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JP6826115B2 - Fast-strength agent for cement, fast-strength cement using it, and method for manufacturing fast-strength concrete - Google Patents
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Description

本発明は、主に、土木・建築において使用されるセメント組成物、それを用いたセメント硬化体、及びその製造方法に関する。 The present invention mainly relates to a cement composition used in civil engineering and construction, a cement hardened product using the same, and a method for producing the same.

コンクリート製品は、セメント、骨材、水、および混和材を練り混ぜたものを、型枠に流し込み、適切に養生を行った後、脱型して製造される。ここで、材齢初期に高い強度を発現することは、生産性、つまり型枠の回転率を向上させる点で重要である。型枠の回転率を向上させることは、高価な型枠の必要数を少なくすることにつながる。初期強度を高めるための方法としては、早強セメントを使用すること、減水剤を併用して水セメント比の低いコンクリートを調合すること、蒸気養生を行うこと、などが知られている。 Concrete products are manufactured by pouring a mixture of cement, aggregate, water, and admixture into a mold, curing it appropriately, and then removing the mold. Here, it is important to develop high strength in the early stage of the material age in terms of improving productivity, that is, the turnover rate of the mold. Improving the turnover rate of the formwork leads to reducing the required number of expensive formwork. As a method for increasing the initial strength, it is known to use early-strength cement, to prepare concrete having a low water-cement ratio by using a water reducing agent in combination, and to perform steam curing.

近年では、蒸気使用に伴うエネルギーコストが高騰しており、蒸気養生時間を短縮できる方法、さらには蒸気養生を行わなくてもよい方法が切望されている。また、より高い生産性の要求からも、養生工程の更なる短縮が望まれることがあり、例えば、コンクリート製品の製造において養生時間16時間で高い強度を発現することが必要な場合がある。通常、養生工程には、蒸気などでの加熱作業工程など複雑な工程が組み込まれているが、そうした工程を変更して初期強度を向上させようとしても実用的な手法とはなりにくい。そこで、工程変更を伴わずに簡単に初期強度の高いコンクリート製品が得られる方法が、製造コスト等の点から、市場では切望されている。 In recent years, the energy cost associated with the use of steam has risen, and there is an urgent need for a method that can shorten the steam curing time and a method that does not require steam curing. Further, from the demand for higher productivity, further shortening of the curing process may be desired. For example, in the production of concrete products, it may be necessary to develop high strength in a curing time of 16 hours. Normally, a complicated process such as a heating work process using steam or the like is incorporated in the curing process, but even if such a process is changed to improve the initial strength, it is difficult to be a practical method. Therefore, a method for easily obtaining a concrete product having high initial strength without changing the process is eagerly desired in the market from the viewpoint of manufacturing cost and the like.

強度を高める混和材としては、生石灰、せっこう、アルカリ金属の硫酸塩などを主体としたものや、グリセリン等の特定化合物とアルカリ金属硫酸塩を併用したものなどが知られている(特許文献1〜4)。そのほかにも、硝酸塩、カルボン酸を硬化促進剤として使用するものも報告されているが、これら複数の硬化促進成分を組み合わせることに言及した報告は少ない(特許文献5〜7)。また、塩化ナトリウムや塩化カルシウムなどの塩素を含有する硬化促進剤も知られているが、コンクリートの劣化要因である塩害をまねくことから、使用が好ましくない。 As an admixture for increasing strength, those mainly composed of quicklime, gypsum, alkali metal sulfate and the like, and those in which a specific compound such as glycerin and an alkali metal sulfate are used in combination are known (Patent Document 1). ~ 4). In addition, there have been reports of using nitrates and carboxylic acids as curing accelerators, but there are few reports mentioning the combination of these plurality of curing accelerator components (Patent Documents 5 to 7). Further, a curing accelerator containing chlorine such as sodium chloride and calcium chloride is also known, but it is not preferable to use it because it causes salt damage which is a cause of deterioration of concrete.

また、硝酸塩を含む水溶液は、セメント硬化体中の水酸化カルシウムの溶出を促すことが報告されている(非特許文献1)。そのため、硝酸塩を硬化促進剤として使用した場合、セメントの水和生成物である水酸化カルシウムの生成が十分に進まず、長期的に強度発現が阻害される場合があった。そのため、硝酸塩を含む水溶液のカルシウムの濃度を一定量以上の値にすることで、水酸化カルシウムの生成量を損なわれないようにすることが好ましいが、あまり濃度が高くなると、カルシウムの塩が液中に析出し、液の貯蔵性が損なわれる。 Further, it has been reported that an aqueous solution containing nitrate promotes elution of calcium hydroxide in a hardened cement product (Non-Patent Document 1). Therefore, when nitrate is used as a curing accelerator, the production of calcium hydroxide, which is a hydration product of cement, does not proceed sufficiently, and the strength development may be inhibited in a long period of time. Therefore, it is preferable to set the concentration of calcium in the aqueous solution containing nitrate to a value of a certain amount or more so that the amount of calcium hydroxide produced is not impaired. However, if the concentration becomes too high, the calcium salt becomes a liquid. It precipitates inside and the storability of the liquid is impaired.

硝酸塩、カルボン酸を含有した硬化促進剤は既に報告されているが、ここで言う硬化促進剤は固体として使用しているものであったり(特許文献8)、その濃度について検討したものではない(特許文献9)。 Curing accelerators containing nitrates and carboxylic acids have already been reported, but the curing accelerators referred to here are used as solids (Patent Document 8), and their concentrations have not been investigated (Patent Document 8). Patent Document 9).

特開2001−294460号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-294460 特開2011−153068号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-153068 特開2000−233959号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-23959 特表2008−519752号公報Japanese Patent Publication No. 2008-591752 特開平02−279546号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 02-279546 特表2000−516191号公報Special Table 2000-516191 特開2010−132547号公報JP-A-2010-132547 特開2002−220267号公報JP-A-2002-220267 特許第5140215号公報Japanese Patent No. 5140215

セメント・コンクリート論文集、Vol. 61(2008),pp.262−269Cement / Concrete Papers, Vol. 61 (2008), pp. 262-269

本発明は、前記課題や要求を種々検討した結果、硝酸およびその塩、カルボン酸およびその塩を、水に溶解させ、特定の配合範囲にすることで、液の貯蔵性を損なうことなく、また、長期的にも強度発現を阻害することのない早強剤を開発できることを見出し、前述の課題を解決する知見を得て本発明を完成するに至った。 As a result of various studies on the above-mentioned problems and requirements, the present invention dissolves nitric acid and its salt, carboxylic acid and its salt in water to a specific blending range without impairing the storability of the liquid. We have found that it is possible to develop an early-strengthening agent that does not inhibit the development of strength even in the long term, and obtained the knowledge to solve the above-mentioned problems, and completed the present invention.

すなわち、本発明の実施形態では以下を提供できる。 That is, in the embodiment of the present invention, the following can be provided.

(1)硝酸またはその塩を30質量%以上60質量%以下と、
カルボン酸またはその塩を0.1質量%以上10質量%以下と、
水と
を含むセメント用早強剤であって、
かつ、前記セメント用早強剤中のカルシウム元素の濃度が5質量%以上20質量%以下の範囲であることを特徴とする、セメント用早強剤。
(1) Nitric acid or its salt is 30% by mass or more and 60% by mass or less.
Carboxylic acid or its salt is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less.
A fast-strengthening agent for cement containing water
Moreover, the early-strengthening agent for cement is characterized in that the concentration of the calcium element in the early-strengthening agent for cement is in the range of 5% by mass or more and 20% by mass or less.

(2)さらに、アルコールアミン、またはグリセリンを含有する(1)のセメント用早強剤。 (2) Further, the fast-strengthening agent for cement of (1) containing alcohol amine or glycerin.

(3)(1)または(2)のセメント用早強剤を、セメント100質量部に対し、0.1〜10質量部配合する早強性セメント。 (3) A fast-strength cement in which 0.1 to 10 parts by mass of the fast-strengthening agent for cement of (1) or (2) is blended with respect to 100 parts by mass of cement.

(4)(1)または(2)のセメント用早強剤をアジテータ車の生コンクリートに後添加することを特徴とする早強性コンクリートの製造方法。 (4) A method for producing fast-strength concrete, which comprises adding the fast-strengthening agent for cement of (1) or (2) to the ready-mixed concrete of an agitator car afterwards.

(5)(1)または(2)のセメント用早強剤を、硬化前のコンクリート表面に100〜600g/m2塗布または散布することを特徴とするコンクリートの製造方法。(5) A method for producing concrete, which comprises applying or spraying 100 to 600 g / m 2 of the fast-strengthening agent for cement of (1) or (2) on a concrete surface before hardening.

本発明の実施形態に係るセメント用早強剤は、従来の材料に比べ、初期強度発現性、流動性に優れ、貯蔵安定性の面でも優れる。 The early-strengthening agent for cement according to the embodiment of the present invention is excellent in initial strength development, fluidity, and storage stability as compared with conventional materials.

以下、本発明を詳細に説明する。本明細書における部や%は特に規定しない限り質量基準である。なお、本明細書でいうコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、およびセメントコンクリートの総称である。また本明細書においてセメント硬化体とは、セメントペースト、モルタル、又はコンクリートから製造した、あるいは、さらに、鉄筋等と複合化したコンクリート二次製品やコンクリート構造物を総称するものである。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. Parts and% in this specification are based on mass unless otherwise specified. The term "concrete" as used herein is a general term for cement paste, mortar, and cement concrete. Further, in the present specification, the cement hardened body is a general term for concrete secondary products and concrete structures manufactured from cement paste, mortar, or concrete, or further combined with reinforcing bars or the like.

本明細書においては数値範囲(例えば記号チルダ「〜」で表わされているものなど)は、別段の断わりがない限りはその上限値および下限値を含むものとする。 In the present specification, the numerical range (for example, the one represented by the symbol tilde "~") shall include the upper limit value and the lower limit value unless otherwise specified.

本発明の実施形態で使用する硝酸およびその塩は、無水物、水和物のいずれでもよい。硝酸塩としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属、アルミニウムの塩が挙げられる。これらを2種以上組み合わせて使用してもよい。これらの中では、強度発現性に優れるという点で、硝酸、硝酸ナトリウム、硝酸マグネシウム、硝酸カリウム、硝酸カルシウム、および硝酸アルミニウムが好ましく、とりわけ硝酸ナトリウム、および硝酸カルシウムがより好ましい。硝酸カルシウムと硝酸ナトリウムを併用するとさらに好ましい。 The nitric acid and its salt used in the embodiment of the present invention may be either an anhydride or a hydrate. Examples of nitrates include alkali metals, alkaline earth metals, and aluminum salts. You may use these in combination of 2 or more types. Among these, nitric acid, sodium nitrate, magnesium nitrate, potassium nitrate, calcium nitrate, and aluminum nitrate are preferable, and sodium nitrate and calcium nitrate are more preferable in terms of excellent strength development. It is more preferable to use calcium nitrate and sodium nitrate together.

本発明の実施形態に係るセメント用早強剤において、硝酸およびその塩の量は、無水物換算で30%以上60%以下の範囲が好ましく、40%以上50%以下の範囲がより好ましい。硝酸およびその塩の量が30%未満では優れた強度発現性が得られない場合があり、また60%超ではスランプが低下したり、長期強度が低下したりする場合がある。 In the cement quick-strengthening agent according to the embodiment of the present invention, the amount of nitric acid and its salt is preferably in the range of 30% or more and 60% or less, more preferably 40% or more and 50% or less in terms of anhydride. If the amount of nitric acid and its salt is less than 30%, excellent strength development may not be obtained, and if it exceeds 60%, slump may be lowered or long-term strength may be lowered.

本発明の実施形態で使用するカルボン酸およびその塩とは、カルボキシル基を有する有機化合物およびその塩の総称である。そうしたカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、及びプロピオン酸等のモノカルボン酸類、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フマル酸、及びフタル酸等のジカルボン酸類、トリメリト酸やトリカルバリリル酸等のトリカルボン酸類、ヒドロキシ酪酸、乳酸、及びサリチル酸等のオキシモノカルボン酸類、リンゴ酸のオキシジカルボン酸類、アスパラギン酸やグルタミン酸等のアミノカルボン酸類、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)やトランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン四酢酸(CyDTA)等のアミノポリカルボン酸が挙げられる。カルボン酸塩としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属等と上記のカルボン酸のいずれかとの塩が挙げられる。これらの2種以上を組み合わせて使用可能である。カルボン酸およびその塩の中では、強度発現性に優れるという点で、ギ酸、ギ酸ナトリウム、ギ酸カルシウム、酢酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウム、乳酸ナトリウム、およびアスパラギン酸ナトリウムが好ましく、とりわけギ酸、ギ酸ナトリウム、およびギ酸カルシウムがより好ましい。さらに好ましくはギ酸とギ酸ナトリウムを併用できる。 The carboxylic acid and its salt used in the embodiment of the present invention are a general term for an organic compound having a carboxyl group and a salt thereof. Examples of such carboxylic acids include monocarboxylic acids such as formic acid, acetic acid and propionic acid, and dicarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelli acid, maleic acid, fumaric acid and phthalic acid. , Tricarboxylic acids such as trimellitic acid and tricarbarilylic acid, oxymonocarboxylic acids such as hydroxybutyric acid, lactic acid, and salicylic acid, oxydicarboxylic acids of malic acid, aminocarboxylic acids such as aspartic acid and glutamic acid, ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) And aminopolycarboxylic acids such as trans-1,2-diaminocyclohexanetetraacetic acid (CyDTA). Examples of the carboxylic acid salt include salts of alkali metals, alkaline earth metals and the like and any of the above carboxylic acids. Two or more of these can be used in combination. Among carboxylic acids and salts thereof, formic acid, sodium formate, calcium formate, sodium acetate, sodium oxalate, sodium lactate, and sodium aspartate are preferred, especially formic acid, sodium formate, and sodium formate, because of their excellent strength development. Calcium formate is more preferred. More preferably, formic acid and sodium formate can be used in combination.

本発明の実施形態に係るセメント用早強剤において、カルボン酸およびその塩の量は、0.1%以上10%以下の範囲が好ましく、2%以上7%以下の範囲がより好ましい。カルボン酸およびその塩の量が0.1%未満では優れた強度発現性が得られない場合があり、また10%超では長期強度の低下をまねく場合がある。 In the cement quick-strengthening agent according to the embodiment of the present invention, the amount of the carboxylic acid and its salt is preferably in the range of 0.1% or more and 10% or less, and more preferably in the range of 2% or more and 7% or less. If the amount of the carboxylic acid and its salt is less than 0.1%, excellent strength development may not be obtained, and if it exceeds 10%, the long-term strength may be lowered.

本発明の実施形態に係るセメント用早強剤中に含まれるカルシウム(Ca)元素の量は、5%以上20%以下の範囲が好ましく、8%以上15%以下の範囲がより好ましい。カルシウム元素の量が5%未満では長期的な強度発現性が損なわれる場合があり、また20%超では液の貯蔵安定性が損なわれる場合がある。早強剤にカルシウム元素を含ませるには、原材料としてカルシウム塩を使用すればよく、例えば上記した硝酸またはカルボン酸のカルシウム塩を用いることもできるし、それらとは別のカルシウム塩を使ってもよいし、あるいはその両方を使ってもよい。そうしたカルシウム塩は、水溶性の塩であれば特に限定されず、あるいは水溶性の低い塩であっても、本発明の実施形態に係る早強剤に含まれる硝酸あるいはその塩、カルボン酸あるいはその塩と反応し、溶解するものであれば特に限定されない。そうした別のカルシウム塩としては例えば、水酸化カルシウムが挙げられる。 The amount of calcium (Ca) element contained in the cement fast-strengthening agent according to the embodiment of the present invention is preferably in the range of 5% or more and 20% or less, and more preferably in the range of 8% or more and 15% or less. If the amount of calcium element is less than 5%, the long-term strength development may be impaired, and if it exceeds 20%, the storage stability of the liquid may be impaired. In order to include the calcium element in the fast-strengthening agent, a calcium salt may be used as a raw material. For example, the above-mentioned calcium salt of nitric acid or carboxylic acid may be used, or another calcium salt may be used. You may use either or both. Such a calcium salt is not particularly limited as long as it is a water-soluble salt, or even if it is a salt having a low water solubility, nitric acid or a salt thereof, a carboxylic acid or a carboxylic acid thereof contained in the fast-strengthening agent according to the embodiment of the present invention. It is not particularly limited as long as it reacts with a salt and dissolves. Another such calcium salt is, for example, calcium hydroxide.

カルシウム元素の量の求め方は、一般的な定量分析方法であれば特に限定されず、たとえば原子吸光光度計などを用いて算出できる。 The method for obtaining the amount of the calcium element is not particularly limited as long as it is a general quantitative analysis method, and can be calculated using, for example, an atomic absorption spectrophotometer.

本発明の実施形態に係るセメント用早強剤において、水は必須成分であり、硝酸またはその塩とカルボン酸またはその塩、あるいは、硝酸またはその塩とカルボン酸またはその塩に別のカルシウム塩を加えた残部が水である。 In the fast-strengthening agent for cement according to the embodiment of the present invention, water is an essential component, and nitric acid or a salt thereof and a carboxylic acid or a salt thereof, or nitric acid or a salt thereof and a carboxylic acid or a salt thereof and another calcium salt are added. The balance added is water.

本発明の実施形態に係るセメント用早強剤において、水の量は、25〜60%が好ましく、30〜55%がより好ましい。水の量が25%未満では材料分離する場合があり、60%を超えると早強性が不十分になる場合がある。 In the cement quick-strengthening agent according to the embodiment of the present invention, the amount of water is preferably 25 to 60%, more preferably 30 to 55%. If the amount of water is less than 25%, the material may be separated, and if it exceeds 60%, the premature strength may be insufficient.

本発明の実施形態に係るセメント用早強剤には、アルコールアミンを含有してもよい。アルコールアミンは、セメント組成物の初期強度を向上させる目的で使用する。アルコールアミンは、特に限定されないが、早強剤に溶解可能であれば使用できる。アルコールアミンとは、構造式において>N−R−OH構造を有する有機化合物である。ここで、Rは通常アルキル基又はアリール基と呼ばれる原子団であり、Rとしては例えばメチレン基、エチレン基、n−プロピレン基等の直鎖型のアルキレン基、イソプロピレン基等の枝分かれ構造を有するアルキレン基、並びに、フェニル基及びベンジル基等の芳香族環を有するアリール基等が挙げられる。Rは窒素原子と2箇所以上で結合していてもよく、Rの一部又は全部が環状構造であってもよい。Rは複数の水酸基と結合していてもよい。Rは、アルキル基の一部に炭素以外の元素及び水素以外の元素、例えば、イオウ、フッ素、塩素、及び酸素等を有しているものであってもよい。Rには複数の水酸基が結合していてもよい。 The early-strengthening agent for cement according to the embodiment of the present invention may contain alcohol amine. Alcohol amines are used to improve the initial strength of the cement composition. Alcohol amine is not particularly limited, but can be used as long as it can be dissolved in an early-strengthening agent. The alcohol amine is an organic compound having a> N-R-OH structure in the structural formula. Here, R is an atomic group usually called an alkyl group or an aryl group, and R has a branched structure such as a linear alkylene group such as a methylene group, an ethylene group or an n-propylene group, or an isopropylene group. Examples thereof include an alkylene group and an aryl group having an aromatic ring such as a phenyl group and a benzyl group. R may be bonded to the nitrogen atom at two or more points, and a part or all of R may have a cyclic structure. R may be bonded to a plurality of hydroxyl groups. R may have an element other than carbon and an element other than hydrogen, for example, sulfur, fluorine, chlorine, oxygen, etc. as a part of the alkyl group. A plurality of hydroxyl groups may be bonded to R.

アルコールアミンとしては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、N−(2−アミノエチル)エタノールアミン、三フッ化ホウ素トリエタノールアミン、及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらの1種又は2種以上が使用可能である。 Examples of alcohol amines include ethanolamine, diethanolamine, diisopropanolamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, N, N-dibutylethanolamine, N- (2-aminoethyl) ethanolamine, and the like. Examples thereof include boron trifluoride triethanolamine and derivatives thereof. One or more of these can be used.

アルコールアミンの中では、流動性の向上に優れる点で、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、およびジイソプロパノールアミンが好ましく、とりわけジエタノールアミンがより好ましい。セメント用早強剤中に含まれるアルコールアミンの量は、1〜15%が好ましく、5〜10%がより好ましい。アルコールアミンの量が1%未満では初期強度の向上が小さい場合があり、また15%を超えると流動性を低下させる場合がある。 Among the alcohol amines, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and diisopropanolamine are preferable, and diethanolamine is more preferable, because they are excellent in improving fluidity. The amount of alcohol amine contained in the cement fast-strengthening agent is preferably 1 to 15%, more preferably 5 to 10%. If the amount of alcohol amine is less than 1%, the improvement in initial strength may be small, and if it exceeds 15%, the fluidity may be reduced.

本発明の実施形態に係るセメント用早強剤には、グリセリンを含有してもよい。グリセリンは、セメント組成物の初期強度を向上させる目的で使用する。本発明で使用するグリセリンとは、化学式でC383、化学名1,2,3−プロパントリオールまたはグリセロールで表される化合物である。セメント用早強剤中に含まれるグリセリンの量は、1〜10%が好ましく、3〜7%がより好ましい。グリセリンの量が1%未満では早強性の向上が小さい場合があり、また10%を超えると長期強度を低下させる場合がある。The cement quick-strengthening agent according to the embodiment of the present invention may contain glycerin. Glycerin is used for the purpose of improving the initial strength of the cement composition. The glycerin used in the present invention, C 3 H 8 O 3 in the chemical formula, a compound represented by the chemical name 1,2,3-propanetriol or glycerol. The amount of glycerin contained in the cement fast-strengthening agent is preferably 1 to 10%, more preferably 3 to 7%. If the amount of glycerin is less than 1%, the improvement in early strength may be small, and if it exceeds 10%, the long-term strength may be lowered.

本発明の実施形態に係るセメント用早強剤においては、塩素の含有量が0.1%以下であることが好ましい。これは、コンクリートの劣化要因である塩害の抑制の観点から求められる特徴である。塩素の含有量を0.1%以下にするためには、早強剤製造に際し塩素を含有する材料の使用を控えればよい。上記した原材料の中では、一般に水が最も塩素を含有している可能性が高いが、海水などを使用しない限りその含有量が問題になることは少ない。 The early-strengthening agent for cement according to the embodiment of the present invention preferably has a chlorine content of 0.1% or less. This is a feature required from the viewpoint of suppressing salt damage, which is a factor of deterioration of concrete. In order to reduce the chlorine content to 0.1% or less, it is sufficient to refrain from using a chlorine-containing material in the production of the early-strengthening agent. Among the above-mentioned raw materials, water is generally most likely to contain chlorine, but its content is unlikely to be a problem unless seawater or the like is used.

本発明の実施形態に係る早強剤をセメントに配合することで、早強性セメントを製造できる。この場合の早強剤の使用量は、セメント100部に対して、0.05〜12部が好ましく、0.1〜10部がまた好ましく、0.5〜10部がまた好ましく、0.7〜7部がより好ましく、1〜5部が最も好ましい。早強剤の量が0.5部未満では強度発現性の向上に優れない場合があり、10部を超えるとスランプが低下したり、長期強度発現性が低下したりする場合がある。 A fast-strength cement can be produced by blending the fast-strengthening agent according to the embodiment of the present invention with the cement. In this case, the amount of the fast-strengthening agent used is preferably 0.05 to 12 parts, more preferably 0.1 to 10 parts, still more preferably 0.5 to 10 parts, and 0.7 to 100 parts of cement. ~ 7 parts are more preferable, and 1 to 5 parts are most preferable. If the amount of the fast-strengthening agent is less than 0.5 parts, the improvement in strength development may not be excellent, and if it exceeds 10 parts, the slump may decrease or the long-term strength development may decrease.

また、本発明の実施形態に係るセメント用早強剤は、硬化前のコンクリート表面に散布することによってひび割れ抵抗性を高めることが可能となる。コンクリート表面に散布する量は特に限定されるものではないが、50〜800g/m2が好ましく、100〜600g/m2がより好ましく、200〜500g/m2がさらに好ましい。前記範囲外ではひび割れ低減効果が十分でない場合がある。Further, the fast-strengthening agent for cement according to the embodiment of the present invention can be sprayed on the concrete surface before hardening to increase the crack resistance. The amount to be sprayed onto the concrete surface is not particularly limited but is preferably from 50 to 800 g / m 2, more preferably 100 to 600 / m 2, more preferably 200-500 g / m 2. Outside the above range, the crack reducing effect may not be sufficient.

ここで言うセメントとしては、通常市販されている普通、早強、中庸熱、及び超早強などの各種ポルトランドセメントや、これら各種ポルトランドセメントにフライアッシュや高炉スラグなどを混合した各種混合セメントなどが挙げられ、これらを微粉末化して使用することも可能である。 Examples of cement referred to here include various commercially available Portland cements such as ordinary, early-strength, moderate-heat, and ultra-fast-strength, and various mixed cements in which fly ash and blast furnace slag are mixed with these various Portland cements. It is also possible to use these as fine powders.

本発明の実施形態で使用するコンクリートはセメントと骨材とを含有するものである。ここで骨材としては、吸水率が低く、骨材強度が高いものが好ましい。 The concrete used in the embodiment of the present invention contains cement and aggregate. Here, as the aggregate, one having a low water absorption rate and a high aggregate strength is preferable.

細骨材としては、川砂、山砂、石灰砂、及び珪砂などが使用可能であり、粗骨材としては、川砂利、山砂利、及び石灰砂利などが使用可能である。 As the fine aggregate, river sand, mountain sand, lime sand, silica sand and the like can be used, and as the coarse aggregate, river gravel, mountain gravel, lime gravel and the like can be used.

コンクリートに使用する水の量は、強度発現性の面から30%以上が好ましく、33〜55%がより好ましい。水の量が30%未満ではセメントコンクリートを十分に混合できない場合がある。 The amount of water used for concrete is preferably 30% or more, more preferably 33 to 55% from the viewpoint of strength development. If the amount of water is less than 30%, cement concrete may not be mixed sufficiently.

本発明の実施形態で使用する硝酸およびその塩、ならびにカルボン酸およびその塩は、それぞれが早強剤として機能する材料ではある。しかしながら、これらの材料を個々に使用した場合に比べ、これらの材料と水を適切な配合率を以って配合した早強剤として調製した場合には、個々の成分が相乗効果を示し、優れた流動性、優れた強度発現性を示すという顕著な効果が得られることを本発明者は見出した。本発明の実施形態に係るセメント用早強剤の効果発現の機構は、特定の理論に拘束されることを望むものではないが、原材料から供給される硝酸イオンとカルボン酸イオンが、相乗的にセメント成分の溶出を促進し、水和反応を促進していると考えられる。 The nitric acid and its salt, and the carboxylic acid and its salt, respectively, used in the embodiments of the present invention are materials that function as early-strengthening agents. However, compared to the case where these materials are used individually, when these materials and water are prepared as a fast-strength agent mixed at an appropriate mixing ratio, the individual components show a synergistic effect and are superior. The present inventor has found that a remarkable effect of exhibiting excellent fluidity and strength development can be obtained. The mechanism of effect manifestation of the cement fast-strengthening agent according to the embodiment of the present invention is not desired to be bound by a specific theory, but nitrate ions and carboxylic acid ions supplied from raw materials synergistically. It is considered that the elution of cement components is promoted and the hydration reaction is promoted.

また、本発明の実施形態では水を溶媒として使用する液体の形態であるため、固体である硝酸塩やカルボン酸塩をそのまま使用した場合と比べ、促進効果が高い。これについては、液体の方が固体よりもセメント中に混ざりやすくなることや、硝酸塩が水に溶解した場合に吸熱反応が起きるため、固体のままコンクリートに添加すると、コンクリートの温度が下がり、反応が抑制されてしまうことが理由として考えられる。 Further, since the embodiment of the present invention is in the form of a liquid using water as a solvent, the promoting effect is higher than the case where a solid nitrate or carboxylate is used as it is. Regarding this, liquids are easier to mix in cement than solids, and an endothermic reaction occurs when nitrate dissolves in water, so if you add it to concrete as a solid, the temperature of the concrete will drop and the reaction will occur. The reason may be that it is suppressed.

このため本発明の実施形態に係る早強剤は、特に管理が困難である現場打ちコンクリートなどに対しても汎用性に優れる。たとえばアジテータ車で現場までコンクリートを運び、現場で打込む直前に該早強剤をコンクリートに後添加することで、コンクリートと早強剤が偏析なく混ざり合うので、早強性コンクリートを適切に製造できる。 Therefore, the early-strengthening agent according to the embodiment of the present invention is excellent in versatility even for cast-in-place concrete, which is particularly difficult to manage. For example, by transporting concrete to the site with an agitator car and adding the early-strengthening agent to the concrete immediately before driving at the site, the concrete and the early-strengthening agent are mixed without segregation, so that early-strength concrete can be appropriately manufactured. ..

また本発明の実施形態に係る早強剤ではカルシウム元素の濃度が一定の範囲であるので、セメントの水和によって生じる水酸化カルシウムの溶出を促すことがなく、長期的な強度発現性に及ぼす影響が小さいという効果も呈する。 Further, since the concentration of the calcium element in the fast-strengthening agent according to the embodiment of the present invention is within a certain range, it does not promote the elution of calcium hydroxide generated by the hydration of cement, and has an effect on long-term strength development. It also has the effect of being small.

以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on Examples.

「実験例1」
表1、2に示す種類・配合になるように、硝酸およびその塩、カルボン酸およびその塩、ならびに必要に応じてカルシウム塩を水に添加し、4時間攪拌することで種々の液体形態のセメント用早強剤を調製した。このように調製した早強剤をコンクリートに添加し、評価した。
"Experimental Example 1"
Nitric acid and its salts, carboxylic acid and its salts, and calcium salt as needed are added to water and stirred for 4 hours to obtain various liquid forms of cement so as to have the types and formulations shown in Tables 1 and 2. An early-strength agent was prepared. The fast-strengthening agent prepared in this way was added to concrete and evaluated.

単位水量145 kg/m3、単位セメント量440 kg/m3、減水剤2.5 kg/m3、s/a 39.4%、空気量4.5%をコンクリートの基本配合とし、20℃の環境下で表1または表2に示す配合の早強剤を使用して、コンクリートのスランプを測定した。セメント用早強剤はセメント100部に対して、3部に相当する13.2 kg/m3を計量し、添加した。その後、型枠にコンクリートを充填し、20℃で保持し、8時間後に脱型し、圧縮強度を測定した。結果を表1、2に示す。The basic composition of concrete is 145 kg / m 3 for unit water, 440 kg / m 3 for unit cement, 2.5 kg / m 3 for water reducing agent, 39.4% for s / a, and 4.5% for air, and the temperature is 20 ° C. Slumps of concrete were measured using the fast-strengthening agents of the formulations shown in Table 1 or Table 2 under the environment of. The early-strengthening agent for cement was added by weighing 13.2 kg / m 3 corresponding to 3 parts to 100 parts of cement. Then, the mold was filled with concrete, held at 20 ° C., demolded after 8 hours, and the compressive strength was measured. The results are shown in Tables 1 and 2.

なお、セメント用早強剤を添加しない配合の場合、ならびに硝酸塩とカルボン酸塩を固体状態のまま単体で使用した場合もしくは併用した場合についても別途検討を行った。 In addition, a separate study was conducted in the case of a formulation in which a fast-strengthening agent for cement was not added, and in the case where nitrate and carboxylate were used alone or in combination in a solid state.

<使用材料>
硝酸およびその塩:[A]濃硝酸、[B]硝酸ナトリウム、[C]硝酸マグネシウム、[D]硝酸カリウム、[E]硝酸カルシウム、[F]硝酸アルミニウム、いずれも市販品
カルボン酸およびその塩:[a]ギ酸、[b]ギ酸ナトリウム、[c]ギ酸カルシウム、[d]酢酸ナトリウム、[e]シュウ酸ナトリウム、[f]乳酸ナトリウム、[g]アスパラギン酸ナトリウム、いずれも市販品
カルシウム濃度調整用の塩:水酸化カルシウム
水:工業用水
セメント:普通ポルトランドセメント、市販品、ブレーン値3,200 cm2/g、比重3.15
細骨材:日本国新潟県姫川産、5 mm下、密度2.62 g/cm3
粗骨材:日本国新潟県姫川産、25 mm下、密度2.64 g/cm3
減水剤:ナフタレンスルホン酸、商品名「マイテイ150」、花王社製
<Material used>
Nitric acid and its salts: [A] concentrated nitric acid, [B] sodium nitrate, [C] magnesium nitrate, [D] potassium nitrate, [E] calcium nitrate, [F] aluminum nitrate, all commercially available carboxylic acids and their salts: [A] formic acid, [b] sodium formate, [c] calcium formate, [d] sodium acetate, [e] sodium oxalate, [f] sodium lactate, [g] sodium aspartate, all commercially available calcium concentration adjustment Salt for use: Calcium nitrate Water: Industrial water Cement: Ordinary Portoland cement, commercial product, brain value 3,200 cm 2 / g, specific gravity 3.15
Fine aggregate: From Himekawa, Niigata, Japan, 5 mm below, density 2.62 g / cm 3
Coarse aggregate: Himekawa, Niigata, Japan, 25 mm below, density 2.64 g / cm 3
Water reducing agent: Naphthalene sulfonic acid, trade name "Mighty 150", manufactured by Kao Corporation

<測定方法>
スランプ:JIS A 1101に準拠
圧縮強度:JIS A 1108に準拠
コンクリートは、材齢24時間までは20℃で封緘養生し、以降は20℃水中で養生。カルシウム元素の濃度は、原子吸光光度計により算出。
<Measurement method>
Slump: Compliant with JIS A 1101 Compression strength: Compliant with JIS A 1108 Concrete is sealed and cured at 20 ° C until the age of 24 hours, and then cured in water at 20 ° C. The concentration of calcium element is calculated by an atomic absorption spectrophotometer.

Figure 0006826115
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表1、2より、硝酸およびその塩の濃度が30〜60%、カルボン酸およびその塩の濃度が0.1〜10%であることで、初期強度の向上に優れ、スランプや長期強度への影響も小さいことが理解される。また、カルシウム元素の濃度が5〜20%であれば、長期的な強度発現性を阻害することがなく、かつ、液の貯蔵性にも優れることも理解される。硝酸およびその塩の中では、硝酸カルシウムが特に望ましく、硝酸カルシウムと硝酸ナトリウムを併用するとさらに好ましいことがわかる。またカルボン酸およびその塩の中では、ギ酸が特に望ましく、ギ酸とギ酸ナトリウムを併用するとさらに好ましいこともわかる。 From Tables 1 and 2, when the concentration of nitric acid and its salt is 30 to 60% and the concentration of carboxylic acid and its salt is 0.1 to 10%, the initial strength is excellently improved, and the slump and long-term strength can be improved. It is understood that the impact is also small. It is also understood that when the concentration of the calcium element is 5 to 20%, the long-term strength development is not hindered and the liquid storage property is also excellent. Among nitric acid and salts thereof, calcium nitrate is particularly desirable, and it can be seen that the combined use of calcium nitrate and sodium nitrate is even more preferable. It can also be seen that among carboxylic acids and salts thereof, formic acid is particularly desirable, and the combined use of formic acid and sodium formate is even more preferable.

本発明の実施形態に係るセメント用早強剤を使用すると、初期強度が向上するため、脱型に必要な強度を発現するために必要な養生期間が短縮でき、コンクリートの生産性向上につながることがわかる。 When the fast-strengthening agent for cement according to the embodiment of the present invention is used, the initial strength is improved, so that the curing period required to develop the strength required for demolding can be shortened, which leads to an improvement in concrete productivity. I understand.

「実験例2」
硝酸カルシウム含量が45%、ギ酸含量が5%であり、かつカルシウム元素濃度が11%である構成(実験例1の実験No.1−9に対応)に対し、さらに表3に示す種類・濃度になるように、アルコールアミン、またはグリセリンを水に添加し、4時間攪拌することで種々のセメント用早強剤を調製した。また、調製したセメント用早強剤をコンクリートに添加し、評価した。
"Experimental Example 2"
Compared to the configuration in which the calcium nitrate content is 45%, the formic acid content is 5%, and the calcium element concentration is 11% (corresponding to Experiment No. 1-9 of Experimental Example 1), the types and concentrations shown in Table 3 are further added. Alcohol amine or glycerin was added to water and stirred for 4 hours to prepare various quick-strengthening agents for calcium. In addition, the prepared early-strengthening agent for cement was added to concrete and evaluated.

単位水量145 kg/m3、単位セメント量440 kg/m3、減水剤2.5 kg/m3、s/a 39.4%、空気量4.5%をコンクリートの基本配合とし、20℃の環境下で表3に示す配合のセメント用早強剤を使用して、コンクリートのスランプを測定した。セメント用早強剤はセメント100部に対して、3部に相当する13.2 kg/m3を、水と併せて計量し、添加した。その後、型枠にコンクリートを充填し、20℃で保持し、8時間後に脱型し、圧縮強度を測定した。結果を表3に示す。Unit water volume 145 kg / m 3 , unit cement volume 440 kg / m 3 , water reducing agent 2.5 kg / m 3 , s / a 39.4%, air volume 4.5% as the basic composition of concrete, 20 ° C. The concrete slump was measured using the cement quick-strengthening agent of the formulation shown in Table 3 under the environment of. As for the fast-strengthening agent for cement, 13.2 kg / m 3, which corresponds to 3 parts, was weighed together with water and added to 100 parts of cement. Then, the mold was filled with concrete, held at 20 ° C., demolded after 8 hours, and the compressive strength was measured. The results are shown in Table 3.

<使用材料>
アルコールアミン、またはグリセリン:[α]モノエタノールアミン、[β]ジエタノールアミン、[γ]トリエタノールアミン、[Δ]ジイソプロパノールアミン、[ε]グリセリン、他の材料は「実験例1」と同じ。
<Material used>
Alcohol amine or glycerin: [α] monoethanolamine, [β] diethanolamine, [γ] triethanolamine, [Δ] diisopropanolamine, [ε] glycerin, and other materials are the same as in "Experimental Example 1".

Figure 0006826115
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表3より、エタノールアミン、またはグリセリンを含有させた場合は、初期強度の向上に優れることがわかる。エタノールアミンの中では、ジエタノールアミンが好ましいことがわかる。またエタノールアミンの濃度は1〜15%、グリセリンの濃度は1〜10%の範囲であることが、流動性や強度発現性の点で好ましいこともわかる。 From Table 3, it can be seen that when ethanolamine or glycerin is contained, the initial strength is excellently improved. It can be seen that among ethanolamines, diethanolamine is preferable. It can also be seen that it is preferable that the concentration of ethanolamine is in the range of 1 to 15% and the concentration of glycerin is in the range of 1 to 10% in terms of fluidity and strength development.

「実験例3」
単位水量145 kg/m3、単位セメント量440 kg/m3、減水剤2.5 kg/m3、s/a 39.4%、空気量4.5%をコンクリートの基本配合とし、「実験例1」で調製したセメント用早強剤のうちの数種を表4に示す添加率で20℃の環境下で使用して、コンクリートのスランプを測定した。セメント用早強剤の添加率は、セメント100部に対する部として計量した。その後、型枠にコンクリートを充填し、20℃で保持し、8時間後に脱型し、圧縮強度を測定した。結果を表4に示す。
"Experimental Example 3"
The basic composition of concrete was 145 kg / m 3 for unit water, 440 kg / m 3 for cement, 2.5 kg / m 3 for water reducing agent, 39.4% for s / a, and 4.5% for air. A concrete slump was measured using several of the cement fast-strengthening agents prepared in "Example 1" in an environment of 20 ° C. at the addition rate shown in Table 4. The addition rate of the fast-strengthening agent for cement was measured as a part with respect to 100 parts of cement. Then, the mold was filled with concrete, held at 20 ° C., demolded after 8 hours, and the compressive strength was measured. The results are shown in Table 4.

なお、セメント用早強剤を添加しない配合、および硝酸およびその塩、カルボン酸およびその塩、をそれぞれ単独で使用した場合についても別途検討を行った。 In addition, a separate study was also conducted on the case where a formulation without adding a fast-strengthening agent for cement and the case where nitric acid and its salt and carboxylic acid and its salt were used alone.

<使用材料>
「実験例1」で用いた材料と同じ。
<Material used>
Same as the material used in "Experimental Example 1".

Figure 0006826115
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表4より、本発明の実施形態に係るセメント用早強剤は、セメント用早強剤の添加率を変動させた場合でも、初期強度の向上に優れることがわかる。また、セメント用早強剤の添加率は、セメント100部に対し、0.1部〜10部であることが、スランプの変動を抑え、強度発現性に優れることから特に好ましいことが理解される。 From Table 4, it can be seen that the cement fast-strengthening agent according to the embodiment of the present invention is excellent in improving the initial strength even when the addition rate of the cement fast-strengthening agent is changed. Further, it is understood that the addition rate of the early-strength agent for cement is 0.1 to 10 parts with respect to 100 parts of cement, because it suppresses fluctuations in slump and is excellent in strength development. ..

「実験例4」
単位水量145 kg/m3、単位セメント量440 kg/m3、減水剤2.5 kg/m3、s/a 39.4%、空気量4.5%のコンクリートを練混ぜ、練混ぜ30分後に「実験例1」で調製したセメント用早強剤を後添加して、コンクリートを再度混合し、コンクリートのスランプを測定した。セメント用早強剤はセメント100部に対して、3部に相当する13.2 kg/m3を計量し、後添加した。その後、型枠にコンクリートを充填し、20℃で保持し、8時間後に脱型し、圧縮強度を測定した。結果を表5に示す。
"Experimental Example 4"
Unit water volume 145 kg / m 3 , unit cement volume 440 kg / m 3 , water reducing agent 2.5 kg / m 3 , s / a 39.4%, air volume 4.5% concrete is kneaded and kneaded 30 After minutes, the cement quick-strengthening agent prepared in "Experimental Example 1" was added afterwards, the concrete was mixed again, and the slump of the concrete was measured. The early strength agent for cement was added after weighing 13.2 kg / m 3 corresponding to 3 parts with respect to 100 parts of cement. Then, the mold was filled with concrete, held at 20 ° C., demolded after 8 hours, and the compressive strength was measured. The results are shown in Table 5.

なお、セメント用早強剤を添加しない配合、および硝酸およびその塩、カルボン酸およびその塩、をそれぞれ単独で使用した場合についても別途検討を行った。 In addition, a separate study was also conducted on the case where the precocious agent for cement was not added and the case where nitric acid and its salt and carboxylic acid and its salt were used alone.

<使用材料>
「実験例1」で用いた材料と同じ。
<Material used>
Same as the material used in "Experimental Example 1".

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表5より、本発明の実施形態に係る早強剤は、早強剤の添加のタイミングに依らず、同程度のスランプや強度発現性を示すことがわかる。これは、特にあらかじめ練混ぜたコンクリートを現場に運び、現場でアジテータ車などに早強剤を後添加する場合に優れる性能である。 From Table 5, it can be seen that the fast-strengthening agent according to the embodiment of the present invention exhibits the same degree of slump and strength development regardless of the timing of addition of the fast-strengthening agent. This is an excellent performance especially when the premixed concrete is carried to the site and the early-strengthening agent is added to the agitator car or the like at the site.

「実験例5」
単位水量145 kg/m3、単位セメント量440 kg/m3、減水剤2.5 kg/m3、s/a 39.4%、空気量4.5%のコンクリートを練混ぜ、高さ20cm、縦2m、横2mのコンクリート板を打設した。打設後、コンクリート表面を仕上げた後、実験No.1−9のセメント用早強剤を200g/m3噴霧した。その後、材齢28日の時点で、コンクリート表面を観察した。ひび割れ抵抗性を評価した。結果を表6に示す。記号の意味は以下のとおりである。
- ひび割れが見られないもの
+ ひび割れ本数が1〜2本
++ ひび割れが3〜5本
+++ ひび割れが6本以上
"Experimental Example 5"
Unit water volume 145 kg / m 3 , unit cement volume 440 kg / m 3 , water reducing agent 2.5 kg / m 3 , s / a 39.4%, air volume 4.5% concrete mixed, height 20 cm , A concrete plate with a length of 2 m and a width of 2 m was placed. After casting, after finishing the concrete surface, Experiment No. 200 g / m 3 of 1-9 cement fast-strengthening agent was sprayed. Then, at the age of 28 days, the concrete surface was observed. The crack resistance was evaluated. The results are shown in Table 6. The meanings of the symbols are as follows.
--Those with no cracks
+ 1-2 cracks
++ 3-5 cracks
+++ 6 or more cracks

<使用材料>
「実験例1」で用いた材料と同じ。
<Material used>
Same as the material used in "Experimental Example 1".

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表6より、本発明の実施形態に係るセメント用早強剤をコンクリート表面に噴霧することによって、コンクリート表面に生じるひび割れの発生を顕著に抑制できることが分かる。 From Table 6, it can be seen that the occurrence of cracks on the concrete surface can be remarkably suppressed by spraying the cement quick-strengthening agent according to the embodiment of the present invention on the concrete surface.

本発明の実施形態に係るセメント用早強剤は、従来の材料に比べ、初期強度発現性、流動性に優れ、貯蔵安定性の面でも優れるので、コンクリートを使用する土木、建築分野に好適である。 The early-strengthening agent for cement according to the embodiment of the present invention is excellent in initial strength development, fluidity, and storage stability as compared with conventional materials, and is therefore suitable for civil engineering and construction fields using concrete. is there.

Claims (5)

硝酸またはその塩を30質量%以上60質量%以下と、
カルボン酸またはその塩を0.1質量%以上10質量%以下と、
水と
を含むセメント用早強剤であって、
かつ、前記セメント用早強剤中のカルシウム元素の濃度が5質量%以上20質量%以下である
ことを特徴とする、セメント用早強剤。
Nitric acid or its salt is 30% by mass or more and 60% by mass or less.
Carboxylic acid or its salt is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less.
A fast-strengthening agent for cement containing water
Moreover, the cement fast-strengthening agent, wherein the concentration of the calcium element in the cement fast-strengthening agent is 5% by mass or more and 20% by mass or less.
さらに、アルコールアミン、またはグリセリンを含有することを特徴とする請求項1記載のセメント用早強剤。 The early-strengthening agent for cement according to claim 1, further comprising alcohol amine or glycerin. 請求項1または2記載のセメント用早強剤をセメント100質量部に対し、0.1〜10質量部配合することを特徴とする早強性セメント。 A fast-strength cement comprising 0.1 to 10 parts by mass of the fast-strengthening agent for cement according to claim 1 or 2 with respect to 100 parts by mass of the cement. 請求項1または2記載のセメント用早強剤をアジテータ車の生コンクリートに後添加することを特徴とする早強性コンクリートの製造方法。 A method for producing fast-strength concrete, which comprises adding the fast-strengthening agent for cement according to claim 1 or 2 to the ready-mixed concrete of an agitator car. 請求項1または2記載のセメント用早強剤を、硬化前のコンクリート表面に100〜600g/m2塗布または散布することを特徴とするコンクリートの製造方法。A method for producing concrete, which comprises applying or spraying 100 to 600 g / m 2 of the fast-strengthening agent for cement according to claim 1 or 2 on a concrete surface before hardening.
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