JP2002348158A - セメント混和剤及びセメント組成物 - Google Patents
セメント混和剤及びセメント組成物Info
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Abstract
く、練り置いても優れた膨張性能と収縮低減効果を奏す
るセメント混和剤及びセメント組成物を提供すること。 【解決手段】 CaO原料とCaSO4原料を含む配合
物を熱処理して生成する遊離石灰と無水セッコウを有効
成分とする鉱物からなり、無水セッコウが遊離石灰と無
水セッコウの合計100部中10〜50部である膨張材
と、非水系液体を含有してなるセメント混和剤であり、
膨張材と非水系液体の合計100部中、膨張材が50〜
80部、非水系液体が20〜50部であることを特徴と
するセメント混和剤であり、非水系液体がアルコール
類、フェノール類、グリコール類、脂肪酸類、エーテル
類、アミン類及びこれらの付加化合物や誘導体の1種又
は2種以上であることを特徴とする該セメント混和剤で
あり、さらに、セメントと、該セメント混和剤とを含有
してなるセメント組成物を構成とする。
Description
界において使用されるセメント混和剤及びセメント組成
物に関する。
や曲げ耐力の向上は、コンクリート構造物の信頼性、耐
久性、美観等の観点から重要であり、これらを改善する
効果のあるセメント混和材、すなわち、セメント系膨張
材の更なる技術の進展が望まれている。従来より、セメ
ント・コンクリートに膨張性を与えるセメント混和材と
しては、例えば、遊離石灰−アウイン−無水セッコウ系
膨張材(特公昭42−21840号公報)や、遊離石灰
−カルシウムシリケート−無水セッコウ系膨張材(特公
昭53−31170号公報)等があった。一方、近年コ
ンクリートの高性能化を目的として、高流動コンクリー
トや高強度コンクリートの開発が盛んに行われている。
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。
の高性能なコンクリートでは、膨張材の効果が十分に発
揮されないことが指摘されている。現在では膨張材の混
和率が低くても大きな膨張性を付与できる、膨張性能の
優れた膨張材の開発が待たれているのが実状である。最
近では従来の仕様規定型の設計体系から、性能規定型の
設計体系へ移行が検討されており、これまでやや軽視さ
れていた耐久性についても明確な性能規定が定められる
ものと考えられる。すなわち、ひび割れの耐久性に対す
る影響の定量化がなされるため、ひび割れの低減は重要
な課題となるが、ひび割れ低減に効果のあるセメント系
膨張材を広範に利用するためには、使用量を少なくして
経済的負担を小さくすることが不可欠である。一方、膨
張材は一般に粉体であり、これを使用する際には、生コ
ンプラントに荷揚げし、解袋投入作業を行わなければな
らない。この作業は、いわゆる3K(きつい、汚い、危
険)作業であり、作業員の高齢化や人手不足が進む時代
の流れにあって深刻な問題となっている。膨張材がスラ
リー化できれば、生コンプラントに既に設置してある計
量設備を利用できるので、3K作業は大幅に軽減でき
る。これまでに膨張材を水でスラリー化する試みもなさ
れてきたが、膨張材は水硬性物質であり、長い時間練り
置いておくことができない。そのため、現場で撹拌装置
を準備しなければならないデメリットや出荷トラブルが
発生した場合には、調製したスラリーを廃棄しなければ
ならない等の大きな問題を有していた。本発明者らは、
これらの課題を解決すべく種々の検討を重ねた結果、特
定の液体で膨張材をスラリー化することにより、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。
aO原料とCaSO4原料を含む配合物を熱処理して生
成する遊離石灰と無水セッコウを有効成分とする鉱物か
らなり、無水セッコウが遊離石灰と無水セッコウの合計
100部中10〜50部である膨張材と、非水系液体を
含有してなるセメント混和剤であり、膨張材と非水系液
体の合計100部中、膨張材が50〜80部、非水系液
体が20〜50部であることを特徴とするセメント混和
剤であり、非水系液体がアルコール類、フェノール類、
グリコール類、脂肪酸類、エーテル類、アミン類及びこ
れらの付加化合物や誘導体の1種又は2種以上であるこ
とを特徴とする該セメント混和剤であり、さらに、セメ
ントと、該セメント混和剤とを含有してなるセメント組
成物である。なお、本発明で使用する配合割合や添加量
を示す部、%は、質量単位である。
する。本発明の膨張材は、CaO原料とCaSO4原料
を含む配合物を熱処理して生成する遊離石灰と無水セッ
コウを有効成分とする鉱物からなり、該鉱物中の割合
は、無水セッコウが遊離石灰と無水セッコウの合計10
0部中10〜50部である。本発明の膨張材のCaO原
料とCaSO4原料との配合割合は、生成物である遊離
石灰と無水セッコウの合計100部中、無水セッコウが
10〜50部となるように配合することが好ましく、2
0〜40部となるように配合することがより好ましい。
無水セッコウが10部未満では、例えば、材齢1日まで
に急激な膨張性を示し、その膨張材を用いたセメント硬
化体にクラックが発生したり、強度発現性が低下する場
合があり、無水セッコウが50部を超える量では、膨張
性能が低下する傾向がある。
とCaSO4原料を含む配合物を熱処理して、遊離石灰
と無水セッコウからなるクリンカーを合成してこれを粉
砕して製造することが望ましい。また、遊離石灰と無水
セッコウを別々に合成し、それらを混合することによっ
ても本発明の膨張材と同じ組成のものを合成することが
可能であるが、本発明の効果、すなわち、優れた膨張性
能が得られる観点から、CaO原料とCaSO4原料を
含む配合物を熱処理して、遊離石灰と無水セッコウから
なるクリンカーを合成してこれを粉砕して製造すること
が好ましい。
のを熱処理して、遊離石灰と無水セッコウからなるクリ
ンカーを合成し、これを粉砕して製造されたものか否か
を確認する方法としては、例えば、膨張材中の粗粒子、
具体的には100μmよりも大きな粒子を顕微鏡等によ
り観察して組成分析を行い、粒子中に遊離石灰と、無水
セッコウが混在していることを確認することによって容
易に判別できる。
であるが、1100〜1600℃の範囲が好ましく、1
200〜1500℃の範囲がより好ましい。1100℃
未満では、得られた膨張材の膨張性能が十分ではなく、
1600℃を超えると無水セッコウが分解する場合があ
る。原料の混合方法は、特に限定されるものではなく、
通常の方法が可能である。膨張材を製造する熱処理方法
としては、特に限定されるものではなく、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
る。
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。原料中に
存在するSiO2、Fe2O3、CaF2、MgO、TiO
2等の不純物は、本発明の目的を実質的に阻害しない範
囲では特に問題とはならない。
ものではないが、通常、ブレーン比表面積で1500〜
9000cm2/gが好ましく、2500〜4000c
m2/gがより好ましい。膨張材の粒度が1500cm2
/g未満では、長期耐久性が悪くなる場合があり、90
00cm2/gを超えると十分な膨張性能が得られない
場合がある。
るものではないが、通常、セメントと膨張材からなるセ
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部未満では十分な膨張性能が得
られない場合があり、12部を超えて使用すると長期耐
久性が悪くなる場合がある。
ト、早強、超早強、低熱及び中庸熱等各種ポルトランド
セメントと、これら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、並びに石
灰石微粉末等を混合したフィラーセメント等がある。
るものではないが、アルコール類、フェノール類、グリ
コール類、脂肪酸類、エーテル類、アミン類及びこれら
の付加化合物や誘導体の1種又は2種以上が好ましく、
アルコール類、グリコール類がより好ましい。
ール類としては、メチルアルコール、エチルアルコー
ル、プロピルアルコール、ブチルアルコール、アミルア
ルコール、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、
オクチルアルコール、カプリルアルコール、ノニルアル
コール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ラ
ウリルアルコール等の脂肪族飽和アルコール、アリルア
ルコール、クロチルアルコール、プロパギルアルコール
等の脂環式アルコール、ベンジルアルコールやシンナミ
ルアルコール等の芳香族アルコール、フルフリルアルコ
ール等の複素環式アルコール等が挙げられる。フェノー
ル類としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシ
レノール、カルバクロール、チモール、ナフトール等の
一価フェノール、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノ
ン等の二価フェノール、ピロガロールやフロログルシン
等の三価フェノール等が挙げられる。
グリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリ
コール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジ
オール等が挙げられる。
酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ラウリル
酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等の飽
和脂肪酸、アクリル酸、オレイン酸、リノール酸、リノ
レン酸、アラキドン酸、プロピオール酸等の不飽和脂肪
酸等が挙げられる。
テル、イソブチルエーテル、アミルエーテル、イソアミ
ルエーテル等の脂肪族単一エーテル、メチルn-アミルエ
ーテル、エチルn-アミルエーテル、エチルイソアミルエ
ーテル等の脂肪族混成エーテル、ビニルエーテル等の脂
肪族不飽和エーテル、アニソール、フェネトール、フェ
ニルエーテル、ベンジルエーテル、ナフチルエーテル等
の芳香族エーテル、ジオキサン等の環式エーテル等が挙
げられる。
ン、アミルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、
オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、トリデ
シルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン
等の脂肪族第一アミン、ジプロピルアミン、ジアミルア
ミン等の脂肪族第二アミン、トリエチルアミン、トリプ
ロピルアミン、トリブチルアミン、トリアミルアミン等
の脂肪族第三アミン、シクロペンチルアミンやシクロヘ
キシルアミン等の脂環式アミン、アニリン、メチルアニ
リン、エチルアニリン、トルイジン、ベンジルアミン等
の芳香族アミン等が挙げられる。
を超えると、優れた膨張性能が得られない場合がある。
これは膨張材と非水系液体を混練した際に、非水系液体
に含まれる水分と膨張材が水和反応を起こすためであ
る。非水系液体中の水分量は10%以下が好ましく、5
%以下がより好ましく、2%以下がさらに好ましい。
と非水系液体の配合割合は、特に限定されるものではな
いが、通常、膨張材と非水系液体の合計100部中、膨
張材は50〜80部が好ましく、60〜75部がより好
ましい。また、非水系液体は20〜50部が好ましく、
25〜40部がより好ましい。非水系液体が50部を超
えたり、膨張材が50部未満であると、材料分離が生じ
てセメント混和剤が不均一になる恐れがある。また、非
水系液体が20部未満であったり、膨張材が80部を超
えると、セメント混和剤の粘性が強くなり取り扱いが困
難になる恐れがある。
物は、砂や砂利等の骨材の他、減水剤、高性能減水剤、
AE減水剤、高性能AE減水剤、流動化剤、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
ン及び凝結促進剤、凝結遅延剤、並びにセメント急硬
剤、ベントナイト等の粘土鉱物及びハイドロタルサイト
等のアニオン交換体、ホウ酸及びその塩等のうちの一種
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。
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。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、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
キサ等が挙げられる。
る。
後、電気炉を用いて1350℃で3時間熱処理して、表
1に示すような組成のクリンカーを合成し、ボールミル
を用いて、ブレーン比表面積3300±200cm2/
gに粉砕して膨張材を製造した。膨張材の化合物組成
は、化学組成を基に計算により算出した。化学組成はJ
IS R 5202に準じて求めた。表1に示す膨張材
75部と、非水系液体A25部とを混練してセメント混
和剤を調製した。調製したセメント混和剤を撹拌しなが
ら1時間練り置いた後、セメントと膨張材からなるセメ
ント組成物100部に対して、膨張材が6部となるよう
にセメント混和剤を使用し、水/セメント組成物比=5
0%、セメント組成物/砂比=1/3のモルタルを調製
して、長さ変化率の測定を行った。なお、非水系液体は
水の一部とみなし、混練水量を調整した。結果を表1に
併記する。
水分量1%以下 砂:JIS標準砂(ISO679準拠)
202に準じて測定。
したモルタルは、練り置いても優れた膨張性能を示し、
収縮率が少ないことが判る。
量を表2に示すように変えたこと以外は、実施例1と同
様に行った。結果を表2に併記する。
1%以下 液体C:グリコール類、試薬1級のエチレングリコー
ル、水分量1%以下 液体D:脂肪酸類、試薬1級のオレイン酸、水分量1%
以下 液体E:エーテル類、試薬1級のブチルエーテル、水分
量1%以下 液体F:アミン類、試薬1級のアニリン、水分量1%以
下 液体G:蒸留水
したモルタルは、練り置いても優れた膨張性能を示し、
収縮率が少ないことが判る。
量の液体を調製し、これらの液体と実施例1の膨張材E
から調製したセメント混和剤を使用して実験したこと以
外は、実施例1と同様に行った。結果を表3に併記す
る。
する非水系液体の水分量が10%以下であると、練り置
いてもモルタルは優れた膨張性能を示し、収縮率が少な
いことが判る。
ることによって、解袋作業等の3K作業を大幅に低減
し、練り置いても優れた膨張性能と収縮低減効果を奏す
るセメント混和剤及びセメント組成物が得られる。
Claims (4)
- 【請求項1】 CaO原料とCaSO4原料を含む配合物
を熱処理して生成する遊離石灰と無水セッコウを有効成
分とする鉱物からなり、無水セッコウが遊離石灰と無水
セッコウの合計100部中10〜50部である膨張材
と、非水系液体を含有してなるセメント混和剤。 - 【請求項2】 膨張材と非水系液体の合計100部中、
膨張材が50〜80部、非水系液体が20〜50部であ
ることを特徴とする請求項1記載のセメント混和剤。 - 【請求項3】 非水系液体がアルコール類、フェノール
類、グリコール類、脂肪酸類、エーテル類、アミン類及
びこれらの付加化合物や誘導体から選ばれた1種又は2
種以上であることを特徴とする請求項1又は2記載のセ
メント混和剤。 - 【請求項4】 セメントと、請求項1〜3の何れかに記
載のセメント混和剤とを含有してなるセメント組成物。
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