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技術 低強度コンクリート、および低強度コンクリートの製造方法

出願人 五洋建設株式会社
発明者 安野浩一朗武井俊哉水野剣一藤原正稔芝野太一
出願日 2016年8月30日 (4年2ヶ月経過) 出願番号 2016-167947
公開日 2018年3月8日 (2年8ヶ月経過) 公開番号 2018-035021
状態 特許登録済
技術分野 セメント、コンクリート、人造石、その養生 基礎工事に適用される隔壁 粘土の調整;粘土、セメント混合物の製造
主要キーワード 試験器具 材料重量 低強度コンクリート 基礎材 工事完了後 平方ミリ 水中不分離性 セルロース系増
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この項目の情報は公開日時点(2018年3月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

スランプ値が16.0センチメートル以上、21.0センチメートル以下のワーカビリティを有し、材齢28日の圧縮強度が3.1ニュートン平方ミリメートル以上、7.2ニュートン毎平方ミリメートル以下であり、空気量が2パーセント以下となる低強度コンクリートを提供する。

解決手段

単位セメント量が135kgのセメントに対して添加する消泡剤の量を、セメントに対する重量百分率で0.001%から0.008%まで変化させた。消泡剤にはBASF社製のマスターエア404を用いた。消泡剤を全く添加していないセメントは空気量が3.6%程度あった。そして消泡剤をセメントに対して0.001%添加しても空気量は2.4%程度あった。しかし、消泡剤をセメントに対して0.002%添加すると空気量は2.0%を下回り、0.005%以上の添加では空気量に変化が認められなくなった。

概要

背景

地下に構造物施工する工事などでは、水が流れ込まないように遮水壁を設置する場合がある。遮水壁には、均一性および水密性が求められる。
また、遮水壁は施工時だけ必要となることが多い。したがって遮水壁には、工事完了後撤去し易いこと、すなわち、低強度性も求められる。

特許文献1には、水セメント比が100%以上で増粘剤含有量セメント100重量部に対して0.25以上0.75以下、高性能減水剤の含有量がスランプフロー値45センチメートル以上65センチメートル以下となる量である低強度コンクリート組成物が記載されている。

概要

スランプ値が16.0センチメートル以上、21.0センチメートル以下のワーカビリティを有し、材齢28日の圧縮強度が3.1ニュートン平方ミリメートル以上、7.2ニュートン毎平方ミリメートル以下であり、空気量が2パーセント以下となる低強度コンクリートを提供する。単位セメント量が135kgのセメントに対して添加する消泡剤の量を、セメントに対する重量百分率で0.001%から0.008%まで変化させた。消泡剤にはBASF社製のマスターエア404を用いた。消泡剤を全く添加していないセメントは空気量が3.6%程度あった。そして消泡剤をセメントに対して0.001%添加しても空気量は2.4%程度あった。しかし、消泡剤をセメントに対して0.002%添加すると空気量は2.0%を下回り、0.005%以上の添加では空気量に変化が認められなくなった。

目的

本発明の目的の1つは、スランプ値が16.0センチメートル以上、21.0センチメートル以下のワーカビリティを有し、材齢28日の圧縮強度が3.1ニュートン毎平方ミリメートル以上、7.2ニュートン毎平方ミリメートル以下であり、空気量が2パーセント以下となる低強度コンクリートを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

水セメント比が110%以上140%以下であって、セルロース系増粘剤の添加量が、水に対する重量百分率で0.1%以上0.25%以下であり、消泡剤の添加量が、セメントに対する重量百分率で0.002%以上0.005%以下であることを特徴とする低強度コンクリート

請求項2

水セメント比が110%以上140%以下となるように水およびセメントを混合する工程と、水に対する重量百分率で0.1%以上0.25%以下のセルロース系増粘剤を添加する工程と、セメントに対する重量百分率で0.002%以上0.005%以下の消泡剤を添加する工程と、を有することを特徴とする低強度コンクリートの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、低強度コンクリート、および低強度コンクリートの製造方法に関する。

背景技術

0002

地下に構造物施工する工事などでは、水が流れ込まないように遮水壁を設置する場合がある。遮水壁には、均一性および水密性が求められる。
また、遮水壁は施工時だけ必要となることが多い。したがって遮水壁には、工事完了後撤去し易いこと、すなわち、低強度性も求められる。

0003

特許文献1には、水セメント比が100%以上で増粘剤含有量セメント100重量部に対して0.25以上0.75以下、高性能減水剤の含有量がスランプフロー値45センチメートル以上65センチメートル以下となる量である低強度コンクリート組成物が記載されている。

先行技術

0004

特開平8−245254号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかし、遮水壁に求められる水密性の水準は特許文献1に記載の組成物よりも高く、この水準まで水密性を向上させるためには遮水壁に用いられるコンクリート密実性を向上させる必要がある。

0006

本発明の目的の1つは、スランプ値が16.0センチメートル以上、21.0センチメートル以下のワーカビリティを有し、材齢28日の圧縮強度が3.1ニュートン平方ミリメートル以上、7.2ニュートン毎平方ミリメートル以下であり、空気量が2パーセント以下となる低強度コンクリートを提供することである。

課題を解決するための手段

0007

上述した課題を解決するため、本発明に係る低強度コンクリートは、水セメント比が110%以上140%以下であって、セルロース系増粘剤の添加量が、水に対する重量百分率で0.1%以上0.25%以下であり、消泡剤の添加量が、セメントに対する重量百分率で0.002%以上0.005%以下であることを特徴とする。
また、本発明に係る低強度コンクリートの製造方法は、水セメント比が110%以上140%以下となるように水およびセメントを混合する工程と、水に対する重量百分率で0.1%以上0.25%以下のセルロース系増粘剤を添加する工程と、セメントに対する重量百分率で0.002%以上0.005%以下の消泡剤を添加する工程と、を有することを特徴とする。

発明の効果

0008

本発明によれば、スランプ値が16.0センチメートル以上、21.0センチメートル以下のワーカビリティを有し、材齢28日の圧縮強度が3.1ニュートン毎平方ミリメートル以上、7.2ニュートン毎平方ミリメートル以下であり、空気量が2パーセント以下となる低強度コンクリートを提供することができる。

図面の簡単な説明

0009

水密性の試験器具概要を示す斜視図。
消泡剤の添加量と空気量の相関を示すグラフ

0010

本発明において低強度コンクリートは、基礎材添加剤とを含む。基礎材は、水、セメント、細骨材粗骨材、および減水剤を含む。水は、水道水真水であってもよいし、海水であってもよい。本発明に係る低強度コンクリートの水セメント比は110%以上140%以下である。

0011

添加剤は、増粘剤と消泡剤とを含む。増粘剤は、水溶性のセルロース系増粘剤が用いられる。消泡剤は、オイル系エマルション系、トリブチル系、界面活性剤系などでもよいが、ポリエーテル系またはシリコン系の消泡剤が望ましい。

0012

本発明に係る低強度コンクリートは、増粘剤の添加量が水に対する重量百分率で0.1%以上0.25%以下である。また、本発明に係る低強度コンクリートは、消泡剤の添加量が、セメントに対する重量百分率で0.002%以上0.005%以下である。

0013

(1)基礎材の配合率
セメントは、太平洋セメント株式会社製の普通ポルトランドセメントを用いた。水は水道水を用いた。基礎材における水とセメントのそれぞれの配合量は、水セメント比が150%、140%、130%、120%、110%、および100%になるようにそれぞれ調整した。基礎材の名称は、この順にA、B、C、D、E、およびFとした。

0014

また、これらの水セメント比に対応して基礎材における減水剤のセメントに対する重量百分率(「減水剤/セメント比」という)を、上記の順に0.8%、0.6%、0.6%、0.5%、0.5%、0.5%となるようにそれぞれ調整した。

0015

細骨材には、福島県産の砂を用いた。粗骨材には、千葉県産の砂利を用いた。減水剤には、BASF社製のマスターレニウムSVを用いた。

0016

(2)添加剤の添加率
増粘剤には、五洋建設株式会社製のマリンベールASK1または株式会社ダイセル製のセルクリートHを用いた。消泡剤には、BASF社製のマスターエア404を用いた。増粘剤は、水に対する重量百分率で0.05%、0.1%、0.15%、0.25%、および0.35%になるように調整した。

0017

消泡剤を添加しない試料について、均一性、水密性、スランプ値、材齢4週(28日)の圧縮強度、および掘削性を評価し、低強度コンクリートとして使用可能なものを「可」として、使用不可能なものを「不可」として評価した。そして、「可」と評価するもののうち、水セメント比と増粘剤添加率との組合せを3つ選択し、これらに対して消泡剤を、セメントに対する重量百分率が0.001%、0.002%、0.003%、0.004%、および0.005%となるようにそれぞれ添加した。

0018

上述の選択された組合せのそれぞれについて、消泡剤を添加しない試料と、添加した試料とを作成し、それぞれの密実性を評価して、低強度コンクリートに適したものを「可」よりも良好な評価を示す「良」と評価した。

0019

(3)評価方法
(3−1)均一性
均一性は、JISのA1123−2012「コンクリートのブリーディング試験方法」に準じるブリーディング試験により、ブリーディング率を測定した。ブリーディング率が1%以下であるときに均一性を「○」と評価した。均一性が「○」であることは、低強度コンクリートを「可」と評価する必要条件の一つである。

0020

(3−2)水密性
水密性は、奥行0.9メートル、幅0.9メートル、高さ3.0メートルの空間を3つの領域に仕切り、中央に練ったコンクリートを打設して行った。図1は、水密性の試験器具の概要を示す斜視図である。以下、図において、各構成が配置される空間をxyz右手座標空間として表す。空間においてx軸に沿う方向をx軸方向という。また、x軸方向のうち、x成分が増加する方向を+x方向といい、x成分が減少する方向を−x方向という。y、z成分についても、上記の定義に沿ってy軸方向、+y方向、−y方向、z軸方向、+z方向、−z方向を定義する。

0021

図1には、底と側面を囲んだ箱が示されている。この箱をx軸方向が奥行、y軸方向が幅、z軸方向が高さに沿うように座標を配置すると、箱の内部はy軸方向に三等分される。三等分されたそれぞれの空間はいずれも奥行0.3メートル、幅0.9メートル、高さ3.0メートルである。

0022

y軸方向の中央に配置される領域B2に、試料であるコンクリートの板が施工される。この領域B2に施工された試料により、+y方向の領域B1と、−y方向の領域B3とが、隔てられる。

0023

水密性は、領域B2に施工したコンクリートが硬化してから2日後に領域B1に水を充満させ、4週間後に領域B3に水が浸出したか否かで判断する。水が浸出した場合に水密性を「×」と評価し、水が浸出していない場合に水密性を「○」と評価した。水密性が「○」であることは、低強度コンクリートを「可」と評価する必要条件の一つである。

0024

(3−3)スランプ値
スランプ値は、JISのA1101−2005「コンクリートのスランプ試験方法」に従って測定した。スランプ値が、16.0センチメートル以上、21.0センチメートル以下である場合に、低強度コンクリートを「可」と評価した。スランプ値が上記の範囲外である場合に、低強度コンクリートを「不可」と評価した。

0025

(3−4)圧縮強度
圧縮強度は、JISのA1108−2006「コンクリート用圧縮強度試験」に準じて測定した。試料には直径150ミリメートル、高さ300ミリメートルの円筒形供試体を用いた。材齢28日の試料の圧縮強度が3.1ニュートン毎平方ミリメートル以上、7.2ニュートン毎平方ミリメートル以下である場合に、低強度コンクリートを「可」と評価した。

0026

(3−5)掘削性
掘削性は、練ってから4週間後の試料をそれぞれハンマーで3回強打し、大きく破壊されたか否かを目視観察によって判断した。大きく破壊されたと判断した場合、掘削性を「○」と評価し、大きく破壊されなかったと判断した場合、掘削性を「×」と評価した。掘削性が「○」であることは、低強度コンクリートを「可」と評価する必要条件の一つである。

0027

(3−6)密実性
JSCE−D104−2007により空気量を測定した。空気量が2パーセント以下である場合に、低強度コンクリートを「良」と評価した。空気量が2パーセントを超えた場合に、低強度コンクリートを「可」と評価した。

0028

(4)結果
(4−1)基礎材
表1に沿って水、セメント、細骨材、粗骨材、および減水剤をそれぞれ変えて基礎材A,B,C,D,E,Fを作成した。

0029

(4−2)増粘剤および消泡剤
表2は、基礎材A〜Fに対して、それぞれ増粘剤(マリンベールASK1)を水に対する重量百分率が0.1%となるように添加した試料1〜6の材料重量、条件、および評価を示した表である。試料1〜6のいずれにも消泡剤は添加していない。

0030

試料1は、均一性および水密性がいずれも「×」と評価されたため、低強度コンクリートとして「不可」と評価された。また、試料6は、掘削性が「×」と評価されたため、低強度コンクリートとして「不可」と評価された。試料2〜5については、低強度コンクリートとして「可」と評価された。

0031

表3は、基礎材A〜Fに対して、それぞれ増粘剤(マリンベールASK1)を水に対する重量百分率が0.05%となるように添加した試料7〜12の材料重量、条件、および評価を示した表である。試料7〜12は、いずれも水密性が「×」と評価されたため、低強度コンクリートとして「不可」と評価された。

0032

表4は、基礎材A〜Fに対して、それぞれ増粘剤(マリンベールASK1)を水に対する重量百分率が0.25%となるように添加した試料13〜28の材料重量、条件、および評価を示した表である。試料13は、均一性および水密性が「×」と評価されたため、低強度コンクリートとして「不可」と評価された。試料28は、掘削性が「×」と評価されたため、低強度コンクリートとして「不可」と評価された。試料14,15,21,22については、均一性、水密性、および掘削性のいずれにも「×」と評価されていないため低強度コンクリートとして「可」と評価された。

0033

低強度コンクリートとして「可」と評価された試料14,15,21,22のうち、表4からは試料15および試料22が選択された。試料15に対して、消泡剤をセメントに対する重量百分率で0.001%、0.002%、0.003%、0.004%、および0.005%となるように添加し、それぞれ順に試料16、17、18、19、および20とした。また、試料22に対して、消泡剤をセメントに対する重量百分率で0.001%、0.002%、0.003%、0.004%、および0.005%となるように添加し、それぞれ順に試料23、24、25、26、および27とした。

0034

試料15〜20および試料22〜27に対して、均一性、水密性、スランプ値、圧縮強度、掘削性に加えて密実性を評価した。試料15および試料22,23については密実性が「×」であったため、低強度コンクリートとして「可」と評価した。試料16〜20および試料24〜27については密実性が「○」であったため、低強度コンクリートとして「良」と評価した。

0035

表5は、基礎材A〜Fに対して、それぞれ増粘剤(セルクリートH)を水に対する重量百分率が0.15%となるように添加した試料29〜39の材料重量、条件、および評価を示した表である。試料29は、均一性および水密性が「×」と評価されたため、低強度コンクリートとして「不可」と評価された。試料39は、掘削性が「×」と評価されたため、低強度コンクリートとして「不可」と評価された。試料30〜33については、均一性、水密性、および掘削性のいずれにも「×」評価はされていないため低強度コンクリートとして「可」と評価された。

0036

低強度コンクリートとして「可」と評価された試料30〜33のうち、表5からは試料33が選択された。試料33に対して、消泡剤をセメントに対する重量百分率で0.001%、0.002%、0.003%、0.004%、および0.005%となるように添加し、それぞれ順に試料34、35、36、37、および38とした。

0037

試料33〜38に対して、均一性、水密性、スランプ値、圧縮強度、掘削性に加えて密実性を評価した。試料33,34については密実性が「×」であったため、低強度コンクリートとして「可」と評価した。試料35〜38については密実性が「○」であったため、低強度コンクリートとして「良」と評価した。

0038

表6は、基礎材A〜Fに対して、それぞれ増粘剤(マリンベールASK1)を水に対する重量百分率が0.35%となるように添加した試料40〜45の材料重量、条件、および評価を示した表である。試料40〜45は、いずれもスランプ値が16.0センチメートル未満であって「×」と評価されたため、低強度コンクリートとして「不可」と評価された。

0039

以上、説明した通り、試料6、12、28、39、および45のように、基礎材Fを用いると、水セメント比が100%であるため破壊し難いコンクリートとなることが掘削性の結果からわかった。また、試料1、7、13、29、および40のように、基礎材Aを用いると、水セメント比が150%であるため均一性および水密性に欠けるコンクリートとなることがわかった。すなわち、低強度コンクリートの水セメント比は110%以上140%以下の範囲内であることが必要である。

0040

また、水セメント比が110%以上140%以下の範囲内であっても、試料8〜12のように増粘剤の添加量を、水に対する重量百分率で0.05%まで減らすと、粘性または水中不分離性が低すぎるため均一性や水密性に欠けるコンクリートとなることがわかった。一方、水セメント比が110%以上140%以下の範囲内であっても、試料41〜44のように増粘剤の添加量を、水に対する重量百分率で0.35%まで増やすと、スランプ値が16.0センチメートル未満となってしまい、流動性が低く施工し難いコンクリートとなることがわかった。すなわち、低強度コンクリートのセルロース系増粘剤の添加量は、水に対する重量百分率で0.1%以上0.25%以下であることが必要である。

0041

そして、試料15、22、および33のように消泡剤を添加しない場合や、試料23および34のように消泡剤を添加しても添加率がセメントに対する重量百分率で0.001%である場合、低強度コンクリートとして「可」と評価されるものの、密実性において空気量2%以下という条件を満たすことがないため、高い水準の止水性を満たすことがないコンクリートとなることがわかった。すなわち、低強度コンクリートの消泡剤の添加量は、セメントに対する重量百分率で0.002%以上であることが必要である。

0042

なお、消泡剤の添加量の上限について、消泡剤の添加量と空気量の相関を実験により調べたところ以下の結果が得られた。図2は、消泡剤の添加量と空気量の相関を示すグラフである。図2に示す実験では、単位セメント量が135kgのセメントに対して添加する消泡剤の量を、セメントに対する重量百分率で0.001%から0.008%まで変化させて添加後のセメントの空気量を測定した。消泡剤にはBASF社製のマスターエア404を用いた。

実施例

0043

図2に示す通り、消泡剤を全く添加していないセメントは空気量が3.6%程度あった。そして消泡剤をセメントに対して0.001%添加しても空気量は2.4%程度あった。しかし、消泡剤をセメントに対して0.002%添加すると空気量は2.0%を下回り、0.005%以上の添加では空気量に変化が認められなくなった。したがって、低強度コンクリートに添加する消泡剤の添加量は0.005%以下でよい。

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