JP3099166B2 - 水硬性組成物 - Google Patents

水硬性組成物

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    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多量のフライアッシュ
を含有しながら初期強度(材令3〜7日)の低下が少な
い水硬性組成物に関する。
【0002】
【従来技術】フライアッシュは、それ自身は水硬性を有
しないが、セメントに混合して使用すると、水和過程で
生じた水酸化カルシウムと徐々に反応して安定なケイ酸
カルシウムなどの化合物を形成するポゾラン反応を示す
ため、従来からセメント混和材およびコンクリート用混
和材として使用されている。フライアッシュを適量混合
したものは、(1) フライアッシュが球状粒子であるため
に作業性が良く、コンクリートの単位水量を減少するこ
とができる、(2) 長期強度の向上、水密性および耐薬品
性が向上する、(3) コンクリートの発熱量が低減され、
硬化熱に起因する温度ひび割れに対する抵抗性が増大す
る、(4) アルカリ性骨材に対する反応抑制効果が大きい
などの利点を有している。
【0003】一方、フライアッシュの反応性は小さいた
めに、これをセメント中に多量に混合すると、(1) 凝結
が遅延する、(2) 初期強度が低下する、(3) 低温環境下
での強度発現が遅れるなどの問題があり、特に、初期強
度の低下はフライアッシュの大量使用に対する大きな障
害となっている。このためJIS規格において、フライ
アッシュセメントにおけるフライアッシュの混合量は最
大30重量%(内割)に制限されている。
【0004】
【発明の解決課題】本発明は、従来の上記問題を解決す
るものであって、従来の限界量を大幅に上回る多量のフ
ライアッシュをセメントに混合しても、初期強度の低下
が少ない水硬性組成物を提供するものである。本発明に
よれば、近年、発電量の増大によって多量に排出される
フライアッシュを有効に活用することができる。
【0005】
【課題の解決手段】本発明によれば、以下の構成を有す
る水硬性組成物が提供される。 (1)フライアッシュを主体とする混和材およびセメン
トからなり、混和材の含有量が40〜50重量%(内
割)であり、かつ該混和材の2〜20重量%が鉱物質微
粉末(石膏を除く)である水硬性組成物。 (2)フライアッシュを主体とする混和材およびセメン
トからなり、混和材の含有量が30〜50重量%(内
割)であり、かつ該混和材の2〜6重量%が石膏の微粉
末である水硬性組成物。 (3)混和材に含まれる鉱物質微粉末または石膏が、ブ
レーン比表面積150000cm/g以上のシリカフ
ューム、ブレーン比表面積4000cm/g以上の高
炉スラグ粉末、ブレーン比表面積5000cm/g以
上の石灰石粉末、最大粒径20μm以下の分級フライア
ッシュ、または、ブレーン比表面積5000cm/g
以上の石膏粉末である上記(1)または(2)に記載の
水硬性組成物。
【0006】本発明の水硬性組成物は、セメントおよび
フライアッシュを主体とする混和材からなる。セメント
の種類は制限されず、各種のポルトランドセメント等が
使用される。上記混和材の混合量(内割)の上限は50
重量%である。混合量が50重量%を上回ると、その一
部を鉱物質微粉末で置換しても初期強度の低下が大きく
なるので好ましくない。一方、混和材の混合量が30重
量%未満では従来のフライアッシュセメントと大差な
く、フライアッシュの混合量を増加する目的に沿わな
い。また、石膏以外の鉱物質微粉末については、後述の
実施例に示すように、混和材の混合量が30重量%より
も40重量%のほうが、フライアッシュに対する鉱物質
微粉末の置換量が14〜20%の場合の圧縮強度比が高
く、従って、混和材は40重量%以上が好ましい。
【0007】本発明の特徴は、上記混和材の主体である
フライアッシュの一部が鉱物質微粉末によって置換され
ていることである。フライアッシュと共に鉱物質微粉末
を所定量併用することにより、コンクリート等における
初期強度の低下を抑制することができ、水硬性組成物中
のフライアッシュの混合量を増すことができる。鉱物質
微粉末としては、シリカフューム、高炉スラグ粉末、石
灰石粉末、既存のフライアッシュを粒度調整した分級フ
ライアッシュ、または石膏粉末等を挙げることができ
る。これらの鉱物質微粉末は2種以上混合して使用して
も良い。これらの鉱物質微粉末は、フライアッシュと共
に使用することによりセメント自体の水和を促進する効
果を発揮する共にセメントとこれらの微粉末との間に種
々の水和物を形成し、これがフライアッシュ高混合量に
よる初期強度の低下を抑制する効果を与えるものと推察
される。例えば、分級フライアッシュの場合、セメント
あるいはコンクリート硬化体に入り込んで組織の緻密化
を促し、またセメント粒子のフロック構造に侵入して水
和物が析出できる空間を形成するため、セメントの水和
硬化が促進する。また、シリカフューム、高炉スラグ粉
末、石灰石粉末および石膏粉末の場合は、これらの効果
に加えて微粉末とセメントとの間に種々の水和物が形成
されるのでこれらの相乗的な効果によりフライアッシュ
高混合量による初期強度の低下を抑制する。
【0008】混和材中の鉱物質微粉末の混合量(内割置
換率)は、その種類および粉末度によって異なり、具体
的には、後述の実施例に示すように、鉱物質微粉末がブ
レーン比表面積150000cm2 /g以上のシリカフュー
ム、ブレーン比表面積4000cm2 /g以上の高炉スラグ
粉末、ブレーン比表面積5000cm2 /g以上の石灰石粉
末、または最大粒径20μm 以下の分級フライアッシュ
については、混和材の20重量%(内割)以下が適当で
ある。またブレーン比表面積5000cm2 /g以上の石膏
粉末については、混和材の6重量(内割)%以下が適当
である。
【0009】シリカフュームの粒度は、一般に、平均粒
径0.1μm 前後、比表面積150000〜25000
0cm2 /gの超微粉末であり、市販のものを用いることが
できる。また、高炉スラグ粉末は使用目的により比表面
積4000〜8000cm2 /gのものがコンクリート混和
材として通常使用されているので、これを用いることが
できる。一方、フライアッシュについては、JIS規格
の粉末度はブレーン比表面積2400cm2 /g以上であ
り、混和材の主体としてはこれを分級せずに使用できる
が、鉱物質微粉末としては最大粒径20μm 以下に分級
されたものを用いる。石灰石粉末および石膏粉末につい
ては上記粉末度にしたものを用いる。
【0010】鉱物質微粉末の粉末度が上記値から外れる
と微粉末としての効果が低く、初期強度の低下抑制効果
が不十分となるので好ましくない。またフライアッシュ
に対する鉱物質微粉末の内割置換率が上記範囲より高い
と相対的にフライアッシュの使用量が減少するので本発
明の目的に沿わず、またコスト高になるので好ましくな
い。上記水硬性組成物は、フライアッシュの混合量が多
いにもかかわらず、混和材中の鉱物質微粉末が初期強度
の低下を抑制し、セメントに対してフライアッシュを3
0重量%以上混合しても50重量%以下であれば、実用
に適する初期強度を得ることができる。本発明の水硬性
組成物の使用態様は通常のセメントと同様であり、単位
水硬性組成物量、単位水量、水/水硬性組成物比、骨材
量などは通常のセメントを用いる場合と同様に定められ
る。
【0011】
【実施例】表1および表2に示す配合量の水硬性組成物
を用い、コンクリートを調製し、常温で養生後、鉱物質
微粉末未使用の強度を100として、材令3日、7日お
よび28日の強度比(圧縮強度比)を求めた。この結果
を表3および表4に纏めて示した。表中、C:セメン
ト、FA:フライアッシュ、M:鉱物質微粉末であり、
セメント重量比:C/(C+M+FA)、混和材重量比:(FA+M)/
(C+M+FA) 、鉱物質微粉末の内割置換率:M/(FA+M)であ
る。なお、試料A11〜A56はFA含有率30%、試料B
11〜B56はFA含有率40%、試料C11〜C56はFA含
有率50%および試料D11〜D56はFA含有率60%で
ある。また表1、表2の数値は水硬性組成物300kg中
のC,FA,Mの構成重量(kg)である。使用材料を以下
に示す。 セメント:小野田セメント社製 普通ポルトランドセメ
ント フライアッシュ: 比重2.23、ブレーン比表面積2
750cm2 /g 細骨材:陸砂(静岡産) 比重2.59、FM2.75 粗骨材:砕石(茨城産)最大寸法20mm、比重2.6
4、FM6.66 AE減水剤:エヌ・エム・ビー社製 ポゾリスNo.7
0 AE調製剤:エヌ・エム・ビー社製 303A なお、コンクリートの単位量は何れの試料についても、
水硬性組成物300Kg/m3 、水165Kg/m3 、粗骨材1
044Kg/m3 、水/水硬性組成物比55%であり、細骨
材は水硬性組成物中の混和材が30%、40%、50
%、60%のとき各々732Kg/m3 、722Kg/m3 、7
12Kg/m3 、702Kg/m3 である。
【0012】表3および表4の圧縮強度比に示すよう
に、水硬性組成物中の混和材含有量が30〜50重量%
において、フライアッシュの一部を鉱物質微粉末によっ
て置換したものは、フライアッシュの単独使用に比べて
初期強度の低下が少ない。具体的なフライアッシュに対
する内割置換率は鉱物質微粉末の種類によって異なり、
石膏粉末は6重量%以下が適当であり、その他の微粉末
は20重量%以下が適当である。石膏粉末については置
換率が6重量%を越えると3日および7日の初期強度が
置換率0%(鉱物質微粉末未使用)の場合よりも低くな
り、初期強度の改善効果が認められない。その他の鉱物
質微粉末は、内割置換率が20重量%以上でも、混合量
に比例して初期強度が向上するが、内割置換率が20重
量%を越えると相対的にフライアッシュの含有量が低下
し、コスト高になると共にシリカフュームの場合は超微
粉末であるため混練作業が困難になるので好ましくな
い。何れの鉱物質微粉末についても1〜2%程度の置換
率でも効果が認められる。一方、水硬性組成物中の混和
材含有量が60重量%のものは、鉱物質微粉末を置換し
ても初期強度が大幅に低下しており、実用に適う強度に
達しない。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】
【表4】
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、多量のフライアッシュ
をセメントに混合して使用してもコンクリート等の初期
強度の大幅な低下を抑制することができるので、フライ
アッシュの大量使用が可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C04B 18:14 14:28 22:14) (72)発明者 加藤 将裕 千葉県佐倉市大作2丁目4番2号 小野 田セメント株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−255657(JP,A) 特開 平2−83248(JP,A) 特開 平3−5347(JP,A) 荒井康夫著 セメントの材料化学 昭 和61年大日本図書発行 214−215頁 フ ライアッシュセメントの項 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 28/02 C04B 18/08 C04B 18:08 C04B 22/06 C04B 18/14 C04B 14/28 C04B 22/14 C04B 22:06 C04B 18:14 C04B 14:28 C04B 22:14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フライアッシュを主体とする混和材およ
    びセメントからなり、混和材の含有量が40〜50重量
    %(内割)であり、かつ該混和材の2〜20重量%(内
    割)が鉱物質微粉末(石膏を除く)である水硬性組成
    物。
  2. 【請求項2】 フライアッシュを主体とする混和材およ
    びセメントからなり、混和材の含有量が30〜50重量
    %(内割)であり、かつ該混和材の2〜6重量%(内
    割)が石膏の微粉末である水硬性組成物。
  3. 【請求項3】 混和材に含まれる鉱物質微粉末または石
    膏が、ブレーン比表面積150000cm/g以上の
    シリカフューム、ブレーン比表面積4000cm/g
    以上の高炉スラグ粉末、ブレーン比表面積5000cm
    /g以上の石灰石粉末、最大粒径20μm以下の分級
    フライアッシュ、または、ブレーン比表面積5000c
    /g以上の石膏粉末である請求項1または2に記載
    の水硬性組成物。
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