JP2006117465A - High strength cement admixture for strength-compensation and cement composition using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セメントの強度補償用高強度セメント混和材及びそれを用いたセメント組成物に関する。
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、及びコンクリートを総称するものである。
なお、本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
The present invention relates to a high-strength cement admixture for compensating cement strength and a cement composition using the same.
The cement concrete of the present invention is a general term for cement paste, mortar, and concrete.
In the present invention, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
従来、高強度コンクリートを製造する方法において、II型無水石膏を主成分とするセメント混和材とセメントを用いて蒸気養生をすることにより、70N/mm2程度という高強度の１日圧縮強度を得ていた（特許文献１参照）。
これらの高強度コンクリートは、例えば、あらかじめ、プレテンションした鉄筋を配置した型枠に充填した後、遠心力成型して、蒸気養生し、その後、テンションを開放し、応力を導入したコンクリートパイル、ポール、鋼管複合パイル、及びヒューム管等の製造に用いられていた。
Conventionally, in a method for producing high-strength concrete, a high daily compressive strength of about 70 N / mm 2 is obtained by steam curing using cement admixture mainly composed of type II anhydrous gypsum and cement. (See Patent Document 1).
These high-strength concretes are, for example, filled in pre-tensioned formwork, then molded by centrifugal force, steam-cured, and then released tension and stressed concrete piles and poles. , Steel pipe composite piles, and fume pipes.
これらの高強度コンクリートには、通常、普通ポルトランドセメントを用いているが、普通ポルトランドセメント製造時に用いられるセメントクリンカーの化学組成が変動した場合、蒸気養生後の１日圧縮強度が大きく変動する欠点を有していた。 These high-strength concretes usually use ordinary Portland cement. However, if the chemical composition of the cement clinker used in the production of ordinary Portland cement varies, the daily compressive strength after steam curing greatly varies. Had.
そこで本発明者は、特定のセメントの強度補償用高強度セメント混和材を使用することによって、強度の低いセメントを用いた場合でも、蒸気養生後の１日圧縮強度の低下を補償することが可能となる知見を得て、本発明を完成するに至った。 Therefore, the present inventor can compensate for the decrease in the daily compressive strength after steam curing even when using low-strength cement by using a high-strength cement admixture for compensating the strength of a specific cement. As a result, the present invention has been completed.
本発明は、II型無水石膏と、硫酸ナトリウム、消石灰、及び生石灰からなる群より選ばれた一種又は二種以上の強度補償材とからなる、セメントクリンカーのエーライト量が50〜58％であるセメントの強度補償用高強度セメント混和材であり、II型無水石膏の粉末度が3,000〜7,000cm2/gである該強度補償用高強度セメント混和材であり、セメントと、II型無水石膏と該強度補償材とからなるセメントクリンカーのエーライト量が50〜58％であるセメントの強度補償用高強度セメント混和材成分とを含有するセメント組成物であり、セメントと該強度補償用高強度セメント混和材とを含有するセメント組成物であり、II型無水石膏が、セメント100部に対して、２〜15部である該セメント組成物であり、該強度補償材が、セメント100部に対して、0.5〜１部である該セメント組成物である。 In the present invention, the amount of alite of cement clinker is 50 to 58%, which comprises type II anhydrous gypsum and one or more strength compensation materials selected from the group consisting of sodium sulfate, slaked lime, and quicklime. A high-strength cement admixture for compensating the strength of cement, and a high-strength cement admixture for strength compensation in which the fineness of type II anhydrous gypsum is 3,000 to 7,000 cm 2 / g. A cement composition comprising a cement clinker composed of the strength compensator and an alite content of 50 to 58%, and a high strength cement admixture component for cement strength compensation, the cement and the strength compensation high strength cement A cement composition containing an admixture, wherein the type II anhydrous gypsum is 2 to 15 parts with respect to 100 parts of cement, and the strength compensator is with respect to 100 parts of cement. 0.5-1 part Is there the cement composition.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明は、セメントクリンカーのエーライト量が50〜58％であるセメントに、強度補償用高強度セメント混和材（以下、本混和材という）を配合するものである。 In the present invention, a high strength cement admixture for strength compensation (hereinafter referred to as the present admixture) is blended with cement whose cement clinker has an alite content of 50 to 58%.
一般に、セメントとしては、焼成工程を経て製造されるセメントクリンカーに、仕上げ工程で、石灰石、スラグ、フライアッシュ、及び二水石膏を加え混合粉砕したもの、さらに、得られたセメントに、粉砕スラグやフライアッシュなどを混合した混合セメントなどが挙げられる。 In general, the cement is a cement clinker manufactured through a firing process, limestone, slag, fly ash, and dihydrate gypsum added and mixed in the finishing process. Examples include mixed cement mixed with fly ash.
セメントクリンカーは、石灰質原料、ケイ酸質原料、酸化鉄原料、及び粘土質原料等を、目標とする化学組成となるように、粉砕、配合した調合原料とし、例えば、ニューサスペンジョンプレヒーターが設置されたキルンで約1,450℃で焼成して製造されるが、セメントに要求される強度に応じて調合原料の化学組成が決定される。 Cement clinker is a blended raw material prepared by crushing and blending calcareous raw material, siliceous raw material, iron oxide raw material, clayey raw material, etc. so as to have the target chemical composition, for example, a new suspension preheater is installed. The kiln is fired at about 1,450 ° C, but the chemical composition of the blended raw material is determined according to the strength required of the cement.
調合原料の化学組成は、水硬率（ＨＭ:hydraulic modulus、(CaO−0.7SO3)/(SiO2+Al2O3+Fe2O3)）、ケイ酸率（ＳＭ:silica modulus、SiO2/(Al2O3+Fe2O3)）、及び鉄率（ＩＭ:iron modulus、Al2O3/Fe2O3）によって決定され、焼成工程を経て形成されるセメントクリンカーの鉱物は、エーライト（3CaO・SiO2、C3S、Tricalcium silicate）、 ビーライト（2CaO・SiO2、C2S、Dicalcium silicate）、アルミネート相（3CaO・Al2O3、C3A、Tricalcium aluminate）、及びフェライト相（4CaO・Al2O3・Fe2O3、C4AF、Tetracalcium aluminoferrite）から構成される。
これらのクリンカー中の鉱物量は、Ｘ線回折リートベルト法やポイントカウンティング法等により決定される。
The chemical composition of the blended raw materials is hydraulic modulus (HM: hydraulic modulus, (CaO-0.7SO 3 ) / (SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 )), silicic acid rate (SM: silica modulus, SiO 2 / (Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 )) and iron ratio (IM: iron modulus, Al 2 O 3 / Fe 2 O 3 ), the mineral of cement clinker formed through the firing process is , Alite (3CaO · SiO 2 , C 3 S, Tricalcium silicate), Belite (2CaO · SiO 2 , C 2 S, Dicalcium silicate), Aluminate phase (3CaO · Al 2 O 3 , C 3 A, Tricalcium aluminate ) And a ferrite phase (4CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 , C 4 AF, Tetracalcium aluminoferrite).
The amount of mineral in these clinker is determined by the X-ray diffraction Rietveld method, the point counting method or the like.
Ｘ線回折リートベルト法とは、粉末Ｘ線回折による回折強度からエーライトなどの鉱物量を定量する方法で、定量計算は、例えば、「SIROQUANT Version2.5」（Sietronics社製）を用いて、エーライトやビーライトの格子定数、選択配向やプロファイル関数について精密化を行い、アルミネート相やフェライト相については定量値と比例するスケールファクターのみを精密化し、格子定数等の各パラメーターは固定して計算をする方法である（セメントクリンカーの鉱物組成と製造条件の関係、吉野他、Cement Science and Concrete Technology，No.56,2002、社団法人セメント協会）。 The X-ray diffraction Rietveld method is a method for quantifying the amount of minerals such as alite from the diffraction intensity by powder X-ray diffraction. For example, “SIROQUANT Version2.5” (manufactured by Sietronics) is used for quantitative calculation. Refine the lattice constant, selective orientation and profile function of alite and belite, refine only the scale factor proportional to the quantitative value for the aluminate phase and ferrite phase, and fix each parameter such as the lattice constant. This is a calculation method (relation between mineral composition of cement clinker and production conditions, Yoshino et al., Cement Science and Concrete Technology, No. 56, 2002, Cement Association).
また、ポイントカウンティング法は、偏光顕微鏡を用いて画像中の屈折率の異なるエーライトやビーライトの占有面積からエーライトやビーライトの鉱物量を求める方法である。 The point counting method is a method for obtaining the mineral amount of alite or belite from the occupied area of alite or belite having different refractive indexes in an image using a polarizing microscope.
Ｘ線回折リートベルト法やポイントカウンティング法により決定されるクリンカー中のエーライト量は、エーライト量＝エーライト／（エーライト＋ビーライト＋アルミネート相＋フェライト相）×100（％）の式から算出される。 The amount of alite in the clinker determined by the X-ray diffraction Rietveld method or the point counting method is the formula: Alite amount = Alite / (Alite + Belite + Aluminate phase + Ferrite phase) × 100 (%) Is calculated from
本発明で使用するセメントとしては、各種セメントのうち、エーライト（C3S）が50〜58％含有されているものである。C3Sが50％未満では、強度低下が著しく、本混和材を用いても蒸気養生後の１日圧縮強度が、所定の１日圧縮強度に達しない場合がある。C3Sを58％を超えて使用しても、効果が増大することが期待できない。 The cement used in the present invention is a cement containing 50 to 58% alite (C 3 S) among various cements. When C 3 S is less than 50%, the strength is remarkably reduced, and even if this admixture is used, the daily compressive strength after steam curing may not reach the predetermined daily compressive strength. Even if C 3 S exceeds 58%, the effect cannot be expected to increase.
本発明で使用するII型無水石膏としては、天然の硬石膏、二水石膏を400℃以上で高温焼成して得られる無水石膏、及びフッ酸製造時に副生するフッ酸無水石膏のいずれも使用可能である。
II型無水石膏の粉末度は、ブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）で3,000〜7,000cm2/gが好ましい。3,000cm2/g未満では、蒸気養生後の１日圧縮強度が、所定の１日圧縮強度に達しない場合があり、7,000cm2/gを超えると、セメントとII型無水石膏との反応によりエトリンガイトが促進形成され、高強度コンクリートが異常膨張を起こす場合がある。
II型無水石膏の使用量は、セメント100部に対して、CaSO4換算で２〜15部が好ましく、５〜11部がより好ましい。２部未満では、蒸気養生後の１日圧縮強度が、所定の１日圧縮強度に達しない場合があり、15部を超えると、セメントとII型無水石膏との反応によりエトリンガイトが促進形成され、高強度コンクリートが異常膨張を起こす場合がある。
As the type II anhydrous gypsum used in the present invention, natural anhydrite, anhydrous gypsum obtained by high-temperature baking of dihydrate gypsum at 400 ° C. or higher, and hydrofluoric anhydride gypsum produced as a by-product during the production of hydrofluoric acid are used. Is possible.
The fineness of the type II anhydrous gypsum is preferably 3,000 to 7,000 cm 2 / g in terms of a specific surface area value (hereinafter referred to as “brain value”). If it is less than 3,000 cm 2 / g, the daily compressive strength after steam curing may not reach the prescribed daily compressive strength. If it exceeds 7,000 cm 2 / g, it may be caused by the reaction between cement and type II anhydrous gypsum. Ettringite is promoted and high strength concrete may cause abnormal expansion.
The amount of type II anhydrous gypsum used is preferably 2 to 15 parts, more preferably 5 to 11 parts in terms of CaSO 4 with respect to 100 parts of cement. If it is less than 2 parts, the daily compressive strength after steam curing may not reach the predetermined daily compressive strength, and if it exceeds 15 parts, ettringite is promoted and formed by the reaction between cement and type II anhydrous gypsum, High-strength concrete may cause abnormal expansion.
本発明では、II型無水石膏と、硫酸ナトリウム、消石灰、及び生石灰からなる群より選ばれた一種又は二種以上の強度補償材とを使用する。 In the present invention, type II anhydrous gypsum and one or more strength compensators selected from the group consisting of sodium sulfate, slaked lime, and quicklime are used.
本発明で使用する硫酸ナトリウムは特に限定されるものではないが、通常、粒径１mm以下、純度95％以上の工業製品を用いる。 The sodium sulfate used in the present invention is not particularly limited, but industrial products having a particle diameter of 1 mm or less and a purity of 95% or more are usually used.
本発明で使用する消石灰とは特に限定されるものではないが、通常、粒径600μm以下、酸化カルシウム(CaO)65％以上の工業製品を用いる。 The slaked lime used in the present invention is not particularly limited, but usually an industrial product having a particle size of 600 μm or less and calcium oxide (CaO) of 65% or more is used.
本発明で使用する生石灰とは特に限定されるものではないが、酸化カルシウム(CaO)90％以上の工業製品を用いる。 Although the quicklime used in the present invention is not particularly limited, an industrial product having a calcium oxide (CaO) of 90% or more is used.
強度補償材の使用量は、セメント100部に対して、0.5〜２部が好ましい。0.5部未満では、蒸気養生後の１日圧縮強度が、所定の１日圧縮強度に達しない場合があり、２部を超えると蒸気養生後の１日圧縮強度が低下する場合がある。
なお、硫酸ナトリウムを用いた場合は、ナトリウム量の増加によりアルカリ骨材反応を促進する可能性がある。
The amount of strength compensation material used is preferably 0.5 to 2 parts per 100 parts of cement. If it is less than 0.5 part, the daily compressive strength after steam curing may not reach the predetermined daily compressive strength, and if it exceeds 2 parts, the daily compressive strength after steam curing may be reduced.
In addition, when sodium sulfate is used, there is a possibility that the alkali aggregate reaction is promoted by increasing the amount of sodium.
本発明で使用する骨材としては、高強度コンクリート用として堅牢な、また、安定な骨材が使用され、硬質砂岩等が用いられる。 As the aggregate used in the present invention, a robust and stable aggregate for high-strength concrete is used, and hard sandstone or the like is used.
本発明で、セメント、II型無水石膏、強度補償材、及び骨材の混合方法は特に限定されるものではなく、一般のレディーミクストコンクリートの製造工程と同様な方法を用いることが可能である。 In the present invention, the mixing method of cement, type II anhydrous gypsum, strength compensation material, and aggregate is not particularly limited, and a method similar to a general ready mixed concrete manufacturing process can be used.
本発明で使用する水の量は、セメント、II型無水石膏、及び強度補償材の合計である結合材100部に対して、35部以下が好ましい。35部を超えると蒸気養生後の１日圧縮強度が、所定の１日圧縮強度に達しない場合がある。 The amount of water used in the present invention is preferably 35 parts or less with respect to 100 parts of the binder, which is the total of cement, type II anhydrous gypsum, and strength compensation material. If it exceeds 35 parts, the daily compression strength after steam curing may not reach the predetermined daily compression strength.
また、前記水の量に調整するため、減水剤を使用することが有効である。 In order to adjust the amount of water, it is effective to use a water reducing agent.
減水剤としては、JIS A 6204（コンクリート用化学混和剤）で規定されている減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、及び高性能ＡＥ減水剤が用いられる。これらの具体例としては、減水剤として、花王社製商品名「マイティ100」、「マイティ150」、及び「マイティ200」などのナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩、エヌエムビー社製商品名「レオビルトNL-1460」などの変性リグニンと高縮合芳香族スルホン酸塩複合体、グレース社製商品名「ダーレックスハイコール3S」などのスルホン化メラミン高縮合物塩系、並びに、藤沢薬品工業社製商品名「パリック♯1」などのオキシカルボン酸系の化学混和剤、ＡＥ減水剤として、グレース社製商品名「ダーレックスWRDA」などのリグニンスルホン酸塩等の化学混和剤、高性能ＡＥ減水剤として、グレース社製商品名「ダーレックススーパー100PHX」などのポリカルボン酸系化合物等の化学混和剤のいずれも使用可能である。
減水剤の使用量は、結合材100部に対して、0.1〜２部が好ましい。0.1部未満では前記水の量が35部を超え、蒸気養生後の１日圧縮強度が、所定の１日圧縮強度に達しない場合があり、２部を超えると凝結遅延等を起こしやすい場合がある。
As the water reducing agent, a water reducing agent, a high performance water reducing agent, an AE water reducing agent, and a high performance AE water reducing agent specified in JIS A 6204 (chemical admixture for concrete) are used. Specific examples of these are water-reducing agents such as Naphthalene sulfonic acid formalin high condensate salts such as Kao's trade names “Mighty 100”, “Mighty 150”, and “Mighty 200”. Modified lignin and highly condensed aromatic sulfonate complex such as “-1460”, sulfonated melamine highly condensed product salt system such as “Darex High Coal 3S” manufactured by Grace, and product name manufactured by Fujisawa Pharmaceutical Co., Ltd. As oxycarboxylic acid-based chemical admixtures such as “Palic # 1”, AE water reducing agents, chemical admixtures such as lignin sulfonates such as “Darlex WRDA” manufactured by Grace, as high-performance AE water reducing agents, Any of chemical admixtures such as polycarboxylic acid compounds such as Grace's trade name “Darlex Super 100PHX” can be used.
The amount of water reducing agent used is preferably 0.1 to 2 parts with respect to 100 parts of the binder. If the amount is less than 0.1 parts, the amount of water will exceed 35 parts, and the daily compression strength after steam curing may not reach the prescribed daily compression strength. If the amount exceeds 2 parts, condensation may be delayed. is there.
本発明において、セメント組成物、水、及び骨材を混合して、セメントコンクリートを調製し、打設し、養生し、硬化させる。 In the present invention, a cement composition, water and aggregate are mixed to prepare cement concrete, which is placed, cured, and cured.
本発明における打設方法は特に限定されるものではないが、セメントコンクリートを型枠に充填する時、バイブレターなどを用いて強制的に充填する方法が好ましい。
また、高強度パイルなどを製造する場合は、バイブレーターにより型枠に充填した後、遠心成型を行う。
The placing method in the present invention is not particularly limited, but a method of forcibly filling cement concrete into a mold using a vibrator or the like is preferable.
Moreover, when manufacturing a high intensity | strength pile etc., after filling a formwork with a vibrator, centrifugal molding is performed.
本発明における養生方法は特に限定されるものではないが、セメント組成物と水とを混合して調製したセメントコンクリートを、型枠に充填、成型後、蒸気養生を行うことが好ましい。
養生条件は特に限定されるものではないが、例えば、65〜90℃、約２〜５時間程度の蒸気養生をすることが好ましい。
The curing method in the present invention is not particularly limited, but it is preferable to perform steam curing after filling and molding cement concrete prepared by mixing a cement composition and water.
The curing conditions are not particularly limited, but for example, it is preferable to perform steam curing at 65 to 90 ° C. for about 2 to 5 hours.
本発明のセメント組成物を使用することにより、強度の低いセメントを用いた場合でも、蒸気養生後の１日圧縮強度の低下を補償することが可能となり、本来の所定の時期にテンションの開放を行い、応力を導入することが可能となった。 By using the cement composition of the present invention, it is possible to compensate for a decrease in the daily compressive strength after steam curing even when a low-strength cement is used, and release the tension at the original predetermined time. Made it possible to introduce stress.
表１に示すセメント、細骨材、II型無水石膏、強度補償材、及び水を混練してモルタルを調製し、圧縮強度を測定した。結果を表１に併記する。 Cement, fine aggregate, type II anhydrous gypsum, strength compensation material, and water shown in Table 1 were kneaded to prepare a mortar, and the compressive strength was measured. The results are also shown in Table 1.
＜使用材料＞
セメントα：スラグセメント、エーライト（C3S）67.1％、ビーライト（C2S）12.7％、アルミネート相（C3A）2.7％、及びフェライト相（C4AF）17.5％、ブレーン値3,150cm2/g、比重3.14
セメントβ：フライアッシュセメント、C3S 53.8％、C2S 27.0％、C3A 11.6％、及びC4AF 7.6％、ブレーン値3,200cm2/g、比重3.14
細骨材 ：砕砂
II型無水石膏：天然無水石膏、市販品
強度補償材Ａ：消石灰、市販品
強度補償材Ｂ：生石灰、市販品
強度補償材Ｃ：硫酸ナトリウム、市販品
強度補償材Ｄ：塩化カルシウム、市販品
強度補償材Ｅ：カリウムミョウバン、市販品
強度補償材Ｆ：炭酸ナトリウム、市販品
減水剤 ：高性能減水剤、ナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩、市販品
<Materials used>
Cement α: Slag cement, Alite (C 3 S) 67.1%, Belite (C 2 S) 12.7%, Aluminate phase (C 3 A) 2.7%, Ferrite phase (C 4 AF) 17.5%, Blaine value 3,150cm 2 / g, specific gravity 3.14
Cement β: fly ash cement, C 3 S 53.8%, C 2 S 27.0%, C 3 A 11.6%, and C 4 AF 7.6%, Blaine value 3,200 cm 2 / g, specific gravity 3.14
Fine aggregate: Crushed sand
Type II anhydrous gypsum: natural anhydrous gypsum, commercial strength compensation material A: slaked lime, commercial strength compensation material B: quick lime, commercial strength compensation material C: sodium sulfate, commercial strength compensation material D: calcium chloride, commercial strength Compensation material E: Potassium alum, Commercial strength compensation material F: Sodium carbonate, Commercial water reducing agent: High performance water reducing agent, Naphthalene sulfonic acid formalin high condensate salt, commercial product
＜測定方法＞
圧縮強度 ：モルタルを混練３時間後、昇温３時間、65℃２時間蒸気養生し、その後、７時間養生槽中で20℃迄冷却後、JIS R 5201に準じて測定
<Measurement method>
Compressive strength: 3 hours after kneading mortar, steam curing for 3 hours, 65 ° C for 2 hours, then cooling to 20 ° C in a curing tank for 7 hours, then measured according to JIS R 5201
本発明のセメント組成物は、コンクリートパイル、ポール、鋼管複合パイル、及びヒューム管等に用いられる。 The cement composition of the present invention is used for concrete piles, poles, steel pipe composite piles, fume pipes and the like.
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