JPH0316944A - コンクリート用アルカリ骨材反応抑制剤及びコンクリート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）発明の目的 「産業上の利用分野」 本発明は、土木・建築構造物に広く用いられているコン
クリートの劣化の原因となるアルカリ骨材反応抑制剤及
び該薬剤を含有するコンクリートに関するものであり、
アルカリ骨材反応性を有する骨材を使用してコンクリー
トを製造する際、得られたコンクリートのアルカリ骨材
反応を抑制し、引いてはアルカリ骨材反応による劣化の
抑制に非常に有効なものであり、土木・建築業界で広く
利用し得るものである。

「従来の技術」 土木・建築構造物には、コンクリートが大量に使用され
ており、これに不可欠である骨材も同梯であり、川砂利
が良質なコンクリート用粗骨材として非常に多く使用さ
れている。

しかしながら、大量使用の結果として、近年、川砂利が
枯渇化しており、これに代って砕石が頻繁に使用されて
いる。これに伴って、水の存在下において、コンクリー
トの主或分であるセメント中のアルカリ分と砕石に含ま
れているある種の鉱物との化学反応、すなわち、アルカ
リ骨材反応が発生し、生威物の膨張作用によりコンクリ
ートの亀甲状ひび割れなどがいたる所で発生しており、
深刻な問題となっている。

アルカリ骨材反応とは、水の存在下でセメント中の酸化
ナトリウムあるいは酸化カリウムの形で含まれるナトリ
ウムイオンあるいはカリウムイオンと骨材（反応性骨材
）中のある種の鉱物が化学反応を起こし、ゲイ酸ソーダ
（水ガラス）などのアルカリケイ酸塩ゲルを住成する−
運の反昆、であり、アルカリ骨材反応に伴って、生或し
たケルの吸水による膨張作用て、ｍｌンクリートにひび
割れ、ボップアウ１・などを誘発さセるものであり、極
端ｔＩ′場合には該：１ンクリー１・を用いた４’ｊ８
　ａ物を破壊乙こ令らしめるものである。

アルカリ骨材反応は，反応性骨相に含まれる鉱物の種類
によって化学反応の形態が異なっており、それらはアル
カリ・シリカ反応、アルカリ・ンリケー１〜反応及びア
ルカリ炭酸塩岩反応の３挿ユ゛ｎに大別される。

アルカリ・シリカ反）芯及びアルカリ・シリケー１・反
応は、オパール、玉随、クリスＩ・パライＩ・、トリシ
マイト、はりなどの反応性シリカ鉱物を含む砕石による
反応であり、アルカリ炭酸塩岩反応は、１・ロマイ１〜
質石灰青による反応である。

最近、日本では、セメントコンクリー１・用砕石に、安
山岩、粘板岩、頁岩などを多《使用しており、そこで発
生ずるアルカリ骨材反応は、アルカリ・シリカ反応がほ
とんどである。

アルカリ骨材反応は、限界量以ヒの反１１６　（４１ソ
リ力の存在、十分なアルカリ量及び十分Ｚ（水分卒の３
一つの条件がそろった時に発生ずるため、アルカリ骨月
反応を抑制するために（．」、３つの条イノ１のうちの
１つ以七を欠如さーＱれは良い。

従って、昭和６１年度建設省アルカリ骨＋４反足、対策
に関する暫定指針では、反応性骨４４の使用制限、低ア
ルカリ形セメン１・の使用、適りＪな混和利（スラグな
と）を添加した？Ｈ合セメントの使用及びｍｌンクリー
１・中のアルカリ総量の規制の４つの対応策を挙げてい
る。

又、該指針とは別に、アルカリ骨利反応を肋止あるいば
抑制ずるための混和剤（４，１’）として、Ａｌｉ剤、
ＡＥｉｌ水剤、リチウム化合物などのｌｆＩｍあるいは
無機化合物等のイｊｔ用が提案されているが、とれも満
足できる効果が得られていない。

そのため、コンクリ−１・のアルカリ骨相反応の抑制、
引いてはアルカリ骨材反応によるコンクリー１・の劣化
を抑制する方法及ひそのための適切な薬剤が強く求めら
れている。

「発明が解決しようとする課題」 本発明は、コンクリ−１−におけるアルカリ骨祠反応の
抑制、引いてはアルカリ骨材反応によるコンクリー１・
の劣化を１Ｆ１１制する方法及びそのための適切な薬剤
を永めるべく成されたものである。

（ｎ）発明の｛１４成 「課題を解決するための手段」 本発明者等は、コンクリートにおけるアルカリ骨相反応
の抑制、引いてはアルカリ骨材反応によるコンクリ−１
・の劣化を抑制する方法及びそのための適切な薬剤を求
めるべく種々検削して本発明を完威したものであり、本
発明は、：１ンクリー１・におりるアルカリ骨相反応を
効果的に抑制する優れた薬剤を見出して威されたもので
ある。

ずなわｔｌ）、木発明は、ケイフン化物からなることを
４−＋Ｆ徴とする反応性骨材含有コンクリー１一用アル
カリ骨祠反応抑制剤及び反応性骨材と／，−イフッ化物
を含イ１ずるこどを１−＋ｉ徴とするコンクリー１・に
関するものである。

○ケイフン化物 木発明におりるケイフソ化物とは、ケイフン化水素酸の
一価、二価又は多価の金属塩″．リ．のことであり、具
体的な化合物としては、ゲイソノ化ナ１・リウム、ゲイ
フノ化カルシウム、ケイフノ化マクネシウム、ゲイフッ
化カリウム、ケイフン化亜鉛、ケイフノ化コハルＩ・、
ケイフン化ス１・Ｃｌンチウム、ケイフッ化セシウム、
ゲイフッ化セシｔ゛ノ人、ケイフッ化銖、ゲイフソ化銅
、ケイフッ化ニソゲル、ケイフノ化ハリウム、ケイフノ
化リチウムなどが挙げられるが、本発明にとり望ましい
のはナ１・リウム、リチウム、カリウムなどの１価のア
ルカリ金属のゲイフ・７化水素酸塩及びマグネシウム、
カルシウムなどの２価のアルカリ土類金属のケイフッ化
水素酸塩であり、これらを単独あるいは混合して使用す
る。

アルカリ骨材反応抑制剤としてゲイフッ化物を使用する
際の使用量は、理論的には使用ざれる反応性骨材の種類
と星によって定まるものてあ乙か、反応性骨材のノス応
性が千差万別であるため、セメントに対する使用割合で
決めるのが現実的であり、本発明においては、ケイフノ
化物の使用量は、セメントに対し０．５重量％以上であ
ることが好ましく、より好ましくは０．７〜１．０％で
ある。セメン１・に対して０．５％未満の添加量では満
足する反応抑制効果が得られないことがあり、一方、１
．０％を越える添加量では、反応抑制剤としての効果が
十分に得られるものの、経済的に好ましくない。

○反応性骨材 本発明における反応性骨材とは、セメントに含まれるＮ
ａ”、Ｋ゜と反応する或分、すなわちオパール、玉随、
クリストバライト、トリジマイ１〜、はりなどの反応性
シリカ鉱物を含む砕石、より具体的には、それらの戒分
を含有する、安山岩、粘板岩、頁岩、砂岩等の砕石であ
る。

○使用方法 本発明におけるコンクリートのアルカリ骨材反応抑制剤
及びその主或分であるケイフッ化物の使用方法としては
、セメントと骨材の混練り時、セメント、骨材及び練り
混ぜ水（セメントコンクリ一ト）の混練り時、セメント
コンクリートと添加剤（材）との混練り時などに添加す
る方法が考えられるが、ケイフッ化物の分散性を高める
ために、セメン１〜及び骨材の混練り時あるいはセメン
１・コンクリートの混練り時に添加することが望ましい
。

通常、土木・建築構造物に使用するセメン１・コンクリ
ートは、製造設備（混練設備）を有する工場で製造され
、トランクアジテータ車で現場まで運搬され、打設され
るレデーミクストセメン１・コンクリートがほとんどで
あり、例えば、これにケイフッ化物を混和する場合、工
場でのコンクリート混練り時に添加することが望ましい
。

○セメント 本発明に適用されるセメントとしては、特に限定される
ものではなく、普通、早強などのボルトランドセメン１
・、高炉セメントなどの水硬性てあり、酸化カルシウム
と酸化ケイ素を主体として成る粉末で、それらを単独あ
るいは混合物として使用される。

○添加（剤）材 フレッシュコンクリートの作業性の向上、硬化コンクリ
ーＩ・の性能改善などの目的で、本発明においてケイフ
ン化物に、各種添加剤（材）を併用することも可能であ
る。

添加剤としては、従来公知で多用されている空気連行性
を有するＡＥ剤、ＡＥｉ水剤、高性能ＡＥ減水剤あるい
は減水剤、流動化剤など、気泡剤、凝結あるいは硬化促
進又は遅延機能を有する調節剤、急結剤、防せい剤、防
水材、収縮低減剤、セメント混和用ボリマーディスバー
ジョン、防凍・防寒剤、膨張剤、即時脱型用混和剤、永
和熱抑制剤、増粘剤、消泡剤、高強度用混和剤などが挙
げられ、それぞれの目的に応して併用される。又、添加
材としては、シリカフユーム、フライアソシュなどの人
工あるいは天然のポゾラン材料、けい酸質微粉末、膨張
材、収縮低減材、高強度用混和制などが挙げられる。し
かしながら，これらの添加剤（材）を使用するにあたっ
ては．ケイフッ化物によるアルカリ骨材反応抑制効果の
妨げにならないことを確認したうえで用いることが望ま
しい。

Ｏ防水性被覆剤 本発明によりケイフツ化物が混和し製造され打設された
コンクリート外表面を、既存の防水性被覆剤を用いて防
水処理することもでき、本発明における反応抑制効果と
の相乗効果により，更に良好なアルカリ骨材反応抑制効
果を上げることができる。

防水性被覆剤としては．アルコキシシランなどのシラン
化合物，アクリル樹脂，不飽和ポリエステル樹脂などの
ｌ種あるいは２種以−Ｌの混合から得られる塗布浸透型
防水剤、アクリルゴム、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、
エポキシ樹脂などを主威分とする塗膜防水剤、アクリル
樹脂、エチレン酢酸ビニルなどのエマルション、スチレ
ンブタジエンゴムラテックスなどのラッテクスなどのセ
メント混和用ボリマーデイスバージョンをセメントペー
ストあるいはモルタルに混和したポリマーセメントペー
ストあるいはポリマーセメントモルタルなどが挙げられ
る。

「作用」 木発明におけるアルカリ骨材反応抑制の作用機構は、必
ずしも明かＣこ出来ないか、概略以下の通りと先えられ
る。

アルカリ骨月反応は、セメント中のアルカリと反応性骨
材中のある種の鉱物が水分の存花下で化学反応を起こし
、ケイ酸ソーダ（水ガラス）などのアルカリケイ酸塩ゲ
ルを生威ずる反応であり、アルカリケイ酸塩ケルは、吸
水性及び膨張性を有しており、コンクリ−１・の膨張、
ひび割れを発生させ、破壊に至らしめるものであること
ば前記したとおりであり、本発明におけるケイフッ化物
はセメン１・の遅延肪止剤として知られ又ゲイ酸ナＩ・
リウム、ずなわち、水ガラス用硬化剤としてもよく知ら
れており、ケイフン化物をセメントコンクリー１一に添
加することにより、反応により生威したアルカリケイ酸
塩ゲルが、ケイフン化物と反応し不溶性のケルと変化す
る。従って、内部的にはアルカリ骨材反応は進マラして
いるが、外面的にはアルカリ骨材反応か抑制された様に
見え、その結果として、コンクリー１・の膨張専が明止
され、コンクリー１・の劣化か防止出来るとい・う木発
１リ１の効果が達成されているものとＪｌｌ＋測される
。

「実施例ｊ 次に，実施例及び比較例を亭シノで、本発明を吏に具体
的に説明するか、本発明は実施例のみＬＺ　ＩＩｆＪ定
されるものではない。なお、火施例及ひ比軽例における
％はずべて重量％てあり、試験力法は以下に示す通りで
ある。

※供試体の作製 セメントと砂の割合か重量比で１：２．２５であるモル
タルのフローか１７０上５となろように水セメント比を
調整した表−１に示す３１！．１合の抑制剤未添加ある
いムＪ添加モルタルをＪ　Ｉ　Ｓ　−　Ｒ　−　５２０
１（セメンＩ・の物理紙験方法）に準して練り混ぜ、寸
法４０Ｘ４０Ｘ１６０ｍｍに或形し，２４＋１ｉ５間湿
空（２０゜Ｃ；１００％＋＋．ｌ−１．）養生して供試
体を作製した。なお、モルタル中の総アルカリ量は、Ｎ
　ａ　２　０換算で２．０％となるように調整した。又
、反応性骨｛Ａは、全骨４：Ａの１０％を置換した。

※膨張量の測定 １２ 湿空養生後の供試体について、基長を測定し、直ら乙こ
オー１一一クレープ（４１１＃間；ｌ２８゜Ｃ：２．５
ｋｇｆ／ｃ＋δ）による促ｊ■試験を行った。養生後、
２ｏ　’ｃ、］　（）　Ｏ％Ｒ．ｌ＋．の条件下に２４
時間静置し、供試体の長さを測定し、膨張量を求めた。

※圧縮強さ試験 長さ変化測定後の｛Ｊ（試体について、．．Ｊ　Ｉ　Ｓ
−Ｒ５２０１にｉ（ｌ拠して圧縮強さ試験を行い、次式
によって相対圧縮強さを求めた。

相夕・］圧ｋ３’ｌＩＩ：Ｏｉさ　（％）−（σ、／σ
ｏ）ｘ１．０［）σ．．抑制剤添加モルタルの圧縮強さ σ。：抑制剤東添加モルタルの圧縮強さ単位は何れも（
ｋｇｆ／ｃｆｆｌ） ※硬化性試験 （礼）［１不二ｌンクリー１・工学協会のポリマーセメ
ン］・モルタル試験方法基ｆｊ！１，（案）のポリマー
セメン１・モルタルの硬化１生試験方法（案）に重拠し
て、ポリマーセメン１一モルタルの硬化時間を測定した
。

実施例１ 表−１の丈施例１に示ずよう６こ、抑制剤としてケイフ
ノ化ナ１・リウム（Ｎａｚ　Ｓ　ｉ　Ｆ　ｂ）をセメン
１・に対して０．６％添加し、細骨月及び練？Ｒぜ水を
力Ｉ１え、Ｊ　Ｉ　Ｓ−Ｒ−５　２　０　］にｉ４１；
拠して練り？ＩＭぜ、成形し、所定の養生を行いモルタ
ル供試体を作製した、，抑制剤未添加モルタルの膨張卒
．と比較して、ゲイフッ化ナトリウムをセメン１−に対
して０．６％添加したもののそれは１／３程度まで低減
され、かつ、圧縮強さも良好であった。初｝り］及び終
結硬化時間は遅延するものの、翌日の脱型には影響かな
かった。

実施例２ 表−１の実施例２に示すように、抑制剤としてケイフソ
化ナトリウｌ、（Ｎａ２Ｓ　ｉ　Ｆ　．．）をセメント
乙こ対して０．８％添加し、モルタル伊試体を作製した
。

０．８％のケイフソ化ナ］一リウｌ２の添加により、モ
ルタルの膨張量は相当に抑制され、圧縮強さもかなり増
大した。

実施例３ 表−１の実施例３に示すように、抑制剤としてケイフッ
化ナ１・リウム（Ｎａ２Ｓ　ｉ　Ｆ　＋．）をセメント
に対して１．２％添加し、モルタル供試体を作製した。

ケイフッ化ナトリウムをセメントに対して１．２％添加
したモルタルの膨張量は相当低下する。初期硬化時間は
、１．２％以下の添加量のモルタルよりも若干早い程度
であった。

実施例４〜６ 表−１の実施例４〜６に示すように、抑制剤としてケイ
フノ化カルシウム（ＣａＳｉＦ６）、ケイフッ化カリウ
ム（ＫｚＳｉＦａ）あるいはケイフツ化リチウム（Ｌｉ
ｚＳｉＦ６）をセメントに対し０．８％添加し、モルタ
ル供試体をそれぞれ作製した。

ケイフッ化カルシウム、ケイフッ化カリウムあるいはケ
イフッ化リチウムの添加により、モルタルの膨張量ば相
当低下しており、それの抑制剤としての効果が確認され
た。又、ケイフッ化ナトリウム同様、圧縮強さも相当に
向上した。初期及び終結硬化特間は、ケイフッ化ナトリ
ウムを添加したモルタルのそれと同程度であった。

比較例１ 表一ｌの比較例１に示すように、抑制剤未添加？モルタ
ルの膨張率は相当に大きい。

実施例７ 表−１の実施例７に示すように．抑制剤としてケイフッ
化ナトリウム（　Ｎ　ａ２Ｓ　ｉＦ　ｂ）をセメントに
対して０．３％添加し、モルタル供試体を作製した。

抑制剤未添加モルタルの膨張量と比較して、ケイフッ化
ナトリウムをセメントに対して０．３％添加したものの
それは２／３程度であった。

比較例２〜４　　■ 表−１の比較例２〜４に示すように，抑制剤として炭酸
リチウム（ＬｉｚＣＯ．）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）
あるいは水酸化リチウム（　Ｌ　ｉ　Ｏ　Ｈ−Ｈ　ｔ　
Ｏ　）をセメントに対して０．８％添加した。

炭酸リチウム、フッ化リチウムあるいは水酸化リチウム
の抑制剤としての添加はモルタルの膨張量の低減及び圧
縮強さの向上に対して効果が認められない。

（以下余白） １５ ｌ６ 本発明によるアルカリ骨材反一応抑制剤を、アルカリ骨
材反応の恐れのあるセメントコンクリ−１・に添加する
ことにより、コンクリー１・のアルカリ骨拐反応を抑制
し、引いてはアルカリ骨材反応によるコンクリートの劣
化を抑制することが可能となる。このため、本発明は土
木・建築構造物のアルカリ骨材反応劣化による膨大な経
済的損失を低下せしめると共に、コンクリートの破壊に
より発生する人的危害を大幅に低下させることを可能と
する優れた効果を生ぜせしめるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケイフッ化物からなることを特徴とする反応性骨材
   含有コンクリート用アルカリ骨材反応抑制剤。 ２、反応性骨材とケイフッ化物を含有することを特徴と
   するコンクリート。