JP2008254963A - セメント・コンクリート用混和材及び低収縮高強度コンクリート並びに高強度セメント組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 平均粒径が2μm以下であると共に、円形度が0.90以上の球状である石灰石微粉末からなる。これにより、高強度コンクリートに用いることで、粒子形状が球状に近い状態の石灰石微粉末によって従来のシリカフュームを使用した超高強度コンクリートに劣らない流動性を有し、しかも圧縮強度が材齢7日の初期強度において、従来の超高強度コンクリートを超えた高い発現性を得ることも可能である。
【選択図】 図1
Description
すなわち、特許文献1に記載の技術では、低水セメント比20%未満の場合について記載がないと共に、水和が遅い低熱ポルトランドセメントを使用すると、ポゾラン物質であるシリカフューム又は粒子の粗い石灰石微粉末を使用しているので、初期強度の発現性が低い不都合があった。また、上記従来の石灰石微粉末を使用した場合、シリカフュームを使用した場合に比較して流動性が劣る不都合もある。
また、特許文献2に記載の技術では、上記石灰石微粉末を添加したコンクリートの製造について自己収縮に関する記載があるが、流動性や強度発現性に関する記載がなく、この技術から施工性の改善や初期強度の増進等を図ることが困難である。
さらに、特許文献3に記載の技術では、シリカフュームが高価であると共に産業廃棄物であるために品質が安定しない又は良質なものが入手困難であるというデメリットがある。また、上述したように、水和が遅い低熱ポルトランドセメントを使用すると、ポゾラン物質であるシリカフュームを使用しているので、初期強度の発現性が低いという不都合がある。
このセメント・コンクリート用混和材では、平均粒径が2μm以下であると共に、円形度が0.90以上の球状である石灰石微粉末からなるので、高強度コンクリートに用いることで、粒子形状が球状に近い状態の石灰石微粉末によって従来のシリカフュームを使用した超高強度コンクリートに劣らない流動性を有し、しかも圧縮強度が材齢7日の初期強度において、従来の超高強度コンクリートを超えた高い発現性を得ることも可能である。なお、ここで円形度は、(粒子の投影した面積に等しい円の周長)/(粒子の投影の輪郭長)として定義される。
特に第5の発明の高強度セメント組成物は、中庸熱ポルトランドセメント又は低熱ポルトランドセメントに、上記本発明のセメント・コンクリート用混和材を混合してなることを特徴とする。すなわち、この高強度セメント組成物では、上記本発明のセメント・コンクリート用混和材を混合しているので、セメント単味で使用する場合よりも低水セメント比の実現を可能にし、かつ良好な初期強度の発現性を得ることができる。なお、本混和材を他のポルトランドセメントや混合セメントに混合しても、通常の石灰石微粉末に比較して、物性面に悪影響を及ぼすことはない。
すなわち、本発明に係るセメント・コンクリート用混和材によれば、平均粒径が2μm以下であると共に、円形度が0.90以上の球状である石灰石微粉末からなるので、高強度コンクリートに用いることで、球状に近い石灰石微粉末によって従来のシリカフュームを使用した超高強度コンクリートに劣らない流動性を有し、しかも高い初期強度発現性を得ることができる。特に、水セメント比0.20未満でも、優れた流動性及び初期強度発現性を有し、本発明の混和材を添加した高強度コンクリート及び超高強度コンクリートの施工において、高いワーカビリティー及びコンクリート強度の向上を図ることができる。また、この混和材を低熱系ポルトランドセメントに混合した高強度セメント組成物でも、良好な初期強度の発現性を得ることができる。
また、このセメント・コンクリート用混和材は、水セメント比0.20未満で高性能減水剤又は高性能AE減水剤の使用下で用いることに適している。なお、このセメント・コンクリート用混和材の添加率は、低熱ポルトランドセメント等のセメントに対して5〜30%に設定される。
円形度=(粒子の投影した面積に等しい円の周長)/(粒子の投影の輪郭長) …(1)
なお、比較例として、石灰石を乾式粉砕したままの石灰石微粉砕物(比較例1)と、さらに分級を進めて本実施形態のコンクリート用混和材と同等の平均粒径とした石灰石微粉砕物(比較例2)を、走査型電子顕微鏡で粒子形状を観察し、同様に求めた円形度を併せて表1に示す。また、図2に、比較例1における走査型電子顕微鏡写真の一例を示す。
また、いわゆる対向衝突湿式粉砕法によって石灰石粉砕原料を超微粉末化するので、均一でシャープな粒度分布かつ高い円形度を有した石灰石微粉末が得られ、優れた流動性及び初期強度の発現性を得ることができる。
そして、低熱ポルトランドセメントにこのセメント・コンクリート用混和材を混合した高強度セメント組成物でも、良好な初期強度の発現性を得ることができる。
<実施例1>
上述した対向衝突湿式粉砕法で、粉砕時間を変化させて平均粒径及び円形度の異なる石灰石微粉末を作製し、本実施例(試験例2〜4)の混和材とした。これらの混和材を添加して混合セメント(高強度セメント組成物)を作製し、日本建築学会JASS 5T 701-2005「高強度コンクリート用セメントの品質基準(案)」(以下、NewRC試験方法と称す)に準じた試験方法に従って、高強度モルタルの0打フロー(流動性評価)及び圧縮強度について性能を評価した。
(1)−1セメント:低熱ポルトランドセメント(三菱マテリアル社製)
(1)−2セメント:中庸熱ポルトランドセメント(三菱マテリアル社製)
(2)砂:セメント試験用標準砂(社団法人セメント協会製)
(3)減水剤:ポリカルボン酸系高性能AE(air entraining)減水剤(レオビルド(登録商標)SP8HU・エヌエムビー社製)
(4)水:水道水(水温20℃)
さらに、水セメント比は0.18とし、添加する水量は水と減水剤との合量とした。
混合モルタルの調合割合は、以下の表2に示すとおりであり、混合・混練方法は、NewRC試験方法に準じた。
上記圧縮強度は、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に従って試験した。円柱状の供試体の寸法は、50mmφ×100mmHとし、材齢は、7日、28日、91日とした。
0.5μm以下の粒径割合の評価として、上記試験例1〜3の実施例における石灰石微粉末を水篩して、0.5μm以下の粒径割合の異なる混和材を作製し、これら水性スラリーの混和材を乾燥させ、混和材10重量部、セメント90重量部になるように計量して混合セメント(高強度セメント組成物)を作製した。この混合セメントについて、NewRC試験方法に従って、上記と同様に評価した。この評価結果を、以下の表4に示す。
試験例4の実施例及び比較例3の混合セメント、細骨材(山砂)、粗骨材(硬質砂岩砕石)、高性能AE減水剤、消泡剤を用いて、水セメント比0.14でコンクリート(試験例4を用いた試験例7及び比較例3を用いた比較例11)を製造し、その性能を評価した。この性能評価方法としては、スランプフロー、空気量及び圧縮強度について行った。これらの評価結果を、以下の表5に示す。
上記本発明のセメント・コンクリート用混和材である石灰石微粉末(気流乾燥機で乾燥したもの)10重量部、中庸熱ポルトランドセメント(三菱マテリアル製)90重量部を50kgになるように計量して、プロシェアー型ミキサーで15分間混合して、混合セメント(高強度セメント組成物)を作製した。これらの混合セメントを用いて、NewRC試験で高強度モルタルを作製し、性能を評価した。この混合セメントの種類及び試験結果を以下の表6に示す。
平均粒径1.1μmおよび0.76μmの本発明に係る石灰石微粉末(固形分濃度20%)を、遠心脱水機で脱水して固形分濃度98%の脱水ケーキを作製した。この脱水ケーキを、低熱ポルトランド用クリンカー(粒度3.4mmになるようにジョークラッシャーで粗粉砕)と二水せっこうとの混合物90重量部に、乾燥物換算で10重量部を3kgになるように計量して、ボールミルでJIS R 5201「セメントの物理試験方法」に記載のブレーン空気透過による比表面積が6000cm2/mg(シリカフュームを混合したセメントの比表面積:6500cm2/mg)になるまで粉砕・混合して混合セメント(高強度セメント組成物)を作製した。これらの混合セメントを用いて、NewRC試験で高強度モルタルを作製し、性能を評価した。また、上記石灰石微粉スラリーを固形分濃度50%に調整して、高強度モルタルの作製時に水、減水剤とともに添加(表中ではスラリー添加と記載)して得たモルタルも性能を比較した。この結果を以下の表7に示す。
コンクリートのひび割れには、乾燥収縮ひび割れ、水和熱に伴う温度ひび割れ、自己収縮ひび割れ等がある。低水比の高強度コンクリートでは、特に、水和熱に伴う温度ひび割れ、自己収縮ひび割れが重要視される。水和熱に伴う温度ひび割れは、セメントの種類で改善でき、発熱量の少ない低熱ポルトランドセメントを使用する。自己収縮ひび割れ、乾燥収縮ひび割れの防止には、混和材を添加することで対応できる。この混和材には、収縮低減剤と膨張材とがある。これらは、それぞれ単独でも、ひび割れ防止効果が得られるが、収縮低減剤と膨張材とを併用しても効果を減じることはない。そして、本発明に係る混和材では、前述したように、中庸熱ポルトランドセメントも使用できる点が特徴である。
本発明では、石灰石微粉末の円形度を高め、すなわち形状を球状にすることで、コンクリート流動性を改善したために、収縮量を低下させ、ひび割れを防止する効果が向上する。以下に、自己収縮ひび割れに関して実際に評価した実施例について、説明する。
「使用材料」
(1)セメント:低熱ポルトランドセメント(三菱マテリアル社製)
(2)砂:セメント試験用標準砂(社団法人セメント協会製)
(3)混和材:シリカフューム(市販品)
(4)収縮低減剤:低級アルコール系アルキレンオキシド付加物(テトラガード(登録商標)AS20・太平洋マテリアル社製)
(5)膨張材:カルシウムサルフォアルミネート系膨張材(デンカ(登録商標)CSA#20・電気化学工業社製)
(6)減水剤:ポリカルボン酸系高性能AE減水剤(レオビルド(登録商標)SP8HU・エヌエムビー社製)
(7)水:水道水(水温20℃)
例えば、ベースセメントとしては、上述した中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント以外にも、普通、早強、耐硫酸塩等のポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、その他の混合セメントを採用しても構わない。
Claims (8)
- 平均粒径が2μm以下であると共に、円形度が0.90以上の球状である石灰石微粉末からなることを特徴とするセメント・コンクリート用混和材。
- 請求項1に記載のセメント・コンクリート用混和材において、
前記石灰石微粉末が、0.5μm以下の粒径のものが30%以上で構成されていることを特徴とするセメント・コンクリート用混和材。 - 請求項1又は2に記載のセメント・コンクリート用混和材において、
水セメント比0.20未満で高性能減水剤又は高性能AE減水剤の使用下で用いることを特徴とするセメント・コンクリート用混和材。 - ポルトランドセメントに、請求項1から3のいずれか一項に記載のセメント・コンクリート用混和材を混合してなることを特徴とする高強度セメント組成物。
- 請求項4に記載の高強度セメント組成物において、
前記ポルトランドセメントが、中庸熱ポルトランドセメント又は低熱ポルトランドセメントであることを特徴とする高強度セメント組成物。 - 請求項4又は5に記載の高強度セメント組成物に膨張材及び収縮低減剤の少なくとも一方を添加して製造されたことを特徴とする低収縮高強度コンクリート。
- 請求項1又は2に記載のセメント・コンクリート用混和材をクリンカーおよびせっこうと同時に粉砕するか、又は予めセメントに混合したことを特徴とする高強度セメント組成物。
- 請求項7の高強度セメント組成物において、
前記セメント・コンクリート用混和材の添加量が、セメントの5〜30%であることを特徴とする高強度セメント組成物。
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