JP2015048290A - セメント硬化体の製造方法およびセメント硬化体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セメントと、遊離石灰、水硬性化合物および無水石膏の合計100質量部中、遊離石灰10〜70質量部、水硬性化合物10〜50質量部、無水石膏10〜60質量部の割合の熱処理物を含有してなる早期脱型材とを配合したセメント組成物を、粒子直径が500nm以下のナノバブルを1〜10Vol%含んだ水で混練することを特徴とするセメント硬化体の製造方法であり、前記セメント組成物が、熱処理物とグリセリンの合計100部中、グリセリンを0.1〜10質量部含有してなる前記セメント硬化体の製造方法であり、前記セメント組成物が、さらに、微粒子生石灰および/または微粒子無水石膏を含有してなる前記セメント硬化体の製造方法であり、前記セメント硬化体の製造方法で製造されたセメント硬化体、である。
【選択図】なし
Description
しかしながら、セメントの種類やセメント硬化体の製造条件によっては、導入した空気の安定性に課題があり、さらなる凍結融解抵抗性の向上が求められている。
しかしながら、凍結融解抵抗性については十分検討されていない。
本発明で使用する部や%は特に規定のない限り質量基準である。
また、本発明のセメント硬化体とは、セメントペースト、セメントモルタル、およびセメントコンクリートの硬化体を総称するものである。
なお、ナノバブル水の製造装置としては特に限定されるものではないが、例えば、共和機設社製のナノバブル生成装置「ハヴィタス」や、アスプ社製の超微細気泡発生装置などが使用可能である。調製方法としては、例えば、まず混練水に所定量の混和剤を添加した後、ナノバブル発生装置で微細な気泡を導入するものである。
本発明で云う水硬性化合物とは、3CaO・3Al2O3・CaSO4で表されるyeelimite(アウインとも称される)、3CaO・SiO2(C3Sと略記)や2CaO・SiO2(C2Sと略記)で表されるカルシウムシリケート、4CaO・Al2O3・Fe2O3(C4AFと略記)や6CaO・2Al2O3・Fe2O3(C6A2Fと略記)、6CaO・Al2O3・Fe2O3(C6AFと略記)で表されるカルシウムアルミノフェライト、2CaO・Fe2O3(C2Fと略記)などのカルシウムフェライトなどであり、これらのうちの1種又は2種以上を含むことが好ましい。
本発明で云う無水石膏とは、CaSO4として表されるものである。
これら原料には不純物を含む場合があるが、本発明の効果を阻害しない範囲内では特に問題とはならない。不純物としては、MgO、TiO2、ZrO2、MnO、P2O5、Na2O、K2O、Li2O、硫黄、フッ素、塩素などが挙げられる。
遊離石灰の含有量は、遊離石灰、水硬性化合物および無水石膏の合計100部中、10〜70部が好ましく、20〜60部がより好ましい。水硬性化合物の含有量は、遊離石灰、水硬性化合物および無水石膏の合計100部中、10〜50部が好ましく、20〜30部がより好ましい。無水石膏の含有量は、遊離石灰、水硬性化合物および無水石膏の合計100部中、10〜60部が好ましく20〜50部がより好ましい。
微粒子無水石膏としては、天然無水石膏、ニ水石膏、半水石膏などを粉砕して使用することが可能であり、平均粒子径は20μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましい。
微粒子生石灰および/または微粒子無水石膏を置換配合する割合は、特に限定されるものではないが、通常、熱処理物と微粒子生石灰および/または微粒子無水石膏の合計100部中、60部以下が好ましい。60部を超えて置換すると混練り物の流動性が低下して型枠に充填することが困難になる場合や、硬化体の初期強度が逆に低下する場合がある。
なお、微粒子生石灰や微粒子無水石膏の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布計を用い、超音波装置を用いて分散させた状態で測定を行う。
CaO原料、CaSO4原料、Al2O3原料を調合して、使用材料に示すような所定の鉱物組成となるように原料を混合し、電気炉を用いて1350℃で熱処理し、得られた熱処理物をボールミルで粉砕し早期脱型材とした。
セメントに高炉セメントB種を用い、単位水量145kg/m3、単位セメント量440kg/m3、減水剤2.5kg/m3、s/a39.4%、空気量4.5%をコンクリートの基本配合とした。空気量はAE剤の添加量で調整した。早期脱型材はセメントに内割で置換する形で20kg/m3配合し、配合しないものも比較で試験した。混練水には、ナノバブル発生装置を用いてナノバブル水としたものと、水道水を使用した。なお減水剤はあらかじめ混練水に添加した。
このコンクリートを5℃環境で練り混ぜ、型枠に充填し、テーブルバイブレーターを用いて振動成形を行ない、そのまま5℃環境下で密封養生を行った。材齢1日で脱型し、28日間の20℃水中養生を行った後、圧縮強度および凍結融解抵抗性試験を実施した。
ナノバブル発生装置:アスプ社製の超微細気泡発生装置。
水:水道水。
ナノバブル水a:水道水に所定量の減水剤を加え、ナノバブル化処理。500nm以下の微細気泡を10Vol%含有。
ナノバブル水b:水道水に所定量の減水剤を加え、ナノバブル化処理。500nm以下の微細気泡を5Vol%含有。
ナノバブル水c:水道水に所定量の減水剤を加え、ナノバブル化処理。500nm以下の微細気泡を1Vol%含有。
ナノバブル水d:水道水に所定量の減水剤を加え、ナノバブル化処理。500nm以下の微細気泡を11Vol%含有。
減水剤:ナフタレンスルホン酸系、商品名「マイティ150」、花王社製。
AE剤:商品名「マスターエア303A」、BASFジャパン社製。
CaO原料:炭酸カルシウム(石灰石微粉末)、100メッシュ、市販品
Al2O3原料:ボーキサイト、90μm篩通過率100%、市販品
CaSO4原料:二水石膏、ブレーン比表面積5000cm2/g、市販品
セメント:高炉セメントB種、市販品
微粒子生石灰:CaO含有量97%、平均粒子径10μm、市販品
微粒子無水石膏:天然無水石膏、平均粒子径8μm、市販品
早期脱型材A:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部の割合の熱処理物、密度2.90g/cm3、ブレーン比表面積3500cm2/g。
早期脱型材B:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部の割合の熱処理物、密度2.90g/cm3、ブレーン比表面積6000cm2/g。
早期脱型材C:早期脱型材Aをブレーン比表面積9000cm2/gに粉砕したもの。
早期脱型材D:遊離石灰30部、Yeelimite20部、C4AF5部、C2S5部、無水石膏35部の割合の熱処理物、密度2.98g/cm3、ブレーン比表面積3500cm2/g。
早期脱型材E:遊離石灰50部、Yeelimite10部、C4AF5部、C2S5部、無水石膏30部の割合の熱処理物、密度3.05g/cm3、ブレーン比表面積3500cm2/g。
早期脱型材F:遊離石灰70部、Yeelimite20部、無水石膏10部の割合の熱処理物、密度3.20g/cm3、ブレーン比表面積3500cm2/g。
早期脱型材G:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部を別々に合成して混合したもの。密度2.90g/cm3、ブレーン比表面積3500cm2/g。
早期脱型材a:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部の割合の熱処理物を99.9部とグリセリン0.1部を混合粉砕し、ブレーン比表面積6000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材b:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部の割合の熱処理物を99部とグリセリン1部を混合粉砕し、ブレーン比表面積6000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材c:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部の割合の熱処理物を97部とグリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積6000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材d:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部の割合の熱処理物を90部とグリセリン10部を混合粉砕し、ブレーン比表面積6000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材e:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部の割合の熱処理物を50部、微粒子生石灰を23.5部、微粒子無水石膏を23.5部、グリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積6000cm2/gに調製したもの。
グリセリン:市販品、精製グリセリン。
早期脱型材α:塩化カルシウム、市販品
細骨材:新潟県姫川産、5mm下、密度2.62g/cm3
粗骨材:新潟県姫川産、25mm下、密度2.64g/cm3
圧縮強度:JISA1108に準拠して測定した(材齢28日)。
凍結融解抵抗性:JISA1148(A法)に準拠して、水中凍結−水中融解にて試験を実施し、300サイクル時の相対動弾性係数と質量減少率を測定した。
一方、本願発明の実施例(実験No.1-16〜1-21、No.1-23〜1-27)に着目すると、ナノバブル水、早期脱型材をそれぞれ単独で用いた場合(実験No.1-2〜1-14)よりも、相対動弾性係数の値が大きく、また、質量減少率が小さく、凍結融解抵抗性が顕著に改善されている。また、圧縮強度に関しては、早期脱型材を単独で用いたものと同等以上の値が得られている。
すなわち、凍結融解抵抗性の改善効果は、ナノバブル水を用いた効果や早期脱型材を用いた効果の単なる足し合わせではなく、併用したことによる相乗効果が得られていることが分かる。
さらに、早期脱型材として、凝結促進効果のある塩化カルシウム(早期脱型材α)を用いた場合(実験No.1-14、1-28)や、本発明の熱処理物ではなく混合物(早期脱型材G)を用いた場合(実験No.1-8、1-22)では併用効果は小さいことが分かる。
Claims (4)
- セメントと、遊離石灰、水硬性化合物および無水石膏の合計100質量部中、遊離石灰10〜70質量部、水硬性化合物10〜50質量部、無水石膏10〜60質量部の割合の熱処理物を含有してなる早期脱型材とを配合したセメント組成物を、粒子直径が500nm以下のナノバブルを1〜10Vol%含んだ水で混練することを特徴とするセメント硬化体の製造方法。
- セメント組成物が、熱処理物とグリセリンの合計100部中、グリセリンを0.1〜10質量部含有してなる請求項1記載のセメント硬化体の製造方法。
- セメント組成物が、さらに、微粒子生石灰および/または微粒子無水石膏を含有してなる請求項1または2記載のセメント硬化体の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項記載のセメント硬化体の製造方法で製造されたセメント硬化体。
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