JP2003095720A - 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Info
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Abstract
土間、床版及びスラブ構造物等が構築できる効果を奏す
る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、Fe2O3原料、CaSO4
原料、さらに必要に応じてAl2O3原料を配合して熱処
理して得られる物質であって、遊離石灰と、カルシウム
フェライト及び/又はカルシウムアルミノフェライト
と、無水セッコウを含有してなる膨張物質と、繊維物質
とを含有してなるセメント混和材であり、繊維物質がス
チールファイバー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を構成とする。
Description
分野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。
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である、セメント膨張材のさ
ら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。また、カルシウムフェライト及び/
又はカルシウムアルミノフェライトを含有するセメント
混和材も提案されている。例えば、特公昭54-25050号及
び特公昭55-49020号には、遊離石灰とカルシウムフェラ
イト及び/又はカルシウムアルミノフェライトからなる
クリンカーを製造して粉砕した後、二水セッコウを混合
する技術が開示されている。
うなセメント混和材では、膨張性能が充分でないばかり
か、セメント混和材中の遊離石灰が風化しやすく品質安
定性に劣るものであった。 近年では、膨張材の混和率
が小さくても大きな膨張性を付与できる膨張材の開発が
待たれているのが実状である。一方、土間、床版及びス
ラブ構造等の部材厚が薄く、面積の広い構造物では乾燥
収縮が大きくなるためにひび割れが多く発生し、このよ
うな場合には、鉄筋を配設してひびわれ難い構造物とし
ているが、鉄筋を配設するための作業に多くの日数を必
要とすることや、鉄筋自体が高価な材料であることから
コストの高い手法といえる。また、鉄筋を配設して膨張
材を使用することによってひび割れし難い構造物とする
ことができるが、経済性の面から汎用的でないのが実状
である。そこで、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、特定の膨張材と繊維物質
からなるセメント混和材を使用することにより、高価な
鉄筋を配設する必要がなく、安価にひび割れ抵抗性に優
れる土間、床版及びスラブ構造物等が造れることを知見
し、本発明を完成するに至った。
原料、Fe2O3原料、CaSO4原料、さらに必要に応
じてAl2O3原料を配合して熱処理して得られる物質で
あって、遊離石灰と、カルシウムフェライト及び/又は
カルシウムアルミノフェライトと、無水セッコウを含有
してなる膨張物質と、繊維物質とを含有してなるセメン
ト混和材であり、繊維物質がスチールファイバーである
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。
る。
O3原料、CaSO4原料、さらに必要に応じてAl2O3
原料を配合して熱処理して得られる物質であって、遊離
石灰と、カルシウムフェライト及び/又はカルシウムア
ルミノフェライトと、無水セッコウとを含有してなるも
のであり、その割合については特に限定されるものでは
ないが、遊離石灰と、カルシウムフェライト及び/又は
カルシウムアルミノフェライトと、無水セッコウを含有
する膨張物質100部中、遊離石灰は20〜65部が好
ましく、30〜55部がより好ましい。カルシウムフェ
ライト及び/又はカルシウムアルミノフェライトは10
〜55部が好ましく、15〜45部がより好ましい。さ
らに、無水セッコウは5〜40部が好ましく、10〜3
0部がより好ましい。クリンカー中の各化合物の組成割
合が前記の範囲にないと、優れた膨張性能が得られない
場合がある。なお、本発明で使用する使用量や配合割合
を示す部、%は、特にことわりが無い限り質量単位であ
る。
O−Fe2O3系化合物を総称するものであり、特に限定
されるものではないが、一般的に、CaOをC、Fe2
O3をFとすると、C2FやCF等の化合物がよく知られ
ている。通常は、C2Fとして存在していると考えて良
い。本発明では、カルシウムフェライトを以下、C2F
と略記する。本発明のカルシウムアルミノフェライトと
は、CaO−Al2O3−Fe2O3系化合物を総称するも
のであり、特に限定されるものではないが、一般的に、
CaOをC、Al2O3をA、Fe2O3をFとすると、C
4AFやC6A2F等の化合物がよく知られている。通常
は、C4AFとして存在していると考えて良い。本発明
では、カルシウムアルミノフェライトを以下、C4AF
と略記する。
料、Fe2O3原料、CaSO4原料、必要に応じてAl2
O3原料を配合して熱処理して、遊離石灰と、C2F及び
/又はC4AF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される。遊離石灰、C2F及
び/又はC4AF、並びに無水セッコウの一部或いは全部
を別々に合成し、これらを混合したものでは、本発明の
ような効果は得られない。
料、必要に応じてAl2O3原料を配合してを熱処理し
て、遊離石灰と、C2F及び/又はC4AF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
されたものか否かを確認する方法としては、例えば、セ
メント混和材の粗粒子、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、C2F及び/又はC4AF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。
るが、1100〜1600℃の範囲が好ましく、120
0〜1500℃の範囲がより好ましい。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
く、1600℃を超えると無水セッコウが分解する場合
がある。
挙げられ、Fe2O3原料としては、各種のカラミと呼ば
れる産業副産物や、圧延スケールと呼ばれる産業副産
物、市販の酸化鉄や鉄粉等が、さらに、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、Al2O3原料としては、ボーキサイトやアル
ミ残灰等が挙げられる。
具体例としては、SiO2、MgO、TiO2、P2O5、
Na2O、K2O、CuO、ZnO等が挙げられ、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
ないが、これらのうちで、特にSiO2は珪酸率で1.
0未満の範囲であることが好ましい。珪酸率が1.0以
上では優れた膨張性能が得られない場合がある。本発明
でいう珪酸率とは、クリンカー中のSiO2量、Al2O
3量、及びFe2O3量より次式から算出される。 珪酸率=SiO2/(Al2O3+Fe2O3) また、クリンカー中のSiO2量は、5.0%以下が好
ましく、3.0%以下がより好ましい。5.0%を超え
ると優れた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、ブレーン比表面積で1500
〜9000cm2/gが好ましく、2500〜4000
cm2/gがより好ましい。膨張物質の粒度が1500
cm2/g未満では、長期耐久性が悪くなる場合があ
り、9000cm2/gを超えると十分な膨張性能が得
られない場合がある。
ではないが、通常、コンクリート1m3当たり、10〜
30kg/m3の範囲で使用されることが多い。10k
g/m 3未満では、十分な膨張を発揮せず、十分なひび
割れ抵抗性を付与できない場合があり、30kg/m3
を超えると過膨張となる場合がある。
のではないが、その具体例としては、例えば、スチール
ファイバー、ポリプロピレン繊維、カーボンファイバ
ー、ガラス繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維等が挙げ
られる。このうち、スチールファイバーやガラス繊維を
選択することが、ひび割れ低減効果の面から好ましく、
スチールファイバーがより好ましい。
ではないが、通常、コンクリート1m3当たり、体積割
合で0.5〜3.0Vol.%の範囲で使用される。0.5
Vol.%未満では、膨張物質の膨張力を拘束する力が弱
く、構造物にプレストレスが充分に導入できない場合が
あり、3.0Vol.%を超えると、繊維物質の分散性が悪
くなりファイバーボールが発生する場合がある。
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
石灰石粉末等を混合したフィラーセメント等がある。
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、水和熱抑制剤、ポリ
マー及び凝結促進剤、凝結遅延剤、並びにセメント急硬
材、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。
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、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
等が挙げられる。
る。
を様々に変えて、セメントと膨張物質からなる結合材の
単位量310kg/m3、s/a=46%、水/結合材
比=55%のコンクリートを調製し、10m×10mで
厚さ15cmの床版を打設した。打設後7日間湿布養生
を行い、その後暴露養生を行い、3ヵ月後にひび割れの
発生状況を観察した。その結果を表1に示す。
イプS」…遊離石灰、カルシウムアルミノフェライト及
び無水セッコウを主成分とするクリンカーを粉砕したも
の(遊離石灰含有量50%)、比重3.20 膨張物質ロ:電気化学工業社製「デンカCSA#20」
…遊離石灰、アウイン及び無水セッコウを主成分とする
クリンカーを粉砕したもの(遊離石灰含有量19%)、
比重2.86 膨張物質ハ:太平洋マテリアル社製「太平洋エクスパ
ン」…遊離石灰、カルシウムシリケート及び間隙質を主
成分とするクリンカーと無水セッコウの混合物(遊離石
灰含有量33%)、比重3.03 繊維物質A:ブリジストン社製「ドラミックス」、スチ
ールファイバー 繊維物質B:ハギハラ社製「バルチップ」、ポリプロピ
レン繊維。 繊維物質C:日石三菱社製「TUクロス」、カーボンフ
ァイバー 繊維物質D:クラレ社製「クラテック」、ビニロン繊維 細骨材:新潟県姫川産、比重2.62 粗骨材:新潟県姫川産、比重2.64
することにより、広面積のコンクリート床版にひび割れ
の発生が極めて少ないか無く、高いひび割れ抵抗性を示
していることが判る。
により、鉄筋を配設しなくてもひび割れ抵抗性の高い土
間、床版及びスラブ構造物等が構築できる効果を奏す
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 CaO原料、Fe2O3原料、CaSO4
原料、さらに必要に応じてAl2O3原料を配合して熱処
理して得られる物質であって、遊離石灰と、カルシウム
フェライト及び/又はカルシウムアルミノフェライト
と、無水セッコウを含有してなる膨張物質と、繊維物質
とを含有してなるセメント混和材。 - 【請求項2】 繊維物質がスチールファイバーであるこ
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】 セメントと、請求項1又は2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。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001296557A JP2003095720A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | セメント混和材及びセメント組成物 |
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