JP7528403B2 - Concrete setting and hardening control material and its manufacturing method - Google Patents
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Description
コンクリートの技術分野に関する。 Related to the technical field of concrete.
コンクリート用の混和材として、減水剤、流動化剤、硬化促進剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、収縮低減剤など多種類が開発されている。マスコンなどの発熱対策として用いられる水和熱抑制剤なども開発されている。 Many types of admixtures for concrete have been developed, including water reducers, fluidizing agents, hardening accelerators, set retarders, set accelerators, and shrinkage reducers. Hydration heat inhibitors, which are used to prevent heat generation in mass concrete, have also been developed.
特許文献1(特開2019-064839号公報)には、クエン酸、エチレンジアミン四酢酸、ヒドロキシエタンジホスホン酸及びニトリロ三酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸などのキレート剤とオキシカルボン酸系分散剤を用いたセメント用水和熱抑制剤が提案されている。
特許文献2には(特開2004-137091号公報)には、γ-C2S及び水和熱抑制剤(デキストリン)を含有してなる水和発熱量を低減できるセメント混和材が提案されている。
特許文献3(特開平7-187749号公報)には、断熱性能を有するフェノール樹脂セメント混和物を提供する方法として、フェノール樹脂が、(a)レゾルシノール類とアルデヒド類との反応生成物であるレゾルシノールノボラック樹脂を含むレゾルシノール成分、及び(b)ホルムアルデヒドとフェノールとの反応生成物であるフェノールレゾール樹脂、との反応生成物であり、セメントないしモルタルと上記(b)フェノールレゾール樹脂とを混和した後、(a)レゾルシノール成分を混和するレゾルシン変性フェノール樹脂とセメントを含むフェノール樹脂セメント混和物の製造方法が開示されている。この発明は、コンクリート(モルタル)を混練する際に、この混和物を添加するものである。
Patent Document 1 (JP 2019-064839 A) proposes a hydration heat inhibitor for cement using a chelating agent such as citric acid, ethylenediaminetetraacetic acid, hydroxyethanediphosphonic acid, nitrilotriacetic acid, and hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid and an oxycarboxylic acid dispersant.
Patent Document 2 (JP Patent Publication No. 2004-137091) proposes a cement admixture that contains γ-C2S and a hydration heat inhibitor (dextrin) and that can reduce the amount of heat generated by hydration.
Patent Document 3 (JP Patent Publication 7-187749A) discloses a method for providing a phenolic resin cement admixture having heat insulating properties, in which the phenolic resin is a reaction product of (a) a resorcinol component including a resorcinol novolak resin which is a reaction product of resorcinols and aldehydes, and (b) a phenolic resol resin which is a reaction product of formaldehyde and phenol, and a method for producing a phenolic resin cement admixture containing a resorcinol-modified phenolic resin and cement, in which the phenolic resin is mixed with the (b) phenolic resol resin and then the (a) resorcinol component is mixed. This invention relates to adding this admixture when mixing concrete (mortar).
本発明は、水和反応を制御可能なコンクリート混和材を提供することを目的とする。 The objective of the present invention is to provide a concrete admixture that allows control of the hydration reaction.
1.フェノール樹脂でコーティングされたセメント粉粒体であることを特徴とするコンクリート凝結硬化制御材。
2.セメント粉体:フェノール樹脂の質量比が100:2.5~10:1であることを特徴とする1.記載のコンクリート凝結硬化制御材。
3.セメント粉粒体は、2mm以下の径であることを特徴とする1.又は2.記載のコンクリート凝結硬化制御材。
4.無水溶媒を用いたフェノール樹脂溶液をセメント粉体に噴霧しながら攪拌してセメント粉体の表面にフェノール樹脂をコーティングすることを特徴とするコンクリート凝結硬化制御材の製造方法。
5.フェノール樹脂をセメント粉体に溶融混練しながらセメント粉体の表面にフェノール樹脂をコーティングすることを特徴とするコンクリート凝結硬化制御材の製造方法。
6.攪拌が回転を伴う攪拌であって、回転攪拌によって造粒されたセメント粉粒体を製造することを特徴とする4.又は5.記載のコンクリート凝結硬化制御材の製造方法。
7.1.~3.のいずれかに記載されたコンクリート凝結硬化制御材をセメントと混合したセメント成分と、骨材、水及び他のコンクリート組成分と混合した凝結硬化を抑制するコンクリート。
1. A concrete setting and hardening regulator characterized by being cement powder coated with phenolic resin.
2. The concrete setting and hardening regulator according to 1., characterized in that the mass ratio of cement powder:phenolic resin is 100:2.5 to 10:1.
3. The concrete setting and hardening regulator according to claim 1 or 2, wherein the cement powder has a diameter of 2 mm or less.
4. A method for producing a concrete setting and hardening regulator, comprising spraying a phenolic resin solution using an anhydrous solvent onto cement powder while stirring, to coat the surface of the cement powder with the phenolic resin.
5. A method for producing a concrete setting and hardening regulator, comprising coating the surface of cement powder with a phenolic resin while melt-kneading the phenolic resin with the cement powder.
6. The method for producing a concrete setting and hardening regulator according to 4. or 5., characterized in that the stirring is accompanied by rotation, and cement powder is produced by rotary stirring.
7. A concrete that inhibits setting and hardening by mixing a concrete setting and hardening regulator described in any one of 1. to 3. with cement as a cement component, and mixing it with aggregate, water and other concrete components.
1.水和硬化反応時間が制御可能な安定した品質のコンクリート混和材を実現することができた。水和硬化反応時間を制御できるので、温度上昇抑制材や強度増進材などに利用できる。特に、初期の発熱を抑制することで温度ひび割れを低減させることができる。
2.本発明のコンクリート凝結硬化制御材は、細骨材より小さな粉粒体であるので、セメント粉体に混合して用いることができ、骨材などのコンクリート組成物と均一に混合できる。
1. We have succeeded in realizing a concrete admixture with stable quality that allows control of the hydration and hardening reaction time. Because the hydration and hardening reaction time can be controlled, it can be used as a temperature rise suppressant and strength enhancer. In particular, by suppressing initial heat generation, thermal cracking can be reduced.
2. The concrete setting and hardening regulator of the present invention is a powder smaller than fine aggregate, so it can be mixed with cement powder and used, and can be mixed uniformly with concrete compositions such as aggregate.
本発明は、コンクリートが凝結して硬化する時間を制御する制御材(以下、「コンクリート凝結硬化制御材」という場合もある。)に関する発明である。
また、本発明は、セメント粉体にフェノール樹脂皮膜を形成したフェノール樹脂コーティングセメント粉粒体(以下「セメント粉粒体」という場合もある)に関する発明である。本発明に係るフェノール樹脂でコーティングされたセメント粉粒体とは、フェノール樹脂がセメント粉体に均一に被覆したセメント粉粒体又はフェノール樹脂がセメント粉体に不均一に被覆したセメント粉粒体のいずれか、あるいはその両方を意味する。フェノール樹脂をセメント粉体にコーティングする手段としては、無水溶媒を用いた噴霧攪拌手段や加熱溶融手段が利用できる。例えば、フェノール樹脂をエタノール溶媒で溶液とし、セメント粉体に噴霧、攪拌して、造粒してフェノール樹脂コーティングセメント粉粒体であるコンクリート凝結硬化制御材が製造される。
本発明の、フェノール樹脂コーティングセメント粉粒体をセメントに加えて、骨材、水等のコンクリート組成物と混合して、打設、硬化させてコンクリート体を成形する。コンクリートは水和反応して、発熱しながら硬化する。本発明のコンクリート凝結硬化制御材は、初期の水和反応を抑制して、反応熱を低く抑えることができる。
本発明のコンクリート凝結硬化制御材による水和反応抑制は、打設後にコンクリート中で、アルカリ性下で水和反応が始まるときに、無処理のセメントは水和反応を始めるが、フェノール樹脂皮膜に覆われたコンクリート凝結硬化制御材はフェノール皮膜によって水と接触しないので反応できないので、全体として水和反応が抑制される。また、アルカリ性下において、フェノール皮膜が徐々に劣化して、露出したセメント粉末も徐々に水和反応することによって、初期の反応熱は抑制し、最終的には通常のコンクリートと同等の反応量となる。
本発明のコンクリート凝結硬化制御材をコンクリートの混和材として用いることにより、水和硬化反応時間が制御可能な安定した品質のコンクリートを実現することができる。また、本発明のコンクリート凝結硬化制御材は、水和硬化反応時間を制御できるので、温度上昇抑制材、強度増進材などに利用できる。
本発明のコンクリート凝結硬化制御材は、粉体としてセメントに混合するので、細骨材よりも小さな大きさが望ましく、砂程度の2mm以下の径とするのが適している。さらに、1mm以下の径、特に、細かな100~600μmの径が適しており、ある態様としては更に細かな100~200μmの径が適している。
小さな粉体ほど、セメント粉体と均一に混合しやすい。一方、径が大きくなると、フェノール樹脂皮膜の崩壊が遅くなる結果、水和反応が遅くなり、発熱も抑えられるが、硬化に伴う強度の発現も遅くなる。また、大きな径では、造粒過程で、被膜された小さなセメント粉体が結合して大きく造粒されることもあるので、被膜が複層化し、表層の被膜崩壊後も、順次内側の被膜の崩壊へと進むので、水和反応が長期化することとなる。なお、径が100μm以下の場合は、フェノールが被覆していないセメント粉体の可能性がある。
フェノール樹脂の溶解に用いるエタノール溶媒の量は、フェノール樹脂を溶解できて、噴霧操作できる程度の量に設定する、例えば、フェノール樹脂とエタノール溶媒の比は1:9(質量比)とする。セメント粉体にコーティングするフェノール樹脂の量は、セメント粉体100に対し、2.5から10程度である。
The present invention relates to a control material that controls the time it takes for concrete to set and harden (hereinafter, also referred to as a "concrete setting and hardening control material").
The present invention also relates to a phenolic resin-coated cement powder (hereinafter sometimes referred to as "cement powder") in which a phenolic resin film is formed on a cement powder. The phenolic resin-coated cement powder according to the present invention means either a cement powder in which the phenolic resin is uniformly coated on the cement powder or a cement powder in which the phenolic resin is unevenly coated on the cement powder, or both. As a means for coating the cement powder with the phenolic resin, a spray stirring means using an anhydrous solvent or a heat melting means can be used. For example, a concrete setting and hardening regulator, which is the phenolic resin-coated cement powder, can be produced by making a solution of the phenolic resin in an ethanol solvent, spraying it on the cement powder, stirring it, and granulating it.
The phenolic resin-coated cement powder of the present invention is added to cement, mixed with concrete components such as aggregate and water, and then cast and hardened to form a concrete body. The concrete undergoes a hydration reaction and hardens while generating heat. The concrete setting and hardening regulator of the present invention can suppress the initial hydration reaction and keep the reaction heat low.
In the case of the concrete setting and hardening regulator of the present invention, when the hydration reaction starts in the concrete under alkaline conditions after casting, the untreated cement starts to hydrate, but the concrete setting and hardening regulator covered with a phenolic resin film does not come into contact with water due to the phenolic film and cannot react, so the hydration reaction is suppressed overall. Also, under alkaline conditions, the phenolic film gradually deteriorates and the exposed cement powder gradually hydrates, suppressing the initial reaction heat and ultimately resulting in the same reaction amount as that of normal concrete.
By using the concrete setting and hardening regulator of the present invention as an admixture for concrete, it is possible to realize concrete of stable quality whose hydration and hardening reaction time can be controlled. In addition, since the concrete setting and hardening regulator of the present invention can control the hydration and hardening reaction time, it can be used as a temperature rise suppressant, strength enhancer, etc.
Since the concrete setting and hardening regulator of the present invention is mixed into cement as a powder, it is preferable that the size is smaller than that of fine aggregate, and it is suitable to have a diameter of 2 mm or less, which is similar to that of sand. Furthermore, a diameter of 1 mm or less is suitable, and in one embodiment, a diameter of even finer 100 to 200 μm is suitable.
The smaller the powder, the easier it is to mix uniformly with the cement powder. On the other hand, if the diameter is large, the breakdown of the phenol resin coating is delayed, which results in a slower hydration reaction and reduced heat generation, but also slows down the development of strength with hardening. In addition, with large diameters, small coated cement powders may combine to form larger granules during the granulation process, resulting in multiple layers of coating, and even after the surface coating breaks down, the inner coatings continue to break down, prolonging the hydration reaction. Note that if the diameter is 100 μm or less, there is a possibility that the cement powder is not coated with phenol.
The amount of ethanol solvent used to dissolve the phenolic resin is set to an amount that can dissolve the phenolic resin and can be sprayed, for example, the ratio of phenolic resin to ethanol solvent is 1:9 (mass ratio). The amount of phenolic resin to be coated on the cement powder is about 2.5 to 10 parts per 100 parts of cement powder.
<本発明の基本組成について>
<フェノール樹脂コーティングセメント粉粒体>
本発明のフェノール樹脂をコーティングするセメントの種類は、通常使用されているアルカリ性を呈するセメント一般を用いることができる。
例えば、普通ポルトランドセメントなどのポルトランドセメント、高炉セメントなどの混合セメント、ポルトランドセメントをベースにした特殊セメントなどである。
<Basic composition of the present invention>
<Phenol resin coated cement powder>
The type of cement to be used for coating the phenolic resin of the present invention may be any commonly used alkaline cement.
For example, Portland cement such as ordinary Portland cement, blended cement such as blast-furnace cement, and special cement based on Portland cement.
フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類との縮合反応により得られる樹脂状物質を主体とする高分子であって、成形品、積送品、接着剤、塗料、発泡体などに広く使用されている樹脂である。フェノール樹脂は、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、アラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタンジエン型フェノール樹脂、サリチルアルデヒド型フェノール樹脂などの公知のフェノール樹脂が使用できる。ある態様としては、ノボラック型フェノール樹脂である。ノボラック型フェノール樹脂の具体的としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビフェニレン型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、キシリレン型フェノール樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタンノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂などが挙げられるが、これらに特に限定されない。ノボラック型フェノール樹脂のある態様としては、キシリレン型フェノール樹脂である。なお、これらは1種又は2種以上組み合わせて使用してもよい。フェノール樹脂は、エタノール、等を溶媒とする溶液状態、あるいは加熱溶融した状態で使用する。
セメント粉体への樹脂のコーティングは、フェノール樹脂とセメント粉体を混合攪拌してセメント粉体の表面にフェノール樹脂の皮膜を形成させる。コーティング方法として、湿式造粒法と乾式造粒法が挙げられる。湿式造粒法の具体例としては、攪拌造粒、流動層造粒、押し出し造粒、乾式造粒法の具体例としては、溶融混練法、圧縮造粒法が挙げられるがこれらに特に限定されない。
セメント粉体をコーティングする際に、噴霧する場合には、噴霧に支障のない粘性に調整して用いられる。セメント粉体:フェノール樹脂の質量比が100:2.5~100:25の範囲の仕様が適している。ある態様としては、100:2.5~100:15であり、別の態様としては100:2.5~10:1であり、更に別の態様としては100:2.5~100:5である。
Phenolic resins are polymers mainly composed of resinous substances obtained by condensation reaction of phenols and aldehydes, and are widely used in molded products, shipments, adhesives, paints, foams, etc. As the phenolic resins, known phenolic resins such as novolac type phenolic resins, resol type phenolic resins, terpene modified phenolic resins, aralkyl type phenolic resins, dicyclopentadiene type phenolic resins, and salicylaldehyde type phenolic resins can be used. In one embodiment, the phenolic resin is a novolac type phenolic resin. Specific examples of the novolac type phenolic resin include phenol novolac resins, cresol novolac resins, biphenylene type phenolic resins, dicyclopentadiene type phenolic resins, xylylene type phenolic resins, trishydroxyphenylmethane novolac resins, and bisphenol A novolac resins, but are not limited thereto. In one embodiment, the novolac type phenolic resin is a xylylene type phenolic resin. These may be used alone or in combination of two or more. The phenol resin is used in the form of a solution in a solvent such as ethanol, or in a heated and molten state.
The resin coating on the cement powder is performed by mixing and stirring the phenol resin and the cement powder to form a film of the phenol resin on the surface of the cement powder. Coating methods include wet granulation and dry granulation. Specific examples of the wet granulation method include stirring granulation, fluidized bed granulation, and extrusion granulation, and specific examples of the dry granulation method include, but are not limited to, the melt kneading method and the compression granulation method.
When spraying the cement powder for coating, the viscosity is adjusted to a level that does not interfere with spraying. A mass ratio of cement powder to phenolic resin in the range of 100:2.5 to 100:25 is suitable. In one embodiment, the mass ratio is 100:2.5 to 100:15, in another embodiment, 100:2.5 to 10:1, and in yet another embodiment, 100:2.5 to 100:5.
本発明のフェノール樹脂の溶媒としては、混合したときにセメント粉体が水和反応する恐れがない無水かつフェノール樹脂を溶解することができる溶媒である。例えば、メチルエチルケトン、2-エトキシエタノール、ジメチルホルムアミド、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン等が挙げられる。ある態様としては、エタノールである。溶媒としての使用量は、フェノール樹脂を溶かすことができる量を用いる。例えば、フェノール樹脂濃度を10質量%程度とする。 The solvent for the phenolic resin of the present invention is an anhydrous solvent that is capable of dissolving the phenolic resin and does not cause a hydration reaction with the cement powder when mixed. Examples include methyl ethyl ketone, 2-ethoxyethanol, dimethylformamide, methanol, ethanol, isopropanol, and acetone. In one embodiment, the solvent is ethanol. The amount of the solvent used is an amount capable of dissolving the phenolic resin. For example, the phenolic resin concentration is about 10% by mass.
本発明に係るフェノール樹脂でコーティングされたセメント粉粒体とは、フェノール樹脂がセメント粉体に均一に被覆したセメント粉粒体又はフェノール樹脂がセメント粉体に不均一に被覆したセメント粉粒体のいずれか、あるいはその両方を意味する。本発明ではセメント粉体にフェノール樹脂エタノール溶液を添加しながら、転動造粒することで、フェノール樹脂で被覆されたセメント粉粒体を製造する。セメント粉粒体は、砂粒(2mm)以下の粒径とし、1mm以下の径が望ましく、さらに、細かな100~600μmの径が適しており、ある態様としては更に細かな100~200μmの径が適している。100~200μmが適している。フェノール樹脂コーティングセメント粉粒体の大きさは、粒径が大きくなると、コンクリートの水和反応を遅延させて、発熱を遅くすることができので、コンクリートの凝結硬化を制御する要素とすることができる。 The cement powder granules coated with phenolic resin according to the present invention refer to either cement powder granules in which phenolic resin is uniformly coated on the cement powder or cement powder granules in which phenolic resin is non-uniformly coated on the cement powder, or both. In the present invention, the cement powder granules coated with phenolic resin are produced by rolling granulation while adding a phenolic resin ethanol solution to the cement powder. The cement powder granules have a particle size equal to or smaller than that of sand grains (2 mm), preferably 1 mm or less in diameter, and more preferably 100 to 600 μm in diameter, and in some embodiments, even smaller diameters of 100 to 200 μm are suitable. 100 to 200 μm is suitable. The size of the phenolic resin coated cement powder granules can be used as a factor in controlling the setting and hardening of concrete, since a larger particle size can delay the hydration reaction of concrete and slow down the heat generation.
本発明のコンクリート凝結硬化制御材は、コンクリートの組成であるセメント、骨材、水などと混合して用いられる。フェノール樹脂で被覆されたコンクリート凝結硬化制御材もコンクリートの固化材として機能する。ただし、すべてが固化材の機能を発揮するわけではないので、セメント成分としては調整する必要がある。なお、フェノール樹脂の被覆が長期間かけて崩壊することがあるので、コンクリート体として供されたのちにも強度発現機能を発揮することができる。
コンクリートとして、混合できる成分は、セメント、水、骨材の基本組成の他、各種用いられている混和材を使用できる。
本発明の、コンクリート凝結硬化制御材は、水和反応を抑制して、発熱温度を低く抑えることができるので、マスコンなどの分厚く大量のコンクリートを使用するような用途に適している。
高強度コンクリートを製造する場合,粘性過多のため,高性能AE減水剤を多量に入れなければならないが,施工時は通常のコンクリートのようにAE減水剤配合として、後々、崩壊して,強度が発現させることができる.
The concrete setting and hardening regulator of the present invention is used by mixing with the components of concrete, such as cement, aggregate, and water. The concrete setting and hardening regulator coated with phenolic resin also functions as a concrete hardening agent. However, since not all of the concrete acts as a hardening agent, it is necessary to adjust the cement component. In addition, since the phenolic resin coating may disintegrate over a long period of time, the concrete can still exert its strength development function even after it has been used as a concrete body.
The ingredients that can be mixed to make concrete are the basic components of cement, water, and aggregate, as well as various commonly used admixtures.
The concrete setting and hardening regulator of the present invention is capable of suppressing the hydration reaction and keeping the heat generation temperature low, and is therefore suitable for applications in which a large amount of thick concrete is used, such as mass concrete.
When producing high-strength concrete, a large amount of high-performance air-entraining water-reducing agent must be added due to excessive viscosity, but during construction, the air-entraining water-reducing agent can be mixed in the same way as for normal concrete, and the concrete will later disintegrate and develop its strength.
<候補材の選定試験>
セメント粉末を被覆して、水との接触を阻害することにより、セメントの水和反応をコントロールできると想定して、被覆材の検討を行った。
候補物質を、エチルセルロース(colorcon、Ethocel Standard 20 Premium)、ポリカプロラクトン(Sigma、Mw 14,000)、ポリ乳酸グリコール酸共重合体(Evonik、502H)、フェノール樹脂(明和化成、MEHC-7800 H)とし、図1に示す組成を用いて造粒した。
例えば、フェノール樹脂(E)で被覆された造粒物は以下の方法により造粒した。
エタノール(関東化学、試薬特級)500mLにモレキュラーシーブ(関東化学、3A 1/16)約25gを添加し水分を除去した。エタノール90gをステンレス計量カップに秤量し、フェノール樹脂(明和化成、MEHC-7800 H)10gを撹拌しながら徐々に加えて溶解させ、フェノール樹脂溶液を調製した。普通ポルトランドセメント10gを磁製乳鉢に入れ、フェノール樹脂溶液10gを滴下しながら乳棒で攪拌混合して造粒品を調製した。得られた造粒品をドラフト内で風乾させ、目開き500μmのステンレス製篩にて篩過して粉粒体を得た。得られた粉粒体をドラフト内で風乾して残存しているエタノールを除去した。風乾した粉粒体を目開き106μmステンレス製篩にて篩過し、篩上の粉粒体を回収した。
造粒した粉粒物と普通ポルトランドセメント(図中では、P普通セメントと表記する)を用いてモルタルを製造して、凝結試験を行った。発熱経過を図2に示す。
この試験の結果、フェノール樹脂(E)が、全体として発熱を抑えることができ、特に、初期の発熱抑制が大きいことが確認できた。
ポリ乳酸グリコール酸共重合体(D)は、比較の普通ポルトランドセメント(A)よりも初期発熱が大きく、エチルセルロース(B)、ポリカプロラクトン(C)は、普通ポルトランドセメント(A)よりも、発熱量を抑制できたが、初期発熱がフェノール樹脂(E)よりも大きかった。
<Selection test of candidate materials>
We investigated coating materials for cement powder, on the assumption that the hydration reaction of cement can be controlled by coating the powder to prevent it from coming into contact with water.
The candidate substances were ethyl cellulose (colorcon, Ethocel Standard 20 Premium), polycaprolactone (Sigma, Mw 14,000), polylactic acid-glycolic acid copolymer (Evonik, 502H), and phenolic resin (Meiwa Kasei, MEHC-7800 H), and were granulated using the composition shown in Figure 1.
For example, the granules coated with the phenolic resin (E) were granulated by the following method.
Approximately 25 g of molecular sieves (Kanto Chemical, 3A 1/16) was added to 500 mL of ethanol (Kanto Chemical, special grade reagent) to remove moisture. 90 g of ethanol was weighed into a stainless steel measuring cup, and 10 g of phenolic resin (Meiwa Chemical, MEHC-7800 H) was gradually added while stirring to dissolve, to prepare a phenolic resin solution. 10 g of ordinary Portland cement was placed in a porcelain mortar, and 10 g of phenolic resin solution was added dropwise while stirring and mixing with a pestle to prepare a granulated product. The obtained granulated product was air-dried in a draft and sieved through a stainless steel sieve with 500 μm openings to obtain a powdered product. The obtained powdered product was air-dried in a draft to remove the remaining ethanol. The air-dried powdered product was sieved through a stainless steel sieve with 106 μm openings, and the powdered product on the sieve was collected.
Mortar was made using the granulated powder and ordinary Portland cement (referred to as P ordinary cement in the figure) and a setting test was carried out. The heat generation process is shown in Figure 2.
As a result of this test, it was confirmed that the phenolic resin (E) was able to suppress heat generation as a whole, and in particular, was able to suppress heat generation at an initial stage to a great extent.
The polylactic acid-glycolic acid copolymer (D) generated more heat initially than ordinary Portland cement (A) for comparison, while ethyl cellulose (B) and polycaprolactone (C) were able to suppress the amount of heat generated more than ordinary Portland cement (A), but generated more heat initially than phenol resin (E).
フェノール樹脂400gとエタノール3600gを用いて、普通ポルトランドセメント4000gにコーティング、造粒して、コンクリート凝結硬化制御材を製造し、普通ポルトランドセメント4000gと混合して、モルタルを製造して、発熱試験を行った。
(1)工程
フェノール樹脂コーティング普通ポルトランドセメント粉粒体の製造過程を図3に示す。
1)フェノール樹脂として明和化成株式会社製のMEHC-7800Hを採用し、エタノールに溶解させてフェノール樹脂エタノール溶液を作成した。
2)フェノール樹脂エタノール溶液を普通ポルトランドセメント噴霧しながら、回転攪拌した。
3)エタノールが蒸発するまで攪拌を継続して、フェノール樹脂がコーティングされた普通ポルトランドセメント粉粒体を得た。
4)106μm以上600μm以下の粒径をふるいで選別して、モルタル添加用とした。
5)フェノール樹脂コーティング普通ポルトランドセメント粉粒体と同量の普通ポルトランドセメントを用いて、モルタルを製造して、発熱試験に供した。
400 g of phenol resin and 3600 g of ethanol were used to coat and granulate 4000 g of ordinary Portland cement to produce a concrete setting and hardening regulator, which was then mixed with 4000 g of ordinary Portland cement to produce mortar and a heat generation test was performed.
(1) Process The manufacturing process of phenolic resin-coated ordinary Portland cement granules is shown in FIG.
1) MEHC-7800H manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd. was used as the phenolic resin, and was dissolved in ethanol to prepare a phenolic resin ethanol solution.
2) The phenolic resin ethanol solution was sprayed onto ordinary Portland cement while being rotated and stirred.
3) Stirring was continued until the ethanol was evaporated to obtain ordinary Portland cement granules coated with phenolic resin.
4) The particles having a particle size of 106 μm or more and 600 μm or less were selected using a sieve and used as additives to mortar.
5) A mortar was prepared using the phenol resin-coated ordinary Portland cement powder and the same amount of ordinary Portland cement, and subjected to a heat generation test.
試供体の発熱量の測定結果の経過を図4に示す。普通セメントの試験体は、普通ポルトランドセメント:蒸留水=1:0.5の質量比を使用した。実験例1の試験体は、普通ポルトランドセメント:フェノール樹脂がコーティングされた普通ポルトランドセメント粉粒体=1:1の質量比とし、実験例1の試験体と普通セメントの試験体のセメント量が同一になるようにした。両試験体のセメント量及び水量が同一であって、コンクリートとしてのセメント水比が同一になるように設定した。
図4に示す結果から、実験例1のフェノール樹脂コーティング普通ポルトランドセメント粉粒体が普通ポルトランドセメントと1:1の質量比で含まれる実験例1は、普通ポルトランドセメントのみを使用するよりも発熱量が抑制され、初期の温度抑制効果が得られることを確認できた。
この試験では、特に、72時間までは1/6程度に抑えられており、96時間以降も1/2以下に抑えられていることがわかった。
The progress of the measurement results of the calorific value of the test specimens is shown in Figure 4. For the normal cement test specimen, a mass ratio of normal Portland cement:distilled water = 1:0.5 was used. For the test specimen of Experimental Example 1, a mass ratio of normal Portland cement:normal Portland cement powder coated with phenolic resin = 1:1 was used, and the cement amount of the test specimen of Experimental Example 1 and the normal cement test specimen were the same. The cement amount and water amount of both test specimens were the same, and they were set so that the cement-water ratio of the concrete was the same.
From the results shown in FIG. 4, it was confirmed that in Experimental Example 1, in which the phenolic resin-coated ordinary Portland cement powder was mixed with ordinary Portland cement in a mass ratio of 1:1, the heat generation was suppressed more than when ordinary Portland cement was used alone, and an initial temperature suppression effect was obtained.
In this test, it was found that the concentration was suppressed to about 1/6 up to 72 hours, and was suppressed to 1/2 or less even after 96 hours.
<試験1>
フェノール樹脂をセメントにコーティングした場合と単に添加した場合における発熱量の抑制効果について、試験を行った。
実験は、通常の配合(A)、フェノール樹脂をセメントにコーティングした場合(C)、しない場合(B)、(D)の4例である。次の配合で混練して24時間発熱量を計測した。計測結果を図5に示す。試験A、B及びDは下記カッコ内に記載の材料を混合し、試験Cについては、実施例1の工程に記載の方法でフェノール樹脂がセメントにコーティングされた造粒物を得た後、普通ポルトランドセメント及び水と混合した。
試験A:普通セメント使用(セメント5g+水2.5g)
試験B:フェノール樹脂別添(セメント5g+フェノール樹脂0.015g+水2.5g)
試験C:フェノール樹脂コーティング造粒物(セメント2.5g+造粒物2.5g+水2.5g)
試験D:フェノール樹脂別添(セメント5g+フェノール樹脂0.15g+水2.5g)
*CとDは、造粒物中に含まれるフェノール樹脂の量は同等
<Test 1>
A test was conducted to examine the heat generation suppression effect when phenolic resin was coated on cement and when it was simply added.
The experiment consisted of four examples: a normal mix (A), a case where the cement was coated with phenolic resin (C), a case where the cement was not coated with phenolic resin (B), and a case where the cement was not coated with phenolic resin (D). The following mix was mixed and the calorific value was measured for 24 hours. The measurement results are shown in Figure 5. In tests A, B, and D, the materials listed in the parentheses below were mixed, and in test C, granules in which the cement was coated with phenolic resin were obtained using the method described in the steps of Example 1, and then mixed with ordinary Portland cement and water.
Test A: Using normal cement (5g cement + 2.5g water)
Test B: Phenolic resin added (cement 5g + phenolic resin 0.015g + water 2.5g)
Test C: Phenol resin coated granules (2.5 g cement + 2.5 g granules + 2.5 g water)
Test D: Phenolic resin added (cement 5g + phenolic resin 0.15g + water 2.5g)
*C and D have the same amount of phenolic resin in the granules.
計測の結果、本発明のフェノール樹脂コーティングセメント造粒物がセメントと1:1で混合された粉粒体(試験C)は、普通セメントのみを使用した試験A、およびフェノール樹脂をコーティングせずにそのままコンクリートに少量添加した試験Bのそれぞれと比較して、発熱量の大幅な抑制効果を示した。また、フェノール樹脂の造粒物中に含まれる量が試験Cの造粒物と同等である試験Dの場合は、発熱量がほとんど確認されなかったことから、フェノール樹脂の添加のみでは発熱量の抑制は基より、セメントの水和反応自体がほとんど進行せずセメントとしての機能を果たさなかった。以上から、フェノール樹脂をセメントにコーティングしてフェノール樹脂皮膜を形成した本発明のセメント粉粒体(試験C)は、セメントの水和反応を調整する材として、有効であることがわかった。 As a result of the measurements, the powdered granules (Test C) in which the phenolic resin-coated cement granules of the present invention were mixed with cement in a 1:1 ratio showed a significant suppression effect on the amount of heat generated compared to Test A, in which only ordinary cement was used, and Test B, in which a small amount of phenolic resin was added to the concrete without coating it. In addition, in the case of Test D, in which the amount of phenolic resin contained in the granules was the same as that of Test C, almost no heat generation was observed, so the addition of phenolic resin alone not only suppressed the amount of heat generated, but also hardly promoted the hydration reaction of the cement itself, and did not function as cement. From the above, it was found that the cement powdered granules of the present invention (Test C), in which phenolic resin is coated on cement to form a phenolic resin film, are effective as a material for adjusting the hydration reaction of cement.
<試験2>
コーティングするフェノール樹脂の量を変えて実施例2~5の試験を行った。
図6に示す配合で、実施例1の工程に示した方法でフェノール樹脂をコーティングしたセメント粉粒体を製造し、同量のセメントを用いて、モルタルを調整して、実施例2~5の各試験体を製造した。セメントは、普通ポルトランドセメントを用いた。また、フェノール樹脂をコーティングしたセメント粉粒体を添加しない試験例を比較例1とした。
発熱を24時間測定し、その経過を図7に示す。
試験の結果、フェノール樹脂のコーティング量が多くなるにつれて、発熱量が低くなることから発熱量の抑制がフェノール樹脂のコーティング量に依存していることがわかった。
以上から、コーティング量を調整することにより、発熱の抑制をコントロールすることができ、水和反応も調整できることがわかった。
<Test 2>
Tests in Examples 2 to 5 were carried out by varying the amount of phenolic resin to be coated.
Cement powder coated with phenolic resin was produced according to the method shown in the process of Example 1 with the composition shown in Figure 6, and the same amount of cement was used to prepare mortar to produce each test specimen of Examples 2 to 5. Ordinary Portland cement was used as the cement. Comparative Example 1 was a test example in which no phenolic resin-coated cement powder was added.
The fever was measured over a 24-hour period, and the progression is shown in FIG.
The test results showed that the amount of heat generated decreased as the amount of phenolic resin coated increased, indicating that the suppression of heat generation depends on the amount of phenolic resin coated.
From the above, it was found that by adjusting the amount of coating, it is possible to control the suppression of heat generation and also to adjust the hydration reaction.
<コンクリート凝結硬化制御について>
図8に本発明のフェノール樹脂をコーティングしたセメント粉粒体がコンクリートの凝結硬化を制御するメカニズムを、簡単に説明する。
(a)で準備したフェノール樹脂でコーティングしたセメント粉粒体を、(b)でさらにセメントと水、骨材を添加して混合して、生コンクリート(モルタル)を製造し、(c)において、コンクリート型枠などに打設して、養生し、セメントが水和反応して、硬化してコンクリートが形成される。
この過程で、セメントが水と接触すると炭酸カルシウム成分などが溶解して、アルカリ溶液となり、フェノール樹脂はアルカリ溶解性があるので、フェノール樹脂が溶解してコーティングされていたセメントが徐々に水和反応に参加することになるので、コンクリートの凝結硬化を制御できることとなる。
実施例2~5(図7参照)に示すように、フェノール樹脂のコーティング量によって、発熱量が抑制されることは、水和反応、即ち、コンクリートの凝結硬化を制御できることを示している。
コンクリートに配合するコンクリート凝結硬化制御材の添加量によっても、コンクリートの凝結硬化を制御できる。
反応・強度発現させる場合は、湿潤養生などによる水分を加えることで調整することが可能である。
<Regarding concrete setting and hardening control>
FIG. 8 briefly explains the mechanism by which the cement powder coated with the phenolic resin of the present invention controls the setting and hardening of concrete.
The phenolic resin-coated cement powder prepared in (a) is mixed with further cement, water, and aggregate in (b) to produce ready-mix concrete (mortar). In (c), the ready-mix concrete is poured into a concrete formwork or the like and cured. The cement hydrates and hardens to form concrete.
During this process, when cement comes into contact with water, calcium carbonate components and other components dissolve, forming an alkaline solution. Since phenolic resin is alkaline soluble, the cement that was coated with the phenolic resin gradually participates in the hydration reaction, making it possible to control the setting and hardening of the concrete.
As shown in Examples 2 to 5 (see FIG. 7), the amount of heat generated can be suppressed by adjusting the amount of phenolic resin coating, which indicates that the hydration reaction, that is, the setting and hardening of concrete, can be controlled.
The setting and hardening of concrete can also be controlled by the amount of concrete setting and hardening regulator added to the concrete.
To induce reaction and develop strength, it is possible to adjust the amount of water added by moist curing or the like.
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