(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が100μｍ〜1.0mmのシリカフューム造粒品と、高性能減水剤とを含有してなり、セメント100重量部に対して、該シリカフューム造粒品が５〜12重量部、高性能減水剤が固形分換算で1.5〜2.5重量部となるように使用することを特徴とするスランプロス低減材。
【請求項２】
セメント、平均粒径が100μｍ〜1.0mmのシリカフューム造粒品、及び高性能減水剤を含有してなり、セメント100重量部に対して、該シリカフューム造粒品が５〜12重量部であり、高性能減水剤が固形分換算で1.5〜2.5重量部であるセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モルタル又はコンクリートのスランプロスを低減するスランプロス低減材及びそれを用いたセメント組成物に関する。
本発明でいうスランプロスとは、モルタルやコンクリートの流動性の低下を示し、モルタルのフローダウンも含まれる。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
現場打設の場合、生コンプラントで練混ぜたコンクリートをトラックアジテータやダンプトラックなどで工事現場まで運搬する必要がある。その際、時間の経過とともにスランプロスが大きくなり、作業性が低下するおそれがあるため、運搬時間の限度が定められており、コンクリートの練混ぜを開始してから荷卸しするまでの時間は 1.5時間以内としなければならないとされている（土木学会、コンクリート示方書）。
【０００３】
従来、モルタルやコンクリートを練混ぜる際、水セメント比を下げ、流動性を向上させるために種々の減水剤等が用いられている。なかでもポリアルキルアリルスルホン酸塩系やメラミンスルホン酸塩系などの高性能減水剤は、減水率が大きく、高強度を得るのに適しており、比較的多量に添加してもセメントの異常凝結や過遅延を生じないという特徴を有している。
しかしながら、これら高性能減水剤には比較的短時間で流動性が低下し、運搬、打設が不可能になるという課題があった。
【０００４】
他方、リグニンスルホン酸塩系やオキシカルボン酸塩系などの一般の減水剤やポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤は、モルタルやコンクリートの経時変化は小さいものの、多量に添加すると過遅延となり、強度発現が遅れるという課題があった。
そのためモルタルやコンクリートを運搬する間、スランプロスを抑制するとともに、強度発現に悪影響をきたさない材料や方法が求められていた。
【０００５】
本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究した結果、特定のスランプロス低減材を使用することにより、スランプロスを低減でき、かつ、セメントの異常凝結や過遅延を生じないことを見いだし、本発明を完成させるに至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、平均粒径が100μｍ〜1.0mmのシリカフューム造粒品と、高性能減水剤とを含有してなり、セメント100重量部に対して、該シリカフューム造粒品が５〜12重量部、高性能減水剤が固形分換算で1.5〜2.5重量部となるように使用することを特徴とするスランプロス低減材であり、セメント、平均粒径が100μｍ〜1.0mmのシリカフューム造粒品、及び高性能減水剤を含有してなり、セメント100重量部に対して、該シリカフューム造粒品が５〜12重量部であり、高性能減水剤が固形分換算で1.5〜2.5重量部であるセメント組成物である。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明において、シリカフューム造粒品を適量の高性能減水剤と併用することによりスランプの経時変化を抑制することが可能である。
【０００９】
本発明で使用するシリカフューム造粒品は、金属シリコンやフェロシリコンなどを電気炉で製造するときに発生する非晶質SiO2であるシリカフューム微粉末を造粒したものである。
造粒方法は特に限定されるものではなく、具体的には、圧縮成形法、振動造粒法、転動造粒法、攪拌造粒法、押出し成形法、噴霧造粒法、及び流動乾燥造粒法等が挙げられる。
通常、各造粒方法において、造粒を行うのに液体バインダーが用いられる。
液体バインダーとしては、水、アルコール類、トルエン、アセトン、ポリビニルアルコールやアクリル酸誘導体などの各種高分子溶液、及びメチルセルロース等のセルロース誘導体等が使用される。
また、その他のバインダーとして、アスファルトや粘土などの無機材料も使用できる。
各方法において造粒条件を変えることにより所望の粒度が得られ、市販品としては、例えば、花王社製商品名「マイクロポズ」等が挙げられる。
シリカフューム造粒品の平均粒径は50μｍ〜1.0 mmであり、80μｍ〜0.5 mmが好ましく、 0.1〜0.3 mmがより好ましい。50μｍ未満ではスランプの保持時間が短く、1.0 mmを超えると流動性が現れるまでに時間がかかり過ぎるようになり、逆に時間の経過とともにスランプアップとなってスランプのコントロールができなくなるおそれがある。
また、シリカフューム造粒品の使用量は、セメント100 重量部に対して、３〜15重量部が好ましく、５〜12重量部がより好ましい。３重量部未満ではスランプロスを低減する効果が小さく、15重量部を超えて添加すると練混ぜ直後のスランプの減少が大きくなるおそれがある。
【００１０】
本発明で使用する高性能減水剤は、ポリアルキルアリルスルホン酸塩系やメラミンスルホン酸塩系などを主成分とするものであり、具体的には、ポリアルキルアリルスルホン酸塩系として第一工業製薬社製商品名「セルフロー110P」等、花王社製商品名「マイティ100 」や「マイティ150 」など、電気化学工業社製商品名「FT-500」等、並びに、メラミンスルホン酸塩系としては昭和電工社製商品名「モルマスター10」等、日本シーカ社製商品名「シーカメントFF」等、及びポゾリス物産社製商品名「NP-20 」等が挙げられる。
高性能減水剤の使用量は、セメント 100重量部に対して、固形分換算で 0.8〜３重量部が好ましく、1.0 〜2.5 重量部がより好ましく、1.5 〜2.0 重量部が最も好ましい。0.8 重量部未満では練混ぜ直後のスランプが小さいうえにスランプを保持する効果も小さく、３重量部を超えて添加しても効果が頭打ちとなり経済的にも好ましくない。
【００１１】
本発明で使用するセメントは、普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩、及び低発熱の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを配合した各種混合セメント等が挙げられる。
【００１２】
本発明のスランプロス低減材を用いたセメント組成物により製造されたモルタルやコンクリートをトラックアジテータで低速攪拌させながら運搬する。
【００１３】
本発明において低速回転で攪拌させながら運搬することにより、荷卸しする時点で配合設計に近いスランプのコンクリートを提供することができる。
その理由については明確ではないが、運搬中、攪拌している間に高性能減水剤との相互作用によりシリカフューム粒が解砕、分散されてセメント粒子間に入り込み、ボールベアリング作用により流動性が向上することと、高性能減水剤がセメント粒子表面に吸着されて消費されることによって生ずるスランプロスが相殺されてスランプが保持されるものと考えられる。
【００１４】
【実施例】
以下、具体的に本発明を説明する。
【００１５】
なお、以下の実施例で使用する材料は下記のとおり。
＜使用材料＞
セメント  ：電気化学工業社製普通ポルトランドセメント
細骨材    ：新潟県姫川産川砂
粗骨材    ：同  天然川砂利
水        ：水道水
シリカフューム微粉末：エジプト産エファコ社製
高性能減水剤ａ：ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物系、市販品
高性能減水剤ｂ：メラミンスルホン酸塩系、市販品
【００１６】
実施例１
回転ドラム型造粒機にシリカフューム微粉末を供給すると同時に、水分量が５％になるようにスプレーで加湿して造粒し、回転時間を調節することで粒度を調整したシリカフューム造粒品を調製した。
セメント 100重量部、細骨材 135重量部、水26重量部、表１に示すシリカフューム造粒品10重量部、及び高性能減水剤ａ（固形分換算）２重量部を混合し、モルタルを練混ぜてフローを測定した。モルタルのフローとコンクリートのスランプは流動性の観点から相関が認められるものである。
モルタルの練混ぜはモルタルミキサーを用いて行い、練り鉢に砂の一部と練混ぜ水を投入して、自転140rpm、公転 62rpmの低速で攪拌しながら、セメント、シリカフューム造粒品、及び高性能減水剤ａを混合したものを30秒以内に投入し、残りの砂をさらに30秒間のうちに投入した。そのままさらに60秒間低速で練混ぜを継続した後、一旦攪拌を止めて鉢に付着したモルタルを掻き落としてから低速で60秒間練混ぜ、練混ぜ直後のフローを測定した。
トラックアジテータでコンクリートを撹拌しながら運搬することを想定して低速で攪拌を続行し、練混ぜ開始から90分後のモルタルフローを測定して混練直後のフローからの変化量を求めた。
【００１７】
＜測定方法＞
シリカフューム造粒品の平均粒径：透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により測定
フロー    ：JIS R 5201に基づいて測定、試験室内の温度は20±２℃
【００１８】
【表１】
0004446501.tif 000002
【００１９】
実験No.1-1〜1- 9よりシリカフューム造粒品の粒度によってフローの経時変化に差が生じていることがわかる。平均粒径としては50μｍ（0.05mm）〜1.0 mmが好ましく、80μｍ（0.08mm）〜0.5 mmがより好ましく、0.1mm 〜0.3 mmが最も好ましく、良好なフローの保持の仕方を示している。1.0 mmを超えると流動性が現れるまでに時間がかかり過ぎてしまい、50μm 未満ではフローの保持時間が短くなる。
【００２０】
実施例２
平均粒径 0.3mmのシリカフューム造粒品を使用し、表２に示すようにシリカフュームの配合割合を変えたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００２１】
【表２】
0004446501.tif 000003
【００２２】
実験No.2- 1 〜2- 6よりシリカフューム造粒品の使用量は、セメント 100重量部に対して、３〜15重量部が好ましく、５〜12重量部がより好ましいことがわかる。３重量部未満ではフローダウンを低減する効果が小さく、15重量部を超えて添加すると練混ぜ直後のフローの減少が大きくなる。
【００２３】
実施例３
平均粒径 0.3mmのシリカフューム造粒品10重量部を用い、表３に示すように高性能減水剤の添加量と種類を変えたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００２４】
【表３】
0004446501.tif 000004
【００２５】
実験No.3- 1 〜3- 6より高性能減水剤の使用量は、セメント 100重量部に対して、固形分換算で0.8 〜３重量部が好ましく、1.0 〜2.5 重量部がより好ましく、1.5 〜2.0 重量部が最も好ましい。0.8 重量部未満では練混ぜ直後のフローが小さく、３重量部を超えて添加してもフローを保持する効果が頭打ちとなる。
また、実験No.3- 7 からメラミンスルホン酸塩系減水剤を使用した場合にも同様に効果があることがわかる。
【００２６】
実施例４
各材料の単位量が、セメント350kg/m3、細骨材865kg/m3、粗骨材1,067kg/m3、及び水120kg/m3のコンクリート配合を用い、最大骨材寸法25mm、目標スランプ15±1.5 cm、空気量 2.0％、細骨材率45％、及び水セメント比34％のコンクリートに、平均粒径0.3 mmのシリカフューム造粒品 35kg/m3と高性能減水剤ａ7.7kg/m3を添加して、20±２℃で、二軸型強制練りミキサーを用いて１m3分のコンクリートを90秒間混練した。
混練したコンクリートをミキサーからトラックアジテータに投入して約 20rpmの回転速度で攪拌を続けた。
混練直後、30、60、及び90分経過した時点で一旦30秒間高速攪拌した後にコンクリートの一部を排出し、スランプを測定した。また、90分経過したコンクリートについてφ10×20cmの円柱供試体を作製し、標準養生を行って材齢28日の圧縮強度を測定した。結果を表４に示す。
【００２７】
【表４】
0004446501.tif 000005
【００２８】
表より90分経過してもスランプロスが小さく、かつ、強度発現性も良好であることがわかる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のスランプロス低減材を用いたセメント組成物を使用することにより、製造されたモルタルやコンクリートを、トラックアジテータで低速攪拌しながら運搬することによって運搬中に起こるスランプロスを低減でき、荷卸しする時点で配合設計に近いスランプのコンクリートを提供することが可能である。