JP3283094B2 - 混合セメント - Google Patents
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
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- C04B2111/00439—Physico-chemical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
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Description
ものである。さらに詳しくは本発明は、低発熱性、初期
強度および耐久性が改善された混合セメントに関するも
のである。
においては、セメントの水和により発生した熱がコンク
リート矩体内に蓄積され温度が上昇する、いわゆる断熱
温度上昇の現象が著しい。これによりコンクリート構造
物には熱応力が発生し、温度ひび割れ等を引き起こし、
コンクリートの強度および耐久性を著しく損なう。その
ため従来のマスコンクリートには、ポルトランドセメン
トの構成鉱物の中で最も水和熱の大きなC3A(3Ca
O・Al2O3)の含有量を、普通ポルトランドセメント
の9%から5〜6%に低減し、またC2Sの含有量を若
干多くした中庸熱セメントが使用されてきた。しかし、
近年土木・建築構造物の大型化に対応して、さらに発熱
量を低減したセメントへの要求が高まり、従来の中庸熱
セメントでは性能的に十分ではない場合が多くなってい
る(なお、以下の説明において、ポルトランドセメント
の主成分を構成する水硬性鉱物3CaO・SiO2、2
CaO・SiO2、3CaO・Al2O3および4CaO
・Al2O3・Fe2O3をそれぞれC3S、C2S、C3A
およびC4AFと記載する)。
産業副産物である高炉スラグを多量(70〜90%)に
添加した二成分系混合セメント、また尚一層の低発熱化
を実現するために、ポルトランドセメントに、スラグお
よびフライアッシュを70〜80%も配合した超低発熱
性の三成分系混合セメント等が開発されている。また、
水和熱の大きいC3SおよびC3Aの含有量を低減し、水
和熱の小さいC2S(ビーライト)含有量を増加させ
た、いわゆる高ビーライトセメントに高炉スラグおよび
水酸化カルシウムを配合した水硬性セメントも提案され
ている(特開平4-238847号公報)。
系セメントは、長期強度発現性が劣るため、コンクリー
トの単位セメント量を大きくするか、または水セメント
比を低減する必要があり、また、コンクリートの断熱温
度上昇を25℃程度に低減できるが、ポルトランドセメ
ントの含有量が30%以下と少量であり、スラグやフラ
イアッシュ等の混合材を多量に使用するため、コンクリ
ート中のアルカリ量の低減によっておこる各耐久性(と
くに耐中性化)の問題も心配されている。一方、高ビー
ライトセメントは、C2Sの含有量が多くなると、発熱
低減効果は得られるが、水和反応が遅延し、初期強度が
低く、脱型に支障をきたすなど実用化し難い問題点があ
る。また、水酸化カルシウムを混合する高ビーライトセ
メントは、水酸化カルシウムの製造に余分のコストがか
かり、保存時に変質する等の問題もある。本発明では、
従来の中庸熱セメントおよび二成分系セメントよりも著
しく優れた低発熱性、すなわち三成分系セメントと同等
もしくはそれ以上の低発熱性を実現するとともに、安価
で保存安定性に優れ、初期強度が改善され、しかも混合
材混入量の減少により耐久性(とくに耐中性化)が向上
された高ビーライトセメント系の混合セメントを提供す
ることを目的とするものである。
結果、上記のような従来の課題を解決することができ
た。すなわち本発明は、 (a)C2Sを60〜90重量%含有する低発熱性ポル
トランドセメントクリンカーから調製したポルトランド
セメント55〜90重量%; (b)炭酸カルシウムを主成分とする比表面積が500
0cm2/g以上の粉末5〜30重量%;および (c)比表面積が4000cm2/g以上の高炉スラグ粉末
5〜40重量%を含有してなる、混合セメントを提供す
るものである。
発明によれば、C2S含有量60〜90重量%の高ビー
ライトセメントクリンカから調製したポルトランドセメ
ントに高炉スラグ粉末を混入することにより、初期強度
の改善が可能となり、さらに炭酸カルシウムを主成分と
する粉末、例えば石灰石粉末を混入することにより、大
幅な低発熱性が達成された。さらにまた、従来の三成分
系以上の性能を達成しながら、混合材の混入量を著しく
減少することができたので、コンクリートの耐中性化に
代表される耐久性を改善することもできた。また石灰石
粉末が天然品で豊富に得られることから、安価で経時的
な変質もないので、保存安定性に優れたセメントを得る
ことができる。
含有量60〜90重量%の高ビーライトセメントクリン
カから調製されたポルトランドセメントが、混合セメン
ト全体量の55〜90重量%の主成分として用いられ
る。このようにセメントクリンカ成分が55重量%以上
と高含有率であるため、とくに耐久性(耐中性化)が改
善される。この場合、ポルトランドセメントが55重量
%未満であると、セメントクリンカ成分量が少なくな
り、耐久性の改善が見込まれない。本発明の混合セメン
トにおけるポルトランドセメントは、比表面積3500
cm2/gが好ましい。その理由は、品質の安定性および製
造上のコスト面からである。
とする粉末としては、例えば取り扱いが容易で安価であ
る石灰石粉末が好適に用いられる。以下、石灰石粉末を
例にとり説明する。石灰石粉末は、比表面積が5000
cm2/g以上あることが必要である。5000cm2/g未満
であると、強度発現性が劣る。また、本発明の混合セメ
ント中における石灰石粉末の混入量は、5〜30重量%
である。5重量%未満では、温度低減効果が減少し、ま
た逆に30重量%を超えると、強度発現性が低下して好
ましくない。
くに制限されるものではないが、例えば高炉水さい、高
炉さい、転炉さい、電気炉さい、高炉砕石等を粉末化し
たものが挙げられる。高炉スラグ粉末の比表面積は、4
000cm2/g以上が必要である。4000cm2/g未満で
あると、強度発現性が劣る。また、本発明の混合セメン
ト中における高炉スラグの混入量は、5〜40重量%で
ある。5重量%未満では、強度発現の改善効果が低下
し、また逆に40重量%を超えると、温度低減効果並び
に耐久性が低下して好ましくない。
A、C4AFの4種類の水硬性鉱物を主成分とするクリ
ンカーに適当量の石膏を混合し粉砕したものである。ポ
ルトランドセメントが水に接触すると、これら4種の水
硬性鉱物および石膏は水和反応により水和物を生成し、
硬化し、強度を発現するが、その際反応系と生成系の溶
解熱の差に対応した水和熱が発生する。各鉱物の完全水
和時の水和熱を比較すると、C3Sは120cal/
g、C3Aは207cal/g、C4AFは100cal
/gであるが、C2Sは62cal/gと低い。一方そ
れらの強度発現性は、材令91日以降ではC2SはC3S
とほぼ同等である。このことから、セメントの水和熱を
低減するためには、C3SおよびC3Aの含有量を低減
し、C2Sの含有量を増大させた高ビーライトセメント
が有効であることがわかる。しかしながら、単にC2S
含有量を多くしたのみでは、上記で述べたように、圧縮
強度が低下し実用に供し難いといった問題点が生じる。
そこで本発明においては、特定の比表面積を有する高炉
スラグ粉末および石灰石粉末を高ビーライトセメントに
添加して従来の問題点を解決することができた。高炉ス
ラグ粉末は、初期材令強度に寄与し、さらに石灰石粉末
は高炉スラグ粉末とともに、C2Sと水和により生じた
Ca(OH)2との反応後のC−S−Hの生成に寄与
し、従って硬化体の初期およびそれ以後の強度増進に寄
与する。すなわち、高炉スラグ粉末、石灰石粉末を混入
した本発明の混合セメントは、初期強度の改善が達成さ
れ、しかも最終的な断熱温度の上昇量も低減される。
ーライトセメントクリンカ(C2S含有量75重量%、
C3S12重量%、C3A2重量%、C4AF8重量%)
から調製したポルトランドセメント(比表面積3500
cm2/g)、石灰石粉末(比表面積7000cm2/g)およ
び高炉スラグ粉末(比表面積6000cm2/g)を、表1
に示すような混合割合で混合し、各種混合セメントを調
製した。なお、各試料は、その重量に対し、SO3が2.
5重量%になるように調整された。試料No.1〜8
は、高炉スラグ粉末および石灰石粉末を全く配合してい
ないか、またはその一方だけしか配合していない比較試
料である。また、試料No.21および22は、それぞ
れ市販の中庸熱ポルトランドセメント(ビーライト36
%)および三成分系超低発熱性セメント(ポルトランド
セメント23重量部に対し、スラグおよびフライアッシ
ュ77重量部)であり、比較試料である。本発明の混合
セメントは、試料No.9〜20である。これら22種
類の混合セメントを用いて調製したコンクリートに対
し、圧縮強度および断熱温度上昇を測定した。その結果
を表1に示す。また、比較試料として、中庸熱ポルトラ
ンドセメント(試料No.21)および高ビーライトセ
メント(試料No.1)と、本発明の混合セメント(試
料No.10、14、20および22)における経過時
間(日)に対する断熱温度上昇量の変化を図1に示す
(各曲線に付されている番号は、試料No.に対応して
いる)。コンクリートの配合は、単位セメント量300
kg/m3、スランプ12±1.5cm、空気量4±1.0%と
なるように、試行によって単位水量、最適細骨材率を決
定したものを用いた。供試体は、φ10×20cmの鋼製
型枠を用い、湿空で2日間養生後、20℃の水中で所定
の材令まで養生後、強度試験を実施した。また断熱温度
上昇試験は20℃で混練後のフレッシュコンクリートを
測定容器に投入し、断熱条件を保ち、供試体中心温度を
30分おきに14日間ないし28日間測定することによ
り行った。
よりも、本発明の各混合セメントは、断熱上昇温度を約
10〜18℃も低減できる; 試料No.1の高ビーライトセメントよりも、本発
明の各混合セメントは、材令3日の初期強度が6〜29
kgf/cm2、材令7日で16〜70kgf/cm2も改善され
る; 試料No.1〜8の高炉スラグ粉末または石灰石粉
末を配合していない混合セメントと比較し、本発明の混
合セメントは、圧縮強度および/または断熱上昇温度が
改善されている;ことが判る。
よび二成分系セメントよりも著しく優れた低発熱性、す
なわち三成分系セメントと同等もしくはそれ以上の低発
熱性を実現するとともに、初期強度が改善され、しかも
混合材混入量の減少により耐久性(とくに耐中性化)が
向上された高ビーライトセメント系の混合セメントが提
供される。
おける経過時間(日)に対する断熱温度上昇量の変化を
示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】(a)C2Sを60〜90重量%含有する
低発熱性ポルトランドセメントクリンカーから調製した
ポルトランドセメント55〜90重量%; (b)炭酸カルシウムを主成分とする比表面積が500
0cm2/g以上の粉末5〜30重量%;および (c)比表面積が4000cm2/g以上の高炉スラグ粉末
5〜40重量%を含有してなる、混合セメント。
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Cited By (3)
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-
1993
- 1993-03-31 JP JP07378193A patent/JP3283094B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
吉田幸三郎,超低熱セメントの水和反応に及ぼす石灰石微粉末添加の影響,セメント・コンクリート論文集,日本,社団法人セメント協会,No.46,第86−91頁 |
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US7715243B2 (en) | 1991-11-26 | 2010-05-11 | S4, Inc. | Storage device employing a flash memory |
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