JP4884679B2 - Cement admixture and cement composition using the same - Google Patents
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Description
本発明は、単位セメント量の少ない領域においてもブリーディングなどの材料分離がなく、スランプロスを改善し、かつ、スランプが23cm程度以下では流動せず、それ以上では流動して自己充填性を有する、二律背反的な良好な作業性を有するポリカルボン酸塩系減水剤を使用するコンクリート用のセメント混和材及びそれを用いたセメント組成物に関し、一般の土木建築構造物やコンクリート二次製品等に使用されるものである。
なお、本発明における部や％は、特に規定のない限り質量基準である。
また、本発明のコンクリートとは、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。
The present invention has no material separation such as bleeding even in a region where the amount of unit cement is small, improves slump loss, does not flow when the slump is about 23 cm or less, and flows above it and has self-filling properties. A cement admixture for concrete that uses a polycarboxylate-based water reducing agent that has a good anti-workability and a cement composition using the same, and is used in general civil engineering structures and secondary concrete products. Is.
In the present invention, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
The concrete of the present invention is a general term for cement paste, mortar, and concrete.
従来、ポリカルボン酸塩系減水剤は、他のリグニンスルホン酸塩系減水剤等の一般的な減水剤や、ポリアルキルアリルスルホン酸塩系の高性能減水剤やメラミン樹脂スルホン酸塩系の高性能減水剤とは区別されている。そして、ポリカルボン酸塩系減水剤は、前記高性能減水剤と同様の高減水率を発揮するが、空気連行性を有し、モルタル又はコンクリートのフロー低下やスランプロスを低減した減水剤であることが異なる点である。 Conventionally, polycarboxylate-based water reducing agents are commonly used water-reducing agents such as other lignin sulfonate-based water reducing agents, polyalkylallyl sulfonate-based high-performance water reducing agents, and melamine resin sulfonate-based high water-reducing agents. A distinction is made from performance reducing agents. The polycarboxylate-based water reducing agent exhibits a high water reduction rate similar to that of the high-performance water reducing agent, but has air entrainment and is a water reducing agent that reduces flow loss and slump loss of mortar or concrete. This is a different point.
ポリカルボン酸塩系減水剤は、高流動コンクリートに多用されており、ポリカルボン酸塩系減水剤を使用したコンクリートは、粘ちょう性の強い自己流動性のあるコンクリートとなり、斜面での施工にダレなどが生ずるので施工性が悪いという課題を有していた。 Polycarboxylate-based water reducing agents are often used in high-fluidity concrete, and concrete using polycarboxylate-based water reducing agents becomes highly viscous and self-fluxing concrete, which is not suitable for construction on slopes. As a result, there was a problem that workability was poor.
さらに、少ないセメント量で高い強度を得るためにポリカルボン酸塩系減水剤の使用量を多くして単位水量を絞ろうとすると、ペーストの粘度が異常に低下して材料分離をおこし、ブリーディングが発生すると共に、ペーストやモルタルと、骨材の分離したコンクリートになるなどの課題を有していた。 Furthermore, when trying to reduce the unit water volume by increasing the amount of polycarboxylate water reducing agent used to obtain high strength with a small amount of cement, the viscosity of the paste drops abnormally, causing material separation and bleeding. At the same time, it had problems such as becoming concrete with separated paste and mortar and aggregate.
また、これほど極端ではないが、高性能減水剤を使用する場合も、単位セメント量を少なくして高性能減水剤の添加量を多くすると、材料分離気味になると同時に粘ちょう性が強くなり、同様の課題を有していた。 Also, although not as extreme as this, even when using a high-performance water reducing agent, reducing the unit cement amount and increasing the amount of the high-performance water reducing agent increases the material separation and at the same time increases the consistency. Had similar challenges.
高性能減水剤を使用した場合の粘ちょう性を軽減して斜面の施工でダレなくするために、ベントナイトなどを配合することは既に提案されている（特許文献１参照）。 In order to reduce the stickiness when using a high-performance water reducing agent and eliminate the sagging in construction of slopes, it has already been proposed to add bentonite or the like (see Patent Document 1).
しかしながら、ポリカルボン酸塩系減水剤を使用したコンクリートに、ベントナイトを添加してミキサで練り混ぜると、練り始めは流動性のあるコンクリートでも、練り混ぜを継続すると急激なスランプドロップが生じて全く流動性のない状態となり、スランプを一定とすると単位水量が異常に増加するという課題があった。 However, when bentonite is added to concrete using a polycarboxylate-based water reducing agent and kneaded with a mixer, even if it is fluid concrete at the beginning of kneading, sudden slump drop occurs when kneading continues, and it flows completely. There was a problem that the unit water amount increased abnormally when the slump became constant and the slump was constant.
一方、ポリビニルアルコールは、高性能減水剤のスランプロスの改善に効果を示すことは公知である（特許文献２参照）。
しかしながら、ポリカルボン酸塩系減水剤とベントナイトとを組合わせた場合に生ずる練り混ぜ中の急激なスランプドロップに対して、ポリビニルアルコールが改善し、その後のスランプロスを低減する効果を有するか否かは知られていない。
On the other hand, it is known that polyvinyl alcohol is effective in improving the slump loss of a high-performance water reducing agent (see Patent Document 2).
However, whether or not polyvinyl alcohol improves the rapid slump drop during mixing that occurs when a polycarboxylate-based water reducing agent and bentonite are combined, and reduces the subsequent slump loss. Is not known.
一方、糖類も高性能減水剤のスランプロス低減に効果を示すことは既に知られている（特許文献３参照）。
しかしながら、ポリカルボン酸塩系減水剤とベントナイトとを併用した場合の急激なスランプドロップに対して、糖類は単独では全く効果は示さないものである。
On the other hand, it is already known that saccharides also show an effect in reducing the slump loss of a high-performance water reducing agent (see Patent Document 3).
However, the saccharide alone does not show any effect against the rapid slump drop when the polycarboxylate-based water reducing agent and bentonite are used in combination.
本発明者は、ポリカルボン酸塩系減水剤が有する前記課題を解決するに当たり鋭意研究した結果、ポリカルボン酸塩系減水剤を使用するコンクリートに、ベントナイト類とポリビニルアルコールの少量を、また、これらと糖類の少量を用いることにより、ダレや材料分離がないという性質を有しながら、単位水量の増加や、ポリカルボン酸塩系減水剤量の調節によりスランプ23cm前後以上とすることにより自己流動性をも発揮し、かつ、モルタルフローの低下やコンクリートのスランプロスの小さい、良好な作業性を発揮できるモルタル又はコンクリートが得られることを知見し、本発明を完成するに至った。 As a result of earnest research to solve the above-mentioned problems of the polycarboxylate-based water reducing agent, the present inventor has found that a small amount of bentonites and polyvinyl alcohol are added to the concrete using the polycarboxylate-based water reducing agent. By using a small amount of saccharide and sugar, there is no sag or material separation, but self-fluidity is achieved by increasing the unit water volume or adjusting the amount of polycarboxylic acid salt water reducing agent to around 23 cm or more. In addition, the inventors have found that mortar or concrete can be obtained that exhibits good workability with reduced mortar flow and small slump loss of concrete, and has completed the present invention.
本発明は、ベントナイト、酸性白土、及び活性白土からなる群より選ばれた一種又は二種以上のベントナイト類と平均重合度が1,700以下で鹸化度が95mol％以下の部分鹸化物であるポリビニルアルコールとを含有してなり、セメント100部に対して、ベントナイト類が0.1〜10部、ポリビニルアルコールが0.03〜１部となるように配合することを特徴とする、ポリカルボン酸塩系減水剤をセメント100部に対して0.3〜５部使用するコンクリート用のセメント混和材であり、さらに、糖類をセメント100部に対して、0.01〜0.2部となるように配合する該セメント混和材であり、セメント、ポリカルボン酸塩系減水剤、及び該セメント混和材とを主成分とするセメント組成物であり、セメント、ポリカルボン酸塩系減水剤、ベントナイト類、及び該ポリビニルアルコールを主成分とし、セメント100部に対して、ポリカルボン酸塩系減水剤が0.3〜５部であり、ベントナイト類が0.1〜10部であり、ポリビニルアルコールが0.03〜１部である、セメント組成物であり、セメント、ポリカルボン酸塩系減水剤、ベントナイト類、該ポリビニルアルコール、及び糖類を主成分とし、セメント100部に対して、ポリカルボン酸塩系減水剤が0.3〜５部であり、ベントナイト類が0.1〜10部、ポリビニルアルコールが0.03〜１部、及び糖類が0.01〜0.2部である、セメント組成物である。 The present invention relates to one or more bentonites selected from the group consisting of bentonite, acid clay, and activated clay, and polyvinyl alcohol which is a partially saponified product having an average polymerization degree of 1,700 or less and a saponification degree of 95 mol% or less. Ri Na contain, per 100 parts of cement, bentonites 0.1 to 10 parts polyvinyl alcohol, characterized in that the formulated to be 0.03 to 1 parts, cement polycarboxylate-based water-reducing agent It is a cement admixture for concrete that is used in an amount of 0.3 to 5 parts per 100 parts , and further, the cement admixture that mixes saccharides in an amount of 0.01 to 0.2 parts with respect to 100 parts of cement. A cement composition comprising as a main component a polycarboxylate-based water reducing agent and the cement admixture, the cement, the polycarboxylate-based water reducing agent, bentonites, and the polyvinyl alcohol. As a main component a call, with respect to 100 parts of cement, polycarboxylate-based water reducing agent is 0.3 to 5 parts, a bentonites 0.1 to 10 parts polyvinyl alcohol is 0.03 to 1 parts, cement The composition is mainly composed of cement, polycarboxylate-based water reducing agent, bentonites, the polyvinyl alcohol, and saccharide, and the polycarboxylate-based water reducing agent is 0.3 to 5 parts with respect to 100 parts of cement. There is a cement composition in which bentonites are 0.1 to 10 parts, polyvinyl alcohol is 0.03 to 1 part, and sugars are 0.01 to 0.2 parts .
ベントナイト類とＰＶＡとを、また、ベントナイト類とＰＶＡと糖類とを併用すると、ポリカル系減水剤を使用したコンクリートの材料分離や、粘性が強いことからくるダレなどを防止し、(1)材料分離が無く、軽い(コンクリートの切り返しに力を必要としない)、スランプロスの小さい、良好な作業性のコンクリートが製造できる、(2)スランプが23cm程度以下ではスランプは自立して、ダレなく、それ以上で自己流動性のコンクリートが製造できる、(3)高強度混和材を併用すると、より高い強度が少ない単位セメント量で得られるなどの効果を奏する。
When bentonites and PVA are used together, and bentonites and PVA and saccharides are used in combination, material separation of concrete using a water reducing agent and dripping due to strong viscosity are prevented. (1) Material separation It is light (no power is required to cut concrete), small slump loss and good workability concrete can be manufactured. (2) When slump is about 23cm or less, slump is self-supporting and without drooping. The self-fluxing concrete can be produced as described above. (3) When a high-strength admixture is used in combination, there is an effect that a higher strength can be obtained with a smaller unit cement amount.
以下、本発明を詳しく説明する。 The present invention will be described in detail below.
本発明で使用するポリカルボン酸塩系減水剤（以下、ポリカル系減水剤という）は、通常は、不飽和カルボン酸モノマーを一成分として含む重合体や共重合体又はその塩である。
例えば、不飽和カルボン酸モノマーとしては、ポリアルキレングリコールモノアクリル酸エステル、ポリアルキレングリコールモノメタクリル酸エステル、無水マレイン酸、アクリル酸やメタクリル酸、及びアクリル酸やメタクリル酸の塩等が挙げられる。
また、ポリカル系減水剤は、さらに、これらの不飽和カルボン酸モノマーと重合や共重合が可能なモノマーから導かれるポリカルボン酸塩系減水剤であれば特に限定されるものではないが、一例としてはこれらの不飽和カルボン酸モノマーとスチレンとの共重合体等を挙げることができ、（株）エヌエムビー社製商品名「レオビルドSP８」シリーズ、フローリック（株）社製商品名「フローリックSF500」シリーズ、竹本油脂（株）社製商品名「チュポールHP8,11」、グレースケミカルズ（株）社製商品名「ダーレックススーパー100,200,300,1000」シリーズ、並びに、花王（株）社製商品名「マイティ21WH」や「マイティ3000」シリーズ、その他が市販されており、通常は液状である。
ポリカル系減水剤の使用量は、セメント100部に対して、0.3〜５部が好ましく、0.5〜４部がより好ましい。0.3部未満ではポリビニルアルコールを適量配合しても、ベントナイトと併用した場合の急激なスランプロスやその後のスランプロスを改善することはできない場合があり、５部を超えると減水率が頭打ちとなる場合や硬化不良になる場合がある。
The polycarboxylate-based water reducing agent (hereinafter referred to as polycal-based water reducing agent) used in the present invention is usually a polymer or copolymer containing an unsaturated carboxylic acid monomer as a component or a salt thereof.
Examples of the unsaturated carboxylic acid monomer include polyalkylene glycol monoacrylic acid ester, polyalkylene glycol monomethacrylic acid ester, maleic anhydride, acrylic acid and methacrylic acid, and acrylic acid and methacrylic acid salts.
Further, the polycal water reducing agent is not particularly limited as long as it is a polycarboxylic acid salt water reducing agent derived from a monomer that can be polymerized or copolymerized with these unsaturated carboxylic acid monomers. Can include copolymers of these unsaturated carboxylic acid monomers and styrene, etc., including a product name “Leobuild SP8” series manufactured by NMB Co., Ltd., and a product name “Flolic SF500” manufactured by Floric Co., Ltd. Series, Takemoto Yushi Co., Ltd. product name “Tupor HP8,11”, Grace Chemicals Co., Ltd. product name “Darlex Super 100,200,300,1000” series, and Kao Corporation product name “Mighty 21WH” ”,“ Mighty 3000 ”series, and others are commercially available and are usually liquid.
The amount of the polycal water reducing agent used is preferably 0.3 to 5 parts, more preferably 0.5 to 4 parts, relative to 100 parts of cement. If less than 0.3 parts, even if blended with an appropriate amount of polyvinyl alcohol, sudden slump loss and subsequent slump loss when combined with bentonite may not be able to be improved. And may result in poor curing.
本発明で使用する、ベントナイト、酸性白土、及び活性白土からなる群より選ばれた一種又は二種以上のベントナイト類は、ポリカル系減水剤を使用したコンクリートの材料分離を抑えて、プラスチック性を与え、ダレがなく、軽い、取り扱い易いコンクリートが得られるものである。
また、単位水量やポリカル系減水剤の調節によりスランプを23cm以上とすると自己流動性を発揮するものである。
One or more bentonites selected from the group consisting of bentonite, acid clay, and activated clay used in the present invention give plasticity by suppressing the separation of the concrete material using a polyhydric water reducing agent. , Light and easy-to-handle concrete without dripping.
In addition, self-fluidity is exhibited when the slump is 23 cm or more by adjusting the unit water amount or the polycalcic water reducing agent.
ベントナイトの主要鉱物はモンモリロナイトであり、大部分が火山灰のガラス成分が分解して生成した粘土鉱物である。そして層状の結晶構造を持ちその層間に陽イオンと水とを取り込んで膨潤する性質を有する。
また、ベントナイトは合成も可能であり、本発明においては、天然産や合成品、さらには膨潤度の大小に関係なくベントナイトであれば、いずれも使用可能である。
The main mineral of bentonite is montmorillonite, most of which is a clay mineral generated by decomposition of the glass component of volcanic ash. And it has a layered crystal structure and has the property of taking in cations and water between the layers to swell.
In addition, bentonite can be synthesized. In the present invention, any bentonite can be used as long as it is bentonite regardless of the degree of swelling, natural products or synthetic products.
酸性白土は、火山灰のガラス成分がさらに分解が進んで、膨潤しなくなった粘土鉱物で酸性を呈する。そしてその比表面積が大きいのが特徴である。 Acid clay is acidic because it is a clay mineral that no longer swells as the glass component of volcanic ash further decomposes. And the feature is that the specific surface area is large.
活性白土は、酸性白土を鉱酸処理してアルミナ成分を溶解させ、より比表面積を大きくして活性を高めたものである。 The activated clay is obtained by treating the acid clay with a mineral acid to dissolve the alumina component and increasing the specific surface area to increase the activity.
本発明において、これらベントナイト類の一種又は二種以上が使用され、ベントナイト類の使用量は、単独で又は二種以上の合量で、セメント100部に対して、0.1〜10部が好ましい。単独使用の場合の好ましい量は、ベントナイトでは0.1〜３部であり、酸性白土では２〜10部であり、活性白土では１〜６部である。二種以上を併用する場合は、各々を単独使用する場合の使用量範囲で調節することが好ましい。
なお、ベントナイト類は少量で効果を発揮するが、0.1部未満では保水性の強いベントナイト類を用いてもポリカル系減水剤の材料分離を軽減する効果は小さく、10部を超えると保水性を強化する効果がベントナイトよりは小さい酸性白土を用いても、同一スランプとすると単位水量が急に増加し、強度的に好ましくない。
In this invention, 1 type, or 2 or more types of these bentonites are used, and the usage-amount of bentonites is 0.1-10 parts with respect to 100 parts of cement individually or in total of 2 or more types. The preferred amount when used alone is 0.1 to 3 parts for bentonite, 2 to 10 parts for acid clay, and 1 to 6 parts for activated clay. When using 2 or more types together, it is preferable to adjust in the usage-amount range in the case of using each independently.
Bentonite is effective in a small amount, but if it is less than 0.1 part, even if it uses bentonite with strong water retention, the effect of reducing the material separation of the polycal water reducing agent is small, and if it exceeds 10 parts, the water retention will be strengthened. Even if acidic clay is used, which has a smaller effect than bentonite, the unit water volume increases suddenly if the same slump is used, which is not preferable in terms of strength.
本発明で使用するポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡという）は、ベントナイト類とポリカル系減水剤とを併用した場合の練り混ぜ中の急激なコンクリートのスランプドロップなどを防止すると共にその後のスランプロスを防止する効果を有するものである。
本発明では、ＰＶＡの平均重合度は1,700以下が好ましく、小さいほどより好ましい。ＰＶＡの平均重合度が1,700を超えるとスランプロス防止効果が小さくなる場合がある。
さらに、本発明では、ＰＶＡの鹸化度が95mol％以下の部分鹸化物を使用するのがより好ましい。ＰＶＡの鹸化度が95mol％を超えると、平均重合度が小さくないと、練り混ぜ中の急激なスランプドロップの改善は難しい場合がある。ＰＶＡの鹸化度が95mol％以下の場合でも、平均重合度が2,000を超えると、急激なスランプドロップを改善する効果又はその後のスランプロスを低減する効果は小さくなる場合がある。
なお、市販品の部分鹸化物の平均重合度は、低い方では400〜500程度のものまであり、これらの使用はより好ましい。
ＰＶＡの配合量は、セメント100部に対して、0.03〜１部が好ましく、0.05〜0.7部がより好ましい。0.03部未満ではベントナイト類の配合量が少なくてもスランプロスを改善する効果は小さく、１部を超えて配合すると、強度の低下が大きくなる場合がある。
Polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as PVA) used in the present invention prevents abrupt slump drop of concrete during kneading and prevents subsequent slump loss when bentonites and a polyhydric water reducing agent are used in combination. It has an effect.
In the present invention, the average degree of polymerization of PVA is preferably 1,700 or less, more preferably as it is smaller. When the average degree of polymerization of PVA exceeds 1,700 , the effect of preventing slump loss may be reduced.
Furthermore, in the present invention, it is more preferable to use a partially saponified product having a saponification degree of PVA of 95 mol% or less. When the degree of saponification of PVA exceeds 95 mol%, it may be difficult to improve the rapid slump drop during kneading unless the average degree of polymerization is small. Even when the degree of saponification of PVA is 95 mol% or less, if the average degree of polymerization exceeds 2,000, the effect of improving a rapid slump drop or the effect of reducing the subsequent slump loss may be reduced.
In addition, the average degree of polymerization of the partially saponified product in the market is about 400 to 500 in the lower one, and these uses are more preferable.
The blending amount of PVA is preferably 0.03 to 1 part, more preferably 0.05 to 0.7 part, with respect to 100 parts of cement. If it is less than 0.03 parts, the effect of improving the slump loss is small even if the amount of bentonite is small, and if it exceeds 1 part, the strength may be greatly reduced.
本発明で使用する糖類とは、二糖類又は三糖類等のオリゴ糖を示す。具体的には、蔗糖やラフィノースなどが挙げられる。これら糖類単独ではポリカル系減水剤とベントナイト類とを併用した場合の急激なスランプドロップやその後のスランプロスを低減する効果はないが、ポリカル系減水剤、ベントナイト類、及びＰＶＡを併用したコンクリートを練り混ぜた後のスランプロスの低減効果を助長する。
糖類の使用量は、セメント100部に対して、0.01〜0.2部が好ましく、0.02〜0.15部がより好ましい。0.01部未満ではスランプロスを助長する効果は小さく、0.2部を超えて配合すると、強度の低下が大きくなる場合がある。
The saccharide used in the present invention refers to an oligosaccharide such as a disaccharide or a trisaccharide. Specific examples include sucrose and raffinose. These saccharides alone are not effective in reducing sudden slump drop and subsequent slump loss when using a combination of a polyhydric water reducing agent and bentonites, but knead concrete containing a polyhydric water reducing agent, bentonites, and PVA. Helps reduce slump loss after mixing.
The amount of saccharide used is preferably 0.01 to 0.2 part, more preferably 0.02 to 0.15 part with respect to 100 parts of cement. If it is less than 0.01 part, the effect of promoting slump loss is small, and if it exceeds 0.2 part, the strength may be greatly reduced.
本発明においては、石膏類及び／又は活性シリカやメタカオリンなどの、高強度を発現させる成分又はこれらを含有した高強度混和材を併用することは、高い強度を得るためや、材料分離抵抗性や自己流動性を高めるために好ましく、これらを併用しても、本発明のスランプロスの低減効果は変わらないものである。
また、材料分離抵抗性や自己流動性を助長する成分としてフライアッシュを適宜併用することは好ましい。
In the present invention, a combination of a component that expresses high strength, such as gypsum and / or active silica or metakaolin, or a high-strength admixture containing these is used to obtain high strength, material separation resistance, It is preferable for enhancing the self-fluidity, and even when these are used in combination, the slump loss reducing effect of the present invention does not change.
Further, it is preferable to use fly ash as an appropriate component as a component for promoting material separation resistance and self-fluidity.
ここで、石膏類とは、二水石膏、半水石膏、II型無水石膏、及びIII型無水石膏が使用可能であるが、特に、二水石膏、半水石膏、及びII型無水石膏は強度増進効果が大きいので好ましい。
II型無水石膏は、天然産のもの、フッ酸発生時に副生するフッ酸石膏、及び他の形態の石膏を350℃以上で熱処理したものが挙げられ、その粉末度はセメントと同等以上で有れば特に限定されるものではない。
石膏類の配合量は、セメント100部に対して、無水物換算で10部以下が好ましく、１〜８部がより好ましく、２〜６部が最も好ましい。10部を超えて配合しても強度増進効果は頭打ちとなる。
Here, as for gypsum, dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, type II anhydrous gypsum, and type III anhydrous gypsum can be used. In particular, dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, and type II anhydrous gypsum are strong. This is preferable because the enhancement effect is large.
Type II anhydrous gypsum includes natural products, hydrofluoric acid gypsum by-produced when hydrofluoric acid is generated, and other forms of gypsum heat-treated at 350 ° C or higher, and its fineness is equal to or higher than that of cement. If it is, it will not specifically limit.
The blending amount of gypsum is preferably 10 parts or less, more preferably 1 to 8 parts, and most preferably 2 to 6 parts in terms of anhydride with respect to 100 parts of cement. Even if it exceeds 10 parts, the strength enhancement effect reaches its peak.
活性シリカとは、金属シリコンやシリコン合金を電気炉で製造するときに発生するシリカフュームや、稲、藁、竹、及び葦等のケイ化木の焼成灰、並びに、人工のアエロジルなどで、いずれも非晶質SiO2を主成分とする超微粉である。
活性シリカの配合量は、セメント100部に対して、25部以下が好ましく、20部以下がより好ましく、２〜15部が最も好ましい。25部を超えて配合しても強度増進効果は頭打ちとなる。
Activated silica is silica fume generated when metal silicon or silicon alloys are produced in an electric furnace, burned ash of silicified wood such as rice, straw, bamboo, and firewood, and artificial aerosil. Ultra fine powder mainly composed of amorphous SiO 2 .
The compounding amount of the active silica is preferably 25 parts or less, more preferably 20 parts or less, and most preferably 2 to 15 parts with respect to 100 parts of cement. Even if it exceeds 25 parts, the strength enhancement effect reaches its peak.
メタカオリンとは、カオリナイト鉱物を600℃前後で熱処理して、OHの形で結晶格子内に入っている水を脱水させたものであって、Ｘ線的には非晶質のアルミノケイ酸であり、ポゾラン活性を有する。
メタカオリンの配合量は、セメント100部に対して、15部以下が好ましく、12部以下がより好ましく、２〜10部が最も好ましい。15部を超えて配合しても強度増進効果は頭打ちとなる。
Metakaolin is a kaolinite mineral heat-treated at around 600 ° C to dehydrate the water contained in the crystal lattice in the form of OH, and is an aluminosilicate that is amorphous in terms of X-rays. Have pozzolanic activity.
The compounding amount of metakaolin is preferably 15 parts or less, more preferably 12 parts or less, and most preferably 2 to 10 parts with respect to 100 parts of cement. Even if it exceeds 15 parts, the strength enhancement effect reaches its peak.
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、超早強、中庸熱、白色、低熱（ビーライト）、及び耐硫酸塩性等の各種ポルトランドセメント、混合セメント、並びに、エコセメントが挙げられる。 Examples of the cement used in the present invention include various portland cements such as normal, early strength, very early strength, moderate heat, white color, low heat (belite), and sulfate resistance, mixed cement, and ecocement. .
本発明における各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、各成分を別々に、また、他の材料と一緒にミキサに投入して練り混ぜることが可能である。
また、ポリカル系減水剤を使用する場合は、ポリカル系減水剤以外の成分をあらかじめセメント混和材やセメント組成物中に配合しておいて、練り混ぜるときにポリカル系減水剤と、セメント混和材やセメント組成物を別々に、また、他の材料と一緒にミキサに投入して練り混ぜることが可能である。
The mixing method of each material in this invention is not specifically limited, It is possible to put each component into a mixer separately and together with other materials and knead.
In addition, when using a polycarbonate-based water reducing agent, ingredients other than the polycarbonate-based water reducing agent are pre-mixed in a cement admixture or cement composition, and when kneaded, It is possible to put the cement composition separately and together with other materials into a mixer and knead.
なお、本発明のセメント混和材を用いたコンクリート構造物やコンクリート製品の養生方法は特に限定されるものではなく、通常の養生、蒸気養生、及びオートクレーブ養生が可能である。 In addition, the curing method of the concrete structure or concrete product using the cement admixture of the present invention is not particularly limited, and normal curing, steam curing, and autoclave curing are possible.
以下、本発明を実験例にて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail in an experiment example, this invention is not limited to these.
実験例１
単位量が、セメント350kg/m3、細骨材920kg/m3、粗骨材930kg/m3、水145kg/m3、及びポリカル系減水剤7.0kg/m3（セメント100部に対して、2.0部）、空気量4.5±1.0％のコンクリート配合を用いて、表１に示すベントナイト類とＰＶＡとを使用して、10リットル分のコンクリートをオムニミキサで５分間練り混ぜ、20℃で、静置状態でのスランプの経時変化と、標準養生した材齢28日の圧縮強度とを測定した。結果を表１に併記する。
Experimental example 1
The unit amount is cement 350kg / m 3 , fine aggregate 920kg / m 3 , coarse aggregate 930kg / m 3 , water 145kg / m 3 , and polycal water reducing agent 7.0kg / m 3 (for 100 parts of cement, 2.0 parts), using a concrete composition with an air content of 4.5 ± 1.0%, mixing 10 liters of concrete with an omnimixer for 5 minutes using the bentonites and PVA shown in Table 1, and let stand at 20 ° C. The time course of the slump in the state and the compressive strength at the age of 28 days of standard curing were measured. The results are also shown in Table 1.
＜使用材料＞
セメント ：電気化学工業（株）社製普通ポルトランドセメント
細骨材 ：新潟県姫川産川砂、５mm下
粗骨材 ：新潟県姫川産玉石、25〜５mm
ポリカル系減水剤Ａ：グレースケミカルズ（株）商品名「ダーレックススーパー100PHX」、汎用品、液状
ベントナイト類ａ：（株）ホージュン社製、膨潤度24のもの
ベントナイト類ｂ：酸性白土、日本活性白土（株）社製
ベントナイト類ｃ：活性白土、日本活性白土（株）社製
ＰＶＡロ ：重合度500、鹸化度86.5〜89.5mol%の部分鹸化物
<Materials used>
Cement: Ordinary Portland cement fine aggregate manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd .: River sand from Himekawa, Niigata Prefecture, 5mm coarse aggregate: Boulder from Himekawa, Niigata Prefecture, 25-5mm
Poly-based water reducing agent A: Grace Chemicals Co., Ltd. trade name “Darlex Super 100PHX”, general-purpose product, liquid bentonite a: bentonite with swelling degree 24 manufactured by Hojun Co., Ltd. b: acid clay, Nippon activated clay Bentonite manufactured by Co., Ltd. c: Activated clay, PVA manufactured by Nippon Activated Soil Co., Ltd .: Partially saponified product having a polymerization degree of 500 and a saponification degree of 86.5-89.5 mol%
＜測定方法＞
スランプの経時変化：JIS A 1101によりスランプを測定。スランプの経時変化はコンクリートを静置した状態とし、測定時間毎に練り返して測定
圧縮強度 ：JIS A 1132によりφ10×20cmの型枠を成形し、JIS A 1108により標準養生材齢28日の圧縮強度を測定
<Measurement method>
Change in slump over time: Measure slump according to JIS A 1101. The slump changes with time in the state in which the concrete is left standing, and kneaded at every measurement time to measure the compressive strength: φ10 × 20cm mold is formed according to JIS A 1132, and the standard curing material age is 28 days according to JIS A 1108 Measure strength
表１において、単位セメント量が少ない配合の場合、ポリカル系減水剤を多く添加して単位水量を絞ると、モルタル部分が流動してスランプが崩れ、かつ、ブリーディングが発生するなどの材料分離が生ずる(実験No.1- 1)。
また、ベントナイト類のみを添加すると、練り混ぜ初期は流動性のある状態が、練り混ぜを継続すると急速にスランプロスが生じ、その後のスランプロスも促進される。(実験No.1- 2〜No.1- 4)。
ＰＶＡの添加量を一定にしてベントナイト類の添加量を変えていくと、0.1部では少しモルタルが分離気味ではあるがブリーディングは止まり、スランプも30分程度で有れば保持する傾向を示す。ベントナイト類の添加量を順次多くしていくと、材料分離はなくなり、軽い、プラスチックなコンクリートになると同時にスランプの保持時間が長くなる。そしてベントナイト類の添加量が多くなりすぎるとベントナイト類の保水性が大きいためにスランプは逆に小さくなり、かつ、スランプロスも促進されるようになる。したがってベントナイト類の添加量は、0.1〜10部である。ベントナイト類の中でベントナイトaのより好ましい添加量は0.2〜3.0部であり、3.0部を超えると、よりスランプが小さくなり、かつ、同一スランプとする場合は単位水量が増加し、強度低下が示唆される。ベントナイト類が酸性白土bの場合は同様の理由で、より好ましい配合量は2.0〜8.0部であり、活性白土の場合は1.0〜6.0部であることも示される。
In Table 1, when the amount of unit cement is small, adding a large amount of polyhydric water reducing agent to reduce the unit water amount causes material separation such as flow of mortar part, collapse of slump, and occurrence of bleeding. (Experiment No. 1-1).
In addition, when only bentonites are added, a fluid state is present at the initial stage of kneading, and when the kneading is continued, slump loss occurs rapidly, and subsequent slump loss is also promoted. (Experiment No. 1-2 to No. 1-4).
When the addition amount of bentonite is changed while keeping the addition amount of PVA constant, the mortar is slightly separated at 0.1 part, but bleeding stops, and if the slump is about 30 minutes, it tends to be retained. As the amount of bentonite added is increased in sequence, material separation is eliminated, resulting in a light, plastic concrete and a longer slump retention time. If the amount of bentonite added is too large, the water holding capacity of the bentonite is large, so that the slump becomes smaller and the slump loss is promoted. Therefore, the added amount of bentonites is 0.1 to 10 parts. Among the bentonites, the more preferable amount of bentonite a is 0.2 to 3.0 parts, and if it exceeds 3.0 parts, the slump becomes smaller, and if the same slump is used, the unit water volume increases, suggesting a decrease in strength. Is done. For the same reason, when the bentonite is acidic clay b, a more preferable blending amount is 2.0 to 8.0 parts, and in the case of activated clay, 1.0 to 6.0 parts is also indicated.
実験例２
実験例１のコンクリート配合を用い、セメント100部に対して、表２に示すベントナイト類とＰＶＡとを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
Experimental example 2
The same procedure as in Experimental Example 1 was performed except that the concrete blend of Experimental Example 1 was used and bentonites and PVA shown in Table 2 were used for 100 parts of cement. The results are also shown in Table 2.
＜使用材料＞
ＰＶＡイ ：重合度400、鹸化度87.5〜90.5mol%の部分鹸化物
ＰＶＡハ ：重合度800、鹸化度85〜88mol%の部分鹸化物
ＰＶＡニ ：重合度1,000、鹸化度88〜91mol%の部分鹸化物
ＰＶＡホ ：重合度1,700、鹸化度87〜89mol％の部分鹸化物
ＰＶＡヘ ：重合度2,000、鹸化度87〜89mol％の部分鹸化物
ＰＶＡト ：重合度2,400、鹸化度87〜89mol％の部分鹸化物
ＰＶＡチ ：重合度500、鹸化度98〜99mol%の完全鹸化物
<Materials used>
PVA B: Partially saponified product PVA having a polymerization degree of 400 and a saponification degree of 87.5-90.5 mol% PVA: Partially saponified product PVA having a polymerization degree of 800 and a saponification degree of 85-88 mol% PVA D: Part having a polymerization degree of 1,000 and a saponification degree of 88-91 mol% Saponified product PVA: Partially saponified PVA having a polymerization degree of 1,700 and a saponification degree of 87 to 89 mol%: Partially saponified PVA having a polymerization degree of 2,000 and a saponification degree of 87 to 89 mol%: A polymerization degree of 2,400 and a saponification degree of 87 to 89 mol% Partially saponified product PVA h: Completely saponified product having a polymerization degree of 500 and a saponification degree of 98 to 99 mol%
表２より、セメント100部に対して、ベントナイト類の種類と添加量を一定として、ＰＶＡの種類と添加量を任意に変えた場合において、種類を変えた場合ではＰＶＡの平均重合度は小さいほどスランプの経時変化は小さく、大きくしていくと徐々にスランプロス防止効果は低下してくる。特に、平均重合度1,700を超えて、2,000、又は2,000を超えるとスランプロス防止効果は大きく失われてくる。したがって、ＰＶＡの平均重合度は2,000以下であり、1,700以下でより小さい方がより好ましい。また、完全鹸化物の場合は平均重合度500で、部分鹸化物1,700〜2,000相当のスランプ保持性を示す(実験No.2- 1〜No.2- 8)。
また、添加量を変えた場合では、0.03部からスランプロス防止効果が示され、添加量が多くなるほど効果も大きくなることが示される。しかしながら、強度は少しずつ低下する傾向が示され、特に、1.0部で大きくなり、それ以上の添加はより強度の低下が懸念される。したがって、ＰＶＡの添加量は0.3〜１部が好ましく、0.05〜0.7部がより好ましい(実験No.2- 9〜No.2-16)。
From Table 2, with respect to 100 parts of cement, when the type and addition amount of bentonites are constant and the type and addition amount of PVA are arbitrarily changed, the average polymerization degree of PVA is smaller when the type is changed. The change in slump over time is small, and the slump loss prevention effect gradually decreases as the slump increases. In particular, when the average degree of polymerization exceeds 1,700 and exceeds 2,000 or 2,000, the effect of preventing slump loss is greatly lost. Therefore, the average degree of polymerization of PVA is 2,000 or less, more preferably 1,700 or less and smaller. In the case of a completely saponified product, the average polymerization degree is 500, and the slump retention property corresponding to a partially saponified product of 1,700 to 2,000 is exhibited (Experiment No. 2-1 to No. 2-8).
In addition, when the addition amount is changed, the effect of preventing slump loss is shown from 0.03 part, and the effect is shown to increase as the addition amount increases. However, the strength tends to decrease little by little, and in particular, it becomes larger at 1.0 part, and there is a concern that the addition of more than that causes a decrease in strength. Therefore, the addition amount of PVA is preferably 0.3 to 1 part, more preferably 0.05 to 0.7 part (Experiment No. 2-9 to No. 2-16).
実験例３
実験例１のコンクリート配合を用い、セメント100部に対して、ベントナイト類ａ1.5部と、表３に示すＰＶＡロと糖類とを使用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。
Experimental example 3
The same procedure as in Experimental Example 1 was carried out except that the concrete composition of Experimental Example 1 was used and that 1.5 parts of bentonite and PVAro and saccharides shown in Table 3 were used for 100 parts of cement. The results are also shown in Table 3.
＜使用材料＞
糖類 ：蔗糖、二糖類
<Materials used>
Sugars: Sucrose, disaccharides
表３より、セメント100部に対して、ベントナイト類とＰＶＡの種類と添加量を一定として、糖類の添加量を変えていくと、糖類は0.01部からスランプロス防止効果が認められ、添加量が多くなるほどスランプロス防止効果も大きくなることが示される。しかしながら、多くなり過ぎると強度が低下するようになり、0.2部で顕著となり、それ以上の添加はより強度が低下することが推察される。したがって、糖類の添加量は0.01〜0.2部が好ましく、0.02〜0.15部がより好ましくいことが示される。
なお、ベントナイト類にＰＶＡを併用しないで糖類のみを添加してもスランプロス防止効果は発揮されない(実験No.3- 1)。
From Table 3, with 100 parts of cement, the amount and amount of bentonite and PVA are kept constant, and when the amount of saccharide added is changed, saccharides have an effect of preventing slump loss from 0.01 part. It is shown that the effect of preventing slump loss increases as the number increases. However, if the amount is excessively increased, the strength decreases, and becomes noticeable at 0.2 part, and it is presumed that the addition further increases the strength. Therefore, it is shown that the amount of saccharide added is preferably 0.01 to 0.2 part, more preferably 0.02 to 0.15 part.
In addition, even if only saccharides are added to bentonites without using PVA in combination, the effect of preventing slump loss is not exhibited (Experiment No. 3-1).
実験例４
実験例１のコンクリート配合をベース配合とし、セメント100部に対して、ベントナイト類ａ1.5部とＰＶＡロ0.2部とを使用し、表４に示す単位水量と、セメント100部に対して、表４に示すポリカル系減水剤とを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
Experimental Example 4
The concrete blend of Experimental Example 1 is used as a base blend, and 1.5 parts of bentonite and 0.2 parts of PVA are used for 100 parts of cement. The same procedure as in Experimental Example 1 was carried out except that the polyhydric water reducing agent shown in 4 was used. The results are also shown in Table 4.
＜使用材料＞
ポリカル系減水剤Ｂ：グレースケミカルズ（株）商品名「ダーレックススーパー1000N」、超高強度用、液状
<Materials used>
Polical water reducing agent B: Grace Chemicals Co., Ltd. trade name “Darlex Super 1000N”, for ultra-high strength, liquid
表４より、セメント100部に対して、ベントナイト類とＰＶＡの種類と添加量を一定としてポリカル系減水剤の種類とその添加量を変えると、ポリカル系減水剤が0.3部でスランプロス防止効果が示され、添加量が多くなるほどスランプロス防止効果は大きくなることが示される。また、減水率は4.0〜5.0部で頭打ちとなる。したがって、ポリカル系減水剤の添加量は0.3〜5.0部が好ましく、0.5〜4.0部がより好ましい(実験No.4- 4〜No.4-11)。
また、糖類を併用しなくても、少なくても条件によっては120分はスランプは変わらないことが示される(実験No.4- 1〜No.4- 3)。そして、スランプの大きさによっては自己流動性を発揮することも示される(実験No.4- 1〜No.4- 3、No.4- 9〜No.4-11)。
From Table 4, when 100 parts of cement is used, the kind and amount of addition of bentonites and PVA are kept constant, and if the kind and amount of addition of the polycal water reducing agent are changed, the amount of polycal water reducing agent is 0.3 parts and the effect of preventing slump loss is obtained. It is shown that the effect of preventing slump loss increases as the amount added increases. Moreover, the water reduction rate reaches a peak at 4.0 to 5.0 parts. Therefore, the addition amount of the polycal-based water reducing agent is preferably 0.3 to 5.0 parts, more preferably 0.5 to 4.0 parts (Experiment No. 4-4 to No. 4-11).
Moreover, even if it does not use saccharides together, it is shown that slump does not change for 120 minutes depending on conditions (experiment No.4-1 to No.4-3). It is also shown that self-fluidity is exhibited depending on the size of the slump (Experiment No. 4-1-No.4-3, No.4-9-No.4-11).
実験例５
実験例１のコンクリート配合をベース配合とし、表５に示す単位水量と、セメント100部に対して、ＰＶＡロ0.2部、ポリカル系減水剤2.5部、及び表５に示すベントナイト類を使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表５に併記する。
Experimental Example 5
Except for using the concrete composition of Experimental Example 1 as a base composition and using the unit water amount shown in Table 5 and 100 parts of cement, 0.2 part of PVA, 2.5 parts of a water reducing agent of polycal, and bentonites shown in Table 5 Was carried out in the same manner as in Experimental Example 1. The results are also shown in Table 5.
表５より、ベントナイト類の中で二成分又は三成分の組み合わせてもスランプロス防止効果を阻害することはないことが示される。 Table 5 shows that the combination of two or three components among bentonites does not inhibit the slump loss prevention effect.
実験例６
単位量が、セメント350kg/m3、細骨材883kg/m3、粗骨材980kg/m3、水140kg/m3、及びポリカル系減水剤Ａ7.0kg/m3（セメント100部に対して、2.0部）で、空気量4.5±1.0％のコンクリート配合を用いて、セメント100部に対して、ベントナイト類ａを1.5部、ＰＶＡロを0.2部、及び糖類を0.03部、及び表６に示す高強度混和材を配合した場合（実施例）と、ベントナイト類、ＰＶＡ、及び糖類とを配合しない場合（比較例）について、スランプの経時変化と、標準養生の材齢１日、７日、及び28日の圧縮強度とを測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表６に併記する。
Experimental Example 6
Amount units, cement 350 kg / m 3, fine aggregates 883kg / m 3, coarse aggregate 980 kg / m 3, water 140 kg / m 3, and Porikaru based water reducing agent A7.0kg / m 3 (per 100 parts of cement 2.0 parts), using a concrete blend with an air amount of 4.5 ± 1.0%, with respect to 100 parts of cement, 1.5 parts of bentonite a, 0.2 parts of PVA, 0.03 parts of sugar, and Table 6 With respect to the case of blending a high-strength admixture (Example), and the case of not blending bentonites, PVA, and sugar (Comparative Example), the time course of slump, the age of standard curing, 1 day, 7 days, and The experiment was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the compression strength on the 28th was measured. The results are also shown in Table 6.
＜使用材料＞
高強度混和材α：石膏類、天然無水石膏、ブレーン値5,000cm2/g
高強度混和材β：活性シリカ、シリカフューム、ＢＥＴ比表面積23m2/g
<Materials used>
High-strength admixture α: gypsum, natural anhydrous gypsum, brain value 5,000cm 2 / g
High-strength admixture β: activated silica, silica fume, BET specific surface area 23 m 2 / g
表６より、高強度混和材を併用しても、本発明のセメント混和材のスランプロス防止効果を阻害しない。
また、本発明のセメント混和材を使用しないで、少ない単位セメント量でポリカル系減水剤量を多くして単位水量を絞ろうとすると、高強度混和材が添加されていても分離気味のコンクリートとなるが、本発明のセメント混和材が併用されていれば分離のない、軽い、扱い易いコンクリートとなり、モルタルと粗骨材の接着力が高まるためか強度も向上することが示される(実験No.6- 1とNo.6- 5、実験No.6- 9とNo.6-11)。
高強度混和材が石膏の場合は、強度の面から添加量は10以下が好ましく、1.0〜8.0部がより好ましく、2.0〜6.0部が最も好ましいことが示される。また、高強度混和材がシリカフュームの場合も強度の面から添加量は25部以下が好ましく、20部以下がより好ましく、2.0〜15部が最も好ましいことが示される。
さらに両者の併用は少ない添加量でより高い強度が示され、相乗的効果が認められる(実験No.6-16)。
From Table 6, even if a high-strength admixture is used in combination, the slump loss prevention effect of the cement admixture of the present invention is not inhibited.
In addition, if the amount of the polyhydric water reducing agent is increased with a small unit cement amount without using the cement admixture of the present invention, the concrete water will be separated even if a high strength admixture is added. However, if the cement admixture of the present invention is used in combination, it becomes a light, easy-to-handle concrete without separation, and it is shown that the strength is also improved because the adhesion between the mortar and the coarse aggregate is increased (Experiment No. 6). -1 and No. 6-5, Experiment No. 6-9 and No. 6-11).
When the high-strength admixture is gypsum, the addition amount is preferably 10 or less, more preferably 1.0 to 8.0 parts, and most preferably 2.0 to 6.0 parts from the viewpoint of strength. Further, when the high-strength admixture is silica fume, the addition amount is preferably 25 parts or less, more preferably 20 parts or less, and most preferably 2.0 to 15 parts from the viewpoint of strength.
Furthermore, the combined use of both shows higher strength with a small addition amount, and a synergistic effect is observed (Experiment No. 6-16).
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