(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
普通ポルトランドセメント及び早強ポルトランドセメントからなる群より選ばれる１種以上の単位量250〜600kg/m３のセメント、単位量35〜100kg/m３のカルシュウムサルホアルミネート系膨張材、単位量１〜10kg/m３であり20℃の冷水可溶分５〜90重量％のデキストリン、セメントと膨張材からなる結合材100重量部に対して100〜700重量部であり粗骨材及び細骨材からなる群より選ばれる１種以上の骨材、セメントと膨張材からなる結合材100重量部に対して固形分換算で0.01〜0.352重量部でありポリアルキレン基と酸無水物基を有するポリカルボン酸系減水剤、及び、セメントと膨張材からなる結合材100重量部に対して20〜30重量部の水を含有してなり、その硬化体の促進養生直後の膨張量が、拘束膨張試験方法で250×10−６を越えることを特徴とするセメント組成物。
【請求項２】
請求項１記載のセメント組成物を用いて促進養生することを特徴とするコンクリート硬化体の製法。
【請求項３】
前置き時間１〜72時間、昇温速度20℃／H以下、最高温度40〜80℃、最高温度の保持時間２〜６時間の条件下で蒸気養生した後、脱型して促進養生とすることを特徴とする請求項２記載のコンクリート硬化体の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、初期養生時に大きい膨張量が得られ、長期間安定した膨張量が得られ、高膨張で高強度のセメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来から、膨張材は、その使用量をコンクリート１m3当たり35〜80kgと多くして拘束膨張量が250×10-6を越える膨張量でケミカルプレストレスを導入する、ヒューム管、鋼管ライニング、矢板、及びボックスカルバート等のコンクリート二次製品の製造に利用されている。
【０００３】
また、通常のコンクリート硬化体は、圧縮強度の１割程度の引張強度しかなく、ひび割れが発生しやすいものであるが、ひび割れ耐力を上げる方法として、鉄筋、鋼管、エンプラ、及び炭素繊維等を併用し、コンクリートの膨張力を鉄筋等に伝え、鉄筋等には引張力を与え、コンクリート硬化体には反力の圧縮力を付与する方法が試みられている。そして、コンクリート硬化体の拘束膨張量が250×10-6以下ではひび割れ耐力の向上が少なく、乾燥収縮により膨張量が減少することも考えられ、250×10-6を越える量の拘束膨張量をコンクリート硬化体に与えて、積極的にケミカルプレストレスを導入するものである。しかしながら、これらの方法では、特に低水セメント比のコンクリートでは、初期養生時に安定した大きな膨張量が得られず、膨張材の膨張が蒸気養生終了後や所定の型枠設置期間後も長期にわたり継続し、鉄筋拘束が弱い部分や、鉄筋の降伏点以上の膨張量で膨張する部分で、ひび割れや強度低下を生じる恐れがあり、高強度と高膨張の両方の性能を安定的に得るのが難しいという課題があった。
【０００４】
本発明者は、前記課題を解消すべく種々検討した結果、特定の材料を使用することによって、前記課題を解消できるという知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、普通ポルトランドセメント及び早強ポルトランドセメントからなる群より選ばれる１種以上の単位量250〜600kg/m３のセメント、単位量35〜100kg/m３のカルシュウムサルホアルミネート系膨張材、単位量１〜10kg/m３であり20℃の冷水可溶分５〜90重量％のデキストリン、セメントと膨張材からなる結合材100重量部に対して100〜700重量部であり粗骨材及び細骨材からなる群より選ばれる１種以上の骨材、セメントと膨張材からなる結合材100重量部に対して固形分換算で0.01〜0.352重量部でありポリアルキレン基と酸無水物基を有するポリカルボン酸系減水剤、及び、セメントと膨張材からなる結合材100重量部に対して20〜30重量部の水を含有してなり、その硬化体の促進養生直後の膨張量が、拘束膨張試験方法で250×10−６を越えることを特徴とするセメント組成物であり、該セメント組成物を用いて促進養生することを特徴とするコンクリート硬化体の製法であり、前置き時間１〜72時間、昇温速度20℃／H以下、最高温度40〜80℃、最高温度の保持時間２〜６時間の条件下で蒸気養生した後、脱型して促進養生とすることを特徴とする該コンクリート硬化体の製法である。
【０００６】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００７】
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や早強ポルトランドセメントが挙げられる。
普通ポルトランドセメントは、単にセメントの名前で親しまれている全国で最も多く使用されており、早強ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメントより初期強度発現性に優れたエーライトの含有量を多くすること、粉末度を高くすることで短い期間に強さを発揮するようにしたセメントで、コンクリート製品工場や寒冷地の工事などに使用されている。
セメントの使用量は、単位量として250〜600kg/m3が好ましい。250kg/m3未満では安定した膨張量が得られない場合があり、600kg/m3を越えると収縮量が大きくなりひび割れが発生しやすくなる場合がある。
【０００８】
本発明の拘束膨張試験方法とは、JIS A 6202コンクリート用膨張材付属書２膨張コンクリートの拘束膨張及び収縮試験方法によるものである。
【０００９】
本発明で使用する膨張材としては、カルシウムサルホアルミネート系膨張材等があり、二次製品で使用されている通常タイプや、マスコン用水和熱抑制タイプと通常タイプの併用使用が可能である。
膨張材の粒度は特に限定されるものではないが、通常、2,000〜4,000cm2/gが好ましい。2,000cm2/g未満では未反応物が長期間残存し、耐久性が低下する場合があり、4,000cm2/gを越えると水和反応が早く、所定の膨張が得られない場合がある。
膨張材の使用量は、単位量として35〜100kg/m3が好ましく、40〜80kg/m3がより好ましい。35kg/m3未満では250×10-6以上の膨張量が得られない場合があり、100kg/m3を越えると膨張量が大きすぎて強度が低下する場合がある。
【００１０】
本発明で使用するデキストリンとは、それ自身は膨張作用を有しないが膨張材と併用することにより、蒸気養生終了時、特に、コンクリート硬化体の促進養生終了時に膨張力を大きくさせるものである。また、水和熱抑制剤としても使用でき、マスコンクリートにおけるセメントの水和に伴う発熱を抑制し、発熱に伴う硬化コンクリートの温度ひび割れを防止するために使用できる。具体的には、冷水可溶分５〜90重量％のデキストリン、冷水可溶分を取り除いたデキストリン粉粒体等いずれも使用可能であるが、蒸気養生を行った時に、膨張材の膨張量が大きくなり、その後の長期間の水中養生でも膨張が小さいデキストリンが特に望ましい。
デキストリン（以下、膨張助剤という）の使用量は、単位量で１〜10kg/m３が好ましく、２〜５kg/m３がより好ましい。１kg/m３未満では膨張材の膨張量が大きくなる効果が少なく、10kg/m３を越えても効果が増加せず、強度低下を生じる場合がある。
膨張助剤の使用方法は特に限定されることはなく、単独に添加しても、セメントや膨張材にあらかじめ混合しても使用可能である。
【００１１】
本発明で使用する骨材としては、川砂、陸砂、砕砂、及び海砂等の細骨材や、川砂利、陸砂利、砕石、及び人工軽量骨材等の粗骨材をいい、通常のコンクリートに使用できるものであれば特に限定されるものではない。
骨材の使用量は、セメントと膨張材からなる結合材100重量部に対して、100〜700重量部が好ましい。100重量部未満では収縮が大きく、ひび割れが発生する場合があり、700重量部を越えると流動性が得られない場合がある。
【００１２】
本発明で使用する減水剤は、コンクリートの流動性を改善したり、単位水量を低減させるために使用するもので、高耐久性、高強度発現性、及び高流動性のコンクリートを得ることも可能とするものである。
減水剤としては、高性能ＡＥ減水剤、高性能減水剤、及びＡＥ減水剤が使用可能である。具体的には、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物系、メラミンスルホン酸のホルマリン縮合物系、ポリスチレンスルホン酸塩系、ヒドロキシポリアクリレート、α,β−不飽和ジカルボン酸とオレフィンの共重合体、ポリエチレングリコールモノアルケニルエーテルとマレイン酸系単量体、メタクリル酸単量体から導かれる共重合体、及びスチレン−アクリル酸エステル−マレイン酸系共重合体等のポリカルボン酸系、並びに、変性リグニンスルホン酸化合物等が挙げられ、一部架橋反応で高分子化したものを含みこれらのうちの一種又は二種以上の使用が可能である。これらのうち、ポリカルボン酸系減水剤、特に、分子中のオキシエチレン単位が10〜60モル存在するポリカルボン酸系減水剤が、低水結合材比でのフレシュコンクリートの作業性が良好となる、高い脱型強度が得られる、及び大きく長期間安定なケミカルプレストレスが得られるなどの面から好ましい。
減水剤の使用量は、結合材100重量部に対して、固形分換算で0.01〜４重量部が好ましく、0.05〜３重量部がより好ましい。0.01重量部未満では所定の流動性が得にくく、４重量部を越えてくると分離や強度不足を生じる場合がある。
【００１３】
本発明で使用する水量は特に限定されるものではないが、結合材100重量部に対して、20〜80重量部が好ましい。20重量部未満では膨張が著しく遅れる場合があり、80重量部を越えると長期にわたる耐久性が低下する場合がある。
【００１４】
セメント、膨張材、膨張助剤、骨材、及び減水剤等使用材料の混合方法は、均一に混合できれば特に限定されるものではなく、モルタルを練り上げてから粗骨材を投入し混合する方法、使用材料をほとんど同時に投入して混合する方法などが可能である。また、膨張材と膨張助剤を混合し使用することや膨張助剤をスラリー状で混合し使用することも可能である。
【００１５】
本発明では、脱型までの養生期間の短縮、材齢初期における強度の増加、あるいは、膨張促進の面から促進養生することが好ましい。
ここで、促進養生とは、蒸気養生やセメントの水和熱を断熱材等で保温し、養生温度を常温以上に上げる養生方法である。
促進養生は、例えば、前置き時間１〜72時間、昇温速度20℃／H以下、最高温度40〜80℃で行うことが好ましい。
最高温度の保持時間は、セメントの種類、配合、及び製造品により異なるが、通常２〜６時間である。
最高温度保持後の徐冷は、蒸気供給量や断熱材の厚さ調整などにより放熱して行われ、その速度は10℃／H以下が好ましい。
脱型は、コンクリートと室温との温度差が15℃以下であれば特に制限されるものではない。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実験例に基づいてさらに説明する。
【００１７】
実験例１
セメントと膨張材からなる結合材の単位量を550kg/m3とし、表１に示す量の膨張材、膨張助剤、並びに、結合材100重量部に対して、148重量部の細骨材と159重量部の粗骨材をミキサに投入し、10秒間空練りし、その後、水29重量部と減水剤ＰＣを、固形分換算で0.2重量部投入し、90秒間練り混ぜ、コンクリートを調製した。スランプは12±２cm、空気量は2.0±0.5％、コンクリート温度は25℃であった。
調製したコンクリートを成形し、初期養生として、前置き５時間、昇温速度15℃／Ｈ、60℃で蒸気養生を行い、８時間後徐冷、材齢１日後に脱型し、20℃の水中養生を行った。そのコンクリート硬化体の膨張量、安定性、及び作業性を試験した。結果を表１に併記する。なお、作業性は良好であった。
【００１８】
＜使用材料＞
セメントＮ：普通ポルトランドセメント、市販品
セメントＨ：早強ポルトランドセメント、市販品
膨張材    ：カルシュウムサルホアルミネート系膨張材、市販品
膨張助剤  ：20℃の溶解成分が20重量％デキストリン、市販品
減水剤ＰＣ：ポリアルキレン基と酸無水物基を有するポリカルボン酸系減水剤、市販品
細骨材    ：陸砂、５mm下、比重2.70
粗骨材    ：砕石、Gmax20mm、比重2.60
【００１９】
＜測定方法＞
スランプ  ：JIS A 1101に準じ測定
空気量    ：JIS A 1128に準じて測定
膨張量    ：JIS A 6202 Ｂ法に準じ測定、直後は、蒸気養生直後、２年後は蒸気養生後に水中養生を行い２年後に測定
安定性    ：蒸気養生後に水中養生を行い、（２年後の膨張量）／（蒸気養生直後の膨張量）が1.7以下を良好、２以上を不良とする
【００２０】
【表１】
0004610028.tif 000002
【００２１】
実験例２
セメントＮ、膨張材、及び膨張助剤の単位量を各々485kg/m3、65kg/m3、及び２kg/m3とし、減水剤を表２に示すように配合したこと以外は実験例１と同様に行い、膨張量、乾燥収縮量、及び作業性を試験した。結果を表２に併記する。
【００２２】
＜使用材料＞
減水剤ＮＳ：ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物系減水剤、市販品
【００２３】
＜測定方法＞
乾燥収縮量：膨張量と同様に測定、脱型後、20℃、60％ＲＨで養生し、３ケ月後の乾燥収縮量を測定
作業性    ：良好はフレッシュコンクリートの粘性が低く、取り扱いが良好なもの、不良はフレッシュコンクリートの粘性が高く、測定や供試体作製に時間がかかるもの
【００２４】
【表２】
0004610028.tif 000003
【００２５】
実験例３
表３に示す配合と、膨張助剤の単位量を２Kg/m3としたこと以外は実験例１と同様に行い、膨張量と圧縮強度を測定した。結果を表３に併記する。
【００２６】
＜測定方法＞
圧縮強度  ：蒸気養生後、水中養生を行いJIS A 1108に準じて２年後に測定
【００２７】
【表３】
0004610028.tif 000004
【００２８】
【発明の効果】
本発明の膨張コンクリートは、材齢初期に大きな膨張量が得られ、膨張量が長期にわたり安定し、膨張による強度低下やひび割れが無く、ケミカルプレストレスを安定的に利用することが可能となる。