増粘剤添加型・従来型高性能 A
E減水剤の添加量がモルタルの流動性低下の緩和効果に及ぼす影響
学籍番号 :1130099 氏名 :田中一徳

指導教員 :大内雅博

高知工科大学システム工学群建築都市デザイン専攻

要旨：低い単位セメント量であっても自己充填性を付与することが可能な増粘剤添加型高性能 AE減水剤による,モルタルの流動性低下の緩和効果を明らかにした。この流動性低下の緩和効果を模擬粗骨材によるロート速度低下度割合の比較から明らかにした。さらに,その効果の程度が,添加量に影響されていることが明らかになった。

Keywords:自己充填性 ,流動性低下度,高性能 AE減水剤 ,添加量 ,模擬粗骨材

1.はじめに自己充填コンクリートは,単位セメント(粉体)量を影響を及ぼす特性である。コンクリートが変形するた

大きくし骨材量を小さくすることで自己充填性を得

めにはモルタル相の変形が必要であるが,それと同時ている。そのため,コストが高くなるというデメリッに粗骨材どうしの接近が伴う。その際,モルタルに発トも存在する。

生する直応力σがモルタルのせん断変形抵抗性τを近年,増粘成分を添加した新型高性能 AE減水剤が開増加させる(
図-1)。その増加度合いが、フレッシュモ発された。この混和剤を用いることにより,普通コンルタルを構成する粒子の物理的特性,すなわち,セメクリートと大差ない配合で自己充填性を付与できるントや粗骨材の物理的特性,粗骨材容積比が固体粒子と言われている。

間摩擦に大きな影響を与えることが分かっている。配本研究の目的は,増粘剤を添加した高性能 AE減水剤合上の値で表現すれば,セメント及び細骨材の物理的により,従来の自己充填コンクリートと比較して単位特性や,細骨材容積比である。

セメント量低減,すなわち骨材量を多くすることが可自己充填コンクリートの配合設計では,モルタル中能であることを明らかにすることである。の細骨材容積比を従来のコンクリートよりも少なくするのは,ここで述べた粗骨材によるモルタルの流動2.仮説性低下度を低減するためである。
大内は,この粗骨材によるモルタルの流動性低下の2.1既往の研究低減効果をフレッシュモルタルの「圧力伝達特性」の本研究にて着目する「粗骨材によるモルタルの流動維持と名付けた。フレッシュモルタルには,液体とし性低下度」は,粗骨材とモルタル構成粒子間の相互作ての特性と固体粒子としての特性が併存している。フ

用により生じるものである。これは,フレッシュコン

レッシュモルタルに生じる直応力によるせん断変形

クリートが狭い間隙を通過するために変形する際に抵抗性の増大の程度が小さいことは,液体としての特1性がより強いということである。よって,これを「圧力伝達特性」と定義した。
粗骨材

モルタル70mm

σ60mm

τ

σ
τ100mm相対フロー面積比 :Gm=(d12-d02)/d02
d1=モルタルフローの直径(mm)鉄筋

d0=フローコーンの直径(100mm)
図-2フローコーンと相対フロー面積比
コンクリートの流動方向
3.2粘性の試験方法
図-1直応力σとせん断変形抵抗τ

粘性とは,モルタルまたはペーストの変形中の状態である。変形速度が大きいほど粘性が小さい。ロート

2.2 増粘剤添加型高性能 AE減水剤の効果と仮説の流下時間を利用した指標により表す(
図-3)。

増粘剤添加型高性能 A
E減水剤を用いれば,普通コンVロートにモルタルを投入し,流下時間を測定し相対クリートと同じ配合で自己充填性を付与できる。増粘ロート速度比(Rを粘性の指標とする。
m)

剤添加型高性能 AE減水剤が従来の高性能 AE減水剤に比べて異なっている点は,増粘剤が一体となっている点である。すなわち,増粘剤の付与により,フレッシュモルタル中の自由水が拘束され,細骨材容積比及び水セメント比が高くても,モルタルの適切な粘性・変形性を保つことが出来る。それ故に,粗骨材によるモルタルの流動性低下の緩和が可能である。
そこで,粗骨材によるモルタルの流動性低下の緩和効果のメカニズムが増粘剤添加型高性能 AE減水剤の相対ロート速度比 :Rm=10/t添加量に左右されていると仮説を立てた。

t=ロート流下時間(秒)図-3 ロート試験機と相対ロート速度比

3.変形性,粘性及び圧力伝達特性の試験方法

3.3 コンクリートにより自己充填性試験の問題点と本研究で用いたフレッシュモルタルの圧力伝達特性

3.1 変形性の試験方法

試験

変形性とはモルタルまたはペーストが変形可能な

フレッシュモルタルの圧力伝達特性は,粗骨材との量である。フロー試験の結果を利用した指標により表相互作用によるものであるため,フレッシュモルタルす。フローコーンにモルタルを詰め,振動を与えずにだけではなくコンクリート試験を行う必要がある。通フローの広がりを測定し相対フロー面積比(Gm)を変形

常はボックス試験が行われる。しかし,材料・時間と性の指標とする(図-2)もに手間が大きい。また,粗骨材の特性が一様でない2という問題もある。そこで,模擬粗骨材としてのガラ回かき混ぜた後,同様のロート試験を再度行う。経時

スビーズを用いたロート試験が開発された。

変化による影響を最小にするため,ロート試験機は 2

まず,フレッシュモルタルのロート速度 Rmを求める。台用いる。使用するデータは 20分後のデータとする。
そして,そのフレッシュモルタルにガラスビーズを混

これは,20分後のデータが比較的安定しているからで入してロート試験を行う。ビーズ入り相対ロート速度ある。

比を Rmbとし,RRmをフレッシュモルタルの圧力伝達mb/特性の指標とした。すなわち,1-Rmb/Rmの値が大きい

3.6 使用材料ほど粒子間の摩擦が大きいことになる。ビーズの混入使用材料を表-1に示す。

率は閉塞の余裕を見込み,モルタル容積(ビーズを含表-1 使用材料む)の 20%に設定した。

セメント (C)

3.4 練り混ぜ方法
細骨材 (S)

材料の練り混ぜにはパドルミキサを用い,練混ぜ速度は低速(自転速度 :毎分 140±5回転,公転速度 :模擬粗骨材毎分 62±5回転)にて行った。最初に空練りを 30秒行った後,本練りを 120秒行った。本研究での自己充填混和材

モルタルの練り混ぜ方法を図-4に示す。
C+S

W+SP30 秒

120 秒

C:普通ポルトランドセメント S:細骨材
W:蒸留水

SP:高性能 AE 減水剤

図-4 練り混ぜ手順

3.5 試験手順

普通ポルトランドセメント
密度3.
15g/㎤

石灰石砕砂
密度 2.68g/㎤

粗粒率 2.72

ガラスビーズ直径 10mm密度 2.55g/㎤
石灰石微粉末密度 2.70g/㎤

増粘剤添加型

グレニウム 6550

高性能 AE減(ポリカルボン酸系＋増粘水剤(SP1)剤)密度 1.058g/㎤

従来型高性能SP-8RV

AE減水剤(ポリカルボン酸系)(SP2)

密度 1.095g/㎤

従来型高性能SP-8SBs

AE減水剤(ポリカルボン酸系)(SP3)

密度 1.044g/㎤

水 W

蒸留水

外気温によるフレッシュモルタルの自己充填性への影響を除外するため,室温 20℃の恒温室内で実験を3.7 配合条件行った。また,使用材料は予め恒温室に 24時間以上静本研究では,18種類の配合で自己充填モルタルを練置した。さらに,実験によるばらつきを明らかにするった。水セメント比を高くすると,粒子間の距離が広ために,本研究ではすべての実験を 1種類につき 3回くなり,変形性が増加し,粘性が低下する。

行った。

前提条件として,モルタル中の細骨材容積比を 45%

空練りをして水を投入し,ミキサの羽を回し始めたに設定した。また,変形性の指標である相対フロー面瞬間を 0秒として、5分後と 20分後にフロー試験を行積比(Gが一定になるように高性能 AE減水剤の添加m)

い,その直後にロート試験を行う。20分後のロート試量を調整した。

験の後,容器にガラスビーズを投入し,スプーンで 203

4.ロート試験による流動性低下の緩和効果の比

1-Rmb/Rm0.50較
高性能 AE減水剤の添加量による粗骨材によるモル0.40

タルの流動性低下の緩和効果の大小を比較するため,モルタルの相対フロー面積比(Gm)をほぼ同じにして,0.30

セメントの一部を石灰石微粉末に置換することによ

0.20SP1

り,高性能 AE減水剤の添加量を調整した。(高性能 AE減水剤の添加量を SP/P(%)
で表す)

SP2SP30.10

今回の実験では,ベースとなるモルタルの他に,セメ
0.00

ントを石灰石微粉末に 25%と 50%置換したモルタルで0.00.5

1.01.5SP/P(%)

比較を行った。
実験結果をグラフに示したものが図-5と図-6であ

図-6水粉体容積比 110%,細骨材容積比 45%におけるる。一点につき 3回ずつ試験を行い,平均値と標準偏

1-Rmb/Rmと SP/Pの関係差を示した。

5.結論

増粘剤添加型高性能 AE減水剤(SP1)は添加量が多い

本研究の結果,以下のことが明らかになった。

ほど粗骨材によるモルタルの流動性低下度が小さく(1)増粘剤を添加した新型高性能 AE減水剤は,従来のなった。一方で,従来型高性能 AE減水剤(SP2,SP3)は高性能 AE減水剤に比べて粗骨材によるモルタル

図-5では増粘剤添加型高性能 AE減水剤と同様の傾向の流動性低下の緩和効果が大きくなった。

が見られたが,増粘剤添加型高性能 AE減水剤ほど大き(2)増粘剤添加型高性能 AE減水剤は,添加量が粗骨材な差はなく,図-6ではほぼ一直線となった。(
エラーバによるモルタルの流動性低下の緩和効果に影響しーが重なっている)ている。

6.今後の課題

増粘剤添加型高性能 AE減水剤は添加量により粗骨材によるモルタルの流動性低下の緩和効果が大きく左条件を同じにしたまま添加量を上げることができ右されたが,従来型高性能 AE減水剤は添加量に左右さたら,さらに粗骨材によるモルタルの流動性低下の緩れない可能性を含む結果となった。

和効果が大きくなるはずである。そこで,増粘剤を別添加することによって,増粘剤添加型高性能 AE減水剤

1-Rmb/Rm
0.50の添加量を上げて同様の試験を行う必要がある。
謝辞

0.40

本研究を進めるにあたり,大内雅博先生,
宮地日出夫先生には数多くの御助言・御指導をして頂きました。

0.30

心より御礼申し上げます。
0.20

SP1

参考文献

SP21) 岡村

SP30.10

甫 :新しいコンクリート技術の開発の方向-自己充填コンクリートの開発と実用化-,
0.00
0.0

0.5

1.0

財団法人先端建設技術センター,2005年 9月

1.5

SP/P(%)

2) 森實純也 :新型高性能 AE減水剤による自己充図-5水粉体容積比 126%,細骨材容積比 45%における填コンクリートの固体粒子間摩擦,
高知工科大1-Rmb/Rmと SP/Pの関係

学卒業論文,2012年

4