(57)【要約】【課題】生コンクリート混和剤について、施工コストを低廉に抑えながら強度・耐久性に優れたコンクリートが得られるようにする。【解決手段】生コンクリートに投入・混和して、その流動性を高めるとともに硬化後のコンクリートの強度を向上させるための粉末状の生コンクリート混和剤であって、主成分として人工ゼオライトを含有していることに加え、有効成分の一つとして高級脂肪酸誘導体を含有している、ことを特徴とする生コンクリート混和剤とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生コンクリートに投入・混和して流動性を高めるとともに硬化後のコンクリートの強度を向上させるための粉末状の生コンクリート混和剤であって、主成分として人工ゼオライトを含有していることに加え、有効成分の一つとして高級脂肪酸誘導体を含有している、ことを特徴とする生コンクリート混和剤。
【請求項２】
他の有効成分として、粉末状トルマリンを含有していることを特徴とする請求項１に記載した生コンクリート混和剤。
【請求項３】
前記人工ゼオライトは、石炭灰を原料として製造された微粉末状のものである、ことを特徴とする請求項１または２に記載した生コンクリート混和剤。
【請求項４】
他の有効成分として、界面活性剤及びアクリル酸を含有していることを特徴とする、請求項１，２または３に記載した生コンクリート混和剤。
【請求項５】
前記人工ゼオライトと前記高級脂肪酸誘導体の含有割合が、重量比で１：０．０１５〜０．０２５であることを特徴とする、請求項１，２，３または４に記載した生コンクリート混和剤。
【請求項６】
請求項１，２，３，４または５に記載した生コンクリート混和剤の所定量が、水溶性の小分け袋に封入されてなり、生コンクリートに投入することにより該生コンクリート中の水分で前記小分け袋が溶けてそのまま混和される、ことを特徴とする生コンクリート混和剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生コンクリート混和剤に関し、殊に、生コンクリートに投入して混和することにより、施工性を改善しながら硬化後の強度・耐久性を向上させるための生コンクリート混和剤に関する。  
【背景技術】
【０００２】
今日、コンクリートは土木・建築分野において恒久的な構造材として最も重要な位置を占めるに至っている。ところが、コンクリートで作成された構造物であっても、時間の経過によりクラックやひび割れが生じたり、含有物質によるアルカリ骨材反応で劣化が生じたりして、外観が損なわれるとともに強度低下をきたすという問題が生じている。
【０００３】
この問題に対し、生コンクリートを作成する際、水の割合を減らしたり高性能ＡＥ減水剤を添加したりすることにより、生コンクリートの水―セメント比を低下させて、硬化後のコンクリートの強度確保を図ることが知られている。この方法を実行することにより、仕上がったコンクリート組織を緻密なものとして、上述した問題を回避しやすいものとしている。
【０００４】
しかし、このように水―セメント比を低くした場合には、生コンクリートの流動性が低下してワーカビリティの悪化を招くことになり、施工性の低下により施工コストの高騰を招くとともに仕上り不良の頻度が高まりやすいという難点がある。また、高温環境で施工する場合には、水分が少ないためにコンクリートの硬化前に含有水分が蒸発して、表面にクラック等の不具合を生じることもある。
【０００５】
一方、特開昭６２―２１７３９号公報や特公平７−１１５８９７号公報に記載されているように、陽イオン交換体であるゼオライトを生コンクリートに添加することにより、コンクリート中に存在するアルカリ金属イオンを捕捉してアルカリ骨材反応を回避するとともに、そのポラゾン効果によりコンクリート組織の緻密化を促進させる手段も知られている。このようなゼオライトを用いた手段により、コンクリートの強度を向上させながらアルカリ骨材反応に由来する強度低下を回避しやすいものとしている。
【０００６】
ところが、この手段に用いるゼオライトは、天然物を用いる場合は原材料費が嵩みやすく、他の材料を原料とした人工ゼオライトであっても製造コストが比較的高いものとなり、且つ、セメントに対する添加量が通常５〜１０重量％以上と比較的大量に必要となる。また、このように陽イオン交換体としてのゼオライトを添加するのみでは、生コンクリートの流動性改善の観点からは未だ不充分であり、ワーカビリティの顕著な向上は期待できずに全体として施工コストが嵩む結果となってしまう。
【特許文献１】特開昭６２―２１７３９号公報
【特許文献２】特公平７−１１５８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、生コンクリート混和剤について、施工コストを低廉に抑えながら強度・耐久性に優れたコンクリートが得られるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明は、生コンクリートに投入・混和して、その流動性を高めるとともに硬化後のコンクリートの強度を向上させるための粉末状の生コンクリート混和剤であって、主成分として人工ゼオライトを含有していることに加え、有効成分の一つとして高級脂肪酸誘導体を含有している、ことを特徴とする生コンクリート混和剤とした。
【０００９】
このように、人工ゼオライトを主成分とする粉末剤としたことで、その陽イオン交換能により比較的短時間で生コンクリート中に混和されるとともに、その吸着能及びポラゾン効果でアルカリ骨材反応を抑制しながらコンクリート組織の緻密化を促進するものとなり、且つ、高級脂肪酸誘導体により発生したマイナスイオンの作用で、生コンクリート中の水分子及びセメント粒子の微粒化拡散をさらに促進しその流動性を高めて作業性を向上させながら、少量の使用でも仕上がりの緻密化を実現しやすいものとなる。
【００１０】
また、この生コンクリート混和剤において、他の有効成分として粉末状トルマリンを含有しているものとすれば、トルマリンの電気分解作用でマイナスイオンがさらに増加するため、生コンクリート中の水分子及びセメント粒子がさらに微細化しやすくなって、より緻密で強固なコンクリートを形成しやすいものとなる。
【００１１】
さらに、上述した生コンクリート混和剤において、その人工ゼオライトが石炭灰を原料として製造された微粉末状のものとすれば、従来廃棄されていた素材を有効利用するマテリアルリサイクルにより製造コストの低廉化を実現しながら、優れた陽イオン交換能を発揮可能なものとなる。
【００１２】
さらにまた、上述した生コンクリート混和剤において、他の有効成分として界面活性剤及びアクリル酸を含有していることを特徴とするものとすれば、親水性が高まることによる保水力でブリーディングやクラックの発生を回避しながら、上述した機能をより確実に発揮しやすいものとなる。
【００１３】
加えて、上述した生コンクリート混和剤において、人工ゼオライトと高級脂肪酸誘導体の含有割合が、重量比で１：０．０１５〜０．０２５であることを特徴とするものとすれば、作業性の向上とコンクリートの強度・耐久性の改善のバランスに優れたものとなる。
【００１４】
さらに加えて、上述した生コンクリート混和剤の所定量が水溶性の小分け袋に封入されてなり、生コンクリートに投入することによりその生コンクリート中の水分で小分け袋が溶けてそのまま混和される、ことを特徴とするものとすれば、取り扱いに極めて便利であるとともに、投入量の設定・調整が容易且つ確実なものとなる。
【発明の効果】
【００１５】
人工ゼオライトを主成分とし、高級脂肪酸誘導体を有効成分の一つとして含有した本発明によると、少量の使用でも作業性が向上するとともに硬化後の組織が緻密なものとなり、施工コストを低廉に抑えながら強度・耐久性に優れたコンクリートが得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。本実施の形態の生コンクリート混和剤は、ミキサ等の混練手段で混練している生コンクリートに投入・混和させ、その流動性を改善して作業性を良好にするとともに、硬化後のコンクリートの強度・耐久性を向上させるものであり、人工ゼオライトを主成分とし、他の有効成分として高級脂肪酸誘導体を含有している点を特徴とする微粉末状の混和剤であり、生コンクリート４〜５ｍ3当たり１０ｇ程度の少量使用を想定したものである。
【００１７】
即ち、人工ゼオライトは陽イオン交換能に優れた物質として知られているが、比較的短時間で生コンクリート中に混和され、また、その吸着能及びポラゾン効果によりアルカリ骨材反応やクラック等の発生を抑制しながらコンクリートの緻密化を促進する機能に優れているからである。この人工ゼオライトとしては、製造コストの低廉化及び陽イオン交換能の高さの観点から、従来は殆ど廃棄されていた石炭灰を処理することで得られるフライアッシュゼオライトが好適である。この場合、微粉末状で粒子径の比較的揃ったもの（平均粒径２０μｍ前後）を使用することが、生コンクリートにおける拡散性・硬化後の緻密性の観点から推奨される。
【００１８】
さらに、人工ゼオライトのタイプとしては、カルシウム型（高カルシウム置換型）のものが好適であるが、ナトリウム型のものであっても実施可能である。これは、本実施の形態の生コンクリート混和剤は、後述するようにセメントに対する使用量が少なく抑えられる関係から、ナトリウム混入によるコンクリートの耐久性低下を考慮する必要性が少ないからである。
【００１９】
そして、本発明の生コンクリート混和剤においては、高級脂肪酸誘導体を有効成分の一つとして含有している点がポイントとなっている。即ち、この高級脂肪酸誘導体を混入することで発生するマイナスイオンの作用により、生コンクリート中の水分子及びセメント粒子の微粒化拡散が促進され、流動性を高めて作業性を向上させながら仕上がりの緻密化に有効に作用するからである。尚、高級脂肪酸誘導体の含有量としては、人工ゼオライトと高級脂肪酸誘導体の割合として、重量比で１：０．０１５〜０．０２５とすることにより、作業性の改善とコンクリートの強度・耐久性の改善のバランスに優れたものとなる。
【００２０】
さらに、他の有効成分として、粉末状トルマリン、界面活性剤、アクリル酸を各々適当量ずつ含有させることが好ましい。即ち、粉末状トルマリンはその電気分解作用でマイナスイオンを発生させ水分子及びセメント粒子をさらに微細化させる機能を発揮し、界面活性剤もマイナスイオンを発生しながらアクリル酸とともに保水作用を発揮するものであり、例えば高温乾燥時のクラックの発生や白華現象を防止する機能を発揮するからである。
【実施例】
【００２１】
以下に、本発明の生コンクリート混和剤の実施例について詳細に説明する。上述の実施の形態と同様に作成した本発明の生コンクリート混和剤を、実際に生コンクリートに混和して得たコンクリートと、これを混和していない対照例のコンクリートについて、各種試験を実施してその結果を比較した。
【００２２】
［試料の作成］
（生コンクリート混和剤：１０ｇ当たり）Ａ：微粒子状人工ゼオライト（製品名：ｆＡゼオライト、前田建設社製、平均粒子径：約２０μｍ）９．５ｇ、Ｂ：高級脂肪酸誘導体０．２ｇ、Ｃ：粉末状トルマリン、アクリル酸、界面活性剤、各々０．１ｇ、Ａ，Ｂ，Ｃを混ぜ合わせて粉末状にした。
（生コンクリート）Ａ：３種類のポルトランドセメント（宇部三菱製、太平洋製、住友大阪製）を各々同量混合した。Ｂ：骨材（細骨材は大井川水系の粒度０．１５〜５．０ｍｍ粗粒率２．８５の砂、荒骨材は青梅産の粒度５．０〜２５．０ｍｍ粗粒率６．７０の砕石２００５Ａ）Ｃ：練り混ぜ水（イオン交換水）、Ａ，Ｂ，Ｃを用い、ＪＩＳ  Ａ  １１３８（試験室におけるコンクリートの作り方）に従い、スランプを８±１ｃｍ、単位セメント量３００ｋｇ／ｍ3、細骨材率４６％、水セメント比６１．３％とした（強制練りミキサで５０リットル作成）。
（本発明）：上記生コンクリート（５０リットル）に生コンクリート混和剤を０．１ｇ（１ｍ3当たり２ｇ換算）投入し、１５秒間練り混ぜて作成した。
（対照例）：上記生コンクリートに生コンクリート混和剤を投入しないもの。
【００２３】
［試験１：長さ変化試験］長さ変化試験は、ＪＩＳ  Ａ  １１２９−１（モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法―第一部：コンパレータ法）に従って実施した。基長の測定は材齢７日で行い、試料を水中から取り出した直後に測定した。基長測定後、温度２０±２℃、相対湿度６０±５％の試験室内に保存し、長さ変化及び質量変化の測定を行った。保存期間は２６週間とした。
【００２４】
尚、各試料は、ＪＩＳ  Ａ  １１１５（フレッシュコンクリートの試料採取方法）及びＪＩＳ  Ａ  １１３２（コンクリート強度試験用供試体の作り方）に従って作成、１００ｍｍ×１００ｍｍ×４００ｍｍの角柱状とし、成型後の試料は、約２４時間で脱型したものを温度２０±１℃の水中で材齢７日まで養生した。
【００２５】
（結果）図１は、保存期間と長さ変化の関係を表すグラフを示しており、上段が対照例のコンクリートであり、下段が本発明の生コンクリート混和剤を混和したコンクリートである。グラフから分かるように、両者の間に顕著な差は見られなかった。一方、図２は、保存期間と質量変化の関係を表すグラフを示しており、上段が対照例のコンクリートであり、下段が本発明の生コンクリート混和剤を混和したコンクリートである。これも同様に両者の間に顕著な差は見られなかった。
【００２６】
［試験２：圧縮強度試験］圧縮強度試験は、ＪＩＳ  Ａ  １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）に従って行った。試料の材齢は７日、２８日とした。試験用の試料は、ＪＩＳ  Ａ  １１１５（フレッシュコンクリートの試料採取方法）及びＪＩＳ  Ａ  １１３２（コンクリート強度試験用供試体の作り方）に従って作成、その形状・寸法は、φ１００ｍｍ×２００ｍｍの円柱状とし、成型後の試料は材齢２日で脱型したのち、試験材齢（７日及び２８日）まで温度２０±１℃の水中で養生した。
【００２７】
（結果）試験結果を以下の表１に示す。材齢７日で対照例のコンクリートが平均２６．８Ｎ／ｍｍ2であったのに対し、本発明の生コンクリート混和剤を混入したものは平均２７．７Ｎ／ｍｍ2であった。材齢２８日では、対照例のコンクリートが平均３８．３Ｎ／ｍｍ2であったのに対し、本発明のものは平均４０．２Ｎ／ｍｍ2であった。  
【００２８】
【表１】
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【００２９】
この２つの試験結果から、本発明の生コンクリート混和剤を投入・混和してなるコンクリートは、混和していない通常のコンクリートと比較して、長さ・重量変化の観点において殆ど変わらず、強度の観点では顕著に改善されていたことが分かった。
【００３０】
［試験３：スランプ経時変化試験］
上述した各試験とほぼ同様に作成した生コンクリートに、本発明の生コンクリート混和剤を混入したものと、混入しないもののスランプ経時変化試験を行い、生コンクリートの流動性向上機能について検証した。尚、生コンクリートの配合は、２４−１５−２５（ＪＩＳ  Ａ  ５３０８）とし、スランプは１５ｃｍ程度に調整したものを用いた。
【００３１】
（結果）図３は試験結果のグラフを示している。このグラフより、本発明の生コンクリート混和剤を投入・混和した生コンクリートは、投入していない対照例と比べて流動性（頂部の低下量）が大きく、時間の経過（９０分）によりその差がさらに拡大した。従って、本発明の生コンクリート混和剤を混和することにより生コンクリートの流動性が高めることができ、比較的長時間これを維持することが可能となるため、コンクリート打設等の施工時における作業性を大きく改善することが期待される。
【００３２】
尚、この試験と同時にコンクリートのブリーディング状況を確認したが、対照例が３０ｍｌであり１００分で終了したのに対し、本発明は１５ｍｌであり１８５分で終了した。このことから、本発明の生コンクリート混和剤の投入により、コンクリートの保水機能が改善され、ブリーディングの減少に繋がったものと推察される。また、コンクリートの完全硬化後では、生コンクリート混和剤を投入した方に白華現象およびクラックは見られず、その外観は黒っぽくツルツルした感じの表面となってコンクリート組織が緻密になっていることが確認された。従って、酸性雨等の耐久性を低下させる原因物質がコンクリート内部に浸透しにくくなってその耐久性の向上効果が期待できるものである。
【００３３】
これらの各試験結果から、本発明の生コンクリート混和剤を生コンクリートに投入・混和することにより、その流動性を改善して作業性の向上が期待できるとともに、その保水性を高めてブリーディング・中性化・アルカリ骨材反応を回避しながら収縮乾燥時のひび割れを回避しやすくする効果が確認され、さらに硬化後のコンクリートの強度及び耐久性の改善が期待されるものである。
【００３４】
尚、本発明の生コンクリート混和剤は、水溶性の小分け袋に所定量（例えば１０ｇ）封入した状態とすることにより、生コンクリートへの投入作業が容易なものとなり、且つ、投入量の設定・調整が極めて容易なものとなる。また、参考までに上述した生コンクリートの流動性改善による経済的なメリットを試算したところ、実際に土間１３０m3打設した場合、通常は３０２，４００円の費用を要する（労務費含む）のに対し、本発明の生コンクリート混和剤を使用したことにより１９６，２５０円で済むものとなって、生コンクリート混和剤の入手に費用を要しても３５％程度のコスト削減が見込まれる結果となった。
【００３５】
以上、述べたように、生コンクリート混和剤について、本発明により、施工コストの低廉化を実現しながら強度・耐久性に優れたコンクリートが得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】上段は対照例の保存期間と長さ変化の関係を表すグラフ、下段は本発明の生コンクリート混和剤を投入したコンクリートの保存期間と長さ変化の関係を表すグラフ。
【図２】上段は対照例の保存期間と重量変化の関係を表すグラフ、下段は本発明の生コンクリート混和剤を投入したコンクリートの保存期間と重量変化の関係を表すグラフ。
【図３】本発明の生コンクリート混和剤を投入したコンクリートのスランプ経時変化と、対照例のスランプ経時変化を比較するためのグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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