JP5188903B2 - Cement additive and cement composition - Google Patents
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Description
本発明は、セメント添加材及びセメント組成物に関する。 The present invention relates to a cement additive and a cement composition.
モルタル、コンクリート等のセメント質硬化体は、骨材とセメントとを含む複合材料であるが、骨材の特性如何によりいわゆるアルカリシリカ反応が生じてしまうという問題がある。このアルカリシリカ反応とは、モルタルやコンクリートを構成する材料中に含まれるアルカリ（主にセメント中に含まれるアルカリ）と反応性の高い骨材（岩石、砂等）とが反応してアルカリシリカゲルが生成し、このアルカリシリカゲルが吸水膨張することにより、セメント質硬化体が異常に膨張し、ひび割れ等が生じてしまう現象のことをいい、これによってコンクリート構造物の美観、水密性等の機能が低下するとともに、劣化因子（水、ガス、イオン等）の進入を促進させることが知られている。 Cementitious hardened bodies such as mortar and concrete are composite materials containing aggregate and cement, but there is a problem that so-called alkali silica reaction occurs depending on the characteristics of the aggregate. This alkali silica reaction is the reaction of alkali silica contained in mortar and concrete materials (mainly alkali contained in cement) and highly reactive aggregates (rock, sand, etc.) This refers to the phenomenon that the cemented hardened body expands abnormally due to water absorption and expansion of this alkali silica gel, resulting in cracks, etc., which reduces the functions of concrete structures such as aesthetics and water tightness. In addition, it is known to promote the entry of deterioration factors (water, gas, ions, etc.).
このようなアルカリシリカ反応を回避するために、骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（ＪＩＳ−Ａ１１４５（化学法）若しくはＪＩＳ−Ａ１１４６（モルタルバー法）又はＪＩＳ−Ａ５３０８（化学法，モルタルバー法））に基づいて骨材の試験を行い、「無害でない」と判定された骨材を使用しないことが最も効果的である。一方、「無害でない」と判定された骨材を使用する方法としては、セメントとしてポルトランドセメントを用いる場合にコンクリート中のアルカリ総量をNa2O換算で3.0kg/m3以下にする方法、高炉セメント（Ｂ種，Ｃ種）若しくはフライアッシュセメント（Ｂ種，Ｃ種）を使用する方法、又は高炉スラグ微粉末、フライアッシュ等のアルカリ骨材反応の抑制に効果のある混合材を適量混和する方法（非特許文献１参照）が知られている。
上記試験方法により「無害でない」と判定された骨材を使用せず、「無害である」と判定された骨材のみを使用するためには、一般に海砂、川砂等を主に使用することになるが、最近、海砂や川砂の採取による地形の変形、底生生物の個体数の減少、濁りの拡散等といった環境破壊が問題となっており、今後、海砂や川砂の採取に大きな制約がかけられるおそれがあるものと考えられる。また、地域によっては、輸送コスト等により不経済になることもある。 In order to use only aggregates that are determined to be “non-hazardous” without using aggregates that are determined to be “non-hazardous” by the above test method, generally use sea sand, river sand, etc. Recently, however, environmental destruction such as deformation of topography, decrease in the number of benthic organisms, diffusion of turbidity, etc. has become a problem due to the collection of sea sand and river sand. It is thought that there is a risk of being restricted. In some areas, transportation costs may make it uneconomical.
また、高炉スラグ粉末やフライアッシュをセメントに添加する方法では、アルカリシリカ反応を防止するために多量の高炉スラグ粉末やフライアッシュを添加する必要があり、モルタルやコンクリートの初期強度が低下したり、モルタルやコンクリートの耐中性化特性が低下したりするといった問題がある。このような初期強度の低下や耐中性化特性の低下を防止するためには、高炉スラグ粉末やフライアッシュの添加量が制限されてしまい、使用する骨材によってはアルカリシリカ反応によるモルタルやコンクリートの膨張を抑制することが困難となってしまう。また、高炉スラグやフライアッシュを調達することは、地域によっては、輸送コストの増大等により不経済になることもある。 In addition, in the method of adding blast furnace slag powder and fly ash to cement, it is necessary to add a large amount of blast furnace slag powder and fly ash to prevent alkali silica reaction, and the initial strength of mortar and concrete is reduced, There is a problem that the resistance to neutralization of mortar and concrete deteriorates. In order to prevent such deterioration of initial strength and neutralization resistance, the amount of blast furnace slag powder and fly ash added is limited, and depending on the aggregate used, mortar and concrete due to alkali silica reaction It will be difficult to suppress the expansion. Procuring blast furnace slag and fly ash may be uneconomical due to increased transportation costs in some regions.
セメントとしてポルトランドセメントを用いる場合に、コンクリート中のアルカリ総量をNa2O換算で3.0kg/m3以下にすることがアルカリ骨材反応の対策として有効な手段の一つであるが、単位セメント量が400〜450kg/m3程度以上の高強度コンクリート等では、アルカリ総量を上記制限値以下にすることが困難となってくる。また、飛来塩分の多い海岸地域や冬季にアルカリを含む凍結防止剤を使用する地域では、外部からコンクリート中にアルカリが供給されることになり、コンクリート中のアルカリ総量を規制するだけでは、必ずしも十分なアルカリ骨材反応対策とはなり得ない場合がある。 When Portland cement is used as cement, reducing the total alkali content in the concrete to 3.0 kg / m 3 or less in terms of Na 2 O is one of the effective measures for alkali-aggregate reaction. However, in high-strength concrete or the like of about 400 to 450 kg / m 3 or more, it becomes difficult to make the total alkali amount below the above limit value. Also, in coastal areas with high salt content and areas that use antifreezing agents containing alkali in the winter, alkali will be supplied to the concrete from the outside, and it is not always sufficient to regulate the total amount of alkali in the concrete. In some cases, it cannot be an effective measure against alkali aggregate reaction.
このような実情に鑑みて、本発明は、「無害でない」と判定される骨材を使用してもアルカリシリカ反応によるセメント質硬化体の膨張を抑制することができるとともに、セメント質硬化体の初期強度や耐中性化特性を低下させることのないセメント添加材及びセメント組成物を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, the present invention can suppress the expansion of the cementitious cured body due to the alkali-silica reaction even when an aggregate determined to be “non-hazardous” is used. It is an object of the present invention to provide a cement additive and a cement composition that do not deteriorate initial strength and neutralization resistance.
上記課題を解決するために、本発明は、頁岩粉末、黄土粉末、真珠岩粉末、黒曜岩粉末、加熱頁岩粉末、加熱黄土粉末、加熱真珠岩粉末及び加熱黒曜岩粉末からなる群より選ばれる１種以上の無機粉末を含み、前記無機粉末のブレーン比表面積が3000cm2/g以上であることを特徴とするセメント添加材を提供する（請求項１）。 In order to solve the above problems, the present invention is selected from the group consisting of shale powder, ocher powder, pearlite powder, obsidian powder, heated shale powder, heated ocher powder, heated pearlite powder and heated obsidian powder. The present invention provides a cement additive characterized by comprising one or more inorganic powders, wherein the inorganic powder has a Blaine specific surface area of 3000 cm 2 / g or more (Claim 1).
ＪＩＳ−Ａ１１４５に規定する骨材のアルカリシリカ反応性試験方法により無害でないと判定される骨材（反応性骨材）を使用してセメント質硬化体を製造すると、得られたセメント質硬化体中にてアルカリシリカ反応が起こり、セメント質硬化体にひび割れ等が生じてしまうことがある。しかしながら、上記発明（請求項１）によれば、特定の無機粉末をセメント添加材として用いることで、セメント質硬化体中に当該セメント添加材が均一に分散し、セメント質硬化体中のいわゆる「無害でない」骨材よりも先にセメント添加材がアルカリと反応するため、セメント質硬化体にひび割れ等を生じさせることがない。すなわち、本発明のセメント添加材は、セメント質硬化体中に混在する反応性骨材と同様に、アルカリの存在によってアルカリシリカ反応を生じさせるが、セメント添加材の粒子半径が非常に小さいため、１粒子あたりのゲル生成量が少なく、硬化体の体積膨張に与える影響が小さい。また、本発明のセメント添加材は、反応性骨材と比べて表面積が非常に大きく、セメント質硬化体中のアルカリを大幅に消費するため、相対的に反応性骨材に供給されるアルカリ量を少なくする効果がある。したがって、本発明のセメント添加材と反応性骨材とをセメント質硬化体中に混在させることで、セメント質硬化体の膨張量が、反応性骨材が単体で混入される場合と比べて小さくなり、構造物のひび割れ等の甚大な劣化を抑制することができる。さらに、セメント添加材の表面に生成したゲルは、硬化体中の空隙を生める効果があるため、コンクリート構造物の劣化因子（水、ガス、イオン等）の侵入に対する遮蔽効果や強度の向上も期待することができる。 When a cementitious hardened body is manufactured using an aggregate (reactive aggregate) that is determined to be non-hazardous by the alkali silica reactivity test method of the aggregate defined in JIS-A1145, The alkali-silica reaction may occur at, which may cause cracks in the hardened cementitious material. However, according to the above invention (invention 1), by using a specific inorganic powder as a cement additive, the cement additive is uniformly dispersed in the cementitious hardened body, so-called “so-called“ Since the cement additive reacts with the alkali prior to the “non-hazardous” aggregate, the hardened cementitious body is not cracked. That is, the cement additive of the present invention causes an alkali silica reaction due to the presence of alkali, similar to the reactive aggregate mixed in the cementitious hardened body, but the particle radius of the cement additive is very small, The amount of gel generated per particle is small, and the effect on the volume expansion of the cured product is small. Further, the cement additive of the present invention has a very large surface area compared to the reactive aggregate, and consumes a large amount of alkali in the hardened cementitious material. Therefore, the amount of alkali supplied to the reactive aggregate is relatively large. Has the effect of reducing Accordingly, by mixing the cement additive of the present invention and the reactive aggregate in the cementitious hardened body, the amount of expansion of the cementitious hardened body is smaller than when the reactive aggregate is mixed alone. Therefore, it is possible to suppress a significant deterioration such as a crack of the structure. Furthermore, the gel formed on the surface of the cement additive has the effect of creating voids in the hardened body, so it is also expected to improve the shielding effect and strength against intrusion of deterioration factors (water, gas, ions, etc.) of the concrete structure. can do.
上記発明（請求項１）においては、高炉スラグ粉末及び／又は石炭灰をさらに含むことが好ましい（請求項２）。高炉スラグ粉末や石炭灰は、アルカリシリカ反応を抑制する作用を有するため、かかる発明（請求項２）のセメント添加材を用いて製造されたセメント質硬化体のアルカリシリカ反応による膨張をより抑制することができる。 In the said invention (invention 1), it is preferable to further contain blast furnace slag powder and / or coal ash (invention 2). Since the blast furnace slag powder and coal ash have an action of suppressing the alkali silica reaction, the expansion of the hardened cementitious material produced by using the cement additive of the invention (invention 2) due to the alkali silica reaction is further suppressed. be able to.
また、本発明は、上記発明（請求項１〜２）のセメント添加材を含むことを特徴とするセメント組成物を提供する（請求項３）。かかる発明（請求項３）のセメント組成物を硬化させることで、得られたセメント質硬化体中の骨材よりも先に無機粉末がアルカリと反応し、セメント質硬化体にひび割れ等が生じることがない。しかも、生成したアルカリシリカゲルがセメント質硬化体中の空隙を埋める効果を有することで、セメント質硬化体の強度を向上させることも期待することができる。 Moreover, this invention provides the cement composition characterized by including the cement additive of the said invention (Invention 1-2) (Invention 3). By curing the cement composition of this invention (invention 3), the inorganic powder reacts with alkali prior to the aggregate in the obtained cementitious cured body, and cracks and the like occur in the cementitious cured body There is no. In addition, since the generated alkali silica gel has an effect of filling the voids in the cementitious cured body, it can be expected to improve the strength of the cementitious cured body.
本発明によれば、「無害でない」と判定された骨材を使用してもアルカリシリカ反応によるセメント質硬化体の膨張を抑制することができるとともに、セメント質硬化体の初期強度の低下及び耐中性化特性の低下を防止することのできるセメント添加材及びセメント組成物を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the expansion of the cementitious cured body due to the alkali-silica reaction even when using the aggregate determined to be “non-hazardous”, and to reduce the initial strength and resistance of the cementitious cured body. It is possible to provide a cement additive and a cement composition capable of preventing a decrease in neutralization characteristics.
以下、本発明のセメント添加材及びセメント組成物について説明する。
本発明のセメント添加材は、加熱頁岩粉末、加熱黄土粉末、加熱真珠岩粉末及び加熱黒曜岩粉末からなる群より選ばれる１種以上の無機粉末を含むものである。
なお、本発明において、「加熱頁岩」は、頁岩又は頁岩粉末を500〜1400℃（好ましくは700〜1300℃）で、5〜90分間（好ましくは10〜60分間）加熱処理したものを意味する。
「加熱黄土」は、黄土又は黄土粉末を500〜1400℃（好ましくは700〜1300℃）で、5〜90分間（好ましくは10〜60分間）加熱処理したものを意味する。
「加熱真珠岩」は、真珠岩又は真珠岩粉末を500〜1400℃（好ましくは700〜1300℃）で、2秒間〜60分間（好ましくは3秒間〜60分間）加熱処理したものを意味する。
「加熱黒曜岩」は、黒曜岩又は黒曜岩粉末を500〜1400℃（好ましくは700〜1300℃）で、5〜90分間（好ましくは10〜60分間）加熱処理したものを意味する。
Hereinafter, the cement additive and cement composition of the present invention will be described.
Cement additive of the present invention includes pressurizing heat shale powder, heating loess powder, one or more inorganic powders selected from the group consisting of heating perlite powder and heated obsidian powder.
In the present invention, “heated shale” means shale or shale powder that has been heat-treated at 500 to 1400 ° C. ( preferably 700 to 1300 ° C.) for 5 to 90 minutes ( preferably 10 to 60 minutes). To do.
The “heated ocher” means one obtained by heat treating ocher or ocher powder at 500 to 1400 ° C. ( preferably 700 to 1300 ° C.) for 5 to 90 minutes ( preferably 10 to 60 minutes).
“Headed pearlite” means pearlite or pearlite powder that has been heat-treated at 500 to 1400 ° C. ( preferably 700 to 1300 ° C.) for 2 seconds to 60 minutes ( preferably 3 seconds to 60 minutes). .
"Heating obsidian" is the obsidian or obsidian powder at 5 00 to 1400 ° C. (preferably 700-1300 ° C.), 5 to 90 minutes (preferably 10 to 60 minutes) means that heat treatment To do.
上記無機粉末は、ブレーン比表面積が3000cm2/g以上のものであり、ブレーン比表面積が3000〜10000cm2/gのものであるのが好ましく、ブレーン比表面積が3500〜9000cm2/gのものであるのがより好ましく、ブレーン比表面積が4000〜8000cm2/gのものであるのが特に好ましい。ブレーン比表面積が3000cm2/g未満であると、本発明のセメント添加材を添加して硬化させてなるセメント質硬化体のアルカリシリカ反応による膨張を抑制することが困難となる。また、ブレーン比表面積が10000cm2/gを超える粉砕物を製造することは困難であるとともに、コストが高くなるおそれがある。
本発明において無機粉末は、頁岩や加熱頁岩等を従来用いられている粉砕装置を用いて粉砕して製造することができる。また、頁岩、黄土、真珠岩や黒曜岩を加熱処理する際に発生するダストも本発明の無機粉末として使用することができる。
The inorganic powder is intended Blaine specific surface area of more than 3000 cm 2 / g, is preferably Blaine specific surface area is of 3000~10000cm 2 / g, but the Blaine specific surface area of 3500~9000cm 2 / g More preferably, the specific surface area of Blaine is 4000 to 8000 cm 2 / g. When the specific surface area of the brane is less than 3000 cm 2 / g, it becomes difficult to suppress expansion due to the alkali silica reaction of the hardened cementitious material obtained by adding the cement additive of the present invention and curing it. In addition, it is difficult to produce a pulverized product having a Blaine specific surface area exceeding 10,000 cm 2 / g, and the cost may increase.
In the present invention, the inorganic powder can be produced by pulverizing shale or heated shale using a conventionally used pulverizer. Moreover, dust generated when heat-treating shale, ocher, pearlite and obsidian can also be used as the inorganic powder of the present invention.
本発明のセメント添加材は、上記無機粉末とともに、高炉スラグ粉末及び／又は石炭灰を含んでいてもよい。高炉スラグ粉末や石炭灰は、アルカリシリカ反応を抑制する作用を有しているため、セメント添加材が高炉スラグ粉末及び／又は石炭灰を含むことで、得られるセメント質硬化体のアルカリシリカ反応による膨張をより抑制することができる。これにより、ＪＩＳ−Ａ１１４５に規定する「骨材のアルカリシリカ反応性試験方法」により「無害でない」と判定される骨材であっても、粗骨材や細骨材として使用することができるようになる。 The cement additive of the present invention may contain blast furnace slag powder and / or coal ash together with the inorganic powder . Since blast furnace slag powder and coal ash have an action of suppressing alkali silica reaction, the cement additive contains blast furnace slag powder and / or coal ash, resulting in an alkali silica reaction of the obtained cementitious hardened body. Expansion can be further suppressed. As a result, even an aggregate that is determined to be “non-hazardous” by the “alkali silica reactivity test method for aggregate” defined in JIS-A1145 can be used as a coarse aggregate or a fine aggregate. become.
高炉スラグ粉末としては、例えば、高炉で銑鉄を製造する際に副生する高炉スラグを溶融状態で水冷・破砕して得られる水砕スラグを粉末状にしたものや、徐冷・破砕して得られる徐冷スラグを粉末状にしたもの等の産業廃棄物を使用することができる。 As blast furnace slag powder, for example, powdered granulated slag obtained by water cooling and crushing blast furnace slag produced as a by-product when producing pig iron in the blast furnace, or obtained by slow cooling and crushing Industrial waste such as powdered annealed slag can be used.
石炭灰としては、例えば、フライアッシュ、クリンカアッシュ等の産業廃棄物を使用することができる。これらは単独で使用してもよいし、２種以上を適宜混合して使用してもよい。本発明においては、石炭灰のうち、フライアッシュを使用するのが好ましい。フライアッシュを添加することで、得られるセメント質硬化体のアルカリシリカ反応による膨張をより抑制することができる。 As the coal ash, for example, industrial waste such as fly ash and clinker ash can be used. These may be used alone, or two or more kinds may be appropriately mixed and used. In the present invention, it is preferable to use fly ash among the coal ash. By adding fly ash, it is possible to further suppress expansion due to the alkali silica reaction of the obtained cementitious cured body.
本発明のセメント添加材に含まれ得る高炉スラグ粉末及び石炭灰のブレーン比表面積は、3000〜10000cm2/gであることが好ましく、3500〜9000cm2/gであることがより好ましく、4000〜8000cm2/gであることが特に好ましい。高炉スラグ粉末及び石炭灰のブレーン比表面積が3000cm2/g未満であると、アルカリシリカ反応による膨張を抑制する効果が低下する上、セメント質硬化体の強度発現性も低下するおそれがあり、ブレーン比表面積が10000cm2/gを超えるものは入手することが困難であるという問題がある。 Blaine specific surface area of the blast furnace slag powder and fly ash may be included in the cement additive of the present invention is preferably 3000~10000cm 2 / g, more preferably 3500~9000cm 2 / g, 4000~8000cm Particularly preferred is 2 / g. If the Blaine specific surface area of the blast furnace slag powder and coal ash is less than 3000 cm 2 / g, the effect of suppressing expansion due to the alkali-silica reaction may be reduced, and the strength development of the cementitious hardened body may also be reduced. There is a problem that it is difficult to obtain a product having a specific surface area exceeding 10000 cm 2 / g.
本発明のセメント添加材が高炉スラグ粉末と石炭灰とを含有する場合、高炉スラグ粉末と石炭灰との配合比（質量基準）は、1：0.05〜1であることが好ましく、特に1：0.1〜0.5であることが好ましい。 When the cement additive of the present invention contains blast furnace slag powder and coal ash, the blending ratio (mass basis) of the blast furnace slag powder and coal ash is preferably 1: 0.05 to 1, particularly 1: 0.1. It is preferable that it is -0.5.
本発明のセメント添加材に含まれる高炉スラグ粉末及び／又は石炭灰の配合割合は、上記無機粉末100質量部に対して、高炉スラグ粉末及び石炭灰の合計量が100質量部以下であることが好ましく、2.5〜50質量部であることがより好ましい。高炉スラグ粉末や石炭灰（特にフライアッシュ）は、セメント質硬化体中のCa(OH)2と反応してCaO−SiO2−H2O（Ｃ−Ｓ−Ｈ）を生成することで、セメント質硬化体の中性化を促進するおそれがあるが、セメント添加材における高炉スラグ及び／又は石炭灰の配合割合が上記範囲内であれば、セメント添加材を添加して製造されたセメント質硬化体の耐中性化特性がほとんど低下することはない。 The blending ratio of blast furnace slag powder and / or coal ash contained in the cement additive of the present invention is such that the total amount of blast furnace slag powder and coal ash is 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic powder. Preferably, it is 2.5-50 mass parts. Blast furnace slag powder and coal ash (especially fly ash) react with Ca (OH) 2 in the hardened cementitious body to produce CaO—SiO 2 —H 2 O (C—S—H). There is a risk of promoting the neutralization of the hardened material, but if the blending ratio of blast furnace slag and / or coal ash in the cement additive is within the above range, the cementitious hardening produced by adding the cement additive The body's resistance to neutralization hardly deteriorates.
本発明のセメント添加材を、常法によりセメント、骨材（アルカリシリカ反応試験方法において「無害でない」と判定される粗骨材及び／又は細骨材）、減水剤及び水とともにミキサーに投入して混練し、得られた混練物を水中養生、蒸気養生等により養生することにより、セメント質硬化体を得ることができる。このようにして得られたセメント質硬化体は、アルカリシリカ反応による膨張を抑制し得るものとなる。特に、アルカリシリカ反応により「無害でない」と判定される骨材を粗骨材及び／又は細骨材として使用しても、アルカリシリカ反応によるセメント質硬化体の膨張が抑制されるため、アルカリシリカ反応により「無害でない」と判定され、従来用途のなかった骨材を粗骨材及び／又は細骨材として使用することができる。なお、本発明のセメント添加材は、予めセメントと混合してミキサーに投入されてもよいし、セメントと別々にミキサーに投入されてもよい。 The cement additive of the present invention is put into a mixer together with cement, aggregate (coarse aggregate and / or fine aggregate determined to be “non-hazardous” in the alkali silica reaction test method), water reducing agent and water by a conventional method. Kneaded, and the resulting kneaded product is cured by underwater curing, steam curing or the like, whereby a hardened cementitious material can be obtained. The cementitious cured product thus obtained can suppress expansion due to the alkali silica reaction. In particular, even if an aggregate determined to be “non-hazardous” by the alkali silica reaction is used as a coarse aggregate and / or a fine aggregate, the expansion of the cementitious hardened body due to the alkali silica reaction is suppressed. Aggregates that have been determined to be “non-hazardous” by the reaction and have not been used conventionally can be used as coarse aggregates and / or fine aggregates. In addition, the cement additive of the present invention may be mixed with cement in advance and put into a mixer, or may be put into a mixer separately from cement.
本発明のセメント添加材は、セメントに添加してセメント組成物とすることができる。本発明のセメント添加材を添加し得るセメントとしては、特に限定されるものではなく、いかなるセメントにも添加することができる。具体的には、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント；高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等の各種混合セメント；都市ゴミ焼却灰及び／又は下水汚泥焼却灰を原料として製造した焼成物の粉砕物と石膏とからなるセメント（エコセメント）等が挙げられる。なお、高炉セメント、フライアッシュセメント、又はシリカセメントに本発明のセメント添加材を添加する場合、高炉セメントＡ種、フライアッシュセメントＡ種、又はシリカセメントＡ種を使用するのが好ましい。 The cement additive of the present invention can be added to cement to form a cement composition. The cement to which the cement additive of the present invention can be added is not particularly limited, and can be added to any cement. Specifically, various portland cements such as ordinary portland cement, early-strength portland cement, medium heat portland cement, and low heat portland cement; various mixed cements such as blast furnace cement, fly ash cement and silica cement; municipal waste incineration ash and / or Examples thereof include cement (eco-cement) composed of a pulverized product and gypsum produced using sewage sludge incineration ash as a raw material. In addition, when adding the cement additive of this invention to blast furnace cement, fly ash cement, or silica cement, it is preferable to use blast furnace cement type A, fly ash cement type A, or silica cement type A.
セメント組成物中のセメント添加材の配合量（セメント内割）は、3〜50質量％が好ましく、本発明のセメント添加材を添加したセメント組成物を硬化してなるセメント質硬化体の強度発現性や耐中性化特性等の耐久性の観点から、5〜40質量％がより好ましく、10〜30質量％が特に好ましい。配合量が3質量％未満であると、本発明のセメント添加材を使用して製造したセメント質硬化体の膨張を抑制することができないおそれがあり、50質量％を超えると、本発明のセメント添加材を使用して製造したセメント質硬化体の強度発現性や耐中性化特性等の耐久性が極端に低下するおそれがある。 The blending amount of cement additive in the cement composition (cement internal ratio) is preferably 3 to 50% by mass, and the strength expression of the hardened cementitious material obtained by curing the cement composition to which the cement additive of the present invention is added. From the viewpoint of durability such as durability and neutralization resistance, 5 to 40% by mass is more preferable, and 10 to 30% by mass is particularly preferable. If the blending amount is less than 3% by mass, the expansion of the hardened cementitious material produced using the cement additive of the present invention may not be suppressed, and if it exceeds 50% by mass, the cement of the present invention There is a possibility that durability such as strength development and neutralization resistance of the cementitious cured body produced using the additive material may be extremely lowered.
本発明のセメント添加材は、アルカリシリカ反応によるセメント質硬化体の膨張を抑制することができる。そのため、ＪＩＳ−Ａ１１４５「骨材のアルカリシリカ反応性試験方法」により「無害でない」と判定され、使用が制限される骨材であっても、セメント質硬化体の材料として使用することができる。 The cement additive of the present invention can suppress the expansion of the cementitious cured body due to the alkali silica reaction. Therefore, even an aggregate that is determined to be “non-hazardous” according to JIS-A1145 “Alkali-silica reactivity test method” and whose use is restricted can be used as a material for a cementitious hardened body.
また、本発明のセメント添加材を配合してなるセメント組成物は、硬化させて得られるセメント質硬化体の初期強度の低下及び耐中性化特性の低下を防止することができる。 Moreover, the cement composition formed by blending the cement additive of the present invention can prevent a decrease in initial strength and a decrease in neutralization characteristics of a hardened cementitious material obtained by curing.
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
以下、実施例及び試験例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、下記の実
施例及び試験例に何ら制限されるものではない。なお、実施例５及び６は参考例である。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a test example demonstrate this invention further in detail, this invention is not restrict | limited at all to the following Example and test example. Examples 5 and 6 are reference examples.
〔実施例１〕
セメント（普通ポルトランドセメント，太平洋セメント社製，全アルカリ量（Na2Oeq）;0.61％，600ｇ）と、細骨材（小樽産輝石安山岩系細骨材，ＪＩＳ−Ａ１１４５「アルカリ骨材評価性試験」により「無害でない」と判定された骨材，1350ｇ）と、水（水道水，300ｇ）と、セメント添加材（加熱頁岩粉末；頁岩を1150℃で30分間加熱処理後粉砕したもの，ブレーン比表面積；4000cm2/g）とをミキサーに投入して混練し、水中養生（20℃）することで、試験供試体としてのモルタルを製造した。なお、セメントにおける全アルカリ量（Na2Oeq）は、水酸化ナトリウム水溶液を用いて1.2％に調整した。
[Example 1]
Cement (ordinary Portland cement, Taiheiyo Cement, total alkali amount (Na 2 Oeq); 0.61%, 600g) and fine aggregate (Otaru pyroxene andesite fine aggregate, JIS-A1145 “Alkali aggregate evaluation test "Aggregate determined to be" non-harmful ", 1350g), water (tap water, 300g), cement additive (heated shale powder; shale crushed after heat treatment at 1150 ° C for 30 minutes, Blaine ratio (Surface area: 4000 cm 2 / g) was put into a mixer, kneaded, and cured in water (20 ° C.) to produce a mortar as a test specimen. The total alkali amount (Na 2 Oeq) in the cement was adjusted to 1.2% using an aqueous sodium hydroxide solution.
〔実施例２〕
セメント添加材として、ブレーン比表面積6000cm2/gの加熱頁岩粉末を使用した以外は実施例１と同様にして、試験供試体としてのモルタルを製造した。
[Example 2]
A mortar as a test specimen was produced in the same manner as in Example 1 except that a heated shale powder having a Blaine specific surface area of 6000 cm 2 / g was used as a cement additive.
〔実施例３〕
セメント添加材として、ブレーン比表面積6000cm2/gの加熱真珠岩粉末（真珠岩を1000℃で30分間加熱処理後粉砕したもの）を使用した以外は実施例１と同様にして、試験供試体としてのモルタルを製造した。
Example 3
As a test specimen, the same procedure as in Example 1 was used except that a heated pearlite powder having a Blaine specific surface area of 6000 cm 2 / g was used as the cement additive (the pearlite was pulverized after being heated at 1000 ° C. for 30 minutes). Mortar was produced.
〔実施例４〕
セメント添加材として、ブレーン比表面積6000cm2/gの加熱黒曜岩粉末（黒曜岩を1000℃で30分間加熱処理後粉砕したもの）を使用した以外は実施例１と同様にして、試験供試体としてのモルタルを製造した。
Example 4
The test sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that a heated obsidian powder having a Blaine specific surface area of 6000 cm 2 / g was used as the cement additive (obsidian was pulverized after heat treatment at 1000 ° C. for 30 minutes). A mortar as a specimen was produced.
〔実施例５〕
セメント添加材として、ブレーン比表面積6000cm2/gの真珠岩粉末を使用した以外は実施例１と同様にして、試験供試体としてのモルタルを製造した。
Example 5
Mortar as a test specimen was manufactured in the same manner as in Example 1 except that nacre powder having a brain specific surface area of 6000 cm 2 / g was used as a cement additive.
〔実施例６〕
セメント添加材として、ブレーン比表面積6000cm2/gの黒曜岩粉末を使用した以外は実施例１と同様にして、試験供試体としてのモルタルを製造した。
Example 6
Mortar as a test specimen was manufactured in the same manner as in Example 1 except that obsidian powder having a brain specific surface area of 6000 cm 2 / g was used as a cement additive.
〔実施例７〕
セメント添加材として、ブレーン比表面積6000cm2/gの加熱真珠岩粉末100質量部に対して、高炉スラグ粉末（ブレーン比表面積；4030cm2/g）30質量部を配合した添加材を使用した以外は実施例１と同様にして、試験供試体としてのモルタルを製造した。
Example 7
As a cement additive, the heating perlite powder 100 parts by weight of the Blaine specific surface area of 6000 cm 2 / g, blast furnace slag powder; except for using (Blaine specific surface area of 4030cm 2 / g) additives blended with 30 parts by mass In the same manner as in Example 1, mortar as a test specimen was produced.
〔実施例８〕
セメント添加材として、ブレーン比表面積6000cm2/gの加熱真珠岩粉末100質量部に対して、フライアッシュ（ブレーン比表面積；4300cm2/g）20質量部を配合した添加材を使用した以外は実施例１と同様にして、試験供試体としてのモルタルを製造した。
Example 8
As a cement additive, the heating perlite powder 100 parts by weight of the Blaine specific surface area of 6000 cm 2 / g, fly ash; except using (Blaine specific surface area of 4300cm 2 / g) additives blended with 20 parts by practice In the same manner as in Example 1, mortar as a test specimen was produced.
〔比較例１〕
セメント添加材として、ブレーン比表面積2000cm2/gの加熱頁岩粉末を使用した以外は実施例１と同様にして、試験供試体としてのモルタルを製造した。
[Comparative Example 1]
Mortar as a test specimen was manufactured in the same manner as in Example 1 except that heated shale powder having a specific surface area of 2000 cm 2 / g of brane was used as the cement additive.
〔比較例２〕
セメント添加材として、高炉スラグ粉末（ブレーン比表面積；4030cm2/g）を使用した以外は実施例１と同様にして、試験供試体としてのモルタルを製造した。
[Comparative Example 2]
Mortar as a test specimen was produced in the same manner as in Example 1 except that blast furnace slag powder (Blaine specific surface area; 4030 cm 2 / g) was used as a cement additive.
〔比較例３〕
セメント添加材を添加しない以外は実施例１と同様にして、試験供試体としてのモルタルを製造した。
[Comparative Example 3]
Mortar as a test specimen was produced in the same manner as in Example 1 except that no cement additive was added.
〔試験例１〕骨材のアルカリシリカ反応性評価試験１
実施例１〜７及び比較例１〜３のモルタルについて、ＪＩＳ−Ａ１１４６「骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（モルタルバー法）」に準じて、アルカリシリカ反応性の評価試験を行った。なお、試験供試体寸法は、４０×４０×１６０ｍｍとし、「無害である」及び「無害でない」の判定は、材齢６ヶ月での0.10％以上の膨張の有無で判断した。
[Test Example 1] Alkali-silica reactivity evaluation test 1
The mortars of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 were subjected to an alkali silica reactivity evaluation test according to JIS-A1146 “Aggregate Alkali Silica Reactivity Test Method (Mortar Bar Method)”. The test specimen size was 40 × 40 × 160 mm, and “no harm” and “no harm” were judged by the presence or absence of expansion of 0.10% or more at the age of 6 months.
実施例１〜８及び比較例１のモルタルにおけるセメント添加材の添加率は、セメントに対して内割りで10質量％、20質量％、30質量％、及び50質量％とした。比較例２のモルタルにおけるセメント添加材（高炉スラグ粉末）の添加率は、セメントに対して内割りで20質量％及び50質量％とした。
結果を表１に示す。
The addition rate of the cement additive in the mortars of Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 was 10% by mass, 20% by mass, 30% by mass, and 50% by mass with respect to the cement. The addition rate of the cement additive (blast furnace slag powder) in the mortar of Comparative Example 2 was 20% by mass and 50% by mass with respect to the cement.
The results are shown in Table 1.
表１に示すように、実施例１〜８のセメント添加材を添加したモルタルは、無害であるとの判定であったのに対し、比較例１〜３のモルタルにおいては、無害でないとの判定となった。このことから、実施例１〜８のセメント添加材を添加したモルタルによれば、アルカリシリカ反応によるモルタルの膨張を抑制することができることが確認された。 As shown in Table 1, the mortars to which the cement additives of Examples 1 to 8 were added were judged to be harmless, whereas the mortars of Comparative Examples 1 to 3 were judged not harmless. It became. From this, it was confirmed that according to the mortar to which the cement additives of Examples 1 to 8 were added, the expansion of the mortar due to the alkali silica reaction can be suppressed.
〔試験例２〕骨材のアルカリシリカ反応性評価試験２
モルタルの混練時に、セメントに対する全アルカリ量Na2Oeqを２％に調整した以外は、実施例１〜８、比較例１及び比較例３と同様にして試験供試体としてのモルタルを製造し、試験例１と同様にしてアルカリシリカ反応性の評価を行った。
結果を表２に示す。
[Test Example 2] Alkali-silica reactivity evaluation test 2
A mortar as a test specimen was manufactured and tested in the same manner as in Examples 1 to 8, Comparative Example 1 and Comparative Example 3 except that the total alkali amount Na 2 Oeq with respect to cement was adjusted to 2% during kneading of the mortar. The alkali silica reactivity was evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 2.
表２に示すように、実施例１〜８のセメント添加材を添加したモルタルは、無害であるとの判定であったのに対し、比較例１及び３のモルタルは、無害でないとの判定であった。これにより、実施例１〜８のセメント添加材を添加したモルタルによれば、アルカリシリカ反応による膨張を抑制することができることが確認された。 As shown in Table 2, the mortars to which the cement additives of Examples 1 to 8 were added were judged to be harmless, whereas the mortars of Comparative Examples 1 and 3 were judged to be harmless. there were. Thereby, according to the mortar which added the cement additive of Examples 1-8, it was confirmed that the expansion | swelling by alkali silica reaction can be suppressed.
〔試験例３〕モルタルの強度試験
ＪＩＳ−Ｒ５２０１「セメントの物理試験方法」に準じて、実施例３及び比較例３のモルタルの圧縮強度（材齢２８日）を測定した。なお、セメント添加材の添加率はセメントに対して内割りで１０質量％、３０質量％、及び５０質量％とした。
結果を表３に示す。
[Test Example 3] Strength test of mortar The compressive strength (age 28 days) of the mortars of Example 3 and Comparative Example 3 was measured according to JIS-R5201 "Physical test method for cement". In addition, the addition rate of the cement additive was 10% by mass, 30% by mass, and 50% by mass with respect to the cement.
The results are shown in Table 3.
表３に示すように、実施例３のセメント添加材を添加したモルタルは、添加材を添加していないモルタルに比して圧縮強度が多少落ちるものの、実用上十分な圧縮強度を発現し得ることが確認された。 As shown in Table 3, the mortar to which the cement additive of Example 3 was added can exhibit practically sufficient compressive strength, although the compressive strength is somewhat lower than that of the mortar to which no additive is added. Was confirmed.
〔実施例９〕
セメント（普通ポルトランドセメント，太平洋セメント社製，全アルカリ量（Na2Oeq）;0.61％）と、粗骨材（小樽産輝石安山岩系粗骨材（ＪＩＳ−Ａ１１４５「アルカリ骨材評価性試験」により「無害でない」と判定されたもの））と、細骨材（小樽産輝石安山岩系細骨材（ＪＩＳ−Ａ１１４５「アルカリ骨材評価性試験」により「無害でない」と判定されたもの））と、水（水道水）と、セメント添加材（加熱真珠岩粉末；真珠岩を1000℃で30分間加熱処理後粉砕したもの，ブレーン比表面積；6000cm2/g）と、減水剤（リグニンスルホン酸系減水剤，商品名：ポゾリスNo.70，エヌエムビー社製）とを用い、表４に示す配合により試験供試体としてのコンクリートを製造した。なお、セメントに対する全アルカリ量Na2Oeqは、水酸化ナトリウム水溶液を用いて1.2％に調整した。
Example 9
Cement (ordinary Portland cement, Taiheiyo Cement, total alkali amount (Na 2 Oeq); 0.61%) and coarse aggregate (Otaru pyroxene andesite coarse aggregate (JIS-A1145 “Alkali aggregate evaluation test”) Fine aggregates (Otaru pyroxene andesite-based fine aggregates (determined non-harmful according to JIS-A1145 “Alkali Aggregate Evaluation Test”))) , Water (tap water), cement additive (heated pearlite powder; pearlite crushed after heat treatment at 1000 ° C for 30 minutes, brain specific surface area: 6000cm 2 / g), water reducing agent (lignin sulfonic acid type) Concrete as a test specimen was manufactured according to the formulation shown in Table 4 using a water reducing agent, trade name: Pozzolith No. 70, manufactured by NMB). The total alkali amount Na 2 Oeq with respect to the cement was adjusted to 1.2% using an aqueous sodium hydroxide solution.
〔比較例４〕
セメント添加材として高炉スラグ粉末（ブレーン比表面積；4030cm2/g）を使用した以外は実施例９と同様にして、表４に示す配合により試験供試体としてのコンクリートを製造した。
[Comparative Example 4]
Concrete as a test specimen was manufactured by the formulation shown in Table 4 in the same manner as in Example 9 except that blast furnace slag powder (Blaine specific surface area: 4030 cm 2 / g) was used as a cement additive.
〔比較例５〕
セメント添加材を添加しない以外は実施例９と同様にして、表４に示す配合により試験供試体としてのコンクリートを製造した。
[Comparative Example 5]
Concrete as a test specimen was manufactured according to the formulation shown in Table 4 in the same manner as in Example 9 except that no cement additive was added.
〔試験例４〕耐中性化特性試験
実施例９及び比較例４〜５のコンクリートについて、前養生として、材齢１日まで水中養生（20℃）し、その後40℃（相対湿度：95％）で材齢２６週まで養生したこと以外は、ＪＩＳ−Ａ１１５３に規定する「コンクリートの促進中性化試験方法」に準じて、耐中性化特性試験を行った。
結果を表４に示す。
[Test Example 4] Neutralization characteristic test The concrete of Example 9 and Comparative Examples 4 to 5 was subjected to water curing (20 ° C) until the age of one day as pre-curing, and then 40 ° C (relative humidity: 95%). ) Was subjected to a neutralization resistance property test according to the “accelerated neutralization test method for concrete” defined in JIS-A1153, except that the material was cured until the age of 26 weeks.
The results are shown in Table 4.
表４に示すように、実施例９のコンクリートは、比較例５のセメント添加材を添加していないコンクリートと同程度の耐中性化特性を有していることが確認された。 As shown in Table 4, it was confirmed that the concrete of Example 9 had the same level of neutralization resistance as the concrete of Comparative Example 5 to which the cement additive was not added.
Claims (3)
加熱頁岩は、頁岩又は頁岩粉末を500〜1400℃で、5〜90分間加熱処理したものであり、
加熱黄土は、黄土又は黄土粉末を500〜1400℃で、5〜90分間加熱処理したものであり、
加熱真珠岩は、真珠岩又は真珠岩粉末を500〜1400℃で、2秒間〜60分間加熱処理したものであり、
加熱黒曜岩は、黒曜岩又は黒曜岩粉末を500〜1400℃で、5〜90分間加熱処理したものであり、
前記無機粉末のブレーン比表面積が3000cm2/g以上であることを特徴とするセメント添加材。 Pressurized heat shale powder, heating loess powder, one or more inorganic powders selected from the group consisting of heating perlite powder and heated obsidian powder A including cement additive,
Heated shale is a shale or shale powder that is heat-treated at 500-1400 ° C. for 5-90 minutes,
Heated ocher is the ocher or ocher powder heat-treated at 500-1400 ° C for 5-90 minutes,
Heated pearlite is a pearlite or pearlite powder that is heat-treated at 500-1400 ° C. for 2 seconds to 60 minutes,
Heated obsidian is obsidian or obsidian powder heated at 500-1400 ° C for 5-90 minutes,
A cement additive, wherein the inorganic powder has a Blaine specific surface area of 3000 cm 2 / g or more.
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