JP2006298678A - セメント - Google Patents

Abstract

【課題】ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤と組み合わせてモルタルやコンクリートを製造した場合に、流動性を向上させ、経時変化を抑制することができるセメントを提供する。
【解決手段】セメント中の２水石膏及び半水石膏の合量に占める半水石膏量がSO₃換算で50質量％以上であり、かつ、ジエチレングリコールの含有量が150ppm以下であるセメント。
上記セメントは、（〔２水〕＋〔半水〕）／〔全SO₃〕が40質量％以上であることが好ましい（なお、〔２水〕は２水石膏のSO₃、〔半水〕は半水石膏のSO₃、〔全SO₃〕はセメント中の全SO₃、を示す）。

Description

本発明は、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤と組み合わせてモルタルやコンクリートを製造した場合に、流動性を向上させ、経時変化を抑制することができるセメントに関する。

ポルトランドセメントは、一般に、ポルトランドセメントクリンカーに数％の石膏を混合し、粉砕して製造されている。さらに、混合セメントと称して、該ポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ等の混和材を添加し混合したセメントも製造されている。それらのセメントは、通常、骨材、混練水の他に、減水剤を添加して使用されている。該減水剤は、例えば、施工時の作業性の確保、施工に伴う材料分離の抑制、硬化後の強度の改良等を目的として添加されるもので、現在では、コンクリート等を製造する上で不可欠な材料である。
そして、上記減水剤の中でも、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤は、減水性能と流動性保持能力に優れ、高強度コンクリートや高流動コンクリート等の高性能コンクリートの製造や、骨材事情の悪い地域の単位水量対策に必須の材料となっている。

従来より、減水剤による減水効果を十分に発揮するポルトランドセメントとして、クリンカーの鉱物組成及び石膏の種類とその含有量を調整したポルトランドセメントが提案されており、該セメントと減水剤を組み合わせることにより、高い流動性を有する水硬性組成物が得られている（例えば、特許文献１）。
特開２０００−３０２５１８号公報

上記特許文献１に記載される水硬性組成物は、クリンカー中の3CaO・Al₂O₃含有量に応じて、ポルトランドセメント中の石膏量及び半水石膏量を変えるものである。該水硬性組成物では、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤と組み合わせて、ペーストで使用した場合は流動性を向上させ、経時変化を抑制することができるのではあるが、モルタルやコンクリートで使用した場合には流動性が低下したり、経時変化が大きくなる場合がある。

従って、本発明の目的は、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤と組み合わせてモルタルやコンクリートを製造した場合に、流動性を向上させ、経時変化を抑制することができるセメントを提供することにある。

本発明者らは、斯かる実情に鑑み、鋭意研究した結果、セメント中の２水石膏及び半水石膏の合量に占める半水石膏の割合を調整するとともに、セメント中のジエチレングリコール含有量も調整することにより、上記課題を解決することができることを見いだし、本発明を完成させたものである。

即ち、本発明は、セメント中の２水石膏及び半水石膏の合量に占める半水石膏量がSO₃換算で50質量％以上であり、かつ、ジエチレングリコールの含有量が150ppm以下であることを特徴とするセメントである（請求項１）。このようなセメントをポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤と組み合わせてモルタルやコンクリートを製造した場合、該モルタルやコンクリートの流動性を向上させ、経時変化を抑制することができる。
そして、本発明のセメントにおいては、（〔２水〕＋〔半水〕）／〔全SO₃〕が40質量％以上であることが好ましい（請求項２）。
（なお、〔２水〕は２水石膏のSO₃、〔半水〕は半水石膏のSO₃、〔全SO₃〕はセメント中の全SO₃、を示す）。

本発明のセメントでは、セメント減水剤と組み合わせてモルタルやコンクリートを製造した場合、流動性を向上させることができるうえ、その経時変化を抑制することができる。特に、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤と組み合わせてモルタルやコンクリートを製造した場合、その効果が大きくなる。
従って、本発明のセメントは、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤と組み合わせて、高強度コンクリートや高流動コンクリート等の製造に好適に使用することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のセメントは、ポルトランドセメントクリンカー、石膏等から製造される普通・早強・中庸熱・低熱等の各種ポルトランドセメントや、それらポルトランドセメントに高炉スラグやフライアッシュ等の混和材を混合してなる混合セメント、さらには前記ポルトランドセメントに石灰石粉末やシリカフューム等を混合してなるセメントに適用する。

本発明に係るセメントは、２水石膏及び半水石膏の合量に占める半水石膏量がSO₃換算で50質量％以上のものである。２水石膏及び半水石膏の合量に占める半水石膏量がSO₃換算で50質量％未満では、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤と組み合わせてモルタルやコンクリートを製造した場合、流動性が低下し、またその経時変化も大きくなる。２水石膏及び半水石膏の合量に占める半水石膏の好ましい量は、モルタルやコンクリートの流動性の向上や経時変化の抑制等から、SO₃換算で60質量％以上であることが好ましく、70質量％以上であることがより好ましい。
なお、２水石膏・半水石膏の定量は、特開平6-242035号公報に記載される試料容器を使用した熱分析（熱重量測定等）により行うことができる。

本発明に係るセメントにおいては、モルタルやコンクリートの流動性の向上や経時変化の抑制等から、（〔２水〕＋〔半水〕）／〔全SO₃〕が40質量％以上であることが好ましく、50質量％以上であることがより好ましく、60質量％以上であることが特に好ましい（なお、〔２水〕は２水石膏のSO₃、〔半水〕は半水石膏のSO₃、〔全SO₃〕はセメント中の全SO₃、を示す）。（〔２水〕＋〔半水〕）／〔全SO₃〕が40質量％未満のセメントでは、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤と組み合わせてモルタルやコンクリートを製造した場合、流動性が低下したり、その経時変化が大きくなることがある。
本発明において、セメント中の全SO₃は、セメントの種類に応じて、ポルトランドセメントの場合は1.0〜5.0質量％、混合セメントの場合は0.5〜5.0質量％、ポルトランドセメントに石灰石粉末やシリカフューム等を混合してなるセメントの場合は0.5〜5.0質量％であることが好ましい。
なお、セメント中の全SO₃量の定量は、化学分析により行うことができる。

本発明に係るセメントは、さらにジエチレングリコールの含有量が150ppm以下のものである。セメント中のジエチレングリコールの含有量が150ppmを越えると、モルタルやコンクリートの流動性が低下したり、その経時変化が大きくなることがある。
本発明においては、セメント中のジエチレングリコールの含有量が少ない程、モルタルやコンクリートの流動性が向上し好ましいのではあるが、一方で、ジエチレングリコールの含有量が少なすぎると、ポルトランジセメントクリンカーの粉砕が困難になる。そのため、本発明においては、セメント中のジエチレングリコールの含有量は、10〜120ppmであることがより好ましく、10〜100ppmであることが特に好ましい。
なお、セメント中のジエチレングリコール量の定量は、特願2005-96867号公報に記載される方法により行うことができる。

本発明のセメントは、例えば、ポルトランドセメントクリンカーと２水石膏を同時粉砕する際のジエチレングリコール添加量と仕上げミル内の温度を調整したり、ミル内でのポルトランドセメントクリンカーと２水石膏の滞留時間を調整する等の方法で製造することができる。また、予め、２水石膏と半水石膏の割合を調整した石膏をポルトランドセメントクリンカーと共に粉砕し、最終的に２水石膏及び半水石膏の合量に占める半水石膏の割合とジエチレングリコールの含有量を所定の値となるようにすることもできる。この場合、２水石膏を適切な条件で加熱するなどして２水石膏及び半水石膏の割合を調整したり、２水石膏と半水石膏を混合するなどしてそれらの割合を調整することができる。
さらに、混合セメント等は、２水石膏及び半水石膏の合量に占める半水石膏の割合とジエチレングリコールの含有量を調整したポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、石灰石粉末やシリカフューム等を混合する等の方法で製造することができる。
上記セメントのブレーン比表面積は、ポルトランドセメントの場合は3000〜4500cm²/gであることが好ましく、混合セメント等では3000〜6000cm²/gであることが好ましい。

以下、実施例により本発明を説明する。
実施例１〜６
１．使用材料
以下の材料を使用した。
(1)普通ポルトランドセメントクリンカー粉砕物：太平洋セメント(株)製、ブレーン比表面積3300cm²/g
(2)２水石膏：(株)ノリタケカンパニー製、ブレーン比表面積7500cm²/g
(3)半水石膏：(株)ノリタケカンパニー製、ブレーン比表面積7800cm²/g
(4)無水石膏：関東化学(株)製、ブレーン比表面積8000cm²/g
(5)ジエチレングリコール：関東化学(株)製

２．セメントの製造
上記材料を混合して、表１に示すセメントを調製した。
なお、セメント中の全SO₃量は、2.2質量％とした。

３．モルタルの流動性試験
表１のセメント、細骨材（「JIS R 5201」に規定されている標準砂）、減水剤（ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤((株)エヌエムビー製「レオビルドSP8N」)）及び水を表２に示す配合でホバートミキサを用いて混練してモルタルを調製した。モルタルの混練は、表乾状態の細骨材とセメントを30秒間空練りし、水およびポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を投入し低速60秒間、掻き落とし後、高速180秒間混練することにより行った。

４．流動性の評価
混練後のモルタルの流動性を「JIS A 1171」に規定されているミニスランプコーンを用いて引抜きフローを測定することにより評価した。測定時間は、注水後５分、30分、60分とした（30分及び60分のフローは、測定直前に高速60秒間練混ぜてから測定した）。
結果を表３に示す。

表３から、本発明のセメントでは、ポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤と組み合わせてモルタルを製造した場合、流動性が良好で、その経時変化も小さいことが分かる。

実施例７〜８
表１のNo.２のセメントと高炉スラグ（第一セメント(株)製、ブレーン比表面積8000cm²/g）を表４に示す量混合して、混合セメントを調製した。該混合セメントを使用して、上記実施例１と同様にしてフロー値を測定した。
結果を表４に示す。

Claims (2)

1. セメント中の２水石膏及び半水石膏の合量に占める半水石膏量がSO₃換算で50質量％以上であり、かつ、ジエチレングリコールの含有量が150ppm以下であることを特徴とするセメント。
2. （〔２水〕＋〔半水〕）／〔全SO₃〕が40質量％以上である請求項１記載のセメント（なお、〔２水〕は２水石膏のSO₃、〔半水〕は半水石膏のSO₃、〔全SO₃〕はセメント中の全SO₃、を示す）。