(57)【要約】【課題】低水結合材比でナフタリン系高性能減水剤を用いても、従来のポリカルボン酸系高性能減水剤を用いた場合と同様に、セメントの分散特性とコンクリートの作業性及び成形性に優れた超高強度のコンクリート製品を提供する。【解決手段】本発明は、少なくともセメントと、骨材と、水結合材比１２〜２０％の水と、ＢＥＴ法による比表面積１５ｍ２／ｇ未満のシリカフュームと、結合材１００質量部に対して０．５〜２．０質量部のナフタリン系高性能減水剤とからなるコンクリート製品である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、セメント、骨材、水、ＢＥＴ法による比表面積が１５ｍ２／ｇ未満のシリカフューム、ナフタリン系高性能減水剤を含有することを特徴とするコンクリート製品。
【請求項２】
ナフタリン系高性能減水剤の添加量が、結合材１００質量部に対して０．５〜２．０質量部であることを特徴とする請求項１記載のコンクリート製品。
【請求項３】
水結合材比が１２〜２０％であることを特徴とする請求項１記載及び請求項２記載のコンクリート製品。
【請求項４】
遠心成形によって製造することを特徴とする請求項１〜請求項３記載のコンクリート製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナフタリン系高性能減水剤を用いたコンクリート製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートの流動性や流動保持性の向上、及び強度を増大させるために種々の高性能減水剤が用いられてきており、その結果として単位水量や単位セメント量を減らせることができている。
これらの高性能減水剤としては、成分からナフタリン系高性能減水剤（例えば、ナフタリンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物）、メラミン系高性能減水剤（例えば、メラミンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物）、ポリカルボン酸系高性能減水剤（例えば、ポリカルボン酸塩）に分類されている。
高性能減水剤の特徴は、１）分散性に優れる。２）凝結を阻害しない。３）空気連行性が小さい等がある。
【０００３】
しかし、従来から使用されて来た高性能減水剤には、それぞれ優れた特徴がある反面、問題点も有している。
一般に水硬性セメント組成物は、練り置き時間の経過とともに流動性を次第に失い（この現象をスランプロスと言う） 、施工上ワーカビリティに問題が生じる。
例えば、ナフタリン系やメラミン系は分散性や硬化特性に優れるもののスランプロス（流動性の経時的な低下）が大きいという問題点が有る（特許文献１参照）。
他方、ポリカルボン酸系は分散性に優れるが、コンクリートの硬化遅延が大きいという問題点を有している（特許文献２参照）。
【０００４】
一方、１００Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリート製品の製造には、シリカフューム等の超微粉末混和材の混合によるマイクロフィラー効果やポゾラン活性の利用が有効であることが知られている。
しかしながら、一般的なシリカフューム（ＢＥＴ法による比表面積１５ｍ２／ｇ以上）を用いる場合は、水結合材比が２０％程度以下の領域においては高性能ＡＥ減水剤の使用量が過多となるなどの現象により、コンクリートの流動性を確保しつつ水結合材比を極限迄低減することが難しいのも事実である。
【０００５】
水結合材比を小さくすることが出来れば強度を増すことができるが、パイルの様な大型のコンクリート製品では、ナフタリン系高性能減水剤を用いて水結合材比２０％以下で使用されているとの報告はない。透水性コンクリート製品を除けば、水結合材比２５％が最低の報告である（特許文献３参照）。
【０００６】
また、高強度のコンクリート製品を製造するには、一般に、遠心力による締固め成形を行なうようにしているが、その際には、コンクリートに含まれている水と、比較的比重の小さいセメントペーストや微粒分等からなる、通常ノロと呼ばれる廃液が生ずる。
このノロは、セメントや砂などの微粉部分を２０〜４０質量％も含有する強アルカリ性のスラッジであるため、工場外にそのまま廃棄することは公害防止上できず、固形分を沈澱ろ過した後、上澄み液は中和処理して排水し、沈澱物は産業廃棄物として投棄しているが、そのために多くの時間と経費を掛けているのが現状である（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平０５−０５８６９６号公報
【特許文献２】特開平０６−１２７９９７号公報
【特許文献３】特開平１０−１００１１７号公報
【特許文献４】特開２００４−２１７５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、上記問題点を改善すべく、鋭意研究の結果、低水結合材比でナフタリン系高性能減水剤を用いても、従来のポリカルボン酸系高性能減水剤も用いた場合と同様に、セメントの分散特性とコンクリートの流動性及びスランプ保持性に優れたコンクリート製品を完成するに至った。
【０００８】
即ち、従来水結合材比ではコンクリートの製造に用いることができなかったナフタリン系高性能減水剤を、要求される強度、作業性、及び成形性を損なうことなく、低水結合材比で製造することができる１２０Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度のコンクリート製品の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ナフタリン系高性能減水剤と特定の材料を組み合わせることによって、低水結合材比でも作業性及び成形性に優れたコンクリート製品を見出し、かつ該コンクリート製品の圧縮強度が１２０N/mm2以上であることを確認し、本発明を完成させたものである。
【００１０】
即ち、本発明は、少なくとも、セメント、骨材、水、ＢＥＴ法による比表面積が１５ｍ２／ｇ未満のシリカフューム、ナフタリン系高性能減水剤を含有することを特徴とするコンクリート製品である（請求項１）。
そして、ナフタリン系高性能減水剤の添加量が、結合材１００質量部に対して０．５〜２．０質量部であることを特徴とする請求項１記載のコンクリート製品である（請求項２）。
次に、水結合材比が１２〜２０％であることを特徴とする請求項１記載及び請求項２記載のコンクリート製品である（請求項３）。
次に、遠心成形によって製造することを特徴とする請求項１〜請求項３記載のコンクリート製品である（請求項４）。
【００１１】
本発明で用いる「低ＢＥＴシリカフューム」とは、「ＪＩＳ  Ａ  ６２０７」で定義されている「ＢＥＴ法による比表面積１５ｍ２／ｇ以上のシリカフューム」に該当しないもの、即ち、ＢＥＴ法による比表面積１５ｍ２／ｇ未満のシリカフュームを指すものとする。
また、本発明で用いる「結合材」とは、セメントとシリカフュームを合わせたものを指すものとする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のコンクリート製品は、特殊な設備や製造方法を必要とするものではなく、通常のコンクリートを製造する方法で製造することができる。従来低水結合材比では使用することが出来なかったナフタリン系高性能減水剤を用いて、コンクリートの作業性及び成形性に優れたコンクリート製品を製造することが可能である。
さらに、本発明の方法で遠心成形コンクリート製品を製造する場合は、ノロの発生が全くない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について説明する。
本発明は、少なくともセメントと、骨材と、水結合材比１２〜２０％の水と、ＢＥＴ法による比表面積１５ｍ２／ｇ未満のシリカフュームとセメントからなる結合材１００質量部に対して０．５〜２．０質量部のナフタリン系高性能減水剤とからなるコンクリート製品である。
そして、必要に応じて、振動成形又は遠心成形、更には気中養生又は蒸気養生又はオートクレーブ養生によってコンクリート製品を製造することができる。
【００１４】
次に、遠心成形でコンクリート製品を製造する場合について、詳細に説明するが、本発明はこれらに何等制限されるものではない。
最初に、材料およびその配合割合について説明する。
本発明で使用するセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセ
メント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントの各種ポルトランド
セメントが挙げられる。
単位セメント量としては、５５０〜１２００ｋｇ／ｍ３である。
【００１５】
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂等又はこれらの混合物を使用すること
ができる。
細骨材の配合量としては、５００〜８００ｋｇ／ｍ３である。
【００１６】
粗骨材の例としては、砂利、砕石等が挙げられる。
粗骨材の配合量は、組成物の作業性や、自己収縮や、硬化後の強度発現性及び耐久性の
観点から、７００〜１２００ｋｇ／ｍ３である。
【００１７】
本発明で使用するシリカフュームは低ＢＥＴ比表面積のものに限定される。本発明で用いられる低ＢＥＴシリカフュームのＢＥＴ法による比表面積は、１５ｍ2／ｇ未満であり、好ましくは６〜１３ｍ2／ｇで、より好ましくは８〜１１ｍ2／ｇである。
低ＢＥＴシリカフュームの配合量は、結合材１００質量部に対して３〜１５質量部、好ましくは５〜１３質量部である。
【００１８】
水の量は、結合材１００質量部に対して１２〜２０質量部、より好ましくは１２〜１６質量部である。
水の量が１２質量部未満では、成形に必要な所定の流動性が得られない等の欠点がある。
水の量が２０質量部を超えると、所定の圧縮強度が得られない等の欠点がある。
【００１９】
本発明で使用する減水剤は、ナフタリン系高性能減水剤に限定される。
ナフタリン系高性能減水剤の例としては、ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物、ナフタリンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、ナフタリンスルホン酸塩リグニンスルホン酸塩縮合物系、ナフタリンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物等が挙げられる。
市販されているものの例としては、「ＦＴ−５００Ｖ」、「ＦＴ−５００Ｇ」（以上電気化学工業（株）製）、「セルフロー」（第一工業製薬（株）製）、「サンフローＰＳ」（サンフロー（株）製）、「ＰＯＷＥＲＣＯＮ−１００」（（株）デグサコンストラクションシステムズ製）、ポールファイン５１０Ｎ（竹本油脂（株）製）、マイティー１５０（花王（株）製）等が挙げられる。
添加量としては、結合材１００質量部に対して、０．５〜２．０質量部が好ましい。
【００２０】
次に、本発明の方法による遠心成形でコンクリート製品の製造方法について説明する。
配合物の混練方法は、特に限定されるものではなく、例えば、（ａ）水、ナフタリン系高性能減水剤以外の材料を予め混合して、プレミックス材を調製しておき、該プレミックス材、水及びナフタリン系高性能減水剤をミキサに投入し、混練する方法、（ｂ）粉末状のナフタリン系高性能減水剤を用意し、水以外の材料を予め混合して、プレミックス材を調製しておき、該プレミックス材及び水をミキサに投入し、混練する方法、（ｃ）各材料を各々個別にミキサに投入し、混練する方法、等を採用することができる。
混練に用いるミキサは、通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでも
よく、例えば、傾動型ミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ等が用いられる。
混練後、配合物を型枠に投入し、遠心成形を行い、その後養生することにより、本発明のコンクリート製品が得られる。
なお、遠心成形は、１〜４Gの遠心力で１〜６分間成形し、さらに５〜１０Gの遠心力で１〜５分間成形し、さらに２０〜３５Gの遠心力で１〜５分間成形することが好ましい。
また、養生方法は、特に限定されるものではなく、気中養生や蒸気養生やオートクレーブ養生を行なえば良い。
【実施例】
【００２１】
次のようにして、コンクリート遠心成形体を製造した。
［実施例１］
１．使用材料及び配合
（１）セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）  ７１０ｋｇ／ｍ3
（２）シリカフューム（ＢＥＴ比表面積：           １０．５ｍ２／ｇ）９０ｋｇ／ｍ3
（３）細骨材；砕砂（最大粒径：５ｍｍ）                          ６３９ｋｇ／ｍ3
（４）粗骨材；砕石（最大粒径：２０ｍｍ）                        ９７７ｋｇ／ｍ3
（５）混和剤；ナフタリン系高性能減水剤（商品名：マイティ１５０）９．６ｋｇ／ｍ3
（６）水；水道水                                                １２０ｋｇ／ｍ3
【００２２】
２．製造
予め上記配合のセメント、シリカフューム、細骨材、粗骨材を混合しておき、該混合物、水、高性能減水剤を二軸ミキサに投入し混練した。そして、該混練物を型枠内に投入し、遠心成形を行った。この時の遠心成形の条件は、初速（４Ｇ）５分、中速（１０Ｇ）５分、高速（３５Ｇ）５分であった。次に、蒸気養生を行ってコンクリート遠心成形体を製造した。尚、この時の養生条件は、前置（４０℃）５時間、１５℃／ｈで昇温、蒸気養生（８０℃）９時間であった。
【００２３】
［比較例１］
１．使用材料及び配合
（１）セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）  ７１０ｋｇ／ｍ3
（２）シリカフューム（ＢＥＴ比表面積：２０．１ｍ２／ｇ）          
９０ｋｇ／ｍ3
（３）細骨材；砕砂（最大粒径：５ｍｍ）                          ６３９ｋｇ／ｍ3
（４）粗骨材；砕石（最大粒径：２０ｍｍ）                      ９７７ｋｇ／ｍ3
（５）混和剤；ナフタリン系高性能減水剤（商品名：マイティ１５０）９．６ｋｇ／ｍ3
（６）水；水道水                                              １２０ｋｇ／ｍ3
【００２４】
２．製造
予め上記配合のセメント、シリカフューム、細骨材、粗骨材を混合しておき、該混合物、水、高性能減水剤を二軸ミキサに投入し混練した。
【００２５】
［比較例２］
１．使用材料及び配合
（１）セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）７１０ｋｇ／ｍ3
（２）シリカフューム（ＢＥＴ比表面積：２０．１ｍ２／ｇ）        
９０ｋｇ／ｍ3
（３）細骨材；砕砂（最大粒径：５ｍｍ）                      ６０８ｋｇ／ｍ3
（４）粗骨材；砕石（最大粒径：２０ｍｍ）                    ９２９ｋｇ／ｍ3
（５）混和剤；ナフタリン系高性能減水剤（商品名：マイティ１５０）１８．５ｋｇ／ｍ3
（６）水；水道水                                            １５０ｋｇ／ｍ3
【００２６】
２．製造
予め上記配合のセメント、シリカフューム、細骨材、粗骨材を混合しておき、該混合物、水、高性能減水剤を二軸ミキサに投入し混練した。そして、該混練物を型枠内に投入し、遠心成形を行った。この時の遠心成形の条件は、初速（４Ｇ）５分、中速（１０Ｇ）５分、高速（３５Ｇ）５分であった。次に、蒸気養生を行ってコンクリート成形体を製造した。尚、この時の養生条件は、前置（４０℃）５時間、１５℃／ｈで昇温、蒸気養生（８０℃）９時間であった。
【００２７】
試験結果を下記に示す。
【表１】
2008156168.tif 000002
【００２８】
表１で示した通り、本発明の遠心成形コンクリートは、１２０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度が出ており、内面も平滑で綺麗に仕上がっていた。また、コンクリートの作業性及び成形性も何等問題なく、ノロの発生量もゼロであった。
【００２９】
尚、実施例１の結果は、従来報告があったセメント粒子よりも小さい微粒子でセメントの粒子間を充填し、その間隙をシリカフュームと水で埋める方法とは異なった方法であり、例えば、高炉スラグやフライアッシュ等を併用しない場合でも、１２０Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度のコンクリート製品を提供することができるものである。
【００３０】
これに対して、低ＢＥＴシリカフュームでないシリカフュームを用いて実施例１と同じ水結合材比で配合した比較例１では、コンクリート自体が練れなかった。
一方、低ＢＥＴシリカフュームでないシリカフュームを用いて、コンクリートが混練できるように水結合材比及び高性能減水剤の添加量を調整した比較例２では、圧縮強度が１０８Ｎ／ｍｍ２であり、成形性に於いてもペースト層等の明確な分離が確認され、またノロも発生していた。
【００３１】
以上説明したように、本発明によれば、従来、低水結合材比（２０％以下）では使用できなかったナフタリン系高性能減水剤を、低ＢＥＴシリカフュームと併用することによって１２０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を有する超高強度のコンクリート製品の製造に使用することが可能である。
しかも、ナフタリン系高性能減水剤の使用量は、結合材１００質量部に対して０．５〜２．０質量部であり、極限迄ナフタリン系高性能減水剤の使用量を低減することができる。
【００３２】
更に、従来使用されていたポリカルボン酸系高性能減水剤に比べると、ナフタリン系高性能減水剤は市場価格が１／５程度であるため、経済的にも極めて有益である。
また、遠心成形での製造ではノロの発生がないので、ノロの処理費が掛からないばかりでなく、廃棄物の発生を伴わないので、環境にやさしい製造方法となる。
しかも超高強度のコンクリート製品が得られ、パイルやヒューム管等、高強度を要求される遠心成形コンクリート製品に広く適用して優れた効果を奏するものである。