紹介
塩化カルシウム (CaCl₂)は特に寒冷地建設で最も広く使われるコンクリート添加剤の一つです。硬化を早め、凍結を防ぎ、早期の強さの発達を促進します。しかし、不適切な使用は腐食や耐久性の問題などの構造的なリスクを引き起こす可能性があります。
この包括的なガイドは以下を探ります:
- ザ 化学的メカニズム 塩化カルシウムの加速効果の背後に
- 最適用量 異なる温度や混合設計の場合
- 重大リスク (腐食、アルカリ-シリカ反応)および緩和戦略
- 業界標準 (ASTM、JGJ/T)安全な使用のために
1. 塩化カルシウムの仕組み:加速の科学
1.1 水和反応と温度影響
コンクリートの養育は、セメント粒子(C₃S、C₂S)の水和に依存しています。塩化カルシウムは 触媒この過程を高速化するために:
- 増加 イオン濃度 混合物中のシリケートの溶解を促進します。
- 生成 熱 発熱反応は寒冷地では非常に重要です。
ある 時間-温度曲線 (図1)は、2% CaCl₂でコンクリートの強度が50%に達することを示しています20〜30%速く 未処理の混合物よりも。
図1:CaCl₂の有無にかかわらず、強度の発達
(仮定データ:2% CaCl₂は5°Cで設定時間を40%短縮します。)
1.2 微細構造への影響
CaCl₂は初期の強度を加速させますが、過剰使用(セメント重量による2%を超える)は以下のことを引き起こす可能性があります。
- 増える 孔隙率 急速な水消費によるものです。
- 原因 収縮の亀裂 乾燥が完全に水分補給される前に起こる場合。
2. 工学的製剤:用量、適合性およびベストプラクティス
2.1 寒冷地(-10°Cから5°C)に推奨される用量
最適なCaCl₂投与量は周囲温度に依存します:
| 温度範囲 | CaCl₂(セメント重量の%)。 | 期待筋力増加 |
|---|---|---|
| 5°Cから10°C | 1–1.5% | 24時間で30〜40% |
| -5°Cから5°C | 1.5–2% | 48時間で50〜60% |
| -5°C以下 | 2% + 不凍剤 (例:亜硝酸塩) | 凍結を防ぐが断熱材は必要だ。 |
手記： 2%を超える用量はおすすめしません 腐食のリスクがあるためです。
2.2 加速器との相乗効果(非塩化物 vs. 塩化物ベース)
塩化カルシウムはしばしば以下と組み合わせられます:
- トリエタノールアミン(TEA): 腐食リスクを増やさずに初期強度を高めます。
- 亜硝酸カルシウム: 凍結防止を提供しつつ、錆を抑えます。
以下と混ぜないように:
- 硫酸塩系加速器 (例:チオシアネートナトリウム)→ 原因となることがあります遅延エットリンガイト形成(DEF).
3. 重大リスクと緩和策
3.1 鉄筋の腐食
塩化物は鉄筋の保護酸化層を脱圧し、 電気化学的腐食.
予防方法:
- エポキシコーティング鉄筋 又はステンレス鋼補強.
- 防食 (犠牲陽極またはインプレスカレント)。
- 腐食防止剤 (例:セメント重量で10〜15%の亜硝酸カルシウム)
3.2 なぜプレストレストコンクリートはCaCl₂を禁止するのか
プレストレストコンクリートは 非常に感受性が高い 塩化物による応力による腐食割れ(SCC)に至るまで。ASTM A416 CaCl₂を以下に禁止する:
- 後張力梁
- プレテンション式の鉄道枕木
3.3 アルカリ-シリカ反応(ASR)リスク
CaCl₂は反応性集合体中のASRを悪化させることがあります。 緩和策には以下が含まれます:
- 使用 低アルカリセメント (<0.6% Na₂O換算)
- 追加 ポゾラン (フライアッシュ、スラグ)透過性を減らすためです。
4. 業界標準の遵守
4.1 ASTM D98 vs. JGJ/T 104:主な違い
| パラメーター | ASTM D98 (アメリカ) | JGJ/T 104 (China) |
|---|---|---|
| 最大塩化物含有量 | 鉄筋コンクリートの場合は1% | 湿度の高い環境では0.1% |
| 試験方法 | ポテンショメトリック滴定 | 体積解析 |
| 前強調禁止 | 絶対的な禁止 | ケースバイケースの評価 |
実用的なヒント: 海洋環境に関しては、EN 206(EU) 塩化物の制限は0.4% 鉄筋コンクリートの場合。
結論
塩化カルシウムは コスト効率の良いアクセラレータ 寒冷地のコンクリート作業にはリスクがあるため、以下の厳格な遵守が求められます。
✔ 投与量制限 (重量比1〜2%)
✔ 防食 (阻害剤、コーティング)
✔ 材料の互換性 (硫酸塩やプリストレスド用途は避けてください)
重要なプロジェクトの場合は、 非塩化物代替品 (例:カルシウム・アーマーテ)。