JP2002003249A - セメント混和材、セメント組成物、及び高流動セメントコンクリート - Google Patents
セメント混和材、セメント組成物、及び高流動セメントコンクリートInfo
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Abstract
く、かつ強度発現性が大きい高流動セメントコンクリー
トとすることができる土木・建築業界において使用され
るセメント混和材、セメント組成物、及び高流動セメン
トコンクリートを提供すること。 【解決手段】 徐冷スラグと、無水石膏及び/又はシリ
カ質微粉末を含有してなるセメント混和材、該徐冷スラ
グのブレーン比表面積が4,000cm2/gを超える該セメント
混和材、徐冷スラグのガラス化率が30%以下である該セ
メント混和材、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、及び該セメント組成物を配合
してなる高流動セメントコンクリートを構成とする。
Description
業界において使用されるセメント混和材、セメント組成
物、及び高流動セメントコンクリートに関する。なお、
本発明ではセメントペースト、モルタル、及びコンクリ
ートを総称してセメントコンクリートという。また、本
発明における部や%は特に規定しない限り質量基準で示
す。
全産業に占める土木・建設業の割合は極めて大きく、環
境負荷の低減が切望されている。
能は多様化しており、施工の合理化を目的として、締固
めを必要とせず、自己充填性を有する高流動コンクリー
トが種々提案されている(JCI超流動コンクリート研究
委員会報告書I及びII等)。高流動コンクリートでは結
合材量が少ないと材料分離が生じやすくなるため、通
常、500kg/m3程度以上の単位結合材量を有している。し
かしながら、単位結合材量の多い高流動コンクリートは
水和発熱量が大きく、環境負荷も大きいという課題があ
った。
微粉末を結合材の一部と置き換えて使用した高流動コン
クリートが提案された(特開平05−319889号公報)。石
灰石微粉末はほとんど水硬性を示さないため、材料分離
抵抗性のみを与えて余計な水和熱を生じないという利点
を有している。しかしながら、資源の少ない我が国にと
って石灰石は貴重な天然資源であり、単にコンクリート
に混和するだけの利用は資源の枯渇につながることか
ら、工業原料としてもっと有効に利用するべきであると
の声も多いものであった。
れる高炉スラグはコンクリート分野では広範に利用され
ている。
炉水砕スラグと、徐冷されて結晶化した徐冷スラグに大
別される。このうち、高炉水砕スラグはアルカリ潜在水
硬性を有しており、セメントと同程度、もしくは、それ
以上に細かく粉砕したものを高炉セメントの原料として
利用している。ガラス化した高炉水砕スラグはセメント
クリンカーに多量に混和しても長期強度は低下しないと
いう優れた潜在水硬性を有していることから、高強度コ
ンクリートや高流動コンクリートなど様々な分野での研
究がなされている。しかしながら、ガラス化した高炉水
砕スラグは強度発現性を示す反面、それに伴う水和発熱
と自己収縮が大きくなるという課題を有していた。水和
発熱はひび割れを誘起する要因であるため、耐久的な鉄
筋コンクリート構造物を構築する上で好ましくない現象
である。
はバラスとも呼ばれ、水硬性を示さないものである。そ
のため、今日まで路盤材、セメント原料、あるいは、コ
ンクリート用骨材としての利用など、比較的消極的な使
い方しかされていなかった。
/gを超えるように粉砕した徐冷スラグを高流動セメント
コンクリートへ適用すると、材料分離抵抗性に優れ、か
つ、水和熱の少ない高流動セメントコンクリートができ
ることを見出している。しかしながら、前述のように徐
冷スラグは水硬性を示さないことから、高炉水砕スラグ
に比べて強度発現性が小さく、高強度が要求される用途
には向かないという課題があった。
べく、さらに種々の検討を重ねた結果、特定のセメント
混和材を使用することで、材料分離抵抗性等の性能を保
持しつつ、強度発現性が大きい高流動セメントコンクリ
ートが得られるという知見を得て本発明を完成するに至
った。
ラグと、無水石膏及び/又はシリカ質微粉末を含有して
なるセメント混和材であり、該徐冷スラグのブレーン比
表面積が4,000cm2/gを超える該セメント混和材であり、
徐冷スラグのガラス化率が30%以下である該セメント混
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り、該セメント組成物を配合
してなる高流動セメントコンクリートである。
ーン比表面積を有する、徐冷されて結晶化した高炉スラ
グである。徐冷スラグの成分は高炉水砕スラグと同様の
組成を有しており、具体的には、SiO2、CaO、Al2O3、及
びMgO等を主要な化学成分とし、その他、TiO2、MnO、Na
2O、S、Cr2O3、P2O5、及びFe2O3等が含有されている。
徐冷スラグのブレーン比表面積(以下、ブレーン値とい
う)は4,000cm2/gを越えるものが好ましく、5,000cm2/g
以上がより好ましい。ブレーン値が4,000cm2/g以下では
材料分離抵抗性が得られない場合がある。また、徐冷ス
ラグのガラス化率は30%以下が好ましく、10%以下がよ
り好ましい。ガラス化率が30%を超えると水和熱が大き
くなる場合がある。本発明でいうガラス化率(X)は、X
(%)=(1−S/S0)×100 として求められる。ここ
で、Sは粉末X線回折法により求められる徐冷スラグ中
の主要な結晶性化合物であるメリライト(ゲーレナイト
2CaO・Al2O3・SiO2とアケルマナイト2CaO・MgO・2SiO2の固
溶体)のメインピークの面積であり、S0は徐冷スラグ
を1,000℃で3時間加熱し、その後、5℃/分の冷却速
度で冷却したもののメリライトのメインピークの面積を
表す。徐冷スラグの使用量は特に限定されるものではな
いが、通常、セメントコンクリート配合において、100
〜400kg/m3が好ましく、200〜300kg/m3がより好まし
い。100kg/m3未満では粉体量が少なく、材料分離抵抗性
が小さい場合があり、400kg/m3を超えても、さらなる材
料分離抵抗性の増進は期待できない。
時に副生する無水石膏や天然に産出する無水石膏等があ
り、いずれも使用が可能である。石膏は、二水石膏、半
水石膏、及び無水石膏に大別されるが、本発明では無水
石膏が好ましく、二水石膏や半水石膏では良好な強度発
現性が得られない場合がある。無水石膏の粒度は特に限
定されるものではないが、通常、ブレーン値で3,000〜1
0,000cm2/gが好ましく、4,000〜8,000cm2/gがより好ま
しい。3,000cm2/g未満では強度発現性が充分でない場合
があり、10,000cm2/gを超えてもさらなる強度増進が期
待できない。無水石膏の配合割合は特に限定されるもの
ではないが、通常、セメントコンクリート配合におい
て、10〜50kg/m3が好ましく、20〜40kg/m3がより好まし
い。10kg/m3未満では強度発現性が充分でない場合があ
り、50kg/m3を超えて配合してもさらなる強度の増進が
期待できない。
冷スラグと単独に、また、無水石膏と使用することが強
度発現性の面から好ましい。シリカ質微粉末は特に限定
されるものではないが、その具体例としては、金属シリ
コンやフェロシリコンなどを製造する際に副生するシリ
カヒュームや、溶融シリカを製造する際に発生するシリ
カダストなどが挙げられる。シリカ質微粉末の粒度は特
に限定されるものではないが、通常、BET比表面積で
10〜30m2/gが好ましく、15〜25m2/gがより好ましい。10
m2/g未満では強度発現性が充分でない場合があり、30m2
/gを超えてもさらなる強度の増進が期待できない。シリ
カ質微粉末の配合量は特に限定されるものではないが、
通常、セメントコンクリート配合において、無水石膏と
シリカ質微粉末の合計で10〜100kg/m3の範囲で配合する
ことが好ましい。10kg/m3の未満では、強度発現性が充
分でない場合があり、100kg/m3を超えて配合してもさら
なる強度の増進が期待できない。
は、従来の振動締め固めを必要としない自己充填性を有
するセメントコンクリートを総称するものであり、特に
限定されるものではないが、例えば、流動性の指標とな
るスランプフロー値が650±50mm程度のコンクリート
で、かつ、材料分離を生じないものを指す。
減水剤、及び高性能AE減水剤等(以下、総称して減水
剤類という)を併用して高流動化することが可能であ
る。減水剤類は液状や粉末状のものが市販されており、
いずれも使用可能である。減水剤類は、ナフタレン系、
メラミン系、アミノスルホン酸系、及びポリカルボン酸
系に大別される。本発明では高流動性の発現性能や流動
性の保持性能の面で高性能AE減水剤を使用することが
好ましい。その具体例としては、例えば、ナフタリン系
としてはエヌエムビー社製商品名「レオビルドSP-9シリ
ーズ」、花王社製商品名「マイティ2000シリーズ」、及
び日本製紙社製商品名「サンフローHS-100」等が挙げら
れ、メラミン系としては日本シーカ社製商品名「シーカ
メント1000シリーズ」や日本製紙社製商品名「サンフロ
ーHS-40」などが挙げられ、アミノスルホン酸系として
は藤沢薬品工業社製商品名「パリックFP-200シリーズ」
などが挙げられ、ポリカルボン酸系としてはエヌエムビ
ー社製商品名「レオビルドSP-8シリーズ」、グレースケ
ミカルズ社製商品名「ダーレックススーパー100PHX」、
竹本油脂社製商品名「チューポールHP-8シリーズ」、及
び「チューポールHP-11シリーズ」等が挙げられる。本
発明ではこれらのうちの一種又は二種以上が使用可能で
ある。
通、早強、超早強、低熱、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、又はシリカを混合した各種混合セ
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
一種又は二種以上が使用可能である。
メント、減水剤、及び砂や砂利等の骨材の他に、従来、
高流動セメントコンクリートに用いられてきた、高炉水
砕スラグ微粉末、石灰石微粉末、及びフライアッシュ等
の混和材料、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、ベントナイト
等の粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイト等のアニオ
ン交換体等のうちの一種又は二種以上を、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。
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、あらかじめ一部を、あるいは全部を混
合しておいても差し支えない。
使用可能であり、例えば、強制二軸ミキサー、パン型ミ
キサー、傾胴ミキサー、オムニミキサー、ヘンシェルミ
キサー、V型ミキサー、及びナウターミキサー等の使用
が可能である。
する。
プフロー、断熱温度上昇量、及び材齢28日における圧縮
強度を測定した。なお、コンクリートのスランプフロー
値が650±50mmとなるように減水剤類の使用量を調整し
た。結果を表1に併記する。
社製、密度3.15g/cm3 水 :水道水 細骨材 :新潟県姫川産川砂、表乾密度2.62g/cm3 粗骨材 :新潟県姫川産砕石、表乾密度2.64g/cm3 減水剤類 :高性能AE減水剤、花王社製商品名「マイ
ティ3000S」、ポリカルボン酸系 徐冷スラグa:ブレーン値4,050cm2/g、ガラス化率5%
以下、密度3.00g/cm3 徐冷スラグb:ブレーン値3,500cm2/g、ガラス化率5%
以下、密度3.00g/cm3 徐冷スラグc:ブレーン値5,010cm2/g、ガラス化率5%
以下、密度3.00g/cm3 徐冷スラグd:ブレーン値4,050cm2/g、ガラス化率10
%、密度2.99g/cm3 徐冷スラグe:ブレーン値4,050cm2/g、ガラス化率30
%、密度2.96g/cm3 徐冷スラグf:ブレーン値4,050cm2/g、ガラス化率50
%、密度2.94g/cm3 混和材A :無水石膏、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.
96g/cm3 混和材B :シリカフューム、BET比表面積20m2/g、
密度2.20g/cm3 混和材C :混和材Aと混和材Bの等量混合粉砕品、ブ
レーン値6,000cm2/g、密度2.58g/cm3
ンクリート研究小委員会、自己充填型の高流動コンクリ
ートの試験方法(案)、スランプフロー試験方法のA法に
準拠。 断熱温度上昇量:東京理工社製の断熱温度上昇量測定装
置を用いて打設温度20℃の条件で測定。 材料分離 :目視により観察。材料分離が生じた場合は
×、やや材料分離が見られる場合は△、及び材料分離が
生じない場合は○で表示。 圧縮強度 :JIS A 1108、JIS A 1132、及びJIS A 1138
に準じて測定。
量200kg/m3として、混和材の種類と配合量を変えたこと
以外は実験例1と同様に行った。結果を表2に併記す
る。
により、材料分離抵抗性が大きく、水和発熱量が小さ
く、かつ強度発現性が大きい高流動セメントコンクリー
トとすることができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 徐冷スラグと、無水石膏及び/又はシリ
カ質微粉末を含有してなるセメント混和材。 - 【請求項2】 徐冷スラグがブレーン比表面積4,000cm2
/gを超える粒度のものであることを特徴とする請求項1
記載のセメント混和材。 - 【請求項3】 徐冷スラグがガラス化率30%以下のもの
であることを特徴とする請求項1又は2記載のセメント
混和材。 - 【請求項4】 セメントと、請求項1〜3のうちの一項
記載のセメント混和材とを含有してなるセメント組成
物。 - 【請求項5】 請求項4記載のセメント組成物を配合し
てなる高流動セメントコンクリート。
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