無収縮ＡＥコンクリートの調製方法及び無収縮ＡＥコンクリート
【課題】調製するＡＥコンクリートの流動性や空気連行量、また得られる硬化体の圧縮強度や中性化抑制に悪影響を及ぼすことなく、得られる硬化体の収縮率を５０マイクロ以下に抑えて該硬化体を実質的に無収縮のものにすることができる無収縮ＡＥコンクリートの調製方法を提供する
【解決手段】セメント、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤、空気量調節剤及び水を用いてＡＥコンクリートを調製するに際し、セメントとして早強ポルトランドセメントを特定割合で用い、また細骨材の少なくとも一部として特定の高炉スラグ細骨材を特定割合で用い、同時に乾燥収縮低減剤及び膨張材を特定割合で用い、且つ単位量率が特定範囲となるようにした。
【解決手段】セメント、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤、空気量調節剤及び水を用いてＡＥコンクリートを調製するに際し、セメントとして早強ポルトランドセメントを特定割合で用い、また細骨材の少なくとも一部として特定の高炉スラグ細骨材を特定割合で用い、同時に乾燥収縮低減剤及び膨張材を特定割合で用い、且つ単位量率が特定範囲となるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無収縮ＡＥコンクリートの調製方法及び無収縮ＡＥコンクリートに関する。近年、コンリート構造物の長寿命化や高品質化の観点から、コンリート構造物の乾燥収縮によるひび割れの発生を抑制することが強く要求されている。例えば、一般コンリート建築物において拘束部材断面が大きい場合には乾燥収縮率を４００×１０−６（以下、１０−６をマイクロという）以下程度にする必要があるといわれており、また実際の建築現場において乾燥収縮によるひび割れの発生を完全に抑制するためには、特に開口部や部材からの拘束の大きい部位においては収縮率を５０マイクロ以下の実質的に無収縮に抑える必要があると指摘されている。土木構造物に使用されるＡＥコンクリートは練り混ぜ直後のスランプ値が８〜１５ｃｍの固練りの範囲で調製される場合が多いのに対し、一般建築物に使用されるＡＥコンクリートでは部材が薄い等の理由で鉄筋の配置が過密になることが多く、練り混ぜ直後のスランプ値が１５超〜２４ｃｍの範囲の軟練りで調製される場合が多い。そして一般にＡＥコンクリートが軟練りで調製される場合には、良好な流動性を確保するために単位水量及び単位セメント量を固練りで調製される場合に比べて多く必要とするため、乾燥収縮率がより大きくなり、ひび割れが発生し易くなる。本発明は、一般建築物用の軟練りのＡＥコンクリートを調製する場合でも、得られる硬化体の収縮率を５０マイクロ以下の実質的に無収縮に抑えて、乾燥収縮によるひび割れの発生を完全に抑制する無収縮ＡＥコンクリートの調製方法及び無収縮ＡＥコンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、得られる硬化体の収縮を低減する手段として、コンクリートの調製時に各種の乾燥収縮低減剤を使用する方法（例えば特許文献１参照）、また膨張材を使用する方法（例えば特許文献２参照）が知られており、乾燥収縮低減剤と膨張材を併用する方法（例えば特許文献３）も知られている。更に得られる硬化体の乾燥収縮率を２００マイクロ以下に抑える方法（例えば、特許文献４及び５参照）も提案されているが、得られる硬化体の収縮率を前記したように５０マイクロ以下の実質的に無収縮の領域にまで抑えることができるＡＥコンクリートの調製方法は提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５６−０３７２５９号公報
【特許文献２】特開平１１−３０２０４７号公報
【特許文献３】特開２００４−１６８６０６号公報
【特許文献４】特開２００９−２４９２２８号公報
【特許文献５】特開２０１０−００６６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、ＡＥコンクリートの流動性や連行空気量、また得られる硬化体の圧縮強度や中性化抑制に悪影響を及ぼすことなく、得られる硬化体の収縮率を５０マイクロ以下の実質的に無収縮に抑えることができる無収縮ＡＥコンクリートの調製方法及びそのような無収縮ＡＥコンクリートを提供する処にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前記の課題を解決するべく研究した結果、少なくともセメント、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤、空気量調節剤及び水を用いて無収縮ＡＥコンクリートを調製する方法であって、セメントとして早強ポルトランドセメントを特定割合で用い、また細骨材の少なくとも一部として特定の高炉スラグ細骨材を特定割合で用い、また乾燥収縮低減剤及び膨張材を特定の割合で用い、同時にセメント分散剤として特定の水溶性ビニル共重合体を特定割合で用いて、且つ単位量率が特定範囲となるよう調製する方法が正しく好適であることを見出した。
【０００６】
すなわち本発明は、少なくともセメント、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤、空気量調節剤及び水を用いて無収縮ＡＥコンクリートを調製する方法であって、セメントとして早強ポルトランドセメントを単位量２８０〜５００ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、また細骨材の少なくとも一部として下記の高炉スラグ細骨材を単位量１８０〜８３０ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、また乾燥収縮低減剤を単位量５〜３５ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、また膨張材を単位量１０〜３５ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、更にセメント分散剤として下記の水溶性ビニル共重合体をセメント１００質量部当たり、０．１５〜１．５質量部となる割合で用いて、且つ下記の数１で求められる単位量率が２５〜５５％となるようにすることを特徴とする無収縮ＡＥコンクリートの調製方法に係る。
【０００７】
高炉スラグ細骨材：ＪＩＳ−Ａ５０１１−１に記載されたものであって、高炉スラグ細骨材の粒度による区分に含まれる高炉スラグ細骨材の粗粒率を調製したもの。
【０００８】
セメント分散剤：分子中に下記の構成単位Ａを４５〜８５モル％下記の構成単位Ｂを１５〜５５モル％及び下記の構成単位Ｃを０〜５％（合計１００モル％）の割合で有する質量平均分子量３０００〜７００００の水溶性ビニル共重合体。
【０００９】
構成単位Ａ：メタクリル酸から形成された構成単位及びメタクリル酸塩から構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位Ｂ：分子中に５〜８０個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
構成単位Ｃ：メタリルスルホン酸塩から形成された構成単位
【００１０】
【数１】
【００１１】
本発明に係る無収縮ＡＥコンクリートの調製方法（以下、単に本発明の調製方法という）は、少なくともセメント、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤、空気量調節剤及び水を用いて無収縮ＡＥコンクリートを調製する方法である。
【００１２】
本発明の調製方法では、セメントとして早強ポルトランドセメントを単位量２８０〜５００ｋｇ／ｍ３となる割合で用いる。他の種類のポルトランドセメントを用いると、得られる硬化体の初期強度の発現が不充分になる。
【００１３】
本発明の調製方法では、細骨材はその少なくとも一部として高炉スラグ細骨材を用いる。用いる高炉スラグ細骨材はＪＩＳ−Ａ５０１１−１に記載されたものであって、高炉スラグ細骨材の粒度による区分に含まれるものである。なかでも、高炉スラグ細骨材としては、粒度による区分が５ｍｍ高炉スラグ細骨材及び／又は２．５ｍｍ高炉スラグ細骨材が好ましく、更に粗粒率を２．０〜３．１の範囲に調製したものが好ましい。本発明では、かかる高炉スラグ細骨材を単位量が１８０〜８３０ｋｇ／ｍ３、となる割合、好ましくは２００〜７５０ｋｇ／ｍ３となる割合で用いる。またかかる高炉スラグ細骨材としては、その由来は特に制限されないが、高炉水砕スラグ細骨材が好ましい。以上説明した高炉スラグ細骨材以外の細骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂等の天然の細骨材が挙げられる。
【００１４】
本発明の調製方法では、粗骨材としては公知の川砂利、砕石、石灰砕石、軽量骨材等を使用でき、また水としては水道水を使用できる。
【００１５】
本発明の調製方法では、乾燥収縮低減剤を用いる。その種類は特に制限されず、公知のものを使用できるが、ポリエチレングリコール（酸化エチレン付加モル数２〜４モル、以下ｎ＝２〜４モルとする）モノブチルエーテルやポリエチレングリコール（ｎ＝２〜４モル）ポリプロピレングリコール（酸化プロピレン付加モル数２〜４モル、以下ｍ＝２〜４モルとする）モノブチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテルが好ましく、なかでもジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピレングリコールモノブチルエーテルがより好ましい。本発明の調製方法においては、かかる乾燥収縮低減剤は、単位量が５〜３５ｋｇ／ｍ３、好ましくは７〜３０ｋｇ／ｍ３となる割合で用いる。
【００１６】
本発明の調製方法では、膨張材を用いる。その種類は特に制限されず、石灰系膨張材やカルシウムスルホアルミネート（以下、ＣＳＡと略す）／石灰複合系等の市販のものが使用できる。すなわち、３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４、ＣａＯ及びＣａＳＯ４の三成分を含有するもの等が使用できる。これらの石灰系膨張材やＣＳＡ／石灰複合系膨張材によって得られる硬化体が膨張するのは、かかる膨張材がセメントとの水和反応によりエトリンガイト及び水酸化カルシウムを生成し、これらの水和物がコンクリート中で膨張するためとされている。本発明の調製方法において、他の必須材料との組み合わせによる相乗効果の観点から、膨張材としては石灰系膨張材が好ましい。またかかる膨張材は、単位量が１０〜３0ｋｇ／ｍ３、好ましくは１２〜２７ｋｇ／ｍ３となる割合で用いる。
【００１７】
本発明の調製方法では、セメント分散剤を用いる。用いるセメント分散剤は、いずれも前記の構成単位Ａと構成単位Ｂとで構成された水溶性ビニル共重合体から成るもの、及び／又はいずれも前記の構成単位Ａと構成単位Ｂと構成単位Ｃとで構成された水溶性ビニル共重合体から成るものである。
【００１８】
構成単位Ａは、１）メタクリル酸から形成された構成単位、２）メタクリル酸塩から形成された構成単位、３）メタクリル酸から形成された構成単位とメタクリル酸塩から形成された構成単位の双方、以上の１）〜３）のいずれかである。ここで、メタクリル酸塩から形成された構成単位としては、イ）メタクリル酸のリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩から形成された構成単位、ロ）メタクリル酸のカルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属塩から形成された構成単位、ハ）メタクリル酸のジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機アミン塩から形成された構成単位等が挙げられる。なかでも、構成単位Ａとしてはメタクリル酸塩から形成された構成単位が好ましく、メタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位がより好ましい。
【００１９】
構成単位Ｂは、分子中に５〜８０個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位である。なかでも、構成単位Ｂとしては、分子中に７〜５５個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位が好ましい。
【００２０】
構成単位Ｃは、メタリルスルホン酸塩から形成された構成単位である。メタリルスルホン酸の塩としてはリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩が挙げられるが、ナトリウム塩が好ましい。
【００２１】
セメント分散剤が、以上説明したような構成単位Ａと構成単位Ｂとで構成された水溶性ビニル共重合体から成る場合、かかる水溶性ビニル共重合体は分子中に構成単位Ａを４５〜８５モル％、構成単位Ｂを１５〜５５モル％（合計１００モル％）の割合で有するものとするが、構成単位Ａを５０〜８０モル％、構成単位Ｂを２０〜５０モル％（合計１００モル％）の割合で有するものとするのが好ましい。またセメント分散剤が、以上説明したような構成単位Ａと構成単位Ｂと構成単位Ｃとで構成された水溶性ビニル共重合体から成る場合、分子中に構成単位Ａを４５〜８５モル％、構成単位Ｂを１５〜５５モル％、構成単位Ｃを５モル％以下（合計１００モル％）の割合で有するものとするが、構成単位Ａを５０〜８０モル％、構成単位Ｂを２０〜５０モル％、構成単位Ｃを０．３〜４．５モル％（合計１００モル％）の割合で有するものとするのが好ましい。いずれの場合も、以上説明した水溶性ビニル共重合体は質量平均分子量３０００〜７００００のものとするが、６０００〜５００００のものとするのが好ましい。
【００２２】
以上説明した水溶性ビニル共重合体から成るセメント分散剤は、公知の方法（例えば、特開昭５８−７４５５２号公報や特開平１−２２６７５７号公報に記載されている方法）で合成できる。またかかるセメント分散剤の使用量は、セメント１００質量部当たり０．１５〜１．５質量部の割合となるようにする。
【００２３】
本発明の調製方法では、空気量調節剤を用いる。用いる空気量調節剤の種類は特に制限されないが、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルベンゼンスルホン酸塩、ロジン石けん、高級脂肪酸石けん、アルキルリン酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル塩等を使用できる。かかる空気量調節剤は通常、セメント１００質量部当たり０．００１〜０．０１質量部となる割合で用いる。本発明の調製方法では、ＡＥコンクリート中の連行空気量を通常は３〜７容量％となるようにするが、好ましく３．５〜６容量％となるようにする。
【００２４】
本発明の調製方法では、以上説明したように、少なくともセメントとして早強ポルトランドセメント、高炉スラグ細骨材、用いる場合の他の細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤、空気量調節剤及び水を用いて練り混ぜて、無収縮ＡＥコンクリートを調製するが、先ず早強ポルトランドセメント、高炉スラグ細骨材、用いる場合の他の細骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤及び空気量調節剤を練り混ぜ水と共に練り混ぜておき、その後に粗骨材を投入して再度練り混ぜて、無収縮ＡＥコンクリートを調製する方法が好ましい。
【００２５】
調製に際して、本発明の調製方法では、前記した数１で求められる単位量率が２５〜５５％となるようにすることが重要であるが、好ましくは３０〜５０％となるようにする。単位量率が３０〜５０％を外れると、本発明の所期の効果が充分に得られない。また本発明の調製方法では、練り混ぜ直後の目標スランプが１５超〜２４ｃｍの範囲となるように調製するのが好ましい。かかる目標スランプの範囲で本発明の所期の効果の発現が高い。
【００２６】
本発明の調製方法では、本発明の効果を損なわない範囲内で、必要に応じて適宜、消泡剤、防錆剤、急結剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、防水剤等の添加剤を併用することができる。
【００２７】
以上説明した本発明の調製方法によると、得られる硬化体の収縮率が５０マイクロ以下の実質的に無収縮のＡＥコンクリートを調製することができる。その理由は、以下の１）〜５）のようなことが協力して作用するためと推察される。すなわち、１）セメントとして、早強ポルトランドセメントを使用することによって、乾燥収縮低減剤による凝結遅延を抑制し、所望の初期強度を得ることができる。２）細骨材の少なくとも一部を高炉スラグ細骨材に置換して用いることによって、得られる硬化体の収縮率を充分に低減することができる。３）目標の収縮率とするために必要な乾燥収縮低減剤の添加量を充分に混入しても、優れた流動性を確保することができるため、得られる硬化体の乾燥収縮を充分に低減することができる。４）膨張材の膨張効果により得られる硬化体が一定量膨張することによって、得られる硬化体の収縮率を低減することができる。５）単位量率を所定の範囲内となるようにし、単位水量を少なくすることによって、得られる硬化体の収縮率を低減することができる。
【００２８】
次に本発明に係る無収縮ＡＥコンクリート（以下、本発明のＡＥコンクリートという）について説明する。本発明のＡＥコンクリートは以上説明した本発明の調製方法によって得られるものであり、得られる硬化体の収縮率が５０マイクロ以下の実質的に無収縮となるものである。本発明のＡＥコンクリートは、一般の建築物における水漏れを嫌う床スラブのひび割れ防止対策や壁面の開口部でのひび割れ防止対策等のためのコンクリートとして特に有用である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、調製するＡＥコンクリートの流動性や連行空気量、また得られる硬化体の圧縮強度や中性化抑制に悪影響を及ぼすことなく、得られる硬化体の収縮率を５０マイクロ以下の実質的に無収縮に抑えることができる。
【００３０】
以下、本発明の構成及び効果をより具体的にするため、実施例等を挙げるが、本発明が該実施例に限定されるというものではない。なお、以下の実施例等において、別に記載しない限り、％は質量％を、また、部は質量部を意味する。
【実施例】
【００３１】
試験区分１（セメント分散剤の合成）
・水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）の合成
メタクリル酸６０ｇ、メトキシポリエチレングリコール（ｎ＝２３モル）メタクリレート３１０ｇ、メタリルスルホン酸ナトリウム３．５ｇ、３−メルカプトプロピオン酸５．０ｇ及び水５４０ｇを反応容器に仕込み、４８％水酸化ナトリウム水溶液３６ｇを加え、攪拌しながら部分中和し、均一に溶解した。次に、雰囲気を窒素置換した後、系の温度を温水浴にて６０℃に保ち、過硫酸ナトリウムの２０％水溶液２５ｇを加えてラジカル重合反応を開始し、５時間反応を継続して反応を終了した。その後、４８％水酸化ナトリウム水溶液２８ｇを加えて完全中和し、水溶性ビニル共重合体の４０％水溶液を得た。分析したところ、メタクリル酸ナトリウム／メトキシポリエチレングリコール（ｎ＝２３モル）メタクリレート／メタリルスルホン酸ナトリウム＝７０／２８／２の共重合比率（モル％比）から成る質量平均分子量３１２００（ＧＰＣ法、プルラン換算）の水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）であった。
【００３２】
・水溶性ビニル共重合体（ｐ−２）〜（ｐ−４）及び（ｐｒ−１）〜（ｐｒ−４）の合成
水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）の合成と同様にして、水溶性ビニル共重合体（ｐ−２）〜（ｐ−４）及び（ｐｒ−１）〜（ｐｒ−４）を合成した。
以上で合成した各水溶性ビニル共重合体等の内容を表１にまとめて示した。
【００３３】
【表１】
【００３４】
表１において、
Ｍ１：メタクリル酸ナトリウム
Ｍ２：メタクリル酸
Ｍ３：メトキシポリエチレングリコール（ｎ＝２３モル）メタアクリレート
Ｍ４：メトキシポリエチレングリコール（ｎ＝９モル）メタアクリレート
Ｍ５：メトキシポリエチレングリコール（ｎ＝６８モル）メタアクリレート
Ｍ６：メタリルスルホン酸ナトリウム
【００３５】
試験区分２（ＡＥコンクリートの調製）
実施例１
表２及び表３の実施例１に記載した単位量率４５．１％の調合条件で、５０Ｌのパン型強制練りミキサーに早強ポルトランドセメント（太平洋セメント社製、密度＝３．１４ｇ／ｃｍ３、ブレーン値４５２０ｃｍ２／ｇ）、石灰系膨張材（太平洋マテリアル社製の商品名ハイパーエクスパン、密度＝３．１６ｇ／ｃｍ３）、高炉スラグ細骨材（ＪＦＥミネラル社製、粒度による区分＝５ｍｍ高炉スラグ細骨材、粗粒率＝２．５５、密度＝２．７７ｇ／ｃｍ３）、砕砂（津久見産砕砂、密度＝２．６７ｇ／ｃｍ３）、空気量調節剤（竹本油脂社製のＡＥ調節剤、商品名ＡＥ−３００、以下の各例の全てにおいて同じ）、表１に記載した水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）及び乾燥収縮低減剤（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）のそれぞれ所定量を練り混ぜ水（水道水）と共に投入して４５秒間練り混ぜた。次に、粗骨材（秩父産石灰砕石、密度＝２．７０ｇ／ｃｍ３）を投入して６０秒間練り混ぜ、目標スランプが２１±１ｃｍ、目標空気量が４．５±０．５％の範囲とした実施例１のＡＥコンクリートを調製した。
【００３６】
実施例２〜７
実施例１の場合と同様にして、それぞれ表２及び表３に記載した単位量率４５．１％の調合条件でＡＥコンクリートを調製した。
【００３７】
実施例８
表２及び表３の実施例８に記載した単位量率３３．３％の調合条件で、５０Ｌのパン型強制練りミキサーに早強ポルトランドセメント（前記と同じ）、膨張材（前記と同じ）、高炉スラグ細骨材（ＪＦＥミネラル社製、粒度による区分＝２．５ｍｍ高炉スラグ細骨材、粗粒率＝２．５５、密度＝２．７２ｇ／ｃｍ３）、砕砂（前記と同じ）、空気量調節剤（前記と同じ）、表１に記載した水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）及び乾燥収縮低減剤（ジエチレングリコールジプロピレングリコールモノブチルエーテル）のそれぞれ所定量を練り混ぜ水（水道水）と共に投入して６０秒間練り混ぜた。次に、粗骨材（秩父産石灰砕石、密度＝２．７０ｇ／ｃｍ３）を投入して９０秒間練り混ぜ、目標スランプが２１±１ｃｍ、目標空気量が４．５±０．５％の範囲とした実施例８の無収縮ＡＥコンクリートを調製した。
【００３８】
実施例９〜１１
実施例８の場合と同様にして、それぞれ表２及び表３に記載した単位量率３３．３％の調合条件でＡＥコンクリートを調製した。
【００３９】
比較例１
表２及び表３の比較例１に記載した単位量率４５．１％の調合条件で、５０Ｌのパン型強制練りミキサーに早強ポルトランドセメント（前記と同じ）、砕砂（前記と同じ）、空気量調節剤（前記と同じ）及び表１に記載した水溶性ビニル共重合体（Ｐ−１）のそれぞれ所定量を練り混ぜ水（水道水）と共に投入して４５秒間練り混ぜた。次に、粗骨材（前記と同じ）を投入して６０秒間練り混ぜ、目標スランプが２１±１ｃｍ、目標空気量が４．５±０．５％の範囲とした比較例１のＡＥコンクリートを調製した。
【００４０】
比較例２〜１６
比較例１の場合と同様にして、それぞれ表２及び表３に記載した単位量率４５．１％の調合条件でＡＥコンクリートを調製した。
【００４１】
比較例１７及び１８
比較例１の場合と同様にして、それぞれ表２及び表３に記載した単位量率５７．５％の調合条件でＡＥコンクリートを調製した。
【００４２】
比較例１９
表２及び表３の比較例１９に記載した単位量率３３．３％の調合条件で、５０Ｌのパン型強制練りミキサーに早強ポルトランドセメント（前記と同じ）、高炉スラグ細骨材（前記と同じ）、砕砂（前記と同じ）、空気量調節剤（前記と同じ）、表１に記載した水溶性ビニル共重合体（Ｐ−１）及び乾燥収縮低減剤のそれぞれ所定量を練り混ぜ水（水道水）と共に投入して６０秒間練り混ぜた。次に、粗骨材（前記と同じ）を投入して９０秒間練り混ぜ、目標スランプが２１±１cm、目標空気量が４．５±０．５％の範囲とした比較例１９のＡＥコンクリートを調製した。
【００４３】
比較例２０〜２４
比較例１９の場合と同様にして、それぞれ表２及び表３に記載した単位量率３３．３％の調合条件でＡＥコンクリートを調製した。
【００４４】
【表２】
【００４５】
【表３】
【００４６】
表２及び表３において、
水溶性ビニル共重合体の種類：表１に記載のもの
水溶性ビニル共重合体の添加量：セメント１００質量部当たりの固形分換算の添加質量部
Ｃ−１：早強ポルトランドセメント、太平洋セメント社製、密度＝３．１４ｇ／ｃｍ３
Ｃ−２：普通ポルトランドセメント、太平洋セメント社製、密度＝３．１６ｇ／ｃｍ３
Ｅ−１：石灰系膨張材、太平洋マテリアル社製、商品名ハイパーエクスパン、密度＝３．１６ｇ／ｃｍ３
Ｅ−２：ＣＳＡ／石灰複合系膨張材、電気化学工業社製、商品名パワーＣＳＡ、密度＝３．１２ｇ／ｃｍ３
ＳＧ−１：高炉スラグ細骨材、ＪＦＥミネラル社製、粒度による区分＝５ｍｍ、粗粒率＝２．５５、密度＝２．７７ｇ／ｃｍ３
ＳＧ−２：高炉スラグ細骨材、ＪＦＥミネラル社製、粒度による区分＝２．５ｍｍ、粗粒率＝２．７１、密度＝２．７２ｇ／ｃｍ３
砕砂：津久見産砕砂、密度＝２．６７ｇ／ｃｍ３
粗骨材：秩父産石灰砕石、密度＝２．７０ｇ／ｃｍ３
Ａ−１：ジエチレングリコールモノブチルエーテル
Ａ−２：ジエチレングリコールジプロピレングリコールモノブチルエーテル
【００４７】
試験区分３（ＡＥコンクリートの評価）
試験区分２で調製した各例のＡＥコンクリートについて、連行空気量及びスランプを下記のように求め、結果を表４にまとめて示した。また各例のＡＥコンクリートから得た硬化体について、収縮率、中性化速度及び圧縮強度を下記のように求め、結果を表４にまとめて示した。
【００４８】
・連行空気量（容量％）：練り混ぜ直後のコンクリートについて、ＪＩＳ−Ａ１１２８に準拠して測定した。
・スランプ（ｃｍ）：空気量の測定と同時にＪＩＳ−Ａ１１０１に準拠して測定した。
【００４９】
・収縮率（マイクロ）：本発明では、下記（１）の方法によって、乾燥収縮低減剤による乾燥収縮率（収縮ひずみ）を測定し、また下記（２）の方法によって、用いた膨張材の膨張率（膨張ひずみ）を測定した。そして乾燥収縮率（マイクロ）から膨張率（マイクロ）を差し引いた値を収縮率とした。この収縮率の数値が小さいほど、ＡＥコンクリートから得られる硬化体の収縮が小さいことを示す。
（１）ＪＩＳ−Ａ１１２９に準拠し、各例のＡＥコンクリートを２０℃×６０％ＲＨの条件下で保存した材齢２６週の供試体（硬化体）について、コンパレータ法により長さ変化を測定し、乾燥収縮率を求めた。
（２）ＪＩＳ−Ａ６２０２に準拠し、各例のＡＥコンクリートに用いた膨張材の拘束膨張試験により膨張率を測定した。
・促進中性化深さ（ｍｍ）：各例のＡＥコンクリートについて、１０×１０×４０ｃｍの角型供試体の打ち込み面、底面及び両端面をエポキシ樹脂でシールし、２０℃×６０％ＲＨ、炭酸ガス濃度５％の条件下で促進試験を行なった。材齢１３週に供試体（硬化体）の断面を切断し、１％フェノールフタレイン溶液を吹き付けて赤色化しない部分を中性化した部分とみなし、外側からの幅を促進中性化深さとした。この数値は小さいほど中性化が進まず、耐久性が優れていることを示す。
・圧縮強度（Ｎ／mm２）：各例のＡＥコンクリートについて、ＪＩＳ−Ａ１１０８に準拠し、材齢７日と材齢２８日で測定した。
【００５０】
表４の結果からも明らかなように、各実施例のＡＥコンクリートは、流動性や連行空気量が確保されると同時に、得られる硬化体がその収縮率が５０マイクロよりも小さい実質的に無収縮で、しかも中性化が充分に抑制され、必要とされる充分な圧縮強度が得られている。一方、比較例のＡＥコンクリートは、すなわち早強セメントでないセメントを使用した場合、或いは高炉スラグ細骨材を使用しない場合、或いは高炉スラグ細骨材の単位量が所定の範囲外から外れた場合、或いは膨張材を使用しない場合、或いは膨張材の単位量が所定の範囲外から外れた場合、或いは乾燥収縮低減剤の単位量が所定の範囲から外れた場合、或いは単位量率が所定の範囲から外れた場合等では、本発明のようなＡＥコンクリートは得られていない。
【００５１】
【表４】
【００５２】
表４において、
＊１：収縮率が５０マイクロ以下のものを○（合格）、５０マイクロを超えるものを×（不合格）と判定した。
＊２：材料分離して均一な硬化体が得られなかったので測定しなかった。
＊３：目標の流動性（スランプ値）が得られなかったので測定しなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は無収縮ＡＥコンクリートの調製方法及び無収縮ＡＥコンクリートに関する。近年、コンリート構造物の長寿命化や高品質化の観点から、コンリート構造物の乾燥収縮によるひび割れの発生を抑制することが強く要求されている。例えば、一般コンリート建築物において拘束部材断面が大きい場合には乾燥収縮率を４００×１０−６（以下、１０−６をマイクロという）以下程度にする必要があるといわれており、また実際の建築現場において乾燥収縮によるひび割れの発生を完全に抑制するためには、特に開口部や部材からの拘束の大きい部位においては収縮率を５０マイクロ以下の実質的に無収縮に抑える必要があると指摘されている。土木構造物に使用されるＡＥコンクリートは練り混ぜ直後のスランプ値が８〜１５ｃｍの固練りの範囲で調製される場合が多いのに対し、一般建築物に使用されるＡＥコンクリートでは部材が薄い等の理由で鉄筋の配置が過密になることが多く、練り混ぜ直後のスランプ値が１５超〜２４ｃｍの範囲の軟練りで調製される場合が多い。そして一般にＡＥコンクリートが軟練りで調製される場合には、良好な流動性を確保するために単位水量及び単位セメント量を固練りで調製される場合に比べて多く必要とするため、乾燥収縮率がより大きくなり、ひび割れが発生し易くなる。本発明は、一般建築物用の軟練りのＡＥコンクリートを調製する場合でも、得られる硬化体の収縮率を５０マイクロ以下の実質的に無収縮に抑えて、乾燥収縮によるひび割れの発生を完全に抑制する無収縮ＡＥコンクリートの調製方法及び無収縮ＡＥコンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、得られる硬化体の収縮を低減する手段として、コンクリートの調製時に各種の乾燥収縮低減剤を使用する方法（例えば特許文献１参照）、また膨張材を使用する方法（例えば特許文献２参照）が知られており、乾燥収縮低減剤と膨張材を併用する方法（例えば特許文献３）も知られている。更に得られる硬化体の乾燥収縮率を２００マイクロ以下に抑える方法（例えば、特許文献４及び５参照）も提案されているが、得られる硬化体の収縮率を前記したように５０マイクロ以下の実質的に無収縮の領域にまで抑えることができるＡＥコンクリートの調製方法は提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５６−０３７２５９号公報
【特許文献２】特開平１１−３０２０４７号公報
【特許文献３】特開２００４−１６８６０６号公報
【特許文献４】特開２００９−２４９２２８号公報
【特許文献５】特開２０１０−００６６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、ＡＥコンクリートの流動性や連行空気量、また得られる硬化体の圧縮強度や中性化抑制に悪影響を及ぼすことなく、得られる硬化体の収縮率を５０マイクロ以下の実質的に無収縮に抑えることができる無収縮ＡＥコンクリートの調製方法及びそのような無収縮ＡＥコンクリートを提供する処にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前記の課題を解決するべく研究した結果、少なくともセメント、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤、空気量調節剤及び水を用いて無収縮ＡＥコンクリートを調製する方法であって、セメントとして早強ポルトランドセメントを特定割合で用い、また細骨材の少なくとも一部として特定の高炉スラグ細骨材を特定割合で用い、また乾燥収縮低減剤及び膨張材を特定の割合で用い、同時にセメント分散剤として特定の水溶性ビニル共重合体を特定割合で用いて、且つ単位量率が特定範囲となるよう調製する方法が正しく好適であることを見出した。
【０００６】
すなわち本発明は、少なくともセメント、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤、空気量調節剤及び水を用いて無収縮ＡＥコンクリートを調製する方法であって、セメントとして早強ポルトランドセメントを単位量２８０〜５００ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、また細骨材の少なくとも一部として下記の高炉スラグ細骨材を単位量１８０〜８３０ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、また乾燥収縮低減剤を単位量５〜３５ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、また膨張材を単位量１０〜３５ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、更にセメント分散剤として下記の水溶性ビニル共重合体をセメント１００質量部当たり、０．１５〜１．５質量部となる割合で用いて、且つ下記の数１で求められる単位量率が２５〜５５％となるようにすることを特徴とする無収縮ＡＥコンクリートの調製方法に係る。
【０００７】
高炉スラグ細骨材：ＪＩＳ−Ａ５０１１−１に記載されたものであって、高炉スラグ細骨材の粒度による区分に含まれる高炉スラグ細骨材の粗粒率を調製したもの。
【０００８】
セメント分散剤：分子中に下記の構成単位Ａを４５〜８５モル％下記の構成単位Ｂを１５〜５５モル％及び下記の構成単位Ｃを０〜５％（合計１００モル％）の割合で有する質量平均分子量３０００〜７００００の水溶性ビニル共重合体。
【０００９】
構成単位Ａ：メタクリル酸から形成された構成単位及びメタクリル酸塩から構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位Ｂ：分子中に５〜８０個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
構成単位Ｃ：メタリルスルホン酸塩から形成された構成単位
【００１０】
【数１】
【００１１】
本発明に係る無収縮ＡＥコンクリートの調製方法（以下、単に本発明の調製方法という）は、少なくともセメント、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤、空気量調節剤及び水を用いて無収縮ＡＥコンクリートを調製する方法である。
【００１２】
本発明の調製方法では、セメントとして早強ポルトランドセメントを単位量２８０〜５００ｋｇ／ｍ３となる割合で用いる。他の種類のポルトランドセメントを用いると、得られる硬化体の初期強度の発現が不充分になる。
【００１３】
本発明の調製方法では、細骨材はその少なくとも一部として高炉スラグ細骨材を用いる。用いる高炉スラグ細骨材はＪＩＳ−Ａ５０１１−１に記載されたものであって、高炉スラグ細骨材の粒度による区分に含まれるものである。なかでも、高炉スラグ細骨材としては、粒度による区分が５ｍｍ高炉スラグ細骨材及び／又は２．５ｍｍ高炉スラグ細骨材が好ましく、更に粗粒率を２．０〜３．１の範囲に調製したものが好ましい。本発明では、かかる高炉スラグ細骨材を単位量が１８０〜８３０ｋｇ／ｍ３、となる割合、好ましくは２００〜７５０ｋｇ／ｍ３となる割合で用いる。またかかる高炉スラグ細骨材としては、その由来は特に制限されないが、高炉水砕スラグ細骨材が好ましい。以上説明した高炉スラグ細骨材以外の細骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂等の天然の細骨材が挙げられる。
【００１４】
本発明の調製方法では、粗骨材としては公知の川砂利、砕石、石灰砕石、軽量骨材等を使用でき、また水としては水道水を使用できる。
【００１５】
本発明の調製方法では、乾燥収縮低減剤を用いる。その種類は特に制限されず、公知のものを使用できるが、ポリエチレングリコール（酸化エチレン付加モル数２〜４モル、以下ｎ＝２〜４モルとする）モノブチルエーテルやポリエチレングリコール（ｎ＝２〜４モル）ポリプロピレングリコール（酸化プロピレン付加モル数２〜４モル、以下ｍ＝２〜４モルとする）モノブチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテルが好ましく、なかでもジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピレングリコールモノブチルエーテルがより好ましい。本発明の調製方法においては、かかる乾燥収縮低減剤は、単位量が５〜３５ｋｇ／ｍ３、好ましくは７〜３０ｋｇ／ｍ３となる割合で用いる。
【００１６】
本発明の調製方法では、膨張材を用いる。その種類は特に制限されず、石灰系膨張材やカルシウムスルホアルミネート（以下、ＣＳＡと略す）／石灰複合系等の市販のものが使用できる。すなわち、３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４、ＣａＯ及びＣａＳＯ４の三成分を含有するもの等が使用できる。これらの石灰系膨張材やＣＳＡ／石灰複合系膨張材によって得られる硬化体が膨張するのは、かかる膨張材がセメントとの水和反応によりエトリンガイト及び水酸化カルシウムを生成し、これらの水和物がコンクリート中で膨張するためとされている。本発明の調製方法において、他の必須材料との組み合わせによる相乗効果の観点から、膨張材としては石灰系膨張材が好ましい。またかかる膨張材は、単位量が１０〜３0ｋｇ／ｍ３、好ましくは１２〜２７ｋｇ／ｍ３となる割合で用いる。
【００１７】
本発明の調製方法では、セメント分散剤を用いる。用いるセメント分散剤は、いずれも前記の構成単位Ａと構成単位Ｂとで構成された水溶性ビニル共重合体から成るもの、及び／又はいずれも前記の構成単位Ａと構成単位Ｂと構成単位Ｃとで構成された水溶性ビニル共重合体から成るものである。
【００１８】
構成単位Ａは、１）メタクリル酸から形成された構成単位、２）メタクリル酸塩から形成された構成単位、３）メタクリル酸から形成された構成単位とメタクリル酸塩から形成された構成単位の双方、以上の１）〜３）のいずれかである。ここで、メタクリル酸塩から形成された構成単位としては、イ）メタクリル酸のリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩から形成された構成単位、ロ）メタクリル酸のカルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属塩から形成された構成単位、ハ）メタクリル酸のジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機アミン塩から形成された構成単位等が挙げられる。なかでも、構成単位Ａとしてはメタクリル酸塩から形成された構成単位が好ましく、メタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位がより好ましい。
【００１９】
構成単位Ｂは、分子中に５〜８０個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位である。なかでも、構成単位Ｂとしては、分子中に７〜５５個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位が好ましい。
【００２０】
構成単位Ｃは、メタリルスルホン酸塩から形成された構成単位である。メタリルスルホン酸の塩としてはリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩が挙げられるが、ナトリウム塩が好ましい。
【００２１】
セメント分散剤が、以上説明したような構成単位Ａと構成単位Ｂとで構成された水溶性ビニル共重合体から成る場合、かかる水溶性ビニル共重合体は分子中に構成単位Ａを４５〜８５モル％、構成単位Ｂを１５〜５５モル％（合計１００モル％）の割合で有するものとするが、構成単位Ａを５０〜８０モル％、構成単位Ｂを２０〜５０モル％（合計１００モル％）の割合で有するものとするのが好ましい。またセメント分散剤が、以上説明したような構成単位Ａと構成単位Ｂと構成単位Ｃとで構成された水溶性ビニル共重合体から成る場合、分子中に構成単位Ａを４５〜８５モル％、構成単位Ｂを１５〜５５モル％、構成単位Ｃを５モル％以下（合計１００モル％）の割合で有するものとするが、構成単位Ａを５０〜８０モル％、構成単位Ｂを２０〜５０モル％、構成単位Ｃを０．３〜４．５モル％（合計１００モル％）の割合で有するものとするのが好ましい。いずれの場合も、以上説明した水溶性ビニル共重合体は質量平均分子量３０００〜７００００のものとするが、６０００〜５００００のものとするのが好ましい。
【００２２】
以上説明した水溶性ビニル共重合体から成るセメント分散剤は、公知の方法（例えば、特開昭５８−７４５５２号公報や特開平１−２２６７５７号公報に記載されている方法）で合成できる。またかかるセメント分散剤の使用量は、セメント１００質量部当たり０．１５〜１．５質量部の割合となるようにする。
【００２３】
本発明の調製方法では、空気量調節剤を用いる。用いる空気量調節剤の種類は特に制限されないが、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルベンゼンスルホン酸塩、ロジン石けん、高級脂肪酸石けん、アルキルリン酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル塩等を使用できる。かかる空気量調節剤は通常、セメント１００質量部当たり０．００１〜０．０１質量部となる割合で用いる。本発明の調製方法では、ＡＥコンクリート中の連行空気量を通常は３〜７容量％となるようにするが、好ましく３．５〜６容量％となるようにする。
【００２４】
本発明の調製方法では、以上説明したように、少なくともセメントとして早強ポルトランドセメント、高炉スラグ細骨材、用いる場合の他の細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤、空気量調節剤及び水を用いて練り混ぜて、無収縮ＡＥコンクリートを調製するが、先ず早強ポルトランドセメント、高炉スラグ細骨材、用いる場合の他の細骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤及び空気量調節剤を練り混ぜ水と共に練り混ぜておき、その後に粗骨材を投入して再度練り混ぜて、無収縮ＡＥコンクリートを調製する方法が好ましい。
【００２５】
調製に際して、本発明の調製方法では、前記した数１で求められる単位量率が２５〜５５％となるようにすることが重要であるが、好ましくは３０〜５０％となるようにする。単位量率が３０〜５０％を外れると、本発明の所期の効果が充分に得られない。また本発明の調製方法では、練り混ぜ直後の目標スランプが１５超〜２４ｃｍの範囲となるように調製するのが好ましい。かかる目標スランプの範囲で本発明の所期の効果の発現が高い。
【００２６】
本発明の調製方法では、本発明の効果を損なわない範囲内で、必要に応じて適宜、消泡剤、防錆剤、急結剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、防水剤等の添加剤を併用することができる。
【００２７】
以上説明した本発明の調製方法によると、得られる硬化体の収縮率が５０マイクロ以下の実質的に無収縮のＡＥコンクリートを調製することができる。その理由は、以下の１）〜５）のようなことが協力して作用するためと推察される。すなわち、１）セメントとして、早強ポルトランドセメントを使用することによって、乾燥収縮低減剤による凝結遅延を抑制し、所望の初期強度を得ることができる。２）細骨材の少なくとも一部を高炉スラグ細骨材に置換して用いることによって、得られる硬化体の収縮率を充分に低減することができる。３）目標の収縮率とするために必要な乾燥収縮低減剤の添加量を充分に混入しても、優れた流動性を確保することができるため、得られる硬化体の乾燥収縮を充分に低減することができる。４）膨張材の膨張効果により得られる硬化体が一定量膨張することによって、得られる硬化体の収縮率を低減することができる。５）単位量率を所定の範囲内となるようにし、単位水量を少なくすることによって、得られる硬化体の収縮率を低減することができる。
【００２８】
次に本発明に係る無収縮ＡＥコンクリート（以下、本発明のＡＥコンクリートという）について説明する。本発明のＡＥコンクリートは以上説明した本発明の調製方法によって得られるものであり、得られる硬化体の収縮率が５０マイクロ以下の実質的に無収縮となるものである。本発明のＡＥコンクリートは、一般の建築物における水漏れを嫌う床スラブのひび割れ防止対策や壁面の開口部でのひび割れ防止対策等のためのコンクリートとして特に有用である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、調製するＡＥコンクリートの流動性や連行空気量、また得られる硬化体の圧縮強度や中性化抑制に悪影響を及ぼすことなく、得られる硬化体の収縮率を５０マイクロ以下の実質的に無収縮に抑えることができる。
【００３０】
以下、本発明の構成及び効果をより具体的にするため、実施例等を挙げるが、本発明が該実施例に限定されるというものではない。なお、以下の実施例等において、別に記載しない限り、％は質量％を、また、部は質量部を意味する。
【実施例】
【００３１】
試験区分１（セメント分散剤の合成）
・水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）の合成
メタクリル酸６０ｇ、メトキシポリエチレングリコール（ｎ＝２３モル）メタクリレート３１０ｇ、メタリルスルホン酸ナトリウム３．５ｇ、３−メルカプトプロピオン酸５．０ｇ及び水５４０ｇを反応容器に仕込み、４８％水酸化ナトリウム水溶液３６ｇを加え、攪拌しながら部分中和し、均一に溶解した。次に、雰囲気を窒素置換した後、系の温度を温水浴にて６０℃に保ち、過硫酸ナトリウムの２０％水溶液２５ｇを加えてラジカル重合反応を開始し、５時間反応を継続して反応を終了した。その後、４８％水酸化ナトリウム水溶液２８ｇを加えて完全中和し、水溶性ビニル共重合体の４０％水溶液を得た。分析したところ、メタクリル酸ナトリウム／メトキシポリエチレングリコール（ｎ＝２３モル）メタクリレート／メタリルスルホン酸ナトリウム＝７０／２８／２の共重合比率（モル％比）から成る質量平均分子量３１２００（ＧＰＣ法、プルラン換算）の水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）であった。
【００３２】
・水溶性ビニル共重合体（ｐ−２）〜（ｐ−４）及び（ｐｒ−１）〜（ｐｒ−４）の合成
水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）の合成と同様にして、水溶性ビニル共重合体（ｐ−２）〜（ｐ−４）及び（ｐｒ−１）〜（ｐｒ−４）を合成した。
以上で合成した各水溶性ビニル共重合体等の内容を表１にまとめて示した。
【００３３】
【表１】
【００３４】
表１において、
Ｍ１：メタクリル酸ナトリウム
Ｍ２：メタクリル酸
Ｍ３：メトキシポリエチレングリコール（ｎ＝２３モル）メタアクリレート
Ｍ４：メトキシポリエチレングリコール（ｎ＝９モル）メタアクリレート
Ｍ５：メトキシポリエチレングリコール（ｎ＝６８モル）メタアクリレート
Ｍ６：メタリルスルホン酸ナトリウム
【００３５】
試験区分２（ＡＥコンクリートの調製）
実施例１
表２及び表３の実施例１に記載した単位量率４５．１％の調合条件で、５０Ｌのパン型強制練りミキサーに早強ポルトランドセメント（太平洋セメント社製、密度＝３．１４ｇ／ｃｍ３、ブレーン値４５２０ｃｍ２／ｇ）、石灰系膨張材（太平洋マテリアル社製の商品名ハイパーエクスパン、密度＝３．１６ｇ／ｃｍ３）、高炉スラグ細骨材（ＪＦＥミネラル社製、粒度による区分＝５ｍｍ高炉スラグ細骨材、粗粒率＝２．５５、密度＝２．７７ｇ／ｃｍ３）、砕砂（津久見産砕砂、密度＝２．６７ｇ／ｃｍ３）、空気量調節剤（竹本油脂社製のＡＥ調節剤、商品名ＡＥ−３００、以下の各例の全てにおいて同じ）、表１に記載した水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）及び乾燥収縮低減剤（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）のそれぞれ所定量を練り混ぜ水（水道水）と共に投入して４５秒間練り混ぜた。次に、粗骨材（秩父産石灰砕石、密度＝２．７０ｇ／ｃｍ３）を投入して６０秒間練り混ぜ、目標スランプが２１±１ｃｍ、目標空気量が４．５±０．５％の範囲とした実施例１のＡＥコンクリートを調製した。
【００３６】
実施例２〜７
実施例１の場合と同様にして、それぞれ表２及び表３に記載した単位量率４５．１％の調合条件でＡＥコンクリートを調製した。
【００３７】
実施例８
表２及び表３の実施例８に記載した単位量率３３．３％の調合条件で、５０Ｌのパン型強制練りミキサーに早強ポルトランドセメント（前記と同じ）、膨張材（前記と同じ）、高炉スラグ細骨材（ＪＦＥミネラル社製、粒度による区分＝２．５ｍｍ高炉スラグ細骨材、粗粒率＝２．５５、密度＝２．７２ｇ／ｃｍ３）、砕砂（前記と同じ）、空気量調節剤（前記と同じ）、表１に記載した水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）及び乾燥収縮低減剤（ジエチレングリコールジプロピレングリコールモノブチルエーテル）のそれぞれ所定量を練り混ぜ水（水道水）と共に投入して６０秒間練り混ぜた。次に、粗骨材（秩父産石灰砕石、密度＝２．７０ｇ／ｃｍ３）を投入して９０秒間練り混ぜ、目標スランプが２１±１ｃｍ、目標空気量が４．５±０．５％の範囲とした実施例８の無収縮ＡＥコンクリートを調製した。
【００３８】
実施例９〜１１
実施例８の場合と同様にして、それぞれ表２及び表３に記載した単位量率３３．３％の調合条件でＡＥコンクリートを調製した。
【００３９】
比較例１
表２及び表３の比較例１に記載した単位量率４５．１％の調合条件で、５０Ｌのパン型強制練りミキサーに早強ポルトランドセメント（前記と同じ）、砕砂（前記と同じ）、空気量調節剤（前記と同じ）及び表１に記載した水溶性ビニル共重合体（Ｐ−１）のそれぞれ所定量を練り混ぜ水（水道水）と共に投入して４５秒間練り混ぜた。次に、粗骨材（前記と同じ）を投入して６０秒間練り混ぜ、目標スランプが２１±１ｃｍ、目標空気量が４．５±０．５％の範囲とした比較例１のＡＥコンクリートを調製した。
【００４０】
比較例２〜１６
比較例１の場合と同様にして、それぞれ表２及び表３に記載した単位量率４５．１％の調合条件でＡＥコンクリートを調製した。
【００４１】
比較例１７及び１８
比較例１の場合と同様にして、それぞれ表２及び表３に記載した単位量率５７．５％の調合条件でＡＥコンクリートを調製した。
【００４２】
比較例１９
表２及び表３の比較例１９に記載した単位量率３３．３％の調合条件で、５０Ｌのパン型強制練りミキサーに早強ポルトランドセメント（前記と同じ）、高炉スラグ細骨材（前記と同じ）、砕砂（前記と同じ）、空気量調節剤（前記と同じ）、表１に記載した水溶性ビニル共重合体（Ｐ−１）及び乾燥収縮低減剤のそれぞれ所定量を練り混ぜ水（水道水）と共に投入して６０秒間練り混ぜた。次に、粗骨材（前記と同じ）を投入して９０秒間練り混ぜ、目標スランプが２１±１cm、目標空気量が４．５±０．５％の範囲とした比較例１９のＡＥコンクリートを調製した。
【００４３】
比較例２０〜２４
比較例１９の場合と同様にして、それぞれ表２及び表３に記載した単位量率３３．３％の調合条件でＡＥコンクリートを調製した。
【００４４】
【表２】
【００４５】
【表３】
【００４６】
表２及び表３において、
水溶性ビニル共重合体の種類：表１に記載のもの
水溶性ビニル共重合体の添加量：セメント１００質量部当たりの固形分換算の添加質量部
Ｃ−１：早強ポルトランドセメント、太平洋セメント社製、密度＝３．１４ｇ／ｃｍ３
Ｃ−２：普通ポルトランドセメント、太平洋セメント社製、密度＝３．１６ｇ／ｃｍ３
Ｅ−１：石灰系膨張材、太平洋マテリアル社製、商品名ハイパーエクスパン、密度＝３．１６ｇ／ｃｍ３
Ｅ−２：ＣＳＡ／石灰複合系膨張材、電気化学工業社製、商品名パワーＣＳＡ、密度＝３．１２ｇ／ｃｍ３
ＳＧ−１：高炉スラグ細骨材、ＪＦＥミネラル社製、粒度による区分＝５ｍｍ、粗粒率＝２．５５、密度＝２．７７ｇ／ｃｍ３
ＳＧ−２：高炉スラグ細骨材、ＪＦＥミネラル社製、粒度による区分＝２．５ｍｍ、粗粒率＝２．７１、密度＝２．７２ｇ／ｃｍ３
砕砂：津久見産砕砂、密度＝２．６７ｇ／ｃｍ３
粗骨材：秩父産石灰砕石、密度＝２．７０ｇ／ｃｍ３
Ａ−１：ジエチレングリコールモノブチルエーテル
Ａ−２：ジエチレングリコールジプロピレングリコールモノブチルエーテル
【００４７】
試験区分３（ＡＥコンクリートの評価）
試験区分２で調製した各例のＡＥコンクリートについて、連行空気量及びスランプを下記のように求め、結果を表４にまとめて示した。また各例のＡＥコンクリートから得た硬化体について、収縮率、中性化速度及び圧縮強度を下記のように求め、結果を表４にまとめて示した。
【００４８】
・連行空気量（容量％）：練り混ぜ直後のコンクリートについて、ＪＩＳ−Ａ１１２８に準拠して測定した。
・スランプ（ｃｍ）：空気量の測定と同時にＪＩＳ−Ａ１１０１に準拠して測定した。
【００４９】
・収縮率（マイクロ）：本発明では、下記（１）の方法によって、乾燥収縮低減剤による乾燥収縮率（収縮ひずみ）を測定し、また下記（２）の方法によって、用いた膨張材の膨張率（膨張ひずみ）を測定した。そして乾燥収縮率（マイクロ）から膨張率（マイクロ）を差し引いた値を収縮率とした。この収縮率の数値が小さいほど、ＡＥコンクリートから得られる硬化体の収縮が小さいことを示す。
（１）ＪＩＳ−Ａ１１２９に準拠し、各例のＡＥコンクリートを２０℃×６０％ＲＨの条件下で保存した材齢２６週の供試体（硬化体）について、コンパレータ法により長さ変化を測定し、乾燥収縮率を求めた。
（２）ＪＩＳ−Ａ６２０２に準拠し、各例のＡＥコンクリートに用いた膨張材の拘束膨張試験により膨張率を測定した。
・促進中性化深さ（ｍｍ）：各例のＡＥコンクリートについて、１０×１０×４０ｃｍの角型供試体の打ち込み面、底面及び両端面をエポキシ樹脂でシールし、２０℃×６０％ＲＨ、炭酸ガス濃度５％の条件下で促進試験を行なった。材齢１３週に供試体（硬化体）の断面を切断し、１％フェノールフタレイン溶液を吹き付けて赤色化しない部分を中性化した部分とみなし、外側からの幅を促進中性化深さとした。この数値は小さいほど中性化が進まず、耐久性が優れていることを示す。
・圧縮強度（Ｎ／mm２）：各例のＡＥコンクリートについて、ＪＩＳ−Ａ１１０８に準拠し、材齢７日と材齢２８日で測定した。
【００５０】
表４の結果からも明らかなように、各実施例のＡＥコンクリートは、流動性や連行空気量が確保されると同時に、得られる硬化体がその収縮率が５０マイクロよりも小さい実質的に無収縮で、しかも中性化が充分に抑制され、必要とされる充分な圧縮強度が得られている。一方、比較例のＡＥコンクリートは、すなわち早強セメントでないセメントを使用した場合、或いは高炉スラグ細骨材を使用しない場合、或いは高炉スラグ細骨材の単位量が所定の範囲外から外れた場合、或いは膨張材を使用しない場合、或いは膨張材の単位量が所定の範囲外から外れた場合、或いは乾燥収縮低減剤の単位量が所定の範囲から外れた場合、或いは単位量率が所定の範囲から外れた場合等では、本発明のようなＡＥコンクリートは得られていない。
【００５１】
【表４】
【００５２】
表４において、
＊１：収縮率が５０マイクロ以下のものを○（合格）、５０マイクロを超えるものを×（不合格）と判定した。
＊２：材料分離して均一な硬化体が得られなかったので測定しなかった。
＊３：目標の流動性（スランプ値）が得られなかったので測定しなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともセメント、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤、空気量調節剤及び水を用いて無収縮ＡＥコンクリートを調製する方法であって、セメントとして早強ポルトランドセメントを単位量２８０〜５００ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、また細骨材の少なくとも一部として下記の高炉スラグ細骨材を単位量１８０〜８３０ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、また乾燥収縮低減剤を単位量５〜３５ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、また膨張材を単位量１０〜３５ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、更にセメント分散剤として下記の水溶性ビニル共重合体をセメント１００質量部当たり０．１５〜１．５質量部となる割合で用いて、且つ下記の数１で求められる単位量率が２５〜５５％となるようにすることを特徴とする無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
高炉スラグ細骨材：ＪＩＳ−Ａ５０１１−１に記載されたものであって、高炉スラグ細骨材の粒度による区分に含まれるもの。
セメント分散剤：分子中に下記の構成単位Ａを４５〜８５モル％、下記の構成単位Ｂを１５〜５５モル％及び下記の構成単位Ｃを０〜５モル％（合計１００モル％）の割合で有する質量平均分子量３０００〜７００００の水溶性ビニル共重合体。
構成単位Ａ：メタクリル酸から形成された構成単位及びメタクリル酸塩から形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位Ｂ：分子中に５〜８０個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
構成単位Ｃ：メタリルスルホン酸塩から形成された構成単位
【数１】
【請求項２】
練り混ぜ直後の目標スランプを１５超〜２４ｃｍの範囲に調製する請求項１記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項３】
高炉スラグ細骨材が、粒度による区分が５mm高炉スラグ細骨材及び／又は２．５mm高炉スラグ細骨材であって、粗粒率を２．０〜３．１の範囲に調製したものである請求項１又は２記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項４】
セメント分散剤が、構成単位Ｂが分子中に７〜５５個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位である場合のものであり、且つ質量平均分子量が６０００〜５００００の水溶性ビニル共重合体から選ばれるものである請求項１〜３のいずれか一つの項記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項５】
乾燥収縮低減剤が（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテルであり、且つこれを単位量７〜３０ｋｇ／ｍ３となる割合で用いる請求項１〜４のいずれか一つの項記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項６】
（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテルがジエチレングリコールモノブチルエーテル又はジエチレングリコールジプロピレングリコールモノブチルエーテルである請求項５記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項７】
膨張材が石灰系膨張材である請求項１〜６のいずれか一つの項記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項８】
空気量を３〜７容量％とする請求項１〜７のいずれか一つの項記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項９】
単位量率が３０〜５０％となるようにする請求項１〜８のいずれか一つの項記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つの項記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法によって得られる無収縮ＡＥコンクリート。
【請求項１】
少なくともセメント、細骨材、粗骨材、乾燥収縮低減剤、膨張材、セメント分散剤、空気量調節剤及び水を用いて無収縮ＡＥコンクリートを調製する方法であって、セメントとして早強ポルトランドセメントを単位量２８０〜５００ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、また細骨材の少なくとも一部として下記の高炉スラグ細骨材を単位量１８０〜８３０ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、また乾燥収縮低減剤を単位量５〜３５ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、また膨張材を単位量１０〜３５ｋｇ／ｍ３となる割合で用い、更にセメント分散剤として下記の水溶性ビニル共重合体をセメント１００質量部当たり０．１５〜１．５質量部となる割合で用いて、且つ下記の数１で求められる単位量率が２５〜５５％となるようにすることを特徴とする無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
高炉スラグ細骨材：ＪＩＳ−Ａ５０１１−１に記載されたものであって、高炉スラグ細骨材の粒度による区分に含まれるもの。
セメント分散剤：分子中に下記の構成単位Ａを４５〜８５モル％、下記の構成単位Ｂを１５〜５５モル％及び下記の構成単位Ｃを０〜５モル％（合計１００モル％）の割合で有する質量平均分子量３０００〜７００００の水溶性ビニル共重合体。
構成単位Ａ：メタクリル酸から形成された構成単位及びメタクリル酸塩から形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位Ｂ：分子中に５〜８０個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
構成単位Ｃ：メタリルスルホン酸塩から形成された構成単位
【数１】
【請求項２】
練り混ぜ直後の目標スランプを１５超〜２４ｃｍの範囲に調製する請求項１記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項３】
高炉スラグ細骨材が、粒度による区分が５mm高炉スラグ細骨材及び／又は２．５mm高炉スラグ細骨材であって、粗粒率を２．０〜３．１の範囲に調製したものである請求項１又は２記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項４】
セメント分散剤が、構成単位Ｂが分子中に７〜５５個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位である場合のものであり、且つ質量平均分子量が６０００〜５００００の水溶性ビニル共重合体から選ばれるものである請求項１〜３のいずれか一つの項記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項５】
乾燥収縮低減剤が（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテルであり、且つこれを単位量７〜３０ｋｇ／ｍ３となる割合で用いる請求項１〜４のいずれか一つの項記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項６】
（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテルがジエチレングリコールモノブチルエーテル又はジエチレングリコールジプロピレングリコールモノブチルエーテルである請求項５記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項７】
膨張材が石灰系膨張材である請求項１〜６のいずれか一つの項記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項８】
空気量を３〜７容量％とする請求項１〜７のいずれか一つの項記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項９】
単位量率が３０〜５０％となるようにする請求項１〜８のいずれか一つの項記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つの項記載の無収縮ＡＥコンクリートの調製方法によって得られる無収縮ＡＥコンクリート。
【公開番号】特開２０１２−２１１０４０（Ｐ２０１２−２１１０４０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７２８８（Ｐ２０１１−７７２８８）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（０００２１０６５４）竹本油脂株式会社 (138)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（０００２１０６５４）竹本油脂株式会社 (138)
【Ｆターム（参考）】
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