JP3032269B2 - セメント組成物 - Google Patents

セメント組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として土木・建築分野において使用され
るセメント組成物に関する。
なお、本発明におけるコンクリートとは、モルタルや
コンクリート等の総称をいう。
〔従来の技術〕
従来より、コンクリートは、土木、建築分野における
主材料として使用されてきたが、超高層建築等の新たな
ニーズの出現により軽量化が求められている。
コンクリートの軽量化は、軽量骨材を使用する軽量骨
材コンクリートが主であり、JASSでは「2以下の比重の
コンクリート」とされている。ところが、軽量コンクリ
ートは吸水性が高く、凍結融解抵抗性に劣るという解決
すべき課題があった。
一方、施工性の面からは、強度発現の速い即ち工期の
短いコンクリートが求められており、またコンクリート
の物性の面からは、収縮の小さいコンクリートが求めら
れている。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明者らは、前記の課題を解決すべく種々検討を重
ねた結果、初期の強度発現が高く、寸法安定性に優れ、
吸水率が小さく凍結融解抵抗性に優れたコンクリートが
製造できるセメント組成物を見出し、本発明を完成した
ものである。
〔課題を解決するための手段〕
即ち、本発明は、セメント、xCaO・yAl2O3・zCaF
2(但し、x/y/z/=1/0.65〜1.5/0.01〜0.32のモル比)
と示されるカルシウムフロロアルミネートと無機硫酸
塩、及びシリコーン樹脂を含有してなることを特徴とす
るセメント組成物である。
以下本発明をさらに詳しく説明する。
本発明で使用されるセメントとは、通常使用されてい
る普通・早強・超早強・中庸熱等の各種ポルトランドセ
メントや、それらに高炉スラグ、フライアッシュまたは
シリカを混合した各種混合セメント、あるいは、ポルト
ランドセメントにセメント膨張剤を混合した膨張セメン
トや、アルミナセメントなどの特殊セメント等である。
本発明で使用されるカルシウムフロロアルミネートと
は、xCaO・yAl2O3・zCaF2(但し、x/y/z/=1/0.65〜1.5
/0.01〜0.32のモル比)と示されるものである。
カルシウムフロロアルミネートは、石灰質原料、アル
ミナ質原料及びフッ化物を主成分とする原料を、焼成物
中のCaO、Al2O3及びCaF2のモル比が、CaOを1とするとA
l2O3が0.65〜1.5、CaF2が0.01〜0.32となるような割合
に混合し、例えば、1,000℃以上で焼成することにより
得られる。実用的には、さらに、粉砕したり、分級した
りして、適当な粉末度、例えば、ブレーン1,000〜8,000
cm2/gにすることが好ましい。
CaO、Al2O3およびCaF2のモル比は、前記の範囲である
ことが好ましく、それ以外の比率では、初期の強度発現
または寸法安定性が不良になる恐れがある。
焼成温度や焼成時間等の焼成条件、さらには焼成装置
には特に制限はなく、例えば、電気炉又はロータリーキ
ルンなどが使用可能である。また、焼成物の冷却方法に
ついても特に制限はなく、例えば水や高圧空気などによ
る急冷や放置による徐冷である。
得られたカルシウムフロロアルミネートの焼成物の形
態についても特に制限はなく、結晶質又は非晶質、さら
にはそれらの共存物例えば混晶のいずれであってもよ
い。また、その生成過程で混入される他成分や不純物の
存在も特に制限されるものではない。特に、工業的プロ
セスにおいて、工業原料からの混入が予想される、Si
O2、Fe2O3、TiO2、MgO及びSO3等の混入量は20重量%未
満であれば、カルシウムフロロアルミネートの特性を損
なうことはない。
本発明で使用される無機硫酸塩とは、アルカリ金属又
はアルカリ土類金属の硫酸塩を意味し、無水、半水並び
に二水の硫酸カルシウムの使用が好ましく、その中でも
II型無水セッコウのような難溶性又は不溶性のものが特
に好ましい。
無機硫酸塩の粒度は、ブレーン2,000〜10,000cm2/gが
好ましく、3,000〜8,000cm2/gがより好ましい。
無機硫酸塩の使用量は、カルシウムフロロアルミネー
ト100重量部に対して、50〜300重量部が好ましく、100
〜200重量部がより好ましい。前記範囲外では、初期強
度が低下するか、もしくは寸法安定性が悪くなる。
カルシウムフロロアルミネートと無機硫酸塩の使用量
は、セメント100重量部に対して、カルシウムフロロア
ルミネートと無機硫酸塩の合計量として5〜40重量部特
に10〜30重量部が望ましい。5重量部未満では初期強度
の増進が期待できず、一方、40重量部を越えると寸法安
定性が悪くなる傾向がある。
本発明で使用されるシリコーン樹脂は、一般的なシリ
コーン油で十分であり、具体例を挙げれば、ジメチルシ
ロキサンオイル、メチルフェニルシロキサンオイル、メ
チルハイドロジエンシロキサンオイル、メチルシリコー
ンワニス、フェニルメチルシリコーンワニス、またはこ
れらの変成体およびそのエマルジョン等である。シリコ
ーン樹脂の変成体としては、エポキシ、アクリル、メラ
ミン、フェノール等のモノマーやポリマーとの共重合物
やブレンド物が使用できる。
シリコーン樹脂の添加方法は、(1)予めセメント組
成物に均一に混合する方法、(2)未だ硬化の始まって
いない成型体の表面にシリコーン樹脂を塗布する方法、
(3)凝結硬化を始めた成型体の表面にシリコーン樹脂
の添加されたコンクリートをコテ塗りやスプレー塗装す
る方法等が挙げられる。
シリコーン樹脂の使用量は、セメント100重量部に対
して0.5〜10重量部特に1〜5重量部が好ましい。0.5重
量部未満では、吸水率が高く凍結融解抵抗性に劣り、一
方、10重量部を越えると経済的に不利なばかりか強度低
下する恐れがある。
本発明では、本発明のセメント組成物の凝結が早くて
必要な作業時間がとれなかったり、凝結時間が長過ぎた
りする場合には、凝結調節剤を使用することができる。
凝結調節剤としては、クエン酸、酒石酸、グルコン
酸、コハク酸及びマレイン酸等の有機酸やそれらの塩
類、炭酸ナトリウムや炭酸カリウム等の炭酸アルカリ、
炭酸水素アルカリ、リン酸類やそれらの塩類、ホウ酸、
ホウ酸アルカリ、アルミン酸アルカリ、ケイフッ化物、
でん粉、糖類及びアルコール類等やそれらの混和物等が
挙げられる。
凝結調節剤の使用量はセメント100重量部に対して、
通常5重量部以下が好ましい。
本発明のセメント組成物は、通常、骨材と併用され
る。その骨材については特に制限されるものではなく、
通常の骨材、例えば、砂利、砂、けい砂、けい石粉及び
軽量骨材等が使用可能であり、その使用目的に合せて適
切なものを選択するが、特に軽量骨材を使用する際に本
発明のセメント組成物の効果が顕著である。
また、本発明のセメント組成物においては、上記以外
の各種添加剤を使用することも可能である。
ここでいう各種添加剤としては、例えばガラス繊維、
カーボン繊維、ビニロン繊維及び鋼繊維等の繊維、ポリ
マーエマルジョン、着色剤、減水剤、AE減水剤、流動化
剤、AE剤、防錆剤、保水剤、発泡剤、起泡剤、防凍剤、
ポリビニルアルコールやメチルセルロース等の増粘剤、
塩化カルシウムや水酸化カルシウム等のカルシウム塩等
が挙げられ、その中の一種または二種以上を本発明の目
的を実質的に阻害しない量で使用される。
本発明のセメント組成物の混合装置としては、特に制
限されるものではなく、例えば、傾胴ミキサー、オムニ
ミキサー(千代田技研工業社製)、V型ミキサー、ヘン
シェルミキサー及びナウターミキサー等の既存のいかな
る撹拌装置も使用可能である。また、各材料の混合方法
には特に、制限はなく、各々の材料を施工時に混合して
もよいし、予め一部もしくは全部を混合しておいても差
支えない。
本発明のセメント組成物の成型方法は、特に制限され
るものではなく、例えば、通常の現場打設や型枠に打設
する方法、遠心力成型法、プレス成型法、吹付けによる
成型法、押出し成型法及び射出成型法等のいずれの方法
も可能である。
本発明のセメント組成物の養生方法は、特に制限され
るものではなく、従来のコンクリートの養生方法に準じ
て行えばよいが、シート養生や蒸気養生等を行なうこと
は、短時間での強度発現に有利である。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明す
る。
実施例1 市販炭酸カルシウムと市販アルミナと試薬特級のフッ
化カルシウムを混合し、白金ルツボ中、電気炉を使用し
て1,700℃、2時間焼成した後、水中に投入して急冷
し、カルシウムフロロアルミネートの焼成物を得た。そ
れを88μ以下に粉砕した。焼成物の分析結果を第1表に
示す。
次に第1表の焼成物の粉砕物を用いて、セメント100
重量部に対して、骨材12.5重量部、増粘剤0.3重量部、
水55重量部及び第2表に示す配合のコンクリートを調製
し、作業時間、圧縮強度、寸法安定性、吸水率、凍結融
解安定性を測定した。それらの結果を第2表に示す。
混合はモルタルミキサーを用いて行った。使用材料
(単位は重量部である)及び試験方法は次のとおりであ
る。
(使用材料) セ メ ン ト:アンデスセメント社製普通ポルトラ
ンドセメント 無機硫酸塩 :II型無水石膏、ブレーン5,900cm2/g 凝結調節剤 :グルコン酸ナトリウム(試薬) 骨 材:シラスバルーン、三機工業(株)製
「サンキライトY04」 増 粘 剤:信越化学工業(株)製「メトローズ
SM−4000」 シリコーン樹脂:東レ・ダウコーニング・シリコーン
(株)製「BX16−601」 (試験方法) 作業時間 練り上りコンクリートを500ccのビーカーに入れて静
置し、横にしても流れなくなる時間を測定した。
圧縮強度 4×4×16cmの供試体を作製し、JIS R 5201に従って
圧縮強度を測定した。養生条件は20℃、60%RHとした。
寸法変化 4×4×16cmの供試体を作製し、JIS A 1129に従い、
ダイヤルゲージを用いて長さ変化率を測定した。養生条
件は、20℃、60%RHとした。
吸水率 4×4×16cmの供試体を作製し、50℃で2時間乾燥
後、供試体を水中に浸漬した際の重量増加率を求めた。
凍結融解安定性 ASTM−C−666に準じて、水中凍結−水中融解(−18
℃〜+5℃のサイクルを1日に6サイクル行なう)を行
ない、300サイクル後の相対動弾性係数の値を求めた。
〔発明の効果〕 本発明によれば、初期強度の発現、寸法安定性、凍結
融解安定性に優れたセメント組成物が得られる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 28/02,24/42,22/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セメント、xCaO・yAl2O3・zCaF2(但し、x
    /y/z/=1/0.65〜1.5/0.01〜0.32のモル比)と示される
    カルシウムフロロアルミネートと無機硫酸塩、及びシリ
    コーン樹脂を含有してなることを特徴とするセメント組
    成物。
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