JP2009007202A - セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 亜炭と硝酸から生成したフミン酸、軽質マグネシア、及び珪酸質物質から得られる反応生成物と、膨張物質とを含有してなるセメント混和材、反応生成物の粒度が、600μm以下である該セメント混和材、膨張物質が、遊離石灰と、アウイン、カルシウムシリケート、カルシウムアルミノフェライト、及びカルシウムフェライトからなる群より選ばれる一種又は二種以上の水硬性化合物とを含有してなる該セメント混和材、膨張物質が、遊離石灰と、該水硬性化合物と、無水セッコウとを含有してなる該セメント混和材、並びに、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。
【選択図】 なし
Description
コンクリート構造物の劣化要因の1つとして、ひび割れがある。ひび割れはコンクリートの信頼性を損なうものである。
ひび割れの発生原因は多様であり、乾燥収縮や自己収縮によるひび割れや、マッシブなコンクリートや富配合のコンクリートに特有の温度ひび割れなどが挙げられる。
マッシブなコンクリートや富配合のコンクリートに特有の温度ひび割れは、水和発熱に起因する。
これは、膨張材の使用により、ひび割れを低減でき、コンクリート構造物の高寿命化に一定の役割を果たすためである。
しかしながら、膨張材のみの使用でひび割れを完全に制御できるものではなかった。
しかしながら、いまだに充分な性能を実現できていないのが実状であり、常温から高温領域にわたり幅広い温度環境下で温度ひび割れを効果的に抑制できるセメント混和材の開発が強く望まれている。
また、土間コンクリートやスラブコンクリートのように薄い厚みのコンクリートにおいても、また、マッシブなコンクリートにおいても、効果的にひび割れを抑制できるセメント混和材の開発が強く望まれている。
ニトロフミン酸は、例えば、亜炭、草炭等の腐食性物質を含有する若年炭の粉砕物と硝酸を反応させて得られるものである。
土壌改良剤としては、このニトロフミン酸や、これに、ドロマイト、マグネサイト、マグネシア、蛇紋岩、ケイ酸マグネシウム、及び水酸化マグネシウムなどの一種又は二種以上を加え反応させたニトロフミン酸マグネシウムが提案されている(特許文献9参照)。
しかしながら、これをセメント混和材として利用した際に、どのような効果を生むかについては全く知られていない。
また、本発明におけるコンクリートとは、セメントペースト、セメントモルタル、及びコンクリートを総称するものである。
また、硝酸としては、通常、濃度20〜50%のものを使用する。
軽質マグネシアは生成したフミン酸を中和するもので、本発明では、その他、ドロマイト、マグネサイト、及び水酸化マグネシウムなども使用可能である。
珪酸質物質としては、珪石や砂岩等が挙げられるが、通常、砂岩を使用する。
亜炭や硝酸の使用割合は特に限定されるものではないが、通常、乾物換算の亜炭100部に対して、無水換算の硝酸40〜70部が好ましい。
軽質マグネシアと珪酸質物質の使用割合は特に限定されるものではないが、珪酸質物質として砂岩を使用する場合、通常、乾物換算の亜炭100部に対して、軽質マグネシア5〜30部で、砂岩10〜25部が好ましい。
中和生成物を、水等を使用し、造粒後、乾燥し反応生成物とする。
ここで、く溶性MgOとは、2%のクエン酸水溶液に溶解するMgOを意味し、水溶性MgOは、く溶性MgOのなかにはいる。
これは、数々の実験を通して見いだしたものである。その原因は定かではないが、反応生成物を製造する工程で加えられる軽質マグネシアや砂岩等の珪酸質物質との相互作用により、独自の複合材料が形成されているためと推察される。
また、これらの軽質マグネシアや砂岩等の珪酸質物質との複合化によって、化学成分の溶解性が異なることも考えられる。
本発明では、効果的な膨張性が付与できる観点から、セメント鉱物系膨張物質を用いることが好ましい。
本発明では、膨張性能が良好なことから、遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系を含む膨張物質を用いることが好ましく、特に遊離石灰含有量が40%を超えるものが好ましい。
市販の膨張材や静的破砕材は各社より販売されており、その代表例としては、例えば、電気化学工業社製「デンカCSA」や「デンカパワーCSA」、住友大阪セメント社製「サクス」、太平洋マテリアル社製「太平洋ジプカル」、「エクスパン」、「N-EX」、及び「ブライスター」などが挙げられる。
表1に示す反応生成物25部と膨張物質A75部を配合したセメント混和材を使用し、土間コンクリートやマスコンクリートのひび割れ抑制効果を調べた。
セメント混和材を、セメントαとセメント混和材からなるセメント組成物100部中、7部使用し、単位セメント組成物量300kg/m3、単位水量170kg/m3、s/a=47%、スランプ18cm、及び設計強度21N/mm2のコンクリートを調製し、圧縮強度と長さ変化率の測定を行った。
また、同じ配合のコンクリートを用いて、土間に打設した場合と、マスコンクリートの壁を作製した場合のひび割れ発生状況を確認した。結果を表1に併記する。
なお、比較のために、反応生成物の代わりに市販のフミン酸を使用した場合についても同様に行った。
セメントα:市販の普通ポルトランドセメント、比重3.15
膨張物質A:遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系膨張物質、水硬性化合物はアウイン、遊離石灰含有量50%、アウイン含有量20%、及び無水セッコウ含有量30%、ブレーン値3,000cm2/g、比重3.15
細骨材 :新潟県姫川産、比重2.62、最大骨材寸法5mm
粗骨材 :新潟県姫川産、比重2.64、最大骨材寸法25mm
水 :水道水
市販のフミン酸:試薬、フミン酸
圧縮強度 :JIS A 1108に準じて測定
長さ変化率:JIS A 6202(B)に準じて材齢7日の長さ変化率を測定
ひび割れ状況/土間:土間コンクリートのひび割れ発生状況、縦5m、横5m、厚さ10cmのコンクリートを打設し、6ヵ月後にひび割れの発生状況を観察した。ひび割れが3本以上発生した場合は不可、ひび割れが2本発生した場合は可、ひび割れが1本発生した場合は良、ひび割れが全く発生しない場合は優とした。
ひび割れ状況/マスコン:マスコンクリートのひび割れの発生状況、型枠の存置期間は材齢7日までとし、厚さ1m、高さ2.5m、長さ10mの壁を作製し、ひび割れ発生が2本以上か、もしくは、ひび割れ発生本数は1本だがひび割れ幅0.2mm以上の場合は不可、ひび割れ発生本数は1本だが、ひび割れ幅が0.1mm以上、0.2mm未満の場合は可、ひび割れ発生本数が1本で、かつ、ひび割れ幅も0.05mm未満の場合は良、目視で観察できるひび割れがない場合は優とした。
実験No.1- 1で使用した反応生成物を使用し、表2に示す膨張物質を使用したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表2に併記する。
膨張物質B:遊離石灰−無水セッコウ系膨張物質、遊離石灰含有量50%、無水セッコウ含有量50%、ブレーン値3,000cm2/g、比重3.10
膨張物質C :遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系、水硬性化合物はカルシウムフェライト(C2F)、遊離石灰含有量50%、C2F含有量20%、無水セッコウ含有量30%、ブレーン値3,000cm2/g、比重3.30
膨張物質D :遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系、水硬性化合物はカルシウムアルミノフェライト(C4AF)、遊離石灰含有量50%、C4AF含有量20%、無水セッコウ含有量30%、ブレーン値3,000cm2/g、比重3.20
膨張物質E :遊離石灰−水硬性化合物系、遊離石灰含有量60%、水硬性化合物はカルシウムシリケート(C3S)とカルシウムアルミノフェライト(C4AF)、C3S含有量30%、C4AF含有量10%、ブレーン値3,000cm2/g、比重3.18
膨張物質F :遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系、水硬性化合物はカルシウムシリケート(C3S)、カルシウムアルミノフェライト(C4AF)、及びカルシウムアルミネート(C3A)、遊離石灰含有量55%、C3S含有量25%、C4AF含有量5%、C3A含有量5%、無水セッコウ含有量10%、ブレーン値3,000cm2/g、比重3.17
表3に示す最大粒径で、化学成分が実験No.1- 1で使用したものと同じ反応生成物25部と膨張物質A75部を配合したセメント混和材を使用したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表3に併記する。
実験No.1- 1で使用した反応生成物25部と膨張物質A75部を配合したセメント混和材を表4に示す量使用したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表4に併記する。
実験No.1- 1で使用した反応生成物25部と膨張物質A75部を配合したセメント混和材を、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、7部使用し、表5に示すセメントとセメント混和材を使用したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表5に併記する。
セメントβ:市販の高炉セメントB種、比重3.06
Claims (6)
- 亜炭と硝酸から生成したフミン酸、軽質マグネシア、及び珪酸質物質から得られる反応生成物と、膨張物質とを含有してなるセメント混和材。
- 珪酸質物質が砂岩である請求項1に記載のセメント混和材。
- 反応生成物の粒度が、600μm以下である請求項1又は請求項2に記載のセメント混和材。
- 膨張物質が、遊離石灰と、アウイン、カルシウムシリケート、カルシウムアルミノフェライト、及びカルシウムフェライトからなる群より選ばれる一種又は二種以上の水硬性化合物とを含有してなる請求項1〜請求項3のうちのいずれか一項に記載のセメント混和材。
- 膨張物質が、遊離石灰と、アウイン、カルシウムシリケート、カルシウムアルミノフェライト、及びカルシウムフェライトからなる群より選ばれる一種又は二種以上の水硬性化合物と、無水セッコウとを含有してなる請求項1〜請求項3のうちのいずれか一項に記載のセメント混和材。
- セメントと、請求項1〜請求項5のうちのいずれか一項に記載のセメント混和材を含有してなるセメント組成物。
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