JP3494246B2 - セメント組成物 - Google Patents

セメント組成物

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    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
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    • C04B2111/0075Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、主に、土木業界におい
て、特に、道路舗装において使用されるセメント組成物
に関する。 【0002】 【従来技術とその課題】従来、道路舗装に使用されるコ
ンクリートは、道路のわだち部分が溝になる、いわゆる
「わだち掘れ」により、車両走行の安全性の確保が妨げら
れる等の課題があった。 【0003】この「わだち掘れ」は、コンクリートの曲げ
抵抗性が大きいほど発生しにくく、コンクリートの曲げ
抵抗性を向上するために、コンクリートに鋼繊維を配合
した鋼繊維補強コンクリートが提案されている(小林一
輔著、「繊維補強コンクリート特性と応用」、昭和56年6
月 オーム社発行)。しかしながら、通常のコンクリー
トに鋼繊維を配合したものは、初期の強度発現性が悪い
という課題があった。 【0004】初期の強度発現性向上のために、特に、一
般に交通量の多い所などでの施工では、交通渋滞等の問
題から、早期開放を目的として、急硬性セメントを用い
た鋼繊維補強コンクリートの施工が増えてきている。し
かしながら、急硬性セメントを用いた鋼繊維補強コンク
リートは、作業時間が極めて短いため、生コン工場で混
練し、アジテーター車で施工現場まで運搬するような通
常のスタイルでの施工ができず、特殊な施工機械や装置
を使って、現場で混練する施工方法が必要となるため、
連続的な大量打設が不可能であり、工事費が大幅に増加
する等の課題があった。そのため、急硬性セメントを用
いた鋼繊維補強コンクリートは、例えば、高速道路のよ
うな特別な緊急工事等以外では普及していないのが現状
であった。 【0005】最近では、急硬性セメントを用いた鋼繊維
補強コンクリートのように数時間での道路開放を目的と
する急硬性コンクリートに代わって、1日で道路開放が
できる強度、例えば、20℃標準養生で曲げ強度40kgf/cm
2以上、圧縮強度300kgf/cm2以上が発現でき、急硬性コ
ンクリートのように、特別な施工機を使用することな
く、従来のように生コン工場で混練でき、アジテーター
車で施工現場まで運搬することが可能な超早強コンクリ
ートの要求が高まってきている。 【0006】一方、材令1日の圧縮強度が300kgf/cm2
上発現する超早強コンクリ−ト用のセメント組成物が提
案されている(特開平 4−160042号公報、特開平 5−904
5号公報等)。しかしながら、最近では、超早強コンクリ
−トの性能の向上はますます要求されており、例えば、
材令12時間程度で圧縮強度240kgf/cm2以上の実用強度を
発現する超早強コンクリ−トが要求されている。 【0007】本発明者は種々検討を重ねた結果、特定の
セメント組成物を使用することにより、生コン工場で混
練してアジテーター車で施工現場まで運搬することがで
き、曲げ抵抗性に富んだ超早強コンクリートが得られる
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、3CaO
・SiO含有量が60重量%以上でブレーン値が3 , 50
0〜7 , 000 cm /gのポルトランドセメント100重
量部、無水セッコウ1〜5重量部、無水物換算の硫酸ア
ルミニウム0.2〜3.0重量部、アルミン酸アルカリ
金属塩0.1〜0.8重量部、及びアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属の硝酸塩及び/又は亜硝酸塩0.5〜
5.0重量部、並びに鋼繊維と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】本発明で使用するポルトランドセメント
は、3CaO・SiO2含有量が60重量%以上のポルトランドセ
メントであり、66重量%以上が好ましく、通常は、市販
の早強ポルトランドセメントが使用可能である。3CaO・S
iO2含有量が60重量%未満では十分な初期強度が得られ
ない場合がある。本発明のポルトランドセメントのブレ
−ン値は、3,500〜7,000cm2/gが好ましく、4,000〜5,00
0cm2/gがより好ましい。3,500cm2/g未満では十分な初期
強度が得られない場合があり、7,000cm2/gを超えるとコ
ンクリ−トのスランプロスが大きくなる場合がある。 【0011】本発明で使用する無水セッコウは、無水物
であれば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2,500cm2/g以上が好まし
く、4,000cm2/g以上がより好ましい。2,500cm2/g未満で
は長期材令において未水和の残存セッコウによる膨張破
壊が発生する場合がある。無水セッコウの使用量は、ポ
ルトランドセメント100重量部に対して、1〜5重量部
であり、3〜4重量部が好ましい。1重量部未満では初
期強度の発現性が悪く、5重量部を超えると初期の強度
発現性が十分に得られない場合があり、長期材令におい
て未水和の残存セッコウによる膨張破壊が発生する場合
がある。 【0012】本発明で使用する硫酸アルミニウムは、通
常、0〜20モル前後の結合水を含有する塩であり、いず
れの量の結合水を含有する塩の使用も可能である。硫酸
アルミニウムの使用量は、ポルトランドセメント100重
量部に対して、無水物換算で0.2〜3.0重量部であり、1.
0〜2.0重量部が好ましい。0.2重量部未満では初期強度
の発現性が悪く、3.0重量部を超えると作業性が悪くな
る場合がある。 【0013】本発明で使用するアルミン酸アルカリ金属
塩は、使用量はわずかではあるが、初期、中期、及び長
期の強度発現性を向上させるために不可欠なものであ
る。成分的には特に限定されるものではなく、アルミン
酸ナトリウムやアルミン酸カリウムの使用が可能であ
り、そのうち、アルミン酸ナトリウムを使用することが
経済的に好ましい。アルミン酸アルカリ金属塩の使用量
は、ポルトランドセメント100重量部に対して、0.1〜0.
8重量部であり、0.3〜0.8重量部が好ましい。0.1重重量
部未満では十分な強度発現性が得られない場合があり、
0.8重量部を超えると作業性が悪くなる場合がある。 【0014】本発明で使用する硝酸塩類は、無水セッコ
ウ、硫酸アルミニウム、及びアルミン酸アルカリ金属塩
と併用することにより、材令1日までの強度を飛躍的に
発現させる相乗効果を発揮し、特に、材令12時間程度の
強度発現性に大きく影響を与えるものであり、ポルトラ
ンドセメントの水和を加速的に促す作用を有するもので
ある。成分的には特に限定されるものではないが、硝酸
塩や亜硝酸塩の一種又は二種以上からなるものが使用可
能であり、具体的には、硝酸塩や亜硝酸塩のアルカリ金
属塩やアルカリ土類金属塩が挙げられ、そのうち、ナト
リウム塩、カリウム塩、及びカルシウム塩の使用が経済
的に好ましい。硝酸塩類の使用量は、ポルトランドセメ
ント100重量部に対して、0.5〜5.0重量部が好ましく、
1.0〜3.0重量部がより好ましい。0.5重量部未満では初
期強度促進効果が十分に得られない場合があり、5.0重
量部を超えると作業性が悪くなる場合がある。 【0015】本発明で使用する鋼繊維とは、製造方法に
よって、カットワイヤー、せん断ファイバー、切削ファ
イバー、及びメルトエクストラクションファイバーの4
種類に分けられるが、本発明においては、いずれのファ
イバーも使用可能であり、市販品が容易に使用可能であ
る。鋼繊維の形状は、その使用条件によっても異なるの
で一義的に決定することはできないが、練り混ぜの過程
で分散不良のため発生するファイバーボールを生じるこ
とのない形状を選択することが必要である。一般に、繊
維長さが20〜80mm、アスペクト比50〜100程度の鋼繊維
の使用が好ましい。鋼繊維の使用量は、その種類によっ
ても異なるが、ポルトランドセメント、無水セッコウ、
硫酸アルミニウム、アルミン酸アルカリ金属塩、及び硝
酸塩類からなる結合材100重量部に対して、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
未満では鋼繊維による補強効果が十分でなく、25重量部
を超えるとファイバーボールが生じたり、ブリージング
が発生しやすくなる場合がある。 【0016】本発明のセメント組成物の混練に使用する
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。 【0017】本発明で使用する水量は、使用する材料の
種類や配合によって一義的に決定されるものではない
が、水/結合材比で25〜50重量%が好ましく、30〜40重
量%がより好ましい。25重量%未満では十分な作業性が
得られない場合があり、50重量%を超えると十分な強度
発現性が得られない場合がある。 【0018】本発明では、前記セメント組成物の他に、
砂や砂利などの骨材、凝結調整剤、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、水酸化ナトリウム等の可溶性アルカリ塩、酸化カル
シウムや水酸化カルシウムなどのカルシウム化合物、硫
酸アルカリ金属塩、亜硫酸アルカリ金属塩、及び重亜硫
酸アルカリ金属塩等の硫酸塩、無機リン酸塩、ホウ酸、
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、並びに、高分子エマルジョン等の内の
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】 【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。 【0020】実施例1 表1に示すようにセメント100重量部、無水セッコウ4
重量部、無水物換算の硫酸アルミニウム1重量部、アル
ミン酸アルカリ塩A0.5重量部、及び硝酸塩類a2重量
部を配合した結合材を使用し、コンクリート中の単位量
を、結合材500kg/m3、鋼繊維100kg/m3(結合材100重量部
に対して20重量部)、水191kg/m3、細骨材900kg/m3、及
び粗骨材689kg/m3とし、鋼繊維を配合したコンクリート
を調製し、圧縮強度の測定を行った。結果を表1に併記
する。 【0021】<使用材料> セメントα:電気化学工業社製早強ポルトランドセメン
ト、3CaO・SiO2含有量66重量%、ブレ−ン値4,460cm2/g セメントβ:電気化学工業社製の早強ポルトランドセメ
ント54重量部と普通ポルトランドセメント46重量部の混
合品、3CaO・SiO2含有量60重量%、ブレーン値3,870cm2/
g セメントγ:電気化学工業社製普通ポルトランドセメン
ト、3CaO・SiO2含有量53重量%、ブレ−ン値3,340cm2/g 無水セッコウ:天然無水セッコウ、ブレーン値4,120cm2
/g 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% アルミン酸アルカリ塩A:アルミン酸ナトリウム、試薬
1級、ブレーン値3,690cm2/g 硝酸塩類a:試薬1級硝酸カルシウム 鋼繊維 :神戸製鋼社製商品名「シンコーファイバ
ー」、6φ×30mm 細骨材 :新潟県姫川産川砂、比重2.62 粗骨材 :新潟県姫川産川砂利、Gmax=20mm、比重2.
67 水 :水道水 【0022】<試験方法> 圧縮強度 :15φ×30cmの供試体を作製して測定 【0023】 【表1】 【0024】実施例2 セメントαを使用し、無水セッコウの使用量を表2に示
すように変化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。 【0025】 【表2】 【0026】実施例3 セメントαを使用し、無水物換算の硫酸アルミニウムの
使用量を表3に示すように変化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。 【0027】 【表3】 【0028】実施例4 セメントαを使用し、アルミン酸アルカリ金属塩の種類
と使用量を表4に示すように変化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。 【0029】<使用材料> アルミン酸アルカリ金属塩B:アルミン酸カリウム(三
水和物)、試薬1級、ブレーン値3,300cm2/g 【0030】 【表4】 【0031】実施例5 セメントαとアルミン酸アルカリ金属塩Aを使用し、硝
酸塩類の種類と使用量を表5に示すように変化したこと
以外は実施例1と同様に行った。結果を表5に併記す
る。 【0032】<使用材料> 硝酸塩類b:試薬1級亜硝酸カルシウム 硝酸塩類c:試薬1級硝酸ナトリウム 硝酸塩類d:試薬1級亜硝酸ナトリウム 硝酸塩類e:硝酸塩類aと硝酸塩類bを等量混合したも
の 【0033】 【表5】 【0034】実施例6 セメントαを使用し、鋼繊維の使用量を表6に示すよう
に変化したこと以外は実施例1と同様に行い、曲げ強度
の測定を行った。結果を表6に併記する。 【0035】<試験方法> 曲げ強度 :15×15×55cmの供試体を作製し、JIS A 11
06に準じて測定 【0036】 【表6】 【0037】 【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、初期、中期、及び長期の圧縮強度や曲げ強度の
発現性が良好であり、かつ、1日で開放可能な道路舗装
コンクリートが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C04B 22/14 C04B 22/14 B // C04B 103:14 103:14 (56)参考文献 特開 平4−160042(JP,A) 特開 平4−362053(JP,A) 特開 平7−257955(JP,A) 特開 平8−59319(JP,A) 特開 平7−247153(JP,A) 特開 平8−165154(JP,A) 特公 昭55−11630(JP,B2) 小林一輔他,最新コンクリート技術選 書9巻、繊維補強コンクリート・ポリマ ーコンクリート,山海堂,1980年 4月 30日,p.23−25,60−71 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 2/00 - 32/02

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 3CaO・SiO含有量が60重量%以上
    ブレーン値が3 , 500〜7 , 000 cm /gのポルトラン
    ドセメント100重量部、無水セッコウ1〜5重量部、
    無水物換算の硫酸アルミニウム0.2〜3.0重量部、
    アルミン酸アルカリ金属塩0.1〜0.8重量部、及び
    アルカリ金属又はアルカリ土類金属の硝酸塩及び/又は
    亜硝酸塩0.5〜5.0重量部、並びに鋼繊維とを含有
    してなるセメント組成物。
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小林一輔他,最新コンクリート技術選書9巻、繊維補強コンクリート・ポリマーコンクリート,山海堂,1980年 4月30日,p.23−25,60−71

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