JP2002128559A - セメント組成物及びそれを用いた耐酸性セメント・コンクリート - Google Patents

セメント組成物及びそれを用いた耐酸性セメント・コンクリート

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 初期の強度発現性に優れ、耐酸性を有する、
土木・建築分野において使用されるセメント組成物及び
耐酸性セメント・コンクリートを提供すること。 【解決手段】 ポルトランドセメント10〜30部、高炉ス
ラグ20〜40部、フライアッシュ10〜35部、シリカフュー
ム10〜20部、及び硫酸塩１〜10部を含有するセメント組
成物、ポルトランドセメントのC3S含有量が60％以上で
ある該セメント組成物、フライアッシュの未燃炭素含有
量が５％以上である該セメント組成物、硫酸塩がセッコ
ウ類及び／又は硫酸アルミニウムである該セメント組成
物、並びに、該セメント組成物と必要に応じ骨材を含有
する耐酸性セメント・コンクリートを構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に、土木・建築
分野において使用されるセメント組成物及び耐酸性セメ
ント・コンクリートに関する。本発明のセメント・コン
クリートとは、セメントペースト、モルタル、コンクリ
ートを総称するものである。なお、本発明では特に限定
しない限り部や％は質量基準である。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、下水道管等に用い
られるセメント・コンクリート製管には耐酸性が求めら
れていた。しかしながら、セメント・コンクリートは強
アルカリ性であるために、耐酸性に劣る材料であった。
【０００３】このような課題を解決するために、セメン
ト・コンクリートが強アルカリ性を示す原因となってい
る水酸化カルシウムの生成量を著しく低減することがで
き、耐酸性を向上することができる、高炉スラグ、フラ
イアッシュ、あるいは、シリカフュームといったアルカ
リ潜在水硬性物質を混和したセメント組成物を使用する
ことが提案されている(特開2000−128618号公報)。しか
しながら、耐酸性に優れる、高炉スラグ、フライアッシ
ュ、あるいは、シリカフュームといったアルカリ潜在水
硬性物質を混和したセメント組成物を用いたセメント・
コンクリートは、初期の強度発現性に劣るという課題が
あった。
【０００４】一方、既に劣化している下水道管の維持・
管理は、補修を行いながら延命するしかないのが実状で
ある。このような場合、耐酸性のモルタルなどにより補
修を行うが、補修工事を行ってから下水道管を実用に供
するまでの期間は短ければ短いほど良く、長くても３日
程度であることが望まれる。具体的には、材齢３日で24
N/mm2以上の強度を発現していないと、水を流して実用
に供することはできない。したがって、このような用途
に求められるセメント・コンクリートには、初期強度発
現性に優れ、かつ、耐酸性にも優れることが求められ
る。
【０００５】本発明者は、これらの課題を解決すべく種
々の検討を重ねた結果、特定のセメント組成物を使用す
ることにより、前記課題が解決できるとの知見を得て本
発明を完成するに至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ポルト
ランドセメント10〜30部、高炉スラグ20〜40部、フライ
アッシュ10〜35部、シリカフューム10〜20部、及び硫酸
塩１〜10部を含有してなるセメント組成物であり、ポル
トランドセメントの3CaO・SiO2含有量が60％以上である
該セメント組成物であり、フライアッシュの未燃炭素含
有量が５％以上である該セメント組成物であり、硫酸塩
がセッコウ類及び／又は硫酸アルミニウムである該セメ
ント組成物であり、該セメント組成物と必要に応じ骨材
を含有してなる耐酸性セメント・コンクリートである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。
【０００８】本発明のセメント組成物は、ポルトランド
セメント10〜30部、高炉スラグ20〜40部、フライアッシ
ュ10〜35部、シリカフューム10〜20部、及び硫酸塩１〜
10部を含有してなるものである。本発明で使用するポル
トランドセメントとしては、普通、早強、超早強、中庸
熱、及び低熱の各種ポルトランドセメントが使用可能で
あるが、初期強度発現性が良好となることから、3CaO・
SiO2(以下、C3Sという)含有量が60％以上のポルトラン
ドセメントを使用することが好ましい。C3S含有量が60
％以上のポルトランドセメントとしては、市販の早強ポ
ルトランドセメントや超早強ポルトランドセメントなど
が挙げられる。ポルトランドセメント(以下、ポセとい
う)の使用量は、ポセ、高炉スラグ、フライアッシュ、
シリカフューム、及び硫酸塩からなるセメント組成物10
0部中、10〜30部である。10部未満では充分な初期強度
が得られない場合があり、30部を超えると耐酸性が悪く
なる場合がある。
【０００９】高炉スラグは、製鉄所より副生するもの
で、急冷されて非晶質化したものを粉砕して粉末化した
ものであり、2.80〜3.00程度の比重を有する。その比表
面積は、通常、ブレーン比表面積(以下、ブレーン値と
いう)で3,000〜9,000cm2/g程度のものが市販されてい
る。本発明では、いかなる粉末度を有する高炉スラグも
使用可能であるが、4,000〜8,000cm2/g程度のものが好
ましい。高炉スラグの使用量は、セメント組成物100部
中、20〜40部である。高炉スラグがこの範囲外では、優
れた強度発現性と優れた耐酸性が得られるという本発明
の効果が得られない場合がある。
【００１０】フライアッシュは、火力発電所から副生す
るもので、2.30〜2.50程度の比重を有し、シリカ分を多
く含む微粉末粒子である。その比表面積は、通常、ブレ
ーン値で3,000〜9,000cm2/g程度のものが市販されてい
る。本発明では、いかなる粉末度を有するフライアッシ
ュも使用可能であるが、3,500〜6,000cm2/g程度のもの
が好ましい。また、フライアッシュは石炭灰と呼ばれる
未燃炭素分を多く含むものも存在する。本発明では、特
に、未燃炭素含有量が多いものを使用することが好まし
く、未燃炭素含有量が５％以上のフライアッシュが好ま
しく、未燃炭素含有量が９％以上のフライアッシュを用
いることがより好ましい。フライアッシュの使用量は、
セメント組成物100部中、10〜35部である。フライアッ
シュがこの範囲外では、優れた強度発現性と優れた耐酸
性が得られるという本発明の効果が得られない場合があ
る。
【００１１】シリカフュームは、シリコンを製造する際
等に副生するもので、2.10〜2.30程度の比重を有するシ
リカ質の超微粒子である。その比表面積は、通常、ブレ
ーン値で10,000cm2/gを超え、100,000cm2/g程度のもの
が主流である。本発明では、いかなる粉末度を有するシ
リカフュームも使用可能であるが、10,000〜200,000cm2
/g程度のものが好ましい。シリカフュームの使用量は、
セメント組成物100部中、10〜20部である。シリカフュ
ームがこの範囲外では、優れた強度発現性と優れた耐酸
性が得られるという本発明の効果が得られない場合があ
る。
【００１２】硫酸塩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、例えば、無水セッコウ、半水
セッコウ、及び二水セッコウなどのセッコウ類、硫酸ア
ルミニウム、ミョウバン類、硫酸ナトリウムや硫酸カリ
ウムなどの硫酸アルカリ、重硫酸ナトリウムや重硫酸カ
リウムなどの重硫酸アルカリ、並びに、硫酸アンモニウ
ムなどの無機硫酸塩が挙げられ、これらのうちの一種又
は二種以上が使用可能である。そのうち、本発明の効果
が顕著であることから、セッコウ類及び／又は硫酸アル
ミニウムを使用することが好ましい。硫酸アルミニウム
には無水塩や含水塩が存在するが特に限定されるもので
はなく、いかなるものも使用可能である。硫酸塩の使用
量は、セメント組成物100部中、１〜10部である。１部
未満では優れた初期強度発現性が得られない場合があ
り、10部を超えると長期寸法安定性が悪くなる場合があ
る。
【００１３】骨材としては、細骨材及び／又は粗骨材が
使用できるが、主に細骨材と水とで練り混ぜられ、モル
タルとして利用されることが多い。骨材は、その主成分
で大別すると、SiO2を主成分とするケイ石系と、CaCO3
を主成分とする石灰石系に大別される。本発明では骨材
の種類は特に限定されるものではないが、耐酸性の観点
から、ケイ石系を使用することが好ましい。
【００１４】本発明で使用される水の量は、水／セメン
ト組成物比で25〜45％が好ましく、30〜40％がより好ま
しい。25％未満では粘性が強くなり、作業性が悪くなる
場合があり、45％を超えると初期強度発現性が悪くなる
場合がある。
【００１５】本発明のセメント組成物の粒度は特に限定
されるものではないが、通常、ブレーン値で3,000〜9,0
00cm2/gが好ましく、4,000〜7,000cm2/gがより好まし
い。3,000cm2/g未満では充分な強度発現性が得られない
場合があり、9,000cm2/gを超えてもさらなる効果の増進
が期待できないばかりか、これを用いた混練物の粘性が
強くなり、作業性が悪くなる場合がある。
【００１６】本発明では、本発明のセメント組成物や骨
材の他に、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、及び高
性能ＡＥ減水剤などの減水剤、流動化剤、ビニロン繊
維、アクリル繊維、及び炭素繊維等の繊維状物質、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、セメント膨張材、ベントナイト
などの粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイトなどのア
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。
【００１７】本発明では、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、あらかじめその一部、あるいは全部を混合
しておいても差し支えない。
【００１８】混合装置としては、既存のいかなる装置も
使用可能であり、例えば、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
ミキサーなどが挙げられる。
【００１９】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。
【００２０】実験例１ ポセαを使用し、セメント組成物100部中、表１に示す
量の高炉スラグ、フライアッシュＡ、シリカフューム、
及び硫酸塩イを配合してセメント組成物を調製し、水／
セメント組成物比＝35％、セメント組成物／砂比＝１／
２のモルタルを調製した。ただし、セメント組成物100
部に対して、減水剤を１部、ビニロン繊維を1.5部添加
した。このモルタルの材齢３日における圧縮強度を測定
し、耐酸性試験を行った。その結果を表１に併記する。
【００２１】＜使用材料＞ ポセα ：電気化学工業社製普通ポルトランドセメン
ト、C3S含有量54％、比重3.15、ブレーン値3,100cm2/g 高炉スラグ：市販の高炉スラグ、比重2.90、ブレーン値
6,000cm2/g フライアッシュＡ：市販のフライアッシュ、比重2.42、
ブレーン値4,100cm2/g、未燃炭素含有量４％ シリカフューム：市販のシリカフューム、比重2.20、ブ
レーン値150,000cm2/g 硫酸塩イ ：無水セッコウ、市販の天然無水セッコウ、
比重2.96、ブレーン値4,500cm2/g 減水剤 ：メラミン系高性能減水剤 ビニロン繊維：クラレ社製、繊維長さ６mm 砂 ：JIS標準砂、ISO 679 準拠
【００２２】＜測定方法＞ 圧縮強度 ：JIS R 5201に準じて測定 耐酸性試験：作製した供試体を材齢28日まで20℃の水中
養生し、その後、温度20℃、硫酸濃度20％の硫酸水溶液
に28日間浸漬し、供試体の質量減少率を測定して評価
【００２３】
【表１】
【００２４】実験例２ ポセαを使用し、高炉スラグ30部、フライアッシュＡ30
部、シリカフューム10部、及び表２に示す硫酸塩を配合
したこと以外は実験例１と同様に行った。ただし、硫酸
塩の配合割合を変化する場合は、ポセαの配合割合を増
減して調節した。結果を表２に併記する。
【００２５】＜使用材料＞ 硫酸塩ロ ：市販の硫酸アルミニウム18水塩 硫酸塩ハ ：市販の硫酸ナトリウム 硫酸塩ニ ：硫酸塩イと硫酸塩ロの等量混合物
【００２６】
【表２】
【００２７】実験例３ 表３に示すポセ25部、高炉スラグ30部、フライアッシュ
Ａ30部、シリカフューム10部、及び硫酸塩イ５部を配合
してセメント組成物を調製したこと以外は実験例１と同
様に行った。結果を表３に併記する。
【００２８】＜使用材料＞ ポセβ ：電気化学工業社製早強ポルトランドセメン
ト、C3S含有量66％、比重3.14、ブレーン値4,500cm2/g ポセγ ：ポセαとポセβの等量混合物、C3S含有量6
0％、比重3.14、ブレーン値3,800cm2/g
【００２９】
【表３】
【００３０】実験例４ ポセα25部、高炉スラグ30部、表４に示すフライアッシ
ュ30部、シリカフューム10部、及び硫酸塩イ５部からな
るセメント組成物を使用したこと以外は実験例１と同様
に行った。結果を表４に併記する。
【００３１】＜使用材料＞ フライアッシュＢ：市販のフライアッシュ、比重2.41、
ブレーン値3,700cm2/g、未燃炭素含有量５％ フライアッシュＣ：市販のフライアッシュ、比重2.40、
ブレーン値3,100cm2/g、未燃炭素含有量９％
【００３２】
【表４】
【００３３】
【発明の効果】本発明のセメント組成物を使用すること
により、初期の強度発現性に優れ、耐酸性を有する耐酸
性セメント・コンクリートが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 18:14 Ｃ０４Ｂ 18:14 Ｚ 22:14） 22:14） Ａ 111:23 111:23 (72)発明者 高橋 光男 新潟県西頚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 PA04 PA24 PA27 PA28 PA29 PB10 PB35 PC03 PC13

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ポルトランドセメント10〜30部、高炉ス
    ラグ20〜40部、フライアッシュ10〜35部、シリカフュー
    ム10〜20部、及び硫酸塩１〜10部を含有してなるセメン
    ト組成物。
  2. 【請求項２】 ポルトランドセメントの3CaO・SiO2含有
    量が60％以上であることを特徴とする請求項１記載のセ
    メント組成物。
  3. 【請求項３】 フライアッシュの未燃炭素含有量が５％
    以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のセメ
    ント組成物。
  4. 【請求項４】 硫酸塩がセッコウ類及び／又は硫酸アル
    ミニウムであることを特徴とする請求項１〜３のうちの
    一項記載のセメント組成物。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のうちの一項記載のセメン
    ト組成物と、必要に応じ細骨材とを含有してなる耐酸性
    セメント・コンクリート。
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