JP2003112957A - 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
き、優れた中性化抑制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】 高炉徐冷スラグと水和熱抑制剤からなる
セメント混和材である。さらに、水和熱抑制剤がデキス
トリンである該セメント混和材が好ましい。さらに、デ
キストリンの冷水可溶分が0〜80%である該セメント
混和材であることが好ましい。また、セメントと、該セ
メント混和材を含有してなるセメント組成物を構成とす
る。
Description
業界において使用されるセメント混和材及びセメント組
成物に関する。なお、本発明でのコンクリートとは、セ
メントペースト、モルタル及びコンクリートを総称する
ものである。
することができる優れた材料であり、近年コンクリート
の使用される環境の多様化により、益々、高耐久性が求
められてきている。しかしながら、高耐久性の材料設計
にした場合、必然的に使用するセメント量が増え、それ
に伴い流動保持性の低下や、大量打設を行った場合に
は、発熱量の増大により熱ひび割れが顕著化する問題を
生じていた。すなわち、高耐久性を目的とした材料設計
をした結果、ひび割れを誘発して耐久性の低下を招く場
合があるため、水和熱を抑制するセメント混和材の開発
が行われている(特公昭57−261号公報、特公平5
−79619号公報、特公平6−298560号公
報)。さらに、構造物の耐久性を低下させる現象として
は、コンクリートのひび割れの他に、中性化、塩害等が
挙げられるが、大部分の環境下で起こりえる劣化として
は中性化が多い。コンクリートの中性化によって問題と
なるのは、特に鉄筋構造物において用いられている鉄筋
の錆である。錆が生じる時の膨張圧によって、鉄筋とコ
ンクリートの付着が損なわれ、コンクリート片の剥落等
の問題を生じる場合がある。
を重視して高強度配合にした構造物は、熱ひび割れを生
じ易く、さらにひび割れからコンクリートの中性化が進
行するといった複合した劣化現象が起こり得る。そのた
め、今日では、単位セメント量の多いの材料設計におい
ても水和発熱量が少なく、中性化を抑制する材料の開発
が待たれていた。本発明者は、種々検討を重ねた結果、
特定のセメント混和材を使用することにより、水和発熱
量を著しく低減でき、中性化抑制効果も良好なセメント
混和材、及びセメント組成物を得ることができるとの知
見を得て本発明を完成するに至った。
炉徐冷スラグと水和熱抑制剤からなるセメント混和材で
あり、さらに、水和熱抑制剤がデキストリンである該セ
メント混和材であり、さらに、デキストリンの冷水可溶
分が0〜80%である該セメント混和材であり、セメン
トと、該セメント混和材を含有してなるセメント組成物
である。
混和することにより、セメントコンクリートの中性化を
抑制するものであり、結晶化した高炉スラグである。高
炉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、Al
2O3、及びMgO等を主要な化学成分とし、その他Ti
O2、MnO、Na2O、S、P2O5、及びFe2O3等が
挙げられる。また、化合物としては、ゲーレナイト2C
aO・Al2O3・SiO2とアケルマナイト2CaO・
MgO・2SiO2の混晶である、いわゆるメリライト
を主成分とし、その他、ダイカルシウムシリケート2C
aO・SiO2、ランキナイト3CaO・2SiO2、ワ
ラストナイトCaO・SiO2等のカルシウムシリケー
ト、メルビナイト3CaO・MgO・2SiO2、モン
チセライトCaO・MgO・SiO2等のカルシウムマ
グネシウムシリケート、アノーサイトCaO・Al2O3
・2SiO2、リューサイト(K2O・Na2O)・Al2
O3・SiO2、スピネルMgO・Al2O3、マグタイト
Fe3O4、さらに、硫化カルシウムCaS、硫化鉄Fe
S等の硫化物等を含む場合がある。
ないが、ブレーン比表面積で2000cm2/g以上の
ものが、中性化を抑制する効果が高く好ましい。また、
中性化を抑制する効果が高いことからガラス化率は30
%以下が好ましく、5%以下がより好ましい。なお、本
発明で使用する使用量、含有量、配合割合等を示す部、
%は、特にことわりが無い限り質量単位を表す。
和することで水和熱を抑制するものの総称であり、大別
して、有機物のものと無機物のものが使用可能である。
有機物の具体例としては、(1)リグニンスルホン酸、
フミン酸及びタンニン酸等の高分子有機酸とその塩、
(2)クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、アラボン酸、グル
コヘプトン酸及びグルコン酸等のオキシカルボン酸やそ
れらの塩、(3)2ケトカルボン酸及び尿素等のケト酸
及びその塩、(4)グルタミン酸等のアミノカルボン酸
とその塩、(5)ポリアルコール類、(6)グルコー
ス、フラクトース、グルコノラクトン、ガラクトース、
サッカロース、キシロース、キシリトール、アビトー
ス、リポーズ、異性化糖等の単類糖類及び二〜三糖のオ
リゴ糖等の糖類、(7)デキストリン、ヘミセルロー
ス、イヌリン、アルギン酸、キシラン及びデキストラン
等の多糖類等、(8)ソルビトール等の糖アルコール類
が挙げられる。
粉とも呼ばれ、通常、トウモロコシ澱粉、馬鈴薯、タピ
オカ澱粉、小麦澱粉、甘薯澱粉、及び米澱粉等を加水分
解して得られる。なかでも、希酸を加え、分解して得ら
れる酸焙焼デキストリンが最も一般的であり、酸浸漬法
で得られるもの、澱粉の酵素分解で得られるマルトデキ
ストリン、無焙焼で得られるブリティッシュガム、ある
いは、澱粉に水を加えたものを加熱したり、アルカリや
濃厚な塩類の溶液を加えてアルファー化したものを急速
に脱水乾燥して得られるアルファー化澱粉、もしくはこ
れらを水に溶解させて残留分を乾燥させた(冷水可溶分
の大部分を除去した)粉末等が使用できる。この他、カ
ルボン酸エステル化、炭酸エステル化、及びエーテル化
等の化学変性をさせたものが使用できる。ここで、デキ
ストリンの冷水可溶分とは、デキストリンが温度21℃
の蒸留水に溶解した量を意味するものであって、具体的
には、デキストリン10gを200mlのフラスコに入
れ、温度21℃の蒸留水150mlを加え、温度21±
1℃に1時間保持した後に濾別し、その濾液を蒸発乾涸
して得られたデキストリンを供試デキストリンに対する
割合で示したものを冷水可溶分とするものである。特
に、20℃における冷水可溶分が0〜80%の範囲のも
のであることが好ましく、冷水可溶分が10〜50%の
範囲にあるものを使用することがより好ましい。冷水可
溶分が80%を超える場合では充分な水和熱抑制の効果
が得られない場合がある。
水素酸等の無機酸、リン酸塩、酸化亜鉛、酸化鉛、ホウ
酸及び珪フッ化マグネシウム、ケイフッ化ナトリウム等
の珪フッ化物、氷晶石やカルシウムフロロアルミネート
等のフッ素含有鉱物等が使用できる。
の1種又は2種以上を本発明の目的を阻害しない範囲で
使用することが可能である。
水で徐々に溶解するような物質、もしくは昇温とともに
徐々に溶解するような物質でカプセル化することによ
り、さらに効果を高めることが可能である。
グと水和熱抑制剤の配合割合は、特に限定されるもので
はないが、通常、セメント混和材100部中、高炉徐冷
スラグは50〜99.5部が好ましく、70〜97部が
より好ましい。高炉徐冷スラグが50部未満では、十分
な中性化の抑制効果が得られない場合があり、99.5
部を超えると、十分な水和熱の抑制効果が得られない場
合がある。水和熱抑制剤は0.5〜50部が好ましく、
3〜30部がより好ましい。0.5部未満では、十分な
水和熱の抑制効果が得られない場合があり、50部を超
えると硬化不良を起こす場合がある。
限定されるものではないが、通常、セメントとセメント
混和材からなるセメント組成物100部中、2〜15部
が好ましく、7〜11部がより好ましい。2部未満では
本発明の効果が十分に得られない場合があり、15部を
超えて使用すると、強度発現性が悪くなる場合がある。
5210に規定される各種ポルトランドセメント、J
IS R 5211、JIS R 5212、あるいは
JIS R 5213に規定される各種混合セメント、
JISに規定された以上の混和材混合率にて作製した高
炉セメント、フライアッシュセメント及びシリカセメン
ト、石灰石粉末等を混合したフィラーセメント並びにア
ルミナセメント等のうちの1種又は2種以上と本発明の
セメント混和材とを併用したものである。
セメント組成物に、砂、砂利等の骨材の他に、減水剤、
AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、消泡
剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、膨張材、収縮低減剤、高
分子エマルジョン、凝結調整剤、セメント急硬材、ベン
トナイトやゼオライト等の粘土鉱物、ハイドロタルサイ
ト等のイオン交換体等のうちの1種又は2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。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
ナウタミキサ等の使用が可能である。
た高炉徐冷スラグ97部と、水和熱抑制剤(キ):3部
とを混合してセメント混和材とし、セメントとセメント
混和材からなるセメント組成物100部中、セメント混
和材を表1に示す量を使用し、水/セメント組成物比=
50%、セメント組成物/砂比=1/3のモルタルを調
製してモルタル中心部の最高温度、材齢28日の圧縮強
度、中性化深さを測定した。結果を表1に併記する。
%以下 高炉徐冷スラグ(B):新日鐵高炉社製、ガラス化率3
0% 高炉水砕スラグ(C):新日鐵高炉社製、ガラス化率9
0%以上 水和熱抑制剤(キ):市販デキストリン、冷水可溶分3
0% 水:水道水 砂:ISO679準拠、標準砂
内径13cm、厚さ10cmの発泡スチロール製円筒容
器に約3.5リットル入れ、20℃恒温室中で養生した
ときのモルタル中心部の最高温度を熱電対で自動的に測
定した。 圧縮強度:4×4×16cm供試体を作製し、JIS
A 1108に準じて材齢28日の強度を測定、打設温
度20℃ 中性化深さ:4×4×16cm供試体を作製し、20℃
水中にて材齢28日まで養生した後、30℃、相対湿度
60%、炭酸ガス濃度10%の環境下で促進中性化し
た。6ヵ月後に供試体を輪切りにし、フェノールフタレ
イン溶液を断面に塗布し、中性化の進行深さを測定し
た。
したモルタルの水和発熱量は低減され、優れた中性化抑
制効果を示していることが判る。
抑制剤3部からなるセメント混和材をセメント組成物1
00部中、10部使用したこと以外は、実験例1と同様
に試験した。結果を表2に表記する。
ラクトン 水和熱抑制剤(ウ):市販品、ソルビトール 水和熱抑制剤(エ):市販品、尿素 水和熱抑制剤(オ):市販品、ケイフッ化ナトリウム 水和熱抑制剤(カ):市販品、酸化亜鉛 水和熱抑制剤(キ):市販デキストリン、冷水可溶分3
0% 水和熱抑制剤(ク):市販デキストリン、冷水可溶分0
% 水和熱抑制剤(ケ):市販デキストリン、冷水可溶分1
0% 水和熱抑制剤(コ):市販デキストリン、冷水可溶分5
0% 水和熱抑制剤(サ):市販デキストリン、冷水可溶分8
0%
したモルタルの水和発熱量は低減され、優れた中性化抑
制効果を示していることが判る。
(キ)からなるセメント混和材をセメント組成物100
部中、10部使用したこと以外は、実験例1と同様に試
験した。結果を表3に表記する。
したモルタルの水和発熱量は低減され、優れた中性化抑
制効果を示していることが判る。
により、コンクリートの水和発熱量を著しく低減でき、
優れた中性化抑制効果を奏することが可能となる。
Claims (4)
- 【請求項1】 高炉徐冷スラグと水和熱抑制剤からなる
セメント混和材。 - 【請求項2】 水和熱抑制剤がデキストリンである請求
項1記載のセメント混和材。 - 【請求項3】 デキストリンの冷水可溶分が0〜80%
である請求項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の何れかに記
載のセメント混和材とを含有してなるセメント組成物。
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