JP2018002519A - Early-strength admixture and cement composition - Google Patents
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- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
本発明は、モルタルやコンクリートなどに添加することで、早強性を適切に付与することのできる早強性混和材、およびこのような早強性混和材を含有するセメント組成物に関する。 The present invention relates to an early-strength admixture that can impart early strength appropriately by adding to mortar, concrete, and the like, and a cement composition containing such early-strength admixture.
モルタルやコンクリートなどの施工現場においては、工期短縮ニーズの増加、現場での技能労働者の不足等により、従来、現場施工されていた部材がプレキャスト化され、二次製品の形態にて用いられるケースが増加している。このため、このような二次製品を製造するための二次製品工場においては、生産性の向上のため、型枠回転数を増やす等、省力化に関するニーズが高まりつつある。 In construction sites such as mortar and concrete, cases where parts that were previously constructed on site have been precast and used in the form of secondary products due to increased needs for shortening the construction period and the lack of skilled workers at the site Has increased. For this reason, in a secondary product factory for manufacturing such a secondary product, needs for labor saving, such as increasing the number of mold rotations, are increasing to improve productivity.
このような二次製品を製造する際においては、脱型可能な強度（製品の形状にもよるが、通常、圧縮強度が８〜１２Ｎ／ｍｍ２程度）が得られるまで養生する必要がある。このような養生においては、たとえば、蒸気養生による加温により、硬化を促進させる方法が知られている。 When manufacturing such a secondary product, it is necessary to cure until a demoldable strength is obtained (although it depends on the shape of the product, the compressive strength is usually about 8 to 12 N / mm 2 ). In such curing, for example, a method of promoting hardening by heating by steam curing is known.
たとえば、特許文献１では、硫酸塩とシリカとを含有する硫酸塩系材料、および、カルシウムアルミネートを含有するアルミネート系材料を含有するセメントコンクリート用硬化促進材が開示されている。この特許文献１の技術では、セメントコンクリート用硬化促進材を、モルタルやコンクリートに含有させ、蒸気養生による加温により、硬化を促進させている。 For example, Patent Literature 1 discloses a hardening accelerator for cement concrete containing a sulfate-based material containing sulfate and silica and an aluminate-based material containing calcium aluminate. In the technique of Patent Document 1, a hardening accelerator for cement concrete is contained in mortar or concrete, and hardening is promoted by heating by steam curing.
しかしながら、このような二次製品を製造する際に蒸気養生を用いる場合においては、前置き、昇温、保持、および降温過程を含めると、１２〜２４時間程度と長時間を要するため、蒸気養生を用いる方法では、１日に複数回の生産を行うことが難しいという課題がある。そのため、このような課題に対し、養生時間のさらなる短縮を実現することで、生産性を向上させることが望まれている。 However, in the case of using steam curing when manufacturing such a secondary product, it takes about 12 to 24 hours, including the introduction, heating, holding, and cooling processes. In the method to be used, there is a problem that it is difficult to perform production a plurality of times a day. Therefore, it is desired to improve productivity by realizing further shortening of the curing time for such a problem.
そこで、本発明は、１日に複数回の生産が可能となるように、高い初期強度発現性を有し、かつ蒸気養生を必要とせず、３〜５時間程度の短時間の常温養生で脱型可能な強度を付与することができる早強性混和材、およびこのような早強性混和材を含有するセメント組成物を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has a high initial strength development property so that production can be performed a plurality of times a day, does not require steam curing, and is removed by short-term room temperature curing for about 3 to 5 hours. It is an object of the present invention to provide an early-strength admixture capable of imparting moldable strength and a cement composition containing such an early-strength admixture.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、アルミナセメント、半水石膏および無水石膏からなる水硬性成分と、消石灰と、所定量の凝結調整剤とを含む早強性混和材において、水硬性成分を構成する、アルミナセメント、無水石膏および半水石膏の含有量を所定の割合に制御することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent studies to achieve the above object, the present inventors have found that a high-strength admixture containing a hydraulic component composed of alumina cement, hemihydrate gypsum, and anhydrous gypsum, slaked lime, and a predetermined amount of setting modifier. It has been found that the above object can be achieved by controlling the contents of alumina cement, anhydrous gypsum and hemihydrate gypsum constituting the hydraulic component to a predetermined ratio in the material, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明によれば、水硬性成分、消石灰および凝結調整剤を含む早強性混和材であって、前記水硬性成分が、アルミナセメント、半水石膏、および無水石膏からなり、前記アルミナセメント１００質量部に対して、前記半水石膏と前記無水石膏の合計量が１５〜７０質量部、かつ前記半水石膏に対する前記無水石膏の質量比（無水石膏／半水石膏）が１〜１４であり、前記凝結調整剤が、オキシカルボン酸塩および炭酸塩からなり、前記凝結調整剤の含有量が、前記水硬性成分１００質量部に対し、２．０〜４．０質量部である早強性混和材が提供される。 That is, according to the present invention, an early-strength admixture comprising a hydraulic component, slaked lime, and a setting modifier, wherein the hydraulic component comprises alumina cement, hemihydrate gypsum, and anhydrous gypsum, and the alumina cement The total amount of the hemihydrate gypsum and the anhydrous gypsum is 15 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass, and the mass ratio of the anhydrous gypsum to the hemihydrate gypsum (anhydrogypsum / hemihydrate gypsum) is 1 to 14. Yes, the setting modifier is composed of an oxycarboxylate and a carbonate, and the content of the setting modifier is 2.0 to 4.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydraulic component. An admixture is provided.
本発明の早強性混和材に含まれるアルミナセメントは、化学成分として主に、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３を含有し、当該化学成分の質量割合が、Ａｌ２Ｏ３２０．０〜７０．０質量％、ＣａＯ２０．０〜６０．０質量％、ＳｉＯ２０．１〜１０．０質量％、Ｆｅ２Ｏ３０．１〜２５．０質量％であることが好ましい。 The alumina cement contained in the early-strength admixture of the present invention mainly contains Al 2 O 3 , CaO, SiO 2 and Fe 2 O 3 as chemical components, and the mass ratio of the chemical components is Al 2 O. 3 20.0 to 70.0 wt%, CaO20.0～60.0 wt%, SiO 2 0.1 to 10.0 wt%, it is Fe 2 O 3 .1-25.0 wt% preferable.
本発明の早強性混和材に含まれるオキシカルボン酸塩と前記炭酸塩との配合割合は、オキシカルボン酸塩：炭酸塩の重量比で、７０：３０〜３０：７０の範囲であることが好ましい。 The blending ratio of the oxycarboxylate and the carbonate contained in the early-strength admixture of the present invention is a weight ratio of oxycarboxylate: carbonate and is in the range of 70:30 to 30:70. preferable.
また、本発明によれば、上記本発明の早強性混和材と、ポルトランドセメントとを含有するセメント組成物であって、前記早強性混和材とポルトランドセメントとの合計１００質量部中における、前記早強性混和材の含有割合が１５〜３０質量部であるセメント組成物が提供される。 Moreover, according to the present invention, a cement composition containing the early-strength admixture of the present invention and Portland cement, in a total of 100 parts by mass of the early-strength admixture and Portland cement, A cement composition in which the content ratio of the early-strength admixture is 15 to 30 parts by mass is provided.
本発明のセメント組成物は、細骨材および減水剤をさらに含有することが好ましい。 It is preferable that the cement composition of the present invention further contains a fine aggregate and a water reducing agent.
本発明によれば、高い初期強度発現性を有し、かつ蒸気養生を必要とせず、３〜５時間程度の短時間の常温養生で脱型可能な強度を付与することができる早強性混和材、およびこのような早強性混和材を含有してなり、このような短時間の常温養生で脱型可能な強度を発現することのできるセメント組成物を提供することができる。 According to the present invention, high-strength mixing that has a high initial strength development property and does not require steam curing and can impart strength that can be removed by room temperature curing for a short time of about 3 to 5 hours. It is possible to provide a cement composition containing such a material and such an early-strength admixture and capable of exhibiting such a strength that it can be demolded by room temperature curing for a short time.
以下、本発明の好適な実施形態について詳しく説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
＜早強性混和材＞
本発明の早強性混和材は、水硬性成分、消石灰および凝結調整剤を含む早強性混和材であって、
前記水硬性成分が、アルミナセメント、半水石膏、および無水石膏からなり、
前記アルミナセメント１００質量部に対して、前記半水石膏と前記無水石膏の合計量が１５〜７０質量部、かつ前記半水石膏に対する前記無水石膏の質量比（無水石膏／半水石膏）が１〜１４であり、
前記凝結調整剤が、オキシカルボン酸塩および炭酸塩からなり、
前記凝結調整剤の含有量が、前記水硬性成分１００質量部に対し、２．０〜４．０質量部である。
<Quick strength admixture>
The early strength admixture of the present invention is an early strength admixture comprising a hydraulic component, slaked lime and a setting modifier,
The hydraulic component comprises alumina cement, hemihydrate gypsum, and anhydrous gypsum;
The total amount of the hemihydrate gypsum and the anhydrous gypsum is 15 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alumina cement, and the mass ratio of the anhydrous gypsum to the hemihydrate gypsum (anhydrogypsum / hemihydrate gypsum) is 1. ~ 14,
The setting modifier comprises an oxycarboxylate and a carbonate;
Content of the said setting regulator is 2.0-4.0 mass parts with respect to 100 mass parts of said hydraulic components.
本発明の早強性混和材は、水硬性成分として、アルミナセメント、半水石膏、および無水石膏からなるものを用いる。 The early-strength admixture of the present invention uses an alumina cement, hemihydrate gypsum, and anhydrous gypsum as hydraulic components.
アルミナセメントとしては、鉱物組成の異なるものが数種知られ市販されているが、いずれも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であり、市販品などはその種類によらず使用することができる。アルミナセメントとしては、たとえば、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３等のカルシウムアルミネート類、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３等のカルシウムアルミノフェライト類、２ＣａＯ・ＳｉＯ２等のカルシウムシリケート類、３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４、ＣａＯ・ＴｉＯ２等の種々の鉱物を含むことができる。 Several types of alumina cements with different mineral compositions are known and commercially available, but the main component is monocalcium aluminate (CA), and commercially available products can be used regardless of the type. . The alumina cement, for example, CaO · Al 2 O 3, CaO · 2Al 2 O 3, calcium aluminate such as 3CaO · Al 2 O 3, 12CaO · 7Al 2 O 3, 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 Various minerals such as calcium aluminoferrites such as O 3 , calcium silicates such as 2CaO · SiO 2 , 3CaO · 3Al 2 O 3 · CaSO 4 , and CaO · TiO 2 can be contained.
アルミナセメントは、化学成分として主に、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３を含有する。アルミナセメント中に含まれる化学成分の質量割合（質量％）は、
Ａｌ２Ｏ３２０．０〜７０．０質量％、ＣａＯ２０．０〜６０．０質量％、ＳｉＯ２０．１〜１０．０質量％、Ｆｅ２Ｏ３０．１〜２５．０質量％のものを用いることが好ましく、
Ａｌ２Ｏ３２３．０〜６０．０質量％、ＣａＯ２３．０〜５７．０質量％、ＳｉＯ２０．５〜９．０質量％、Ｆｅ２Ｏ３１．２〜２２．０質量％のものを用いることがより好ましく、
Ａｌ２Ｏ３２５．０〜５５．０質量％、ＣａＯ２５．０〜５５．０質量％、ＳｉＯ２１．０〜７．０質量％、Ｆｅ２Ｏ３５．０〜２０．０質量％のものを用いることがさらに好ましい。アルミナセメントの化学成分の質量割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２に準じて求めることができる。
また、アルミナセメントとしては、ブレーン比表面積が２０００〜６０００ｃｍ２／ｇのものを用いることが好ましく、３０００〜５０００ｃｍ２／ｇのものを用いることがより好ましく、４０００〜４７００ｃｍ２／ｇのものを用いることがさらに好ましい。アルミナセメントのブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準じて求めることができる。
Alumina cement mainly contains Al 2 O 3 , CaO, SiO 2 , and Fe 2 O 3 as chemical components. The mass ratio (% by mass) of the chemical components contained in the alumina cement is
Al 2 O 3 20.0~70.0 wt%, CaO20.0～60.0 wt%, SiO 2 0.1 to 10.0 wt%, Fe 2 O 3 0.1~25.0 wt% of It is preferable to use
Al 2 O 3 23.0-60.0 mass%, CaO 23.0-57.0 mass%, SiO 2 0.5-9.0 mass%, Fe 2 O 3 1.2-22.0 mass% More preferably,
Al 2 O 3 25.0~55.0 weight%, CaO25.0～55.0 weight%, SiO 2 1.0 to 7.0 wt%, Fe 2 O 3 5.0~20.0 wt% of More preferably, one is used. The mass ratio of the chemical component of the alumina cement can be determined according to JIS R 5202.
As the alumina cement is preferred that the Blaine specific surface area used as a 2000~6000cm 2 / g, it is more preferred to use those 3000~5000cm 2 / g, used as the 4000~4700cm 2 / g More preferably. The Blaine specific surface area of alumina cement can be determined according to JIS R 5201: 2015 “Cement physical test method”.
半水石膏としては、結晶構造の異なるα型、β型が挙げられ、いずれも使用することができる。これらのなかでも、入手の容易さの点より、β型半水石膏が好ましい。半水石膏としては、ブレーン比表面積が２０００〜６５００ｃｍ２／ｇのものを用いることが好ましく、２５００〜６０００ｃｍ２／ｇのものを用いることがより好ましく、３０００〜５５００ｃｍ２／ｇのものを用いることがさらに好ましい。また、半水石膏としては、密度が２．５０〜２．８０ｇ／ｃｍ３のものを用いることが好ましく、２．５３〜２．６７ｇ／ｃｍ３のものを用いることがより好ましい。半水石膏のブレーン比表面積及び密度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準じて求めることができる。 Examples of the hemihydrate gypsum include α-type and β-type having different crystal structures, and both can be used. Among these, β-type hemihydrate gypsum is preferable from the viewpoint of availability. The hemihydrate gypsum is preferred that the Blaine specific surface area used as a 2000~6500cm 2 / g, it is more preferable to use those 2500~6000cm 2 / g, it is used as the 3000~5500cm 2 / g Is more preferable. Moreover, as a hemihydrate gypsum, it is preferable to use a thing with a density of 2.50-2.80 g / cm < 3 >, and it is more preferable to use a 2.53-2.67 g / cm < 3 > thing. The brane specific surface area and density of hemihydrate gypsum can be determined according to JIS R 5201: 2015 “Physical Test Method for Cement”.
無水石膏としては、排煙脱硫やフッ酸製造工程等で副産される無水石膏、又は天然に産出される無水石膏のいずれも使用することができる。これらのなかでも、安定供給が可能という観点より、排煙脱硫やフッ酸製造工程等で副産されるフッ酸無水石膏が好ましい。無水石膏としては、ブレーン比表面積が２０００〜６５００ｃｍ２／ｇのものを用いることが好ましく、２５００〜６０００ｃｍ２／ｇのものを用いることがより好ましく、３０００〜５５００ｃｍ２／ｇのものを用いることがさらに好ましい。また、無水石膏としては、密度が２．８５〜３．００ｇ／ｃｍ３のものを用いることが好ましく、２．９０〜２．９８ｇ／ｃｍ３のものを用いることがより好ましい。無水石膏のブレーン比表面積及び密度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準じて求めることができる。 As anhydrous gypsum, any of anhydrous gypsum produced as a by-product in the flue gas desulfurization or hydrofluoric acid production process, or anhydrous gypsum produced in nature can be used. Among these, hydrofluoric anhydride gypsum produced as a by-product in the flue gas desulfurization or hydrofluoric acid production process is preferable from the viewpoint that stable supply is possible. As anhydrous gypsum, one having a specific surface area of 2000 to 6500 cm 2 / g is preferable, one having 2500 to 6000 cm 2 / g is more preferable, and one having 3000 to 5500 cm 2 / g is used. Further preferred. Moreover, as an anhydrous gypsum, it is preferable to use a thing with a density of 2.85 to 3.00 g / cm < 3 >, and it is more preferable to use a thing of 2.90 to 2.98 g / cm < 3 >. The brane specific surface area and density of anhydrous gypsum can be determined according to JIS R 5201: 2015 “Physical Test Method for Cement”.
本発明においては、水硬性成分として、アルミナセメント、半水石膏および無水石膏からなるものを用いるものであり、しかも、これらの比率を、アルミナセメント１００質量部に対して、半水石膏と無水石膏との合計の含有量を１５〜７０質量部とし、かつ、半水石膏に対する無水石膏の質量比（無水石膏／半水石膏の質量比）を１〜１４とするものであり、これにより、優れた強度発現性を実現できるものである。具体的には、蒸気養生を行わなくても、３〜５時間程度の短時間の常温養生で脱型可能な強度を付与することができるものである。 In the present invention, the hydraulic component is composed of alumina cement, hemihydrate gypsum, and anhydrous gypsum, and the ratio of these components is determined based on 100 parts by mass of alumina cement. And the total ratio of anhydrous gypsum to hemihydrate gypsum (mass ratio of anhydrous gypsum / hemihydrate gypsum) is 1 to 14, and this is excellent. It is possible to realize high strength development. Specifically, the strength capable of demolding can be imparted by room temperature curing for a short time of about 3 to 5 hours without performing steam curing.
なお、本発明において、このような優れた強度発現性を実現できる理由としては、必ずしも明らかではないが、アルミナセメントに対して、溶解度が比較的高い半水石膏と、溶解度が比較的低い無水石膏とを上記特定の割合で併用することにより、これらの相乗効果によって、高い初期強度（たとえば、常温養生における、３時間強度）、およびさらなる強度増進（たとえば、常温養生における、５時間強度）を両立することが可能となることによる、と考えられる。 In the present invention, the reason why such excellent strength development can be realized is not necessarily clear, but hemihydrate gypsum with relatively high solubility and anhydrous gypsum with relatively low solubility with respect to alumina cement. In combination with the above-mentioned specific ratio, by these synergistic effects, high initial strength (for example, 3 hour strength in normal temperature curing) and further strength enhancement (for example, 5 hour strength in normal temperature curing) are compatible. It is thought that it is possible to do.
アルミナセメント１００質量部に対する、半水石膏と無水石膏との合計の含有量は、１５〜７０質量部であり、好ましくは１８〜６２質量部、より好ましくは２０〜４５質量部である。半水石膏と無水石膏との合計の含有量が多すぎても、所望の強度発現性が得られなくなる。 The total content of hemihydrate gypsum and anhydrous gypsum with respect to 100 parts by mass of the alumina cement is 15 to 70 parts by mass, preferably 18 to 62 parts by mass, and more preferably 20 to 45 parts by mass. Even if the total content of hemihydrate gypsum and anhydrous gypsum is too large, desired strength development cannot be obtained.
また、半水石膏に対する無水石膏の質量比（無水石膏／半水石膏の質量比）は、１〜１４であり、好ましくは３〜９、より好ましくは４〜６である。無水石膏／半水石膏の質量比が１未満であると、すなわち、無水石膏の比率が多すぎると、初期強度（たとえば、常温養生における、３時間強度）が十分に確保できなくなり、一方、無水石膏／半水石膏の質量比が１４を超えると、すなわち、半水石膏の比率が多すぎると、初期強度の低下に加え、常温養生における、５時間強度にも劣るものとなってしまう。 Moreover, the mass ratio of anhydrous gypsum to hemihydrate gypsum (mass ratio of anhydrous gypsum / half water gypsum) is 1 to 14, preferably 3 to 9, and more preferably 4 to 6. If the mass ratio of anhydrous gypsum / hemihydrate gypsum is less than 1, that is, if the ratio of anhydrous gypsum is too large, sufficient initial strength (for example, strength for 3 hours in normal temperature curing) cannot be ensured. If the mass ratio of gypsum / hemihydrate gypsum exceeds 14, that is, if the ratio of hemihydrate gypsum is too large, in addition to a decrease in the initial strength, the strength for 5 hours at room temperature curing will be inferior.
凝結調整剤は、水硬性成分の凝結を調整する機能を有する化合物であり、本発明においては、凝結調整剤として、オキシカルボン酸塩および炭酸塩を用いる。
オキシカルボン酸とは、ヒドロキシ基とカルボキシ基を併せ持つ化合物の総称であり、具体的には、グルコン酸、グルコヘプトン酸、クエン酸、および酒石酸等を挙げることができ、オキシカルボン酸の塩としては、アルカリ金属塩（具体的にはナトリウム塩、およびカリウム塩等)、アルカリ土類金属塩（具体的にはカルシウム塩、バリウム塩、およびマグネシウム塩等）を挙げることができる。また、オキシカルボン酸塩としては、凝結調整効果の点から酒石酸ナトリウムが好ましい。
炭酸塩としては、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、重炭酸カルシウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム等が挙げることができ、なかでも凝結調整効果の観点より重炭酸ナトリウムが好ましい。
特に、酒石酸ナトリウムと重炭酸ナトリウムとを併用することで凝結調整効果がより向上することが期待できるため、好ましい。また、アルミナセメントの硬化を促進させる効果を期待できるという点より、重炭酸ナトリウムと酒石酸ナトリウムとに加えて、炭酸塩としての炭酸リチウムをさらに併用することも好適である。
The setting modifier is a compound having a function of adjusting the setting of the hydraulic component, and in the present invention, oxycarboxylate and carbonate are used as the setting modifier.
Oxycarboxylic acid is a general term for compounds having both a hydroxy group and a carboxy group, and specific examples thereof include gluconic acid, glucoheptonic acid, citric acid, and tartaric acid. As salts of oxycarboxylic acid, Examples thereof include alkali metal salts (specifically sodium salt and potassium salt) and alkaline earth metal salts (specifically calcium salt, barium salt and magnesium salt). Moreover, as an oxycarboxylate, sodium tartrate is preferable from the point of the coagulation adjustment effect.
Examples of the carbonate include calcium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, calcium bicarbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, and the like. Among these, sodium bicarbonate is preferable from the viewpoint of the effect of adjusting the setting.
In particular, it is preferable to use sodium tartrate and sodium bicarbonate in combination, since the effect of adjusting the setting can be expected to be further improved. In addition to sodium bicarbonate and sodium tartrate, it is also preferable to further use lithium carbonate as a carbonate in addition to the fact that the effect of promoting the hardening of the alumina cement can be expected.
凝結調整剤としてのオキシカルボン酸塩と、炭酸塩との配合割合は、凝結調整効果のさらなる向上が期待できるという観点より、オキシカルボン酸塩：炭酸塩の重量比で、７０：３０〜３０：７０の範囲が好ましく、６５：３５〜３５：６５の範囲がより好ましく６０：４０〜４０：６０の範囲がさらに好ましい。 The blending ratio of the oxycarboxylate as the setting modifier and the carbonate is 70:30 to 30:30 in terms of the weight ratio of oxycarboxylate: carbonate from the viewpoint that further improvement of the setting adjustment effect can be expected. The range of 70 is preferable, the range of 65:35 to 35:65 is more preferable, and the range of 60:40 to 40:60 is more preferable.
本発明の早強性混和材中における、凝結調整剤の含有量は、水硬性成分１００質量部に対して、２．０〜４．０質量部であり、好ましくは２．６〜３．８質量部である。２．０質量部未満では可使時間が短くなってしまうことに加え、初期強度が不十分となり、一方、４．０質量部を超えると初期強度が不十分となってしまう。 The content of the setting modifier in the early-strength admixture of the present invention is 2.0 to 4.0 parts by mass, preferably 2.6 to 3.8 parts per 100 parts by mass of the hydraulic component. Part by mass. If it is less than 2.0 parts by mass, the pot life is shortened, and the initial strength is insufficient. On the other hand, if it exceeds 4.0 parts by mass, the initial strength is insufficient.
また、本発明の早強性混和材中における、消石灰の含有量は、特に限定されないが、水硬性成分１００質量部に対して、好ましくは５〜２０質量部であり、より好ましくは８〜１５質量部である。消石灰の含有量を上記範囲とすることにより、強度発現性をより適切に高めることができるため、好ましい。 Moreover, the content of slaked lime in the early-strength admixture of the present invention is not particularly limited, but is preferably 5 to 20 parts by mass, more preferably 8 to 15 parts per 100 parts by mass of the hydraulic component. Part by mass. By making content of slaked lime into the said range, since intensity | strength expression can be improved more appropriately, it is preferable.
なお、本発明の早強性混和材は、水硬性成分、消石灰および凝結調整剤に加えて、これら以外の他の配合剤を含有していてもよい。このような他の配合剤としては、たとえば、増粘剤、消泡剤、収縮低減剤、樹脂粉末等が挙げられる。 The early-strength admixture of the present invention may contain other compounding agents in addition to the hydraulic component, slaked lime and the setting modifier. Examples of such other compounding agents include a thickener, an antifoaming agent, a shrinkage reducing agent, and a resin powder.
＜セメント組成物＞
本発明のセメント組成物は、上述した本発明の早強性混和材と、ポルトランドセメントとを含有する組成物である。
<Cement composition>
The cement composition of the present invention is a composition containing the above-mentioned early-strength admixture of the present invention and Portland cement.
本発明のセメント組成物において、早強性混和材とポルトランドセメントとの合計１００質量部中における、早強性混和材の含有割合は好ましくは１５〜３０質量部であり、より好ましくは１８〜２６質量部である。早強性混和材の含有割合を上記範囲とすることにより、本発明の早強性混和材による効果、具体的には、３〜５時間程度の短時間の常温養生で脱型可能な強度を発現することのできるという効果をより適切なものとすることができる。 In the cement composition of the present invention, the content of the early-strength admixture in the total 100 parts by weight of the early-strength admixture and Portland cement is preferably 15 to 30 parts by mass, more preferably 18 to 26 parts. Part by mass. By setting the content ratio of the early-strength admixture in the above range, the effect of the early-strength admixture of the present invention, specifically, the strength capable of demolding at room temperature curing for a short time of about 3 to 5 hours. The effect that it can be expressed can be made more appropriate.
ポルトランドセメントとしては、たとえば、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、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメントおよび耐硫酸塩ポルトランドセメントなどが挙げられる。これらのなかでも、流動保持時間と速硬性の観点から、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が好ましく、普通ポルトランドセメントが特に好ましい。 Examples of Portland cement include ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, ultra-high-strength Portland cement, low heat Portland cement, medium heat Portland cement, and sulfate-resistant Portland cement. Of these, ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, and ultra-early-strength Portland cement are preferable, and ordinary Portland cement is particularly preferable from the viewpoints of fluid retention time and quick setting.
また、本発明のセメント組成物は、早強性混和材、およびポルトランドセメントに加えて、細骨材および減水剤をさらに含有することが好ましい The cement composition of the present invention preferably further contains a fine aggregate and a water reducing agent in addition to the early strength admixture and Portland cement.
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、石灰石骨材、高炉スラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材等を併用することができる。本発明のセメント組成物中における、細骨材の含有量は、早強性混和材とポルトランドセメントとの合計１００質量部に対して、好ましくは１００〜３００質量部、より好ましくは１５０〜２５０質量部、さらに好ましくは１８０〜２２０質量部である。 As the fine aggregate, river sand, land sand, sea sand, crushed sand, quartz sand, limestone aggregate, blast furnace slag fine aggregate, copper slag fine aggregate, electric furnace oxidation slag fine aggregate and the like can be used in combination. The content of the fine aggregate in the cement composition of the present invention is preferably 100 to 300 parts by mass, more preferably 150 to 250 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the early-strength admixture and Portland cement. Part, more preferably 180 to 220 parts by mass.
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、アミノスルホン酸系、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等を使用することができる。低水セメント比での流動性確保の観点から、減水剤として、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いることが好ましく、ポリカルボン酸系の高性能減水剤を用いることがより好ましい。本発明のセメント組成物中における、減水剤の含有量は、早強性混和材とポルトランドセメントとの合計１００質量部に対して、好ましくは０．１〜３．０質量部、より好ましくは０．３〜２．５質量部、さらに好ましくは０．５〜１．５質量部である。 As the water reducing agent, lignin-based, naphthalenesulfonic acid-based, aminosulfonic acid-based, polycarboxylic acid-based water reducing agents, high-performance water reducing agents, high-performance AE water reducing agents, and the like can be used. From the viewpoint of ensuring fluidity at a low water cement ratio, it is preferable to use a polycarboxylic acid-based water reducing agent, a high-performance water reducing agent or a high-performance AE water reducing agent as the water reducing agent, and a polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent. It is more preferable to use The content of the water reducing agent in the cement composition of the present invention is preferably 0.1 to 3.0 parts by mass, more preferably 0 with respect to 100 parts by mass in total of the early strength admixture and Portland cement. .3 to 2.5 parts by mass, more preferably 0.5 to 1.5 parts by mass.
本発明のセメント組成物は、上記本発明の早強性混和材を用いて得られるものであるため、蒸気養生を必要とせず、３〜５時間程度の短時間の常温養生で脱型可能な強度の実現が可能であり、より具体的には、常温養生における、３時間強度を８Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは１０Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは１２Ｎ／ｍｍ２以上とすることができ、また、常温養生における、５時間強度を１２Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは１３Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは１４Ｎ／ｍｍ２以上とすることができる。そのため、本発明のセメント組成物は、このような特性を活かし、各種用途に好適に用いることができ、とりわけ二次製品として特に好適に用いることのできるものである。 Since the cement composition of the present invention is obtained using the above-mentioned early-strength admixture of the present invention, it does not require steam curing, and can be demolded by short-term room temperature curing for about 3 to 5 hours. More specifically, the strength can be realized. More specifically, the strength for 3 hours at room temperature curing is 8 N / mm 2 or more, preferably 10 N / mm 2 or more, more preferably 12 N / mm 2 or more, Moreover, 5 hour strength in normal temperature curing can be 12 N / mm 2 or more, preferably 13 N / mm 2 or more, more preferably 14 N / mm 2 or more. Therefore, the cement composition of the present invention can be suitably used for various applications by taking advantage of such properties, and can be particularly suitably used as a secondary product.
以下、実施例および比較例を挙げて本発明の内容をさらに詳しく説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the contents of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. Note that the present invention is not limited to these examples.
[早強性混和材の調製］
以下に示す材料を使用して、表１および表２に示す配合にしたがって、早強性混和材の調製を行った。
（１）水硬性成分
・アルミナセメント(ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準じて求めたブレーン比表面積：４４２０ｃｍ２／ｇ、ＪＩＳ Ｒ ５２０２に準じて求めた化学成分の質量割合：ＣａＯ＝３６．８質量％、Ａｌ２Ｏ３＝３８．３質量％、ＳｉＯ２＝４．４質量％、Ｆｅ２Ｏ３＝１５．３質量％、ケルネオス社製)
・フッ酸無水石膏 (ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準じて求めたブレーン比表面積：４４９０ｃｍ２／ｇ、密度：２．９３ｇ／ｃｍ３、セントラル硝子社製)
・β型半水石膏 (ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準じて求めたブレーン比表面積 ：３０４０ｃｍ２／ｇ、密度：２．６２ｇ／ｃｍ３、ケルネオス社製)
（２）消石灰
・消石灰（ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準じて求めたブレーン比表面積 ：１５８２０ｃｍ２／ｇ、宇部マテリアルズ社製)
（３）凝結調整剤
・酒石酸ナトリウム
・重炭酸ナトリウム
・炭酸リチウム
[Preparation of early strength admixture]
Using the materials shown below, early-strength admixtures were prepared according to the formulations shown in Tables 1 and 2.
(1) Hydraulic component / alumina cement (Brain specific surface area determined in accordance with JIS R 5201: 2015 “Physical testing method of cement”: 4420 cm 2 / g, Mass ratio of chemical components determined in accordance with JIS R 5202: (CaO = 36.8 mass%, Al 2 O 3 = 38.3 mass%, SiO 2 = 4.4 mass%, Fe 2 O 3 = 15.3 mass%, manufactured by Kerneos)
Hydrofluoric acid anhydrous gypsum (Brain specific surface area determined according to JIS R 5201: 2015 “Physical test method of cement”: 4490 cm 2 / g, density: 2.93 g / cm 3 , manufactured by Central Glass Co., Ltd.)
Β-type hemihydrate gypsum (Brain specific surface area determined in accordance with JIS R 5201: 2015 “Cement physical test method”: 3040 cm 2 / g, density: 2.62 g / cm 3 , manufactured by Kerneos)
(2) Slaked lime / Slaked lime (Brain specific surface area determined according to JIS R 5201: 2015 “Physical test method of cement”: 15820 cm 2 / g, manufactured by Ube Materials)
(3) Setting regulator, sodium tartrate, sodium bicarbonate, lithium carbonate
具体的には、水硬性成分として、表１に示す各成分を、表１に示す質量比率にて配合し、これにより得られた水硬性成分（１−１）〜（１−１０）をそれぞれ使用して、表２に示す割合にて、消石灰および凝結調整剤をさらに配合することで、表１および表２に示す配合により調製された早強性混和材（２−１）〜（２−１０）を得た。なお、表１は、水硬性成分（１−１）〜（１−１０）を構成する各成分の配合量を質量部で示しており、また、表２は、表１に示す配合により得られた各水硬性成分（１−１）〜（１−１０）１００質量部に対する配合量にて、消石灰および凝結調整剤の配合量を示している。 Specifically, as the hydraulic component, each component shown in Table 1 is blended at a mass ratio shown in Table 1, and the hydraulic components (1-1) to (1-10) obtained thereby are each obtained. The early-strength admixtures (2-1) to (2-) prepared by the blending shown in Table 1 and Table 2 by further blending slaked lime and a setting modifier at the ratio shown in Table 2. 10) was obtained. In addition, Table 1 has shown the compounding quantity of each component which comprises hydraulic component (1-1)-(1-10) by a mass part, and Table 2 is obtained by the mixing | blending shown in Table 1. Moreover, the compounding quantity of slaked lime and a setting regulator is shown with the compounding quantity with respect to 100 mass parts of each hydraulic component (1-1)-(1-10).
[セメント組成物の調製］
次いで、上記にて得られた早強性混和材（２−１）〜（２−１０）を用いて、表３に示す配合にしたがって、セメント組成物の調製を行った。以下に、セメント組成物の調製に用いた材料を示す。
（１）ポルトランドセメント
・普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準じて求めたブレーン比表面積：３２００ｃｍ２／ｇ、宇部三菱セメント社製)
（２）細骨材
・砕砂 (福岡県産、硬質砂岩、粗粒率：２．７１、表乾密度：２．６８ｇ／ｃｍ３)
・海砂 (福岡県産、粗粒率：２．９７、表乾密度：２．５７ｇ／ｃｍ３)
（３）減水剤
・ポリカルボン酸系減水剤（花王社製)
[Preparation of cement composition]
Next, a cement composition was prepared according to the formulation shown in Table 3 using the early-strength admixtures (2-1) to (2-10) obtained above. Below, the material used for preparation of a cement composition is shown.
(1) Portland cement / ordinary Portland cement (Brain specific surface area determined in accordance with JIS R 5201: 2015 “Physical testing method of cement”: 3200 cm 2 / g, manufactured by Ube Mitsubishi Cement Co., Ltd.)
(2) Fine aggregate / crushed sand (Fukuoka Prefecture, hard sandstone, coarse particle ratio: 2.71, surface dry density: 2.68 g / cm 3 )
・ Sea sand (Fukuoka Prefecture, coarse grain ratio: 2.97, surface dry density: 2.57 g / cm 3 )
(3) Water reducing agent / polycarboxylic acid based water reducing agent (Kao Corporation)
具体的には、早強性混和材として、上記により得られた早強性混和材（２−１）〜（２−１０）をそれぞれ使用して、表３に示す割合にて、ポルトランドセメントに配合し、さらに、細骨材および減水剤を配合することで、表３に示す、比較例１〜５および実施例１〜６に係るセメント組成物を得た。なお、表３においては、ポルトランドセメントと、表１および表２に示す配合により調製された早強性混和材（２−１）〜（２−１０）との合計１００質量部に対する配合量にて、細骨材および減水剤の配合量を示している。 Specifically, as the early-strength admixture, the early-strength admixtures (2-1) to (2-10) obtained as described above were used, respectively, in the proportions shown in Table 3 to Portland cement. The cement composition which concerns on Comparative Examples 1-5 and Examples 1-6 shown in Table 3 by mix | blending and also mix | blending a fine aggregate and a water reducing agent was obtained. In Table 3, the blending amount with respect to 100 parts by mass in total of Portland cement and early-strength admixtures (2-1) to (2-10) prepared by blending shown in Tables 1 and 2 The amount of fine aggregate and water reducing agent is shown.
[モルタルの調製］
温度２０℃、湿度６５％ＲＨの条件にて、表３に示す、比較例１〜５および実施例１〜６に係るセメント組成物１．５ｋｇと所定量の水を、ケミスターラーを用いて２分間混合し、比較例１〜５および実施例１〜６に係るモルタルを得た。なお、二次製品を製造するための型枠への打設作業を考慮し、少なくとも３０分以上の作業性を確保するため、セメント組成物中のポルトランドセメントおよび早強性混和材の合量（Ｂ）と水量（Ｗ）の質量比は、Ｗ／Ｂ＝０．３５とした。
[Preparation of mortar]
Under conditions of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 65% RH, 1.5 kg of a cement composition according to Comparative Examples 1 to 5 and Examples 1 to 6 and a predetermined amount of water shown in Table 3 were added to a 2 It mixed for minutes and obtained the mortar which concerns on Comparative Examples 1-5 and Examples 1-6. In consideration of the placement work on the mold for producing the secondary product, in order to ensure the workability of at least 30 minutes or more, the total amount of Portland cement and the early strength admixture in the cement composition ( The mass ratio of B) to the amount of water (W) was W / B = 0.35.
[圧縮強度試験］
得られた比較例１〜５および実施例１〜６に係るモルタルについて、常温（２０℃）にて養生を行うことで、供試体を得て、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して、得られた供試体について、材齢３時間および材齢５時間の後の圧縮強度の測定を行った。得られた結果を表４に示す。
[Compressive strength test]
About the obtained mortars according to Comparative Examples 1 to 5 and Examples 1 to 6, a specimen was obtained by curing at room temperature (20 ° C.), and conformed to JIS R 5201 “Physical Test Method for Cement”. And the compressive strength after 3 hours of material age and 5 hours of material age was measured about the obtained specimen. Table 4 shows the obtained results.
表４に示すように、水硬性成分として、アルミナセメント、半水石膏、および無水石膏からなるものを用い、アルミナセメント１００質量部に対する、半水石膏と無水石膏の合計量を１５〜７０質量部、かつ半水石膏に対する無水石膏の質量比（無水石膏／半水石膏）を１〜１４とした早強性混和材を用いた実施例１〜６においては、いずれも、３時間圧縮強度が８Ｎ／ｍｍ２以上、かつ５時間圧縮強度が１２Ｎ／ｍｍ２以上と、常温で養生した場合でも、早期に優れた圧縮強度を実現できるものであった。すなわち、これらの結果より、本発明の早強性混和材を用いたセメント組成物によれば、優れた強度発現性を有し、これにより、蒸気養生を行わずとも、３〜５時間程度の短時間の常温養生で脱型可能な強度を実現できるものであることが確認できる。
特に、早強性混和材の配合量を同量とした実施例１〜３、実施例５を比較することにより、半水石膏に対する無水石膏の質量比（無水石膏／半水石膏）を好ましくは３〜９の範囲、特に好ましくは４〜６の範囲とすることにより、より高い圧縮強度を得ることができ、特に好ましいと判断できる。
As shown in Table 4, the hydraulic component is composed of alumina cement, hemihydrate gypsum, and anhydrous gypsum, and the total amount of hemihydrate gypsum and anhydrous gypsum is 15 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of alumina cement. In Examples 1 to 6 using the high-strength admixture in which the mass ratio of anhydrous gypsum to hemihydrate gypsum (anhydrous gypsum / hemihydrate gypsum) was 1 to 14, the compressive strength was 8 N for 3 hours. Even when cured at room temperature, the compressive strength was 12 N / mm 2 or more for 5 hours / mm 2 or more, and an excellent compressive strength could be realized at an early stage. That is, from these results, according to the cement composition using the early-strength admixture of the present invention, it has an excellent strength development property, so that it is about 3 to 5 hours without steam curing. It can be confirmed that the strength capable of demolding can be realized by a short-term normal temperature curing.
In particular, by comparing Examples 1 to 3 and Example 5 in which the blending amount of the early-strength admixture is the same, the mass ratio of anhydrous gypsum to hemihydrate gypsum (anhydrous gypsum / hemihydrate gypsum) is preferably By setting it in the range of 3 to 9, particularly preferably in the range of 4 to 6, higher compressive strength can be obtained, and it can be determined that it is particularly preferable.
一方、水硬性成分としての半水石膏および無水石膏のいずれか一方の配合量が、本発明所定の範囲外にある早強性混和材を用いた比較例１〜５においては、いずれも、３時間圧縮強度が８Ｎ／ｍｍ２未満、あるいは、５時間圧縮強度が１２Ｎ／ｍｍ２未満となり、強度発現性に劣るものであった。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 5 using the early-strength admixture in which either one of hemihydrate gypsum and anhydrous gypsum as a hydraulic component is outside the predetermined range of the present invention, all 3 The time compressive strength was less than 8 N / mm 2 , or the 5 hour compressive strength was less than 12 N / mm 2 , and the strength development was inferior.
Claims (5)
前記水硬性成分が、アルミナセメント、半水石膏、および無水石膏からなり、
前記アルミナセメント１００質量部に対して、前記半水石膏と前記無水石膏の合計量が１５〜７０質量部、かつ前記半水石膏に対する前記無水石膏の質量比（無水石膏／半水石膏）が１〜１４であり、
前記凝結調整剤が、オキシカルボン酸塩および炭酸塩からなり、
前記凝結調整剤の含有量が、前記水硬性成分１００質量部に対し、２．０〜４．０質量部である早強性混和材。 An early-strength admixture containing a hydraulic component, slaked lime and a setting modifier,
The hydraulic component comprises alumina cement, hemihydrate gypsum, and anhydrous gypsum;
The total amount of the hemihydrate gypsum and the anhydrous gypsum is 15 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alumina cement, and the mass ratio of the anhydrous gypsum to the hemihydrate gypsum (anhydrogypsum / hemihydrate gypsum) is 1. ~ 14,
The setting modifier comprises an oxycarboxylate and a carbonate;
The early-strength admixture in which the content of the setting modifier is 2.0 to 4.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydraulic component.
前記早強性混和材とポルトランドセメントとの合計１００質量部中における、前記早強性混和材の含有割合が１５〜３０質量部であるセメント組成物。 A cement composition comprising the early-strength admixture according to any one of claims 1 to 3 and Portland cement,
The cement composition whose content rate of the said early strength admixture is 15-30 mass parts in the total 100 mass parts of the said early strength admixture and Portland cement.
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