JP2010155642A - セメント組成物及びセメント組成物の長期保管方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造直後の物性を長期間保持できるセメント組成物を提供することを目的とする。より詳しくは、製造直後の流動性、圧縮強度及び材料分離抵抗性等の良好な物性を長期間保持できるセメント組成物を提供すること。また、セメント組成物の製造直後の物性を長期間保持できるセメント組成物の長期保管方法を提供すること。より詳しくは、セメント組成物の製造直後における流動性、圧縮強度及び材料分離抵抗性等の良好な物性を長期間保持できるセメント組成物の長期保管方法を提供すること。
【手段】特定のポゾラン微粉末をセメント組成物に含有し密閉することにより、前記課題を克服することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、セメント組成物に関し、詳しくは、製造直後の物性を長期間保持できるセメント組成物に関する。また、本発明は、セメント組成物の長期保管方法に関し、詳しくは、セメント組成物の製造直後の物性を保持することができるセメント組成物の長期保管方法に関する。

セメント組成物にシリカフューム等のポゾラン微粉末を混和材として使用することで、ポゾラン反応により高強度が得られることや材料分離を抑制できること、ボールベアリング効果により流動性を高めることができる等、ポゾラン微粉末を添加したセメント組成物は高品質なセメント組成物となることが知られている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

また、一般的なセメント組成物の品質を長期間保管後も保持できる技術として、セメント組成物を厚さ３０〜３００μｍのポリオレフィン系フィルムを用いて密閉することが提案されている（例えば特許文献３参照）。

しかし、本発明者は、一般的なポゾラン微粉末を含有する高品質なセメント組成物を、ポリオレフィン系フィルムを用いて密閉保管すると、セメント組成物の品質が劣化してしまうという問題があることに気が付いた。
特開２００４−２８４９０９号公報 特開２００４−３１５２４０号公報 特開２００３−１６０１７４号公報

本発明は、前記問題の解決、即ち、製造直後の物性を長期間保持できるセメント組成物を提供することを目的とする。より詳しくは、本発明は、製造直後の流動性、圧縮強度及び材料分離抵抗性等の良好な物性を長期間保持できるセメント組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、セメント組成物の製造直後の物性を長期間保持できるセメント組成物の長期保管方法を提供することを目的とする。より詳しくは、本発明は、セメント組成物の製造直後における流動性、圧縮強度及び材料分離抵抗性等の良好な物性を長期間保持できるセメント組成物の長期保管方法を提供することを目的とする。

本発明者は、前記課題解決のため鋭意検討した結果、特定のポゾラン微粉末をセメント組成物に含有し密閉することにより、前記課題を克服することができることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、以下の（１）及び（２）で表すセメント組成物、並びに（３）及び（４）で表すセメント組成物の長期保管方法である。
（１）セメント及びＢＥＴ比表面積が２０ｍ^２／ｇ未満のポゾラン微粉末を含有し、且つ密閉保管してなるセメント組成物。
（２）上記密閉保管が、重合体層とアルミニウム層との積層フィルムを用いて密閉保管したことを特徴とする上記（１）のセメント組成物。
（３）セメント及びＢＥＴ比表面積が２０ｍ^２／ｇ未満のポゾラン微粉末を含有するセメント組成物を、密閉保管することを特徴とするセメント組成物の長期保管方法。
（４）上記密閉保管が、重合体層とアルミニウム層との積層フィルムを用いて密閉保管したことを特徴とする上記（３）のセメント組成物の長期保管方法。

本発明によれば、製造直後の物性を長期間保持できるセメント組成物が得られる。より詳しくは、製造直後の流動性、圧縮強度及び材料分離抵抗性等の良好な物性を長期間保持できるセメント組成物が得られる。ポゾラン微粉末を添加した高い性能が長期間維持できるセメント組成物が得られる。また、本発明によれば、セメント組成物の製造直後の物性を長期間保持できるセメント組成物の長期保管方法が得られる。より詳しくは、セメント組成物の製造直後における流動性、圧縮強度及び材料分離抵抗性等の良好な物性を長期間保持できるセメント組成物の長期保管方法が得られる。

本発明のセメント組成物に用いるポゾラン微粉末は、ＢＥＴ比表面積が２０ｍ^２／ｇ未満のポゾラン微粉末である。本発明に用いるポゾラン微粉末の代表的且つ好ましい例としてはシリカフュームが挙げられる。２０ｍ^２／ｇ以上のポゾラン微粉末は、これを添加したセメント組成物を密閉容器で保管しても、製造直後の流動性、圧縮強度又は材料分離抵抗性等の物性値が低下又は悪化する。即ち、製造直後に比べて、流動性が低下し、圧縮強度が低下し、又は材料分離が起こり易くなる。これは、ポゾラン微粉末の表面に吸着している水分子が多く存在するために、例え密閉容器内でポゾラン微粉末を含有するセメント組成物を保管しても、ポゾラン微粉末表面から供給される水分子により、含有するセメントが一部水和することにより、物性が製造時に比べて悪化するものと考えられる。本発明におけるＢＥＴ比表面積は、特に断らない限り、窒素を吸着気体として用い測定した値である。ポゾラン微粉末が、ＢＥＴ比表面積が５ｍ^２／ｇ〜１５ｍ^２／ｇのポゾラン微粉末であると、密閉保管によりセメント組成物物性の悪化がより防げ且つ圧縮強度が高いことから好ましい。より好ましくは、８ｍ^２／ｇ〜１３ｍ^２／ｇのポゾラン微粉末、最も好ましくは、９ｍ^２／ｇ〜１１ｍ^２／ｇのポゾラン微粉末である。

本発明のセメント組成物中のポゾラン微粉末の含有量は、セメントとポゾラン微粉末の合計１００質量部に対し、１質量部〜５０質量部とすることが好ましい。１質量部未満ではポゾラン微粉末を添加する効果が得られ難い。また、５０質量部を超えると、初期の強度が不足する虞が高い。より好ましいポゾラン微粉末の含有量は、セメントとポゾラン微粉末の合計１００質量部に対し、３質量部〜３０質量部とする。更に好ましくは、５質量部〜２０質量部とする。

本発明において使用するセメントとしては、水硬性セメントであればよく、例えば普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱の各種ポルトランドセメント、エコセメント、並びにこれらのポルトランドセメント又はエコセメントに、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカフューム又は石灰石微粉末等を混合した各種混合セメント、太平洋セメント社製「ジェットセメント」（商品名）や住友大阪セメント社製「ジェットセメント」（商品名）等の超速硬セメント、アルミナセメント等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を使用することができる。好ましくは、ポルトランドセメント、エコセメント、超速硬セメント、アルミナセメントから選ばれる１種又は２種以上を使用することが、セメント組成物の物性がより安定することから好ましい。

本発明のセメント組成物におけるセメントの含有率は、２０質量％〜９９質量％とする。２０質量％未満ではブリーディングが発生する虞があり、９９質量％を超えるとポゾラン微粉末が不足するのでポゾラン微粉末を添加する効果が得られ難い。より好ましいセメントの含有率は、３０質量％〜９７質量％とする。

本発明のセメント組成物には、セメント、上記ポゾラン微粉末以外に、他の混和材料及び骨材から選ばれる一種又は二種以上を本発明の効果を実質損なわない範囲で併用することができる。この混和材料としては、例えば減水剤，ＡＥ減水剤，高性能減水剤，高性能ＡＥ減水剤，流動化剤等のセメント分散剤、セメント用ポリマー、増粘剤、膨張材、防水材、防錆剤、収縮低減剤、保水剤、顔料、繊維、撥水剤、白華防止剤、急結剤（材）、急硬剤（材）、凝結遅延剤、発泡剤、消泡剤、高炉スラグ微粉末、石粉、撥水剤、表面硬化剤等が挙げられる。また、骨材としては、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石、軽量骨材及び人工骨材等が挙げられる。また、本発明で使用される混和材料は、粉末状でも水溶液状でも使用可能であるが、施工現場で複雑な計量操作等を必要とせずに、所定量の水を計量し混練するだけですぐに使用できるように、本発明のセメント組成物が配合成分の全てが予め混合され粉末状である所謂「プレミックス製品」であるほうが施工現場での作業性が良い為、使用する混和材料自体も全て粉末状であることが好ましい。

本発明のセメント組成物を製造する方法は、特に限定されず、例えば、重力式コンクリートミキサ、ヘンシェル式ミキサ、ナウターミキサ、レーディゲミキサ、Ｖ型混合器、リボンミキサ等のミキサを使用し、所定量の本発明セメント組成物の各材料を混合し、この混合物（以下「セメント混合物」という。）を容器に入れた後に密閉することで製造することができる。このとき用いるミキサは、連続式ミキサでもバッチ式ミキサでも良い。各材料のミキサ内への投入順序は特に限定されない。一種ずつ添加してもよく、一部又は全部を同時添加してもよい。また、袋やポリエチレン製容器等の容器に各材料を計り取り投入した後に該容器を密閉する方法により、本発明のセメント組成物を製造することもできる。

本発明において密閉保管とは、外気と遮断し保管することで、外気と隔絶した状態で養生することである。この密閉保管には、密閉した袋、密閉した缶、密閉したタンク、密閉したサイロ又は密閉した筒等の密閉容器を用いることが好ましい。より好ましくは、重合体層とアルミニウム層との積層フィルムを用いて密閉保管することが好ましい。重合体層とアルミニウム層との積層フィルムは、薄く且つ軽いにも拘らず、丈夫、紫外線による混和材料の変質が起こり難く且つ空気中の水蒸気が透過し難いことから、この積層フィルムを用いて密閉保管、即ち重合体層とアルミニウム層との積層フィルムを用いた密閉容器で、上記セメント混合物を密閉保管することが好ましい。当該重合体層を形成するものとしては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ナイロン等が挙げられる。重合体層とアルミニウム層とを積層する方法は、特に制限されない。例えば、重合体からなるフィルムにアルミニウムを蒸着する方法、重合体からなるフィルムとアルミニウム箔を貼り合わせる方法、アルミニウム箔に重合体を塗布する方法、アルミニウム箔を重合体が溶解又は分散する槽に浸漬した後取り出し溶媒や分散媒を揮発させる方法等が挙げられ、これらの方法を２種以上組み合わせてもよい。

本発明のセメント組成物は、水を混練に用いる。混練する方法は特に限定されず、例えば水に本発明のセメント組成物を全量加え混練する方法、水に本発明のセメント組成物を混練しながら加えさらに混練する方法、本発明のセメント組成物に水を混練しながら加えさらに混練する方法、水及び本発明のセメント組成物のそれぞれ一部ずつを２つ以上に分けて混練し、混練したものを合わせてさらに混練する方法等がある。また、混練に用いる器具や混練装置も特に限定されないが、ミキサを用いることが量を多く混練できるので好ましい。用いることのできるミキサとしては連続式ミキサでもバッチ式ミキサでも良く、例えばパン型コンクリートミキサ、パグミル型コンクリートミキサ、重力式コンクリートミキサ、グラウトミキサ、オムニミキサ、ハンドミキサ、左官ミキサ等が挙げられる。また、密閉保管に用いた密閉容器を混練の容器としてもよい。

使用する水は、特に限定されるものではない。混和材料に含まれる水を用いてもよい。用いる水の量は、本発明のセメント組成物に含まれる結合材、即ちセメント、ポゾラン微粉末、潜在水硬性物質の粉末及び膨張材の合計１００質量部に対し、２０質量部〜６５質量部が好ましく、２３質量部〜５０質量部が更に好ましく、２５質量部〜４０質量部が最も好ましい。２０重量部未満では流動性が得られにくく、６５重量部を超えると強度が不足する虞がある。

本発明のセメント組成物には、セメント分散剤を含有することが好ましい。セメント分散剤を用いると圧縮強度及びコンシステンシーを高くし易い。本発明に使用するセメント分散剤としては、特に種類は限定されないが、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤であると、高い強度が得られることから好ましい。本発明のセメント組成物中のセメント分散剤の含有量は、上記結合材１００質量部に対し、０．３質量部〜３質量部とすることが好ましい。０．３質量部未満では含有することによる圧縮強度及びコンシステンシーの増進が見込めない。また、３質量部を超えると過剰添加によって材料分離が生じる虞、強度低下の虞又は凝結の遅延が生じる虞がある。より好ましくは０．５質量部〜２．５質量部とする。

［実施例１］
作製するセメント混合物の質量が１８０ｋｇとなる量の表１に示す割合の各材料を、レディーゲミキサ（容量：１００リットル）に投入し１分間混合することでセメント混合物（記号：低ＢＥＴ）を作製した。このときの使用材料を以下に示す。作製したセメント混合物２５ｋｇを、アルミニウム箔（厚さ：８μｍ）とポリエチレンフィルム（厚さ：７０μｍ）を貼り合わせたフィルムで作製した袋（縦６５ｃｍ×横３８ｃｍ，記号：Ａｌ−ＰＥ）に充填後、開口部をヒートシールすることにより密閉しＮｏ．１のセメント組成物を作製した。作製したセメント組成物を３０℃、湿度８０％の条件で９０日間保管した。保管前後のセメント組成物に、セメント１００質量部に対し２５質量部となる水量の水を加え、金属円筒容器（内径３００ｍｍ×深さ３６５ｍｍ）内でハンドミキサ（１３００ｒ．ｐ．ｍ．，羽根直径１６０ｍｍ）により１８０秒間混練することによりモルタルを作製した。作製したモルタルの品質試験として、以下に示す通り、流動性試験、不分離性の確認及び圧縮強度試験を行った。品質試験の結果を表２に示した。尚、圧縮強度試験以外の品質試験およびモルタルの作製は、何れも２０±３℃、湿度８０％以上の恒温室内で行った。

＜使用材料＞
ポゾラン微粉末Ａ：シリカフューム（ＢＥＴ比表面積：１０ｍ^２／ｇ、記号：ＳＦ−低）
セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製、記号：ＯＰＣ）
セメントＢ：早強ポルトランドセメント（太平洋セメント社製、記号：ＨＰＣ）
細骨材：福岡県産珪砂（粗粒率：２．６０）
減水剤：ナフタレンスルホン酸系高性能減水剤（商品名「マイティ１００」、粉末状、花王社製）

＜品質試験方法＞
・流動性試験
ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」１１．フロー試験に準じて、落下運動行わずに、フロー値を測定した。このとき、フローテーブルの上に載せたアクリル板（５０ｃｍ×５０ｃｍ×１ｃｍ）上で試験を行った。
・不分離性の確認
作製したモルタルを２リットルポリビーカーに入れ、３０分間静置後に、ポリビーカーの底部分に細骨材が溜まっているか否かで不分離性を判断した。ポリビーカーの底部分に細骨材が溜まっているものを「分離」、骨材が溜まっていないものを「良好」とした。
・圧縮強度試験
土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｇ ５０５−１９９９「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法」に準じ、材齢２８日の圧縮強度を測定した。このとき供試体は、材齢１日で脱型し、その後２０℃の水中で試験直前まで養生した。

［実施例２］
実施例１で作製したセメント混合物２５ｋｇを、ポリエチレンフィルム（厚さ：７０μｍ）で作製した袋（縦６５ｃｍ×横３８ｃｍ，記号：ＰＥ）に充填後、開口部をヒートシールすることにより密閉しＮｏ．２のセメント組成物を作製した。作製したセメント組成物を３０℃、湿度８０％の条件で９０日間保管した。保管前後のセメント組成物の品質試験を実施例１と同様に行い、その結果を表２に実施例１の試験結果と合わせて示した。

［比較例１］
作製するセメント混合物の質量が１８０ｋｇとなる量の表１に示す割合の各材料を、レディーゲミキサ（容量：１００リットル）に投入し１分間混合することでセメント混合物（記号：高ＢＥＴ）を作製した。このときの使用材料は、ポゾラン微粉末以外は、実施例１で使用したものと同じものを用いた。ここで使用したポゾラン微粉末は、以下に示したポゾラン微粉末Ｂであった。作製したセメント混合物２５ｋｇを、アルミニウム箔（厚さ：８μｍ）とポリエチレンフィルム（厚さ：７０μｍ）を貼り合わせたフィルムで作製した袋（縦６５ｃｍ×横３８ｃｍ，記号：Ａｌ−ＰＥ）に充填後、開口部をヒートシールすることにより密閉しＮｏ．３のセメント組成物を作製した。作製したセメント組成物を３０℃、湿度８０％の条件で９０日間保管した。保管前後のセメント組成物の品質試験を実施例１と同様に行い、その結果を表２に実施例１の試験結果と合わせて示した。
＜使用材料＞
ポゾラン微粉末Ｂ：シリカフューム（ＢＥＴ比表面積：２１ｍ^２／ｇ）

［比較例２］
実施例１で作製したセメント混合物２５ｋｇを、セメント用紙袋（記号：紙）に充填後、開口部をガムテープで塞ぎＮｏ．４のセメント組成物を作製した。作製したセメント組成物を３０℃、湿度８０％の条件で９０日間保管した。保管前後のセメント組成物の品質試験を実施例１と同様に行い、その結果を表２に実施例１の試験結果と合わせて示した。

本発明の実施例に当たる、Ｎｏ．１及びＮｏ．２のセメント組成物は、３０℃、湿度８０％の条件での９０日間保管により、その物性（流動性、不分離性及び圧縮強度）に悪化が殆ど見られず、高品質な物性を維持した。それに対し、本発明の比較例に当たるＮｏ．３及びＮｏ．４のセメント組成物は、何れも流動性が著しく増大したために不分離性が悪化し、更に圧縮強度も悪化した。

本発明のセメント組成物は、シリカフューム等のポゾラン微粉末を用いるセメント組成物、例えば、グラウトモルタル組成物、高強度コンクリート組成物、高強度モルタル、ＰＣグラウト組成物等に好適に用いることができる。

Claims (4)

1. セメント及びＢＥＴ比表面積が２０ｍ^２／ｇ未満のポゾラン微粉末を含有し、且つ密閉保管してなるセメント組成物。
2. 上記密閉保管が、重合体層とアルミニウム層との積層フィルムを用いて密閉保管したことを特徴とする請求項１記載のセメント組成物。
3. セメント及びＢＥＴ比表面積が２０ｍ^２／ｇ未満のポゾラン微粉末を含有するセメント組成物を、密閉保管することを特徴とするセメント組成物の長期保管方法。
4. 上記密閉保管が、重合体層とアルミニウム層との積層フィルムを用いて密閉保管したことを特徴とする請求項３記載のセメント組成物の長期保管方法。