JP2013067535A - セメント硬化体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、流動性を比較的長く維持でき、且つ比較的短時間で実用強度が得られるセメント硬化体を低コストで製造することができるセメント硬化体の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明のセメント硬化体の製造方法は、ポルトランドセメントとポリカルボン酸系混和剤とを混合した混合物に水を添加して混練し、水の添加後３０分〜１２０分間の間に硫酸リチウムを添加することを特徴としている。
【選択図】 なし

Description

本発明は、セメント硬化体の製造方法に関する。

道路等の舗装コンクリート、特に、供用中の道路の補修に用いられるコンクリートやモルタルには、早期に交通を再開する必要性から、打設後短期間に強度が十分に得られることが求められる。
施工後短時間でセメント硬化物の強度を得るためには、従来から、超早強ポルトランドセメントや、超速硬セメントなどを用いたセメント組成物が用いられている。

超速硬セメントを用いたセメント組成物は、比較的短時間で実用強度が得られるが、短時間で硬化することから、流動性の確保が難しく、工場などで生コンクリートを製造して工事現場まで運搬することができない。そのため、現場に生コンクリートを製造するための混練設備を設置する必要が生じてコストがかかる上に、製造できる生コンクリートの量が制限されるため大規模工事には適していない。

超早強ポルトランドセメントは、超速硬セメントよりも流動性は維持できるものの、所定の実用強度を得るためには施工後２４時間の養生が必要である。そのため、施工時間の短縮には限度があり、施工コストの低減にも限度がある。

前記のような超速硬性セメントや、超早強ポルトランドセメントを用いることなく、普通ポルトランドセメントや早強ポルトランドセメントに、硬化促進剤を添加して短時間で実用強度を得られるセメント組成物を得ることが考えられている。

例えば、特許文献１には、硫酸リチウムを添加することでセメントの水和を促進し、セメント硬化体の硬化を促進することが記載されている。

また、流動性と短期間での実用強度とを確保するために、前記硫酸リチウムとポリカルボン酸などを含む減水剤を併用することが、特許文献２および３に記載されている。

特開２００２−８７８６７号公報 特開２００４−２０８０号公報 特開２００７−２９７２４２号公報

しかしながら、上記のような硬化促進剤および減水剤を添加しても、十分な流動性と短時間での実用強度とを得ることは困難であった。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、流動性を比較的長く維持でき、且つ比較的短時間で実用強度が得られるセメント硬化体を低コストで製造することができるセメント硬化体の製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係るセメント硬化体の製造方法は、ポルトランドセメントとポリカルボン酸系混和剤とを混合した混合物に水を添加して混練し、水の添加後３０分〜１２０分間の間に硫酸リチウムを添加することを特徴としている。

本発明のセメント硬化体の製造方法によれば、ポルトランドセメントと前記ポリカルボン酸系混和剤とを混合した混合物に、水を添加して混練した混練物に、水の添加後３０分〜１２０分間の間に硫酸リチウムを添加することによって、混練後の流動性を比較的長く維持しつつ、施工後には比較的短時間で実用強度を有するセメント硬化体を得ることができる。
よって、工場等で生コンクリート等のセメント系組成物を製造し施工現場まで運搬することができると同時に、比較的短時間で実用強度が得られるため、作業時間の短縮ができ、比較的低コストでセメント硬化体を製造することができる。
尚、本発明でいう、水の添加後とは、前記混合物に水を入れ終えた時間をいう。
すなわち、混合物に水を入れ終えた時間を０時間として、ここから３０分から１２０分間の間に前記硫酸リチウムを添加する。

本発明においては、前記ポリカルボン酸系混和剤を、前記ポルトランドセメントに対して固形分換算で０．０１〜１．５質量％含有されるように混合することが好ましい。

前記のような量のポリカルボン酸系混和剤を混合することで、より流動性と硬化速度とのバランスをとることができる。
尚、本発明において、前記ポリカルボン酸系混和剤の含有量は固形分に換算した量である。

本発明においては、前記硫酸リチウムを、前記ポルトランドセメントに対して１．０〜５．０質量％含有されるように添加することが好ましい。

尚、本発明において、前記硫酸リチウムの含有量は、硫酸リチウム濃度としての含有量である。
前記のような量の硫酸リチウムを添加することで、より流動性と硬化速度とのバランスをとることができる。

本発明によれば、施工時には比較的長時間流動性を維持することができ、且つ比較的短時間で強度が得られるセメント硬化体を低コストで製造することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態のセメント硬化体の製造方法は、ポルトランドセメントとポリカルボン酸系混和剤とを混合した混合物に水を添加して混練し、水の添加後３０分〜１２０分間の間に前記硫酸リチウムを添加するセメント硬化体の製造方法である。

前記ポルトランドセメントとしては、ＪＩＳに規定されている普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、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などの各種ポルトランドセメント等が挙げられる。
特に、早強ポルトランドセメントを用いることが施工性、強度発現性および経済性の観点から好ましい

前記ポリカルボン酸系混和剤としては、従来公知の種々のものを用いることができる。
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、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。

ポリカルボン酸系混和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等が挙げられる。

前記ポリカルボン酸系混和剤は、前記セメントに対して、固形成分に換算して０．０１〜１．５質量％、好ましくは０．１〜１．０質量％、さらに好ましくは０．３〜１．０質量％含有されるように混合されることが好ましい。
かかる含有量の範囲内であれば、流動性の保持と、短時間での強度発現性を付与できるためである。

前記硫酸リチウムは、硬化促進剤として用いられる公知のものを適宜使用することができる。硫酸リチウムは粉末状あるいは水溶液の状態で添加することが好ましい。
硫酸リチウムは、前記セメントに対して１．０〜５．０質量％、好ましくは１．５〜３．０質量％添加されることが好ましい。
かかる含有量の範囲内であれば、短時間での強度発現性を付与できるためである。

本実施形態のセメント硬化体は、さらに骨材を含んでいても良い。
骨材としては、公知の細骨材もしくは粗骨材のうちのいずれか一方、または、両方とも含まれていても良い。
前記粗骨材としては、例えば、砕石、川砂利、天然軽量粗骨材（パーライト、ヒル石等）、副産軽量粗骨材、人工軽量粗骨材、再生骨材等が挙げられる。
前記細骨材としては、例えば、川砂、山砂、海砂、天然軽量細骨材（パーライト、ヒル石等）等の天然細骨材や砕砂、人工軽量細骨材、高炉スラグ細骨材等の人工細骨材、副産軽量細骨材等が挙げられる。

前記骨材については、例えば、モルタル硬化体を施工する場合には細骨材を、セメント１００質量部に対して０．５〜５．０質量部、好ましくは１．０〜３．０質量部程度配合することが流動性確保および材料分離抑制の観点から好ましい。
例えば、コンクリート硬化体を施工する場合には、セメント１００質量部に対して細骨材を１．０〜３．０質量部、好ましくは１．２〜２．０質量部程度配合し、粗骨材を１．５〜４．０質量部、好ましくは２．０〜３．０質量部程度配合することが流動性確保および材料分離抑制の観点から好ましい。

本実施形態のセメント硬化体には、さらに凝結遅延剤、流動化剤などの公知の添加剤が添加されていてもよい。

本実施形態のセメント硬化体の製造方法においては、まず、前記ポルトランドセメントとポリカルボン酸系混和剤と、必要に応じて前記骨材とをミキサーなどの公知の混合装置を用いて混合して混合物を得る。

さらに、前記混合物に水を添加する。
添加する水の量は、例えば、セメント硬化体をコンクリートとして用いる場合には、Ｗ/Ｃ（水/セメント比率）＝２５〜４０質量％、セメント硬化体をモルタルとして用いる場合には、Ｗ/Ｃ（水/セメント比率）＝２５〜４０質量％となるような量であることが好ましい。

前記混合物に水の全量を添加し終えたら直ちに混練を開始する。
混練は、公知の混練装置、例えば、二軸強制ミキサーＮＤ５５型、太平洋機工社製を用いて温度２０℃で行なうことができる。

前記混合物に水を入れ終えた時間を０時間として、この水の添加後３０分から１２０分間の間に、前記硫酸リチウムを添加する。

前記硫酸リチウムを添加してからさらに０．５〜１．５分間混練することで、セメントペーストとしての混練物を得ることができる。

前記セメントペーストは、施工までの間、すなわち混練終了から施工までの間は流動性を維持できるため、通常のセメントペーストと同様に、セメント工場で混練してからアジテート車などを用いて施工現場まで運搬することが可能である。

現場まで運搬されたセメントペーストは道路など目的の施工場所に施工されてセメント硬化体が得られる。
かかるセメント硬化体は、施工後に比較的短時間で所定の実用強度を発現するため、道路の舗装工事、補修工事などに用いた場合には、交通を止める時間が短時間ですみ、かかる用途に適している。
また、施工時間が短く且つ現場における混練設備も不要であるため、短時間で実用強度が得られるセメント硬化体の施工作業を、低コストで行なえる。

以下、本発明の実施例について説明する。

＜使用材料＞
各実施例および比較例として使用するセメント組成物（コンクリート用）の材料を表１に示す。

前記材料のうち、セメント、細骨材、粗骨材が表２に示す質量比率になるように混合する。
水は、セメントに対する質量比で表３に示す各割合（Ｗ/Ｃ％）になるように調整する。
尚、ポリカルボン酸系混和剤ＡおよびＢ、メラミンスルホン酸系混和剤は固形成分に換算した場合のセメントに対する質量％が表３に示す各量になるように調整する。

＜製造方法＞
前記各材料を用いてセメント硬化体を製造する方法について説明する。
まず、セメント及び骨材を、混合装置（二軸強制ミキサーＮＤ５５型、太平洋機工社製）に入れ、２０℃、０．５分間混合する。
次に、前記混合物を混練装置（二軸強制ミキサーＮＤ５５型、太平洋機工社製）に入れて、分量の水およびポリカルボン酸系混和剤Ａ、Ｂ又はメラミンスルホン酸系混和剤を注入し混練する。
水を注水後、ただちに混練するが、水を注水終了時を０時間とし、表３に示す硫酸リチウム添加時間までそれぞれ混練した後に、硫酸リチウムをセメントに表３に示す各量を添加する。
尚、比較例１については注水終了と同時に硫酸リチウムを添加する。
その後、さらに１．５分間混練して、各実施例および比較例のセメントペーストを得る。

＜スランプ試験＞
各実施例および比較例のセメントペーストの、混練終了直後、混練終了３０分経過後、および６０分経過後のスランプ試験をＪＩＳ Ａ １１０１に準拠して行なった結果を表３に示す。

＜曲げ強度試験＞
各実施例および比較例のセメントペーストを、ＪＩＳ Ａ １１３２に準拠して作製した供試体（セメント硬化体）を温度２０℃、湿度６０％の条件で１２時間放置した後の曲げ強度試験をＪＩＳ Ａ １１０６に準拠して行なった結果を表３に示す。

表３に示すように、各実施例では、混練終了から６０分経過後でも、スランプ試験結果がいずれも５．５ｃｍ以上あり、流動性が高いことが明らかである。また、各実施例では１２時間経過後の曲げ強度が３．５Ｎ／ｍｍ²以上であった。

以上のように、各実施例のセメント組成物からなるセメントペーストは混練後６０分経過後にも高い流動性を維持しており、且つ各実施例のセメント硬化体は１２時間で高い曲げ強度が発現していることが明らかである。

Claims (3)

1. ポルトランドセメントとポリカルボン酸系混和剤とを混合した混合物に水を添加して混練し、水の添加後３０分〜１２０分間の間に硫酸リチウムを添加することを特徴とするセメント硬化体の製造方法。
2. 前記ポリカルボン酸系混和剤を、前記ポルトランドセメントに対して固形分換算で０．０１〜１．５質量％含有されるように混合する請求項１に記載のセメント硬化体の製造方法。
3. 前記硫酸リチウムを、前記ポルトランドセメントに対して１．０〜５．０質量％含有されるように添加する請求項１または請求項２に記載のセメント硬化体の製造方法。