JP5132022B2 - セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、土木・建築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。
本発明では特に限定しない限り部や％は質量基準である。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
一般に、ポルトランドセメントにポリマーエマルジョンや骨材を配合したポリマーセメントモルタルはよく知られている(特公平02-10112公報等)。
これらのポリマーセメントモルタル組成物は耐水性に優れており、主に、建築物の内壁や外壁等に使用されてきた。
また、最近は、橋脚や床版等の劣化部を除去したあとの断面修復材として使用され、補修材料としての需要が高まってきている。
しかしながら、これらのポリマーセメントモルタルは、流動性の保持性能に劣り、工事現場での安定的な施工の妨げとなり、施工不良の原因となることが問題となっていた。
【０００３】
本発明者は、種々検討の結果、特定の材料を使用することによって、前記従来技術の持つ課題を解消し、流動性の保持性能に優れ、しかも高強度なポリマーセメント組成物が得られるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、ブレーン比表面積が4,000cm2/gを超えるガラス化率30％以下の高炉徐冷スラグ微粉末と、エチレン酢酸ビニル系樹脂エマルジョン、アクリル酸エステル系樹脂エマルジョン、スチレンブタジエン系ゴムラテックス、又はエチレン酢酸ビニル系再乳化形粉末樹脂のいずれかであるポリマー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り、セメント100部に対して、高炉徐冷スラグ微粉末が５〜300部、ポリマーが固形分換算で２〜30部であるセメント組成物である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
【０００６】
本発明で使用する高炉徐冷スラグ微粉末(以下、徐冷スラグという)は徐冷されて結晶化した高炉スラグの粉末である。
徐冷スラグは、通常、ドライピット、あるいは、畑と呼ばれる冷却ヤードに溶融スラグを流し込み、自然放冷と適度の散水により冷却され、結晶質の塊状スラグとして得られる。
徐冷スラグの成分は高炉水砕スラグと同様の組成を有しており、具体的には、SiO2、CaO、Al2O3、及びMgOなどを主要な化学成分とし、その他微量成分として、Na2O、K2O、Fe2O3、MnO、TiO2、S、Cr2O3、及びP2O5などを含有する。
この化学成分の割合は特に限定されるものではないが、通常、主成分であるSiO2は25〜45％、CaOは30〜50％、Al2O3は10〜20％、及びMgOは３〜10％程度であり、微量成分であるNa2O、K2O、Fe2O3、MnO、TiO2、及びSなどは各々２％以下である。
徐冷スラグのブレーン比表面積(以下、ブレーン値という)は4,000cm2/gを超えることが好ましく、4,500cm2/g以上がより好ましく、5,000cm2/g以上が最も好ましい。ブレーン値が4,000cm2/g以下では優れた初期強度や耐酸性が得られない場合がある。また、ブレーン値は、大きすぎると混練水量が多くなり、強度発現性や耐久性が悪くなる場合があり、8,000cm2/g以下が好ましい。
徐冷スラグのガラス化率は30％以下が好ましく、10％以下がより好ましい。ガラス化率が30％を超えると水和熱が大きくなる場合がある。
ガラス化率(Ｘ)は、Ｘ(％)＝(１−Ｓ／Ｓ0)×100として求められる。ここで、Ｓは粉末Ｘ線回折法により求められる徐冷スラグ中の主要な結晶性化合物であるメリライト(ゲーレナイト2CaO・Al2O3・SiO2とアケルマナイト2CaO・MgO・2SiO2の固溶体)のメインピークの面積であり、Ｓ0は徐冷スラグを1,000℃で３時間加熱し、その後、５℃／分の冷却速度で冷却したもののメリライトのメインピークの面積を表す。
徐冷スラグの使用量は、セメント100部に対して、５〜300部が好ましく、10〜100部がより好ましい。５部未満では強度増進効果が充分に発揮できない場合があり、300部を超えると作業性が悪化する場合がある。
【０００７】
本発明で使用するポリマーは、特に限定された物ではなく、公知の種々の物が使用できるが、通常、天然ゴムラテックス、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、メタクリル酸メチルブタジエンゴム、及びアクリロニトリルブタジエンゴムなどの合成ゴムラテックス、ポリアクリル酸エステル、エチレン酢酸ビニル、スチレンアクリル酸エステル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリプロピオン酸ビニル、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、アスファルト、ゴムアスファルト、及びパラフィンなどの樹脂エマルジョン、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニルビニルバーサテート、スチレンアクリル酸エステル、及びポリアクリル酸エステルなどの再乳化形粉末樹脂等、又はこれらの混合物が使用可能である。
ポリマーの使用量は、セメント100部に対して、固形分換算で２〜30部が好ましく、５〜20部がより好ましい。２部未満では耐水性や付着強度等、ポリマーに起因する性能が充分に発揮できない場合があり、30部を超えると作業性が悪化する場合がある。
【０００８】
本発明では、徐冷スラグとポリマーの混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめその一部、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
また、徐冷スラグの表面にポリマーを噴霧して、粉状ポリマーとすることは輸送コストや現場施工での計量ミスをなくすという面からも好ましい。
【０００９】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱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、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、並びに、石灰石粉末等を混合したフィラーセメントなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
【００１０】
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り変わるため、一義的に決定されるものではないが、通常、水／セメント比で25〜60％が好ましく、30〜50％がより好ましい。25％未満では充分な作業性を得られない場合があり、60％を超えると充分な強度発現性を得られない場合がある。
なお、本発明における水／セメント比を算出する際の水には練混水の他に、ポリマーラテックスや樹脂エマルジョンなどの水性ポリマーディスパージョンに含まれる水も含むものとする。
【００１１】
本発明では、本発明のセメント組成物の他に、必要に応じ、砂や砂利等の骨材、高炉スラグ、フライアッシュ、及びシリカフュームなどの混和材、膨張材、収縮低減剤、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、消泡剤、ベントナイトやモンモリロナイトなどの粘土鉱物、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などのイオン交換体、並びに、ビニロン繊維、アクリル繊維、及び炭素繊維等の繊維状物質等のうちの一種又は二種以上を本発明の目的を阻害しない範囲内で使用することができる。
【００１２】
本発明では、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめその一部、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
混合装置としては、既存の如何なる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサー、オムニミキサー、ヘンシェルミキサー、Ｖ型ミキサー、及びナウターミキサーなどが挙げられる。
【００１３】
【実施例】
以下、実験例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実験例の記載に限定されるものではない。
【００１４】
実験例１
徐冷スラグとポリマーからなるセメント混和材を、ポリマー／セメント比10％となるように、セメントと混合してセメント組成物を調製した。
このセメント組成物を使用し、水／セメント比45％、セメント／砂比１／３のモルタルを調製し、そのフローと圧縮強度を測定した。
また、徐冷スラグは不活性の粉体とみなし、セメント100部に対して、30部の徐冷スラグを同量の砂と置換した。
このモルタル組成物について、フロー値175±5mmになるように減水剤を適量添加した。
【００１５】
＜使用材料＞
ポリマーＡ：エチレン酢酸ビニル系樹脂エマルジョン、市販品、固形分55％
ポリマーＢ：アクリル酸エステル系樹脂エマルジョン、市販品、固形分50％
ポリマーＣ：スチレンブタジエン系ゴムラテックス、市販品、固形分45％
ポリマーＤ：エチレン酢酸ビニル系再乳化形粉末樹脂、市販品
徐冷スラグ：比重3.00、ブレーン値4,500cm2/g、ガラス化率５％
セメント ：普通ポルトランドセメント、密度3.15g/cm3、ブレーン値3,500cm2/g
水 ：水道水
減水剤 ：メラミンスルホン酸系高性能減水剤、市販品
砂 ：JIS標準砂（ISO679準拠）
【００１６】
＜測定方法＞
フロー ：旧JIS R 5201に準じて、20℃の恒温室内で測定
圧縮強度 ：材齢１日で脱型後、20℃、R.H.60％で乾燥養生を行ったモルタルの圧縮強度をJIS R 5201に準じて、20℃の恒温室内で測定
【００１７】
【表１】
【００１８】
実験例２
試験を30℃の恒温室内で行い、30℃、60％R.H.で乾燥養生を行ったこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【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、従来のポリマーセメントモルタル組成物に比較し、夏場でも流動性の保持性能に優れ、強度を増進する効果を奏する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、土木・建築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。
本発明では特に限定しない限り部や％は質量基準である。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
一般に、ポルトランドセメントにポリマーエマルジョンや骨材を配合したポリマーセメントモルタルはよく知られている(特公平02-10112公報等)。
これらのポリマーセメントモルタル組成物は耐水性に優れており、主に、建築物の内壁や外壁等に使用されてきた。
また、最近は、橋脚や床版等の劣化部を除去したあとの断面修復材として使用され、補修材料としての需要が高まってきている。
しかしながら、これらのポリマーセメントモルタルは、流動性の保持性能に劣り、工事現場での安定的な施工の妨げとなり、施工不良の原因となることが問題となっていた。
【０００３】
本発明者は、種々検討の結果、特定の材料を使用することによって、前記従来技術の持つ課題を解消し、流動性の保持性能に優れ、しかも高強度なポリマーセメント組成物が得られるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、ブレーン比表面積が4,000cm2/gを超えるガラス化率30％以下の高炉徐冷スラグ微粉末と、エチレン酢酸ビニル系樹脂エマルジョン、アクリル酸エステル系樹脂エマルジョン、スチレンブタジエン系ゴムラテックス、又はエチレン酢酸ビニル系再乳化形粉末樹脂のいずれかであるポリマー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り、セメント100部に対して、高炉徐冷スラグ微粉末が５〜300部、ポリマーが固形分換算で２〜30部であるセメント組成物である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
【０００６】
本発明で使用する高炉徐冷スラグ微粉末(以下、徐冷スラグという)は徐冷されて結晶化した高炉スラグの粉末である。
徐冷スラグは、通常、ドライピット、あるいは、畑と呼ばれる冷却ヤードに溶融スラグを流し込み、自然放冷と適度の散水により冷却され、結晶質の塊状スラグとして得られる。
徐冷スラグの成分は高炉水砕スラグと同様の組成を有しており、具体的には、SiO2、CaO、Al2O3、及びMgOなどを主要な化学成分とし、その他微量成分として、Na2O、K2O、Fe2O3、MnO、TiO2、S、Cr2O3、及びP2O5などを含有する。
この化学成分の割合は特に限定されるものではないが、通常、主成分であるSiO2は25〜45％、CaOは30〜50％、Al2O3は10〜20％、及びMgOは３〜10％程度であり、微量成分であるNa2O、K2O、Fe2O3、MnO、TiO2、及びSなどは各々２％以下である。
徐冷スラグのブレーン比表面積(以下、ブレーン値という)は4,000cm2/gを超えることが好ましく、4,500cm2/g以上がより好ましく、5,000cm2/g以上が最も好ましい。ブレーン値が4,000cm2/g以下では優れた初期強度や耐酸性が得られない場合がある。また、ブレーン値は、大きすぎると混練水量が多くなり、強度発現性や耐久性が悪くなる場合があり、8,000cm2/g以下が好ましい。
徐冷スラグのガラス化率は30％以下が好ましく、10％以下がより好ましい。ガラス化率が30％を超えると水和熱が大きくなる場合がある。
ガラス化率(Ｘ)は、Ｘ(％)＝(１−Ｓ／Ｓ0)×100として求められる。ここで、Ｓは粉末Ｘ線回折法により求められる徐冷スラグ中の主要な結晶性化合物であるメリライト(ゲーレナイト2CaO・Al2O3・SiO2とアケルマナイト2CaO・MgO・2SiO2の固溶体)のメインピークの面積であり、Ｓ0は徐冷スラグを1,000℃で３時間加熱し、その後、５℃／分の冷却速度で冷却したもののメリライトのメインピークの面積を表す。
徐冷スラグの使用量は、セメント100部に対して、５〜300部が好ましく、10〜100部がより好ましい。５部未満では強度増進効果が充分に発揮できない場合があり、300部を超えると作業性が悪化する場合がある。
【０００７】
本発明で使用するポリマーは、特に限定された物ではなく、公知の種々の物が使用できるが、通常、天然ゴムラテックス、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、メタクリル酸メチルブタジエンゴム、及びアクリロニトリルブタジエンゴムなどの合成ゴムラテックス、ポリアクリル酸エステル、エチレン酢酸ビニル、スチレンアクリル酸エステル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリプロピオン酸ビニル、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、アスファルト、ゴムアスファルト、及びパラフィンなどの樹脂エマルジョン、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニルビニルバーサテート、スチレンアクリル酸エステル、及びポリアクリル酸エステルなどの再乳化形粉末樹脂等、又はこれらの混合物が使用可能である。
ポリマーの使用量は、セメント100部に対して、固形分換算で２〜30部が好ましく、５〜20部がより好ましい。２部未満では耐水性や付着強度等、ポリマーに起因する性能が充分に発揮できない場合があり、30部を超えると作業性が悪化する場合がある。
【０００８】
本発明では、徐冷スラグとポリマーの混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめその一部、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
また、徐冷スラグの表面にポリマーを噴霧して、粉状ポリマーとすることは輸送コストや現場施工での計量ミスをなくすという面からも好ましい。
【０００９】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱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、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、並びに、石灰石粉末等を混合したフィラーセメントなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
【００１０】
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り変わるため、一義的に決定されるものではないが、通常、水／セメント比で25〜60％が好ましく、30〜50％がより好ましい。25％未満では充分な作業性を得られない場合があり、60％を超えると充分な強度発現性を得られない場合がある。
なお、本発明における水／セメント比を算出する際の水には練混水の他に、ポリマーラテックスや樹脂エマルジョンなどの水性ポリマーディスパージョンに含まれる水も含むものとする。
【００１１】
本発明では、本発明のセメント組成物の他に、必要に応じ、砂や砂利等の骨材、高炉スラグ、フライアッシュ、及びシリカフュームなどの混和材、膨張材、収縮低減剤、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、消泡剤、ベントナイトやモンモリロナイトなどの粘土鉱物、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などのイオン交換体、並びに、ビニロン繊維、アクリル繊維、及び炭素繊維等の繊維状物質等のうちの一種又は二種以上を本発明の目的を阻害しない範囲内で使用することができる。
【００１２】
本発明では、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめその一部、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
混合装置としては、既存の如何なる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサー、オムニミキサー、ヘンシェルミキサー、Ｖ型ミキサー、及びナウターミキサーなどが挙げられる。
【００１３】
【実施例】
以下、実験例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実験例の記載に限定されるものではない。
【００１４】
実験例１
徐冷スラグとポリマーからなるセメント混和材を、ポリマー／セメント比10％となるように、セメントと混合してセメント組成物を調製した。
このセメント組成物を使用し、水／セメント比45％、セメント／砂比１／３のモルタルを調製し、そのフローと圧縮強度を測定した。
また、徐冷スラグは不活性の粉体とみなし、セメント100部に対して、30部の徐冷スラグを同量の砂と置換した。
このモルタル組成物について、フロー値175±5mmになるように減水剤を適量添加した。
【００１５】
＜使用材料＞
ポリマーＡ：エチレン酢酸ビニル系樹脂エマルジョン、市販品、固形分55％
ポリマーＢ：アクリル酸エステル系樹脂エマルジョン、市販品、固形分50％
ポリマーＣ：スチレンブタジエン系ゴムラテックス、市販品、固形分45％
ポリマーＤ：エチレン酢酸ビニル系再乳化形粉末樹脂、市販品
徐冷スラグ：比重3.00、ブレーン値4,500cm2/g、ガラス化率５％
セメント ：普通ポルトランドセメント、密度3.15g/cm3、ブレーン値3,500cm2/g
水 ：水道水
減水剤 ：メラミンスルホン酸系高性能減水剤、市販品
砂 ：JIS標準砂（ISO679準拠）
【００１６】
＜測定方法＞
フロー ：旧JIS R 5201に準じて、20℃の恒温室内で測定
圧縮強度 ：材齢１日で脱型後、20℃、R.H.60％で乾燥養生を行ったモルタルの圧縮強度をJIS R 5201に準じて、20℃の恒温室内で測定
【００１７】
【表１】
実験例２
試験を30℃の恒温室内で行い、30℃、60％R.H.で乾燥養生を行ったこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】
【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、従来のポリマーセメントモルタル組成物に比較し、夏場でも流動性の保持性能に優れ、強度を増進する効果を奏する。
Claims (2)
- ブレーン比表面積が4,000cm2/gを超えるガラス化率30％以下の高炉徐冷スラグ微粉末と、エチレン酢酸ビニル系樹脂エマルジョン、アクリル酸エステル系樹脂エマルジョン、スチレンブタジエン系ゴムラテックス、又はエチレン酢酸ビニル系再乳化形粉末樹脂のいずれかであるポリマーとを含有してなるセメント混和材。
- セメントと請求項１記載のセメント混和材とを含有してなり、セメント100部に対して、高炉徐冷スラグ微粉末が５〜300部、ポリマーが固形分換算で２〜30部であるセメント組成物。
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001293538A JP5132022B2 (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | セメント混和材及びセメント組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003095721A JP2003095721A (ja) | 2003-04-03 |
| JP5132022B2 true JP5132022B2 (ja) | 2013-01-30 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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2001
- 2001-09-26 JP JP2001293538A patent/JP5132022B2/ja not_active Expired - Fee Related
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