JP2017178730A

JP2017178730A - セメント混練物、セメント混練物の形成方法

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Publication number: JP2017178730A
Application number: JP2016070956A
Authority: JP
Inventors: 齋藤　尚; Takashi Saito; 尚齋藤; 崇土屋; Takashi Tsuchiya
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-31
Also published as: JP6579444B2

Abstract

【課題】軽量骨材を使用した場合であっても、良好な流動性を有すると共に良好な強度を有するセメント硬化体を形成することができるセメント混練物を提供することを課題とする。【解決手段】セメントと軽量骨材と水とが混練されてなるセメント混練物であって、前記セメントは、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとから構成されると共に、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの合計質量に対する普通ポルトランドセメントの質量割合が６０質量％以上８０質量％以下であり、セメントを含む粉体材料の質量に対する水の質量割合は、２９質量％以上３４質量％以下である。【選択図】なし

Description

本発明は、セメントと骨材と水とが混練されてなるセメント混練物、及び、該セメント混練物の形成方法に関する。

セメントと骨材と水とを混練して形成されるセメント混練物は、グラウト材として使用されたり、打設現場までポンプ圧送されたりする場合がある。このため、斯かるセメント混練物には、適度な流動性が要求される。セメント混練物の流動性を向上させる方法としては、セメントを含む粉体材料に対する水の割合（水粉体比）を比較的多く設定することが考えられる。

ところで、前記セメント混練物が硬化することで形成されるセメント硬化体の性状として、軽量であることが要求される場合がある。比較的軽量なセメント硬化体を形成する方法としては、起泡剤と水とを混合して発泡させることで気泡を含む液体を作製し、斯かる液体をセメント混練物に添加したり、斯かる液体にセメントや骨材を加えて混練したりすることで、セメント混練物に気泡を含有させる方法が知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、セメント混練物に気泡が含有されると、得られるセメント硬化体の強度が低くなると共に、凍結融解による劣化が早くなるため、良好な強度を有するセメント硬化体を得ることができない。そこで、上記の方法とは別な方法として、セメント混練物を構成する骨材として、軽量骨材を使用する方法が提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１４−０５１３９８号公報特開２０１３−１５５０９３号公報

しかしながら、上記のようにセメント混練物の流動性を向上させるために、水粉体比を比較的大きく設定すると、形成されるセメント硬化体内に水分が比較的多く残存することになるため、セメント硬化体が乾燥した後に内部に微細な空隙が生じることになる。このような空隙は、セメント硬化体の強度や耐久性を低下させる要因となる。また、水粉体比を比較的大きく設定すると、セメント混練物中で水と粉体材料とが分離してしまう虞がある。

また、比較的軽量なセメント硬化体を得るために、軽量骨材を使用すると、セメント混練物中の水を軽量骨材が吸収するため、セメント混練物の流動性が低下し、ポンプ圧送を行うことが困難になったり、ポンプ圧送の流路を閉塞したりする虞がある。

そこで、本発明は、軽量骨材を使用した場合であっても、良好な流動性を有すると共に良好な強度を有するセメント硬化体を形成することができるセメント混練物、及び、該セメント混練物の形成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混練物は、セメントと軽量骨材と水とが混練されてなるセメント混練物であって、前記セメントは、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとから構成されると共に、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの合計質量に対する普通ポルトランドセメントの質量割合が６０質量％以上８０質量％以下であり、セメントを含む粉体材料の質量に対する水の質量割合は、２９質量％以上３４質量％以下である。

斯かる構成によれば、前記セメントは、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとから構成されると共に、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの合計質量に対する普通ポルトランドセメントの質量割合が６０質量％以上８０質量％以下であり、セメントを含む粉体材料の質量に対する水の質量割合は、２９質量％以上３４質量％以下であることで、良好な流動性を有するセメント混練物を得ることができる。また、セメント混練物が硬化することで形成されるセメント硬化体であって良好な強度を有するセメント硬化体を形成することができる。

前記軽量骨材は、１０ｍｍを超える粒径が０質量％、５ｍｍ以下の粒径が６５質量％以上８５質量％以下、２．５ｍｍ以下の粒径が４７質量％以上５５質量％以下となるように構成されることが好ましい。

斯かる構成によれば、前記軽量骨材は、１０ｍｍを超える粒径が０質量％、５ｍｍ以下の粒径が６５質量％以上８５質量％以下、２．５ｍｍ以下の粒径が４７質量％以上５５質量％以下となるように構成されることで、より良好な流動性を有するセメント混練物を得ることができる。また、セメント混練物が硬化することで形成されるセメント硬化体であってより良好な強度を有するセメント硬化体を形成することができる。

前記普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの合計質量に対する普通ポルトランドセメントの質量割合が７０質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。

斯かる構成によれば、前記普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの合計質量に対する普通ポルトランドセメントの質量割合が７０質量％以上８０質量％以下であり、前記粉体材料の質量に対する水の質量割合は、３０質量％以上３２質量％以下であることで、更に良好な流動性を有するセメント混練物を得ることができる。また、セメント混練物が硬化することで形成されるセメント硬化体であって更に良好な強度を有するセメント硬化体を形成することができる。

本願発明に係るセメント混練物の形成方法は、セメントと軽量骨材と水とを混練してセメント混練物を形成するセメント混練物の形成方法であって、前記セメントは、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとから構成されると共に、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの合計質量に対する普通ポルトランドセメントの質量割合が６０質量％以上８０質量％以下であり、セメントを含む粉体材料の質量に対する水の質量割合は、２９質量％以上３４質量％以下である。

斯かる構成によれば、前記セメントは、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとから構成されると共に、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの合計質量に対する普通ポルトランドセメントの質量割合が６０質量％以上８０質量％以下であり、セメントを含む粉体材料の質量に対する水の質量割合は、２９質量％以上３４質量％以下であることで、良好な流動性を有するセメント混練物を形成することができる。また、セメント混練物が硬化することで形成されるセメント硬化体であって良好な強度を有するセメント硬化体を形成することができる。

以上のように、本発明によれば、軽量骨材を使用した場合であっても、良好な流動性を有すると共に良好な強度を有するセメント硬化体を形成することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明に係るセメント混練物は、セメントと骨材と水とが混練されて形成されるものであって、硬化することでセメント硬化体を形成するものである。セメント硬化体としては、例えば、セメントと粗骨材と細骨材と水とが混練されて形成されたセメント混練物が硬化することで形成されるコンクリート硬化体や、粗骨材を含まないセメント混練物が硬化することで形成されるモルタル硬化体が挙げられる。

セメント混練物中のセメントの含有量としては、特に限定されるものではなく、例えば、３５質量％以上４０質量％以下であってもよく、３６質量％以上３８質量％以下であってもよい。セメントとしては、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとが用いられる。そして、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの合計質量に対する普通ポルトランドセメントの質量割合は、６０質量％以上８０質量％以下であり、７０質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。

前記骨材としては、軽量骨材が用いられる。軽量骨材とは、ＪＩＳＡ５００２：２００３で規定されている絶乾密度が１．０ｇ／ｃｍ^３以上２．３ｇ／ｃｍ^３以下である骨材をいう。また、軽量骨材は、内部に空隙を有しているため、吸水率が通常の骨材よりも高くなる。具体的には、軽量骨材の吸水率としては、例えば、１０％以上であってもよく、１０％以上３５％以下であってもよく、１０％以上３０％以下であってもよく、１３％以上３０％以下であってもよい。なお、軽量骨材の吸水率は、軽量細骨材の場合、ＪＩＳＡ１１３４（構造用軽量細骨材の密度及び吸水率試験方法）に基づいて測定されるものであり、軽量粗骨材の場合、ＪＩＳＡ１１３５（構造用軽量粗骨材の密度及び吸水率試験方法）に基づいて測定されるものである。

また、軽量骨材としては、例えば、人工軽量骨材や天然軽量骨材等を用いることができる。人工軽量骨材は、膨張性頁岩、膨張性粘度、膨張スレート、焼成フライアッシュ等の天然の岩石鉱物を焼成・発泡することで形成することができる。一方、天然軽量骨材としては、火山の噴火に伴って噴出した軽石や火山礫等を用いることができる。

セメント混練物中の軽量骨材の含有量としては、例えば、セメント１００質量部に対して８０質量部以上９０質量部以下であってもよく、８２質量部以上８８質量部以下であってもよい。

また、軽量骨材は、１０ｍｍを超える粒径（換言すれば、１０ｍｍのふるい目を通過しないもの）が０質量％となり、５ｍｍ以下の粒径（換言すれば、５ｍｍのふるい目を通過するもの）が６５質量％以上８５質量％以下となり、２．５ｍｍ以下の粒径（換言すれば、２．５ｍｍのふるい目を通過するもの）が４７質量％以上５５質量％以下となるように構成されることが好ましい。また、軽量骨材は、軽量粗骨材と軽量細骨材とから構成される。

前記軽量粗骨材は、１０ｍｍを超える粒径（換言すれば、１０ｍｍのふるい目を通過しないもの）及び１．２ｍｍ以下の粒径（換言すれば、１．２ｍｍのふるい目を通過するもの）が０質量％となり、５ｍｍ以下の粒径（換言すれば、５ｍｍのふるい目を通過するもの）が４０質量％以上７０質量％以下となり、２．５ｍｍ以下の粒径（換言すれば、２．５ｍｍのふるい目を通過するもの）が５質量％以上２０質量％以下となるように構成されることが好ましい。一方、前記軽量細骨材は、５ｍｍを超える粒径（換言すれば、５ｍｍのふるい目を通過しないもの）が０質量％であり、５ｍｍ以下の粒径（換言すれば、５ｍｍのふるい目を通過するもの）が８５質量％以上となるように構成されることが好ましい。

上記の軽量骨材（具体的には、軽量粗骨材及び軽量細骨材）の粒径は、ＪＩＳＡ１１０２に従う骨材のふるい分け試験方法によって測定されるもので、ＪＩＳＺ８８０１−１の試験用ふるいの目開きを表したものである。

また、前記セメント混練物には、混和材が含有されてもよい。混和材としては、例えば、フライアッシュ、シリカフューム、セメントキルンダスト、高炉フューム、高炉水砕スラグ微粉末、高炉除冷スラグ微粉末、転炉スラグ微粉末、半水石膏、膨張材、石灰石微粉末、生石灰微粉末、又は、ドロマイト微粉末等の無機質微粉末、ナトリウム型ベントナイト、カルシウム型ベントナイト、アタパルジャイト、セピオライト、活性白土、酸性白土、アロフェン、イモゴライト、シラス（火山灰）、シラスバルーン、カオリナイト、メタカオリン（焼成粘土）、合成ゼオライト、人造ゼオライト、人工ゼオライト、モルデナイト、クリノプチロライト等が挙げられる。これらは単独でまたは２種以上を混合して使用することができる。

また、前記セメント混練物には、混和剤が含有されてもよい。混和剤としては、例えば、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、流動化剤、分離低減剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、急結剤、収縮低減剤、起泡剤、発泡剤、防水剤等が挙げられる。これらは、単独で又は２種類以上を使用することができる。

また、セメント混練物は、セメントを含む（具体的には、セメントと前記無機質微粉末とを含む）粉体材料の質量に対する水の質量割合（水粉体比Ｗ／Ｐ）が２９質量％以上３４質量％以下（好ましくは、３０質量％以上３２質量％以下）となるように構成される。セメント混練物を形成する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、粉体材料（具体的には、セメントと無機質微粉末）と軽量骨材とから構成されるセメント組成物と水を混練することで形成することができる。セメント組成物と水とを混練する装置としては、特に限定されるものではなく、例えば、モルタルミキサ、傾胴ミキサ、グラウトミキサ、ダマカットミキサ、強制練りミキサ等の汎用的な装置を用いることができる。

以上のように、本発明に係るセメント混練物、及び、セメント混練物の形成方法によれば、軽量骨材を使用した場合であっても、良好な流動性を有すると共に良好な強度を有するセメント硬化体を形成することができる。

即ち、前記セメントは、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとから構成されると共に、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの合計質量に対する普通ポルトランドセメントの質量割合が６０質量％以上８０質量％以下であり、セメントを含む粉体材料の質量に対する水の質量割合は、２９質量％以上３４質量％以下であることで、良好な流動性を有するセメント混練物を得ることができる。また、セメント混練物が硬化することで形成されるセメント硬化体であって良好な強度を有するセメント硬化体を形成することができる。

また、前記軽量骨材は、１０ｍｍを超える粒径が０質量％、５ｍｍ以下の粒径が６５質量％以上８５質量％以下、２．５ｍｍ以下の粒径が４７質量％以上５５質量％以下となるように構成されることで、より良好な流動性を有するセメント混練物を得ることができる。また、セメント混練物が硬化することで形成されるセメント硬化体であってより良好な強度を有するセメント硬化体を形成することができる。

また、前記普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの合計質量に対する普通ポルトランドセメントの質量割合が７０質量％以上８０質量％以下であることで、更に良好な流動性を有するセメント混練物を得ることができる。また、セメント混練物が硬化することで形成されるセメント硬化体であって更に良好な強度を有するセメント硬化体を形成することができる。

なお、本発明に係るセメント混練物及びセメント混練物の形成方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、上記した複数の実施形態の構成や方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る構成や方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、さらに、各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

以下、実施例および比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＝使用材料＝
・セメント：普通ポルトランドセメント（略号ＮＣ，住友大阪セメント社製）
・セメント：早強ポルトランドセメント（略号ＨＣ，住友大阪セメント社製）
・無機質微粉末：フライアッシュ（略号ＦＡ，テクノ中部社製）
・無機質微粉末：石灰石微粉末（略号ＬＰ，商品名「タンカルＫ−４００」，旭鉱末社製）
・無機質微粉末：膨張材（略号ＥＸ，商品名「スーパーサクスタイプＳ」，住友大阪セメント社製）
・軽量骨材：人工軽量粗骨材（略号ＬＧ，商品名「メサライト中骨材」，メサライト工業社製，吸水率：２３．４％）
・軽量骨材：人工軽量細骨材（略号ＬＳ，商品名「メサライト細骨材」，メサライト工業社製，吸水率：１５．５％）
・混和剤：減水剤（略号ＡＤ，商品名「ビスコクリート１２５」，日本シーカ社製）
・混和剤：増粘剤（略号ＶＡ，商品名「メトローズＳＣＨ３００」，信越化学工業社製）
・混和剤：起泡剤（略号ＦＯ，商品名「セルメック」，フローリック社製）
・水

＜実施例１＞
＝軽量骨材の粒度分布の調整＝
上記の軽量骨材のふるい分けを行って、軽量骨材の粒度分布が下記表１に記載の粒度分布となるように調整した。

＝セメント混練物の作製＝
上記の各使用材料を下記表２に記載の配合で混練してセメント混練物を作製した。

＝流動性の測定＝
作製したセメント混練物を用いて、ＪＩＳＡ１１７１に規定する方法でミニスランプフローの測定を行った。測定結果については、下記表２に示す。

＝単位容積質量の測定＝
作製したセメント混練物を所定容積の容器に充填して質量を測定し、測定された質量から容器の質量を差し引いた値を容器の容積（充填したセメント混練物の体積）で除することで単位容積質量を算出した。単位容積質量については下記表２に示す。

＝圧縮強度の測定＝
作製したセメント混練物を直径５０ｍｍ×高さ１００ｍｍの銅製軽量型枠に打ち込み、打ち込み翌日に脱型して材齢７日まで標準養生を行って供試体を作製した。そして、得られた供試体を用いてＪＩＳＡ１１０８に準拠した圧縮強度の測定を行った。測定結果については、下記表２に示す。

＜実施例２〜５、比較例１〜４＞
セメントの配合、又は、水粉体比Ｗ／Ｐを下記表３に記載のように変更したこと以外は、実施例１と同一の配合でセメント混練物を作製し、同一条件でミニスランプフロー、単位容積質量、圧縮強度の測定を行った。各測定結果については、下記表２に示す。

＜実施例６〜８、比較例５＞
軽量骨材の粒度分布を下記表１に記載のように変更したこと以外は、実施例１と同一の配合でセメント混練物を作製し、同一条件でミニスランプフロー、単位容積質量、圧縮強度の測定を行った。各測定結果については、下記表３に示す。

＜まとめ＞
表２において、実施例１〜５と比較例１〜４とを比較すると、実施例１〜５では、セメント混練物が良好なミニスランプフローを有するものになり、且つ、供試体（セメント硬化体）が良好な圧縮強度を有するものになるが、比較例１〜４では、ミニスランプフロー又は圧縮強度の何れか一方において各実施例よりも良好な結果を得ることができないと認められる。つまり、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの配合割合及び水粉体比Ｗ／Ｐを本願発明の範囲とすることで、軽量骨材を使用した場合であっても、セメント混練物が良好な流動性を有するものになると共に、得られるセメント硬化体にも良好な強度を付与することができる。

また、表２において、実施例１〜５を比較すると、実施例１，２の方が実施例３〜５よりもセメント混練物のミニスランプフロー及び供試体（セメント硬化体）の圧縮強度が高くなることが認められる。つまり、水粉体比Ｗ／Ｐが本願発明の範囲において普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの配合割合を実施例１，２のように構成することで、軽量骨材を使用した場合であっても、セメント混練物がより良好な流動性を有するものになると共に、得られるセメント硬化体にもより良好な強度を付与することができる。

また、表３において、実施例１，６〜８と比較例５とを比較すると、実施例１，６〜８の方がセメント混練物のミニスランプフロー及び供試体（セメント硬化体）の圧縮強度が高くなることが認められる。また、実施例１，６〜８と比較例６とを比較すると、比較例６のセメント混練物は、ミニスランプフローが高過ぎるため、実施例１，６〜８のセメント混練物より材料分離抵抗性が低下する。つまり、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの配合割合及び水粉体比Ｗ／Ｐが本願発明の範囲において軽量骨材の粒度分布を実施例１，６〜８のように構成することで、軽量骨材を使用した場合であっても、セメント混練物が良好な流動性と材料分離抵抗性を有するものになると共に、得られるセメント硬化体にも良好な強度を付与することができる。

＝ブリーディング率及び膨張率の測定＝
なお、実施例１〜８において、ブリーディング率、及び、膨張率をＪＳＥＣ−Ｆ５３３「ＰＣグラウトのブリーディング率および膨張試験方法（容器法）（案）」で測定した。測定結果としては、各実施例でブリーディング率が０であり、膨張率が材齢７日で収縮を示さなかった。

＝ポンプ圧送性＝
また、実施例１〜８において、ポンプ圧送性をスクイーズポンプおよび４０ｍのフレキシブルホースを用いて確認した。その結果、各実施例でホースを閉塞することなく圧送することができた。

Claims

セメントと軽量骨材と水とが混練されてなるセメント混練物であって、
前記セメントは、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとから構成されると共に、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの合計質量に対する普通ポルトランドセメントの質量割合が６０質量％以上８０質量％以下であり、
セメントを含む粉体材料の質量に対する水の質量割合は、２９質量％以上３４質量％以下であるセメント混練物。
前記軽量骨材は、１０ｍｍを超える粒径が０質量％、５ｍｍ以下の粒径が６５質量％以上８５質量％以下、２．５ｍｍ以下の粒径が４７質量％以上５５質量％以下となるように構成される請求項１に記載のセメント混練物。
前記普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの合計質量に対する普通ポルトランドセメントの質量割合が７０質量％以上８０質量％以下である請求項１又は２に記載のセメント混練物。
セメントと軽量骨材と水とを混練してセメント混練物を形成するセメント混練物の形成方法であって、
前記セメントは、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとから構成されると共に、普通ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントとの合計質量に対する普通ポルトランドセメントの質量割合が６０質量％以上８０質量％以下であり、
セメントを含む粉体材料の質量に対する水の質量割合は、２９質量％以上３４質量％以下であるセメント混練物の形成方法。