JP7561649B2 - Concrete Composition - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリート組成物に関する。 The present invention relates to a concrete composition.
トンネルなどのコンクリート構造物の構築にあたり、構造物の建設予定地における地盤からの水圧等の外的要因や、採用された工法に応じて、コンクリートの強度発現とともに、コンクリート打設時の流動性やフレッシュ保持性、水中不分離性等の諸性能が同時に要求されることがある。このような諸物性が要求されるコンクリート構造物としては、例えば、地下水位下のシールドトンネル工事において現地で打設される覆工コンクリート等が挙げられる。 When constructing concrete structures such as tunnels, various properties such as fluidity when pouring, freshness retention, and underwater segregation resistance may be required in addition to the strength of the concrete, depending on external factors such as water pressure from the ground at the proposed construction site and the construction method used. An example of a concrete structure that requires such properties is lining concrete that is poured on-site in shield tunnel construction below the groundwater level.
特許文献１には、フレッシュ性状の保持及びその調整を目的として、セメント、骨材、水、及び少なくとも２種類の分散剤を含有し、初期のスランプフローの値と、５０ｃｍ到達時間の値とが所定の関係にあるコンクリート組成物が開示されている。
同文献によれば、分散剤として遅延形に分類される剤と標準形に分類される剤を用いることで、初期流動性及び流動保持性を調整可能であるとしている。
Patent Document 1 discloses a concrete composition containing cement, aggregate, water, and at least two types of dispersants for the purpose of maintaining and adjusting fresh properties, and in which the initial slump flow value and the time to reach 50 cm have a predetermined relationship.
According to this document, it is possible to adjust the initial fluidity and fluidity retention by using an agent classified as a delayed type and an agent classified as a standard type as dispersants.
しかし、特許文献１に記載の技術に用いられる分散剤は、いずれも初期流動性と流動保持性としての凝結遅延性双方の性能を具備するものであり（ＪＩＳ Ａ６２０４に規定）、初期流動性能や凝結遅延性能が過剰又は不足となるとともに、強度発現に悪影響を与えやすく、且つこれらの物性の調整が極めて困難である。また上述の分散剤は、セメント粒子に吸着して粒子同士を反発させる働きがあり、セメント凝集によって閉じ込められた余剰水が開放され、この水と増粘剤とが反応するため、粘性にも影響を及ぼしやすい。
このように、特許文献１に記載の技術は、コンクリートの強度発現とともに、コンクリート打設時の流動性やフレッシュ保持性、水中不分離性等の諸性能を安定的に兼ね備えるようにすることができないものであった。
However, the dispersants used in the technology described in Patent Document 1 all have both initial fluidity and set retardation as fluidity retention (specified in JIS A6204), and the initial fluidity and set retardation are excessive or insufficient, and strength development is easily adversely affected, and adjustment of these physical properties is extremely difficult. In addition, the above-mentioned dispersants adsorb to cement particles to repel the particles, and the excess water trapped by cement aggregation is released, and this water reacts with the thickener, so that the viscosity is also easily affected.
In this way, the technology described in Patent Document 1 was unable to stably combine the strength of the concrete with various performance properties such as fluidity when pouring the concrete, freshness retention, and anti-segregation underwater.
したがって、本発明は、打設時の流動性やフレッシュ保持性、水中不分離性を良好に兼ね備え、且つ硬化後に優れた強度を発現できるコンクリート組成物を安定的に提供することを目的とする。 The present invention therefore aims to stably provide a concrete composition that has good fluidity, freshness retention, and underwater separation resistance when poured, and that can exhibit excellent strength after hardening.
本発明は、水、セメント、骨材及び混和材料を含み、
前記混和材料として、凝結遅延性能を有さない減水剤又は流動化剤と、減水性能を有さない凝結遅延剤と、増粘剤とを含む、コンクリート組成物を提供するものである。
The present invention includes water, cement, aggregates and admixtures,
The concrete composition includes, as the admixtures, a water-reducing agent or a superplasticizer having no set-retarding performance, a set retarder having no water-reducing performance, and a viscosity enhancer.
本発明によれば、打設時の流動性やフレッシュ保持性、水中不分離性を良好に兼ね備え、且つ硬化後に優れた強度を安定的に発現できるコンクリート組成物が提供される。 The present invention provides a concrete composition that has excellent fluidity, freshness retention, and underwater separation resistance when poured, and can stably demonstrate excellent strength after hardening.
以下に、本発明を好ましい実施形態に基づき説明する。本発明のコンクリート組成物は、水、セメント、骨材及び混和材料を含む。
以下の説明において、特に断りのない限り、本明細書のコンクリート組成物は、骨材として細骨材のみを含むモルタルと、細骨材及び粗骨材をともに含むコンクリートとの双方が包含される。また文脈に応じて、コンクリート組成物として、硬化前の流動体（いわゆるフレッシュコンクリート）を指す場合と、硬化後の硬化物（いわゆる硬化コンクリート）を指す場合とがある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on preferred embodiments. The concrete composition of the present invention contains water, cement, aggregate and admixture.
In the following description, unless otherwise specified, the concrete composition in this specification includes both mortar containing only fine aggregate as an aggregate and concrete containing both fine and coarse aggregate. Depending on the context, the concrete composition may refer to a fluid before hardening (so-called fresh concrete) or a hardened product after hardening (so-called hardened concrete).
水は、例えば上水道水、井戸水、蒸留水、精製水等の本技術分野において通常用いられる水を特に制限なく用いることができる。 Water can be any water commonly used in this technical field, such as tap water, well water, distilled water, purified water, etc., without any particular restrictions.
セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等の各種のポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等の混合セメント、エコセメント、アルミナセメント等の特殊セメント等を用いることができる。これらは単独で使用してもよく、複数組み合わせて用いることができる。これらのセメントとして、例えばＪＩＳ Ｒ５２１０～Ｒ５２１４にそれぞれ規定されるセメントを用いてもよい。 Cement can be any of various types of Portland cement, such as ordinary Portland cement, high-early-strength Portland cement, and moderate-heat Portland cement; mixed cements, such as blast-furnace cement, silica cement, and fly ash cement; and special cements, such as ecocement and alumina cement. These can be used alone or in combination. For example, cements specified in JIS R5210 to R5214 can be used as these cements.
骨材としては、細骨材及び粗骨材が挙げられる。これらの骨材は、目的とする組成物の性状に応じて、細骨材のみを使用したモルタルの態様とするか、あるいは、細骨材及び粗骨材をともに使用したコンクリートの態様とすることができる。 Examples of aggregates include fine aggregates and coarse aggregates. Depending on the properties of the desired composition, these aggregates can be used in the form of mortar, which uses only fine aggregate, or in the form of concrete, which uses both fine and coarse aggregates.
細骨材としては、例えば、川砂、山砂、海砂等の天然骨材や、砕石、砕砂、高炉スラグ細骨材等の人工骨材、コンクリート廃材から取り出した再生骨材等が挙げられる。これらは単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。
粗骨材としては、例えば、川砂利、海砂利、山砂利、砕石、スラグ砕石等が挙げられる。これらは単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。粗骨材として、ＪＩＳ Ａ ５００５に規定される粗骨材を用いることもできる。
Examples of fine aggregates include natural aggregates such as river sand, mountain sand, and sea sand, artificial aggregates such as crushed stone, crushed sand, and fine blast furnace slag aggregate, and recycled aggregates extracted from concrete waste. These can be used alone or in combination.
Examples of the coarse aggregate include river gravel, sea gravel, mountain gravel, crushed stone, slag crushed stone, etc. These can be used alone or in combination. As the coarse aggregate, coarse aggregate specified in JIS A 5005 can also be used.
本発明のコンクリート組成物は、混和材料の一種である混和剤として、凝結遅延性能を有さない減水剤又は流動化剤と、減水性能を有さない凝結遅延剤とを含むことを特徴の一つとしている。
減水剤又は流動化剤は、例えばＪＩＳ Ａ６２０４に規定されるものが挙げられ、これらはコンクリート組成物におけるセメント粒子の水中分散性を高める等して、コンクリート組成物の流動性を高めることを目的とするものである。また、凝結遅延剤は、コンクリート組成物の硬化を遅延させることを目的とするものである。しかし、減水剤又は流動化剤は、その種類によって、流動性向上性能の発現という主たる性能に加えて、凝結遅延性能を併せ持ったものが存在することが本発明者の検討により明らかとなった。同様に、凝結遅延剤の種類によっては、凝結遅延性能の発現という主たる性能に加えて、減水性能などの流動性向上性能を併せ持ったものが存在することが本発明者の検討により明らかとなった。このことに起因して、流動性向上性能と凝結遅延剤との混合割合やその種類の組み合わせによっては、目的とする流動性向上性能及び遅延性能が過剰に発現してしまう。その結果、コンクリート組成物の取り扱い性や、充填性及び管内滞留性等といった施工時に要求される諸物性が悪化したり、硬化後のコンクリートの強度発現に悪影響を与えたりする。
One of the features of the concrete composition of the present invention is that it contains, as an admixture, which is a type of admixture, a water-reducing agent or a superplasticizer that does not have set retardation performance, and a set retarder that does not have water-reducing performance.
Examples of the water-reducing agent or the fluidizing agent include those specified in JIS A6204, which are intended to increase the fluidity of the concrete composition by increasing the dispersibility of cement particles in water in the concrete composition. The setting retarder is intended to delay the hardening of the concrete composition. However, the present inventor's study has revealed that some water-reducing agents or fluidizing agents have a setting retardation performance in addition to the main performance of fluidity improvement performance, depending on the type. Similarly, the present inventor's study has revealed that some types of setting retarders have a fluidity improvement performance such as water reduction performance in addition to the main performance of setting retardation performance. Due to this, depending on the mixing ratio of the fluidity improvement performance and the setting retarder and the combination of the types, the intended fluidity improvement performance and retardation performance are excessively expressed. As a result, the various physical properties required during construction, such as the handleability of the concrete composition, filling ability, and retention in the pipe, are deteriorated, and the strength of the concrete after hardening is adversely affected.
これらの点を改善することに関して本発明者が鋭意検討したところ、減水剤又は流動化剤として凝結遅延性能を有さないものを選択して用い、且つ凝結遅延剤として減水性能を有さないものを選択して用いることによって、コンクリート組成物に適度な流動性を発現させつつ、該組成物のフレッシュ性状を適度な時間保持でき、また硬化後の強度の発現が良好になることを見出した。つまり、本発明は、流動性向上性能の発現を減水剤又は流動化剤自体に担わせるとともに、凝結遅延性能の発現を凝結遅延剤自体に担わせるようにして、コンクリート組成物の目的とする物性を簡便に調整可能にし、且つ該物性を効果的に発現可能にしたものである。 The inventors have conducted extensive research into how to improve these points, and have found that by selecting and using a water-reducing agent or superplasticizer that does not have set-retarding properties, and by selecting and using a set-retarder that does not have water-reducing properties, it is possible to develop an appropriate level of fluidity in the concrete composition while maintaining the fresh properties of the composition for an appropriate period of time, and to develop good strength after hardening. In other words, the present invention allows the water-reducing agent or superplasticizer itself to develop fluidity-improving properties, and the set-retarder itself to develop set-retarding properties, thereby making it possible to easily adjust the desired physical properties of the concrete composition and to effectively develop those properties.
上述のとおり、コンクリート組成物は、凝結遅延性能を有さない減水剤又は流動化剤を含む。なお本発明における減水剤又は流動化剤は、上述の凝結遅延剤からは除外される。
本明細書における「凝結遅延性能を有さない」とは、厳密な意味で凝結遅延性能を全く有さないことと、減水剤又は流動化剤によって発現する凝結遅延性能が凝結遅延剤によって発現する凝結遅延性能と比較して無視できるほど小さいこととの双方を包含する。上述の減水剤又は流動化剤において、凝結促進性能が発現することは妨げられないが、凝結性を凝結遅延剤によって適切に制御する観点から、好ましくは凝結促進性能を有さない。
As described above, the concrete composition contains a water-reducing agent or a superplasticizer that does not have a set retarding property. Note that the water-reducing agent or the superplasticizer in the present invention is excluded from the set retarders described above.
In this specification, "not having set retardation performance" includes both not having any set retardation performance in the strict sense and the set retardation performance exhibited by the water reducing agent or the superplasticizer is negligibly small compared to the set retardation performance exhibited by the set retarder. In the above-mentioned water reducing agent or superplasticizer, the set acceleration performance is not prevented from being exhibited, but from the viewpoint of appropriately controlling the setting property by the set retarder, it is preferable that it does not have the set acceleration performance.
具体的には、「凝結遅延性能を有さない」とは、ＪＩＳ Ａ６２０４に準じて測定される凝結時間の始発の差が＋９０分以下であることをいい、好ましくは＋６０分未満、より好ましくは＋３０分以下、更に好ましくは０分以下であり、好ましくは－６０分以上、より好ましくは－３０分以上、更に好ましくは０分以上である。なお、ＪＩＳ Ａ６２０４において、凝結時間が遅延する場合には符号「＋」で表され、凝結時間が促進する場合には符号「－」で表される。
このような凝結時間を有する減水剤又は流動化剤を用いることによって、コンクリート組成物の流動性を適度に発現させて、型枠内あるいは地盤と型枠との間において該組成物を隙間なく充填させることができるので、施工性が向上する。
Specifically, "not having setting retardation performance" means that the difference in the initial setting time measured according to JIS A6204 is +90 minutes or less, preferably less than +60 minutes, more preferably +30 minutes or less, even more preferably 0 minutes or less, and preferably -60 minutes or more, more preferably -30 minutes or more, even more preferably 0 minutes or more. In JIS A6204, when the setting time is retarded, it is represented by the sign "+", and when the setting time is accelerated, it is represented by the sign "-".
By using a water-reducing agent or a fluidizing agent having such a setting time, the fluidity of the concrete composition can be appropriately expressed, and the composition can be filled without gaps within the formwork or between the ground and the formwork, thereby improving workability.
凝結遅延性能を有さない減水剤又は流動化剤としては、ＪＩＳ Ａ６２０４に規定される高性能減水剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、及び流動化剤のうち、遅延形以外のものを一種又は二種以上を用いることができる。これらのうち、減水剤又は流動化剤として、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤標準形、又は流動化剤標準形を用いることが好ましく、高性能減水剤を用いることが更に好ましい。
このような減水剤又は流動化剤を用いることによって、コンクリート組成物の流動性を適度に発現させて、型枠内あるいは地盤と型枠との間において該組成物を隙間なく簡便に充填させることができる。その結果、硬化後において高密度で高強度のコンクリートを効率的に得ることができる。また、上述した凝結遅延性能を有さない条件を他の原材料を別途用いなくとも容易に達成することができるので、製造や施工に要するコストを低減できる点でも有利である。
As the water reducing agent or superplasticizer without setting retardation performance, one or more of the superplasticizers, water reducing agents, AE water reducing agents, superplasticizers, and superplasticizers specified in JIS A6204, other than the retardation type, can be used. Of these, it is preferable to use a superplasticizer, a superplasticizer standard type, or a superplasticizer standard type as the water reducing agent or superplasticizer, and it is more preferable to use a superplasticizer.
By using such a water reducing agent or superplasticizer, the fluidity of the concrete composition can be appropriately expressed, and the composition can be easily filled without gaps in the formwork or between the ground and the formwork. As a result, concrete with high density and strength after hardening can be efficiently obtained. In addition, since the above-mentioned condition of not having the setting retardation performance can be easily achieved without using other raw materials, it is also advantageous in that the costs required for production and construction can be reduced.
また上述のとおり、コンクリート組成物は、減水性能を有さない凝結遅延剤を含む。なお凝結遅延剤は、上述の減水剤又は流動化剤からは除外される。
本明細書における「減水性能を有さない」とは、厳密な意味で減水性能を全く有さないことと、凝結遅延剤によって発現する減水性能が上述の減水剤又は流動化剤によって発現する減水性能と比較して無視できるほど小さいこととの双方を包含する。
具体的には、「凝結遅延性能を有さない」とは、ＪＩＳ Ａ６２０４に準じて測定される減水率が４％未満であることをいい、好ましくは２％以下であり、０％以上が現実的である。このような減水率を有する凝結遅延剤を用いることによって、コンクリート組成物の圧送時における配送管内の滞留性を維持して、コンクリート組成物のフレッシュ性状を配送管内で所定時間保持した状態で、目的とする打設場所に圧送させることができる。その結果、コンクリート組成物の取り扱い性及び施工性が向上する。
As described above, the concrete composition contains a set retarder that does not have water-reducing properties. Note that the set retarder is excluded from the above-mentioned water-reducing agent or superplasticizer.
In this specification, "having no water-reducing performance" includes both having absolutely no water-reducing performance in the strict sense and the water-reducing performance exhibited by the setting retarder being negligibly small compared to the water-reducing performance exhibited by the above-mentioned water-reducing agent or superplasticizer.
Specifically, "not having set retardation performance" means that the water reduction rate measured according to JIS A6204 is less than 4%, preferably 2% or less, and realistically 0% or more. By using a set retarder having such a water reduction rate, the concrete composition can be pumped to the target casting site while maintaining the fresh properties of the concrete composition in the delivery pipe for a predetermined time by maintaining the fresh properties of the concrete composition in the delivery pipe. As a result, the handling and workability of the concrete composition are improved.
凝結遅延剤としては、減水性能を有さないことを条件として、スクロース、ラフィノース等の糖類や、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸などのオキシカルボン酸及びその塩、リグニンスルホン酸及び塩などの有機系凝結遅延剤や、珪弗化物等の無機系凝結遅延剤等が挙げられる。これらは単独で又は複数組み合わせて用いることができる。これらのうち、凝結遅延の効果を一層発現させる観点から、凝結遅延剤として、オキシカルボン酸及びその塩を主成分として含むものを用いることが好ましい。
なお、本明細書における凝結遅延剤は、ＪＩＳ Ａ６２０４に規定される「遅延形」に分類される遅延剤は除外されることも好ましい。
Examples of the setting retarder include, provided that they do not have water reducing properties, organic setting retarders such as saccharides such as sucrose and raffinose, oxycarboxylic acids such as gluconic acid, citric acid, tartaric acid, and malic acid and their salts, lignin sulfonic acid and their salts, and inorganic setting retarders such as silicon fluorides. These can be used alone or in combination. Of these, from the viewpoint of further exerting the setting retardation effect, it is preferable to use a setting retarder containing oxycarboxylic acid and its salt as the main component.
In addition, it is preferable that the setting retarder in this specification excludes retarders classified as "delayed type" as defined in JIS A6204.
またコンクリート組成物は、混和材料の一種である混和剤として、増粘剤を更に含む。なお増粘剤は、上述の凝結遅延剤及び減水剤又は流動化剤からは除外される。増粘剤を含むことによって、コンクリート組成物の適度な流動性を発現しつつ、適度な粘性を発現させることができる。その結果、被水圧条件や被流水条件下においても優れた水中不分離性を発現させることができる。 The concrete composition further contains a thickener as an admixture, which is a type of admixture. Note that thickeners are excluded from the above-mentioned setting retarders, water reducers, and flow agents. By including a thickener, the concrete composition can exhibit appropriate fluidity while also exhibiting appropriate viscosity. As a result, excellent underwater non-separation properties can be exhibited even under conditions of water pressure or water flow.
本発明における増粘剤は、水中不分離性を発現可能なものであり、いわゆる水中不分離性混和剤に分類されるものである。このような増粘剤としては、例えば、セルロース系増粘剤、バイオポリマー系増粘剤、アクリル系増粘剤、特殊増粘剤等が挙げられる。これらは単独で又は複数組み合わせて用いることができる。これらのうち、最終的に得られるコンクリート組成物のポンプ圧送性や流動性の向上を一層発現させる観点から、増粘剤として、アルキルアリルスルホン酸塩とアルキルアンモニウム塩とを主成分として含む特殊増粘剤を用いることが好ましい。 The thickener in the present invention is capable of exhibiting non-separation properties in water, and is classified as a so-called non-separation admixture in water. Examples of such thickeners include cellulose-based thickeners, biopolymer-based thickeners, acrylic-based thickeners, and special thickeners. These can be used alone or in combination. Of these, from the viewpoint of further improving the pumpability and fluidity of the final concrete composition, it is preferable to use a special thickener containing an alkylarylsulfonate and an alkylammonium salt as the main components as the thickener.
コンクリート組成物における水セメント比（セメントの含有質量に対する水の含有質量の百分率）は、好ましくは３０～６０％、より好ましくは３０～４５％である。このような水セメント比であることによって、上述した各種の混和材料を含む場合であっても、コンクリート組成物が有する流動性、フレッシュ保持性及び水中不分離性を効果的に発現しつつ、硬化後の強度に優れたものとなる。これに加えて、脱型をより早期に行うことができるので、施工スピードを高めて、施工期間を短縮させることができる。更に、ＪＩＳ Ａ１１０７に準じて測定される圧縮強度を要求水準以上に簡便且つ効率的に発現させることができる。
上述の水セメント比は、その逆数であるセメント水比と、所定の経過時間における発現強度との相関関係を予備的試験において予め求めておき、また安全率を加味した上で決定することも、硬化後の優れた強度を適切な打設場所に発現させる点で好ましい。
The water-cement ratio in the concrete composition (percentage of the mass of water relative to the mass of cement) is preferably 30-60%, more preferably 30-45%. By using such a water-cement ratio, even if the concrete composition contains the above-mentioned various admixtures, the concrete composition effectively exhibits the fluidity, freshness retention, and underwater non-separation properties, and has excellent strength after hardening. In addition, the concrete composition can be demolded earlier, so that the construction speed can be increased and the construction period can be shortened. Furthermore, the concrete composition can easily and efficiently exhibit a compressive strength measured according to JIS A1107 that is equal to or higher than the required level.
The above-mentioned water-cement ratio is preferably determined by determining the correlation between the reciprocal of the cement-water ratio and the strength developed at a specified time in a preliminary test, and also by taking into account a safety factor, in order to develop excellent strength after hardening at an appropriate casting location.
コンクリート組成物における減水剤又は流動化剤の含有量は、セメントに対する質量割合で表して、好ましくは１．４～３．３質量％、より好ましくは１．７～３．０質量％である。減水剤又は流動化剤を二種以上含む場合は、その総量が上述の範囲であればよい。減水剤又は流動化剤の含有量をこのような範囲とすることによって、上述した各種の混和材料を含む場合であっても、コンクリート組成物に優れた流動性を付与することができ、取り扱い性、打設箇所における充填性及び施工性が更に向上する。 The content of the water-reducing agent or fluidizing agent in the concrete composition is preferably 1.4 to 3.3 mass%, more preferably 1.7 to 3.0 mass%, expressed as a mass ratio relative to the cement. When two or more types of water-reducing agent or fluidizing agent are included, the total amount may be within the above-mentioned range. By setting the content of the water-reducing agent or fluidizing agent within this range, it is possible to impart excellent fluidity to the concrete composition, even when it contains the various admixtures described above, and the handling properties, filling properties at the casting site, and workability are further improved.
コンクリート組成物における凝結遅延剤の含有量は、セメントに対する質量割合で表して、好ましくは０．３～１．７質量％、より好ましくは０．５～１．５質量％である。凝結遅延剤を二種以上含む場合は、その総量が上述の範囲であればよい。凝結遅延剤の含有量をこのような範囲とすることによって、上述した各種の混和材料を含む場合であっても、コンクリート組成物の圧送時において、意図しない凝結が生じずに、配送管内の滞留性及びフレッシュ性状を適切な状態で維持しながら圧送させることができるので、コンクリート組成物の取り扱い性及び施工性が更に向上する。 The content of the set retarder in the concrete composition is preferably 0.3 to 1.7% by mass, more preferably 0.5 to 1.5% by mass, expressed as a mass ratio relative to the cement. When two or more types of set retarders are included, the total amount may be within the above-mentioned range. By setting the content of the set retarder within this range, even when the concrete composition contains the various admixtures described above, unintended setting does not occur when the concrete composition is pumped, and the concrete composition can be pumped while maintaining the retention and freshness in the delivery pipe in an appropriate state, thereby further improving the handleability and workability of the concrete composition.
コンクリート組成物における増粘剤の含有量は、水に対する質量割合で表して、好ましくは３．５～５．５質量％、より好ましくは４．０～５．０質量％である。増粘剤を二種以上含む場合は、その総量が上述の範囲であればよい。増粘剤の含有量をこのような範囲とすることによって、上述した各種の混和材料を含む場合であっても、被水圧条件や被流水条件下において優れた水中不分離性をより効果的に発現させることができる。 The content of the thickener in the concrete composition, expressed as a mass ratio to water, is preferably 3.5 to 5.5 mass%, more preferably 4.0 to 5.0 mass%. When two or more types of thickeners are included, the total amount may be within the above-mentioned range. By setting the content of the thickener within this range, excellent underwater non-separation properties can be more effectively achieved under water pressure conditions and under water flow conditions, even when the concrete composition contains the various admixtures described above.
またコンクリート組成物は、ノニオン系界面活性剤を更に含むことが好ましい。ノニオン系界面活性剤は、増粘剤による増粘効果を適度に低減するように調整する粘性調整剤として、コンクリート組成物の粘性を制御する機能を主に有する。ノニオン系界面活性剤を含むことによって、増粘剤による粘性変化を適度に緩和して、コンクリートに水中不分離性を発現させながら、該コンクリートの取り扱い性や施工性を高めることができる。なお、本明細書におけるノニオン系界面活性剤は、上述の減水剤、流動化剤、凝結遅延剤及び増粘剤からは除外される。 The concrete composition preferably further contains a nonionic surfactant. The nonionic surfactant mainly functions to control the viscosity of the concrete composition as a viscosity adjuster that adjusts the thickening effect of the thickener to an appropriate level. By including a nonionic surfactant, it is possible to appropriately mitigate the viscosity change caused by the thickener, and to improve the handleability and workability of the concrete while allowing the concrete to exhibit non-separation properties in water. Note that the nonionic surfactants in this specification are excluded from the water reducers, superplasticizers, setting retarders, and thickeners mentioned above.
ノニオン系界面活性剤としては、ポリエチレンオキシドアルキルエーテル（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルフェニルエーテル等のアルキルエーテル類；アルキルグリコシド等の多価アルコールエーテル類；グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシプロピレン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル等の脂肪酸エステル；脂肪酸アルカノールアミド等のアミド類等が挙げられる。これらは単独で又は二種以上組み合わせて用いることができる。 Nonionic surfactants include alkyl ethers such as polyethylene oxide alkyl ethers (polyoxyethylene alkyl ethers), polyoxypropylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, and polyoxypropylene alkylphenyl ethers; polyhydric alcohol ethers such as alkyl glycosides; fatty acid esters such as glycerin fatty acid esters, polyoxyethylene fatty acid esters, polyoxypropylene fatty acid esters, sucrose fatty acid esters, and sorbitan fatty acid esters; and amides such as fatty acid alkanolamides. These may be used alone or in combination of two or more.
これらのノニオン系界面活性剤のうち、アルキルエーテル類及び脂肪酸エステルのうち少なくとも一種を用いることが好ましく、ポリエチレンオキシドアルキルエーテル及び脂肪酸エステルのうち少なくとも一種を用いることがより好ましい。
このようなノニオン系界面活性剤を用いることによって、剤として高い安定性を有し、増粘剤による粘性変化を適度に緩和して、コンクリートに水中不分離性を発現させながら、該コンクリートの良好な流動性やフレッシュ保持性を得ることができる。
Among these nonionic surfactants, it is preferable to use at least one of alkyl ethers and fatty acid esters, and it is more preferable to use at least one of polyethylene oxide alkyl ethers and fatty acid esters.
By using such a nonionic surfactant, the agent has high stability, and the viscosity change caused by the thickener is moderately mitigated, so that the concrete exhibits anti-separation properties underwater while obtaining good fluidity and fresh retention of the concrete.
増粘剤に対するノニオン系界面活性剤の質量割合は、好ましくは０．５～４．５質量％、より好ましくは１．０～４．０質量％、更に好ましくは２．０～３．５質量％である。このような割合でノニオン系界面活性剤を配合することによって、増粘剤による粘性変化を適度に緩和して、コンクリートに水中不分離性を発現させながら、該コンクリートの取り扱い性や施工性を一層高めることができる。 The mass ratio of the nonionic surfactant to the thickener is preferably 0.5 to 4.5 mass%, more preferably 1.0 to 4.0 mass%, and even more preferably 2.0 to 3.5 mass%. By mixing the nonionic surfactant in such a ratio, the viscosity change caused by the thickener can be appropriately mitigated, and the concrete can be made to exhibit anti-separation properties in water while further improving the handleability and workability of the concrete.
上述した実施形態におけるコンクリート組成物は、水、セメント、骨材及び混和材料を、任意の順序で、あるいはこれらを同時に投入して練り混ぜる等の公知の混合方法によって調製することができる。本発明の効果が奏される限りにおいて、必要に応じて、上述したセメント、水、骨材及び混和材料以外の他の混和材料を更に添加してもよい。他の混和材料としては、例えばＪＩＳ Ｒ５２１２に規定されるシリカ質混合材、石膏、炭酸カルシウム、石灰石等が挙げられる。 The concrete composition in the above-mentioned embodiment can be prepared by a known mixing method, such as adding water, cement, aggregate, and admixtures in any order or simultaneously and kneading them. As long as the effects of the present invention are achieved, other admixtures than the above-mentioned cement, water, aggregate, and admixtures may be added as necessary. Examples of other admixtures include siliceous admixtures, gypsum, calcium carbonate, limestone, etc., as specified in JIS R5212.
このように得られたコンクリート組成物は、その強度の指標として、ＪＩＳ Ａ１１０７に準じて測定される、練り上がり時点から２４時間経過後における一軸圧縮強度が、好ましくは１５Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは２０Ｎ／ｍｍ２以上、更に好ましくは２５Ｎ／ｍｍ２以上である。この一軸圧縮強度が高いほど、硬化後のコンクリートの強度が高いことを意味する。このような強度は、例えば水セメント比を上述の好適な範囲にすることで容易に達成することができる。またこれに加えて、各混合材料の種類や含有量を上述した範囲としたりすることによっても達成することができる。 The concrete composition thus obtained has an unconfined compressive strength, measured according to JIS A1107, 24 hours after mixing, of preferably 15 N/mm2 or more , more preferably 20 N/mm2 or more , and even more preferably 25 N/mm2 or more as an index of its strength. The higher the unconfined compressive strength, the higher the strength of the concrete after hardening. Such strength can be easily achieved, for example, by setting the water-cement ratio in the above-mentioned preferred range. In addition, it can also be achieved by setting the type and content of each mixed material in the above-mentioned range.
コンクリート組成物は、その流動性の指標として、ＪＩＳ Ａ１１５０に準じて測定されるスランプフロー値が、好ましくは６５０±５０ｍｍの範囲内である。スランプフロー値がこのような範囲であることによって、コンクリート組成物が優れた流動性を有することを意味する。このようなスランプフロー値は、例えば水セメント比を上述の好適な範囲としたり、減水剤又は流動化剤などの各混和材料の種類や含有量を上述した範囲としたりすることによって、容易に達成することができる。 The concrete composition has a slump flow value, as an index of its fluidity, measured according to JIS A1150, preferably within the range of 650±50 mm. A slump flow value in this range means that the concrete composition has excellent fluidity. Such a slump flow value can be easily achieved, for example, by setting the water-cement ratio in the preferred range described above, or by setting the type and content of each admixture, such as a water-reducing agent or a superplasticizer, in the range described above.
コンクリート組成物は、そのフレッシュ保持性の指標として、ＪＳＣＥ－Ｆ５１６に準じて測定される、練り上がり時点から４時間経過後における５００ｍｍフロー到達時間が、好ましくは１８０秒以内である。上述のフロー到達時間が短いほど、フレッシュ性状が長時間維持され、優れた圧送性及び施工性を有することを意味する。このようなフロー到達時間は、例えば水セメント比を上述の好適な範囲としたり、凝結遅延剤などの各混合材料の種類や含有量を上述した範囲としたりすることによって、容易に達成することができる。 As an index of the freshness of a concrete composition, the 500 mm flow time measured in accordance with JSCE-F516 4 hours after mixing is preferably within 180 seconds. The shorter the flow time, the longer the freshness is maintained, meaning that the composition has excellent pumpability and workability. Such a flow time can be easily achieved, for example, by setting the water-cement ratio within the preferred range described above, and by setting the type and content of each mixed material, such as the setting retarder, within the range described above.
コンクリート組成物は、その水中不分離性の指標として、ＪＳＣＥ－Ｄ１０４（付属書２）に準じて測定されるｐＨが、好ましくは１２以下である。この指標は、セメントミルクが強アルカリ性であることに鑑み、真水中に分散した懸濁物質量を表す間接的な指標である。したがって、上述のｐＨが所定の値以下であれば、打設場所が被水圧下や被流水下などの過酷な条件であっても、これらの条件に対する抵抗性を有し、硬化後の強度を発現可能であることを意味する。このようなｐＨは、例えば水セメント比を上述の好適な範囲としたり、増粘剤等の各混合材料の種類や含有量を上述した範囲としたりすることによって、容易に達成することができる。なお、上述のｐＨは真水の中性域を下回ることがないことは言うまでもなく、概ね１０以上となる。 The concrete composition preferably has a pH of 12 or less, measured according to JSCE-D104 (Appendix 2), as an index of its anti-separation in water. Considering that cement milk is strongly alkaline, this index is an indirect index that indicates the amount of suspended solids dispersed in fresh water. Therefore, if the above-mentioned pH is less than a specified value, it means that even if the casting location is under severe conditions such as under water pressure or under water, the concrete composition has resistance to these conditions and can exhibit strength after hardening. Such a pH can be easily achieved, for example, by setting the water-cement ratio in the above-mentioned preferred range, or by setting the type and content of each mixed material, such as the thickener, in the above-mentioned range. It goes without saying that the above-mentioned pH will not fall below the neutral range of fresh water, and will generally be 10 or more.
以上のコンクリート組成物は、打設時の流動性やフレッシュ保持性、水中不分離性を良好に兼ね備え、且つ硬化後に優れた強度を安定的に発現できるものとなる。本発明の好適な態様によれば、通常の打設方法とは異なる施工方法を採用したり、あるいは、施工場所が被水圧下や被流水下などの水存在下の条件や、練り上がり時や養生における温度が高温又は低温になっている等の通常の施工場所と比較して過酷な環境条件であったりした場合でも、配合調整が容易な混和材料を組み合わせて用いることによって、これらの外的要因の影響を受けにくくして、打設時の流動性やフレッシュ保持性、水中不分離性の所望の性状が優れた状態で維持されながら、硬化後において優れた強度を早期に且つ効果的に発現させることができる。 The above concrete composition has good fluidity, freshness retention, and underwater non-segregation properties when poured, and can stably develop excellent strength after hardening. According to a preferred embodiment of the present invention, even if a construction method different from the normal pouring method is adopted, or the construction site is under water conditions such as under water pressure or under water flow, or the environmental conditions are harsher than those of normal construction sites, such as high or low temperatures during mixing or curing, by using a combination of admixtures that are easy to adjust the mix, the concrete composition is less susceptible to the effects of these external factors, and the desired properties of fluidity, freshness retention, and underwater non-segregation properties when poured are maintained in an excellent state, while excellent strength can be developed quickly and effectively after hardening.
このようなコンクリート組成物は、例えば、水中コンクリートや水中不分離性コンクリートとして、地下水が多い地盤に施工されるトンネルや海底トンネルなどの水存在下でのコンクリート構造物の施工材料として好適に用いられる。また、コンクリート組成物は、シールドを用いた場所打ち支保システムに用いられる一次覆工コンクリート用の材料として更に好適に用いられる。更に、コンクリート組成物は、上述のシステムが採用されるコンクリートとして、地下水位下のシールドトンネル工事において、プレキャストではなく、施工現場で打設される覆工コンクリート用の材料として特に好適に用いられる。 Such concrete compositions are suitable for use as underwater concrete or underwater non-segregating concrete, for example, as construction materials for concrete structures in the presence of water, such as tunnels and undersea tunnels constructed in ground with a large amount of groundwater. The concrete compositions are even more suitable for use as materials for primary lining concrete used in cast-in-place support systems using shields. Furthermore, the concrete compositions are particularly suitable for use as materials for lining concrete that is cast at the construction site, rather than precast, in shield tunnel construction below the groundwater level, as concrete in which the above-mentioned system is employed.
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。
例えば、本発明によれば、外気温や、坑内温度等の打設場所の温度、コンクリートの練り上がり温度あるいはコンクリートの養生温度等の外的要因と、目的とするコンクリートの流動性、フレッシュ保持性、水中不分離性、及び硬化後の強度などのうち少なくとも一つの諸性能との相関関係に基づいて、コンクリートの流動性、フレッシュ保持性、水中不分離性、及び硬化後の強度に関する物性値が上述の好適な数値以上となるように、コンクリートの製造に用いる各原料の添加量を増減する等して調整する方法も提供する。また、前記の外的要因とコンクリート組成物の各原料の添加量との相関関係に基づいて、コンクリートの前記の諸性能を予測する方法も提供する。前記の各相関関係は、予備検討により関係を予め求めておくことも好ましい。
Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments.
For example, the present invention provides a method for adjusting the amount of each raw material used in the production of concrete so that the physical property values related to the fluidity, freshness, anti-segregation in water, and strength after hardening of concrete are equal to or greater than the above-mentioned preferable values, based on the correlation between external factors such as the temperature of the casting site (external air temperature, tunnel temperature, etc.), the mixing temperature of concrete, or the curing temperature of concrete, and at least one of the performances of the concrete to be targeted, such as fluidity, freshness, anti-segregation in water, and strength after hardening. Also provided is a method for predicting the above-mentioned performances of concrete based on the correlation between the external factors and the amount of each raw material added to the concrete composition. It is also preferable to obtain the above-mentioned correlations in advance by preliminary studies.
Claims (7)
前記混和材料として、減水剤又は流動化剤と、凝結遅延剤と、増粘剤とを含む、コンクリート組成物であって、
前記減水剤又は流動化剤は、ＪＩＳ Ａ６２０４に規定される高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤標準形、又は流動化剤標準形であり、且つ、ＪＩＳ Ａ６２０４に準じて測定される凝結時間の始発の差が＋６０分未満であり、
前記凝結遅延剤は、ＪＩＳ Ａ６２０４に準じて測定される減水率が４％未満である、コンクリート組成物。 Contains water, cement, aggregates and admixtures
A concrete composition comprising a water reducing agent or a plasticizer , a setting retarder, and a viscosity enhancer as the admixture,
The water-reducing agent or superplasticizer is a high-performance water-reducing agent, a high-performance AE water-reducing agent standard form, or a superplasticizer standard form as specified in JIS A6204, and the initial difference in setting time measured in accordance with JIS A6204 is less than +60 minutes;
The concrete composition, wherein the set retarder has a water reduction rate of less than 4% as measured in accordance with JIS A6204 .
更にノニオン系界面活性剤を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のコンクリート組成物。 The thickener comprises an alkyl aryl sulfonate and an alkyl ammonium salt,
The concrete composition according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a nonionic surfactant.
前記減水剤又は流動化剤が、ＪＩＳ Ａ６２０４に規定される高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤標準形、又は流動化剤標準形であり、前記凝結遅延剤が、ＪＩＳ Ａ６２０４に準じて測定される減水率が４％未満のものであり、
前記コンクリート組成物の水セメント比が３０～６０％の範囲内で、ＪＩＳ Ａ１１５０に準じて測定されるスランプフロー値が６５０±５０ｍｍの範囲内、且つ、ＪＳＣＥ－Ｆ５１６に準じて測定される練り上がり時点から４時間経過後における５００ｍｍフロー到達時間が１８０秒以内となるように、前記減水剤又は流動化剤及び前記凝結遅延剤の含有割合を調整する、コンクリート組成物の製造方法。 A method for producing a concrete composition comprising water, cement, aggregate, and admixtures, the admixtures comprising a water-reducing agent or a superplasticizer, a retarder, and a viscosity enhancer,
The water-reducing agent or superplasticizer is a high-performance water-reducing agent, a high-performance AE water-reducing agent standard form, or a superplasticizer standard form as specified in JIS A6204, and the setting retarder has a water reduction rate measured in accordance with JIS A6204 of less than 4%,
The method for producing a concrete composition includes adjusting the content ratio of the water-reducing agent or superplasticizer and the set retarder so that the water-cement ratio of the concrete composition is within the range of 30 to 60%, the slump flow value measured in accordance with JIS A1150 is within the range of 650±50 mm, and the 500 mm flow time measured in accordance with JSCE-F516 4 hours after the concrete is mixed is within 180 seconds .
ＪＳＣＥ－Ｄ１０４（付属書２）に準じて測定されるｐＨが１２以下となるように、前記増粘剤の含有割合を調整する、請求項５に記載のコンクリート組成物の製造方法。The method for producing a concrete composition according to claim 5, wherein the content of the thickener is adjusted so that the pH measured in accordance with JSCE-D104 (Appendix 2) is 12 or less.
ＪＳＣＥ－Ｄ１０４（付属書２）に準じて測定されるｐＨが１２以下となるように前記ノニオン系界面活性剤の含有割合を調整する、請求項５又は６に記載のコンクリート組成物の製造方法。The method for producing a concrete composition according to claim 5 or 6, wherein the content ratio of the nonionic surfactant is adjusted so that the pH measured in accordance with JSCE-D104 (Appendix 2) is 12 or less.
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