JP2002121053A - セメント、コンクリート混和材及びその製造方法 - Google Patents

セメント、コンクリート混和材及びその製造方法

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千里 山本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】フレッシュコンクリートの流動性を向上させる
とともに、水和熱の低減による温度ひび割れを抑え、硬
化コンクリートの長期強度を増進させ、水密性の向上、
アルカリ骨材反応の抑制、化学抵抗性の向上を図って良
質のコンクリートを得るようにする。 【解決手段】天然スレート、粘板岩などの扁平破砕性を
備える岩石を破砕して、所要の微粉粒度の微粒子からな
る混和材を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は天然スレートの微粒
子からなる混和材をセメントに混和したり、コンクリー
トに所定の量を混和することにより、フレッシュコンク
リートの流動性の向上、水和熱の低減による温度ひび割
れの抑制、硬化コンクリートの長期強度の増進、水密性
の向上、アルカリ骨材反応の抑制、化学抵抗性の向上な
ど、良質のコンクリートを製造するために使用する混和
材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】各種の構造物に使用し
ている現在のコンクリートには施工性や特性などから以
下の欠点が挙げられている。まず、フレッシュコンクリ
ートの流動性を得るため単位水量を大きくすれば、セメ
ントの凝結以前にセメント粒子や骨材が沈降し、水が浮
く現象であるブリーディングが発生してコンクリート内
部の均一性が損なわれるようになる。つぎに、コンクリ
ートが硬化する過程でセメントと水の反応による水和熱
が発生し、ダムコンクリートのようなマスコンクリート
では、冷却時におけるコンクリート内部の温度勾配によ
り、温度ひび割れ発生の可能性が高くなるという欠点が
ある。
【０００３】また、コンクリートの強度発現は比較的早
期において顕著であるが、長期にわたる強度の増進は僅
かであることも欠点である。コンクリートの水密性はセ
メントと水との配合によって異なり、流動性を得るため
に単位水量を大きくした場合には、水密性が損なわれ、
耐久性が低下する。コンクリートにはアルカリ骨材反応
が生じる場合がある。このアルカリ骨材反応は反応性の
骨材とセメントなどのアルカリによる化学反応であり、
反応によって骨材が膨張し、コンクリートに有害なひび
割れをもたらすことがある。さらに構造物の環境によっ
ては躯体を構成するコンクリートが酸や塩類などによっ
て化学的に侵食される場合があり、著しく膨張して破壊
に至る危険性が問題視されている。そこで、本発明は上
記事情に鑑み、各欠点を補うことができるセメント、コ
ンクリートの混和材及びその製造方法を提供することを
目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を考慮
してなされたもので、天然スレート、粘板岩などの扁平
破砕性を備える岩石を破砕して所要の微粉粒度とした微
粒子からなるものであることを特徴とするセメント、コ
ンクリート混和材を提供して、上記課題を解消するもの
である。また、もう一つの発明は、天然スレート、粘板
岩などの扁平破砕性を備える岩石を破砕して、所要の微
粉粒度の微粒子からなる混和材を形成することを特徴と
するセメント、コンクリート混和材の製造方法であり、
このセメント、コンクリート混和材の製造方法を提供し
て、上記課題を解消するものである。
【０００５】
【作用】本発明において、扁平破砕性を備える岩石を破
砕し、１００メッシュ程度より細かくした微粒子からな
るセメント、コンクリート混和材は、所定の量をセメン
トに混和したものを用いてコンクリートを形成すること
で、或いはコンクリート形成に際してこの混和材を混和
させるようにすることで、フレッシュコンクリートの流
動性が高まり、同一のスランプであれば、単位水量を減
らすことができ、ブリーディングが低減されて、コンク
リートはより均一になる。また、従来ではセメントの水
和反応により水和熱が発生して温度ひび割れの原因とな
るが、上記混和材を使用すれば、使用量に見合って水和
熱が低下し、温度ひび割れの発生を抑制できる。
【０００６】天然スレートなどの扁平破砕性を備える岩
石には珪酸分が含まれ、セメントの水和によって生じる
水酸化カルシウムと化合してカルシウムシリケート水和
物を生成するポゾラン反応によって硬化コンクリートの
長期強度を高める。また、本混和材の混和によるブリー
ディングの低減、ポゾラン反応に伴う硬化コンクリート
の組織の緻密化などは、硬化コンクリートの水密性を向
上させ、化学的侵食作用に対する抵抗性も高める。さら
に、本混和材の混和によってセメントの使用量を低減す
れば、コンクリート中のアルカリ分が少なくなり、アル
カリ骨材反応が抑制される。
【０００７】
【表１】
【０００８】表１に示されているように、セメントの一
部を本発明の混和材で置き換え、フレッシュコンクリー
トのスランプがほぼ同一となる場合の使用水量を求め
た。混和材の混和割合が増大するに従って水量が減少し
ており、混和材を混和することで、フレッシュコンクリ
ートの流動性を高めることが確認できた。
【０００９】
【表２】
【００１０】表２に示すようにセメントの一部を本混和
材で置き換え、硬化コンクリートの材齢１週および材齢
４週における圧縮強度を測定した。材齢１週の場合、混
和材の混和割合が増大するほど、圧縮強度は小さくなっ
ており、これは強度を支配する水セメント比が大きくな
るためであって、当然の結果と言える。材齢４週におい
ても、混和材の混和割合が大きいほど、強度は低くなっ
ているが、混和割合が５％および１０％の場合には、基
準となる混和割合０％に比べ大きな強度を示しており、
ポゾラン反応による強度増進の効果であると推察され
る。混和割合が１５％および２０％の場合であっても、
基準に迫る強度となっており、４週より材齢が長くなれ
ば、基準を上回る強度となることが期待できる。そして
強度の増進は、硬化コンクリートの組織の緻密化を示し
ており、耐久性も向上する。
【００１１】
【表３】
【００１２】ＪＩＳ Ａ ６１０７の防水規格に従い、
表３に示すように硬化コンクリートの吸水性及び透水性
を求めた。混和材の混和割合が増大するほど、吸水率お
よび透水率が低下し、水密性が増す。これは硬化コンク
リートの組織が緻密になるためであり、耐久性も向上す
ることが分かる。
【００１３】上記混和材は天然スレートの微粒子を用い
たものであり、その成分を以下に表４として示す。
【００１４】
【表４】
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明のセメント、コンクリート
混和材は、その原料として天然スレートや粘板岩などの
扁平破砕性を備える岩石が使用され、特に天然スレート
が以下の理由により良好に使用できる。天然スレート鉱
山に現在堆積している廃材、廃石は日本では岩手県、宮
城県の旧鉱山に約７００万トン、海外ではスペイン・ガ
リシア州各鉱山に約８０００万トン、イギリス・ウエー
ルズ州各鉱山に約５０００万トンあり、前記海外二カ国
の各鉱山で毎年１００万トンから１５０万トンの廃材、
廃石が新たに発生している。よって、混和材の原料とし
てこの廃材、廃石を有効に利用できる。
【００１６】混和材を形成するにあたっては、天然スレ
ート原石をホッパーに投入してホッパー下部から振動フ
ィーダにより引き出して一次破砕機に入れる。一次破砕
機として、シングル、トッグル・クラッシャを使用して
１００ミリ以下に破砕して、ベルトコンベアにより中間
破砕物を別のホッパーに入れる。
【００１７】ホッパーの下部から上記中間破砕物を振動
フィーダにより引き出し、これを竪型回転遠心砕塊装置
（オートフォールミル）に投入して、１００メッシュ程
度より細かい微粒子を形成する。天然スレートは扁平に
剥離する特性がある岩石で、前記オートフォールミルに
投入すると回転遠心力により、その扁平側面に直角に強
い破砕力が加わり、その衝撃により更に微粒子に破砕さ
れる。この作用が高速回転により中間破砕物である天然
スレートに働くことによって、中間破砕物を１００メッ
シュ程度より細かい微粒子とし、これが混和材となる。
なお、微粒子を捕集して分級する方法としては、例えば
サイクロン・エアーセパレータを使用することができ、
所定の微粉粒子に分級して製品とする。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の混和材を
混和させることでフレッシュコンクリートの流動性が高
まるとともに、温度ひび割れが抑制されるようになる。
また、硬化コンクリートの長期強度の増進がなされると
ともに、水密性が向上して良質なコンクリート構造物が
得られるようになる。さらに、アルカリ骨材反応を抑制
し、化学抵抗性が向上するコンクリートを製造できるよ
うになるなど、実用性に優れた効果を奏するものであ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】天然スレート、粘板岩などの扁平破砕性を
    備える岩石を破砕して所要の微粉粒度とした微粒子から
    なるものであることを特徴とするセメント、コンクリー
    ト混和材。
  2. 【請求項２】天然スレート、粘板岩などの扁平破砕性を
    備える岩石を破砕して、所要の微粉粒度の微粒子からな
    る混和材を形成することを特徴とするセメント、コンク
    リート混和材の製造方法。
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