JP3365699B2 - 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

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    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039Premixtures of ingredients
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    • C04B28/04Portland cements

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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、主に、土木分野におい
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】
【従来技術とその課題】近年、セメント・コンクリ−ト
に要求される性能はますます向上しており、特に、セメ
ント・コンクリ−トの高強度化の研究は、超高層建築構
造物や高強度コンクリート二次製品の需要とともに盛ん
に行われている。
【0003】本来、セメント・コンクリ−トの強度は、
水/セメント比に依存するところが大きく、水/セメン
ト比をできる限り小さくするために、JIS A 6204 「コン
クリート用化学混和剤」で規定されているように、減水
剤や高性能減水剤を使用することが現在では一般的に普
及している。
【0004】しかしながら、水/セメント比の低減には
限界があり、減水剤や高性能減水剤を使用するだけでは
十分な高強度を得ることは困難である。
【0005】一方、水/セメント比の低減によらず、例
えば、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、塩化カルシ
ウムと亜硝酸カルシウム、ギ酸類、硝酸ナトリウムとギ
酸カルシウム、若しくは、乳酸とその塩類等の凝結促進
材を使用してセメント・コンクリ−トの強度を増進する
方法が種々提案されている(米国特許第3427175号、特開
昭50-80315号公報、特開昭50-10998号公報、特開昭55-7
1653号公報、米国特許第3801338号、若しくは、英国特
許第1522501号や英国特許1522502号等)。
【0006】しかしながら、これらの凝結促進材を使用
したセメント・コンクリートの強度を増進する方法は、
強度発現性を増進させる効果を有するものの、セメント
・コンクリ−トの強度を飛躍的に向上させるものではな
かった。
【0007】本発明者は、種々努力を重ねた結果、特定
のセメント混和材を使用することにより、超高強度化が
実現できるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【0008】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、無水セ
ッコウと、ギ酸、酢酸、及び乳酸からなる群より選ばれ
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、それらとシリカ微粉末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。
【0009】以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【0010】本発明で使用する無水セッコウは特に限定
されるものではなく、天然に産出する天然無水セッコウ
や、半水セッコウ及び/又は二水セッコウを熱処理して
得られる無水セッコウの他、工業副産物として発生する
無水セッコウ等の使用が可能である。無水セッコウの粒
度は、ブレ−ン値で3,000cm2/g以上が好ましく、5,000c
m2/g以上がより好ましい。3,000cm2/g未満では十分な強
度発現性が得られない場合がある。
【0011】本発明で使用するギ酸、酢酸、及び乳酸か
らなる群より選ばれた一種又は二種以上(以下ギ酸類と
いう)は、一般に、オキシカルボン酸として総称される
有機化合物に属するが、例えば、コハク酸、リンゴ酸、
酒石酸、クエン酸、及びグルコン酸又はその塩のよう
に、使用すると本発明の効果を奏することができず、む
しろ、強い遅延性を示す他のオキシカルボン酸と効果を
異にするものである。本発明のギ酸類は、具体的には、
ギ酸、酢酸、及び乳酸、並びに、それらのナトリウム
塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、バリ
ウム塩、アルミニウム塩、亜鉛塩、及びアンモニウム塩
等の塩が挙げられる。
【0012】本発明で使用するシリカ微粉末とは、シリ
カ質を主成分とし潜在水硬性を有する物質の微粉末を総
称するものであり、特に限定されるものではないが、例
えば、シリカフュ−ム、シリカダスト、珪藻土、珪酸白
土、フライアッシュ、及び高炉スラグ等の微粉末が挙げ
られ、本発明ではこれらのうちの一種又は二種以上を使
用することが可能である。シリカ微粉末の粒度は、ブレ
−ン値で4,000cm2/g以上であり、6,000cm2/g以上が好ま
しく、8,000cm2/g以上がより好ましい。4,000cm2/g未満
では十分な強度発現性が得られない場合がある。
【0013】本発明のセメント混和材中の各成分の使用
量は特に限定されるものではないが、セメント混和材が
無水セッコウとギ酸類からなる場合の無水セッコウの使
用量は、セメント混和材100重量部中、50〜95重量部が
好ましく、70〜80重量部がより好ましく、ギ酸類の使用
量は、5〜50重量部が好ましく、20〜30重量部がより好
ましい。また、セメント混和材が、無水セッコウ、ギ酸
類、及びシリカ微粉末からなる場合の無水セッコウの使
用量は、セメント混和材100重量部中、20〜70重量部が
好ましく、30〜60重量部がより好ましく、ギ酸類の使用
量は、5〜30重量部が好ましく、10〜20重量部がより好
ましく、シリカ微粉末の使用量は、20〜70重量部が好ま
しく、30〜60重量部がより好ましい。各成分の使用量が
この範囲外では十分な強度発現性が得られない場合があ
る。
【0014】セメント混和材の使用量は特に限定される
ものではないが、セメント混和材が無水セッコウとギ酸
類とからなる場合、セメントとセメント混和材とからな
る結合材100重量部中、2〜10重量部が好ましく、3〜
7重量部がより好ましい。また、セメント混和材が無水
セッコウ、ギ酸類、及びシリカ微粉末からなる場合、結
合材100重量部中、3〜20重量部が好ましく、5〜15重
量部がより好ましい。セメント混和材の使用量がこの範
囲外では十分な強度増進効果が得られない場合がある。
【0015】ここでセメントとしては、普通、早強、及
び超早強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、高炉スラグやフライアッシュなどを
混合した各種混合セメント、中庸熱ポルトランドセメン
ト、並びに、ビ−ライトセメント等が挙げられる。
【0016】本発明のセメント混和材は、無水セッコウ
とギ酸類とを含有してなるものであり、あるいは、さら
にシリカ微粉末を含有してなるものであり、これを使用
することにより、セメント・コンクリ−トの強度を飛躍
的に増進させるものであるが、本発明では、セメント混
和材の他に、凝結促進材を併用することももちろん可能
である。
【0017】凝結促進材としては、例えば、アルミン酸
ナトリウムやアルミン酸カリウムなどのアルカリ金属ア
ルミン酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナ
トリウム、及び重炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩
類、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸カルシウム、
亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、及び亜硝酸カルシ
ウム等の硝酸塩類、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、二
水セッコウ、半水セッコウ、及び硫酸アルミニウム等の
無水セッコウ以外の無機硫酸塩、水酸化カルシウム、酸
化カルシウム、ミョウバン類、チオシアン酸塩、チオ硫
酸塩、並びに、トリエタノールアミン等のアミノアルコ
ール類等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上
を併用するは、本発明の効果をさらに助長するものであ
る。凝結促進材の使用量は、結合材100重量部に対し
て、3重量部以下が好ましく、0.1〜1重量部がより好
ましい。3重量部を越えて使用すると混練水の増加にと
もなう強度低下や作業性が悪化する場合がある。
【0018】本発明では、セメント、セメント混和材、
及び凝結促進材の他に、砂や砂利などの骨材、減水剤、
AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、AE
剤、増粘剤、セメント急硬材、セメント膨張材、防錆
剤、防凍剤、高分子エマルジョン、ベントナイトやモン
モリロナイト等の粘土鉱物、ゼオライト、ハイドロタル
サイト、及びハイドロカルマイト等のイオン交換体、無
機リン酸塩、並びに、ホウ酸等のうちの一種又は二種以
上を本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用する
ことが可能である。
【0019】本発明のセメント混和材及びセメント組成
物の混合装置としては、既存のいかなる撹拌装置も使用
可能であり、例えば、傾胴ミキサ−、オムニミキサ−、
V型ミキサ−、ヘンシェルミキサ−、及びナウタ−ミキ
サ−等が使用可能である。また、混合は、それぞれの材
料を施工時に混合してもよいし、あらかじめ一部を、あ
るいは全部を混合しておいても差し支えない。
【0020】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。
【0021】実施例1 無水セッコウとギ酸類Aを表1に示すように配合して調
製したセメント混和材を、セメントとセメント混和材と
からなる結合材100重量部中、5重量部配合して結合材
を調製した。コンクリ−ト中の各種材料の単位量が、結
合材450kg/m3、水160kg/m3、砂742kg/m3、及び砂利1,03
6kg/m3であるコンクリ−トを調製し、そのコンクリート
を用いて15φ×30cmの供試体を作製して各材齢における
圧縮強度の測定をJIS A 1108に準じて行った。結果を表
1に併記する。
【0022】<使用材料> 無水セッコウ:天然無水セッコウ、ブレ−ン値6,520cm2
/g ギ酸類A :ギ酸カルシウム、関東化学社製試薬1級 セメント :電気化学工業社製普通ポルトランドセメン
ト 砂 :新潟県姫川産、比重2.62 砂利 :新潟県姫川産、砕石、Gmax=20mm、比重
2.64 水 :水道水
【0023】
【表1】
【0024】実施例2 表2に示すように各種ギ酸類を使用したこと以外は実施
例1と同様に行った。結果を表2に併記する。比較のた
め、クエン酸を使用し同様に行った。結果を表2に併記
する。
【0025】<使用材料> ギ酸類B :ギ酸、関東化学社製試薬1級 ギ酸類C :ギ酸ナトリウム、関東化学社製試薬1級 ギ酸類D :ギ酸カリウム、関東化学社製試薬1級 ギ酸類E :乳酸、関東化学社製試薬1級 ギ酸類F :乳酸カルシウム、関東化学社製試薬1級 ギ酸類G :乳酸ナトリウム、関東化学社製試薬1級 ギ酸類H :乳酸カリウム、関東化学社製試薬1級 ギ酸類I :酢酸カルシウム、関東化学社製試薬1級 ギ酸類J :ギ酸類Aとギ酸類Fの等量混合物 ギ酸類K :ギ酸類A、ギ酸類F、及びギ酸類Jの等量
混合物 クエン酸 :関東化学社製試薬1級
【0026】
【表2】
【0027】実施例3 無水セッコウ75重量部とギ酸類A25重量部とを配合して
セメント混和材とし、結合材100重量部中のセメント混
和材を、表3に示すように配合したこと以外は実施例1
と同様に行った。結果を表3に併記する。
【0028】
【表3】
【0029】実施例4 結合材100重量部に対して表4に示すように凝結促進材
を併用したこと以外は実施例1と同様に行った。結果を
表4に併記する。
【0030】<使用材料> 凝結促進材a:硫酸アルミニウム、水沢化学工業社製粉
末硫酸バンド、Al2O317重量%、含水率43% 凝結促進材b:アルミン酸ナトリウム、関東化学社製試
薬1級 凝結促進材c:硝酸カルシウム、関東化学社製試薬1級 凝結促進材d:トリエタノールアミン、関東化学社製試
薬1級 凝結促進材e:チオシアン酸カルシウム、関東化学社製
試薬1級
【0031】
【表4】
【0032】実施例5 表5に示すように無水セッコウ、ギ酸類A、及びシリカ
フュームを配合してセメント混和材を調製し、結合材10
0重量部中のセメント混和材を10重量部としたこと以外
は実施例1と同様に行った。結果を表5に併記する。
【0033】
【表5】
【0034】実施例6 表6に示すようにギ酸類を使用したこと以外は実施例5
と同様に行った。結果を表6に併記する。
【0035】
【表6】
【0036】実施例7 無水セッコウ50重量部、ギ酸類A10重量部、及びシリカ
フュ−ム40重量部を配合してセメント混和材とし、結合
材100重量部中のセメント混和材を表5に示すように配
合したこと以外は実施例5と同様に行った。結果を表7
に併記する。
【0037】<使用材料> シリカフューム:市販品、ブレ−ン値8,740cm2/g
【0038】
【表7】
【0039】実施例8 結合材100重量部に対して表8に示すように凝結促進材
を併用したこと以外は実施例5と同様に行った。結果を
表8に併記する。
【0040】
【表8】
【0041】
【発明の効果】本発明のセメント混和材を使用すること
により、コンクリ−トの強度発現性を飛躍的に増進する
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C09K 17/06 C09K 17/06 P 17/10 17/10 P //(C04B 28/02 C04B 22:14 B 22:14 24:06 24:06 22:06 A 22:06 14:02 Z 14:02) 103:12 103:12 C09K 103:00 C09K 103:00 (56)参考文献 特開 平1−261254(JP,A) 特開 昭63−129051(JP,A) 特開 平1−230455(JP,A) 特開 昭59−131547(JP,A) 特開 昭59−73459(JP,A) 特開 昭59−69455(JP,A) 特開 昭54−8623(JP,A) 特開 昭51−67325(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 22/14 C04B 22/06 C04B 24/04 - 24/06 C04B 28/02 - 28/12 JICSTファイル(JOIS)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無水セッコウと、ギ酸、酢酸、及び乳酸
    からなる群より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。
  2. 【請求項2】 無水セッコウと、ギ酸、酢酸、及び乳酸
    からなる群より選ばれた一種又は二種以上と、シリカ微
    粉末とを含有してなるセメント混和材。
  3. 【請求項3】 セメントと、請求項1又は2記載のセメ
    ント混和材とを含有してなるセメント組成物。
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