JP2872815B2 - マスコンクリート用セメント組成物 - Google Patents

マスコンクリート用セメント組成物

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義和 松岡
英樹 竹村
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、建築構造物などに使用
されるマスコンクリート用として好適なマスコンクリー
ト用セメント組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の建設、施工技術の進歩発展に伴
い、コンクリートダムや部材寸法の大きなコンクリート
構造物をはじめ、超高層構造物の支持や大空間の確保な
どの種々の目的で、建築構造物にマスコンクリートを使
用する機会が増加している。
【0003】ところが、建築構造物の大型化や施工方法
の進歩発展による大型急速施工の必要性が高まるにつ
れ、コンクリートの硬化過程で発生するセメントの水和
発熱に基づく温度応力が、建築構造物にひび割れを生じ
させたり、残留応力が設計上無視できない悪影響を与え
る場合がしばしば見られるようになってきた。
【0004】従来のマスコンクリートに関する研究にお
いては、断熱温度上昇量と20℃での養生条件下におけ
るコンクリートの強度が中心に検討されており、温度上
昇を伴うような養生条件下における強度発現に関する研
究がなされた例は少ない。
【0005】また、このような状況下においては、コン
クリートの温度上昇がひび割れの原因となったり、実部
材におけるコンクリートのコア強度が、20℃で養生し
たコアの長期強度に比べて著しく小さくなるといった問
題が発生している。
【0006】ところで、従来のセメントには、普通、中
庸熱、早強、超早強、対硫酸塩、白色ポルトランドセメ
ント、あるいはシリカ、高炉、フライアッシュなどの混
合セメント、あるいはカルシウムアルミネートを主成分
とするアルミナセメント、あるいはC117・CaF2
主成分とする超速硬セメント、あるいはカルシウムアル
ミネート(C43SO3)を用いた特殊セメントなどがあ
る。ここで、CおよびAは、セメント化学の慣例にした
がって、それぞれCaO、Al23を表している。そし
て、これらの従来のセメントをマスコンクリート用に使
用した場合には、コンクリート部材の温度上昇が大きく
なり、上述のような問題が発生する。このため、施工時
に、原材料のプレクーリングや、パイプクーリング等の
対策が採られているのが現状である。
【0007】また、最近では、マスコンクリート用に低
発熱セメントが使用され、前記のようなプレクーリング
やパイプクーリング等の各種冷却手段をとることなし
に、コンクリート部材の温度低減に効果を奏している。
現在市販されている低発熱セメントは、ポルトランドセ
メントと高炉スラグ微粉末の2成分系、あるいはポルト
ランドセメント、高炉スラグ微粉末とフライアッシュと
の3成分系が主体であり、水和発熱量が少なく初期強度
が高いなど、施工性に優れた特徴を有している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低発熱
セメントを使用した場合でも、コンクリート部材の温度
上昇を完全に避けることはできず、標準養生条件下にお
ける初期強度を重視した低発熱セメントでは、20℃で
の養生時の長期強度に比べ、コンクリートのコア強度が
低下してしまうといった問題を回避することはできなか
った。
【0009】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、マスコンクリート内部の断熱条件下に
おいて高強度を発現し、しかも施工性の良好なマスコン
クリート用セメント組成物を提供することを目的として
いる。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、珪酸二石灰を
主成分としたクリンカーに石膏を添加して調整したセメ
ントに、早強型セメントおよびフライアッシュを、それ
ぞれ40%以下混合したことを解決手段とした。
【0011】ここで言う珪酸二石灰を主成分としたクリ
ンカーとは、鉱物相として珪酸二石灰(以下、C2Sと略
記する。CおよびSは、セメント化学の慣例に従って、
それぞれCaO、SiO2を表している。)を60%以上、
好ましくは70%以上含有するクリンカーであり、C2
Sは、α相、α′相もしくはβ相の単独相もしくは混合
相として存在している。C3Sの含有量は25%以下、
望ましくは15%以下とされ、C2SおよびC3Sの生成
を容易にするための融液は、セメントの水和発熱を抑
え、流動性を向上させ、かつ、長期材令における強度発
現を重視するために、カルシウムフェライト系とされて
いる。
【0012】また、間隙質として、C4AFまたはC2
単独もしくはこれらの混合物を含有し、その配合量は、
3Aがなるべくできない範囲とされ、具体的には20
%以下、望ましくは15%以下とされる。ここで、Aは
セメント化学の慣例に従って、Al23を表している。
【0013】またこの他に、MgOが3%以下、望まし
くは1〜2%、アルカリが2%以下、望ましくは1%以
下、およびSO3が2%以下、望ましくは1%以下配合
されて、クリンカーが調整されている。
【0014】さらに、このクリンカーに石膏が添加され
てセメントが調整されている。石膏の配合量は、SO3
量として3%以下となるように調整されるのが好まし
い。
【0015】また、このようにしてなるセメントに、早
強型セメントおよびフライアッシュが、それぞれ40%
以下混合されて、本発明のマスコンクリート用セメント
組成物が構成されている。早強型セメントとは、普通ポ
ルトランドセメント、早強ポルトランドセメントおよび
超早強ポルトランドセメントを指呼している。
【0016】次に、マスコンクリート用セメント組成物
を製造する方法について説明する。
【0017】まず、珪酸二石灰を主成分としたクリンカ
ーを調整する。すなわち、前述したクリンカー組成とな
るよう、石灰質原料、シリカ質原料、アルミナ質原料、
鉄原料もしくはこれらの成分を含有した原料を混合後粉
砕するか、あるいは粉砕した後混合する。原料の粉末度
は、クリンカー鉱物の生成を容易にし、かつ均質化を図
るため、90μm残分を40%以下、望ましくは25%
以下とし、ロータリーキルン、流動層焼成炉もしくは電
気炉にて、焼成温度1300〜1900℃、望ましくは
1350〜1600℃にて、フリーライム量が2%以
下、望ましくは1%以下となるまで焼成処理する。
【0018】次に、焼成したクリンカーを500℃以下
の、望ましくは常温以下の空気、水あるいは冷却用ガス
によって急冷し、高温での焼成により高温変態にある珪
酸二石灰がγ相に転移しないように処理する。
【0019】急冷して得られたクリンカーに、SO3
として3%以下となるように石膏を添加した後粉砕し、
あるいはクリンカーを粉砕した後同量の石膏を添加する
ことによって、セメントを製造する。この方法によって
得られるセメントの粉末度は、2000〜7000cm2
/gとされるのが望ましい。
【0020】以上のようにして製造された珪酸二石灰を
主成分としたセメントに、早強型セメントおよびフライ
アッシュを混合して、本発明のマスコンクリート用セメ
ント組成物を製造する。早強型セメントおよびフライア
ッシュの混合割合は、それぞれ40%以下とするのが望
ましい。
【0021】このようにして調整したセメント組成物に
あっては、断熱履歴を受けた場合の長期強度が、20℃
養生条件下における長期強度に比べて非常に高い。
【0022】
【実施例】以下、実施例を示して、本発明の効果を明確
にする。
【0023】(1)マスコンクリート用セメント組成物の
製造 表1および表2に従って、実施例および比較例のセメン
ト組成物を製造した。表1にはセメントの配合割合を、
表2には鉱物組成を示す。また、表3に示す配合割合に
従って、コンクリートを製造した。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
【0027】なお、表3中のAE減水剤にはポゾリスN
o.70を、またAE補助剤にはAE-775Sを使用した。
【0028】(2)コンクリートの物性試験 JIS A−1108(コンクリートの圧縮強度試験法)
に基づいて、コンクリートの物性試験を行い、結果を表
4に示した。
【0029】
【表4】
【0030】表2および表4より、実施例のセメント組
成物を用いた場合には、比較例のセメント組成物を用い
た場合に比べ、ほぼ同じ鉱物組成を有していながら、短
期強度の発現に優れ、長期強度の高いコンクリートが得
られていることが判明した。
【0031】(3)断熱温度上昇およびコア供試体の強度
試験 前記実施例および比較例のセメント組成物からなるコン
クリートを用いて、それぞれの断熱温度上昇量を測定し
た。測定は、住友セメント(株)製断熱温度上昇試験装置
を用いて実施した。この断熱温度上昇装置は図1に示す
ような構成を有するものであり、符号1が隔壁構造の循
環経路を有する熱媒ジャケット、符号2がこの熱媒ジャ
ケット1内に密着して配置された供試体である。熱媒ジ
ャケット1は、ポンプ3を介して熱媒タンク4に接続さ
れるとともに、その外周を断熱材5によって覆われてい
る。熱媒ジャケット1および供試体2には、それらの温
度を検知するための温度センサー6,7がそれぞれ挿入
され、これら温度センサー6,7はコントローラー8、
モニター9およびレコーダー10に接続されている。ま
た、前記熱媒タンク4には、該熱媒タンク4内の熱媒を
所定温度に調整するためのヒーター11および冷却機1
2が連結されている。なお、前記供試体2は、直径が6
0cm、高さが60cmの円柱状の容器内に打ち込まれたも
のである。
【0032】そして、このような断熱温度上昇装置を用
いて、前記供試体の断熱温度上昇量を測定する。断熱温
度上昇量の測定は、供試体の打ち込み直後より30分間
隔で行い、3週間実施した。
【0033】また、断熱温度上昇試験終了後、供試体を
常温下で放冷し、試験開始後材令91日においてφ15
×30cmのコアを抜き取り、コア供試体の強度を測定し
た。その結果得られた断熱上昇量およびコア供試体の強
度を表5に示した。
【0034】
【表5】
【0035】表4および表5から明らかなように、本実
施例のセメント組成物を用いた場合には、断熱履歴を受
けたコンクリートのコア供試体の強度が、20℃養生条
件下における91日強度に比べて著しく高くなってい
た。一方、比較例のセメント組成物を用いた場合には、
断熱履歴を受けたコンクリートのコア供試体の強度は、
20℃養生の91日強度と同等あるいはそれ以下であ
り、本発明によるセメント組成物の優位が認められた。
さらに、(Q/σ)値、すなわち(断熱温度上昇量/コア
供試体の圧縮強度)の値も、比較例のセメント組成物か
らなるコンクリートより低く、マスコンクリート用セメ
ント組成物として優れた性質を有していることが明白と
なった。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の、マスコ
ンクリート用セメント組成物は、珪酸二石灰を主成分と
したクリンカーに石膏を添加して調整したセメントに、
早強型セメントおよびフライアッシュを、それぞれ40
%以下混合して得られたものであるので、断熱履歴を受
けた場合の長期強度が、20℃養生条件下における長期
強度に比べて、非常に高いという効果を奏し、マスコン
クリート用として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】断熱温度上昇試験装置の一例を示す概要図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹村 英樹 千葉県船橋市豊富町585 住友セメント 株式会社 セメント・コンクリート技術 開発センター内 (72)発明者 内田 清彦 千葉県船橋市豊富町585 住友セメント 株式会社 セメント・コンクリート技術 開発センター内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 7/26 C04B 28/04 C04B 18/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 珪酸二石灰を主成分としたクリンカーに
    石膏を添加して調整したセメントに、早強型セメントお
    よびフライアッシュを、それぞれ40%以下混合して得
    られたことを特徴とするマスコンクリート用セメント組
    成物。
  2. 【請求項2】 前記クリンカーが、珪酸二石灰を60%
    以上含有し、かつ珪酸二石灰がα相、α′相、β相のう
    ちの少なくとも一つの相より成るとともに、間隙質とし
    てC4AFまたはC2F単独もしくはこれらの混合物を含
    有し、かつこの間隙質の配合量を20%以下としてなる
    ことを特徴とする請求項1に記載のマスコンクリート用
    セメント組成物。
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