JP2581803B2

JP2581803B2 - セメント混和材及びセメント組成物

Info

Publication number: JP2581803B2
Application number: JP17410189A
Authority: JP
Inventors: 久行清水; 芳春渡辺; 等森山; 峯雄伊藤
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1989-07-07
Filing date: 1989-07-07
Publication date: 1997-02-12
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JPH0340947A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、セメント混和材及びセメント組成物に関
し、詳しくは蒸気養生して製造される。モルタル又はコ
ンクリート製品の耐久性、特に耐候性や耐凍害性を向上
させるセメント混和材及びセメント組成物に関するもの
である。

＜従来の技術とその課題＞従来、特に、蒸気養生条件下で高強度を得る方法とし
て、II型無水セッコウと、例えば、シリカヒューム、ケ
イ酸白土及びフライアッシュ等のシリカ質物質とを配合
したセメント混和材を使用する方法が知られている（特
公昭57−49504号公報）。

しかしながら、この方法では合理的に高強度は得られ
るが、各耐久性の中でも、特に、耐凍害性は圧縮強度が
800kgf/cm²以上でないと、向上しないという課題があっ
た。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結
果、II型無水セッコウとポゾラン物質の特定の配合量
と、特定量の水・セメント比を使用することにより、前
記課題が解決できる知見を得て本発明を完成するに至っ
た。

＜課題を解決するための手段＞即ち、本発明は、（１）II型無水セッコウ100重量部
と、ポゾラン物質50重量部を超え500重量部以下を主成
分とする高耐久性セメント混和材、（２）セメント100
重量部と、II型無水セッコウとポゾラン物質の合計量３
〜30重量部を主成分としてなり、II型無水セッコウ100
重量部に対し、ポゾラン物質が50重量部を超え500重量
部以下であることを特徴とする高耐久性セメント組成物
である。

以下、本発明を詳しく説明する。

本発明におけるII型無水セッコウとは、Ｘ線回折パタ
ーンがII−CaSO₄の形態を示すものであり、二水、半水
及びIII型無水セッコウなどを焼成して得られるものの
他、弗酸製造工程より副生するものや天然無水セッコウ
も使用可能である、また、II型無水セッコウは天然に又
は工業的に含まれる不純物には制限されない。

II型無水セッコウの粉末度は、プレーン値で3,000cm²
/g以上が好ましく、4,000〜7,500cm²/gがより好まし
い。プレーン値が3,000cm²/g未満では、蒸気養生を行っ
ても未反応で残り易く、これが長期にわたって反応し、
セメント成形体の安定性を欠く傾向にあるので好ましく
ない。

本発明におけるポゾラン物質とは、シリカヒューム、
アエロジル、ケイソウ土、ワラ灰などの硅化木の焼却灰
及びプレーン値6,000cm²/g以上のフライアッシュ等であ
り、フライアッシュは細かければ細かいほど好ましい。

シリカヒュームとは、フェロシリコンや金属シリコン
等の製造時に副生する非晶質SiO₂を主成分とする超微粉
であり、アエロジルとは、クロールシランを加水分解し
て得られるものである。

本発明においては、ポゾラン物質の使用量は、II型無
水セッコウ100重量部に対し、ポゾラン物質40重量部を
超え500重量部以下である。40重量部以下では、前記耐
久性を改善する効果が小さく、500重量部を超えると単
位水量が増加し、強度が低下したり、スランプドロップ
による作業性の低下が大きくなるものである。

本発明のセメント混和材の使用量は、セメント100重
量部に対し、３〜30重量部である。３重量部未満では耐
久性改善効果が小さく、30重量部を超えると単位水量の
増加に伴い、強度が低下する傾向を示し、かつ、スラン
ドロップによる作業性の低下が大きくなる。

本発明のセメント混和材を用いて、コンクリートを混
練する際の水セメント比は26重量％以上が好ましい。26
重量％未満では屋外暴露養生においてひびわれが発生
し、耐候性が低下する傾向がある。30重量％を超える量
がより好ましくい。

本発明のセメント混和材を用いることにより、耐久
性、特に耐凍害性を向上する理由は定かではないが、II
型無水セッコウが、セメント中のカルシウムアルミネー
ト相と反応し、エトリンガイトを生成し、空隙を充填
し、密実化を促進させると同時に、ポゾラン物質がセメ
ントの水和によって生成する水酸化カルシウムとカルシ
ウムシリケート水和物を生成し、さらに空隙を充填させ
ることにより、特に耐凍害性に影響すると言われる、細
孔半径750〜100Åの細孔量を減少させるためと考えられ
る。

また、耐候性は、II型無水セッコウの反応過程で、硫
酸イオンが、カルシウムシリケート水和物の中に固溶
し、板状の結晶形態を示すようになり、乾燥と湿潤の繰
り返しや温度差による、膨張収縮に対するフレキシビリ
ティが失われることによってひびわれが発生すると考え
られるが、多量のポゾラン物質と共存する場合、ポゾラ
ン物質の方に硫酸イオンが分配されるためか、カルシウ
ムシリケート水和物は本来の針状を呈するようになり耐
候性が向上する。

さらに、本発明のセメント混和材を用いたモルタル又
はコンクリートは、100℃以下で蒸気養生することが好
ましい。特に、通常の常圧蒸気養生条件、例えば40〜80
℃で充分である。

本発明のセメント混和材を使用してコンクリート製品
を製造するにあたり、使用するセメントは普通・早強・
超早強・中庸熱及び白色等の各種ポルトランドセメント
や、これらポルトランドセメントに、シリカ、高炉スラ
グ及びフライアッシュ等を混合した各種混合セメントが
使用できる。

さらに、必要に応じ減水剤を併用することができる。
減水剤の中でも、高性能減水剤の併用は、より好まし
い。

高性能減水剤とは、多量に添加しても凝結を過遅延や
過度の空気連行を伴わない、分散能力の大きな界面活性
剤であって、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮
合物の塩、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物
の塩、高分子量リグニンスルホン酸塩及びポリカルボン
酸などを主成分とするものなどである。

具体的には、例えば花王（株）製商品名「マイティ15
0」、電気化学工業（株）製商品名「FT−500」、ポゾリ
ス物産（株）製商品名「NL−4000」等が挙げられる。

高性能減水剤の使用量は、特に限定されるものではな
いが、固形分換算でセメント100重量部に対し、0.2〜２
重量部が好ましい。

なお、本発明のセメント混和材の混合方法としては、
セメント混和材の各成分を予じめ混合してなるセメント
混和材を、セメントに混合して、セメント組成物とする
ことは、当然可能であるが、セメント混和材の各成分を
別々にセメントと混合して、セメント組成物とすること
も可能である。

また、モルタル又はコンクリートを混練するにあた
り、セメントとセメント混和材を混合する方法として
は、予じめセメント混和材の各成分をセメントに混合し
ておいても良いし、混練時に、直接ミキサーへ、セメン
ト混和材とセメントを投入し、混合しても良い。また、
セメント混和材の各成分を別々に投入しても良く、さら
に水に分散させスラリー状で添加しても良い。

混練方法としては、特に制限されるものではなく、通
常実施される方法が使用できる。

モルタル又はコンクリートの成形方法は、遠心方成形
方法、プレス成形方法、押出し成形方法及び振動成形方
法等の常法が利用できる。

以上のように成形されるセメント成形体としては、例
えば、コンクリートパイル、複合杭、ポール、ヒューム
管及び鋼管ライニング等の遠心力成形体、ボックスカル
バート、セグメント、コンクリート杭木、矢板、橋脚及
び橋桁等のプレキヤスト成形体などが挙げられる。

＜実施例＞以下、実施例に本発明を説明する。

実施例１表−１に示すコンクリート配合を用い、表−２に示す
とおり、セメント混和材の配合混合と添加量をかえてコ
ンクリートを混練した。

このコンクリートを、φ10×20cmと10×10×40cmの各
型枠に詰め、前置４時間後、15℃/hの昇温速度で65℃ま
で昇温し、そのまま４時間保持した後、蒸気を停止し、
自然放冷した。

翌朝、この供試体を蒸気養生槽より取り出し、各種試
験を行なった。その結果を表−２に併記する。

なお、セメント混和材は、細骨材と容積で置きかえ添
加量によって目標外スランプとなるものは、多少の単位
水量で調整した。

（試験項目）１）作業生コンクリート混練直後と30分後のスランプを、JIS A
1101に準じて測定した。

２）圧縮強度 φ10×20cmの供試体を用いて標準養生を行い、材令14
日で圧縮強度をJIS A 1108に準じて測定した。

３）耐候性 φ10×20cmの供試体を用いて屋外暴露養生を行い、１
年後のひびわれを観察した。

４）耐凍害性 10×10×40cmの供試体を用いて標準養生を14日間行っ
た後、ASTM C 666に準じ、急速凍結融解試験を行い、耐
久性指数を測定した。

＜使用材料＞セメント：電気化学工業（株）、普通ポルトランドセメ
ント（比重3.16）細骨材：新潟県姫川産、川砂（比重2.65）粗骨材：新潟県姫川産、砕石（比重2.68）水：地下水 II型無水セッコウ：新秋田化成（株）製、弗酸発生副生
セッコウ（プレーン値6,000cm²/gに調整したもの。比重
2.96）ポゾラン物質−a:シリカヒューム、日本重化学工業
（株）製シリカヒューム（比重2.20）〃 −b:ケイソウ土、昭和化学（株）製商品名
「SPF」（比重2.10）〃 −c:アエロジル、日本アエロジル（株）製
商品名「アエロジル50」（比重2.2）〃 −d:フライアッシュ、電発フライアッシュ
（株）製（比重2.07）減水剤：電気化学工業（株）製商品名「FT−500」主成
分ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩表−２から明らかなように、本発明のセメント混和材
をセメント100重量部に対し、３〜30重量部添加するこ
とにより耐久性、特に耐久性や耐凍害性が改善される。

そして、ポゾラン物質が40重量部以下、本発明のセメ
ント混和材の添加量が３重量部未満では、添加効果が小
さく、ポゾラン物質が500重量部を超え、セメント混和
材の添加量が30重量部を超えると耐久性が低下する傾向
を示し、スランプドロップによる作業性の低下が大きく
なることが示される。

実施例２実施例１の表−２中の実験No.1−６のセメント混和材
を用い、表−１のコンクリート配合の減水剤の添加量を
かえ、水・セメント比を変化させた表−３のコンクリー
ト配合で耐候性試験を実施例１と同様に行った。さら
に、この供試体を用いて、屋外暴露養生１年後の圧縮強
度とひびわれの有無を測定した。結果を表−３に併記す
る。

なお、減水剤は粉末である第一工業薬品（株）製商品
名「セルフロー110P」（主成分ナフタレンスルホン酸ホ
ルムアルデヒドの塩）を用いた。

実施例３実施例１の表−１のコンクリート配合を用い、II型無
水セッコウ、シリカヒューム及びII型無水セッコウとシ
リカヒュームの等量混合物を、セメント100重量部に対
し、各々10重量部添加したコンクリート、II型無水セッ
コウ添加系（Ａ）、シリカヒューム添加系（Ｂ）及びII
型無水セッコウとシリカヒュームの等量混合添加系
（Ｃ）を用いて、コンクリートのポールを製造した。

このポールの性能試験と、ポール製造時に採取した、
φ20×５×30cmの供試体で圧縮強度を、φ10×20cmの供
試体で耐候性を、及び、10×10×40cmの供試体で耐凍害
性の試験を行なった。

なお、ポールは、長さ13m、未口径190mm、設計ひびわ
れ荷重350kgfのＡ型ポールを常法により遠心力成形し、
実施例１と同様の条件で蒸気養生を行った後、材令14日
で曲げ強さ試験を行い、初ひびわれ荷重と破壊荷重（設
計値700kgf）を測定した。

なお、鉄筋は高周波熟練（株）製を用い、配筋は緊張
用のストレート筋は、PC鋼棒φ7.4mm×８本と補強鋼棒
φ7.4mm×４本、らせん状用心鉄筋はφ3mmの鉄線を10cm
間隔で配置し、PC鋼棒の初期緊張応力度は10,150kgf/cm
²となるようにした。また、蒸気養生後、翌日脱型と同
時にPCの導入されたポールを屋外で測定材令まで養生し
た。

なお、圧縮強度はポールの試験と同一の屋外暴露養生
を行い、材令14日で測定した。耐候性も同一養生で１年
６カ月後にひびわれの有無を観察した。また、耐凍害性
は圧縮強度と同様の養生条件で材令14日より凍結融解試
験を実施した。

表−４から明らかなように、本発明のセメント混和材
を用いることにより、圧縮強度や耐久性、特に、耐候性
や耐凍害性が顕著に改善されている。

＜発明の効果＞以上のように、本発明のセメント混和材を用いること
により、高強度で耐久性、特に耐候性や耐凍害性の良
い、モルタル又はコンクリート製品の製造が可能とな
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−67057（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】II型無水セッコウ100重量部と、ポゾラン
物質50重量部を超え500重量部以下を主成分とする高耐
久性セメント混和材。
【請求項２】セメント100重量部と、II型無水セッコウ
とポゾラン物質の合計量３〜30重量部を主成分としてな
り、II型無水セッコウ100重量部に対し、ポゾラン物質
が50重量部を超え500重量部以下であることを特徴とす
る高耐久性セメント組成物。