(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒子径が４０〜１００μｍ、膜厚が０．０２〜０．４μｍ、かつ、直径に対する膜厚の比率が０．０５〜０．７５％であるポリ塩化ビニリデン樹脂の中空微粒子を、コンクリート１００容量部中に０．１〜１０容量部の量で含有してなる凍害対策コンクリート。
【請求項２】
中空微粒子をコンクリートの練り混ぜ時に混合してなる請求項１に記載の凍害対策コンクリートの製造方法。
【請求項３】
中空微粒子を、練り混ぜた後のコンクリートに混合する請求項１に記載の凍害対策コンクリートの製造方法。
【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凍害対策コンクリート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートに凍結融解抵抗性を付与するには、所定の大きさの空気をコンクリートに一定量含ませることが有効である。通常、ＡＥ剤と呼ばれる空気連行剤によってコンクリート中に微細な気泡が導入されるが、コンクリート配合の相違、スランプの大小、練り混ぜ時間、ミキサ形式、温度、骨材の種類や量などによって、導入される空気量が変動する。また、コンクリートをアジテータ車で運搬する過程においても、連行された空気が抜け、打設現場に到着した時点で目標の空気量を確保できていない場合もある。
そこで、セメント、モルタル、コンクリートなどの凍結融解抵抗性を改善する目的で中空微粒子を配合することが検討されている（特許文献１〜６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１８８４５８号公報
【特許文献２】特開２００５−８４８４号公報
【特許文献３】特開２００５−８４８５号公報
【特許文献４】特開２００５−９７０２５号公報
【特許文献５】特開２００５−９７０２６号公報
【特許文献６】特開２００６−１０４０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
中空微粒子は非常に高価であるため、低コスト化が望まれている。また、中空微粒子は大きさが小さく密度が低いため、コンクリート中に均一に分散させることが難しく、均一に分散させるにはコンクリートの練り混ぜ時間を長く確保する必要があった。
本発明は、凍結融解抵抗性を著しく改善した中空微粒子を含有してなる凍害対策コンクリート及び中空微粒子をコンクリート中に均一に分散させる凍害対策コンクリートの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明は、（１）平均粒子径が４０〜１００μｍで直径に対する膜厚の比率が０．０５〜０．７５％である中空微粒子を含有してなる凍害対策コンクリート、（２）中空微粒子をコンクリートの練り混ぜ時に混合してなる（１）の凍害対策コンクリートの製造方法、である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によって、コンクリートの凍結融解抵抗性を著しく改善できるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明で使用する部や％は特に規定のない限り質量基準である。
また、本発明のコンクリートとは、セメントペースト、セメントモルタル、およびセメントコンクリートを総称するものである。
【０００８】
本発明で使用する中空微粒子とは、粒子中に内包された空洞を有するもので、有機系や無機系のものが存在するが、本発明では弾性的な性質を有する有機系を用いることが好ましい。
有機系の中空微粒子の材質としては、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フェノール、ポリメチルメタクリレート、メタクリロニトリル、ポリスチレン、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、およびポリフェノールなどがあり、共重合物や架橋体であっても特に限定されるものではない。なかでも、アクリロニトリル、塩化ビニリデンをベースとした共重合体が好ましい。
【０００９】
本発明で使用する中空微粒子の粒径の範囲は、平均粒子径で４０〜１００μｍが好ましい。平均粒子径が４０μｍ未満では充分な凍結融解抵抗性が得られない場合があり、平均粒径が1００μｍを超えると凍結融解抵抗性が低下する場合がある。粒子径の測定方法は特に限定されるものではないが、レーザー回折式粒度分布計などを用いることが可能である。
また、本発明において、中空微小球の粒子径に対する膜厚は、０．０５〜０．７５％が好ましく０．１〜０．５％がより好ましい。前記範囲外では凍結融解抵抗性が十分に確保できない可能性がある。
本発明で使用する中空微粒子の粒子径や膜厚の測定方法は、特に限定されるものではないが、例えば、液状の樹脂に分散させ硬化させた後、ダイヤモンドナイフ等で切断して中空微粒子の断面を出し、走査型電子顕微鏡等で計測することが可能である。
【００１０】
本発明における中空微粒子の使用量は、コンクリート１００容量部中、０．１〜１０容量部が好ましく、０．５〜５容量部がより好ましい。０．１容量部未満では凍結融解抵抗性が改善されない場合があり、１０容量部を超えると圧縮強度などの物理特性が低下する場合がある。
【００１１】
本発明における中空微粒子のコンクリートへの添加方法は、特に限定されることはなく、コンクリート製造時にセメント、砂、砂利、水と同時に混合しても良いし、練り混ぜたコンクリートに中空微粒子を混合して分散させても構わないが、コンクリートの練り混ぜ時に混合することが好ましい。
練り混ぜに使用する設備としては、二軸ミキサー、傾動ミキサー、オムニミキサーなどのコンクリートミキサーや、コンクリートの運搬と混合を兼ねることができるコンクリートアジテータ車を用いることが可能である。
【００１２】
以下に実験例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実験例に限定されるものではない。
【実施例】
【００１３】
「実験例１」
コンクリートは、単位水量１８７ｋｇ／ｍ３、単位セメント量３５８ｋｇ／ｍ３、ｓ／ａ４８．９％、を基本配合とし、ＡＥ減水剤の添加量を調整しながら、目標スランプを１０ｃｍ、目標空気量を６．０％のコンクリートを二軸ミキサーで調製した。
なお、表１に示す中空微粒子（試作品）は、コンクリート１００容量部中、４容量部をコンクリートの練り混ぜ時に混合した。
試験は２０℃で実施し、注水後の練り混ぜ時間は９０秒とし、練り上がり後のコンクリートは型枠に充填して、凍結融解抵抗性試験用の試験体とした。その後、表面をキャッピングし、２０℃で１日養生した後、脱型し、２８日間２０℃水中で養生を行い、凍結融解抵抗性試験を実施した。
また、比較として、市販品の中空微粒子および中空微粒子を混合せずＡＥ剤を添加したコンクリートについても、空気量を６．０％に調整し同様の試験を行った。表１に結果を示す。
【００１４】
＜使用材料＞
水：水道水
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品
中空微粒子（試作品）：それぞれの粒子径のベースとなるポリ塩化ビニリデン樹脂の未膨張品を用い、発泡させる加熱温度を変えて膜厚を調整した。
中空微粒子（市販品）：アクリロニトリル共重合体、平均粒子径３５μｍ、平均膜厚０．３μｍ、平均膜厚／平均粒子径比０．９％、松本油脂製薬社製「マイクロスフェア−Ｆ-８０ＳＤＥ」、市販品。
細骨材：川砂、姫川産、５ｍｍ下、密度２．６０ｇ／ｃｍ３
粗骨材：石灰砕石、新潟産、２０ｍｍ下、密度２．７０ｇ／ｃｍ３
ＡＥ減水剤：ポリオール複合体系、ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスタ−ポゾリスＮｏ７０」
ＡＥ剤：アルキルエーテル系、ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターエア３０３Ａ」。
【００１５】
＜測定方法、評価方法＞
中空微粒子の粒子径や膜厚：液状の樹脂に分散させ硬化させた後、ダイヤモンドナイフ等で切断して中空微粒子の断面を出し、走査型電子顕微鏡等で計測した。
凍結融解抵抗性：ＪＩＳ  Ａ１１４８「コンクリ−トの凍結融解試験方法」Ａ法準拠し、凍結融解試験３００サイクル終了時において、相対的動弾性係数と、質量減少率を測定し、スケーリング抵抗性を評価した。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
表１より、本発明において、コンクリートの相対動弾性係数の低下やコンクリートの質量減少率の低下を抑制できることが分かる。特に、中空微粒子の平均粒子径が４０〜８０μｍで、かつ中空微粒子の平均膜厚/平均粒子径の比率が０．０５〜０．７５％である中空微粒子を用いると凍結融解抵抗性が向上することが分かる。
【００１８】
「実験例２」
実験例１の実験No.1-10の中空微粒子を使用し、中空微粒子のコンクリートへの混合方法を変えた以外は実験例１と同様に行った。表２に結果を示す。
【００１９】
＜使用材料＞
水：水道水
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品
中空微粒子：ポリ塩化ビニリデン樹脂（試作品）、平均粒子径８０μｍ、平均膜厚０．４μｍ、平均膜厚／平均粒子径比０．５０％
細骨材：川砂、姫川産、５ｍｍ下、密度２．６０ｇ／ｃｍ３
粗骨材：石灰砕石、新潟産、２０ｍｍ下、密度２．７０ｇ／ｃｍ３
ＡＥ減水剤：ポリオール複合体系、ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスタ−ポゾリスＮｏ７０」
【００２０】
＜混合方法＞
コンクリート練り混ぜ時に混合：セメント、砂、砂利を空練りした後、中空微粒子を入れ水を投入しながら混合（実験No.1-10）。
コンクリート製造時に同時に混合：セメント、砂、砂利、中空微粒子を空練りしながら水を投入し混合（実験No.2-1）。
練り混ぜたコンクリートに混合：セメント、砂、砂利を空練りしながら水を投入し、練り混ぜたコンクリートに中空微粒子を混合（実験No.2-2）。
【００２１】
＜測定方法、評価方法＞
凍結融解抵抗性は、ＪＩＳ  Ａ１１４８「コンクリ−トの凍結融解試験方法」Ａ法準拠し、凍結融解試験３００サイクル終了時において、相対的動弾性係数と、質量減少率を測定し、スケーリング抵抗性を評価した。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
表２より、本発明において、コンクリートの相対動弾性係数の低下やコンクリートの質量減少率の低下を抑制できることが分かる。なかでもコンクリート練り混ぜ時に混合することで凍結融解抵抗性が向上することが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明によって、コンクリートの凍結融解抵抗性を著しく改善できるため、土木、建築分野に好適である。