説明

アルカリ骨材反応の抑制方法およびセメント組成物

【課題】 コンクリート等において生じるアルカリ骨材反応を、できるだけ安価に且つ有効に抑制しうるアルカリ骨材反応の抑制方法およびセメント組成物を提供することを一の課題とする。
【解決手段】 セメント100重量部に対し、フライアッシュを3.0〜5.0重量部、水酸化アルミニウムを3.0〜6.0重量部添加することを特徴とするアルカリ骨材反応の抑制方法による。また、セメントと、フライアッシュと、水酸化アルミニウムとを含有してなり、該セメント100重量部に対して、該フライアッシュが3.0〜5.0重量部、該水酸化アルミニウムが3.0〜6.0重量部であることを特徴とするセメント組成物による。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アルカリ骨材反応の抑制方法およびセメント組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、コンクリートの劣化原因としてアルカリ骨材反応が知られており、これを抑制するべく種々の方法が検討されている。アルカリ骨材反応を抑制する代表的な方法としては、石炭火力発電所から排出されるフライアッシュ、鉄の精錬の際に生じる高炉スラグ微粉末などをセメント組成物に混合する方法である。これらの材料は、産業副産物でありながら品質も一定し、安価で供給量も安定しているため優れた建設材料といえ、アルカリ骨材反応の抑制等を目的として従来よりコンクリートの材料として使用されている。
【0003】
しかしながら、これらフライアッシュや高炉スラグ微粉末によるアルカリ骨材反応の抑制効果は必ずしも十分といえるものではない。また、アルカリ骨材反応の抑制効果を高めるべくフライアッシュや高炉スラグ微粉末の添加量を増やし過ぎると、コンクリート中の結合材量が相対的に減少するため、強度発現を妨げるおそれがある。
【0004】
一方、これらフライアッシュや高炉スラグ微粉末よりもアルカリ骨材反応の抑制作用に優れた材料として、水酸化アルミニウムが知られている(特許文献1、特許文献2)。
しかしながら、該水酸化アルミニウムは、フライアッシュや高炉スラグ微粉末と比べて非常に高価であるという問題があり、仮に、廃材として得られた水酸化アルミニウムを用いたとしても、フライアッシュ等に比べて約20倍の価格となる。このような理由により、該水酸化アルミニウムは、一般的にはあまり使用されていないのが現状である。
【0005】
【特許文献1】特開平3−16943号公報
【特許文献2】特開平3−23246号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、コンクリート等において生じるアルカリ骨材反応を、できるだけ安価に且つ有効に抑制しうるアルカリ骨材反応の抑制方法およびセメント組成物を提供することを一の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決すべく、本発明者らが鋭意研究したところ、水酸化アルミニウムとフライアッシュとを併用するとともに、両者を所定の配合割合でセメント組成物中に添加することにより、アルカリ骨材反応を効果的に抑制しうることを見出し、本発明を想到するに至った。
即ち、本発明は、セメント100重量部に対し、フライアッシュを3.0〜5.0重量部、水酸化アルミニウムを3.0〜6.0重量部添加することを特徴とするアルカリ骨材反応の抑制方法を提供する。
【0008】
本発明に係るアルカリ骨材反応の抑制方法においては、フライアッシュと水酸化アルミニウムとを上記のような配合比率でセメント組成物中に添加することにより、優れたアルカリ骨材反応抑制作用を発揮しうるという効果がある。具体的には、本発明に係るアルカリ骨材反応抑制方法によれば、混和材の約半分をフライアッシュが占めているにもかかわらず、水酸化アルミニウムのみを用いた場合と同程度、或いは、二倍の量のフライアッシュを用いた場合と同程度の優れたアルカリ骨材反応抑制効果を発揮しうるという効果がある。
また、本発明に係るアルカリ骨材反応抑制方法によれば、使用する混和材の約半分をフライアッシュが占めているため、材料費という点では、水酸化アルミニウムのみを用いる場合と比べて安価になるという効果がある。
さらに、アルカリ骨材反応を抑制するための混和材が比較的少量で済むため、2倍の量のフライアッシュを添加する場合と比較して、硬化体の強度発現に悪影響を及ぼし難いという効果がある。
【0009】
本発明に係るアルカリ骨材反応抑制方法が、このような優れたアルカリ骨材反応抑制効果を発揮するのは、アルミニウム成分とシリカの成分が、アルカリ骨材反応の原因となるナトリウム成分などのアルカリと反応し、化合物を生成するという作用によるものと考えられる。
【0010】
また、本発明は、セメントと、フライアッシュと、水酸化アルミニウムとを含有してなり、該セメント100重量部に対して、該フライアッシュが3.0〜5.0重量部、該水酸化アルミニウムが3.0〜6.0重量部であることを特徴とするセメント組成物を提供する。
【0011】
本発明に係るセメント組成物は、セメント組成物中にフライアッシュと、水酸化アルミニウムとが上記配合比率で含有されたものであるため、上述したように、水酸化アルミニウムと同程度、又は2倍量のフライアッシュと同程度の優れたアルカリ骨材反応の抑制作用が発揮され、アルカリ骨材反応による劣化が抑制されたセメント硬化体を提供しうるという効果がある。
【発明の効果】
【0012】
以上のように、本発明に係るアルカリ骨材反応の抑制方法によれば、コンクリート等に生じるアルカリ骨材反応を、比較的安価に且つ効果的に抑制することが可能となる。
また、アルカリ骨材反応を抑制するための混和材が比較的少量で済むため、硬化体の強度発現に悪影響を及ぼし難いという効果がある。
さらに、本発明によれば、廃棄されたアルミ缶や、アルミサッシなどのアルミニウム製品の製造工程において生じる廃アルミニウム、或いは自動車の生産工程において生じる廃アルミニウムなどを有効利用できるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明に係るアルカリ骨材反応の抑制方法は、水酸化アルミニウムとフライアッシュとを上記のような配合割合でセメント組成物中に添加するものである。
本発明において使用する水酸化アルミニウムは、その原料や化学構造などについて特に限定されるものではない。具体的には、該水酸化アルミニウムとしては、ボーキサイトの構成鉱物として自然界から得られるギブサイトやベーマイト等のようなものであってもよく、また、廃棄されたアルミ缶、アルミサッシなどのアルミニウム製品の製造工程において生じる廃アルミニウム、或いは、自動車の生産工程において生じる廃アルミニウムなどを再利用したものであってもよい。
【0014】
該水酸化アルミニウムとしては、好ましくは、工業製品規格に準じた純度のものを使用する。斯かる水酸化アルミニウムを使用することにより、アルカリ骨材反応に対して期待する効果を安定して得られるという効果がある。
【0015】
また、本発明において使用するフライアッシュについても、特に限定されるものではなく、種々のものを使用することができる。該フライアッシュとしては、具体的には、JISに規定されたフライアッシュを例示することができる。
【0016】
該フライアッシュとしては、好ましくは、JIS規格の2種以上を使用する。斯かるフライアッシュを使用することにより、アルカリ骨材反応に対して期待する効果を安定して得られるという効果がある。
【0017】
本発明においては、セメント100重量部に対して、フライアッシュを3.0〜5.0重量部添加する。また、好ましくは、セメント100重量部に対して、フライアッシュを3.0〜4.0重量部添加する。
【0018】
セメント100重量部に対してフライアッシュが3.0重量部未満であれば、水酸化アルミニウムとフライアッシュとの相乗効果としてのアルカリ骨材反応抑制作用が十分に発揮されない。また、セメント100重量部に対してフライアッシュが5.0重量部を超えた場合には、同じく水酸化アルミニウムとフライアッシュとの相乗効果としてのアルカリ骨材反応抑制作用が十分に発揮されにくくなる。
【0019】
また、本発明においては、セメント100重量部に対して、水酸化アルミニウムを3.0〜6.0重量部添加する。また、好ましくは、セメント100重量部に対して、水酸化アルミニウムを4.0〜5.0重量部添加する。
【0020】
セメント100重量部に対して水酸化アルミニウムが3.0重量部未満であれば、該水酸化アルミニウムと、上記添加量のフライアッシュとの相乗効果であるアルカリ骨材反応抑制作用が十分に発揮されない。また、セメント100重量部に対して水酸化アルミニウムが6.0重量部を超えた場合には、同じく該水酸化アルミニウムと上記添加量のフライアッシュとの相乗効果であるアルカリ骨材反応抑制作用が十分に発揮されにくくなる。
【0021】
本発明において使用されるセメントについては特に限定されず、普通、早強、超早強、白色、耐流酸塩、中庸熱、低熱などの各種ポルトランドセメント、該ポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ等を混合してなる混合セメント、ジェットセメント、アルミナセメントなどの特殊セメント等を挙げることができる。
【0022】
前記フライアッシュと水酸化アルミニウムとを合わせた配合量は、該セメント組成物中において6.0〜10重量部とすることが好ましく、7.0〜8.0重量部とすることがより好ましい。斯かる配合割合でフライアッシュと水酸化アルミニウムとを添加すると、アルカリ骨材反応を抑制しつつ高強度のセメント硬化体(例えば、コンクリートやモルタル)を製造することができる。
【0023】
尚、本発明に係るアルカリ骨材反応の抑制方法およびセメント組成物においては、本発明の目的を阻害しない範囲内において、他の成分を添加することができる。
他の成分の具体例としては、粗骨材、細骨材等の骨材類、高炉スラグ微粉末、ゼオライト、その他、各種セメント混和剤を挙げることができる。
【実施例】
【0024】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
(参考例)
水酸化アルミニウムやフライアッシュなどのセメント混和材を使用しないセメント組成物として、普通ポルトランドセメント(住友大阪セメント社製)600gと、水300gと、細骨材(香川県豊島産砕砂)1350gと、水酸化ナトリウム(JIS K 8576に規定の特級試薬)12gとをモルタルミキサーにて混練し、参考例のモルタルを調製した。
【0025】
(比較例1)
上記参考例のモルタルにおいて、セメント100重量部に対して3.7重量部のフライアッシュ(JIS規格II種)を添加した比較例1のモルタルを調製した。
【0026】
(比較例2)
上記参考例のモルタルにおいて、セメント100重量部に対して3.7重量部のフライアッシュ(同上)を添加し、さらに、セメント100重量部に対して1.4重量部の水酸化アルミニウム(工業用)を添加した比較例2のモルタルを調製した。
【0027】
(比較例3)
上記参考例のモルタルにおいて、セメント100重量部に対して3.7重量部のフライアッシュ(同上)を添加し、さらに、セメント100重量部に対して3.0重量部の水酸化アルミニウム(同上)を添加した比較例3のモルタルを調製した。
【0028】
(実施例1)
上記参考例のモルタルにおいて、セメント100重量部に対して3.7重量部のフライアッシュ(同上)を添加し、さらに、セメント100重量部に対して4.6重量部の水酸化アルミニウム(同上)を添加した実施例1のモルタルを調製した。
【0029】
(比較例4)
上記参考例のモルタルにおいて、セメント100重量部に対して7.8重量部のフライアッシュ(同上)を添加した比較例4のモルタルを調製した。
【0030】
(比較例5)
上記参考例のモルタルにおいて、セメント100重量部に対して7.8重量部のフライアッシュ(同上)を添加し、さらに、セメント100重量部に対して1.5重量部の水酸化アルミニウム(同上)を添加した比較例5のモルタルを調製した。
【0031】
(比較例6)
上記参考例のモルタルにおいて、セメント100重量部に対して7.8重量部のフライアッシュ(同上)を添加し、さらに、セメント100重量部に対して3.7重量部の水酸化アルミニウム(同上)を添加した比較例5のモルタルを調製した。
【0032】
(比較例7)
上記参考例のモルタルにおいて、セメント100重量部に対して7.8重量部のフライアッシュ(同上)を添加し、さらに、セメント100重量部に対して4.8重量部の水酸化アルミニウム(同上)を添加した比較例5のモルタルを調製した。
【0033】
(比較例8)
上記参考例のモルタルにおいて、セメント100重量部に対して17.6重量部のフライアッシュ(同上)を添加した比較例8のモルタルを調製した。
【0034】
実施例および比較例におけるフライアッシュ(FA)と水酸化アルミニウム(Al(OH)3)の配合量を下記表1に示す。
【0035】
【表1】

【0036】
アルカリ骨材反応性試験(モルタルバー法:JIS A 1146)
上記のようにして調製した各モルタルを用いて寸法4×4×16cmの供試体をそれぞれ作成した。各供試体を温度40±2℃、相対湿度95%以上で養生した場合において、脱型時、2ヶ月後、4ヶ月後および6ヶ月後における該供試体の長手方向の長さを測定し、脱型時に対する各供試体の膨張率を求めた。結果を下記表2および図1に示す。
【0037】
【表2】

【0038】
表2および図1に示したように、セメント混和材を何も添加しない参考例の供試体においては、アルカリ骨材反応が原因とみられる供試体の膨張が生じ、材齢2〜6ヶ月で膨張率が約0.3(%)となっている。
これに対し、比較例1〜7の場合においては、供試体の膨張が多少抑制されてはいるものの、何れも膨張率が0.15(%)以上となっており、アルカリ骨材反応の抑制効果が十分ではないことが認められる。
また、比較例8の場合においては、膨張率が約0.12(%)にまで低減されているが、セメント100重量部に対して約18重量部という多量のフライアッシュを添加したことにより、強度が大幅に低下したものであった。
【0039】
一方、実施例1の場合には、セメント100重量部に対してセメント混和材の添加量が約8重量部と比較的少量であるにもかかわらず、膨張率が約0.12(%)に抑制されている。即ち、前記比較例8と対比すると、該実施例1の供試体は、セメント混和材の添加量を約半分に削減しつつも、前記比較例8と同程度のアルカリ骨材反応抑制効果が発揮されていることが認められる。
また、比較例8のモルタルでは、モルタルの中性化が進んでいることが、別途行った中性化試験により認められた。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】実施例および比較例のモルタルによる膨張率測定結果を示したグラフ。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
セメント100重量部に対し、フライアッシュを3.0〜5.0重量部、水酸化アルミニウムを3.0〜6.0重量部添加することを特徴とするアルカリ骨材反応の抑制方法。
【請求項2】
セメントと、フライアッシュと、水酸化アルミニウムとを含有してなり、該セメント100重量部に対して、該フライアッシュが3.0〜5.0重量部、該水酸化アルミニウムが3.0〜6.0重量部であることを特徴とするセメント組成物。

【図1】
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【公開番号】特開2008−156196(P2008−156196A)
【公開日】平成20年7月10日(2008.7.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−350093(P2006−350093)
【出願日】平成18年12月26日(2006.12.26)
【出願人】(506429558)
【出願人】(504002193)株式会社エネルギア・エコ・マテリア (24)
【Fターム(参考)】