JP3367576B2 - セメントの水和熱発生時間調整材及びセメント組成物 - Google Patents

セメントの水和熱発生時間調整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
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/20Retarders
    • C04B2103/22Set retarders

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・建築業界
において使用されるセメントの水和熱発生時間調整材及
びセメント組成物に関する。 【0002】 【従来技術とその課題】従来、コンクリ−トに打ち継ぎ
コンクリ−トを打ち継いで構造物を構築する場合、当然
のことながら、コンクリ−トを打設する時間差によっ
て、水和熱発生時間が異なるため、打ち継ぎ部分のコン
クリ−トの水和熱発生量が不均一となり、いわゆるコ−
ルドジョイントと呼ばれるひびわれが発生する。 【0003】このコ−ルドジョイントを防止する方法と
して、セメントの凝結遅延剤をコンクリ−トに添加し
て、打ち継ぎコンクリ−トと被打ち継ぎコンクリ−トの
凝結硬化時間が同程度になるようにして打ち継ぐ方法が
提案されている(特開昭48−66618号公報)。 【0004】しかしながら、従来のセメントの凝結遅延
剤は、セメントの水和熱発生時間のみならず硬化速度ま
で遅延し、場合によっては硬化不良をおこし、強度発現
性が低下する等の課題を有していた。 【0005】本発明者は、前記課題を解決すべく、種々
検討を重ねた結果、特定の成分を使用することにより、
セメントの水和熱発生時間だけを遅延し、硬化速度には
ほとんど影響を与えないコンクリ−トが得られるとの知
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、セメン
トとセメントの水和熱発生時間調整材とを含有してなる
セメント組成物であって、水和熱発生時間調整材が、ア
ルミノケイ酸カルシウム75〜95重量部と、無水セッコウ
5〜25重量部とを含有してなり、該セメント組成物100
重量部中、2〜10重量部であることを特徴とするセメン
ト組成物である。 【0007】以下、本発明をさらに詳しく説明する。 【0008】本発明で使用するアルミノケイ酸カルシウ
ム(以下CASという)は、その組成領域として、CaO30
〜60重量%、Al2O320〜60重量%、及びSiO25〜25重量
%が好ましく、CaO30〜55重量%、Al2O330〜60重量%、
及びSiO210〜20重量%がより好ましい。CaOが30重量%
未満又はAl2O3が60重量%を超えると強度発現性が悪く
なる場合があり、CaOが60重量%を超えるかAl2O3が20重
量%未満であると、十分な水和熱発生時間の遅延効果が
得られない場合がある。また、SiO2が5重量%未満であ
ると十分な水和熱発生時間の遅延効果が得られない場合
があり、25重量%を超えると強度発現性が悪くなる場合
がある。また、他の成分又は不純物の存在も特に限定さ
れるものではない。例えば、他の成分として、フッ素成
分、Fe2O3、TiO2、MgO、及びSO3等の混入が予想される
が、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に考
慮する必要はない。また、CAS製造の際に、一般的な
ガラスの融剤であるNaNO3やKNO3などの硝酸アルカリ、
フッ化カルシウム、及びホウ砂等を加えることは、CA
Sの融点を下げることから好ましい。 【0009】本発明のCASは、結晶質、非晶質を問わ
ずいずれも使用可能であるが、非晶質を使用すること
が、水和熱発生時間だけを調整(遅延)するという本発明
の効果が大となるので好ましい。なお、全てが非晶質で
ある必要はなく、例えば、顕微鏡測定から求められるガ
ラス化率が50%以上であることが好ましく、70%以上が
より好ましく、80%以上が最も好ましい。50%未満では
初期強度が小さくなる傾向がある。 【0010】なお、ガラス化率(X)は、例えば、本発明
においては、CASを、1,000℃で2時間加熱し、その
後、5℃/分の冷却速度で徐冷し、粉末X線回折法によ
り求めた結晶鉱物のメインピークの面積S0とCAS中の
結晶のメインピークの面積Sから数1に従って算出し
た。 【0011】 【数1】 【0012】本発明のCASは、例えば、平均的な化学
組成が、CaO40〜43重量%、MgO5〜8重量%、Al2O313
〜15重量%、及びSiO231〜35重量%である冶金や金属製
練などで副生する高炉水砕スラグの組成とは全く異なる
ものである。また、CASは、アルミナセメントの組成
とは全く異なるものである。即ち、通常のアルミナセメ
ントのSiO2量は5重量%未満であり、ガラス化率は25%
を越えることはない〔笠井順一、コンクリート工学、第
22巻、第8号、第67頁(1984)や1964年、ロンドン市アカ
デミック プレス インコーポレーテッドリミテッド発
行、H.F.W.Taylor著、ザ ケミストリー オブ セメン
ト(The Chemistry of Cement)、第2巻、第16頁な
ど〕。 【0013】本発明のCAS製造用原料としては、CaO
質原料、Al2O3質原料、及びSiO2質原料が挙げられる。C
aO質原料としては、生石灰、消石灰、及び石灰石等が、
また、Al2O3質原料としては、アルミナ、ボーキサイ
ト、粘土、及びアルミ残灰等が、さらには、SiO2質原料
としては、ケイ砂、白土、及びケイ藻土等が使用可能で
ある。また、比較的安価な高炉スラグに、CaO質原料とA
l2O3質原料を補うことも可能である。 【0014】本発明のCASは、以上のCaO質原料、Al2
O3質原料、及びSiO2質原料を所定の割合で配合し、直接
通電式溶融炉や高周波炉などを用いて溶融し、得られた
溶融体を圧縮空気や高圧水により吹飛ばす方法、あるい
は、水中に流し込む方法などにより製造される。さらに
は、ロータリーキルンで溶融し、急冷することによって
も製造することも可能である。 【0015】本発明のCASの粒度は、特に限定される
ものではないが、ブレ−ン値で1,500〜8,000cm2/gが好
ましい。1,500cm2/g未満では水和熱発生時間の遅延効果
が十分に得られない場合があり、8,000cm2/gを超えると
これを用いたコンクリ−トの流動性が低下する傾向があ
る。 【0016】本発明の無水セッコウは、例えば、天然に
産出する天然無水セッコウの他、半水セッコウや2水セ
ッコウを熱処理して脱水した無水セッコウや、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特に制限されるものではないが、
ブレ−ン値で2,500〜9,000cm2/gが好ましい。2,500cm2/
g未満では長期耐久性が悪くなる場合があり、9,000cm2/
gを超えると十分な凝結遅延性が得られない場合があ
る。無水セッコウの使用量は、CASと無水セッコウか
らなるセメントの水和熱発生時間調整材(以下調整材と
いう)100重量部中、5〜25重量部が好ましく、10〜20重
量部がより好ましい。5重量部未満では十分な水和熱発
生時間の遅延効果や強度発現性が得られない場合があ
り、25重量部を超えると十分な水和熱発生時間の遅延効
果が得られない場合がある。 【0017】本発明では、CASと無水セッコウの混合
物を調整材として使用する。 【0018】調整材の粒度は、使用する目的や用途に依
存するため、特に限定されるものではないが、通常、ブ
レ−ン値で1,500〜8,000cm2/gが好ましい。1,500cm2/g
未満では強度発現性が低下するおそれがあり、8,000cm2
/gを超えると十分な作業時間が得られない場合がある。
本発明の調整材の使用量は、セメントと調整材からなる
セメント組成物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。2重量部未満では水
和熱発生時間の遅延効果が十分ではなく、10重量部を越
えると強度発現性が悪くなる場合がある。 【0019】ここで、セメントとは、特に制限されるも
のではなく、通常使用されている普通・早強・超早強等
の各種ポルトランドセメントや、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、さらには、ポルトランドセ
メントに膨張材を混合した膨張セメントや、アルミナセ
メント、中庸熱セメント、白色セメント、及びコロイド
セメント等の特殊セメント等が挙げられる。また、ポル
トランドセメントの鉱物組成を改良し、ビーライト含有
量を50%程度以上とした、いわゆる、ビーライトセメン
ト等の使用も可能である。 【0020】本発明では、セメントと調整材の他に、け
い砂、天然砂、及び砂利等の骨材、減水剤、高性能減水
剤、AE剤、AE減水剤、高性能AE減水剤、増粘剤、
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、硫酸アルミニウムや硫酸ナトリウム等の無機硫酸
塩、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。 【0021】本発明のセメント混和材及びセメント組成
物の混合装置は、特に制限されるものではなく、例え
ば、傾胴ミキサー、千代田技研工業社製オムニミキサ
ー、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の使用が可能であ
り、生コンプラントで急硬材を含有する鋼繊維補強コン
クリートを製造し、現場へ運搬し、使用することも可能
である。また、各材料の混合方法は特に制限されるもの
ではなく、各々の材料を施工時に混合してもよく、あら
かじめ一部もしくは全部を混合しても差支えない。 【0022】本発明のセメント組成物の養生方法は、特
に限定されるものではなく、一般に行われる養生方法が
適用可能である。 【0023】 【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。 【0024】実施例1 CaO質原料、Al2O3質原料、及びSiO2質原料を所定量混合
し、1,600℃の電気炉で溶融した溶融物を、高圧空気法
で急冷してCASクリンカーを得た。得られたクリンカ
−を粉砕し、ブレ−ン値で4,000±200cm2/gに調整して
非晶質CASを得た。この非晶質CASと無水セッコウ
を表1に示すように配合して調整材とし、この調整材5
重量部と、セメント95重量部とを配合して結合材とし
た。そして、各単位量が、結合材300kg/m3、細骨材765k
g/m3、粗骨材1,056kg/m3、及び水147kg/m3で、練り上が
り温度20℃のコンクリ−トを調整した。このコンクリー
トの各材令における圧縮強度と発熱時間を測定した。結
果を表1に併記する。比較のため、従来の凝結遅延剤
を、セメントと凝結遅延剤の合計100重量部中0.5重量部
使用してセメントの凝結を遅延させた。結果を表1に併
記する。 【0025】<使用材料> CaO質原料 :和光純薬工業社製試薬1級酸化カルシウム Al2O3質原料:和光純薬工業社製試薬1級酸化アルミニ
ウム SiO2質原料:和光純薬工業社製試薬1級酸化ケイ素 CAS :化学分析により求めたCaO50重量%、Al2O3
40重量%、及びSiO210重量% 無水セッコウ:天然無水セッコウ セメント :電気化学工業社製普通ポルトランドセメン
ト 細骨材 :新潟県姫川産川砂、5mm下 粗骨材 :新潟県姫川産川砂利、Gmax =25mm 水 :水道水 凝結遅延剤:日澱化学工業社製デキストリン 【0026】<測定方法> 圧縮強度 :10φ×20cmの供試体を作製して測定 発熱時間 :コンクリ−ト3.5リットルを高さ30cm、内
径13cm、厚さ10cmの発泡スチロ−ル製円筒容器に入れ、
20℃恒温室内で養生した時のコンクリ−ト中心部温度を
熱電対で測定し、練り上がり温度から5℃上昇した時の
時間とコンクリ−トの温度が最高温度となった時間を測
定。 【0027】 【表1】【0028】実施例2 非晶質CAS85重量部と無水セッコウ15重量部を配合し
て調整材とし、この調整材を、表2に示すようにセメン
トと配合して結合材と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。 【0029】 【表2】 【0030】 【発明の効果】本発明のセメント組成物を使用すること
により、コ−ルドジョイントの防止に効果の大きい被打
ち継ぎコンクリ−トが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C04B 22:08 C04B 14:02 Z 14:02 24:38 Z 24:38) 103:00 103:00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 セメントとセメントの水和熱発生時間調
    整材とを含有してなるセメント組成物であって、水和熱
    発生時間調整材が、アルミノケイ酸カルシウム75〜95重
    量部と、無水セッコウ5〜25重量部とを含有してなり、
    該セメント組成物100重量部中、2〜10重量部であるこ
    とを特徴とするセメント組成物。
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