JP5107557B2 - セメント組成物 - Google Patents
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Description
しかしながら、これら水中不分離性混和剤、水溶性高分子、及び高分子化合物は、セメント粒子に吸着するもので、凝結遅延性が大きく、遅延性の少ないものでも、併用する化学混和剤により凝結遅延が生じるという課題があった。
また、清酒のろ過助剤としても使用されている。
さらに、建築物の外壁材や内壁材等に使用される珪酸カルシウム硬化体製造にミクロフィブリル化セルロースを用い、スラリーの水/固体比が高いときに沈下を防ぐことは公知である(特許文献2参照)。
しかしながら、いずれも、セメントコンクリートを増粘させるために微小フィビリル化セルロースを用いるものではない。
本発明で使用する部は特に規定のない限り質量基準である。
また、本発明におけるセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、又はコンクリートを総称するものである。
CASガラスは、例えば、溶融体を圧縮空気や高圧水等により急冷することによって得られるガラス質である。
CASガラス中のCaO、Al2O3、及びSiO2の割合は特に限定されるものではないが、CaO 30〜60部、Al2O3 20〜60部、及びSiO25〜25部が好ましく、CaO 30〜55部、Al2O3 30〜60部、及びSiO2 10〜20部がより好ましい。CaOが30部未満、あるいは、Al2O3が60部を超えると急硬性が劣る場合があり、CaOが60部を超えるか、あるいは、Al2O3が20部未満では凝結遅延剤を多量に併用しても瞬結する場合がある。また、SiO2が5部未満では長期的な強度の伸びが期待できない場合があり、25部を超えると初期強度が小さい場合がある。
また、CASガラス中のガラス質は80%以上が、強度発現性が良好であることから好ましい。
CASガラスの粒度は、ブレーン比表面積値(以下、ブレーン値という)で3,000cm2/g以上が好ましく、4,000cm2/g以上がより好ましい。3,000cm2/g未満では急硬性や初期強度発現性が低下する場合がある。
石膏の粒度は、ブレーン値で3,000cm2/g以上が好ましく、4,000〜7,000cm2/gがより好ましい。3,000cm2/g未満では初期強度発現性が低下する場合がある。
石膏の使用量は、CASガラスと石膏からなる急硬成分100部中、30〜80部が好ましく、35〜70部がより好ましい。30部未満では長期強度発現性が低下する場合があり、80部を超えると初期強度発現性が低下する場合がある。
凝結遅延剤としては、有機酸類やアルカリ金属炭酸塩類等が挙げられる。これらの中では、硬化時間をコントロールでき、硬化後の強度発現性が良好な点で、有機酸類とアルカリ金属炭酸塩類を併用することが好ましい。
繊維物質の繊維太さは、0.01〜0.3μmが好ましい。0.01μm未満では、製造上の機械的エネルギーが大きくなり不経済であり、0.3μmを超えると増粘性が得られない場合がある。
本発明では繊維物質を、通常、水に分散して使用する。
繊維物質を、水に均一に分散させるためにホモディスパーなどを用いて強力に撹拌することが好ましい。
亜硝酸リチウムの使用量は、急硬セメント100部に対して、0.1〜3部が好ましく、0.5〜2部がより好ましい。0.1部未満ではアルカリ骨材反応の抑制効果が小さい場合があり、3部を超えても使用量に対するアルカリ骨材反応の抑制性効果が得られず不経済の場合がある。
骨材としては、天然砂、珪砂、及び石灰砂等が挙げられる。
また、モース硬度4以上の硬質陶器、硬質磁器、金属、天然又は人工のコランダム(鋼玉)、エメリー、正長石、溶融石英、黄玉、溶融アルミナ、及び溶融ジルコニアなどが挙げられ、モース硬度5.5以上のものも使用可能である。
骨材の使用量は、急硬セメント100部に対して、5〜300部が好ましく、10〜200部がより好ましい。5部未満では所定の強度が得にくく、耐力が得られない場合があり、300部を超えると施工がしにくく、所定の構造物が得られない場合がある。
本発明で使用するガラス破砕物としては、産業廃棄物である廃ガラス、ガラス管等、通常のガラスの破砕物等が挙げられ、最大寸法は、骨材と同様5mm以下のものが通常使用され、1.2mm以下のものがより好ましい。
ガラス破砕物の使用量は、急硬セメント100部に対して、200部以下が好ましく、150部以下がより好ましい。200部を超えると施工時のワーカビリティーが得られない場合がある。
水・急硬セメント比(W/P)は、繊維物質を分散させる水も含め、15〜300%が好ましく、20〜150%がより好ましい。15%未満ではセメントの粘性が大きくなり、作業性や施工性が低下する場合があり、300%を超えると分離が大きくなる場合がある。
減水剤とは、流動性を得るものであり、液体や粉体いずれも使用でき、具体的には、リグニンスルホン酸塩やその誘導体、高性能減水剤等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。水・急硬セメント比が小さい場合は、流動性が大きく、減水性が高い高性能減水剤の使用が好ましい。
急硬セメント100部に対して、表1に示す量の繊維物質を水42部に均一に分散させた増粘性物質を調製して粘度を測定した。調製した増粘性物質と、セメントα80部、CASガラス10部、及び石膏10部からなる急硬セメント100部と、凝結遅延剤1.5部と、骨材200部とを使用し、JIS R 5201 セメントの物理試験方法に準拠して、練り混ぜ、供試体を作製し、ブリーディング率と圧縮強度を測定した。結果を表1に併記する。
また、比較のため各種増粘材料を水42部に分散させて粘度を測定し、同様に実験を行った。その結果を表1に併記する。
セメントα:普通ポルトランドセメント、3種混合品、ブレーン値3,490cm2/g、密度3.15g/cm3
CASガラス:CaO/Al2O3/SiO2=50/45/10、ガラス化率100%、ブレーン値4,800cm2/g
石膏 :無水セッコウの粉砕品、ブレーン値4,800cm2/g
凝結遅延剤:クエン酸/炭酸カリウム重量比3/7の混合物
繊維物質A:ミクロフィブリル化したパルプ繊維、繊維太さ0.02μm
増粘材料B:高吸水性樹脂、高重合度ポリアクリル酸ナトリウム架橋体、平均粒径150μm
増粘材料C:メチルセルロースエーテル、粘度グレード8000
増粘材料D:ポリエチレンオキサイド、平均分子量300万
骨材 :姫川産、5mm下品
水 :水道水
粘度 :B型粘度計を使用し、20℃、20RPM、回転開始30秒後測定
ブリーディング率:PCグラウトのブリーディング率および膨張率試験方法(容器方法)(JSCE-F533-1999)に準拠
圧縮強度 :JIS R 5201セメントの物理試験方法に準じて測定
表2に示す各材料からなる急硬セメント100部と、急硬セメント100部に対して、繊維物質0.4部を水42部に均一に分散させた増粘性物質とを使用したこと以外は実験例1と同様に行い、硬化時間と圧縮強度を測定した。結果を表2に併記する。
硬化時間 :測定温度が1℃上昇した、混合からの時間(分)
急硬セメント100部に対して、表3に示す亜硝酸リチウムと、急硬セメント100部に対して、繊維物質0.4部を水42部に均一に分散させた増粘性物質とを使用したこと以外は実験例1と同様に行い、硬化時間と圧縮強度を測定した。結果を表3に併記する。
亜硝酸リチウム:市販品、40%濃度
急硬セメント100部に対して、表4に示すガラス破砕物と、急硬セメント100部に対して、繊維物質0.4部を水42部に均一に分散させた増粘性物質とを使用したこと以外は実験例1と同様に行い、硬化時間と圧縮強度を測定した。結果を表4に併記する。
ガラス破砕物イ:ホウ酸珪酸ガラス管の破砕品、1.2mm下
急硬セメント100部に対して、表5に示すガラス破砕物、亜硝酸リチウム、及び骨材と、急硬セメント100部に対して、繊維物質0.4部を水42部に均一に分散させた増粘性物質とを使用したこと以外は実験例1と同様に行い、長さ変化率と圧縮強度を測定した。結果を表5に併記する。
ガラス破砕物ロ:廃ガラス、1.2mm下
長さ変化率:JIS A 1129 モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法、JIS A 1146 骨材のアルカリシリカ反応性試験方法(モルタルバー法)
急硬セメント100部に対して、表6に示す量の繊維物質を水42部に均一に分散させた増粘性物質と、セメントβ80部、CASガラス10部、及び石膏10部からなる急硬セメント100部と、凝結遅延剤1部と、骨材100部と、亜硝酸リチウムを固形分換算で1部使用し、JIS R 5201 セメントの物理試験方法に準拠して、練り混ぜ、供試体を作製し、ブリーディング率と圧縮強度を測定した。結果を表6に併記する。
セメントβ:早強ポルトランドセメント、3種混合品、ブレーン値4,52cm2/g、密度3.12g/cm3
水42部に繊維物質0.4部を分散させ、表7に示す粘度に調整した増粘性物質を使用したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表7に併記する。
水100部に表8に示す量の繊維物質を分散させ、実験例1で使用した急硬セメントと、実験例1と同様に練り混ぜ、ペーストを調製し、ブリーディング率と圧縮強度を測定した。結果を表8に併記する。
ブリーディング率:プレパクトコンクリートの注入モルタルのブリーディング率及び膨脹率試験方法(ポリエチレン袋方法)、JSCE-F 522-1999
圧縮強度 :円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法、JSCE-G 505-1999
Claims (5)
- セメント、ブレーン比表面積値3,000cm2/g以上のアルミノケイ酸カルシウムガラス、ブレーン比表面積値3,000cm2/g以上の石膏、及び凝結遅延剤と、繊維太さが0.01〜0.3μmのミクロフィブリル化したパルプ繊維である繊維物質を水に分散した増粘性物質とを含有してなり、繊維物質がセメント、アルミノケイ酸カルシウムガラス、石膏からなる急硬セメント100部に対して固形分濃度で0.1〜4部であるセメント組成物。
- 石膏が、アルミノケイ酸カルシウムと石膏からなる急硬成分100部中、30〜80部であり、急硬成分が、セメントと急硬成分からなる急硬セメント100部中、5〜30部であり、凝結遅延剤が、急硬セメント100部に対して、0.1〜5部である請求項1に記載のセメント組成物。
- さらに、亜硝酸リチウムを急硬セメント100部に対して0.1〜3部含有してなる請求項1又は請求項2に記載のセメント組成物。
- さらに、ホウ酸珪酸ガラス管の破砕品であるガラス破砕物を急硬セメント100部に対して5〜200部含有してなる請求項1〜請求項3のうちのいずれか一項に記載のセメント組成物。
- 増粘性物質の粘度が、B型粘度計で100〜20,000mPa・sである請求項1〜請求項4のうちのいずれか一項に記載のセメント組成物。
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