(57)【要約】【課題】流動性、強度が改善された軽量高流動コンクリートを製造できる方法を提供する。【解決手段】水硬性粉体と、骨材と、水とに、スルホン基を有する芳香族化合物および／またはその塩とアルキルトリメチルアンモニウム塩とを混合して、軽量高流動コンクリートを製造する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルホン基を有する芳香族化合物および／またはその塩［以下、化合物（α）という］と、アルキルトリメチルアンモニウム塩［以下、化合物（β）という］と、水硬性粉体と、骨材と、水とを混合する工程を有する、軽量高流動コンクリートの製造方法。
【請求項２】
軽量高流動コンクリートのスランプフロー値（ＪＩＳ  Ａ  １１５０−２００１）が５００〜８００ｍｍである請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
軽量高流動コンクリートの単位容積質量が３００〜２０００ｋｇ／ｍ３である請求項１または２記載の製造方法。
【請求項４】
化合物（α）を添加した後、化合物（β）を添加する請求項１〜３の何れか１項記載の製造方法。
【請求項５】
スルホン基を有する芳香族化合物および／またはその塩と、アルキルトリメチルアンモニウム塩と、水硬性粉体と、骨材と、水とを含有するスランプフロー値（ＪＩＳ  Ａ  １１５０−２００１）が５００〜８００ｍｍの軽量高流動コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量高流動コンクリートの製造方法に関する。本発明により製造されたコンクリートは、鋼製橋脚や中空床版等の充填等、種々の充填工法に用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
軽量高流動コンクリートは、一般のコンクリートに比べ、比重が低く、流動性、充填性が高く、コンクリート打設時に締め固めを必要とせず、高所からの充填も可能で、一般のコンクリートと同等またはそれ以上の施工品質を確保できるため、各種工法に用いられている。軽量高流動コンクリートとしては、天然あるいは人工の軽量骨材を使用した軽量コンクリートや気泡を取り込んだエアモルタルが知られている。特許文献１には、軽量骨材とモルタルの比重差を０．７５以下として材料分離を抑制した軽量・高流動コンクリートが開示されている。
【０００３】
また、軽量高流動コンクリートを用いた工法として、鋼製橋脚の耐震補強では、（１）内部のリブを新たな鋼材にて補強する、（２）鉄板を外側に巻き立て、隙間をモルタルで充填する、（３）内部にコンクリートあるいはモルタルを充填する（この場合には基礎の拡大が必要となる場合がある）などの方法が採られる。また、中空コンクリート（床版等）の場合には、無収縮モルタルあるいはコンクリートを充填する方法が採られる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３２７３９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
軽量高流動コンクリートの製造および品質に関しては、以下の問題点が挙げられる。上記特許文献１によっても、高流動を維持したまま材料分離を抑制できる範囲は限られ、より低いポンプ圧送圧力で施工することは困難である。
（１）軽量骨材の材料分離が生ずる。
（２）軽量骨材をプレウェッティングする必要がある。
（３）ポンプ圧送性が低い、あるいは不可能である。
（４）比重１．０以下で１０Ｎ／ｍｍ２の強度を得るのは困難である。
（５）高流動化するためには、増粘材（剤）や粉体（セメント、石灰石微粉末、フライアッシュなど）を多量に添加する必要があり、コストが高くなる。
（６）気泡を取り込んだエアモルタルでは高流動化や自己充填性の付与が困難である。
【０００６】
また、鋼製橋脚や中空コンクリート（床版等）の充填工法に関する従来技術に関しては、以下の問題点が挙げられる。
（１）耐震補強を目的とするため、できる限り密度を小さくする必要がある。
（２）閉所空間への充填が必要となるため、高流動性・高い自己充填性が必要である。
（３）コンクリートを充填する場合、密度が大きいため基礎を大型に改良する必要がある（この場合膨大な費用がかかる）。
（４）基礎を改良できない場合には、比重０．８〜１．２程度で１０Ｎ／ｍｍ２程度以上の強度が必要である。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑み、さらなる軽量化が達成され、より低いポンプ圧力での施工が可能な、軽量高流動コンクリートを製造できる方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スルホン基を有する芳香族化合物および／またはその塩［以下、化合物（α）という］と、アルキルトリメチルアンモニウム塩［以下、化合物（β）という］と、水硬性粉体と、骨材と、水とを混合する工程を有する、軽量高流動コンクリートの製造方法に関する。
【０００９】
また、本発明は、化合物（α）と、化合物（β）と、水硬性粉体と、骨材と、水とを含有するスランプフロー値（ＪＩＳ  Ａ  １１５０−２００１）が５００〜８００ｍｍの軽量高流動コンクリートに関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
化合物（α）のスルホン基を有する芳香族化合物および／またはその塩としては、ｐ−トルエンスルホン酸、スルホサリチル酸、ｍ−スルホ安息香酸、ｐ−スルホ安息香酸、ｐ−フェノールスルホン酸、ｍ−キシレン−４−スルホン酸、クメンスルホン酸、スチレンスルホン酸等、およびこれらの塩が挙げられる。これらを２種以上併用してもよい。ただし、化合物（α）が重合体である場合は、重量平均分子量は５００未満であることが好ましい。
【００１１】
化合物（β）のアルキルトリメチルアンモニウム塩は、炭素数１０〜２６のアルキル基を有するものが好ましい。具体的には、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、タロートリメチルアンモニウムクロライド、タロートリメチルアンモニウムブロマイド、水素化タロートリメチルアンモニウムクロライド、水素化タロートリメチルアンモニウムブロマイド等が挙げられ、これらを２種以上併用してもよい。水溶性と増粘効果の観点から、具体的には、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド等が好ましい。
【００１２】
特に、化合物（α）がｐ−トルエンスルホン酸および／またはその塩であり、化合物（β）がヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩である組み合わせが好ましい。
【００１３】
本発明に係る化合物（α）と化合物（β）とを併用することで特徴的な軽量高流動コンクリートが得られるのは、以下の理由によるものと考えられる。
化合物（α）と化合物（β）とを水相中に混合すると、適度に空気を巻き込み、短時間で均一に会合体を形成する。従って、軽量で且つ流動性を損なうことなく適度な粘性を付与することができる。また、この会合体形成は、骨材を一定に分散させるとともに、余剰水分を捕捉する性状を有することにより、経時的なブリーディング水を抑制し、材料分離抵抗性に優れた特性が得られると考えられる。
化合物（α）と化合物（β）との組み合わせに係る本発明の軽量高流動コンクリートを使用すると、未だ固まらないコンクリートの水相中に空気を連行しつつ会合体を形成し、コンクリート全体に軽量化・高流動化・高い自己充填性を維持しながら材料分離抑制効果を高め且つ骨材の分散を良好にすることが期待できる。
かかる会合体は、強い力を受けると、会合体構造が破壊されるが、過度の力が抑制され、内部応力が減少すると、再び会合体が形成されてコンクリートに適度な粘性を付与するという特徴を有する。
従って、コンクリートの混練時や打設ポンプでの圧送時に過度の内部摩擦が発生することを抑制しつつコンクリートの製造や輸送が可能で、鋼製橋脚や中空床版等の閉所空間への充填に適した性状をコンクリートに付与することができる。
【００１４】
本発明に用いられる水硬性紛体としては、セメントまたはセメント系固化材であり、セメントとして普通セメント、早強セメント、超早強セメント、中庸熱セメント等のポルトランドセメントの他に、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントが適用できる。またセメント成分を５０％以上含んだセメント系固化材が挙げられる。
【００１５】
その他の軽量高流動コンクリートの構成成分としては、骨材（細骨材、粗骨材）、その他の混和剤（材）が挙げられる。また、細骨材としては、人工軽量細骨材、天然軽量細骨材、普通細骨材、スラグ細骨材等が挙げられる。また、粗骨材としては、人工軽量粗骨材、天然軽量粗骨材、普通粗骨材、スラグ粗骨材等が挙げられる。本発明では、材料分離抑制効果が向上するため、骨材はプレウェッティングせずに使用することができる。また、軽量骨材を使用する場合、骨材の絶乾比重は、０．８〜２．３、更に０．１〜２．０、特に０．５〜１．２であることが好ましい。なお、前述した骨材（細骨材、粗骨材）の一部あるいは全てを、発泡スチレンビーズ（例えばＢＳ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製  ＰｏｌｙｓＢｃｔｏ：密度０．０２５〜０．０３ｇ／ｃｍ３）、プラスチック材、ゴム材などと置き換えることにより、更に軽量化を図ることが可能である。混和剤としては、高性能ＡＥ減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤等が挙げられる。混和材としては、シリカフューム、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、膨張材等が挙げられる。
【００１６】
本発明の製造方法は、化合物（α）と、化合物（β）と、水硬性粉体と、水とを混合する工程を有する。骨材は、通常これらと一緒に混合される。その際、化合物（α）、化合物（β）と、コンクリートの構成成分との全部を一括で練混ぜることができる。また、化合物（β）を除く全ての成分を練混ぜた後、化合物（β）を添加して混合することができる。これは、例えば、生コンプラントで、上述の材料の内、化合物（β）を除く全てを練混ぜておき、アジテータ車が現場に到着した時点でアジテータ車に化合物（β）を投入し、１〜５分間高速撹拌する方法として実施できる。また、化合物（α）、化合物（β）を除く全ての成分を練混ぜた後、化合物（α）と化合物（β）とを添加して混合することもできる。これは、例えば、生コンプラントで、上述の材料の内、化合物（α）、化合物（β）を除く全てを練混ぜておき、アジテータ車が現場に到着した時点でアジテータ車に化合物（α）、化合物（β）を投入し、１〜５分間高速撹拌する方法として実施できる。
【００１７】
本発明において、化合物（α）と化合物（β）とは、化合物（α）／化合物（β）＝９０／１０〜１０／９０、更に７５／２５〜２５／７５、特に６０／４０〜４０／６０の重量比で使用することが好ましい。
【００１８】
また、本発明では、化合物（α）と化合物（β）とは、水硬性粉体１００重量部に対して、化合物（α）と化合物（β）との合計で０．０５〜２０重量部、更に０．１〜１５重量部、特に０．３〜１０重量部の比率で用いることが好ましい。
【００１９】
本発明では、スランプフロー値（ＪＩＳ  Ａ  １１５０−２００１）が５００〜８００ｍｍ、更に５５０〜７５０ｍｍ、特に６００〜７００ｍｍの軽量高流動コンクリートを得ることができる。スランプフロー値は、化合物（α）、化合物（β）の添加量や添加順序や、他の混和剤（減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤等）で調整することができる。スランプフロー値を低く設定するには、化合物（α）を先に添加し水硬性粉体と水とを混合した後、化合物（β）を添加することが好ましい。
【００２０】
また、本発明では、単位容積質量が３００〜２０００ｋｇ／ｍ３、更に５００〜１５００ｋｇ／ｍ３、特に８００〜１２００ｋｇ／ｍ３の軽量高流動コンクリートを得ることができる。単位容積質量をより減少させたい場合は、化合物（β）を先に添加し水硬性粉体と水とを混合した後、化合物（α）を添加することが好ましい。
【００２１】
また、本発明では、上記の単位容積質量の範囲で、圧縮強度が０．２〜５０Ｎ／ｍｍ２、更に０．５〜４０Ｎ／ｍｍ２、特に０．８〜３０Ｎ／ｍｍ２の軽量高流動コンクリートを得ることができる。圧縮強度を重視する場合は、化合物（α）を先に添加し水硬性粉体と水とを混合した後、化合物（β）を添加することが好ましい。
【００２２】
本発明により得られた軽量高流動コンクリートは、鋼製橋脚や中空床版等に充填することで耐震補強を行うなど、各種充填工法に用いることができる。その具体例を図１に示した。図１（Ａ）は、鋼製橋脚に本発明の軽量高流動コンクリートを充填する様子を、また、図１（Ｂ）は、中空スラブや中空橋脚に本発明の軽量高流動コンクリートを充填する様子を示す概略図である。
【００２３】
本発明の軽量高流動コンクリートにおいて、骨材を除いたモルタル部分については、単位容積質量は０．３〜２．０ｋｇ／ｍ３が好ましく、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１で規定される機器を用いて打撃をせずに測定したモルタルフローは２００〜３００ｍｍが好ましく、圧縮強度は２〜５０Ｎ／ｍｍ２が好ましい。
【００２４】
【実施例】
実施例１
下記に示すコンクリート材料を表１の配合で用いて軽量高流動コンクリートを調製し、スランプフロー、圧縮強度、単位容積質量の評価を行った。結果を表２に示す。なお、コンクリート材料は、化合物（β）を除く材料を練混ぜた後、化合物（β）を投入し、均一に混合されるまで練混ぜた。
【００２５】
＜コンクリート材料＞
（１）Ｗ：水道水
（２）Ｃ：早強ポルトランドセメント、密度３．１３ｇ／ｃｍ３、比表面積４４７０ｃｍ２／ｇ
（３）Ｓ：絶乾密度０．７０ｇ／ｃｍ３、表乾密度０．７６ｇ／ｃｍ３、２４ｈ吸水率８．６０％の人工軽量細骨材Ｓ１と、絶乾密度０．５８ｇ／ｃｍ３、表乾密度０．６３ｇ／ｃｍ３、２４ｈ吸水率８．８０％の人工軽量細骨材Ｓ２とを、Ｓ１：Ｓ２＝９：１で混合した人工軽量細骨材〔商品名：Ｇライト（クリスタルクレイ社製）、Ｆ．Ｍ．＝３．１６）〕
（４）Ｇ：絶乾密度０．９４ｇ／ｃｍ３、表乾密度０．９６ｇ／ｃｍ３、２４ｈ吸水率１１．５％の人工軽量粗骨材〔商品名：スーパーメサライトＳＧ（日本メサライト社製）〕
（５）ＳＰ剤：ポリエーテル系高性能ＡＥ減水剤（花王（株）製）
（６）化合物（α）：ｐ−トルエンスルホン酸ナトリウム
（７）化合物（β）：ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド
＜評価方法＞
（１）スランプフロー
ＪＩＳ  Ａ  １１５０−２００１による。
（２）圧縮強度
ＪＩＳ  Ａ  １１０８−１９９９による。
（３）単位容積質量
ＪＩＳ  Ａ  １１０８−１９９９に記される見かけ密度のことを指す。
【００２６】
【表１】
2004175608.tif 000002
【００２７】
【表２】
2004175608.tif 000003
【００２８】
表２に示すように、本発明により、スランプフロー５１５〜６３８ｍｍの高流動性が得られた。本発明では、化合物（α）、化合物（β）の添加量や添加順序、更には、単位水量および混和剤（高性能ＡＥ減水剤等）の調整により、スランプフローは４００〜７５０ｍｍ程度まで調整可能である。
【００２９】
また、単位容積質量は９２５〜９９１ｋｇ／ｍ３であり、その際の圧縮強度は８．７〜１４．２Ｎ／ｍｍ２が得られた。この範囲の単位容積質量における従来コンクリートの圧縮強度は５〜１０Ｎ／ｍｍ２程度であり、従来品に比べて１．５〜２．０倍程度の高強度化が達成された。なお、表２の単位容積質量と圧縮強度との関係を図２のグラフに示した。
【００３０】
実施例２
実施例１で用いたコンクリート材料を表３の配合で用いて軽量高流動コンクリートを調製し、スランプフロー、圧縮強度、単位容積質量の評価を行った。結果を表４に示す。なお、コンクリート材料は、Ｃとして普通ポルトランドセメント（密度３．１６ｇ／ｃｍ３、比表面積３３５０ｃｍ２／ｇ）を用いた以外は、実施例１と同じものであり、コンクリート材料の混合順序も実施例１と同じである。
【００３１】
【表３】
2004175608.tif 000004
【００３２】
【表４】
2004175608.tif 000005
【００３３】
表４に示すように、本発明により、スランプフロー５０５〜７４５ｍｍの高流動性が得られた。本発明では、コンクリート材料を普通ポルトランドセメントとした場合であっても、化合物（α）、化合物（β）の添加量や添加順序、更には、単位水量および混和剤（高性能減水剤等）の調整により、スランプフローは４００〜７５０ｍｍ程度まで調節可能である。
【００３４】
また、材齢７日において単位容積質量は９９３〜１１２３ｋｇ／ｍ３、その際の圧縮強度は９．８〜２５．１Ｎ／ｍｍ２が、材齢２８日において単位容積質量は９９３〜１１２５ｋｇ／ｍ３、その際の圧縮強度は１０．１〜２６．５Ｎ／ｍｍ２がそれぞれ得られた。この範囲の単位容積質量における従来コンクリートの圧縮強度は５〜１０Ｎ／ｍｍ２であり、従来品に比べて、２．０〜２．５倍程度の高強度化が達成された。なお、表４の単位容積質量と圧縮強度との関係を図３のグラフに示した。
【００３５】
【発明の効果】
本発明による効果、メリットは以下の通りである。
（１）市販の材料が使用可能である。
（２）高い流動性と自己充填性および高い材料不分離性を有する。
（３）閉所での作業が必要なくなる（締固め作業が不要、作業環境の改善）。
（４）コンクリートを用いることができるためモルタルやグラウトに比べてコストを低減できる。
（５）溶接や振動締固めによる騒音・振動を低減できる。
（６）通常の生コンプラントで製造が可能である（特殊な製造設備が不要である）。
（７）より低い圧力でのポンプ圧送が可能である。具体的には、１．７ｔ／ｍ３以下のポンプ施工が可能な超軽量高流動コンクリートが製造できる。
（８）工期が大幅に短縮できる。
（９）基礎形状を変更する必要がない、もしくはごく軽微な改良で済むので大幅なコストダウンが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】軽量高流動コンクリートの充填工法を示す概略図
【図２】実施例１における単位容積質量と圧縮強度との関係を示すグラフ
【図３】実施例２における単位容積質量と圧縮強度との関係を示すグラフ
【図１】
2004175608.tif 000006
【図２】
2004175608.tif 000007
【図３】
2004175608.tif 000008