無塩化物型凝結促進剤を用いた高流動コンクリートの特性 日大・理工

材料名 備考

水 水道水

セメント 普通ポルトランドセメント

密度=3.16g/cm³ ブレーン値 3270cm²/g

細骨材 陸砂

表乾密度=2.65g/cm³ F.M.=2.45

粗骨材 砕石

表乾密度=2.71g/cm³ F.M.=6.68

高性能ＡＥ減水剤 ポリカルボン酸系(標準形）

V1 セルロース V2 ウェランガム

AE剤 ポリアルキレングリコール誘導体

AS 硫酸アルミニウム　　一級純薬 BN 硝酸バリウム　　一級純薬

H 過酸化水素水　　0.3%濃度　　 高炉スラグ

微粉末 増粘剤

略号 W C Ｓ G

密度=2.26g/cm³ ブレーン値 3990cm²/g 密度=2.88g/cm³ ブレーン値 4670cm²/g

凝結促進剤 SA

VA SP AE FA BS フライアッシュ

C BS

BS30S0 0 0

BS30S2 0.2 0.3

BS30S4 0.4 0.6

BS30S6 0.6 0.9

BS30S8 0.8 1.2

BS50S0 0 0

BS50S2 0.2 0.3

BS50S4 0.4 0.6

BS50S6 0.6 0.9

BS50S8 0.8 1.2

BS50C3 0 0 0.3

BS70S0 0 0

BS70S2 0.2 0.3

BS70S4 0.4 0.6

BS70S6 0.6 0.9

BS70S8 0.8 1.2

0.025 0.075 0 0.025 0.075 0

38 158 135 315 844 871 2

0.025 0.075 0

38 158 225 225 844 871 2

AS (×B%）

BA (×B%）

CN (×B%）

38 158 315 135 844 871 2 G SP

(×B%）

AE (×B%）

VA (×B%）

配合名W/B (％)

単位量（kg/m³) 混和剤 凝結促進剤

W B S

C FA

PLS0 0 0

PLS2 0.2 0.3

PLS4 0.4 0.6

PLS6 0.6 0.9

PLS8 0.8 1.2

PLC3 0 0 0.3

FA15S0 0 0

FA15S2 0.2 0.3

FA15S4 0.4 0.6

FA15S6 0.6 0.9

FA15S8 0.8 1.2

FA30S0 0 0

FA30S2 0.2 0.3

FA30S4 0.4 0.6

FA30S6 0.6 0.9

FA30S8 0.8 1.2

FA30C3 0 0 0.3

0

0.075 0 0.075

844 871 2 0.025 38 158 315 135

844 871 2 0.025 38 158 382.5 67.5

混和剤 凝結促進剤

SP (×B%）

AE (×B%）

VA (×B%）

AS (×B%）

BA (×B%）

CN (×B%）

配合名 単位量（kg/m

³

)

W B S G

38 158 844

W/B (％)

450 0 871 2 0.025 0.075 0

94 90 99 94 100 90 88 99 100 100 100 98 92 100 102 95 100

94 87 99 94 100 89 85 98 95 100 100

86 95 100 102 94 100

93 85 100 94 100 91 82 92 100 95 100

74 87 94 94 100 89

30 40 50 60 70 80 90

CN 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 CN 0 0.2 0.4 0.6 0.8 添加率（×B%）

スランプフロー（cm）

０min ３０min ６０min

置換率0% FA置換率15% FA置換率30%

無塩化物型凝結促進剤を用いた高流動コンクリートの特性

日大・理工(学部) ○神谷貴紘 日大・理工 梅村 靖弘 日大・理工 露木尚光

1. はじめに

近年，施工実績が増加している高流動コンクリートは，高性 能 AE 減水剤や増粘剤ならびに混和剤の使用が不可欠であるが，

その使用量の増加により凝結遅延を引き起こす場合がある。改 善策として塩化カルシウムを主成分とした凝結促進剤の添加 が効果的であるが、塩化カルシウム中の塩素が鉄筋を腐食させ る原因となることから，現在，使用できない状況にある。本研 究は，塩化物を含まない凝結促進剤を提案し，フライアッシュ、

高炉スラグ微粉末を混和した高流動コンクリートへ適用した 場合の凝結と圧縮強度に与える影響を検討し，現在，促進剤と して主流となっている亜硝酸カルシウムとの比較を行った。

2. 実験概要

2.1 使用材料：使用材料を表－1 に示す。本研究で用いた無塩 化物型凝結促進剤( SA )は硫酸アルミニウム( AS )，硝酸バリウム (BA)を混合した薬品である。SA の配合は， AS と BA の添加率 の割合を質量比で 1:1.5 とした。

2.2 配合条件：セメント(C)をフライアッシュ( FA )，高炉スラグ 微粉末( BS )で置換しないプレーン配合( PL )と FA で置換した配 合をシリーズ 1 とし，BS で置換した配合をシリーズ 2 とした。

亜硝酸カルシウム( CN )の添加率は結合材量(B)に対して 0.3% と した。各配合を表－ 2 ，表－ 3 に示す。

2.3 流動性試験： コンクリートの練混ぜ方法は， C と FA 及び，

BS，細骨材(S)，増粘剤(VA)を 30 秒間空練し，予め高性能 AE

減水剤 (SP) ， AE 剤 (AE) および SA を添加した水を加えてモルタ ルを 60 秒間練混ぜた後，さらに粗骨材(G)を入れて 120 秒間練 混ぜた。流動性試験としてスランプフロー試験を JIS A 1150 に より行い，流動性の経時変化を練混ぜ直後， 30 ， 60 分経過ごと に測定した。

2.4 凝結試験：コンクリートの凝結試験は， JIS A 1147 により プロクター貫入抵抗試験を行った。

2.5 圧縮強度試験：コンクリートの圧縮強度試験は， JIS A 1108 により行った。試験供試体は，材齢 1 日目に脱型後，試験材齢 まで標準養生を行った。

3. 実験結果と考察

3.1 流動性試験結果： 図－ 1 に実験シリーズ１におけるスラン

表-１ 使用材料

表-2 コンクリート配合(シリーズ 1)

表-3 コンクリート配合(シリーズ 2)

図-1 実験シリーズ 1 の流動性の経時変化

Properties of Self－Compacting Concrete using Setting Retarder without Chloride Compound

Takahiro KAMIYA, Yasuhiro UMEMURA, Naomitsu TSUYUKI

71 78 73 100 88 85 59 69 62 79 100

48 44 62 79 100 70 80

100 83

70 57 56

100 82

70 78 86

89 100

90 85 85 86

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00

(CN) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 (CN) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 添加率（×B%）

経過時間（h：min）

始～終 始発 終結

置換率0% FA置換率15% FA置換率30%

100 83

64 55 48 76

100 81

66 60 57 100

85 74 71 68 100

88 71

61 56 80

100 86

71 63 61

92 82

76 71 100

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00

0 0.2 0.4 0.6 0.8 (CN) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 添加率（×B%）

経過時間（hr:min）

始～終 始発 終結

BS置換率30% BS置換率50% BS置換率70%

100 122 129 122 117

163 100 141 196 178 141 100 112 112 113 112

117 100 114 123 124 119

100 111 116 116 104 100 108 106 111 106

111 100

114 122 116 125

100 116 109 122 109 100 108 112 111 110

108 100

110 118 119 119 100 108 118

112 103

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 0.4 0.8 0 0.4 0.8 0.2 0.6

添加率(×B%)

圧縮強度(MPa)

1日 3日 7日 28日

BS置換率30% BS置換率50% BS置換率70%

93 90 97 100 100 100 99 96 100 97 93 93 96 92 100 99

93

83 81 96 96 90 100 96 93 100 99 89 86 97 91 100

74 82 95 92 100 87 84 96 100 101 93 87 81 93 90 100

30 40 50 60 70 80 90

0 0.2 0.4 0.6 0.8 (CN) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 添加率（×B%）

スランプフロー(cm)

0min 30min 60min

BS置換率30% BS置換率50% BS置換率70%

82 100 109 103 100 98

100 99 103 92

69 52 100 100 92 98 90 108 100 100 103 99 94

100 99 104 94

90 92 100 92 94 89 83 100 100 98 97 94 90

100 96 106 99

90 90 100 91 98 91 89 104 100 97 101 102

98

100 99 107 103

90 85 100 97 95 91 88

0 10 20 30 40 50 60 70 80

(CN) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 (CN) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 添加率（×B%）

圧縮強度（MPa）

1日 3日 7日 28日

置換率0% FA置換率15% FA置換率30%

プフロー値の経時変化を示す。図中の値は，凝結促進剤無添加 のスランプフロー値を 100%とした場合の各添加率でのスラン プフロー値の比率を示す。また、 SA の添加率は， AS の添加率 をもって表記している。 PL の練混ぜ直後では， SA 添加率 0.6%

（SA0.6）まで，無添加と比較してスランプ低下はなく、60 分 経過後では， SA0.4 まで目標フロー下限値 60cm をほぼ保持でき た。一方， FA 置換率 15% （ FA15 ） ， FA30 の場合，練混ぜ 60 分 経過後では SA0.6 まで 60 ㎝を保持できた。また、CN を添加し た場合の 60 分経過後のスランプフロー値は PL，FA30 ともに SA0.6 の場合と同等となった。次に，図－ 2 に実験シリーズ 2 を示す。BS30，BS50 の場合，練混ぜ 60 分後では，SA0.6 まで 60cm を保持できたが，BS70 では，SA0.4 止まりとなった。ま た， CN の場合は SA0.4 ～ 0.6 の間の値と同等となった。

3.2 凝結試験結果 ：図－3 に実験シリーズ 1 の凝結時間を示す。

図中に示した値は凝結促進剤無添加の配合の凝結始発時間と 終結時間を各々 100%とした場合の各添加率での凝結始発時間 と終結時間の比率を示す。実験シリーズ 1 の PL ， FA15 ， FA30 において 60 分経過後で目標スランプフロー値を確保できた SA 添加率における凝結時間は，各々約 40% ，約 40% ，約 30%

短縮した。一方， CN を添加した場合， PL では約 30%の短縮，

FA30 では 15%の短縮に止まり，SA と比較して効果は少なか った。次に，図－ 4 に実験シリーズ 2 の凝結時間を示す。実験 シリーズ 2 の BS30 ， 50 ， 70 において， 60 分経過時で目標スラ ンプフロー値を確保できた SA 添加率における凝結時間は，

各々約 35% ，約 40% ，約 25% の短縮となった。一方， CN を添 加した場合は， BS50 では約 25% の短縮となり FA と同様に SA の促進効果が優る結果となった。

3.3 圧縮強度試験：図－ 5 に実験シリーズ 1 の各材齢での圧縮 強度を示す。図中に示した値は各材齢における凝結促進剤無添 加の配合の圧縮強度を 100%とした場合を示す。同様に，図－6 に実験シリーズ 2 を示す。なお，実験シリーズ 2 において材齢 1 日での試験は，脱型が不可能なため実施していない。実験シ リーズ 1 では，各材齢において SA を添加した場合の圧縮強度 への影響はなかった。一方， CN を添加した場合は， FA を混和 した場合の材齢 1 日での発現強度が無添加と比較して大きく低 下した。また，BS を混和した場合では，SA の添加により，材 齢 1 ， 3 日における初期材齢での強度が増加し， CN を添加した 場合よりその増加率は大きくなった。

4. まとめ

今回提案した新規の無塩化物型凝結促進剤を増粘剤のみまた は高炉スラグやフライアッシュを併用した一般的高流動コンク リートに適用した場合，凝結促進剤無添加のものと同等の流動 性を確保しながら約 30 ～ 40% の凝結時間の短縮効果が得られ比 較対象とした亜硝酸カルシウムよりも良い結果が得られた。

図-3 実験シリーズ 1 の経過時間

図-5 実験シリーズ 1 の圧縮強度 図-4 実験シリーズ 2 の経過時間 図-2 実験シリーズ 2 の流動性の経時変化

図-6 実験シリーズ 2 の圧縮強度