JP2012030982A - セメント組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)5μm未満の粒子の割合が14〜32質量%、5μm以上、10μm未満の粒子の割合が8〜18質量%、10μm以上、15μm未満の粒子の割合が4〜13質量%、15μm以上、30μm未満の粒子の割合が16〜26質量%、30μm以上、45μm未満の粒子の割合が6〜15質量%、45μm以上、100μm未満の粒子の割合が7〜20質量%、100μm以上の粒子の割合が1〜20質量%である、セメントクリンカ粉砕物と、(B)石膏と、(C)BET比表面積が5〜15m2/gのシリカフュームと、を含むセメント組成物。
【選択図】なし
Description
この問題を解決するために、シリカフュームを混和材として用いることが知られている。
例えば、特許文献1には、高流動性及び高強度のセメント組成物の一例として、ポルトランドセメント50〜87重量%と、シリカフューム5〜25重量%と、石灰石粉末3〜25重量%と、石膏5〜15重量%(無水石膏換算)とを含むセメント組成物が提案されている。
そこで、本発明は、水/粉体の質量比が小さくても、混練が可能であり、適度な流動性を有し、かつ強度発現性にも優れたセメント組成物を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[3]を提供するものである。
[1](A)5μm未満の粒子の割合が14〜32質量%、5μm以上、10μm未満の粒子の割合が8〜18質量%、10μm以上、15μm未満の粒子の割合が4〜13質量%、15μm以上、30μm未満の粒子の割合が16〜26質量%、30μm以上、45μm未満の粒子の割合が6〜15質量%、45μm以上、100μm未満の粒子の割合が7〜20質量%、100μm以上の粒子の割合が1〜20質量%である、セメントクリンカ粉砕物と、(B)石膏と、(C)BET比表面積が5〜15m2/gのシリカフュームと、を含むことを特徴とするセメント組成物。
[2]上記セメントクリンカ粉砕物は、ブレーン比表面積が900〜1,500cm2/gであるセメントクリンカ粉砕物(A1)と、ブレーン比表面積が5,000〜6,000cm2/gであるセメントクリンカ粉砕物(A2)を、質量比(A1/A2)が2/8〜6/4となるように含む前記[1]に記載のセメント組成物。
[3]上記セメントクリンカ粉砕物は、ビーライト(C2S)の割合が20〜70質量%で、かつ、アルミネート相(C3A)の割合が0.5〜5質量%のものである前記[1]又は[2]に記載のセメント組成物。
[セメントクリンカ粉砕物]
本発明で用いるセメントクリンカ粉砕物は、混練性、流動性及び強度発現性の向上の観点から、以下の粒度構成を有するものである。
5μm未満の粒子の割合は、14〜32質量%、好ましくは16〜31質量%である。
5μm以上、10μm未満の粒子の割合は、8〜18質量%、好ましくは9〜16質量%である。
10μm以上、15μm未満の粒子の割合は、4〜13質量%、好ましくは5〜12質量%である。
15μm以上、30μm未満の粒子の割合は、16〜26質量%、好ましくは17〜24質量%である。
30μm以上、45μm未満の粒子の割合は、6〜15質量%、好ましくは7〜14質量%である。
45μm以上、100μm未満の粒子の割合は、7〜20質量%、好ましくは8〜18質量%である。
100μm以上の粒子の割合は、1〜20質量%、好ましくは3〜18質量%である。
ビーライト(C2S)の割合は、好ましくは20〜70質量%、より好ましくは23〜65質量%、特に好ましくは26〜62質量%である。
アルミネート相(C3A)の割合は、好ましくは0.5〜5質量%、より好ましくは1〜4質量%、特に好ましくは1.5〜3.5質量%である。
フェライト相(C4AF)の割合は、好ましくは5〜15質量%である。
残部は、エーライト(C3S)である。
ここで、低熱ポルトランドセメントを調製するためのセメントクリンカ粉砕物(以下、低熱用クリンカ粉砕物ともいう。)とは、低熱ポルトランドセメントから石膏を除いたものをいう。また、中庸熱ポルトランドセメントを調製するためのセメントクリンカ粉砕物(以下、中庸熱用クリンカ粉砕物ともいう。)とは、中庸熱ポルトランドセメントから石膏を除いたものをいう。
なお、本発明では、低熱用クリンカ粉砕物または中庸熱用クリンカ粉砕物に加えて、普通ポルトランドセメントを調製するためのセメントクリンカ粉砕物(以下、普通用クリンカ粉砕物ともいう。)を用いることもできる。
低熱用クリンカ粉砕物と中庸熱用クリンカ粉砕物を併用する場合のように、種類の異なる2種のクリンカ粉砕物を用いる場合、2種のクリンカ粉砕物の一方を前記のセメントクリンカ粉砕物(A1)に定め、かつ、他方を前記のセメントクリンカ粉砕物(A2)に定めればよい。
本発明で用いる石膏の好ましい例としては、二水石膏、半水石膏が挙げられる。これらの石膏は、一種を単独で用いてもよいし、二種を併用してもよい。
石膏の配合量は、セメントクリンカ粉砕物100質量部に対して、SO3換算値で、好ましくは1.5〜5質量部、より好ましくは1.7〜3.5質量部である。
石膏のブレーン比表面積は、好ましくは3,000〜10,000cm2/g、より好ましくは3,200〜7,000cm2/gである。
本発明で用いるシリカフュームのBET比表面積は、混練性及び流動性の観点から5〜15m2/g、好ましくは6〜14m2/g、より好ましくは7〜13m2/gである。
BET比表面積が5〜15m2/gの範囲外では、水/粉体の質量比が0.15未満になると、混練が困難になる。
ここで、「水/粉体の質量比」における粉体の質量とは、セメントクリンカ粉砕物と石膏とシリカフュームと他の粉体の合計の質量をいう。他の粉体としては、例えば、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末等が挙げられる。粉体の全量中の他の粉体の割合は、混練性、流動性及び強度発現性の観点から、好ましくは0〜30質量%、より好ましくは0〜20質量%、特に好ましくは0〜10質量%である。
シリカフュームの配合量は、セメントクリンカ粉砕物100質量部に対して、5〜40質量部が好ましく、10〜30質量部がより好ましい。該配合量が5〜40質量部の範囲外では、水/粉体の質量比が0.15未満になると、混練が困難になるうえ、200MPa以上の圧縮強度を発現することも困難になる。
本発明の組成物は、以下の材料を含むことができる。
[細骨材]
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、又はこれらの混合物を使用することができる。
細骨材は、機械的強度の観点から、粒径が2mm以下であることが好ましい。ここで、細骨材の「粒径」とは、85%重量累積粒径である。
また、最大粒径が2mm以下の細骨材が好ましく、最大粒径が1.5mm以下の細骨材がより好ましい。
細骨材(S)と粉体(P)の質量比(S/P)は、好ましくは0.6〜1.4、より好ましくは0.7〜1.3、特に好ましくは0.8〜1.2である。該質量比が0.6未満では、硬化初期(凝結段階)の自己収縮が大きくなるうえ、水和熱も大きくなる。該質量比が1.4を超えると、硬化後の機械的特性(特に、曲げ強度)が低下することがある。
本発明においては、細骨材に加えて、粗骨材を配合することができる。粗骨材の配合量は、粉体100質量部に対して、混練性及び流動性の観点から、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、特に好ましくは10質量部以下である。
水(W)と粉体(P)の質量比(W/P)は、好ましくは0.25以下、より好ましくは0.08〜0.20、さらに好ましくは0.10〜0.19、特に好ましくは0.11〜0.18である。該質量比が0.25を超えると、硬化後の強度発現性(例えば、圧縮強度)が低下する。また、該質量比が0.08未満では、混練が困難になる。
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、またはポリカルボン酸系等の、減水剤、AE減水剤、高性能減水剤、または高性能AE減水剤を使用することができる。中でも、ポリカルボン酸系の高性能減水剤または高性能AE減水剤は、混練性、流動性及び強度発現性の観点から、好ましく用いられる。
減水剤の配合量は、粉体100質量部に対して、固形分換算で、好ましくは0.1〜3.0質量部、より好ましくは0.3〜2.0質量部、特に好ましくは0.3〜1.5質量部である。該配合量が0.1質量部未満では、混練性及び流動性が低下する。該配合量が3.0質量部を超えると、強度発現性(例えば、圧縮強度)が低下する。なお、減水剤は、液状と粉末状のいずれでもよい。
本発明において、モルタル等の調製方法は、特に限定されるものではなく、例えば、次の(1)〜(3)のいずれかの方法を採用することができる。
(1)水、減水剤以外の材料を予め混合して、プレミックス材を調製した後、プレミックス材、水、減水剤をミキサに投入し、混練する方法
(2)水以外の材料(ただし、減水剤は、粉末状のものを使用する。)を予め混合して、プレミックス材を調製した後、プレミックス材、水をミキサに投入し、混練する方法
(3)各材料を個別にミキサに投入し、混練する方法
前記(1)〜(3)の混練に用いるミキサは、通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでもよく、例えば、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ等が用いられる。
モルタル等の成形方法は、特に限定されるものではなく、流し込み成形等の任意の方法を採用することができる。また、養生方法も、特に限定されるものではなく、気中養生、蒸気養生、オートクレーブ養生等を行なうことができる。
[使用材料]
使用材料として、以下のものを用いた。
なお、下記の(1)〜(3)のクリンカ粉砕物、及び(6)の市販低熱ポルトランドセメントの粒度構成を、粒度分布測定装置(製品名:マイクロトラックHRA モデル9320−X100、日機装社製)を用いて測定した。この際、分散媒であるエタノール20cm3に対して試料0.06gを添加し、90秒間、超音波分散装置(製品名:US300、日本精機製作所社製)で超音波分散したものを測定した。結果を下記の表1に示す。
(1)セメントクリンカ粉砕物A
ブレーン比表面積が920cm2/gの低熱用クリンカ粉砕物と、ブレーン比表面積が5,500cm2/gの低熱用クリンカ粉砕物を、質量比が1:1となるように混合して、セメントクリンカ粉砕物Aを得た。
(2)セメントクリンカ粉砕物B
ブレーン比表面積が920cm2/gの低熱用クリンカ粉砕物と、ブレーン比表面積が5,500cm2/gの低熱用クリンカ粉砕物を、質量比が1:3となるように混合して、セメントクリンカ粉砕物Bを得た。
(3)セメントクリンカ粉砕物C
ブレーン比表面積が920cm2/gの低熱用クリンカ粉砕物と、ブレーン比表面積が5,500cm2/gの低熱用クリンカ粉砕物を、質量比が3:1となるように混合して、セメントクリンカ粉砕物Cを得た。
ブレーン比表面積4,000cm2/gの二水石膏を用いた。
(5)シリカフューム
BET比表面積10m2/gのシリカフュームを用いた。
(6)市販低熱ポルトランドセメント
ブレーン比表面積3,200cm2/gの低熱ポルトランドセメントを用いた。
(7)細骨材
粉体(セメントクリンカ粉砕物、石膏及びシリカフューム)100質量部に対して100質量部の配合量の「JIS R 5201」の標準砂を用いた。
(8)水
下記の表2に示す水(W)と粉体(P)の質量比(W/P)となるように、水を配合した。
(9)減水剤
粉体100質量部に対して1.5質量部の配合量のポリカルボン酸系高性能AE減水剤(製品名:レオビルド「SP8HU」、製造元:BASF pozzolith社)を用いた。
(10)消泡剤
粉体100質量部に対して0.04質量部の配合量の消泡剤(製品名:マイクロエア 404、製造元:BASF pozzolith社)を用いた。
表2に示す配合量で各材料を一括してホバートミキサーに投入して混合し、モルタルを得た後、以下のようにしてモルタルの物性を評価した。
(1)0打ちフロー値
「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)11.フロー試験」に記載される方法において、15回の落下運動を行わないでフロー値を測定した。
(2)圧縮強度
モルタルを直径50mm、長さ100mmの内部空間を有する型枠を用いて成形し、20℃で48時間、湿空養生した後、90℃で48時間蒸気養生して硬化体を得た。材齢28日の圧縮強度を、「JIS A 1108(コンクリートの圧縮強度試験方法)」に準じて測定した。結果を表2に示す。
一方、本発明に該当しない粒度構成を有するセメント組成物では、圧縮強度が低下する(比較例1)か、混練が不可能(比較例3)であった。
また、シリカフュームを含まないセメント組成物(比較例2)では、混練が不可能であった。
Claims (3)
- (A)5μm未満の粒子の割合が14〜32質量%、5μm以上、10μm未満の粒子の割合が8〜18質量%、10μm以上、15μm未満の粒子の割合が4〜13質量%、15μm以上、30μm未満の粒子の割合が16〜26質量%、30μm以上、45μm未満の粒子の割合が6〜15質量%、45μm以上、100μm未満の粒子の割合が7〜20質量%、100μm以上の粒子の割合が1〜20質量%である、セメントクリンカ粉砕物と、
(B)石膏と、
(C)BET比表面積が5〜15m2/gのシリカフュームと、
を含むことを特徴とするセメント組成物。 - 上記セメントクリンカ粉砕物は、ブレーン比表面積が900〜1,500cm2/gであるセメントクリンカ粉砕物(A1)と、ブレーン比表面積が5,000〜6,000cm2/gであるセメントクリンカ粉砕物(A2)を、質量比(A1/A2)が2/8〜6/4となるように含む請求項1に記載のセメント組成物。
- 上記セメントクリンカ粉砕物は、ビーライト(C2S)の割合が20〜70質量%で、かつ、アルミネート相(C3A)の割合が0.5〜5質量%のものである請求項1又は2に記載のセメント組成物。
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