（材）、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム、火山灰、撥水剤、表面硬化剤、保水剤等が挙げられる。
【００２７】
本発明の高流動コンクリートは、ミキサ等を用いて混練し製造する。混練に用いる器具や混練装置は限定されない。なお、ミキサを用いれば量を多く混練できるので好ましい。使用されるミキサとしては連続式ミキサでもよく、バッチ式ミキサでもよい。例えばパン型コンクリートミキサ、パグミル型コンクリートミキサ、重力式コンクリートミキサ等が使用される。また、材料を一度にミキサに入れ混練してもよく、また材料を２以上に分けて混練したものを合わせて更に混練し製造してもよい。
【００２８】
本発明の高流動コンクリートは、作業性、練混ぜ時における材料の均一性および材料計量の簡便さの点から、（Ａ）硫酸アルカリ金属塩及び（Ｄ）消泡剤を含有する混和材を供給し、セメント、（Ｂ）水溶性セルロース類及び（Ｃ）ポリカルボン酸系減水剤を混合して製造するのが好ましい。
ここで成分（Ａ）及び成分（Ｄ）を含有する混和材には、添加材として無機粉末を配合するのが好ましい。
【００２９】
混和材中の成分（Ａ）の含有量は、６０〜８０質量％が好ましい。また、成分（Ｄ）は混和材に用いる場合は粉末であるのが好ましく、混和材中の成分（Ｄ）の含有量は２〜１０質量％が好ましい。
【００３０】
本発明における無機粉末（添加材）は、硫酸アルカリ金属塩粉末の吸湿による固化を防止するとともに、硫酸アルカリ金属塩と消泡剤を均質に混合するために用いられる。硫酸アルカリ金属塩より細かい粒度を有し、かつ本発明における高流動コンクリートの特性に悪影響を及ぼすものでなければ特に制限されない。例えば、ポルトランドセメント、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、炭酸カルシウム微粉末、珪石微粉末、メタカオリン、ベントナイトなどが挙げられる。このうち経済性の点から、ポルトランドセメントが好ましい。本発明の混和材における無機粉末の含有量は、１０〜４０質量％である。
【００３１】
硫酸アルカリ金属塩、消泡剤及び無機粉末は、所定の配合量でコンクリートに添加する前に、予め混合され、混和材としてコンクリートに処方される。混合方法は特に制限されるものではないが、例えば、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサーなどが使用される。混和材としてのコンクリートへの添加量は、２〜１５質量％が好ましい。
【００３２】
本発明の高流動コンクリートは、練り混ぜ直後のスランプフロー値に対する練り混ぜ２４０分後のスランプフロー値の比率が好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上であって、材齢１日の圧縮強度が好ましくは８Ｎ／ｍｍ2以上、より好ましくは９Ｎ／ｍｍ2以上になる。
【実施例】
【００３３】
〔実施例１〕
表１に示す配合条件のコンクリート（練り混ぜ量：３０Ｌ）に、表２に示す成分からなる混和剤を添加し、強制パン型コンクリートミキサ（容量５５Ｌ）に入れて練り混ぜ、コンクリートを作製した。作製したコンクリートのスランプフローおよび圧縮強度を測定した。使用材料、練り混ぜ方法、および試験方法を以下に示し、試験結果を表３に示す。
【００３４】
＜使用材料＞
セメント：早強ポルトランドセメント（太平洋セメント社製、密度；３．１４ｇ／ｃｍ3）
細骨材：静岡県菊川市産山砂（密度；２．６１ｇ／ｃｍ3）
粗骨材：茨城県桜川市産砕石１３０５（密度；２．６４ｇ／ｃｍ3）
水：水道水
ポリカルボン酸系減水剤：水溶性メタクリル系グラフトポリマーを主成分とする粉末型高性能減水剤
硫酸アルカリ金属塩：無水芒硝（市販品、粉末）
消泡剤：ＳＮデフォーマー（サンノプコ社製、粉末状）
無機粉末（添加材）：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製、密度；３．１６ｇ／ｃｍ3）
水溶性セルロース類：ヒドロキシプロピルメチルセルロース
【００３５】
＜練り混ぜ方法＞
まず、硫酸アルカリ金属塩、消泡剤及び無機粉末（添加材）を、表２に示す配合比率となるようそれぞれ計量し、レーディゲミキサー（松坂技研社製）で１分間混合し、混和材とした。
次に、粗骨材、約半量の細骨材、セメント、水溶性セルロースと上記混和材、残り約半量の細骨材の順序で、ミキサ内に入れ、１５秒間混合した。その後、ポリカルボン酸系減水剤を水に溶解させた水溶液をミキサ内に入れ、９０秒間練り混ぜることでコンクリートを製造した。練り混ぜは２０℃の恒温室内で行った。
【００３６】
＜試験方法＞
・スランプフローの経時変化の測定
規格〔ＪＩＳ  Ａ  １１５０「コンクリートのスランプフロー試験方法」〕に準じ、スランプコーン引き上げ５分後にスランプフローを測定した。測定は、練り混ぜ直後、１８０分後および２４０分後に行った。練り混ぜ直後のスランプフローの値を１００として各測定時のスランプフローの比率（フロー比）を求めた。スランプフローの経時変化の測定は２０℃の恒温室内で行った。
・圧縮強度試験
規格〔ＪＩＳ  Ａ  １１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」〕に従い、材齢１日および材齢３日の圧縮強度を測定した。養生温度は試験直前まで２０℃とした。
【００３７】
【表１】
2015078084.tif 000002
【００３８】
【表２】
2015078084.tif 000003
【００３９】
【表３】
2015078084.tif 000004
【００４０】
本発明の実施例は何れも１８０分後のフロー比が９０以上および２４０分後のフロー比が８５以上であり、２４０分後においても高い流動性を有する。また、本発明の実施例は材齢１日の圧縮強度が８Ｎ／ｍｍ2以上であり、高い材齢強度を有する。
一方、成分（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の含有量が本発明の範囲外の比較例及び（Ａ／Ｃ）が本発明の範囲外の比較例は、２４０分後のフロー比が８５未満であるか、材齢１日の圧縮強度が低かった。また、消泡剤を含有しない比較例（配合Ｎｏ．１９）は、材齢１日の圧縮強度が低かった。