JP2018076200A

JP2018076200A - セメント組成物

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Publication number: JP2018076200A
Application number: JP2016218610A
Authority: JP
Inventors: 真弥城出; Maya Shirode; 隆人野崎; Takahito Nozaki; 康秀肥後; Yasuhide Higo
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2036-11-09
Also published as: JP7092459B2

Abstract

【課題】流動性に優れたセメント組成物の提供。【解決手段】セメントおよび水を含むセメント組成物であって、上記水が、１μｍ以下の粒径を有する気泡（ウルトラファインバブル、または、ナノバブルと称されているもの）を含むセメント組成物。上記水１ミリリットル中の上記気泡の数は、好ましくは１０７個以上である。また、上記セメント組成物は、さらにセメント分散剤を含んでいてもよい。上記セメント組成物の硬化体からなる表面形成部分を含む構造物。【選択図】なし

Description

本発明は、セメント組成物に関する。

モルタルやコンクリートにＡＥ剤等を添加して微細な空気泡を連行することにより、モルタルやコンクリートの流動性を向上させることが知られている。
また、特許文献１には、従来のＡＥ剤等の混和剤の添加に代わる、微細な空気泡を連行する方法として、少なくとも練混ぜ水とセメントとを含み、必要に応じて骨材とを混合して練混ぜたセメントミルク、モルタル又はコンクリートのセメント系材料において、該セメントミルク、モルタル又はコンクリートの材料混練時にマイクロバブルを導入したことを特徴とするマイクロバブル混入セメント系材料が記載されている。

特開２００７−１９１３５８号公報

本発明の目的は、流動性に優れたセメント組成物を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、セメントおよび水を含むセメント組成物であって、上記水が、１μｍ以下の粒径を有する気泡を含むセメント組成物によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
［１］セメントおよび水を含むセメント組成物であって、上記水が、１μｍ以下の粒径を有する気泡を含むことを特徴とするセメント組成物。
［２］上記水１ミリリットル中の上記気泡の数が、１０^７個以上である前記［１］に記載のセメント組成物。
［３］上記セメント組成物が、セメント分散剤を含む前記［１］又は［２］に記載のセメント組成物。
［４］前記［１］〜［３］のいずれかに記載のセメント組成物の硬化体からなる表面形成部分を含む構造物。

本発明のセメント組成物によれば、セメント組成物の流動性を向上することができる。

本発明のセメント組成物は、セメントおよび水を含むセメント組成物であって、上記水が、１μｍ以下の粒径を有する気泡を含むものである。
本発明で用いられるセメントは、特に限定されるものではなく、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、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等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、エコセメント等を使用することができる。

本発明で用いられる水は、１μｍ以下の粒径を有する気泡を含むものである。なお、１μｍ以下の粒径を有する気泡は、ウルトラファインバブルまたはナノバブルと称されている。
気泡の粒径は、１μｍ（１，０００ｎｍ）以下、好ましくは７００ｎｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以下、さらに好ましくは３００ｎｍ以下、特に好ましくは２００ｎｍ以下である。該粒径が１μｍを超えると、セメント組成物の流動性の向上効果が小さくなる。
本発明で用いられる水は、気泡の全量（１００体積％）中、好ましくは、粒径が１０〜１，０００ｎｍの範囲内である気泡を８０体積％以上（好ましくは９０体積％以上）含むものであり、より好ましくは、粒径が１０〜７００ｎｍの範囲内である気泡を８０体積％以上（好ましくは９０体積％以上）含むものであり、さらに好ましくは、粒径が１０〜５００ｎｍの範囲内である気泡を８０体積％以上（好ましくは９０体積％以上）含むものであり、さらに好ましくは、粒径が１０〜３００ｎｍの範囲内である気泡を８０体積％以上（好ましくは９０体積％以上）含むものであり、特に好ましくは、粒径が１０〜２００ｎｍの範囲内である気泡を８０体積％以上（好ましくは９０体積％以上）含むものである。
気泡の平均粒径は、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは７００ｎｍ以下、さらに好ましくは５００ｎｍ以下、さらに好ましくは３００ｎｍ以下、特に好ましくは２００ｎｍ以下である。該平均粒径が１μｍ以下であれば、セメント組成物の流動性の向上効果がより大きくなる。
なお、本明細書中、気泡の平均粒径とは、市販のナノ粒子解析装置を用いて、トラッキング法により得られる値をいう。

上記水１ミリリットル中の上記気泡（１μｍ以下の粒径を有するもの）の数は、好ましくは１０^７個以上、より好ましくは１０^８個以上、さらに好ましくは１０^９個以上、特に好ましくは５×１０^９個以上である。該数が１０^７個以上であれば、カーボンの浮き上がりを抑制する効果がより向上する。また、セメント組成物の流動性や凍結融解抵抗性がより向上する。該数の上限は特に限定されるものではないが、気泡形成の容易性の観点から、好ましくは１０^１１個以下、より好ましくは１０^１０個以下である。
気泡を構成する気体の種類としては、特に限定するものではなく、例えば、空気、酸素、窒素等が挙げられる。中でも、汎用性の観点から、空気が好ましい。

本発明のセメント組成物において、水の配合量は特に限定されるものではなく、モルタルやコンクリート等のセメント組成物における一般的な配合量であればよい。例えば、水の配合量は、水とセメントの質量比（水／セメント）の値として、好ましくは０．３〜０．８、より好ましくは０．４〜０．７となる量である。該比が０．３以上であれば、セメント組成物のワーカビリティが向上する。該比が０．８以下であれば、セメント組成物の強度（例えば、モルタル圧縮強さ）が向上する。

本発明のセメント組成物は、分散作用によりセメント組成物の流動性や強度（例えば、モルタル圧縮強さ）を向上させる観点から、セメント分散剤を含むことが好ましい。
セメント分散剤としては、例えば、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、及び流動化剤等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
セメント１００質量部に対するセメント分散剤の配合量（複数の種類を用いる場合、合計量）は、液状の場合の値として、好ましくは０．０２〜５質量部、より好ましくは０．０３〜３質量部、さらに好ましくは０．０４〜２質量部、さらに好ましくは０．０５〜１．５質量部、さらに好ましくは０．０５〜１質量部、特に好ましくは０．０５〜０．５質量部であり、また、粉状等の固体の場合の値として、好ましくは０．００１〜２．５質量部、より好ましくは０．００２〜１質量部、さらに好ましくは０．００５〜０．５質量部、特に好ましくは０．０１〜０．３質量部である。

また、本発明のセメント組成物は、微細な空気泡を連行することにより、セメント組成物のワーカビリティや凍結融解抵抗性を向上させる観点から、ＡＥ剤を含むことが好ましい。
セメント１００質量部に対するＡＥ剤（通常、液状）の配合量は、好ましくは０．０００２〜１質量部、より好ましくは０．００１〜０．８質量部、さらに好ましくは０．００２〜０．６質量部、さらに好ましくは０．００５〜０．４質量部、さらに好ましくは０．００５〜０．２質量部、特に好ましくは０．０１〜０．１質量部である。

本発明のセメント組成物は、必要に応じて他の材料を含むことができる。他の材料としては、細骨材や、粗骨材や、高炉スラグ微粉末等の各種混和材等が挙げられる。
本発明で用いる細骨材としては、特に限定されず、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、スラグ細骨材、軽量細骨材、またはこれらの混合物等が挙げられる。
細骨材の配合量は特に限定されず、コンクリート等における一般的な配合量であればよい。例えば、セメント１００質量部に対する細骨材の配合量は、好ましくは５０〜７００質量部、より好ましくは１００〜６００質量部である。該配合量が上記範囲内であれば、セメント組成物のワーカビリティーや成形のし易さが向上する。
本発明で用いる粗骨材としては、特に限定されず、例えば、川砂利、山砂利、陸砂利、海砂利、砕石、スラグ粗骨材、軽量粗骨材、又はこれらの混合物等が挙げられる。
粗骨材の配合量は特に限定されず、コンクリート等における一般的な配合量であればよい。例えば、ポルトランドセメント１００質量部に対する粗骨材の配合量は、好ましくは１００〜７００質量部、より好ましくは２００〜６００質量部である。

本発明のセメント組成物は、流動性に優れたものである。
本発明のセメント組成物を用いて、モルタルやコンクリートの構造体を形成してもよいが、低コストで構造体を得る観点から、該構造体の表面形成部分（表層）のみを、本発明のセメント組成物の硬化体からなるものにしてもよい。この場合、表面形成部分の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、３〜３０ｃｍ（好ましくは５〜２０ｃｍ）である。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
（１）セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
（２）細骨材；陸砂
（３）気泡含有水；ウルトラファインバブル水（ナノクス社製、表１中、「ＵＦＢ水」と略して記載する。）、溶存気泡量：７．６×１０^９（７６億）個／ｍｌ、気泡の全量（１００体積％）中の、１０〜２００ｎｍの粒径を有する気泡の割合：９０体積％以上、気泡の平均粒径（ナノ粒子解析装置を用いてトラッキング法により測定した値）：６８ｎｍ、実測密度：１．０２ｇ／ｃｍ^３、気泡を構成する気体が空気であるもの
（４）水；水道水
（５）ＡＥ剤；ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターエア３０３Ａ」（液状）
（６）高性能ＡＥ減水剤；ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターグレニウムＳＰ８ＳＶ」（液状）

［実施例１］
上記材料を使用し、表１に示す配合に従ってモルタルを作製した。具体的には、セメント、および細骨材をホバートミキサーに投入して３０秒間空練りした後、さらに、高性能ＡＥ減水剤を溶解した気泡含有水を投入して１２０秒間混練し、モルタルを調製した。
該モルタルのモルタルフロー値（１５打）を、「ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載の方法に準拠して測定した。
また、該モルタルの空気量を「ＪＩＳＡ１１１６（フレッシュコンクリートの単位容積質量試験方法および空気量の質量による試験方法（質量方法））」に準拠して測定した。

［実施例２］
セメント、石炭灰、および細骨材をパン型ミキサーに投入して３０秒間空練りした後、さらに、高性能ＡＥ減水剤とＡＥ剤とを溶解した気泡含有水を投入して１２０秒間混練する以外は、実施例１と同様にして、モルタルを調製した。
実施例１と同様にして、モルタルフロー値の測定等を行った。
［比較例１］
気泡含有水の代わりに、水を使用する以外は、実施例１と同様にして、モルタルを調製した。
実施例１と同様にして、モルタルフロー値の測定等を行った。
［比較例２］
気泡含有水の代わりに、水を使用する以外は、実施例２と同様にして、モルタルを調製した。
実施例１と同様にして、モルタルフロー値の測定等を行った。
結果を表２に示す。

表２から、本発明のセメント組成物（実施例１〜２）は、比較例１〜２（通常の水を使用したセメント組成物）よりもモルタルフロー値が大きく、流動性に優れていることがわかる。

Claims

セメントおよび水を含むセメント組成物であって、上記水が、１μｍ以下の粒径を有する気泡を含むことを特徴とするセメント組成物。
上記水１ミリリットル中の上記気泡の数が、１０^７個以上である請求項１に記載のセメント組成物。
上記セメント組成物が、セメント分散剤を含む請求項１又は２に記載のセメント組成物。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセメント組成物の硬化体からなる表面形成部分を含む構造物。