JP2000211956A

JP2000211956A - セメント組成物

Info

Publication number: JP2000211956A
Application number: JP11015895A
Authority: JP
Inventors: Taichi Imahashi; 太一今橋; Etsuro Asakura; 悦郎朝倉; Kozo Murata; 浩三村田; Hiroshige Suenaga; 博茂末永
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】低水セメント比で高強度コンクリート製品を
製造することができ、しかも、強度発現性に優れ、蒸気
養生により１００Ｎ／ｍｍ²以上の高強度を直ちに発現
することができるセメント組成物を提供する。【解決手段】ポルトランドセメント５０〜８７重量％
と、シリカフューム５〜２５重量％と、石灰石粉末３〜
２５重量％と、石膏５〜１５重量％（無水石膏換算）と
を含むセメント組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低水セメント比の
コンクリートやモルタルに使用され、蒸気養生を施すこ
とによって高強度コンクリート製品等を得ることができ
るセメント組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＰＣ矢板やＰＣパイルをはじめと
して、各種コンクリート製品には１００Ｎ／ｍｍ²程度
の高い強度が要求されることが多くなった。そして、こ
のような高強度のコンクリート製品において、混練後の
強度発現性に優れることが強く望まれている。即ち、強
度発現性に優れるものであれば、蒸気養生後直ちに製品
として出荷することができ、結果として養生用のストッ
クヤードが不要化され短時間に低コストで高強度コンク
リート製品を製造することができる。このため、蒸気養
生により良好な強度発現性にて高強度コンクリート製品
を製造すべく種々の方策がとられており、具体的には次
のような方法が提案されている。

【０００３】セメント自体の短期強度を高くする。高圧の水蒸気雰囲気で高温養生することにより、強
度発現性を高める。水セメント比を低くすることでコンクリートの強度
を高める。この、のセメントの短期強度を高くするために用いら
れる短期強度が高いセメントとしては、早強ポルトラン
ドセメント、超早強ポルトランドセメント、ゼットセメ
ント等があるが、早強ポルトランドセメントや超早強ポ
ルトランドセメントでは、蒸気養生後の強度が十分に高
いとは言えず、脱型後の養生が必要である。また、ゼッ
トセメントは、短期強度は十分に発現するが、セメント
自体の価格が高く製品化が困難である。

【０００４】の如く、コンクリートを高圧の水蒸気雰
囲気下で高温養生することによって短期間に高い強度を
得ることができるが、この養生方法を採用するには、高
価なオートクレーブが必要であり、また、製品原価に対
するエネルギー費の割合が高く、結果として製品コスト
が高騰し、好ましくない。

【０００５】の水セメント比を低くすることでコンク
リートの強度を高めることができることは当業界におい
てよく知られている事実であるが、ポルトランドセメン
トを使用したコンクリートでは、水セメント比を小さく
するためには多量の高性能ＡＥ減水剤を使用する必要が
ある。しかし、高性能ＡＥ減水剤を多量に使用するとコ
ンクリートの凝結が異常に遅延し、蒸気養生の前置時間
が長くなるという欠点がある。また、水セメント比が低
いとコンクリートの流動性が失われ、型枠への投入が困
難となり、コンクリート自体の空隙が多くなり、この結
果として強度が低下するという問題もある。

【０００６】このようなことから、材料面からコンクリ
ートの流動性を確保し、水セメント比を低くする試みが
なされている。即ち、極微粒子状シリカのシリカフュー
ムを用いる方法である。

【０００７】シリカフュームは、フェロシリコン等の金
属シリコン製造時の副産物であり、その平均粒径は０．
１μｍ以下比表面積が２０ｍ²／ｇと非常に小さいもの
である。このシリカフュームは、コンクリート中ではセ
メント粒子同士の間隙に充填され、間隙内の水を排除
し、かつその形状からボールベアリング的な作用を奏す
ることでコンクリートの流動性を高め、水セメント比を
低くすることができる。更に、シリカフュームは、セメ
ント中のカルシウム分とともにポゾラン反応を起こし、
セメント硬化体の強度を高くする作用をも有している。

【０００８】しかしながら、水セメント比の低い状態で
上記のシリカフュームの作用を効率的に発揮させるため
には、やはり、高性能ＡＥ減水剤を多く使用する必要が
ある。高性能ＡＥ減水剤の多量使用は、上述の如くセメ
ントの凝結を遅延し、混練から蒸気養生開始までの時間
を延長して、製品完成までの時間を従に長くするため、
好ましくない。

【０００９】そこで、この欠点を克服するために、セメ
ント組成物にシリカフュームと共に石灰石粉末を添加す
ることがある（特開平８−２６７９３号公報）。特開平
８−２６７９３号公報に記載されるように、ポルトラン
ドセメント、シリカフューム、石灰石粉末で構成された
セメント組成物と高性能ＡＥ減水剤とを使用してコンク
リートを製造すると、凝結が遅延されることなく、水セ
メント比を２０％まで低くすることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−２６７９３号公報に記載されるセメント組成物で
も、なお、蒸気養生後の強度が十分ではなく、脱型直後
に出荷できる強度とはならないため、ストックヤードで
の養生が必要である。

【００１１】本発明は、上記従来の問題点を解決し、低
水セメント比で高強度コンクリート製品を製造すること
ができ、しかも、強度発現性に優れ、蒸気養生により１
００Ｎ／ｍｍ²以上の高強度を直ちに発現することがで
きるセメント組成物を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のセメント組成物
は、ポルトランドセメント５０〜８７重量％と、シリカ
フューム５〜２５重量％と、石灰石粉末３〜２５重量％
と、石膏５〜１５重量％（無水石膏換算）とを含むこと
を特徴とする。

【００１３】即ち、本発明者らは、シリカフューム及び
石灰石粉末を含むセメント組成物の蒸気養生強度を高め
るべく検討を重ねた結果、このセメント組成物に無水石
膏等の石膏類を所定割合で添加することにより蒸気養生
強度が飛躍的に増進することを見出し、本発明を完成さ
せた。

【００１４】なお、本発明で用いる石灰石粉末はブレー
ン値３０００ｃｍ²／ｇ以上であることが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００１６】本発明において、ポルトランドセメントと
は、ＪＩＳＲ５２１０で規定するところのポルトランド
セメントであり、普通ポルトランドセメント、早強ポル
トランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸
熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメン
ト等が含まれるが、早期強度の発現性の面から早強ポル
トランドセメント、超早強ポルトランドセメント等が特
に望ましい。また、高炉セメント、フライアッシュセメ
ント、シリカセメント等の混合セメントを用いることも
可能である。

【００１７】本発明に用いられるシリカフュームは、フ
ェロシリコン等の珪化金属を製造する際に副産物として
得られるものであり、粒径が０．１μｍ以下、比表面積
が平均して２０ｍ²／ｇと非常に細かいものである。シ
リカフュームは、入手可能な態様として粉状、顆粒状、
スラリー状があるが、本発明においては、この全ての態
様のものを使用しうる。

【００１８】粉状のシリカフュームであれば、他のすべ
ての構成材料と同時に混合してセメント組成物とするこ
とができる。また、一部の構造材料と混合して混合粉を
作製し、この混合粉と他の構成材料を混合してセメント
組成物とすることもできる。更に、コンクリート又はモ
ルタル等を混練する際に水や骨材等と同時に混練するこ
ともできる。

【００１９】顆粒状のシリカフュームは、他の構成材料
と均一に混合するのは困難であるので、コンクリートの
混練時に骨材等の他の材料と同時に投入して混合するよ
うにすることも可能である。スラリー状のシリカフュー
ムも顆粒状のものと同様の使用形態が可能である。

【００２０】本発明に用いられる石灰石粉末は、比表面
積が小さくブレーン値が３０００ｃｍ²／ｇ未満である
と、凝結を促進する効果が小さいことから、ブレーン値
が３０００ｃｍ²／ｇ以上の微粉であることが望まし
い。この比表面積の上限は特にないが１００００ｃｍ²
／ｇを超えると、凝結促進効果には大きな差異はないに
もかかわらず、粉砕に多くのエネルギーを必要とし、コ
スト向上を引き起こすため好ましくない。

【００２１】本発明に用いられる石膏類としては特に制
限はなく、二水石膏、半水石膏、無水石膏等を用いるこ
とができるが、特に不溶性の無水石膏を好適に用いるこ
とができる。

【００２２】本発明のセメント組成物のポルトランドセ
メントの含有率は５０〜８７重量％である。ポルトラン
ドセメントの割合が５０重量％未満であるとセメント組
成物自体の強度が低下し、８７重量％を超えるとセメン
ト以外の構成材料をその効果を発揮するほどに添加する
ことができなくなる。

【００２３】本発明のセメント組成物のシリカフューム
の含有率は５〜２５重量％である。シリカフュームが５
重量％未満であると、本発明のセメント組成物をコンク
リート又はモルタル等として使用した場合に水セメント
比を十分に下げることができず、また、２５重量％を超
えるとコンクリート又はモルタル等が高粘稠となりハン
ドリングが困難となる。

【００２４】本発明のセメント組成物の石灰石粉末の含
有率は３〜２５重量％である。石灰石粉末が３重量％未
満であると凝結時間を短くする効果が小さくなり、２５
重量％を超えるとコンクリート等の強度がかえって低下
する。

【００２５】本発明のセメント組成物は、石膏を無水石
膏換算で５〜１５重量％含む。この含有量が５重量％未
満であると蒸気養生強度を高くする効果が小さく１５重
量％を超えると蒸気養生強度を上げる効果がかえって小
さくなり、また、硬化後のコンクリート等に亀裂が入る
恐れがある。

【００２６】このような本発明のセメント組成物は、そ
れぞれの構成材料を秤量した上で混合して作製すること
ができる。この場合、すべての構成材料を一度に混合し
ても良く、一部の構成材料のみを予め混合した後、残部
の構成材料を混合するようにすることもできる。また、
コンクリート又はモルタル等の混練時にそれぞれの構成
材料の所定量を秤量し、これを水等と同時に混合するこ
とによって調製することもできる。更には、一部の構成
材料を先に混合し、残りを上記混練時に追加添加するこ
とも可能である。即ち、本発明のセメント組成物は必ず
しも予め混合された混合粉体として提供される必要はな
く、コンクリート又はモルタル等として混練されたとき
に所定の混合割合で各構成材料が含まれていれば良い。

【００２７】いずれの混合形態にあっても、各構成材料
が高度に均一に混合されていることが重要である。即
ち、各構成材料が均一に混合されていないと、コンクリ
ート又はモルタルとしたときにマトリックス部分が不均
一となり、シリカフューム、石灰石、石膏等の本発明の
必須構成材料の各々が有効にその作用効果を発揮するこ
とはできなくなる。従って、シリカフュームは前述の如
く非常に細かく、他の構成材料と均一に混合され難いも
のであるため、特に、シリカフュームの均一混合性を十
分に高めることが重要である。

【００２８】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００２９】なお、以下の実施例及び比較例において、
セメント組成物用材料及びコンクリート用材料として用
いたものは次の通りである。

【００３０】［セメント組成物用材料］ポルトランドセメント：普通ポルトランドセメント（三菱マテリアル（株）製）早強ポルトランドセメント（三菱マテリアル（株）製）中庸熱ポルトランドセメント（三菱マテリアル（株）
製）シリカフューム：エルケム社製「９４０Ｕ」（比重２．３６，ＢＥＴ比表
面積２０．５ｍ²／ｇ）石灰石粉末：石灰石粉末Ａ：純度９８．５％以上，ブレーン値５３４
０ｃｍ²／ｇ石灰石粉末Ｂ：純度９８．５％以上，ブレーン値２９０
０ｃｍ²／ｇ石膏： II型無水石膏半水石膏二水石膏［コンクリート用材料］細骨材：木更津産山砂（比重２．６３，吸水率１．
７７％）粗骨材：八王子産砕石（最大寸法２０ｍｍ，比重
２．６８，吸水率０．８３％）高性能ＡＥ減水剤：ポリカルボン酸系混練水：水道水セメント、シリカフューム、石灰石粉末及び石膏を表１
に示す配合で秤量し、スキ型ショベル羽根式高速混合機
にて混合してセメント組成物を得た。このセメント組成
物を用いてコンクリートを混練した。コンクリートの混
練は容量５０リットルの水平２軸型強制練りミキサーを
用い、下記配合で行った。混練に当っては、粗骨材、セ
メント組成物、細骨材の順にミキサーに投入し、３０秒
間空練りした後、水と高性能ＡＥ減水剤を投入して、９
０秒間本練りを行った。

【００３１】混練が終わったコンクリートは２０ｃｍ×
１０ｃｍφの型枠に入れ、テーブルバイブレーターで締
め固めを行った後、前置時間２．０時間、温度上昇１５
℃／時間、最高温度６５℃最高温度持続４時間で蒸気養
生し、養生終了後は養生槽内で９時間放冷した。

【００３２】［コンクリートの基本配合］水／セメント組成物：２７．６％細骨材比：４０．０％高性能ＡＥ減水剤：０．９％（対セメント組成物）各材料の単位量（ｋｇ／ｍ³）セメント組成物：５００水：１３８細骨材：７０９粗骨材：１１０４上記条件での放冷後、コンクリートを型枠から取り出
し、ＪＩＳＲ１１０８によって圧縮試験を行い、結果を
表１に示した。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１より、本発明のセメント組成物を用い
たコンクリートは、強度発現性に優れ、蒸気養生後の強
度が１００Ｎ／ｍｍ²以上の高強度品であることがわか
る。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のセメント組
成物によれば、低水セメント比で高強度コンクリート製
品を製造することができ、しかも、強度発現性に優れ、
蒸気養生により１００Ｎ／ｍｍ²以上の高強度を直ちに
発現することができるセメント組成物を提供することが
できる。このため、本発明によれば、高強度コンクリー
ト製品を短期間で安価に提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 111:20 (72)発明者村田浩三埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社セメント研究所内 (72)発明者末永博茂埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社セメント研究所内Ｆターム(参考） 4G012 PA28 PB04 PB08 PB11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポルトランドセメント５０〜８７重量％
と、シリカフューム５〜２５重量％と、石灰石粉末３〜
２５重量％と、石膏５〜１５重量％（無水石膏換算）と
を含むことを特徴とするセメント組成物。
【請求項２】石灰石粉末のブレーン値が３０００ｃｍ
²／ｇ以上であることを特徴とする請求項１に記載のセ
メント組成物。