JP2009234896A

JP2009234896A - セメント組成物、セメントペースト、セメントモルタル、コンクリート、及びセメント硬化体の製造方法

Info

Publication number: JP2009234896A
Application number: JP2008086609A
Authority: JP
Inventors: Akira Ono; 晃大野
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】セメント粒子分散性能と流動性保持効果とをバランス良く発揮させうるセメント組成物、セメントペースト、セメントモルタル、コンクリート、及びセメント硬化体の製造方法を提供する。
【解決手段】ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と混合して用いるセメント組成物であって、セメント成分と高炉スラグとの合計量に対し該高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるようにセメント成分と高炉スラグとを含有してなることを特徴とするセメント組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、セメント組成物、セメントペースト、セメントモルタル、コンクリート、及びセメント硬化体の製造方法に関する。

従来、低水セメント比が要求される高強度コンクリートの施工や、高流動性が要求される高流動コンクリートの施工に際しては、減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤などの分散剤が広く使用されている。
該分散剤の性能としては、（１）セメント粒子に対する分散性能が高いこと、すなわち、高流動性となること、しかも（２）その分散効果が長時間維持されること、すなわち、流動保持効果に優れること、が望ましい。

近年、このような要望を兼ね備えた分散剤として、ポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤が知られている。この、ポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤は、他の分散剤と比較して、少ない添加量で優れた分散性能を発揮し、また、流動性保持効果にも優れたものである。また、該ポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤と、他の混和剤等との組み合わせにより、流動性保持効果を更に向上させる試みもなされている（特許文献１等）。

特開２０００−７４００号公報

しかしながら、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を用いて所望のコンクリートを調製しようとする場合、セメント粒子分散性能と流動性保持効果とをバランス良く発揮させうる添加量を定めることができない場合がある。
つまり、優れたセメント粒子分散性能を基準としてポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の添加量を決定すると、十分な流動性保持効果が発揮されにくくなる場合があり、逆に、流動性保持効果を基準として添加量を決定すると、目的とする流動性から逸脱したり、コンクリート中において材料分離が生じる場合がある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために成されたものであり、セメント粒子分散性能と流動性保持効果とをバランス良く発揮させうるセメント組成物、セメントペースト、セメントモルタル、コンクリート、及びセメント硬化体の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて本発明者らが鋭意研究したところ、セメント中に適量の高炉スラグを存在させることにより、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤による過度な粒子分散作用を好適な範囲に調整し得ることを見い出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と混合して用いるセメント組成物であって、セメント成分と高炉スラグとの合計量に対し該高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるようにセメント成分と高炉スラグとを含有してなることを特徴とするセメント組成物を提供する。

また、本発明は、セメント成分と高炉スラグとの合計量に対し該高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるようにセメント成分と高炉スラグとを含有し、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、水とを含有してなることを特徴とするセメントペーストを提供する。

また、本発明は、セメント成分と高炉スラグとの合計量に対し該高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるようにセメント成分と高炉スラグとを含有し、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、水とを含有してなることを特徴とするセメントモルタルを提供する。

また、本発明は、セメント成分と高炉スラグとの合計量に対し該高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるようにセメント成分と高炉スラグとを含有し、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、水とを含有してなることを特徴とするコンクリートを提供する。

さらに、本発明は、セメント成分と高炉スラグとの合計量に対し該高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるようにセメント成分と高炉スラグとを混合し、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、水とを混合することを特徴とするセメント硬化体の製造方法を提供する。

尚、本発明において、セメント成分とは、セメント中に含まれるセメントクリンカー粉砕物と石膏との混合物をいう。

本発明によれば、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤が作用する際、セメント成分と高炉スラグとの合計量に対して１．０〜３．５質量％の高炉スラグが存在することとなる。このような割合でセメント中に高炉スラグが存在することにより、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤による過度な粒子分散作用が好適な範囲に調整され、その結果、セメント粒子分散性能と流動性保持効果とをバランス良く発揮させることが可能となる。

本発明において使用するセメント成分は、特に限定されるものではなく、普通、早強、超早強、白色、耐流酸塩、中庸熱、低熱などの各種ポルトランドセメント中に含まれるセメントクリンカー粉砕物と石膏との混合物を使用することができる。
また、本発明の目的を阻害しない範囲内において、該ポルトランドセメントにフライアッシュ等を混合してなる混合セメントや、ジェットセメント、アルミナセメント等の特殊セメントなどに含まれるセメントクリンカー粉砕物と石膏との混合物を使用することも可能である。

本発明において使用する高炉スラグは、上記セメント成分と同様、所定の粉末状のものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ＪＩＳＡ６２０６「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定されたものを好適に用いることができる。

また、該高炉スラグの粉末度としては、ブレーン比表面積が３０００ｃｍ²／ｇ以上であることが好ましく、４０００〜６０００ｃｍ²／ｇであることがより好ましい。ブレーン比表面積が３０００ｃｍ²／ｇ未満であれば、該高炉スラグによる作用が発揮されにくくなる虞がある。

該高炉スラグの添加量は、前記セメント成分と該高炉スラグとの合計量に対し、１．０〜３．５質量％の範囲内とし、好ましくは、２．０〜３．５質量％とする。
高炉スラグの添加量が、前記合計量に対して１．０質量％未満である場合や、３．５質量％を超える場合には、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤による流動性向上作用が保持されにくく、早期に流動性が低下することとなる。

本発明におけるポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤としては、分子中の側鎖の立体障害作用によりセメントを分散させうるポリカルボン酸系の分散剤であればよく、従来公知の種々のものを用いることができる。より具体的には、例えば、炭素原子数が２〜１８のアルキレンオキシドを平均付加モル数で２〜３００付加したポリキシアルキレン鎖を有するポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリル酸エステル系単量体、不飽和カルボン酸系単量体、およびこれらの単量体と共重合可能な単量体からなる共重合体、あるいは、特開昭６２−６８８０６号公報に開示されるような、３−メチル−３−ブテン−１−オール等の特定の不飽和アルコールにエチレンオキシド等を付加したアルケニルエーテル系単量体、不飽和カルボン酸系単量体、およびこれらの単量体と共重合可能な単量体からなる共重合体などが挙げられる。

また、該ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の市販品としては、ＢＡＳＦポゾリス社のレオビルドＳＰ８ＬＳ、同ＳＰ８Ｎ、同ＳＰ８Ｓ、同ＳＰ８ＳＶ、同ＳＰ８ＳＥ、同ＳＰ８ＳＢＳ、同ＳＰ８ＳＢＭ、同ＳＰ８ＳＢＬ、同ＳＰ８ＳＢＬＬ、同ＳＰ８ＨＶ、同ＳＰ８ＨＥ、花王社のマイティ３０００Ｓ、同３０００Ｈ、同３０００Ｖ、グレースケミカルズ社のダーレックススーパー１００ＰＨＸ、同１００ＰＨＷ、同１００ＰＥＣ、竹本油脂社のチューポールＨＰ−８、同ＨＰ−１１、同ＳＳＰ−１０４、日本シーカ社のシーカメント１１００ＮＴ、同２３００、及びフローリック社のフローリックＳＦ５００Ｓ、同ＳＦ５００Ｈ等を挙げることができる。

前記ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の添加量については、特に限定されるものではなく、調製されたセメントモルタル等におけるセメントの種類、水セメント比、骨材配合量などの状況に応じ、また、使用するポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の種類に応じて、所望のスランプフローが得られるよう適宜調整されるが、通常、前記セメント成分に対して、０．５〜２．０％程度の範囲内とする。

本発明に係るセメントペーストの一実施形態は、前記セメント成分と前記高炉スラグとを含有し、両者の合計量に対して高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるように配合され、且つ、前記ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、水とを含有してなるものである。該セメントペーストは、好ましくは水セメント比が２５〜６５となるよう調製される。

また、本発明に係るセメントモルタルの一実施形態は、前記セメント成分と前記高炉スラグとを含有し、両者の合計量に対して高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるように配合され、且つ、前記ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤、細骨材、及び水を含有してなるものである。該セメントモルタルは、好ましくは水セメント比が２５〜６５となるよう調製される。

また、本発明に係るコンクリートの一実施形態は、前記セメント成分と前記高炉スラグとを含有し、両者の合計量に対して高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるように配合され、且つ、前記ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤、細骨材、粗骨材、及び水を含有してなるものである。該コンクリートは、好ましくは水セメント比が２５〜６５となるよう調製される。

本実施形態に係るセメントペースト、セメントモルタル、及びコンクリートは、上記のような低水セメント比で調製した場合であっても、前記ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤による粒子分散作用と流動性保持効果とがバランス良く発揮され、しかも材料分離を生じることなく、強度の高い硬化体を構成することができる。

本発明に係るセメント硬化体の製造方法の一実施形態としては、セメントクリンカーと石膏からセメント成分を製造する際に高炉スラグを添加し、セメント成分と高炉スラグとの合計量に対して該高炉スラグの含有量が１．０〜３．５質量％となるように調製されたセメント組成物（例えば、高炉スラグの含有量が２．５質量％であるポルトランドセメント）と、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、所望の水セメント比となるような水とを混合し、セメントペースト、セメントモルタル、又はコンクリートの何れかを調製した後、これを打設してセメント硬化体とする方法が挙げられる。

また、本発明に係るセメント硬化体の製造方法の他実施形態としては、高炉スラグの含有量が１．０質量％未満であるセメント組成物（例えば、高炉スラグを含まないポルトランドセメント）と、高炉スラグとを混合して、セメント成分と高炉スラグとの合計量に対して該高炉スラグの含有量が１．０〜３．５質量％となるように調製し、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、所望の水セメント比となるような水とをさらに加えて混合することにより、セメントペースト、セメントモルタル、又はコンクリートの何れかを調製した後、これを打設してセメント硬化体とする方法が挙げられる。

尚、本発明においては、他のセメント用混和材（シリカフューム、フライアッシュなど）、又はセメント用混和剤等を併用することも可能である。

また、セメントクリンカと石膏に高炉スラグを加えてセメント組成物を調製するに際しては、ボールミル等の従来公知のセメント粉砕機を用いることができ、前記セメントペースト等の調製に際しては、従来公知の各種グラウトミキサ、モルタルミキサ、コンクリートミキサ等を用いることができる。

以下、実施例を挙げて本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。

（使用材料）
・ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤：
（１）商品名「シーカメント１１００ＮＴ」日本シーカ社
（２）商品名「チューポールＨＰ−８」竹本油脂社
（３）商品名「レオビルドＳＰ８ＳＢＳ」ＢＡＳＦポゾリス社
・砂：ＪＩＳ標準砂（社団法人セメント協会）
・セメント：
（１）高炉スラグの含有量が２．５質量％である普通ポルトランドセメント
（２）高炉スラグの含有量が０．２質量％である普通ポルトランドセメント
（３）高炉スラグの含有量が０．０質量％である普通ポルトランドセメント
・高炉スラグ微粉末：エスメント社製、高炉スラグ微粉末（ブレーン値４０００ｃｍ²／ｇ）

（実施例１）
２０±２℃の実験室内において、セメントとして上記（１）の普通ポルトランドセメント及び砂を、ＪＩＳＲ５２０１：１９９７に準拠したミキサ内に投入し、低速で３０秒間空練りした後、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と水とをさらに加え、低速で１２０秒間、高速で１２０秒間練り混ぜることにより、セメントモルタルを調製した。各成分の配合比率を下記表１に示す。尚、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤については、上記３種類のものを別々のセメントモルタルに使用した。

（実施例２）
セメントとして上記（３）の普通ポルトランドセメントを用い、高炉スラグ微粉末を含有量が２．５質量％となるように、ミキサ内に投入することを除き、他は実施例１と同様にしてセメントモルタルを調製した。

（実施例３）
セメントとして上記（３）の普通ポルトランドセメントを用い、高炉スラグ微粉末を含有量が１．０質量％となるように、ミキサ内に投入することを除き、他は実施例１と同様にしてセメントモルタルを調製した。

（実施例４）
セメントとして上記（３）の普通ポルトランドセメントを用い、高炉スラグ微粉末を含有量が３．５質量％となるように、ミキサ内に投入することを除き、他は実施例１と同様にしてセメントモルタルを調製した。

（比較例１）
セメントとして上記（３）の普通ポルトランドセメント（高炉スラグ含有せず）を用いることを除き、他は実施例１と同様にしてセメントモルタルを調製した。

（比較例２）
セメントとして上記（２）の普通ポルトランドセメント（高炉スラグ含有量０．２質量％）を用いることを除き、他は実施例１と同様にしてセメントモルタルを調製した。

（比較例３）
セメントとして上記（３）の普通ポルトランドセメントを用い、高炉スラグ微粉末を含有量が４．５質量％となるように、ミキサ内に投入することを除き、他は実施例１と同様にしてセメントモルタルを調製した。

（モルタルの流動性試験）
実施例及び比較例のセメントモルタルに関し、調製直後、調製後３０分経過後、調製後６０分経過後について、それぞれ、ＪＩＳＲ５２０１「セメントの物理試験方法」に規定されているフロー試験に従い、フローコーンを正しく上の方に取り去り、１５回の落下運動を与えずにセメントモルタルが静止した状態のモルタルフローを測定した。測定結果を下記表２に示す。

表２に示したように、高炉スラグの含有量が１．０〜３．５質量％である実施例のセメントモルタルでは、初期の優れた流動性が、約６０分間に亘る長い期間、保たれやすい傾向にあることが認められる。
これに対し、高炉スラグの添加量が１．０質量％未満、又は３．５質量％を超える比較例のセメントモルタルでは、初め優れた流動性を有していても、６０分経過後には、その流動性が大幅に低下してしまい、流動性保持効果に劣ることが認められる。

Claims

ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と混合して用いるセメント組成物であって、
セメント成分と高炉スラグとの合計量に対し該高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるようにセメント成分と高炉スラグとを含有してなることを特徴とするセメント組成物。
セメント成分と高炉スラグとの合計量に対し該高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるようにセメント成分と高炉スラグとを含有し、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、水とを含有してなることを特徴とするセメントペースト。
セメント成分と高炉スラグとの合計量に対し該高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるようにセメント成分と高炉スラグとを含有し、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、水とを含有してなることを特徴とするセメントモルタル。
セメント成分と高炉スラグとの合計量に対し該高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるようにセメント成分と高炉スラグとを含有し、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、水とを含有してなることを特徴とするコンクリート。
セメント成分と高炉スラグとの合計量に対し該高炉スラグが１．０〜３．５質量％となるようにセメント成分と高炉スラグとを混合し、且つポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤と、水とを混合することを特徴とするセメント硬化体の製造方法。