JP4549558B2

JP4549558B2 - 高耐久性セメント組成物

Info

Publication number: JP4549558B2
Application number: JP2001065682A
Authority: JP
Inventors: 省二城國; 康一鳥居南
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2021-03-08
Also published as: JP2002265241A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブリーディングが小さく、かつ、発熱も小さく、さらには強度発現性が良好であるようなコンクリートを製造できる高耐久性セメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンクリートは土木・建築資材として大量に使用されている。
近年、ポルトランドセメントの品質の向上（特に、強度発現性の向上）に相俟って、例えば、設計基準強度が30N/mm²を超えるコンクリートであっても、単位セメント量が300kg/m³未満であるような単位セメント量が少ないコンクリート（以降、低セメント量コンクリートと称す）の使用が増大してきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記低セメント量コンクリートにおいては、単位セメント量が少ないためブリーディングが大きくなり、コンクリート中に欠陥を生じさせやすく耐久性が低下する、という問題がある。例えば、現状の普通ポルトランドセメント（ブレーン比表面積が3300cm²/g）を使用し、単位セメント量が284kg/m³、水／セメント比が60.9質量％、細骨材率が48％であるコンクリートではブリーディング率が13.9％と大きくなる（表３、比較例２参照）。
また、上記低セメント量コンクリートにおいては、長期強度の伸びが低い（表３、比較例２参照）、という問題もある。
【０００４】
一方、単位セメント量を多くしたコンクリートでは、ブリーディングは小さくなるのではあるが、セメントの水和熱による発熱が大きくなり温度応力が発生しやすくなる、という問題がある。また、水和熱による発熱が大きくなると長期強度の伸びが小さくなるという問題もある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を鑑み、ブリーディングが小さく、かつ、発熱も小さく、さらには初期から長期に渡っての強度発現性が良好であるコンクリートを製造できる高耐久性セメント組成物に関して鋭意研究した結果、
特定のブレーン比表面積のセメント粉末と、特定のブレーン比表面積の石灰石粉末及び／又はスラグ粉末とを組み合わせて特定のブレーン比表面積に調整することによって、ブリーディングが小さく、かつ、発熱も小さく、さらには初期から長期に渡っての強度発現性が良好であるコンクリートを製造できる高耐久性セメント組成物が得られることを見いだし、本発明を完成させたものである。
【０００６】
即ち、本発明は、（Ａ）ポルトランドセメントクリンカに、総SO₃量が1.0〜4.0質量％となるように石膏を混合して粉砕するか／又は互いに分離粉砕した後混合したブレーン比表面積1500〜3000cm²/gのセメント粉末と、（Ｂ）ブレーン比表面積4000〜15000cm²/gの石灰石粉末及び／又はスラグ粉末とのみからなる高耐久性セメント組成物であって、前記高耐久性セメント組成物のブレーン比表面積が2800〜4800cm²/gであることを特徴とする高耐久性セメント組成物である（請求項１）。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の高耐久性セメント組成物は、（Ａ）ポルトランドセメントクリンカに、総SO₃量が1.0〜4.0質量％となるように石膏を混合して粉砕するか／又は互いに分離粉砕した後混合したブレーン比表面積1500〜3000cm²/gのセメント粉末、を含むものである。
ポルトランドセメントクリンカとしては、普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩、低熱ポルトランドセメントクリンカが挙げられる。石膏としては、２水、半水、無水石膏又はこれらの混合物が挙げられる。
上記セメント粉末のブレーン比表面積が1500cm²/g未満では、コンクリートの強度発現性が低下するので好ましくない。セメント粉末のブレーン比表面積が3000cm²/gを超えると、コンクリートの発熱が増大したり、長期強度の伸びが低下するので好ましくない。
なお、本発明においてセメント粉末のブレーン比表面積は、該セメント粉末を調製する際の粉砕の手間などの観点から、1500〜2500cm²/gであることが好ましい。
【０００８】
上記セメント粉末において、ポルトランドセメントクリンカと石膏は、混合してから同時に粉砕したものでもよいし、互いに分離粉砕した後混合したものでもよい。該セメント粉末の生産性の観点からは、ポルトランドセメントクリンカに石膏を混合して粉砕するのが好ましい。粉砕に用いる装置は、特に限定されず、従来よりポルトランドセメントクリンカの粉砕に用いられているボールミル等を用いることができる。
【０００９】
上記セメント粉末の総SO₃量は1.0〜4.0質量％である。総SO₃量が1.0質量％未満では、コンクリートが急結するなどの異常凝結が生じることがあり好ましくない。一方、総SO₃量が4.0質量％を超えると、コンクリートの強度発現性が低下したり、硬化後の寸法安定性が低下するので好ましくない。
セメント粉末中の好ましい総SO₃量は、1.5〜3.0質量％である。
【００１０】
本発明の高耐久性セメント組成物は、上記（Ａ）セメント粉末に加えて、（Ｂ）ブレーン比表面積4000〜15000cm²/gの石灰石粉末及び／又はスラグ粉末、を含むものである。
石灰石粉末及び／又はスラグ粉末のブレーン比表面積が4000cm²/g未満では、コンクリートのブリーディングが大きくなるので好ましくない。石灰石粉末及び／又はスラグ粉末のブレーン比表面積が15000cm²/gを超えるものでは、該粉末の製造の際の粉砕に手間がかかり実用的ではない。
なお、本発明において石灰石粉末及び／又はスラグ粉末のブレーン比表面積は、該石灰石粉末及び／又はスラグ粉末の粉砕の手間などの観点から、4000〜10000cm²/gであることが好ましい。
【００１１】
本発明の高耐久性セメント組成物は、上記（Ａ）セメント粉末と、（Ｂ）石灰石粉末及び／又はスラグ粉末、を含むものであり、ブレーン比表面積が2800〜4800cm²/gに調整されたものある。
高耐久性セメント組成物のブレーン比表面積が2800cm²/g未満では、コンクリートのブリーディングが大きくなるので好ましくない。高耐久性セメント組成物のブレーン比表面積が4800cm²/gを超えると、コンクリートの発熱が増大したり、長期強度の伸びが低下するので好ましくない。
なお、本発明において高耐久性セメント組成物のブレーン比表面積は、コンクリートのブリーディング、発熱、さらに強度発現性などから、3000〜4500cm²/gであることが好ましい。
【００１２】
本発明の高耐久性セメント組成物において、（Ａ）セメント粉末と（Ｂ）石灰石粉末及び／又はスラグ粉末の割合は、コンクリートのブリーディングや強度発現性などから、（Ａ）セメント粉末100質量部に対して、（Ｂ）石灰石粉末及び／又はスラグ粉末5〜30質量部であることが好ましい。
【００１３】
本発明の高耐久性セメント組成物は、モルタルやコンクリートなどの状態で使用される。減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤（ＡＥ減水剤・高性能減水剤・高性能ＡＥ減水剤も含む）が使用できる。
骨材としては、従来よりモルタル、コンクリートの製造に使用されている細・粗骨材、すなわち、川砂、山砂、海砂、砕砂等や、川砂利、山砂利、海砂利、砕石等を使用することができる。
また、必要に応じて、支障のない範囲内で、空気連行剤、消泡剤等を添加することができる。
【００１４】
本発明の高耐久性セメント組成物を用いてモルタルやコンクリートなどを製造する方法は特に限定するものではなく、例えば、
１）（Ａ）セメント粉末と（Ｂ）石灰石粉末及び／又はスラグ粉末を混合しておき、該混合物を他の材料とともにミキサに投入して、モルタルやコンクリートなどを製造してもよいし、
２）（Ａ）セメント粉末と、（Ｂ）石灰石粉末及び／又はスラグ粉末を、他の材料とともにミキサに投入して、モルタルやコンクリートなどを製造してもよい。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
１．高耐久性セメント組成物用原料
高耐久性セメント組成物用原料として、以下に示す材料を使用した。
１）セメント粉末Ａ；普通ポルトランドセメントクリンカと２水石膏の混合粉砕物（総SO₃量:2.2質量％、ブレーン比表面積:2870cm²/g）
２）セメント粉末Ｂ；普通ポルトランドセメントクリンカと２水石膏の混合粉砕物（総SO₃量:2.2質量％、ブレーン比表面積:2230cm²/g）
３）セメント粉末Ｃ；市販普通ポルトランドセメント（総SO₃量:2.2質量％、ブレーン比表面積:3300cm²/g）
４）石灰石粉末Ａ；ブレーン比表面積:8000cm²/g
５）石灰石粉末Ｂ；ブレーン比表面積:10000cm²/g
６）スラグ粉末；ブレーン比表面積:10000cm²/g
【００１６】
上記原料を用いて表１に示す割合で混合し、高耐久性セメント組成物を調製した。高耐久性セメント組成物のブレーン比表面積を表１に併記する。
【００１７】
【表１】

【００１８】
２．セメント以外の材料
以下の材料を使用した。
１）細骨材；北九州産砕砂（粗粒率2.95）と長崎産海砂（粗粒率2.37）の６：４（重量比）の混合物
２）粗骨材；北九州産砕石（粗粒率6.64）
３）水；水道水
４）減水剤；ポゾリスNO.70（（株）エヌエムビー製）
５）空気連行剤；303A（（株）エヌエムビー製）
【００１９】
表１に示す高耐久性セメント組成物と、上記各材料を表２に示す配合割合で二軸練りミキサに投入して混練し、コンクリートを調製した。
なお、各コンクリートのスランプは12.0±1.5cmであった。また、空気量は4.5±1.0％であった。
【００２０】
【表２】

【００２１】
表２の各コンクリートに対して、以下の１）〜５）の特性を測定した。
１）ブリーディング率
「JIS A 1123（コンクリートのブリーディング試験方法）」に準じて測定した。
２）凝結時間
「JIS A 6201 付属書１（プロクター貫入抵抗試験）」に準じて、始発及び終結時間を測定した。
３）圧縮強度
標準養生した硬化体（φ10×20cm）の材令１、７、28日、365日の圧縮強度を「JIS A 1108（コンクリートの圧縮強度試験方法）」に準じて測定した。
４）透水試験
水圧５kgf/m²、載荷期間７日間の条件で、インプット法により拡散係数を測定した。
５）断熱温度上昇試験
空気循環式断熱温度上昇試験装置を用いて、終局断熱温度上昇量（Ｋ）と温度上昇速度に関する定数（α）を求めた。
それらの結果を表３、表４に示す。
【００２２】
【表３】

【００２３】
【表４】

【００２４】
表３及び表４より、本発明で規定する高耐久性セメント組成物を用いたコンクリート（実施例１〜４）では、ブリーディングが小さく、また、発熱も小さかった。さらには強度発現性も良好であり、耐久性も優れていた。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高耐久性セメント組成物を用いることによって、ブリーディングが小さく、かつ、発熱も小さく、さらには初期から長期に渡って強度発現性が良好であるコンクリートを製造することができる。

Claims

（Ａ）ポルトランドセメントクリンカに、総SO₃量が1.0〜4.0質量％となるように石膏を混合して粉砕するか／又は互いに分離粉砕した後混合したブレーン比表面積1500〜3000cm²/gのセメント粉末と、（Ｂ）ブレーン比表面積4000〜15000cm²/gの石灰石粉末及び／又はスラグ粉末とのみからなる高耐久性セメント組成物であって、前記高耐久性セメント組成物のブレーン比表面積が2800〜4800cm²/gであることを特徴とする高耐久性セメント組成物。
上記セメント粉末のブレーン比表面積が1500〜2500cm²/gである請求項１記載の高耐久性セメント組成物。
上記石灰石粉末及び／又はスラグ粉末のブレーン比表面積が4000〜10000cm²/gである請求項１又は２記載の高耐久性セメント組成物。