JP4316364B2 - セメント硬化体の養生方法及びセメント硬化体の乾燥収縮低減方法 - Google Patents
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Description
そして、養生によって、セメントコンクリートの水和反応が促進し、強度発現性が、また、膨張性能が向上し、乾燥収縮低減効果を発揮するものである。
しかしながら、床等、打設面の表面積が大きい場合、養生を行うことは大変な労力や費用を要するなどの課題があり、養生剤を撒布した場合も、撒布効果が得られなかったり、変色等を生じる場合があるなどの課題があった。
特に、膨張材を含有したセメント硬化体の二次製品においては、脱型後に、水中養生、撒水養生が望ましい。
また、撒水養生は、部材の内外に均一に撒水することが難しく、大量の水を消費し、冬季には水が凍結する場合が生じるという課題があった。
さらに、蒸気養生を行った場合にも、脱型時にはコンクリート温度が屋内の温度より高い場合が多く、コンクリート中の水分の飛散による膨張量の減少を生じるという課題があった。
さらに、本発明は、セメント硬化体に、合成樹脂水性分散体、水溶性樹脂、膨潤力が20ml/2g以上の高膨潤性粘土鉱物、及び架橋剤を主成分とする養生被覆剤を被覆するセメント硬化体の乾燥収縮低減方法であり、前記養生被覆剤が、水溶性樹脂と膨潤力が20ml/2g以上の高膨潤性粘土鉱物とをあらかじめ水中で混合した後に、合成樹脂水性分散体と架橋剤を混合して合成されたものである前記乾燥収縮低減方法であり、前記養生被覆剤の被覆量が固形分換算で4〜160g/m2である前記乾燥収縮低減方法であり、前記セメント硬化体が、セメントと膨張材とを含有してなる、又は、セメントと乾燥収縮低減剤とを含有してなるセメントコンクリートからなる前記乾燥収縮低減方法である。
本発明でいうセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称するものである。
また、セメント硬化体とは、セメントペースト、モルタル、コンクリートなどの硬化体を総称するものである。
なお、本発明における部や%は特に規定しない限り質量基準で示す。
本発明のセメント硬化体は、セメントと収縮低減剤を含有するセメントコンクリートからなるものが好ましい。
収縮低減剤は、壁や床スラブなどの一般建築物や、道路の拡幅に伴う一般構造物や、さらには、セメント製品にも使用され、乾燥収縮防止や硬化収縮の補償等をする用途に使用されている。
本発明では、収縮低減剤として、膨張材や乾燥収縮低減剤を使用することが、ひび割れの面から好ましい。
膨張材の粒度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積(以下、ブレーン値という)で1,500〜4,500cm2/gが好ましい。1,500cm2/g未満では未反応物が長期間残存し、耐久性を低下させる場合があり、4,500cm2/gを超えると水和反応が早く、所定の膨張性能が得られない場合がある。
膨張材の使用量は、セメント100部に対して、5〜18部が好ましい。5部未満では充分な乾燥収縮防止効果が得られない場合があり、18部を超えると膨張量が大きすぎて強度低下する場合がある。
乾燥収縮低減剤の基本構造は、ポリオキシアルキレン重合物を有し、末端に低級アルコール、フェノール、及びアミノ結合物を付加したものである。
具体的には、ポリプロピレングリコール、エチレンオキシドメタノール付加物エチレンオキシド・プロピレンオキシドブロック重合物、エチレンオキシド・プロピレンオキシドランダム重合物、グリコールのシクロアルキル基付加物、グリコールの両端にメチル基を付加した付加物、グリコールのフェニル基付加物、グリコールにメチルフェニル基を付加したブロック重合物、グリコールの両端にエチレンオキサイドメタノールを付加した付加物、及びグリコールにジメチルアミンを付加した付加物等が使用可能である。
乾燥収縮低減剤は、セメントに混和することも可能であるが、セメント硬化体に被覆して浸透させることも可能である。
セメントに混和する場合の乾燥収縮低減剤の使用量は、セメント100部に対して、1〜6部が好ましく、2〜4部がより好ましい。1部未満では所定の乾燥収縮低減効果を得ることが難しい場合があり、6部を超えると強度発現が遅れたり、乾燥収縮低減効果が頭打ちになりコストパフォーマンスが悪くなる場合がある。
乾燥収縮低減剤のセメント硬化体に被覆する使用量は、セメント硬化体50〜400g/m2が好ましく、100〜300g/m2がより好ましい。50g/m2未満では所定の乾燥収縮低減効果を得ることが難しい場合があり、400g/m2を超えると乾燥収縮低減効果が頭打ちになり作業時間がかかりコストパフォーマンスが悪くなる場合がある。
本発明における被覆の順序は、乾燥収縮低減剤をセメント硬化体に被覆し、その後に、養生被覆剤を被覆することが好ましい。
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が可能となるものである。JIS A 6204に、コンクリート用化学混和剤として1982年に制定されている。
減水剤の使用量は、セメント100部に対して、固形分換算で0.01〜4部が好ましく、0.05〜2部がより好ましい。0.01部未満では所定の流動性が得難い場合があり、4部を超えると分離や強度遅延を生じる場合がある。
混合や、打設条件等は特に限定されるものではない。
ここで、乳化重合は、重合すべき単量体を混合し、これに乳化剤や重合開始剤等を加え水系で行なう一般的な乳化重合方法である。
膨潤力が20ml/2g以上の高膨潤性粘土鉱物との配合安定性を得るには、アンモニア、アミン類、及びカセイソーダなどの塩基性物質を使用し、pH5以上に調整したものが好ましい。
合成樹脂水性分散体の粒子径は、一般的に100〜300nmであるが、60〜100nm程度の小さい粒子径のものが好ましい。
水溶性樹脂として、純水への溶解度が常温で1%以上であるものであれば良く、樹脂単位重量当たりの水素結合性基又はイオン性基が10〜60%であることが好ましい。
また、平均分子量は2,000〜1,000,000が好ましい。
水溶性樹脂の使用量は、合成樹脂水性分散体の固形分100部に対して、固形分換算で0.05〜200部が好ましい。0.05部未満では防湿性が低下する場合があり、200部を超えると防湿性が著しく低下する場合がある。
そのうち、本発明では、日本ベントナイト工業会、標準試験方法 JBAS-104-77に準じた方法での膨潤力が20ml/2g以上の粘土鉱物を使用する。特に、日本ベントナイト工業会、標準試験方法 JBAS-104-77に準じた方法での膨潤力が20ml/2g以上の合成マイカや、膨潤力が20ml/2g以上のベントナイトが好ましい。
また、イオン交換当量が100g当たり、10ミリ当量以上のものが好ましく、60〜200ミリ当量以上のものがより好ましい。
さらに、そのアスペクト比が50〜5,000のものが好ましい。アスペクト比とは、電顕写真により求めた層状に分散した粘土鉱物の長さ/厚みの比である。
高膨潤性粘土鉱物の使用量は、合成樹脂水性分散体の固形分100部に対して、固形分に対して、1〜50部が好ましい。1部未満では防湿性が低下しブロッキングが生じやすくなる場合があり、50部を超えると防湿性被覆剤の膜の変形能力が低下する場合がある。
架橋剤の使用量は、合成樹脂水性分散体と水溶性樹脂の合計の固形分100部に対して、固形分換算で0.01〜30部が好ましい。0.01部未満では防湿性が低下する場合があり、30部を超えると防湿性やブロッキング防止性が頭打ちになる。
養生被覆剤は、水平のセメントコンクリート部材であれば、ブリーデング終了後に撒布や被覆することが可能である。
また、撒水等の水に関する養生が終了後、できるだけ早い時期に被覆することが膨張材や乾燥収縮低減剤の効果を得るために望ましい。
養生被覆剤の被覆量は固形分換算で4〜160g/m2が好ましい。4g/m2未満では養生効果が認められず、160g/m2を超えると、コストや労力のわりに養生効果が頭打ちになる。
セメントと膨張材の合計100部に対して、水40部と減水剤0.5部に、セメント100部に対して、表1に示す膨張材を、さらに、細骨材100部をミキサに投入し、高速の合計時間90秒練り混ぜを行い、モルタルを調製した。モルタルのフローは260±10mm、空気量は2.0±0.5%、温度は20℃であった。
一方、合成マイカをイオン交換水に固形分4%となるように分散させ、さらに、80℃加温後、ホモジナイザーで攪拌し、膨潤性粘土の分散液得た。
これにPVA水溶液を混合した後、エチレンアクリルエマルジョンを合成樹脂水性分散体/高膨潤性粘土鉱物/水溶性樹脂/架橋剤の固形分比率を100/10/5/10になるように調整し、濃度40%の養生被覆剤αを作製した。
同様に、合成樹脂水性分散体/高膨潤性粘土鉱物/水溶性樹脂/架橋剤の固形分比率を100/10/5/0になるように調整し、濃度40%の養生被覆剤βを作製した。
比較例のため、市販のSBRラテックスのエマルジョンを養生被覆剤γとして、同様に行った。
調製したモルタルを成形し、材齢1日後に脱型し、養生被覆剤を刷毛で被覆し、硬化体の長さ変化量を測定し、長さ変化測定供試体を用いて曲げひび割れ強度と圧縮強度を測定した。被覆量、測定結果を表1に併記する。
セメント :普通ポルトランドセメント、市販品
膨張材A :カルシウムサルフォアルミネート系膨張材、市販品、ブレーン値3,500cm2/g
膨張材B :カルシウムアルミノフェライト系膨張材、市販品、ブレーン値3,500cm2/g
減水剤 :高性能AE減水剤、ポリカル系、市販品
細骨材 :川砂、5mm下、密度2.60g/cm3
合成樹脂水性分散体:エチレンアクリル酸共重合エマルジョン、市販品、分子量27,500、アクリル酸/エチレン共重合比15/85
合成マイカ:市販品、膨潤度30ml/2g、カチオン交換能54meq/100g
PVA水溶液:ポリビニルアルコール、鹸化度98%以上、重合度500、10%水溶液
架橋剤 :ポリオキサゾリン、市販品
SBRラテックス:市販品、固形分50%
長さ変化量:JIS A 6202 モルタル法に準じ測定
曲げひび割れ強度:JIS R 5201 に準じ測定
圧縮強度 :JIS R 5201 に準じ測定
セメント292kgと膨張材20kgの合計単位量を312kg/m3とし、さらに、細骨材727kg/m3と粗骨材1,134kg/m3とをミキサに投入し、10秒間空練りし、その後、減水剤とAE助剤を含む水142kg/m3を投入し、90秒間2軸ミキサを使用し練り混ぜ、コンクリートを調製した。コンクリートのフレシュ性状である、スランプの測定値は18±0.5cm、空気量は4.5±0.5%、温度は20±2℃の範囲内であった。
フレシュコンクリートの硬化まで乾燥しないようにシートで覆い、20℃の室内で材齢1日まで養生し、脱型後材齢7日まで水中養生を行った。
その後、養生被覆剤を刷毛を用い被覆し、硬化体の長さ変化量を測定し、長さ変化測定供試体を用いて曲げひび割れ強度と圧縮強度を測定した。被覆量と測定結果を表2に併記する。
粗骨材 :砕石、Gmax20mm、密度2.65g/cm3
AE助剤 :アルキルアリルスルホン酸化合物、市販品
長さ変化量:JIS A 6202 コンクリート法に準じて測定
曲げひび割れ強度:JIS A 1106 に準じ測定
圧縮強度 :JIS A 6202 コンクリートの圧縮強度試験方法に準じて測定
セメント100部に対して、表3に示す乾燥収縮低減剤、水40部、及び減水剤0.5部をミキサに投入し、セメント100部と細骨材100部を混合し、高速の合計時間90秒練り混ぜを行い、モルタルを調製したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表3に併記する。
調製したモルタルを成形し、材齢1日後に脱型し、養生被覆剤を刷毛で被覆し、硬化体の長さ変化量を測定し、長さ変化測定供試体を用いて曲げひび割れ強度と圧縮強度を測定した。被覆量、測定結果を表3に併記する。
乾燥収縮低減剤イ:低分子量エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合物を成分とする市販品
乾燥収縮低減剤ロ:低級アルコールのアルキレン付加物を成分とする市販品
セメント単位量を312kg/m3とし、さらに、細骨材727kg/m3と粗骨材1,134kg/m3とをミキサに投入し、10秒間空練りし、その後、乾燥収縮低減剤イ12kg/m3、減水剤とAE助剤を含む水142kg/m3を投入し、90秒間2軸ミキサを使用し練り混ぜ、コンクリートを調製したこと以外は実験例2と同様に行った。結果を表4に併記する。
グラウト材に、メーカー指定標準水量とハンドミキサーを使用して練り上げたモルタルを、100×100cmの目荒らしされた各コンクリート平板上に、厚さが1cmになるように施工を行った。モルタル硬化まで屋内でシートで覆い、翌日に、養生被覆剤を150g/m2 (固形分換算で60g/m 2 )を塗布し、モルタルのひび割れの発生比較試験を屋内にて行った。目視で判断できる0.04mm以上のひび割れ発生材齢日とした。結果を表5に併記する。
比較のため、塗布しない場合も同様に行った。
グラウト材:市販品、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材、セメント、及び骨材の混合物
Claims (10)
- セメント硬化体に、合成樹脂水性分散体、水溶性樹脂、膨潤力が20ml/2g以上の高膨潤性粘土鉱物、及び架橋剤を主成分とする養生被覆剤を被覆することを特徴とするセメント硬化体の養生方法。
- 前記養生被覆剤が、水溶性樹脂と膨潤力が20ml/2g以上の高膨潤性粘土鉱物とをあらかじめ水中で混合した後に、合成樹脂水性分散体と架橋剤を混合して合成されたものであることを特徴とする請求項1に記載のセメント硬化体の養生方法。
- 前記養生被覆剤の被覆量が固形分換算で4〜160g/m2であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のセメント硬化体の養生方法。
- 前記セメント硬化体が、セメントと膨張材とを含有してなるセメントコンクリートからなることを特徴とする請求項1〜請求項3のうちのいずれか1項に記載のセメント硬化体の養生方法。
- 前記セメント硬化体が、セメントと乾燥収縮低減剤とを含有してなるセメントコンクリートからなることを特徴とする請求項1〜請求項3のうちのいずれか1項に記載のセメント硬化体の養生方法。
- セメント硬化体に、合成樹脂水性分散体、水溶性樹脂、膨潤力が20ml/2g以上の高膨潤性粘土鉱物、及び架橋剤を主成分とする養生被覆剤を被覆することを特徴とするセメント硬化体の乾燥収縮低減方法。
- 前記養生被覆剤が、水溶性樹脂と膨潤力が20ml/2g以上の高膨潤性粘土鉱物とをあらかじめ水中で混合した後に、合成樹脂水性分散体と架橋剤を混合して合成されたものであることを特徴とする請求項6に記載のセメント硬化体の乾燥収縮低減方法。
- 前記養生被覆剤の被覆量が固形分換算で4〜160g/m2であることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のセメント硬化体の乾燥収縮低減方法。
- 前記セメント硬化体が、セメントと膨張材とを含有してなるセメントコンクリートからなることを特徴とする請求項6〜請求項8のうちのいずれか1項に記載のセメント硬化体の乾燥収縮低減方法。
- 前記セメント硬化体が、セメントと乾燥収縮低減剤とを含有してなるセメントコンクリートからなることを特徴とする請求項6〜請求項8のうちのいずれか1項に記載のセメント硬化体の乾燥収縮低減方法。
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