(57)【要約】【課題】水中不分離性コンクリートにおいて、凝結時間を短縮させる。【解決手段】セメント、骨材、減水剤、及び、水中不分離性混和剤を、海水を含んだ練り混ぜ水で練り混ぜる。その際、セメント、骨材、及び、減水剤を、真水で練り混ぜたベースコンクリートに、水中不分離性混和剤を海水に添加したスラリーを混合して練り混ぜることが好ましい。そして、スラリーには、凝結時間を短縮するための薬剤として亜硝酸塩系混和剤を添加することが好ましい。【選択図】図１
2013177276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、骨材、減水剤、及び、水中不分離性混和剤を、海水を含んだ練り混ぜ水で練り混ぜたことを特徴とする水中不分離性コンクリート。
【請求項２】
凝結時間を短縮するための薬剤として亜硝酸塩系混和剤が添加されていることを特徴とする請求項１に記載の水中不分離性コンクリート。
【請求項３】
セメント、骨材、及び、減水剤を、真水で練り混ぜたベースコンクリートに、水中不分離性混和剤を前記海水に添加したスラリーを混合して練り混ぜたことを特徴とする水中不分離性コンクリート。
【請求項４】
前記ベースコンクリートと前記スラリーの少なくとも一方に、凝結時間を短縮するための薬剤として亜硝酸塩系混和剤が添加されていることを特徴とする請求項３に記載の水中不分離性コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中への打設に適した水中不分離性コンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
橋脚や橋台などのコンクリート構造物を水中に構築する際、コンクリートを水中に打設することがある。水中への打設に適したコンクリートとして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充填性が良好なため充填にバイブレータを必要としない。また、水に溶け難いため汚濁の発生を抑制した施工が可能である。
【０００３】
水中不分離性コンクリートとしては、例えば特許文献１に記載されているように、水中不分離性混和剤をベースコンクリートに添加して練り混ぜたものが知られている。この水中不分離性混和剤としては、ポリビニルアルコールやカルボキシメチルセルロースなどの高分子材料が用いられている。また、ベースコンクリートとしては、通常の配合よりも単位セメント量と減水剤の添加量が多いものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２６５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
減水剤の添加量が多いこと、及び、水中不分離性混和剤の特性から、水中不分離性コンクリートは、通常のコンクリートよりも凝結に時間を要してしまう傾向がある。このため、打設した水中不分離性コンクリートの凝結前に水の流れが生じてしまうと、コンクリートの流失が生じてしまう虞がある。例えば、水門付近の水中にコンクリート構造物を構築する場合には、開門による流水、又は、船が水門を通過する度に生じる流水により、水中に打設した水中不分離性コンクリートが凝結する前に流失してしまう虞がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水中不分離性コンクリートの凝結を短期間で終結させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的を達成するため、本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、練り混ぜ水の少なくとも一部に海水を用いることで、水中不分離性コンクリートの凝結を短期間で終結させることができるという知見を得、本発明を完成させるに至ったものである。
【０００８】
すなわち、本発明に係る水中不分離性コンクリートは、セメント、骨材、減水剤、及び、水中不分離性混和剤を、海水を含んだ練り混ぜ水で練り混ぜたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、海水を含んだ練り混ぜ水で練り混ぜを行っているので、水中不分離性コンクリートの凝結を短期間で終結させることができ、打設された水中不分離性コンクリートの流失を抑制できる。また、真水の入手が困難であって海水の入手が容易な地域では、真水の運搬に関する手間を低減でき、工事費やＣＯ２発生量を抑制できる。
【００１０】
前述の水中不分離性コンクリートにおいて、凝結時間を短縮するための薬剤として亜硝酸塩系混和剤を添加した場合には、水中不分離性コンクリートの凝結時間をより一層短縮化できる。
【００１１】
また、本発明に係る水中不分離性コンクリートは、セメント、骨材、及び、減水剤を、真水で練り混ぜたベースコンクリートに、水中不分離性混和剤を前記海水に添加したスラリーを混合して練り混ぜたことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、ベースコンクリートの練り混ぜに真水を用いているので、ベースコンクリートを練り混ぜるための機器を、他の種類のコンクリートを練り混ぜるための機器として容易に転用することができる。
【００１３】
前述の水中不分離性コンクリートにおいて、前記ベースコンクリートと前記スラリーの少なくとも一方に、凝結時間を短縮するための薬剤として亜硝酸塩系混和剤を添加した場合には、水中不分離性コンクリートの凝結時間をより一層短縮化できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、練り混ぜ水の少なくとも一部に海水を用いているので、水中不分離性コンクリートの凝結時間を短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】各試験体の配合を説明する図である。
【図２】使用材料を説明する図である。
【図３】各試験体の測定結果を説明する図である。
【図４】試験体２〜４の貫入抵抗値と凝結時間の関係を説明する図である。
【図５】試験体２〜４の圧縮強度を材齢毎に説明する図である。
【図６】水中不分離性コンクリートの製造手順を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。まず、図１に示す試験体１〜４とその配合について説明する。
【００１７】
試験体１は、ＡＥ減水剤を用いた一般的な水中不分離性コンクリートであり、比較例である。試験体２は、高性能ＡＥ減水剤を用い、真水で練り上げた水中不分離性コンクリートであり、試験体１と同じく比較例である。試験体３は、高性能ＡＥ減水剤を用い、海水で練り上げた水中不分離性コンクリートであり、第１実施例である。試験体４は、高性能ＡＥ減水剤及び硬化促進剤を用いるとともに海水で練り上げた水中不分離性コンクリートであり、第２実施例である。
【００１８】
図２に示すように、これらの試験体１〜４では、セメント、細骨材、粗骨材、水中不分離性混和剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、助剤、及び、硬化促進剤が用いられている。
【００１９】
セメントには、高炉セメントＢ種（太平洋セメント株式会社）を用いている。本実施形態では密度が３．０４ｇ／ｃｍ３の高炉セメントを用いている。陸砂は、木更津産のものを用いている。この陸砂の密度は２．６２ｇ／ｃｍ３である。粗骨材は、粗骨材２０１０と粗骨材１００５を用いている。これらの粗骨材の密度は２．６５ｇ／ｃｍ３である。
【００２０】
水中不分離性混和剤は、水中での材料分離を抑制するための材料であり、セルロース系やポリビニルアルコールなどの高分子材料が用いられている。セルロース系の材料としては、セルロースエーテルやカルボキシメチルセルロースを用いることができる。本実施形態では、信越化学工業株式会社製の商品名「アスカクリーン」を用いている。
【００２１】
ＡＥ減水剤は、ＡＥ剤と減水剤の両方の使用効果を兼ね備えた混和剤である。すなわち、ＡＥ減水剤は、コンクリート中に微細空気泡を一様に分布させる機能と、セメントの分散による減水機能とを兼ね備えている。本実施形態では、ＡＥ減水剤としてＢＡＳＦポゾリス社製の商品名「ポゾリスＮｏ．７０」を用いている。このポゾリスＮｏ．７０は、リグニンスルホン酸化合物とポリオールの複合体を主成分として含んでいる。
【００２２】
高性能ＡＥ減水剤は、空気連行性をもち、ＡＥ減水剤よりも高い減水性能及び良好なスランプ保持性能をもつ混和剤である。本実施形態では、高性能ＡＥ減水剤としてＢＡＳＦポゾリス社製の商品名「レオビルドＳＰ−８ＳＶ」を用いている。このレオビルドＳＰ−８ＳＶは、ポリカルボン酸エーテル系の化合物を主成分として含んでいる。
【００２３】
助剤は、水中不分離性コンクリートの流動性を高めるために用いられる混和剤である。本実施形態では、助剤としてＢＡＳＦポゾリス社製の商品名「グレニウム９３０」を用いている。このグレニウム９３０は、芳香族エーテル系縮合物とオキシカルボン酸化合物の複合体を主成分として含んでおり、セメント成分を分散させる機能を有している。
【００２４】
硬化促進剤は、セメントの水和を早め、初期材齢の強度発現を大きくするために用いられる混和剤である。本実施形態では、硬化促進剤として太平洋マテリアル株式会社製の商品名「ラスナイン」を用いている。このラスナインは、亜硝酸塩系混和剤の一種であり、多価アルコールニトロエステルを主成分として含んでいる。なお、ラスナインは、本来防錆剤として用いられるものであるが、本実施形態では硬化促進剤として用いている。
【００２５】
図１に示すように、各試験体１〜４において、目標とするスランプフロー（目標フロー）を５５±３ｃｍ、水セメント比（Ｗ／Ｃ）を６６．５％、細骨材率（ｓ／ａ）を４０％とした。これに伴い、セメントの単位量は３６１ｋｇ／ｃｍ３、水の単位量は２４０ｋｇ／ｃｍ３、水中不分離性混和剤の単位量は２．５ｋｇ／ｃｍ３とした。なお、図１では、水の単位量が上下２段に分かれて記載されている。上段の単位量はベースコンクリートの練り混ぜ時の単位量を示し、下段の単位量は水中不分離性混和剤を含むスラリー作製時の単位量を示している。
【００２６】
試験体１では、単位量３６１ｋｇ／ｃｍ３のセメントとセメント量の０．２５％のＡＥ減水剤とを単位量２１５ｋｇ／ｃｍ３の真水で練り混ぜてベースコンクリートを作製した。また、単位量２．５ｋｇ／ｃｍ３の水中不分離性混和剤とセメント量の０．５％の助剤と単位量２５ｋｇ／ｃｍ３の真水とでスラリーを作製した。そして、ベースコンクリートにスラリーを混合することで、試験体１のフレッシュコンクリートを得た。
【００２７】
試験体２では、単位量３６１ｋｇ／ｃｍ３のセメントとセメント量の０．３０％の高性能ＡＥ減水剤とを単位量２１５ｋｇ／ｃｍ３の真水で練り混ぜてベースコンクリートを作製した。また、単位量２．５ｋｇ／ｃｍ３の水中不分離性混和剤とセメント量の１．０％の助剤と単位量２５ｋｇ／ｃｍ３の真水とでスラリーを作製した。そして、ベースコンクリートにスラリーを混合することで、試験体２のフレッシュコンクリートを得た。
【００２８】
試験体３では、単位量３６１ｋｇ／ｃｍ３のセメントとセメント量の０．３０％の高性能ＡＥ減水剤とを単位量１６０ｋｇ／ｃｍ３の真水で練り混ぜてベースコンクリートを作製した。また、単位量２．５ｋｇ／ｃｍ３の水中不分離性混和剤とセメント量の１．０％の助剤と単位量８０ｋｇ／ｃｍ３の海水とでスラリーを作製した。そして、ベースコンクリートにスラリーを混合することで、試験体３のフレッシュコンクリートを得た。
【００２９】
試験体４では、試験体３と同じ手順でベースコンクリートを作製した。また、単位量２．５ｋｇ／ｃｍ３の水中不分離性混和剤とセメント量の１．０％の助剤と単位量８ｋｇ／ｃｍ３の硬化促進剤と単位量８０ｋｇ／ｃｍ３の海水とでスラリーを作製した。そして、ベースコンクリートにスラリーを混合することで、試験体４のフレッシュコンクリートを得た。
【００３０】
上記試験体３，４において、ベースコンクリートの作製に用いる真水は、単位水量が単位量１６０ｋｇ／ｃｍ３に定められている。この単位水量は、セメント等を練り混ぜるために必要な最低量に相当する。従って、試験体３，４は、最低限の単位水量とした真水でベースコンクリートを作製し、水分の不足量をスラリー側の海水で補って作製したものといえる。
【００３１】
各試験体１〜４のフレッシュコンクリートを作製した後、それぞれの試験体についてスランプフロー、空気量、コンクリート温度、凝結時間、圧縮強度の測定を行った。ここで、スランプフローの測定はJIS A 1150、空気量の測定はJSCE-F513、コンクリート温度の測定はJIS A 1156、凝結時間の測定はJIS A 1147、圧縮強度の測定はJSCE-F504、及び、JIS A 1108に即して行った。
【００３２】
なお、スランプフロー、空気量、コンクリート温度の測定に関し、試験体１〜３については、フレッシュコンクリートの練り混ぜ後から５分経過したものと、３０分経過したもののそれぞれについて行った。また、試験体４については、これらのものに加えて、６０分経過したものについても行った。試験結果を図３〜図５に示す。
【００３３】
図３に示すように、スランプフローに関し、比較例の試験体１，２及び実施例の試験体３，４の何れも５６ｃｍ〜５８ｃｍの範囲内であり、目標フローを満たしている。このため、各実施例の水中不分離性コンクリートは、比較例の水中不分離性コンクリートと同程度の充填性を備えているといえる。空気量に関して、試験体３，４では３．９％〜３．２％の範囲内であった。試験体１，２の空気量が３．７％〜３．０％であることを考慮すれば、空気量に関しても各実施例は比較例と同程度であるといえる。コンクリート温度に関して、試験体３，４では２２℃〜２１℃の範囲であった。試験体１，２のコンクリート温度が２２℃であることを考慮すれば、コンクリート温度に関しても各実施例は比較例と同程度であるといえる。
【００３４】
図３及び図４に示すように、凝結時間に関し、実施例１の試験体３は始発が１２時間５５分、終結が１４時間５５分であった。これに対し、比較例の試験体２では始発が１５時間００分、終結が１７時間４５分であった。試験体３は試験体２よりも、始発が２時間早くなり、終結が２時間５０分早くなった。試験体３と試験体２は、セメント等の構成成分については同じであり、スラリーの作製に海水を用いている点で相違している。このため、スラリーの作製に海水を用いることで、水中不分離性コンクリートの凝結を早期に開始させ、かつ、凝結時間を短縮させることができるといえる。
【００３５】
さらに、実施例２の試験体４は始発が１０時間４０分、終結が１２時間５０分であった。このように、試験体４は試験体２よりも、始発が４時間２０分間早くなり、終結が４時間５５分早くなった。試験体４と試験体２は、スラリーの作製に海水を用いている点、及び、硬化促進剤として亜硝酸塩系混和剤を添加している点で相違している。このため、スラリーの材料に亜硝酸塩系混和剤を添加し、海水を用いて作製することで、水中不分離性コンクリートの凝結をより早期に開始させ、かつ、凝結時間をより短縮させることができるといえる。
【００３６】
図３及び図５に示すように、圧縮強度に関し、材齢７日における気中作製の圧縮強度は、試験体２で２３．７Ｎ／ｍｍ２、試験体３で２７．２Ｎ／ｍｍ２、試験体４で２４．５Ｎ／ｍｍ２であった。水中作製の圧縮強度は、試験体２で１９．３Ｎ／ｍｍ２、試験体３で２２．５Ｎ／ｍｍ２、試験体４で２０．７Ｎ／ｍｍ２であった。
【００３７】
そして、材齢２８日における気中作製の圧縮強度は、試験体２で３１．０Ｎ／ｍｍ２、試験体３で３３．３Ｎ／ｍｍ２、試験体４で３２．２Ｎ／ｍｍ２であった。水中作製の圧縮強度は、試験体２で２５．６Ｎ／ｍｍ２、試験体３で２８．８Ｎ／ｍｍ２、試験体４で２８．１Ｎ／ｍｍ２であった。また、材齢２８日における水中気中強度比は、試験体２で８２．３％、試験体３で８６．５％、試験体４で８７．３％であった。
【００３８】
このように、圧縮強度に関しては、実施例の試験体３，４の方が比較例の試験体２よりも若干高い強度を示す結果となった。また、水中気中強度比に関しては、試験体３，４の方が試験体２よりも４．２％〜５．０％増加した。これらのことから、実施例の試験体３，４を用いて構造物を構築しても十分な強度が得られるといえる。
【００３９】
以上の実験結果より、試験体３，４の水中不分離性コンクリートは、海水を用いて練り混ぜたスラリーをベースコンクリートに混合することで作製されているので、凝結を早期に終了させることができ、打設された水中不分離性コンクリートの流失を抑制できることが確認できた。さらに、試験体４の水中不分離性コンクリートは、亜硝酸塩系混和剤からなる硬化促進剤がスラリーに添加されているので、凝結の始発及び凝結時間をより一層短縮化できることが確認できた。
【００４０】
ここで、凝結を早期に終了させることができた理由について検討する。第１に、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）の生成による水和の促進作用が考えられる。例えば、海水中の塩分（塩化ナトリウム）が、セメント由来のカルシウム分と反応することで塩化カルシウムが生成され、この塩化カルシウムによってセメントの水和反応が促進されたことが考えられる。
【００４１】
第２に、水酸化物イオンの濃度上昇に起因する高炉スラグの反応促進作用が考えられる。海水中の塩化物イオンがセメント中の未水和のアルミン酸三石灰と反応すると固定される（フリーデル氏塩）。これに伴って水酸化物イオンが溶出し、ｐＨが上昇して高炉スラグの反応が促進されたことが考えられる。また、試験体４では、硬化促進剤に含まれる亜硝酸イオンが塩化物イオンを固定することが考えられる。この場合、水酸化物イオンの溶出がより顕著になり、高炉スラグの反応がいっそう促進されると考えられる。
【００４２】
次に、本実施形態の水中不分離性コンクリートの製造手順の一例について説明する。図６に示すように、本実施形態では、ベースコンクリートを作製するプラント１と、水中不分離性混和剤を含むスラリーを作製するスラリーミキサ４とを用いて水中不分離性コンクリートを製造している。
【００４３】
プラント１では、セメント等（高炉セメント，細骨材，粗骨材）及び高性能ＡＥ減水剤を、真水を練り混ぜ水として用いて練り混ぜることで、ベースコンクリートを作製する。このベースコンクリートは真水で練り混ぜられているので、他の種類のコンクリートを練り混ぜるための機器を容易に転用できる。
【００４４】
仮に、ベースコンクリートの作製に海水を用いた場合、海水由来の成分による悪影響が懸念されるため、ベースコンクリート専用のプラント１を準備するか、ベースコンクリートを製造する度に入念な洗浄を行う必要があり、製造コストが嵩んでしまう。この点、本実施形態ではベースコンクリートの練り混ぜに真水を用いているので、設備の共用が容易である。
【００４５】
そして、作製されたベースコンクリートは、生コン車２のアジテータドラム３に注入され、スラリーミキサ４が設置された現場へ運搬される。
【００４６】
現場ではスラリーミキサ４によってスラリーが作製される。例えば、海水用ポンプ５で汲み上げられた海水と、水中不分離性混和剤と、助剤と、硬化促進剤とがスラリーミキサ４に投入され、これらの材料が攪拌されることでスラリーが作製される。そして、作製されたスラリーは、スラリーポンプ６によってアジテータドラム３に注入され、このアジテータドラム３を高速回転することによりベースコンクリートと混合される。
【００４７】
この製造方法を採ることで、ベースコンクリートの練り混ぜ時に必要な真水の量を最低限に抑えることができ、生コン車２で運搬するベースコンクリートの量をできるだけ少なくすることができる。このため、生コン車２で消費される化石燃料の量を低減することでき、ＣＯ２発生量を抑制できる。そして、真水の入手が困難であって海水の入手が容易な地域では、真水の運搬に関する手間を低減でき、工事費を抑制できる。
【００４８】
また、スラリーミキサ４を現場付近に設置することで、海岸や河口付近の現場では海水を容易に入手できるため、海水の運搬に関する手間も低減でき、工事費を抑制できる。
【００４９】
以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。例えば、次のように構成してもよい。
【００５０】
前述の実施形態では、ベースコンクリートとスラリーを分けて作製し、現場で混合するようにしているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、各材料を海水で練り混ぜてもよい。このようにしても、海水に含まれる成分によって凝結を短期間で終結させることができる。
【００５１】
また、前述の実施形態では、硬化促進剤として亜硝酸塩系混和剤を用い、この硬化促進剤をスラリーに添加したが、ベースコンクリートに添加してもよい。すなわち、硬化促進剤は、ベースコンクリートとスラリーの少なくとも一方に添加されていればよい。
【符号の説明】
【００５２】
１…プラント，２…生コン車，３…アジテータドラム，４…スラリーミキサ，５…海水用ポンプ，６…スラリーポンプ
【図１】
2013177276.tif 000003
【図２】
2013177276.tif 000004
【図３】
2013177276.tif 000005
【図４】
2013177276.tif 000006
【図５】
2013177276.tif 000007
【図６】
2013177276.tif 000008