JP2001261398A - セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents

セメント混和材及びセメント組成物

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JP2001261398A JP2000080443A JP2000080443A JP2001261398A JP 2001261398 A JP2001261398 A JP 2001261398A JP 2000080443 A JP2000080443 A JP 2000080443A JP 2000080443 A JP2000080443 A JP 2000080443A JP 2001261398 A JP2001261398 A JP 2001261398A
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実 盛岡
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康宏 中島
Takayuki Higuchi
隆行 樋口
Mitsuo Takahashi
光男 高橋
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    • C04B22/00Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02Treatment
    • C04B20/04Heat treatment

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混和率が少なくても優れた膨張性能を付与
し、貯蔵期間中に風化し難い耐風化抵抗性が良好なセメ
ント混和材及びセメント組成物を提供すること。 【解決手段】 CaO原料、Fe23原料、SiO2原料
及びCaSO4原料を熱処理して得られる物質であっ
て、遊離石灰、カルシウムフェライト、カルシウムシリ
ケート及び無水セッコウを含有してなるセメント混和材
であり、遊離石灰含有量が30%以上であることを特徴
とする該セメント混和材であり、セメントと、該セメン
ト混和材とを含有してなるセメント組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に、土木・建築
業界において使用されるセメント混和材及びセメント組
成物に関する。
【0002】
【従来の技術】セメントは安価でしかも、大きなコンク
リート構造物を任意の形に造れる優れた材料である。更
に、セメント混和材を併用することによって、構造物の
強度や耐久性を向上させることが可能である。此までに
セメント混和材は数多く提案されているが、最も使用さ
れているものとしては、コンクリートに膨張性を付与す
るセメント混和材がある。ここで、コンクリートとは、
セメント、モルタル及びコンクリートを総称するもので
ある。
【0003】コンクリート構造物に膨張性を付与するセ
メント混和材としては、例えば、カルシウムサルホアル
ミネート系と生石灰系に大別される。最近では、遊離石
灰含有量の多いカルシウムサルホアルミネート系膨張材
も提案されている。生石灰は水和活性が極めて高く、生
石灰そのものをセメントに混和しても効果的な膨張性を
付与することができない。すなわち、セメントがまだ固
まらない時期に水和してしまうために、膨張力が有効に
作用しないためである。そこで、従来の石灰系膨張材
は、他の水硬性化合物と焼結させることによって遊離石
灰の反応を適切な時期にコントロールするものである。
石灰系膨張材の具体例としては、例えば、遊離石灰−カ
ルシウムフェライト系、遊離石灰−無水セッコウ系、遊
離石灰−CaF2系(特公昭48-9448号公報)、遊離石灰
−カルシウムシリケート−間隙質系(特公昭53-13650号
公報)、遊離石灰−カルシウムシリケート−無水セッコ
ウ系(特公昭56-23936号公報)、遊離石灰−カルシウム
シリケート−間隙質−無水セッコウ系(特公昭53-31170
号公報)、遊離石灰−C3A−無水セッコウ系(特公昭6
2-61548号公報)が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の膨張材は耐風化抵抗性に劣り、貯蔵期間中に風化して
膨張性能の低下を生じやすいものであった。また、最近
では膨張性を付与するセメント混和材に要求される性能
は益々高まってきている。即ち、混和率が少なくても優
れた膨張性能を付与できるセメント混和材の開発が待た
れているのが実状である。そこで、本発明者らは、この
ような状況を鑑み種々検討した結果、前記課題を解消で
きるセメント混和材が得られることを知見し、本発明を
完成するに至った。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、CaO
原料、Fe23原料、SiO2原料及びCaSO4原料を
熱処理して得られる物質であって、遊離石灰、カルシウ
ムフェライト、カルシウムシリケート及び無水セッコウ
を含有してなるセメント混和材であり、遊離石灰含有量
が30%以上であることを特徴とする該セメント混和材
であり、セメントと、該セメント混和材とを含有してな
るセメント組成物である。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0007】本発明のセメント混和材は、CaO原料、
Fe23原料、SiO2原料及びCaSO4原料を混合し
て熱処理することによって製造され、遊離石灰、カルシ
ウムフェライト、カルシウムシリケート及び無水セッコ
ウを含有してなる。遊離石灰、カルシウムフェライト、
カルシウムシリケート及び無水セッコウを別々に合成し
て混合したものでは、本発明の効果は得られない。それ
ぞれの化合物の割合は、特に限定されるものではない
が、遊離石灰含有量は、30%以上が好ましく、40%
以上がより好ましい。遊離石灰含有量が30%未満で
は、優れた膨張性能が得られない場合がある。また、カ
ルシウムフェライトの含有量は、5〜25%が好まし
く、10〜20%がより好ましい。カルシウムシリケー
トの含有量は、5〜25%が好ましく、10〜20%が
より好ましい。無水セッコウ含有量は、40%以下が好
ましく、10〜30%がより好ましい。無水セッコウ含
有量が40%を超えると、製造時に発生するSOXが多
くなるばかりでなく、優れた膨張性能が得られない場合
がある。なお、本発明における%、部は、質量単位を表
す。
【0008】本発明の遊離石灰は、通常、f−CaOと
表されるものである。本発明のカルシウムフェライトと
は、特に限定されるものではないが、その具体例として
は、CaOをC、Fe23をFで表すと、C2F及びC
Fが挙げられる。本発明のカルシウムシリケートとは、
特に限定されるものではないが、その具体例としては、
CaOをC、SiO2をSで表すと、C3S、C2S及び
CSが挙げられる。
【0009】本発明のセメント混和材を製造する際に使
用される原料は、CaO原料としては、石灰石や消石灰
等が挙げられ、Fe23原料としては、各種カラミや圧
延スケール等の産業副産物や工業用の各種酸化鉄等が挙
げられ、SiO2原料としては、珪石、硅砂及び粘土等
が挙げられ、CaSO4原料としては、二水セッコウ、
半水セッコウ及び無水セッコウ等が挙げられる。
【0010】熱処理方法としては、ロータリーキルンや
電気炉等を使用することによって行うことができ、熱処
理温度は1100〜1600℃であり、1300〜15
00℃程度の範囲が好ましく、1300〜1400℃程
度がより好ましい。1100℃未満では、得られたセメ
ント混和材の膨張性能が十分でない場合があり、160
0℃を超えると揮散するSOXが多くなり環境負荷が大
きくなるため好ましくない。
【0011】本発明のセメント混和材中に存在する不純
物は、その総量が本発明の目的を実質的に阻害しない範
囲、例えば、10%程度以下であることが好ましい。不
純物の具体例としては、Al23、TiO2、Na2O、
2O、MgO、B23、P25、フッ素化合物、塩素
化合物等が挙げられる。
【0012】本発明のセメント混和材の粒度は、特に限
定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積で1
500〜6000cm2/gが好ましく、2500〜4
000cm2/gがより好ましい。1500cm2/g未
満では、強度発現性が悪くなる場合があり、6000c
2/gを超えると優れた膨張性能が得られない場合が
ある。
【0013】本発明のセメント混和材の配合量は、特に
限定されるものではないが、通常、セメントとセメント
混和材からなるセメント組成物100部中、3〜12部
が好ましく、5〜9部がより好ましい。3部未満では本
発明の効果が十分に得られない場合があり、12部を超
えて使用すると、強度発現性が悪くなる場合がある。
【0014】本発明に係るセメントとしては、普通、早
強、超早強及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、
これらポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッ
シュ、及びシリカを混合した各種混合セメント、低熱セ
メント、石灰石粉末等を混合したフィラーセメント、並
びにアルミナセメント等が挙げられ、これらのうちの1
種又は2種以上が使用可能である。
【0015】本発明では、本発明のセメント混和材とセ
メントに、砂、砂利等の骨材の他に、減水剤、AE減水
剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、消泡剤、増粘剤、
防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、高分子エマルジョン、凝
結調整剤、セメント急硬材、ベントナイトやゼオライト
等の粘土鉱物、ハイドロタルサイト等のイオン交換体等
のうちの1種又は2種以上を、本発明の目的を実質的に
阻害しない範囲で使用することが可能である。
【0016】本発明において、各材料の混合方法は、特
に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に
混合しても良いし、予め一部を、或いは全部を混合して
おいても差し支えない。混合装置としては、既存の如何
なる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オム
ニミキサ、ヘンシェルミキサ、V型ミキサ及びナウタミ
キサ等の使用が可能である。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例に基づいて説明する。
【0018】実施例1 表1に示す各々の化学組成になるように、CaO原料、
Fe23原料、SiO 2原料及びCaSO4原料を混合
し、電気炉で1350℃、2時間熱処理することによっ
て表1に示すような様々な化学組成の物質を作製し、ブ
レーン比表面積3000〜3500cm2/gに粉砕し
てセメント混和材とした。また、各セメント混和材の構
成化合物を粉末X線回折法(XRD)により同定し、結
果を表1に併記した。これらの結果をもとに、各セメン
ト混和材の化合物組成を算出し、結果を表2に示した。
次に、これらセメント混和材を用いて膨張試験を実施し
た。セメントとセメント混和材からなるセメント組成物
100部中、セメント混和材を7部使用し、水/セメン
ト組成物比が50%、セメント組成物/砂比が1/3の
モルタルを調製して膨張率の測定を行った。また、セメ
ント混和材の耐風化抵抗性を評価し、結果を表3に示し
た。
【0019】<使用材料> セメント:市販普通ポルトランドセメント 水:水道水 砂:ISO679準拠の標準砂、比重2.62 CaO原料:試薬1級炭酸カルシウム Fe23原料:試薬1級酸化第二鉄 SiO2原料:試薬1級二酸化ケイ素 CaSO4原料:試薬1級無水セッコウ
【0020】<測定方法> 膨張率:JIS A 6202 Bに準じて測定。 風化抵抗性:各膨張材3gをスチロールビン(30cc容
量)に入れ、20℃、相対湿度70%の環境試験室内に
暴露放置し、3日後の強熱減量を測定した。強熱減量は
1000℃で30分間熱処理した際の減量より求めた。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】表1、表2より、本発明のセメント混和材
は、遊離石灰、カルシウムフェライト、カルシウムシリ
ケート及び無水セッコウを含有していることが示され
る。表3より、本発明のセメント混和材は、従来の遊離
石灰−無水セッコウ系(実験No.1-9)、遊離石灰−カル
シウムフェライト系(実験No.1-10)及び遊離石灰−カ
ルシウムシリケート系(実験No.1-11)と比べ、膨張率
が大きく優れた膨張性能を有し、且つ、強熱減量が少な
く耐風化抵抗性が良好であることが判る。また、遊離石
灰、カルシウムフェライト、カルシウムシリケート及び
無水セッコウを別々に合成し混合したもの(実験No.1-1
2)では、本発明の効果が得られないことが判る。
【0025】実施例2 実施例1のセメント混和材Eを使用し、セメント組成物
100部中の膨張材の配合量を表4に示すように変え、
圧縮強度を測定したこと以外は、実施例1と同様に行っ
た。結果を表4に併記する。
【0026】<測定方法> 圧縮強度:JIS R 5201に準じて測定。
【0027】
【表4】
【0028】表4より、本発明のセメント混和材を添加
すると膨張率が大きく、配合量が増加するにつれて膨張
率が増加することが判る。
【0029】
【発明の効果】本発明に依れば、混和率が少なくても優
れた膨張性能を付与し、貯蔵期間中に風化し難い耐風化
抵抗性が良好なセメント混和材、及びセメント組成物が
得られる。
フロントページの続き (72)発明者 樋口 隆行 新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内 (72)発明者 高橋 光男 新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内 Fターム(参考) 4G012 PA11 PB06 PB11

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CaO原料、Fe23原料、SiO2原料
    及びCaSO4原料を熱処理して得られる物質であっ
    て、遊離石灰、カルシウムフェライト、カルシウムシリ
    ケート及び無水セッコウを含有してなるセメント混和
    材。
  2. 【請求項2】 遊離石灰含有量が30%以上であること
    を特徴とする請求項1のセメント混和材。
  3. 【請求項3】セメントと、請求項1又は2のセメント混
    和材とを含有してなるセメント組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002226243A (ja) * 2001-01-29 2002-08-14 Denki Kagaku Kogyo Kk 膨張材及びセメント組成物
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