(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、水、粗骨材、細骨材、コンクリート用化学混和剤及び増粘性混和剤を含む添加物を混練して成る高流動性又は水中不分離性コンクリート組成物の製造方法であって、
上記セメントが早強ポルトランドセメントで、
上記増粘性混和剤が、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤で、
上記コンクリート組成物の水セメント比が３０〜４０％で、
上記粗骨材の最大寸法が１３ｍｍで、
細骨材率が３０〜４５％であり、
セメント、水、細骨材に上記コンクリート用化学混和剤と上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを添加して混練した後、上記混練物に上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）を添加して再度混練し、しかる後に、粗骨材を加えて混練することを特徴とする高流動性又は水中不分離性コンクリート組成物の製造方法。
【請求項２】
上記化合物（Ａ）と上記化合物（Ｂ）とを、単位水量に対して、それぞれ０．５〜５．０重量％の割合で配合したことを特徴とする請求項１記載の高流動性又は水中不分離性コンクリート組成物の製造方法。
【請求項３】
上記コンクリート用化学混和剤としてカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を用い、
当該減水剤をセメントに対して、０．５〜５．０重量％の割合で配合したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高流動性又は水中不分離性コンクリート組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート組成物とその製造方法に関するもので、特に、早強性とフレッシュ保持性に優れたコンクリート組成物とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリートの打設時には、型枠内にコンクリートを密実に充填するために、バイブレータによる締め固めを十分に行う必要があった。そこで、締め固めなしで型枠内へ確実に充填することの可能な高流動コンクリートが種々提案されている。このような高流動コンクリートは、セメント、水、骨材に、高性能ＡＥ減水剤などのコンクリート用化学混和剤を添加して流動性を高めるとともに、各種無機粉体や増粘剤を添加して材料分離抵抗性を向上させたもので、打込み時の省人化を図ることができるとともに、締め固め作業に伴う騒音を解消することができることから、多方面に使用されており、特に、鉄筋の混み入った型枠内へ大量のコンクリートを打設する構造物などに有効である。
一方、海洋構造物や水中トンネルなどの構築に用いられる、水中または海中において打設されるコンクリート組成物としては、耐水性に優れた水中不分離性コンクリートが知られている。この水中不分離性コンクリートは、セメント、水、骨材に、セルロース系またはアクリル系の水溶性高分子を主成分とする水中不分離性混和剤を配合することにより、コンクリートの粘性及び耐水性を高めるようにしたもので、水中に直接打込んでも材料分離が少なく品質の信頼性を向上させることができる。
【０００３】
一方、植生コンクリートや排水性舗装用のコンクリートなどに用いられる、セメントペーストで粗骨材をまぶして成形した透水性コンクリートにおいて、上記粗骨材へ付着性と均一保型性とを向上させるための透水性コンクリート用添加剤が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上記添加剤は、第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤であり、上記化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）との組み合わせとしては、（１）両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、または、（２）カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、（３）カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、から選択される。上記添加剤の配合量は、目的とする粘性及び空隙の均一性の程度により適宜選択されるが、好ましい配合量としては、セメントあるいは高炉スラグなどの水硬化性粉体に対して、化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）の合計が０．０１〜１重量％、特に好ましくは０．１〜０．５重量％であり、これにより、空隙率が２０〜３０％の連続した空隙を含む強度の高い透水性コンクリートを得ることができる。
【特許文献１】特開２００３−３２７４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シールド工法の直打ちコンクリートライニング材などに使用されるコンクリート組成物には、流動性、材料分離抵抗性、及び、早強性に優れるとともに、フレッシュコンクリート経時保持性（以下、フレッシュ保持性という）に優れていることが要求されている。この早強性とフレッシュ保持性とは、従来、両立が困難な特性であって、上記高流動コンクリートでは流動性、材料分離抵抗性に優れており、また、減水剤を適宜選択するなどして、早強性を発揮させることも可能であるが、フレッシュ保持性については問題があった。また、上記水中不分離性コンクリートは、流動性、材料分離抵抗性、フレッシュ保持性には優れているが、早強性に問題があった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、流動性、材料分離抵抗性、及び、早強性に優れるとともに、フレッシュ保持性にも優れたコンクリート組成物とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討した結果、コンクリート組成物に用いられるセメントとして早強性のセメントを用い、かつ、混和剤として、上記骨材へ付着性と均一保型性に優れた効果を発揮する上記透水性コンクリート用添加剤を用いるとともに、水セメント比を３０〜４０％とすることにより、早強性、流動性、材料分離抵抗性に優れるとともに、上記早強性とは相反する特性であるフレッシュ保持性にも優れたコンクリート組成物を得ることができることを見いだし、本発明に到ったものである。
すなわち、請求項１に記載の発明は、セメント、水、粗骨材、細骨材、コンクリート用化学混和剤及び増粘性混和剤を含む添加物を混練して成る高流動性又は水中不分離性コンクリート組成物の製造方法であって、上記セメントが早強ポルトランドセメントで、上記増粘性混和剤が、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤で、上記コンクリート組成物の水セメント比が３０〜４０％で、上記粗骨材の最大寸法が１３ｍｍで、細骨材率が３０〜４５％であり、セメント、水、細骨材に上記コンクリート用化学混和剤と上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを添加して混練した後、上記混練物に上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）を添加して再度混練し、しかる後に、粗骨材を加えて混練することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高流動性又は水中不分離性コンクリート組成物の製造方法において、上記化合物（Ａ）と上記化合物（Ｂ）とを、単位水量に対して、それぞれ０．５〜５．０重量％の割合で配合したことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の高流動性又は水中不分離性コンクリート組成物の製造方法において、上記コンクリート用化学混和剤としてカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を用い、当該減水剤を、セメントに対して、０．５〜５．０重量％の割合で配合したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コンクリート組成物を製造する際に、セメントとして早強ポルトランドセメントを用い、かつ、混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物（Ａ）とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する添加剤を用いるとともに、水セメント比が３０〜４０％、粗骨材の最大寸法が１３ｍｍ、細骨材率が３０〜４５％となるように調整したので、流動性、早強性、材料分離抵抗性に優れるとともに、フレッシュ保持性にも優れたコンクリート組成物を得ることができる。
このとき、上記化合物（Ａ）と上記化合物(Ｂ)とを、単位水量に対して、それぞれ０．５〜５．０重量％の割合で配合することにより、流動性、早強性、材料分離抵抗性、及び、フレッシュ保持性を更に向上させることができる。
【００１０】
また、上記コンクリート組成物を製造する際に、セメント、水、細骨材に上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）を添加して混練した後、上記混練物に上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）を添加して再度混練し、しかる後に、粗骨材を加えて混練して上記コンクリート組成物を製造するようにしたので、上記コンクリート組成物を効率よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の最良の形態について説明する。
本発明の最良の形態に係るコンクリート組成物は、早強ポルトランドセメント、水、粗骨材、細骨材に、コンクリート用化学混和剤を配合するとともに、混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と、アニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを含有する混和剤を用いたもので、その製造方法としては、はじめに、セメント、水、細骨材に、コンクリート用化学混和剤と、上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを練り混ぜて混練物を作製した後、この混練物に上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）を添加して再度混練し、最後に粗骨材を加えて混練し、コンクリート組成物を作製する。
このとき、水セメント比（Ｗ／Ｃ）としては、３０〜４０％とすることが好ましく、３５％前後とすることが特に好ましい。水セメント比が３０％未満であると粘性が高くなり流動性が低下するだけでなく、セメントの割合が多くなるため水和発熱が大きくなり、温度ひび割れが発生し易くなる。また、４０％を超えると、同じ粘性を得るためには上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを余分に入れる必要があるが、それでも早強性は低下してしまうので、３０〜４０％とすることが好ましい。
ところで、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とがある一定の割合でセメント中に混入されると、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とが電気的に配列して擬似ポリマーを形成することにより、上記混和剤は増粘剤として機能し、上記コンクリート組成物の早強性やフレッシュ保持性を向上させるが、このためには、上記のように、第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）を先に添加して混練した後、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）を添加するようにすることが肝要である。
これは、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを同時に添加すると、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と上記第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とが不均質な状態で擬似ポリマーを形成してしまうので、擬似ポリマーを均質な状態で形成させて所望の特性を得るためには長時間の混練が必要となるためである。
また、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）を先に加えると、混練の際に泡が発生してコンクリートの空気量が多くなり、強度の低下や比重の減少等が起こる場合がある。
【００１２】
上記細骨材は、１０ｍｍ網ふるいを全て通過し、５ｍｍ網ふるいを８５重量％以上通過する骨材であり、粗骨材は、５ｍｍ網ふるいを８５重量％以上通過しない骨材であって、いずれも、川砂から得られたものを用いているが、海砂，山砂，砕石などから得られたものでもよい。このとき、上記骨材（粗骨材と細骨材）に含まれる細骨材の割合である細骨材率（Ｓ／ａ）を、（Ｓ／ａ）＝３０〜４５％とすることが好ましい。細骨材率が３０％未満もしくは４５％を超えた場合には、セメントペーストの粘性が低下するとともに、耐水性が低下する。
また、粗骨材として径の大きな粗骨材を用いた場合には、所用のスランプを得るための単位水量が小さくなり経済的ではあるが、その最大寸法については、鉄筋間隔、かぶり厚さを考慮する必要がある。また、最大寸法が過大であるとコンクリートの扱いが困難となる、材料が分離し易くなる、ポンプ圧送性が低下する、などの問題点があるので、粗骨材の最大寸法は過大とならないよう考慮する必要がある。例えば、３インチ配管で圧送するような条件であれば、水セメント比を４０％以下、粗骨材の最大寸法を１３ｍｍ程度とし、細骨材の割合（Ｓ／ａ）を従来よりも低く設定することにより、高流動性やポンプ圧送性及び材料分離抵抗性を確保しつつ、早強性を有するコンクリートの作製が可能である。
【００１３】
また、上記コンクリート用化学混和剤としては、リグニン系、ポリカルボン酸系、メラミン系、ナフタリン系、あるいは、アミノスルホン酸系などのポリエーテル系減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤などの、通常使用されているコンクリート用化学混和剤の中から適宜選択することができる。中でも、上記混和剤との相溶性に優れたカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を、上記早強セメントに対して、好ましくは０．５〜５．０重量％の割合、特に好ましくは１．０〜５．０重量％の割合で配合することにより、フレッシュ保持性、高流動性を有しつつ、早強性を発現させることができる。
また、本発明に用いられる第１の水溶性低分子化合物（Ａ）としては、４級アンモニウム塩型カチオン性界面活性剤が好ましく、特に、アルキルアンモニウム塩を主成分とする添加剤が好ましい。また、第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）としては、芳香環を有するスルフォン酸塩が好ましく、特に、アルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする添加剤が好ましいが、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）としては、ドデカン酸アミドプロピルベタインなどの両性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）とＰＯＥ（３）ドデシルエーテル硫酸エステル塩などのアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせ、または、上記カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物（Ａ）と臭化ナトリウムなどの臭素化合物から選ばれる化合物（Ｂ）との組み合わせであってもよい。
本例では、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とを単位水量に対して、それぞれ０．５〜５．０重量％の割合で配合するとともに、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とをある一定の割合（例えば、２：５〜５：２の範囲）でセメント中に混入するようにしている。上記混和剤は、上述したように、第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）とが擬似ポリマーを形成することで増粘作用を発揮するとともに、通常使用されるセルロース系またはアクリル系の水溶性高分子を主成分とする水中不分離性混和剤とは異なり、水和の阻害が認められないので、水中不分離性、フレッシュ保持性に優れるとともに、早強性にも優れたコンクリート組成物を得ることができる。
なお、実験の結果では、上記第１の水溶性低分子化合物（Ａ）と第２の水溶性低分子化合物（Ｂ）との配合の割合が１：１の場合が最適であった。
また、本発明のコンクリート組成物はトンネル工法における覆工コンクリートの構築や、バイブレータによる締め固めが困難な建築物の施工にも適用可能である。また、上記コンクリート組成物は耐水性にも優れているので、特に、湧水地層におけるシールド工法や海洋構造物や地中構造物などの水が存在する場所でのコンクリート施工についても容易にかつ確実に行うことができる。
【実施例】
【００１４】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるものではない。
下記の表１、表２に示すように、水１９０kg/m3に早強セメント（密度；３．１４g/cm3）５４３kg/m3を加え、水セメント比が３５％になるように調整した後、これに混和剤として、高性能特殊混和剤（花王株式会社製、カルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤、商品名「マイティ４０００ＦＡ」）、アルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする添加剤（花王株式会社製、商品名「ビスコトップ１００ＦＡ」）とを配合し、これに、川砂から得られた細骨材（密度；２．６３g/cm3）５９７kg/m3とを加えて練り混ぜた後、この混練物にアルキルアンモニウム塩を主成分とする添加剤（花王株式会社製、商品名「ビスコトップ１００ＦＢ」）を添加して再度混練し、最後に粗骨材（密度；２．５６g/cm3）５９７kg/m3を加えて混練し、コンクリート組成物を作製した。このとき、上記粗骨材として、１３ｍｍ以下の大きさの粗骨材を用いた。
【表１】
0004744813.tif 000002
【表２】
0004744813.tif 000003
そして、上記コンクリート組成物につき、以下の（１）〜（８）に示すような材料試験を行った。
（１）初期性状；スランプフロー試験（５分，１０分）、空気量試験、コンクリート温度
（２）フレッシュコンクリート経時変化保持性；初期性状試験項目を練りあがり０，６０
，１２０，１８０，２４０分で行う。
（３）水中不分離性；水中にフレッシュコンクリートを落下させｐＨを測定
（４）耐水性；フレッシュコンクリートの円柱供試体を作製し、その供試体に水圧をかけ
、透過した水量を測定するとともに強度試験を実施
（５）粘性試験；２３度の傾斜面にコンクリートを流し、その速度を測定
（６）圧縮強度試験；ＪＩＳ  Ａ  １１０８に準拠して実施
（７）ポンプ圧送試験；３インチ配管で圧送性を確認（管内圧力損失測定、コンクリート
の圧力ロスの確認）
（８）収縮量の測定；長さ変化試験により収縮量を測定
表３及び表４は、上記試験結果のうちの、圧縮強度とフレッシュ性状の測定結果であり、表５は、各本発明のコンクリート組成物の諸特性を、従来の高流動コンクリート及び水中コンクリートと比較した結果を示す。なお、比較例として用いた高流動コンクリートは、「高流動コンクリート施工指針」に、水中コンクリートは、「水中不分離性コンクリート設計施工指針(案)」に基づき作製した。
【表３】
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【表４】
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【表５】
0004744813.tif 000006
表３〜表５から明らかなように、本発明のコンクリート組成物は、早強性、流動性、材料分離抵抗性に優れているだけでなく、耐水性にも優れ、更には、ポンプ圧送性、セルフレベリング性についても優れた特性を有することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、早強性に優れるとともに、フレッシュ保持性にも優れたコンクリート組成物を得ることができるので、シールド工法における覆工コンクリートの構築や、バイブレータによる締め固めが困難な、建築物の施工を容易にかつ確実に行うことができる。