JP2023028439A - Cement admixture and cement composition - Google Patents

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慎也 伊藤
Shinya Ito
拓海 前田
Takumi Maeda
一也 本間
Kazuya Honma
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Denka Co Ltd
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Denka Co Ltd
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Abstract

To provide a cement admixture and a cement composition that enable the production of a concrete secondary product having both neutralization resistance and improved productivity.SOLUTION: Provided is a cement admixture, which is a cement admixture containing a neutralization suppression component containing a non-hydraulic compound and a high-early-strength component containing an expansive material component, and in which, a content ratio of Li in the neutralization-suppression component is 0.001 to 1.0 mass% in terms of oxide, and the non-hydraulic compound contains one kind, or two or more kinds selected from the group consisting of γ-2CaO-SiO2, 3CaO-2SiO2, α-CaO-SiO2, and calcium magnesium silicate.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、主に、土木・建築業界において使用されるセメント混和材及びセメント組成物に関する。 The present invention relates primarily to cement admixtures and cement compositions used in the civil engineering and construction industries.

従来のコンクリート製品の製造は、常圧における蒸気養生が多く採用されている。この蒸気養生は、型枠に打設したコンクリートを養生室内に存置し、ここにボイラーを用いて発生させた水蒸気を導入して型枠内のコンクリートを加湿条件下で昇温させ、セメントの水和反応を促進して強度発現を早める方法である。
特に、近年はコンクリートのプレキャスト化が進展し、工場でコンクリート製品を製造し、建設現場に運搬して組み立てを行う工法が増加している。このような、プレキャストコンクリート製品では、生産性の向上を目的として蒸気養生が実施される。
しかしながら、蒸気養生を施すコンクリート二次製品は、水中養生した場合と比較して、組織が粗になりやすく、中性化の影響を受けやすいという問題がある。
Steam curing at normal pressure is often used in the production of conventional concrete products. In this steam curing, the concrete placed in the formwork is left in the curing chamber, and the steam generated by the boiler is introduced here to raise the temperature of the concrete in the formwork under humidified conditions. This is a method of promoting the sum reaction to hasten the development of strength.
In particular, in recent years, the precasting of concrete has progressed, and the method of manufacturing concrete products in a factory, transporting them to a construction site and assembling them is increasing. Such precast concrete products are subjected to steam curing for the purpose of improving productivity.
However, secondary concrete products subjected to steam curing tend to have coarser textures and are more susceptible to neutralization than those cured in water.

蒸気養生は、例えば、コンクリートを型枠に打設し締め固め、常温で2~4時間程度の前養生を行う。次いで、蒸気の通気を開始し、15~20℃/時間の速度で昇温し、50~80℃程度の養生温度にて2~4時間維持して等温養生を行う。その後、蒸気の供給を止め、自然放冷による徐冷期間を経て養生が終了する。
すなわち、蒸気養生期間は通常18~20時間程度必要となるため、1日に1つの型枠で、製品を1体しか製造できず、生産性の点で課題があった。
For steam curing, for example, concrete is poured into a formwork, compacted, and precured at room temperature for about 2 to 4 hours. Next, the introduction of steam is started, the temperature is raised at a rate of 15 to 20° C./hour, and isothermal curing is performed by maintaining the curing temperature at about 50 to 80° C. for 2 to 4 hours. After that, the supply of steam is stopped, and the curing is completed after a slow cooling period by natural cooling.
That is, since the steam curing period usually requires about 18 to 20 hours, only one product can be manufactured with one formwork per day, which poses a problem in terms of productivity.

蒸気養生の時間を短縮する手段としては、生石灰、無水石膏、あるいはアルカリ金属の硫酸塩を主体とした超早強型膨張材や、グリセリン等の特定化合物とアルカリ金属硫酸塩を併用した水硬性組成物早強材などが知られているが(例えば、特許文献1参照)、その性能は充分ではなかった。
そこで、粉末度がブレーン比表面積2500~9000cm/gである石膏と、グリセリンとの混合粉砕物を含み、石膏とグリセリンの合計100質量部中、グリセリンの含有量が0.1~10質量部であることを特徴とする高強度セメント混和材が提案されている(特許文献2参照)。
As a means of shortening the steam curing time, super fast-strength expansive materials mainly composed of quicklime, anhydrous gypsum, or alkali metal sulfates, and hydraulic compositions that combine specific compounds such as glycerin and alkali metal sulfates. Although quick-strength materials and the like are known (see, for example, Patent Document 1), their performance was not sufficient.
Therefore, a mixed pulverized product of gypsum having a Blaine specific surface area of 2500 to 9000 cm 2 /g and glycerin is included, and the content of glycerin is 0.1 to 10 parts by mass in a total of 100 parts by mass of gypsum and glycerin. A high-strength cement admixture characterized by is proposed (see Patent Document 2).

特開2001-294460号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-294460 再表2014/112487号公報Retable 2014/112487

本発明は、中性化抵抗性と生産性向上を兼ね備えたコンクリート二次製品の製造を可能とするセメント混和材及びセメント組成物を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a cement admixture and a cement composition that enable the production of secondary concrete products having both neutralization resistance and improved productivity.

本発明者らは、上記課題を解決すべく、種々の努力を重ねた結果、特定の中性化抑制成分と特定の早強性成分を含有してなるセメント混和材によって、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明の要旨は、以下のとおりである。
[1]非水硬性化合物を含む中性化抑制成分と、膨張材成分を含む早強性成分とを含有してなるセメント混和材であって、前記中性化抑制成分中のLiの含有率が酸化物換算で0.001~1.0質量%であり、前記非水硬性化合物が、γ-2CaO・SiO、3CaO・2SiO、α-CaO・SiO、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる1種又は2種以上を含むことを特徴とするセメント混和材。
[2]前記中性化抑制成分の化学組成が、中性化抑制成分の全量100質量部に対して、LiOを0.001~1.0質量部、CaOを45~70質量部、SiOを29~54質量部、Alを0~10質量部含む上記[1]に記載のセメント混和材。
[3]前記早強性成分の化学組成が、早強性成分の全量100質量部に対して、膨張材成分を30質量部以上、無水石膏を15質量部以上含み、さらに生石灰、無機硫酸塩、消石灰、ギ酸塩、及び酢酸塩からなる群から選ばれる1種又は2種以上を含む上記[1]又は[2]に記載のセメント混和材。
[4]セメントと上記[1]~[3]のいずれかに記載のセメント混和材とを含有してなるセメント組成物であって、セメント100質量部に対して、セメント混和材を1~35質量部含有するセメント組成物。
The inventors of the present invention have made various efforts to solve the above problems, and as a result, have solved the above problems with a cement admixture containing a specific neutralization inhibiting component and a specific early strength component. We have found that we can obtain it, and have completed the present invention. The gist of the present invention is as follows.
[1] A cement admixture containing a neutralization-inhibiting component containing a non-hydraulic compound and an early-strength component containing an expansive material, wherein the content of Li in the neutralization-inhibiting component is 0.001 to 1.0% by mass in terms of oxide, and the non-hydraulic compound is a group consisting of γ-2CaO.SiO 2 , 3CaO.2SiO 2 , α-CaO.SiO 2 and calcium magnesium silicate. Cement admixture characterized by containing one or more selected from.
[2] The chemical composition of the neutralization-suppressing component is 0.001 to 1.0 parts by mass of Li 2 O, 45 to 70 parts by mass of CaO, relative to 100 parts by mass of the total amount of the neutralization suppressing component. The cement admixture according to [1] above, containing 29 to 54 parts by mass of SiO 2 and 0 to 10 parts by mass of Al 2 O 3 .
[3] The chemical composition of the early-strength component contains 30 parts by mass or more of an expansive component, 15 parts by mass or more of anhydrous gypsum, quicklime, and inorganic sulfate, per 100 parts by mass of the total amount of the early-strength component. , slaked lime, formate, and cement admixture according to the above [1] or [2] containing one or more selected from the group consisting of acetate.
[4] A cement composition containing cement and the cement admixture according to any one of [1] to [3] above, wherein the cement admixture is 1 to 35 parts per 100 parts by mass of cement. Cement composition containing parts by mass.

本発明によれば、中性化抵抗性と生産性向上を兼ね備えたコンクリート二次製品の製造を可能とするセメント混和材及びセメント組成物を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a cement admixture and a cement composition that enable the production of secondary concrete products having both neutralization resistance and improved productivity.

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本明細書における部や%は特に規定しない限り質量基準である。
The present invention will be described in detail below.
Parts and percentages in this specification are based on mass unless otherwise specified.

[セメント混和材]
本発明のセメント混和材は、非水硬性化合物を含む中性化抑制成分と、膨張材成分を含む早強性成分とを含有してなる。
[Cement admixture]
The cement admixture of the present invention comprises a neutralization inhibiting component containing a non-hydraulic compound and an early strength component containing an expansive component.

<中性化抑制成分>
本発明における中性化抑制成分は、非水硬性化合物を含み、該非水硬性化合物としては、γ-2CaO・SiO、3CaO・2SiO、α-CaO・SiO、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる1種又は2種以上を含む。
また、上記化合物に加えて、本発明の効果を阻害しない範囲で、β型やα型のダイカルシウムシリケート2CaO・SiO、トライカルシウムシリケート3CaO・SiO、β型のワラストナイト(β-CaO・SiO)等のカルシウムシリケート、12CaO・7Al、11CaO・7Al・CaF、3CaO・Al等のカルシウムアルミネート、ゲーレナイト2CaO・Al・SiO、アノーサイトCaO・Al・2SiO等のカルシウムアルミノシリケート、アケルマナイト2CaO・MgO・2SiOとゲーレナイト2CaO・Al・SiOの混晶であるメリライト、遊離石灰、遊離マグネシア、カルシウムフェライト2CaO・Fe、カルシウムアルミノフェライト4CaO・Al・Fe、リューサイト(KO、NaO)・Al・SiO、スピネルMgO・Al、及びマグネタイトFe等を添加することができる。
<Neutralization suppression component>
The neutralization-inhibiting component in the present invention contains a non-hydraulic compound, and the non-hydraulic compound is a group consisting of γ-2CaO·SiO 2 , 3CaO·2SiO 2 , α-CaO·SiO 2 , and calcium magnesium silicate. Contains one or more selected from
In addition to the above compounds, β-type or α-type dicalcium silicate 2CaO.SiO 2 , tricalcium silicate 3CaO.SiO 2 , β-type wollastonite (β-CaO · SiO 2 ), calcium silicates such as 12CaO·7Al 2 O 3 , 11CaO·7Al 2 O 3 ·CaF 2 , 3CaO·Al 2 O 3 and other calcium aluminates, galenite 2CaO·Al 2 O 3 ·SiO 2 , anode Calcium aluminosilicate such as site CaO.Al2O3.2SiO2 , melilite which is a mixed crystal of achermanite 2CaO.MgO.2SiO2 and galenite 2CaO.Al2O3.SiO2 , free lime, free magnesia , calcium ferrite 2CaO - Fe2O3 , calcium aluminoferrite 4CaO.Al2O3.Fe2O3 , leucite ( K2O , Na2O ) .Al2O3.SiO2 , spinel MgO.Al2O3 , and Magnetite Fe 3 O 4 or the like can be added.

中性化抑制成分の化学組成は、中性化抑制成分の全量100質量部に対して、LiOを0.001~1.0質量部、CaOを45~70質量部、SiOを29~54質量部、Alを0~10質量部含むことが好ましい。上記範囲であることで、中性化の抑制が効果的に行える。
特にLiOの含有量は本発明の中性化抑制成分においては、極めて重要であり、LiOが0.001質量部未満であると、中性化抵抗性が低下し、また1.0質量部を超えても中性化抵抗性が低下する。なお、LiOの含有量は、凝結、強度、膨張率への影響はほとんどない。
LiOの含有量が0.001~1.0質量部の範囲であると中性化抵抗性が向上するメカニズムについては、明らかではないが、ケイ酸カルシウム水和物が炭酸化される過程で、炭酸カルシウムの1種であるバテライトの生成が促進され、それによってより緻密な硬化状態が得られると推察される。一方、LiOの含有量が上記範囲外であると、バテライトの生成量が下がることがわかっており、緻密化が効果的に寄与せず、中性化抵抗性が低下すると考えている。
The chemical composition of the neutralization suppressing component is 0.001 to 1.0 parts by mass of Li 2 O, 45 to 70 parts by mass of CaO, and 29 parts by mass of SiO 2 with respect to 100 parts by mass of the total amount of the neutralization suppressing component. 54 parts by mass and preferably 0 to 10 parts by mass of Al 2 O 3 . Within the above range, neutralization can be effectively suppressed.
In particular, the content of Li 2 O is extremely important in the neutralization-suppressing component of the present invention. Even if it exceeds 0 parts by mass, the neutralization resistance is lowered. Note that the content of Li 2 O has almost no effect on the cohesion, strength, and expansion coefficient.
The mechanism by which the neutralization resistance is improved when the Li 2 O content is in the range of 0.001 to 1.0 parts by mass is not clear, but the process in which the calcium silicate hydrate is carbonated It is presumed that the formation of vaterite, which is a type of calcium carbonate, is accelerated, thereby obtaining a denser hardened state. On the other hand, if the content of Li 2 O is outside the above range, it is known that the amount of vaterite produced decreases, densification does not effectively contribute, and neutralization resistance is considered to decrease.

<早強性成分>
本発明における早強性成分は、膨張材成分を含むことを必須とする。膨張材とは、JIS A 6202にて定義され、セメント及び水とともに練り混ぜた場合、水和反応によってエトリンガイト、水酸化カルシウムなどを生成し、コンクリート又はモルタルを膨張させる作用のある混和材料である。膨張材成分としては、カルシウムサルホアルミネート系膨張材、エトリンガイト-石灰複合型膨張材、石灰系膨張材等が挙げられる。
本発明では、早強性成分中の膨張材の含有量は、早強性成分100質量部に対して、30質量部以上であることが好ましい。膨張材成分が30質量部以上であると、ひび割れ抵抗性の向上や、中性化の抑制効果がある。
以上の観点から、膨張材成分の含有量は、40質量部以上であることがさらに好ましい。
膨張材成分の上限値としては、後述する他の成分の含有量を確保するために、70質量部以下であることが好ましく、60質量部以下であることがさらに好ましい。
<Early strength component>
The early strength component in the present invention essentially contains an expanding component. The expansive material is defined in JIS A 6202, and is an admixture that, when mixed with cement and water, produces ettringite, calcium hydroxide, etc. through a hydration reaction and has the effect of expanding concrete or mortar. Examples of the expansion material component include calcium sulfoaluminate expansion material, ettringite-lime composite expansion material, and lime expansion material.
In the present invention, the content of the expansive agent in the early strength component is preferably 30 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the early strength component. When the expansive component is 30 parts by mass or more, there are effects of improving crack resistance and suppressing neutralization.
From the above viewpoints, it is more preferable that the content of the expanding material component is 40 parts by mass or more.
The upper limit of the expansion material component is preferably 70 parts by mass or less, more preferably 60 parts by mass or less, in order to ensure the contents of other components described later.

本発明で使用する膨張材成分の粒度は、特に限定されるものではないが、ブレーン比表面積値で2,000cm/g以上25,000cm/g以下の範囲のものが好ましく、2,200cm/g以上15,000cm/g以下のものがより好ましく、2,400cm/g以上10,000cm/g以下のものがさらに好ましい。膨張材のブレーン比表面積値が上記下限値以上であることで、ブリーディングを抑制することができる。また、膨張材のブレーン比表面積値が上記上限値以下であることで、十分な膨張性を得ることができる。 The particle size of the expanding material component used in the present invention is not particularly limited, but the Blaine specific surface area value is preferably in the range of 2,000 cm 2 /g or more and 25,000 cm 2 /g or less, and 2,200 cm 2 /g or more. 2 /g or more and 15,000 cm 2 /g or less is more preferable, and 2,400 cm 2 /g or more and 10,000 cm 2 /g or less is even more preferable. Bleeding can be suppressed when the Blaine specific surface area value of the expansive material is equal to or higher than the above lower limit. Further, when the Blaine specific surface area value of the expansive material is equal to or less than the above upper limit value, sufficient expansibility can be obtained.

早強性成分としては、前記膨張材成分に加えて、無水石膏を含有することが好ましい。無水石膏は、カルシウムアルミネートの水和と共に、急硬性水和物であるエトリンガイト等を形成する作用を有するものと考えられる。
無水石膏の含有量は、早強性成分100質量部に対して、15質量部以上であることが好ましい。15質量部以上であると、短時間強度と養生後膨張率のバランスに優れる。以上の観点から、無水石膏の含有量は18質量部以上であることがより好ましく、20質量部以上であることがさらに好ましい。
無水石膏の上限値としては、前述の膨張材成分、及び後述する他の成分の含有量を確保するために、30質量部以下であることが好ましく、28質量部以下であることがさらに好ましい。
無水石膏の粉末度はブレーン比表面積値で3,000cm/g以上、9,000cm/g以下であることが好ましく、4000cm/g以上、7000cm/g以下であることがより好ましい。
The early strength component preferably contains anhydrite in addition to the expansive component. Anhydrous gypsum is considered to have the action of forming ettringite and the like, which are quick-hardening hydrates, together with the hydration of calcium aluminate.
The content of anhydrite is preferably 15 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the early strength component. When it is 15 parts by mass or more, the short-term strength and the post-curing expansion rate are well balanced. From the above point of view, the content of anhydrous gypsum is more preferably 18 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more.
The upper limit of the anhydrous gypsum is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 28 parts by mass or less, in order to ensure the contents of the expanding material component and other components described later.
The fineness of the anhydride gypsum is preferably 3,000 cm 2 /g or more and 9,000 cm 2 /g or less, more preferably 4000 cm 2 / g or more and 7000 cm 2 /g or less, in Blaine specific surface area value.

早強性成分には、上記膨張材成分、無水石膏の他に、生石灰、無機硫酸塩、消石灰、ギ酸塩、酢酸塩を添加してもよい。
無機硫酸塩としては、チオ硫酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩等が挙げられ、より具体的には、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸アンモニウム、チオ硫酸リチウム、チオ硫酸カルシウム、及びチオ硫酸マグネシウム等が挙げられる。中でも、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、及びチオ硫酸アンモニウムが好ましく、チオ硫酸ナトリウムが特に好ましい。
ギ酸塩としては、例えば、ギ酸のアルカリ金属塩、ギ酸のアルカリ土類金属塩等が挙げられ、より具体的には、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、ギ酸カルシウム、ギ酸マグネシウム等が挙げられる。中でも、ギ酸ナトリウム、ギ酸カルシウムが好ましく、特にギ酸カルシウムが好ましい。
酢酸塩としては酢酸カルシウムが好適に挙げられる。
これらの化合物は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、これらの化合物は、早強性成分100質量部に対して、総量で、0.2~3.2質量部の範囲であることが好ましく、0.5~3.0質量部の範囲であることがさらに好ましい。
Quick lime, inorganic sulfate, slaked lime, formate, and acetate may be added to the early-strength component in addition to the expansive component and anhydrous gypsum.
Examples of inorganic sulfates include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, and ammonium salts of thiosulfate. More specifically, sodium thiosulfate, potassium thiosulfate, ammonium thiosulfate, lithium thiosulfate, and calcium thiosulfate. , and magnesium thiosulfate. Among them, sodium thiosulfate, potassium thiosulfate and ammonium thiosulfate are preferred, and sodium thiosulfate is particularly preferred.
Examples of the formate include alkali metal formate, alkaline earth metal formate, and more specific examples include sodium formate, potassium formate, calcium formate, magnesium formate, and the like. Among them, sodium formate and calcium formate are preferred, and calcium formate is particularly preferred.
Calcium acetate is suitable as the acetate.
You may use these compounds individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The total amount of these compounds is preferably in the range of 0.2 to 3.2 parts by mass, and in the range of 0.5 to 3.0 parts by mass, per 100 parts by mass of the early strength component. It is even more preferable to have

<中性化抑制成分と早強性成分の比率>
中性化抑制成分と早強性成分の比率については、両成分の効果を奏する範囲であれば、特に限定されないが、両成分の効果をバランスよく発揮させるとの観点から、中性化抑制成分/早強性成分の比率(質量比)として、30/70~70/30の範囲であることが好ましく、40/60~60/40の範囲であることがさらに好ましい。
<Ratio of neutralization-suppressing component to early-strength component>
The ratio of the neutralization-suppressing component and the early-strength component is not particularly limited as long as the effects of both components are exhibited. /early strength component ratio (mass ratio) is preferably in the range of 30/70 to 70/30, more preferably in the range of 40/60 to 60/40.

[セメント組成物]
本発明のセメント組成物は、セメントと上述のセメント混和材とを含有してなる。セメント混和材の含有量としては、セメント100質量部に対して、1~35質量部の範囲であることが好ましく、3~35質量部の範囲であることがより好ましく、5~30質量部の範囲であることがさらに好ましく、10~30質量部の範囲であることが特に好ましい。
セメント混和材の含有量が上記範囲であると、中性化深さが良好であるとともに一日膨張率を低く抑えることができる。また、14日圧縮強度も維持することができる。
[Cement composition]
The cement composition of the present invention contains cement and the cement admixture described above. The content of the cement admixture is preferably in the range of 1 to 35 parts by mass, more preferably in the range of 3 to 35 parts by mass, and more preferably 5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement. It is more preferably in the range, and particularly preferably in the range of 10 to 30 parts by mass.
When the content of the cement admixture is within the above range, the neutralization depth is good and the daily expansion rate can be kept low. Also, 14-day compressive strength can be maintained.

<セメント>
本発明で使用するセメントは、特に限定されるものではなく、普通、早強、超早強、低熱および中庸熱等の各種セメント、これらのセメントに、高炉スラグやフライアッシュやシリカフュームなどを混合した各種混合セメント、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント(エコセメント)、市販されている微粒子セメントなどが挙げられ、各種セメントや各種混合セメントを微粉末化して使用することも可能である。また、通常セメントに使用されている成分(例えば石膏等)量を増減して調整されたものも使用可能である。
本発明では、水和熱、乾燥収縮、充填性の観点から、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を選定することが好ましい。
<Cement>
The cement used in the present invention is not particularly limited, and usually various types of cement such as high-early strength, ultra-early strength, low heat and moderate heat, and blast furnace slag, fly ash, silica fume, etc. are mixed with these cements. There are various types of mixed cement, environment-friendly cement (eco-cement) manufactured from municipal waste incineration ash and sewage sludge incineration ash, and commercially available fine-particle cement. It is also possible to use In addition, those adjusted by increasing or decreasing the amount of components (for example, gypsum, etc.) normally used in cement can also be used.
In the present invention, it is preferable to select ordinary Portland cement or early-strength Portland cement from the viewpoints of heat of hydration, drying shrinkage, and filling properties.

本発明で使用するセメントは、製造コストや強度発現性の観点から、セメントのブレーン比表面積値は、2,500cm/g以上7,000cm/g以下であることが好ましく、2,750cm/g以上6,000cm/g以下であることがより好ましく、3,000cm/g以上4,500cm/g以下であることがさらに好ましい。
ブレーン比表面積値は、JIS R 5201(セメントの物理試験方法)に準拠して求められる。
The cement used in the present invention preferably has a Blaine specific surface area value of 2,500 cm 2 /g or more and 7,000 cm 2 /g or less, and 2,750 cm 2 from the viewpoint of production cost and strength development. /g or more and 6,000 cm 2 /g or less, and more preferably 3,000 cm 2 /g or more and 4,500 cm 2 /g or less.
The Blaine specific surface area value is determined according to JIS R 5201 (physical test method for cement).

以下、本発明の実験例に基づいて、本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be further described below based on experimental examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto.

[評価方法]
(1)凝結時間
JIS A 1147:2007に準拠して測定した。
(2)圧縮強度
JIS A 1108:2018に準拠して測定した。なお、測定は、蒸気養生した後、気中で14日間養生後に行った。
(3)長さ変化率
JIS A 6202:2017 B法に準拠して、材齢1日経過後に測定した。表中では、1日膨張率として記載する。
(4)促進中性化
蒸気養生後、材齢14日まで20℃気中養生を施した後、30℃・相対湿度60%・炭酸ガス濃度5%の環境で材齢13週まで促進中性化を行い、コンクリートの割裂断面にフェノールフタレイン1%アルコール溶液を塗布して中性化深さを確認した。
[Evaluation method]
(1) Setting time Measured according to JIS A 1147:2007.
(2) Compressive strength Measured according to JIS A 1108:2018. The measurement was performed after curing in air for 14 days after steam curing.
(3) Length change rate Measured after 1 day of material age in accordance with JIS A 6202:2017 B method. In the table, it is described as a one-day expansion rate.
(4) Accelerated neutralization After steam curing, after curing in the air at 20°C until the material age is 14 days, accelerated neutralization is performed until the material age is 13 weeks in an environment of 30°C, relative humidity of 60%, and carbon dioxide gas concentration of 5%. A 1% alcohol solution of phenolphthalein was applied to the cracked surface of the concrete to confirm the neutralization depth.

実験例1(No.1-1~1-5)
(1)中性化抑制材の作製
試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とをモル比2:1で混合し、さらに混合物に対してLiの含有量が酸化物(LiO)換算で0.1質量%(内割置換)となるように試薬1級の炭酸リチウムを混合し、1,400℃で2時間熱処理し、室温まで放置して、ブレーン比表面積が4,000cm/gの中性化抑制材(Li含有γ-2CaO・SiO)を作製した。
(2)早強性混和材の作製
カルシウムサルホアルミネート系膨張材52質量部、生石灰24質量部、無水石膏24質量部を配合し、これに無水チオ硫酸ナトリウムを0.5質量%となるように配合して早強性混和材を調製した。
(3)セメント混和材の調製
中性化抑制成分として、上記中性化抑制材を用い、早強性成分として上記早強性混和材を用いて、中性化抑制成分/早強性成分の比率(質量比)が50/50のセメント混和材を調製した。
(4)コンクリート組成物の調製
水150kg/m、セメント350kg/m、細骨材824kg/m、及び粗骨材1018kg/mを配合し、これに上記セメント混和材をセメント100質量部に対して、それぞれ0質量部、5質量部、15質量部、30質量部、40質量部配合し、強制二軸ミキサーを用いて混合して、コンクリート組成物を得た。上記方法にて評価した結果を表1に示す。なお、配合の際の温度は10℃とし、以下の条件でコンクリート組成物を養生した後、各種測定を行った。
(養生方法)
コンクリートを型枠に打設し締め固め、20℃で2時間、前養生を行った。次いで、蒸気の通気を開始し、20℃/時の速度で昇温し、50℃で2.5時間等温養生を行った。その後、蒸気の供給を止め、自然放冷による徐冷を行った。
Experimental Example 1 (No. 1-1 to 1-5)
(1) Preparation of Neutralization Inhibiting Material Reagent grade 1 calcium carbonate and reagent grade 1 silicon dioxide are mixed at a molar ratio of 2:1, and the content of Li in the mixture is an oxide (Li 2 O ) Reagent class 1 lithium carbonate was mixed so as to be 0.1% by mass (internal substitution) in terms of conversion, heat-treated at 1,400 ° C. for 2 hours, left to stand at room temperature, and Blaine specific surface area was 4,000 cm. 2 /g neutralization inhibitor (Li-containing γ-2CaO·SiO 2 ) was prepared.
(2) Preparation of early-strength admixture 52 parts by mass of calcium sulfoaluminate expanding material, 24 parts by mass of quicklime, and 24 parts by mass of anhydrous gypsum are blended, and anhydrous sodium thiosulfate is blended to 0.5% by mass. was blended to prepare an early-strength admixture.
(3) Preparation of cement admixture Using the neutralization inhibitor as the neutralization inhibitor and the early strength admixture as the early strength ingredient, A cement admixture with a ratio (mass ratio) of 50/50 was prepared.
(4) Preparation of concrete composition 150 kg/m 3 of water, 350 kg/m 3 of cement, 824 kg/m 3 of fine aggregate, and 1018 kg/m 3 of coarse aggregate were blended, and the cement admixture was added to 100 mass of cement. 0 parts by mass, 5 parts by mass, 15 parts by mass, 30 parts by mass, and 40 parts by mass, respectively, and mixed using a forced twin-screw mixer to obtain a concrete composition. Table 1 shows the results of evaluation by the above method. The temperature during mixing was set at 10° C., and various measurements were performed after curing the concrete composition under the following conditions.
(curing method)
Concrete was poured into a formwork, compacted, and precured at 20°C for 2 hours. Next, steam ventilation was started, the temperature was raised at a rate of 20°C/hour, and isothermal curing was performed at 50°C for 2.5 hours. After that, the supply of steam was stopped, and slow cooling was performed by natural cooling.

<使用材料>
・セメント:市販の普通ポルトランドセメント 密度3.14g/cm
・水:水道水
・細骨材:新潟県糸魚川市姫川水系川砂、密度2.62g/cm、最大粒径5mm
・粗骨材:新潟県糸魚川市姫川水系川砂利、密度2.64g/cm、最大粒径25mm
<Materials used>
・Cement: Commercially available ordinary Portland cement Density 3.14 g/cm 3
・Water: Tap water ・Fine aggregate: River sand from Himekawa water system, Itoigawa City, Niigata Prefecture, density 2.62 g/cm 3 , maximum particle size 5 mm
・Coarse aggregate: River gravel from Himekawa water system, Itoigawa City, Niigata Prefecture, density 2.64 g/cm 3 , maximum particle size 25 mm

Figure 2023028439000001
Figure 2023028439000001

実験例2(No.2-1~2-6)
(1)中性化抑制材の作製
試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とをモル比2:1で混合し、さらに混合物に対してLiの含有量が酸化物(LiO)換算で0.0005%、0.002%、0.15%、0.9%、1.0%、1.1%(それぞれ内割置換)となるように試薬1級の炭酸リチウムを混合し、1,400℃で2時間熱処理し、室温まで放置して、ブレーン比表面積が4,000cm/gの中性化抑制材を作製した。
(2)早強性混和材の作製
実施例1と同様である。
(3)セメント混和材の調製
実施例1と同様である。
(4)コンクリート組成物の調製
水150kg/m、セメント350kg/m、細骨材824kg/m、及び粗骨材1018kg/mを配合し、これにLi含有量の異なる上記セメント混和材を、それぞれセメント100質量部に対して、30質量部配合して、コンクリート組成物を得た。上記方法にて評価した結果を表2に示す。なお、コンクリート組成物の調製方法、養生の条件は実施例1と同様とした。
Experimental example 2 (No. 2-1 to 2-6)
(1) Preparation of Neutralization Inhibiting Material Reagent grade 1 calcium carbonate and reagent grade 1 silicon dioxide are mixed at a molar ratio of 2:1, and the content of Li in the mixture is an oxide (Li 2 O ) Reagent class 1 lithium carbonate is mixed so that the conversion becomes 0.0005%, 0.002%, 0.15%, 0.9%, 1.0%, 1.1% (internal substitution) Then, the material was heat-treated at 1,400° C. for 2 hours and allowed to stand to room temperature to prepare a neutralization inhibitor having a Blaine specific surface area of 4,000 cm 2 /g.
(2) Preparation of early-strength admixture Same as in Example 1.
(3) Preparation of cement admixture Same as in Example 1.
(4) Preparation of concrete composition Water 150 kg/m 3 , cement 350 kg/m 3 , fine aggregate 824 kg/m 3 , and coarse aggregate 1018 kg/m 3 are blended, and the above cement mixture with different Li content is mixed. 30 parts by mass of each material was mixed with 100 parts by mass of cement to obtain a concrete composition. Table 2 shows the results of evaluation by the above method. The method of preparing the concrete composition and the curing conditions were the same as in Example 1.

Figure 2023028439000002
Figure 2023028439000002

表1の結果から、セメント100質量部に対して、本発明のセメント混和材を1~35質量部含有するセメント組成物は、中性化深さの値が小さく、良好な中性化抵抗性を示すことがわかる。また、圧縮強度を高く維持することもでき、さらに凝結始発時間、1日膨張率等の結果から、生産性にも優れることは明らかである。
さらに、表2の結果から、リチウムの含有量が適切な範囲であることによって、極めて良好な中性化抵抗性を示し、また凝結始発時間、1日膨張率等の結果から、さらに生産性を向上させることができることは明らかである。
From the results of Table 1, the cement composition containing 1 to 35 parts by mass of the cement admixture of the present invention with respect to 100 parts by mass of cement has a small value of neutralization depth and good neutralization resistance It can be seen that In addition, it is possible to maintain a high compressive strength, and it is clear from the results of the initial setting time and the daily expansion rate that the productivity is excellent.
Furthermore, from the results in Table 2, it was found that the content of lithium was within an appropriate range, resulting in extremely good neutralization resistance. It is clear that it can be improved.

本発明のセメント混和材及び該セメント混和材を用いたセメント組成物によれば、中性化抵抗性の高いコンクリート二次製品を、高い生産性で得ることができる。したがって、特にプレキャスト工法等においては、極めて有用な技術である。 According to the cement admixture of the present invention and the cement composition using the cement admixture, a secondary concrete product having high neutralization resistance can be obtained with high productivity. Therefore, it is a very useful technique, especially in the precast method and the like.

Claims (4)

非水硬性化合物を含む中性化抑制成分と、膨張材成分を含む早強性成分とを含有してなるセメント混和材であって、前記中性化抑制成分中のLiの含有率が酸化物換算で0.001~1.0質量%であり、前記非水硬性化合物が、γ-2CaO・SiO、3CaO・2SiO、α-CaO・SiO、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる1種又は2種以上を含むことを特徴とするセメント混和材。 A cement admixture containing a neutralization inhibiting component containing a non-hydraulic compound and an early strength component containing an expansive component, wherein the content of Li in the neutralization inhibiting component is an oxide 0.001 to 1.0% by mass in terms of conversion, and the non-hydraulic compound is selected from the group consisting of γ-2CaO·SiO 2 , 3CaO·2SiO 2 , α-CaO·SiO 2 , and calcium magnesium silicate. A cement admixture characterized by containing one or more types. 前記中性化抑制成分の化学組成が、中性化抑制成分の全量100質量部に対して、LiOを0.001~1.0質量部、CaOを45~70質量部、SiOを29~54質量部、Alを0~10質量部含む請求項1に記載のセメント混和材。 The chemical composition of the neutralization suppressing component is 0.001 to 1.0 parts by mass of Li 2 O, 45 to 70 parts by mass of CaO, and SiO 2 with respect to 100 parts by mass of the total amount of the neutralization suppressing component. The cement admixture according to claim 1, containing 29 to 54 parts by mass and 0 to 10 parts by mass of Al 2 O 3 . 前記早強性成分の化学組成が、早強性成分の全量100質量部に対して、膨張材成分を30質量部以上、無水石膏を15質量部以上含み、さらに生石灰、無機硫酸塩、消石灰、ギ酸塩、及び酢酸塩からなる群から選ばれる1種又は2種以上を含む請求項1又は2に記載のセメント混和材。 The chemical composition of the early-strength component contains 30 parts by mass or more of an expansive component and 15 parts by mass or more of anhydrous gypsum relative to the total amount of 100 parts by mass of the early-strength component, and further comprises quicklime, inorganic sulfate, slaked lime, 3. The cement admixture according to claim 1, comprising one or more selected from the group consisting of formate and acetate. セメントと請求項1~3のいずれか1項に記載のセメント混和材とを含有してなるセメント組成物であって、セメント100質量部に対して、セメント混和材を1~35質量部含有するセメント組成物。 A cement composition containing cement and the cement admixture according to any one of claims 1 to 3, containing 1 to 35 parts by mass of the cement admixture with respect to 100 parts by mass of cement. cement composition.
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