透水性コンクリートにUEA膨張剤の使用は必須ですか?

遮水コンクリートは、地下室、貯水タンク、ダム、大量のコンクリート注入、および同様の構造物で広く使用されています。コンクリート打設中に多数の亀裂が発生するのを防ぎ、設計仕様で要求される不浸透性レベルを達成するために、多くの場合、膨張剤がコンクリートに添加されます。これにより、次のような疑問が生じます。透水性コンクリートには膨張剤の使用は必須ですか?

関連する文献を検討し、私自身のエンジニアリング業務の経験を組み合わせた結果、遮水コンクリートには膨張剤を使用することが賢明であると考えています。同僚の参考のために、私は次の 5 つの視点を紹介します。

不浸透性グレードへの依存:

膨張剤の添加の必要性は、コンクリートの不浸透性のグレードによって異なります。 P6 や P8 などの特定のグレードでは、配合を最適化することで膨張剤を添加せずに必要な不浸透性を達成することが可能です。これには、特定の結合剤や混和剤の量を増やす、砂の比率を変更する、骨材の等級を変更する、または高効率の減水剤を使用するなどが含まれます。

長年避けられない「がん」と考えられてきた大量コンクリートのひび割れに、東南大学材料科学工学部のミアオ・チャンウェン教授率いる研究チームが取り組んだ。

P10 や P12 などのより高い不浸透性グレードの場合、膨張剤を添加することで必要な不浸透性を達成するのがより簡単になります。

耐久性の向上：

膨張剤を外部から添加すると、コンクリートの不浸透性、耐凍害性、耐食性、および全体的な耐久性が向上します。不浸透性はコンクリートの耐久性を守るための第一線として機能します。

学者の呉忠偉氏らは、コンクリートの不浸透性を改善することが耐久性を高めるために重要であると強調している。

原材料の品質の悪化、天然の砂や石資源の不足、採掘コストの上昇、初歩的な管理慣行といった現在の状況において、透水性コンクリート中の膨張剤は建物のひび割れや浸透を防ぐのに最適です。

不浸透性グレードの決定:

遮水コンクリートの不透水グレードは、段階的加圧法により透水性を測定することで評価できます。

膨張剤の存在、使用される膨張剤の種類と量、およびそれらの品質などの要因は、さまざまな不透水グレードのコンクリートのコストと価格に大きな影響を与えます。

さまざまな不透水グレードのコンクリートの組成は、カルシウムエトリンガイト、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどによって異なり、走査型電子顕微鏡、顕微鏡分光技術、および化学分析を使用して分析できます。

市場で入手可能な粗悪な発泡剤を代替したり、配合設計要件に従って不十分な量の発泡剤を添加したりすることは誤りです。このような行為は、適切なテストを通じて検出できます。

適切な膨張剤の選択:

膨張剤の選択は、限界膨張率の設計値、工学構造の特性、使用環境に基づいて選択してください。

膨張源としてカルシウム エトリンガイトを使用する膨張剤は、常に 80 度を超える周囲温度にさらされるコンクリート構造物には使用しないでください。約 70 度で、エトリンガイト カルシウムは分解して一硫酸塩型水和硫酸アルミニウム カルシウムを形成し、冷却すると再形成して膨張が遅れ、構造に損傷を与える可能性があります。

カルシウム・エトリンガイトの形成は、かなりの量の水を必要とする溶解・沈殿結晶反応です。外部水養生を行わないと、硫酸アルミン酸カルシウム系膨張剤を混合したコンクリートはほとんど膨張を示さない。

膨張源として酸化カルシウムを使用する膨張剤は、主に混合水中での水酸化カルシウムの生成に依存して膨張相を形成します。それらはさらに水和に関与して、より多くのケイ酸カルシウム水和物ゲルを生成し、コンクリートの密度と不浸透性を強化します。

酸化カルシウムベースの膨張剤は、外部水養生を行わない条件や冬の建設中に推奨されます。

膨張剤の投与量:

遮水性コンクリートの不浸透性グレードが増加するにつれて、膨張剤の投与量も増加する必要がありますが、12% を超えてはなりません。

膨張剤は通常、通常のセメントよりも多くの水を必要とし、初期の水和反応速度が速くなります。その結果、膨張剤を配合した透水性コンクリートの流動性は、同じ含水量と減水剤添加量の通常のコンクリートよりも低くなります。また、通常のコンクリートに比べ、経時的なスランプロスが大きくなります。これらの要素は、混合設計および構築時に考慮する必要があります。

ただし、膨張剤を混合したコンクリートは一般に、より優れた凝集性とより低いブリード率を示します。

結論：すべてのタイプの遮水コンクリートに膨張剤を使用することが絶対に必須というわけではありませんが、特により高い不透水グレード (P10、P12) や耐久性と不透水性の向上が重要な条件では、膨張剤の使用が強く推奨されます。膨張剤を適切に選択し、投与すると、コンクリート構造物の性能と寿命を大幅に向上させることができます。