JP3199458B2 - セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents
セメント混和材及びセメント組成物Info
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Description
【０００１】
【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、特に、主として土木・建築分野において
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。
メント組成物、特に、主として土木・建築分野において
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。
【０００２】なお、本発明におけるコンクリートとはセ
メントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称す
るものである。
メントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称す
るものである。
【０００３】
【従来の技術とその課題】最近、半永久的に耐久性があ
ると考えられてきたコンクリート構造物の早期劣化が社
会問題化してきている。コンクリートの劣化の原因には
塩害、炭酸化、及びアルカリ骨材反応等が知られてお
り、早期劣化が表面化するたびに大きくクローズアップ
されている。
ると考えられてきたコンクリート構造物の早期劣化が社
会問題化してきている。コンクリートの劣化の原因には
塩害、炭酸化、及びアルカリ骨材反応等が知られてお
り、早期劣化が表面化するたびに大きくクローズアップ
されている。
【０００４】アルカリ骨材反応を抑止する方法やその材
料については、従来より、数多くの提案がなされている
(特開平 3−224635号公報、コンクリート工学年次論文
報告集13−1 1991 745〜750)。しかしながら、塩害や炭
酸化を抑止する方法やその材料についての提案はあまり
なされていないばかりか、コンクリートの塩害と炭酸化
を同時に抑制する提案は全くないのが現状である。
料については、従来より、数多くの提案がなされている
(特開平 3−224635号公報、コンクリート工学年次論文
報告集13−1 1991 745〜750)。しかしながら、塩害や炭
酸化を抑止する方法やその材料についての提案はあまり
なされていないばかりか、コンクリートの塩害と炭酸化
を同時に抑制する提案は全くないのが現状である。
【０００５】本発明者は、前記の実状に鑑み、コンクリ
ートの塩害と炭酸化を同時に抑制する性能を兼ね備える
と同時に、これら劣化の発生を極力防止することなどを
含め種々検討を重ねた結果、特定のセメント混和材を使
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。
ートの塩害と炭酸化を同時に抑制する性能を兼ね備える
と同時に、これら劣化の発生を極力防止することなどを
含め種々検討を重ねた結果、特定のセメント混和材を使
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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、Mg、Z
n、Cu、及びFeの２価金属の水酸化物から選ばれた一種
又は二種以上と、Mg、Zn、及びCuの２価金属の塩基性硝
酸塩から選ばれた一種又は二種以上とを含有してなるセ
メント混和材であり、セメントと該セメント混和材を含
有してなるセメント組成物である。
n、Cu、及びFeの２価金属の水酸化物から選ばれた一種
又は二種以上と、Mg、Zn、及びCuの２価金属の塩基性硝
酸塩から選ばれた一種又は二種以上とを含有してなるセ
メント混和材であり、セメントと該セメント混和材を含
有してなるセメント組成物である。
【０００７】以下、本発明を詳しく説明する。
【０００８】本発明に係る水酸化物は、Mg、Zn、Cu、及
びFeの２価金属の水酸化物から選ばれたものである。具
体的には、Mg(OH)2、Zn(OH)2、Cu(OH)2、及びFe(OH)2で
表される、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、水酸化
銅、及び水酸化鉄を総称するものであり、そのうちMg(O
H)2を使用することが経済性や抑制効果の面から好まし
い。
びFeの２価金属の水酸化物から選ばれたものである。具
体的には、Mg(OH)2、Zn(OH)2、Cu(OH)2、及びFe(OH)2で
表される、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、水酸化
銅、及び水酸化鉄を総称するものであり、そのうちMg(O
H)2を使用することが経済性や抑制効果の面から好まし
い。
【０００９】ここで、水酸化物とは、これを生成する
際、又は、これを多量に含有する物質を使用する際に、
他の成分の不純物の存在が特に限定されるものではな
く、結晶質、非晶質、いずれも使用可能であるが、非晶
質の使用が好ましい。
際、又は、これを多量に含有する物質を使用する際に、
他の成分の不純物の存在が特に限定されるものではな
く、結晶質、非晶質、いずれも使用可能であるが、非晶
質の使用が好ましい。
【００１０】水酸化物の粒度は、0.1〜100μが好まし
い。0.1μ未満では混練り水の量が多くなり、強度など
の物性に悪影響をおよぼすおそれがあり、100μを越え
ると水酸化物の表面積が減少し、抑制効果が不十分にな
るおそれがある。
い。0.1μ未満では混練り水の量が多くなり、強度など
の物性に悪影響をおよぼすおそれがあり、100μを越え
ると水酸化物の表面積が減少し、抑制効果が不十分にな
るおそれがある。
【００１１】水酸化物の使用量は、セメント100重量部
に対して、0.5〜30重量部が好ましく、１〜10重量部が
より好ましい。0.5重量部未満では抑制効果が十分でな
く、30重量部を越えると異常膨張を起こすおそれがあ
る。
に対して、0.5〜30重量部が好ましく、１〜10重量部が
より好ましい。0.5重量部未満では抑制効果が十分でな
く、30重量部を越えると異常膨張を起こすおそれがあ
る。
【００１２】ここでセメントとしては、普通・早強・超
早強・中庸熱・耐硫酸塩等の各種ポルトランドセメン
ト、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フラ
イアッシュ又はシリカを混合した各種混合セメント、並
びに、アルミナセメント等が挙げられる。
早強・中庸熱・耐硫酸塩等の各種ポルトランドセメン
ト、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フラ
イアッシュ又はシリカを混合した各種混合セメント、並
びに、アルミナセメント等が挙げられる。
【００１３】本発明では、Mg、Zn、Cu、及びFeの２価金
属の水酸化物のほか、さらに、Mg、Zn、及びCuの２価金
属の塩基性硝酸塩を併用する。
属の水酸化物のほか、さらに、Mg、Zn、及びCuの２価金
属の塩基性硝酸塩を併用する。
【００１４】本発明に係る塩基性硝酸塩は、Mg、Zn、及
びCuの２価金属のから選ばれたものである。Mg、Zn、及
びCuから選ばれた２価金属の塩基性硝酸塩とは、組成式
で、Mg(NO3)2・2Mg(OH)2、Zn(NO3)2・Zn(OH)2・2H2O、Zn(N
O3)2・2Zn(OH)2、Zn(NO3)2・4Zn(OH)2・2H2O、Cu(NO3)2・3C
u(OH)2と示されるものを総称するものである。具体的に
は、JCPDS に登録されている番号で、26-1221、27-149
1、18-1486、24-1460、25-1028、15-14、及び14-687等
が挙げられ、そのうち、一種又は二種以上の使用が可能
であるが、経済性や抑制効果の面から、MgやZnの塩基性
硝酸塩の使用が好ましい。
びCuの２価金属のから選ばれたものである。Mg、Zn、及
びCuから選ばれた２価金属の塩基性硝酸塩とは、組成式
で、Mg(NO3)2・2Mg(OH)2、Zn(NO3)2・Zn(OH)2・2H2O、Zn(N
O3)2・2Zn(OH)2、Zn(NO3)2・4Zn(OH)2・2H2O、Cu(NO3)2・3C
u(OH)2と示されるものを総称するものである。具体的に
は、JCPDS に登録されている番号で、26-1221、27-149
1、18-1486、24-1460、25-1028、15-14、及び14-687等
が挙げられ、そのうち、一種又は二種以上の使用が可能
であるが、経済性や抑制効果の面から、MgやZnの塩基性
硝酸塩の使用が好ましい。
【００１５】塩基性硝酸塩の粒度は、0.1〜100μとする
ことが好ましい。0.1μ未満では混練り水の量が多くな
り、強度などの物性に悪影響をおよぼすおそれがあり、
100μを越えると、塩基性硝酸塩の表面積が減少して抑
制効果が不十分になるおそれがある。
ことが好ましい。0.1μ未満では混練り水の量が多くな
り、強度などの物性に悪影響をおよぼすおそれがあり、
100μを越えると、塩基性硝酸塩の表面積が減少して抑
制効果が不十分になるおそれがある。
【００１６】塩基性硝酸塩の使用量は、セメント100重
量部に対して、0.1〜30重量部が好ましく、１〜15重量
部がより好ましく、２〜５重量部が最も好ましい。0.1
重量部未満では抑制効果が十分でなく、30重量部を越え
ると混練り水量が多くなり、長期耐久性に問題を生じる
可能性がある。
量部に対して、0.1〜30重量部が好ましく、１〜15重量
部がより好ましく、２〜５重量部が最も好ましい。0.1
重量部未満では抑制効果が十分でなく、30重量部を越え
ると混練り水量が多くなり、長期耐久性に問題を生じる
可能性がある。
【００１７】本発明のセメント混和材は、水酸化物と塩
基性硝酸塩を含有するものである。
基性硝酸塩を含有するものである。
【００１８】本発明において、セメント混和材の使用量
は、その使用する材料やそれぞれの相性に強く作用さ
れ、特に限定されるものではないが、セメント100重量
部に対して、水酸化物と塩基性硝酸塩の合計量として、
0.5〜35重量部が好ましく、１〜10重量部がより好まし
い。なお、水酸化物と塩基性硝酸塩との割合は、特に限
定されるものではない。
は、その使用する材料やそれぞれの相性に強く作用さ
れ、特に限定されるものではないが、セメント100重量
部に対して、水酸化物と塩基性硝酸塩の合計量として、
0.5〜35重量部が好ましく、１〜10重量部がより好まし
い。なお、水酸化物と塩基性硝酸塩との割合は、特に限
定されるものではない。
【００１９】さらに、本発明においては、セメント急硬
材やセメント膨張材、また、けい砂、天然砂、及び砂利
等の骨材、そして、ガラス繊維、カーボン繊維、及び鋼
繊維等の繊維質物質、さらに、高分子ポリマーエマルジ
ョンやラテックス、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、流動
化剤、防錆剤、メチルセルロースなどの水中不分離混和
材、増粘剤、保水剤、けい酸ソーダなどの防水剤、発泡
剤、起泡剤、防凍剤、並びに、水酸化カルシウムなどの
アルカリ性物質等のうち一種又は二種以上を、本発明の
目的を実質的に阻害しない限り併用することが可能であ
る。
材やセメント膨張材、また、けい砂、天然砂、及び砂利
等の骨材、そして、ガラス繊維、カーボン繊維、及び鋼
繊維等の繊維質物質、さらに、高分子ポリマーエマルジ
ョンやラテックス、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、流動
化剤、防錆剤、メチルセルロースなどの水中不分離混和
材、増粘剤、保水剤、けい酸ソーダなどの防水剤、発泡
剤、起泡剤、防凍剤、並びに、水酸化カルシウムなどの
アルカリ性物質等のうち一種又は二種以上を、本発明の
目的を実質的に阻害しない限り併用することが可能であ
る。
【００２０】本発明に係る水酸化物は、コンクリート中
の塩素イオンや炭酸イオンと反応し、不溶性の塩基性塩
化物や塩基性炭酸塩を形成して組織を緻密化するため
に、その後の炭酸ガスや塩素イオンの侵入を著しく妨げ
るので、コンクリートの塩害や炭酸化を抑制することが
可能である。
の塩素イオンや炭酸イオンと反応し、不溶性の塩基性塩
化物や塩基性炭酸塩を形成して組織を緻密化するため
に、その後の炭酸ガスや塩素イオンの侵入を著しく妨げ
るので、コンクリートの塩害や炭酸化を抑制することが
可能である。
【００２１】即ち、水酸化物が塩素イオンや炭酸イオン
を取り込む反応は概略次のように考えられる。 炭酸化反応 2Mg(OH)2＋CO2＋2H2O→MgCO3・Mg(OH)2・3H2O 4Zn(OH)2＋CO2→ZnCO3・3Zn(OH)2・H2O 2Cu(OH)2＋CO2→CuCO3・Cu(OH)2＋H2O 2Fe(OH)2＋CO2→FeCO3・Fe(OH)2＋H2O 塩素化反応 2Mg(OH)2＋2NaCl→MgCl2・Mg(OH)2＋2NaOH 2Zn(OH)2＋2NaCl→ZnCl2・Zn(OH)2＋2NaOH 2Cu(OH)2＋2NaCl→CuCl2・Cu(OH)2＋2NaOH 4Fe(OH)2＋2NaCl→FeCl2・3Fe(OH)2＋2NaOH
を取り込む反応は概略次のように考えられる。 炭酸化反応 2Mg(OH)2＋CO2＋2H2O→MgCO3・Mg(OH)2・3H2O 4Zn(OH)2＋CO2→ZnCO3・3Zn(OH)2・H2O 2Cu(OH)2＋CO2→CuCO3・Cu(OH)2＋H2O 2Fe(OH)2＋CO2→FeCO3・Fe(OH)2＋H2O 塩素化反応 2Mg(OH)2＋2NaCl→MgCl2・Mg(OH)2＋2NaOH 2Zn(OH)2＋2NaCl→ZnCl2・Zn(OH)2＋2NaOH 2Cu(OH)2＋2NaCl→CuCl2・Cu(OH)2＋2NaOH 4Fe(OH)2＋2NaCl→FeCl2・3Fe(OH)2＋2NaOH
【００２２】本発明に係る塩基性硝酸塩は、コンクリー
ト中の塩素イオンや炭酸イオンをイオン交換反応によ
り、容易に捕集することが可能であるので、コンクリー
トの炭酸化や塩害を抑制することが可能である。即ち、
コンクリート中の塩素イオンや炭酸イオンは、塩基性硝
酸塩中のアニオン、例えば、水酸化物イオンや硝酸イオ
ンとイオン交換される。この作用によりコンクリートの
アルカリ性が保たれ、鉄筋の腐食を抑止するものであ
る。
ト中の塩素イオンや炭酸イオンをイオン交換反応によ
り、容易に捕集することが可能であるので、コンクリー
トの炭酸化や塩害を抑制することが可能である。即ち、
コンクリート中の塩素イオンや炭酸イオンは、塩基性硝
酸塩中のアニオン、例えば、水酸化物イオンや硝酸イオ
ンとイオン交換される。この作用によりコンクリートの
アルカリ性が保たれ、鉄筋の腐食を抑止するものであ
る。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例により限定されるもの
ではない。
明するが、本発明はこれら実施例により限定されるもの
ではない。
【００２４】実施例１ Mgの塩基性硝酸塩の塩素イオンや炭酸イオンの吸着能力
を確認した。即ち、Mgの塩基性硝酸塩１ｇを、0.1N−塩
化ナトリウム水溶液と0.1N−炭酸ナトリウム水溶液それ
ぞれの50ml中に浸漬し、24時間後の塩素イオンと炭酸イ
オン濃度を電位差滴定で測定した。その結果、0.1N−塩
化ナトリウム水溶液そのものの塩素イオンは3,600mg/l
であったが、Mgの塩基性硝酸塩を添加すると2,800mg/l
となり、0.1N−炭酸ナトリウム水溶液自身の炭酸イオン
は5,400mg/lであったが、Mgの塩基性硝酸塩を添加する
と4,200mg/lとなった。
を確認した。即ち、Mgの塩基性硝酸塩１ｇを、0.1N−塩
化ナトリウム水溶液と0.1N−炭酸ナトリウム水溶液それ
ぞれの50ml中に浸漬し、24時間後の塩素イオンと炭酸イ
オン濃度を電位差滴定で測定した。その結果、0.1N−塩
化ナトリウム水溶液そのものの塩素イオンは3,600mg/l
であったが、Mgの塩基性硝酸塩を添加すると2,800mg/l
となり、0.1N−炭酸ナトリウム水溶液自身の炭酸イオン
は5,400mg/lであったが、Mgの塩基性硝酸塩を添加する
と4,200mg/lとなった。
【００２５】＜使用材料＞ 塩基性硝酸塩ａ：マグネシウムの塩基性硝酸塩、硝酸マ
グネシウム／酸化マグネシウムのモル比１／２の混合物
100重量部に対して、25重量部の水で練り混ぜ、ペース
トとし、これを密閉管に投入し、７日間60℃で加熱して
合成 塩化ナトリウム：和光純薬工業(株)製試薬１級 炭酸ナトリウム：和光純薬工業(株)製試薬１級
グネシウム／酸化マグネシウムのモル比１／２の混合物
100重量部に対して、25重量部の水で練り混ぜ、ペース
トとし、これを密閉管に投入し、７日間60℃で加熱して
合成 塩化ナトリウム：和光純薬工業(株)製試薬１級 炭酸ナトリウム：和光純薬工業(株)製試薬１級
【００２６】実施例２ セメント100重量部、骨材10重量部、及び水44重量部
と、表１に示す配合の水酸化物と塩基性硝酸塩を用いて
モルタルを練り混ぜ、直径10cm、高さ20cmの円柱状の供
試体を作製した。温度20℃、湿度60％で、この供試体の
前置き養生を28日間行い、次いで、温度30℃、湿度60
％、炭酸ガス濃度５％の環境試験室内で３ヶ月間養生を
行った。その後、供試体を輪切りにし、フェノールフタ
レインを塗り、ノギスを用い、その変色した所までの深
さを円周当たり４箇所測定し、その平均値を供試体表面
からの炭酸ガスの浸透深さとした。また、同様に作製し
た供試体を、温度20℃の水中で７日間前置き養生を行
い、温度20℃、５％食塩水中に３ヶ月浸漬した。供試体
を輪切りにして、１Ｎ硝酸銀水溶液を塗り、次いで10％
クロム酸カリウム溶液を噴霧してその変色した所までの
深さ測定し、供試体表面から塩素イオンが含まれる深さ
とした。結果を表１に併記する。
と、表１に示す配合の水酸化物と塩基性硝酸塩を用いて
モルタルを練り混ぜ、直径10cm、高さ20cmの円柱状の供
試体を作製した。温度20℃、湿度60％で、この供試体の
前置き養生を28日間行い、次いで、温度30℃、湿度60
％、炭酸ガス濃度５％の環境試験室内で３ヶ月間養生を
行った。その後、供試体を輪切りにし、フェノールフタ
レインを塗り、ノギスを用い、その変色した所までの深
さを円周当たり４箇所測定し、その平均値を供試体表面
からの炭酸ガスの浸透深さとした。また、同様に作製し
た供試体を、温度20℃の水中で７日間前置き養生を行
い、温度20℃、５％食塩水中に３ヶ月浸漬した。供試体
を輪切りにして、１Ｎ硝酸銀水溶液を塗り、次いで10％
クロム酸カリウム溶液を噴霧してその変色した所までの
深さ測定し、供試体表面から塩素イオンが含まれる深さ
とした。結果を表１に併記する。
【００２７】＜使用材料＞ セメント：電気化学工業(株)製普通ポルトランドセメン
ト 骨材 ：三機工業(株)製軽量骨材、商品名「サンキラ
イトＹＯ４」主成分SiO2 水 ：水道水 水酸化物Ａ：水酸化マグネシウム、水澤化学工業(株)製 水酸化物Ｂ：水酸化亜鉛、キシダ化学(株)製試薬１級 水酸化物Ｃ：水酸化銅、和光純薬工業(株)製試薬１級 塩基性硝酸塩ｂ：亜鉛の塩基性硝酸塩、硝酸亜鉛／酸化
亜鉛のモル比１／４の混合物100重量部に対して、25重
量部の水で練り混ぜ、ペーストとし、これを密閉管に投
入し、３時間60℃で加熱して合成 塩基性硝酸塩ｃ：銅の塩基性硝酸塩、硝酸銅／酸化銅の
モル比１／３の混合物100重量部に対して、25重量部の
水で練り混ぜ、ペーストとし、これを密閉管に投入し、
７日間300℃で加熱して合成 硝酸銀 ：和光純薬工業(株)製試薬１級 クロム酸カリウム：和光純薬工業(株)製試薬１級 その他は実施例１と同様
ト 骨材 ：三機工業(株)製軽量骨材、商品名「サンキラ
イトＹＯ４」主成分SiO2 水 ：水道水 水酸化物Ａ：水酸化マグネシウム、水澤化学工業(株)製 水酸化物Ｂ：水酸化亜鉛、キシダ化学(株)製試薬１級 水酸化物Ｃ：水酸化銅、和光純薬工業(株)製試薬１級 塩基性硝酸塩ｂ：亜鉛の塩基性硝酸塩、硝酸亜鉛／酸化
亜鉛のモル比１／４の混合物100重量部に対して、25重
量部の水で練り混ぜ、ペーストとし、これを密閉管に投
入し、３時間60℃で加熱して合成 塩基性硝酸塩ｃ：銅の塩基性硝酸塩、硝酸銅／酸化銅の
モル比１／３の混合物100重量部に対して、25重量部の
水で練り混ぜ、ペーストとし、これを密閉管に投入し、
７日間300℃で加熱して合成 硝酸銀 ：和光純薬工業(株)製試薬１級 クロム酸カリウム：和光純薬工業(株)製試薬１級 その他は実施例１と同様
【００２８】
【表１】
【００２９】
【発明の効果】本発明のセメント混和材を用いると、コ
ンクリート中の塩素イオンや炭酸イオンと反応し、不溶
性で緻密な塩を形成することにより、外部からの塩素イ
オンや炭酸イオンの侵入を抑制する。また、アニオン交
換体として作用し、塩素イオンと炭酸イオンの捕集能に
優れており、コンクリートの塩害と炭酸化現象を多面的
にかつ能率的に抑制するなどの効果を奏する。
ンクリート中の塩素イオンや炭酸イオンと反応し、不溶
性で緻密な塩を形成することにより、外部からの塩素イ
オンや炭酸イオンの侵入を抑制する。また、アニオン交
換体として作用し、塩素イオンと炭酸イオンの捕集能に
優れており、コンクリートの塩害と炭酸化現象を多面的
にかつ能率的に抑制するなどの効果を奏する。
Claims (2)
- 【請求項１】 Mg、Zn、Cu、及びFeの２価金属の水酸化
物から選ばれた一種又は二種以上と、Mg、Zn、及びCuの
２価金属の塩基性硝酸塩から選ばれた一種又は二種以上
とを含有してなるセメント混和材。 - 【請求項２】 セメントと請求項１記載のセメント混和
材を含有してなるセメント組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16178392A JP3199458B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | セメント混和材及びセメント組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16178392A JP3199458B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | セメント混和材及びセメント組成物 |
Publications (2)
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