JP5307337B2 - 高強度コンクリート用セメント組成物および高強度コンクリート組成物 - Google Patents
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Description
コンクリート性能評価を行うため、表1のポルトランドセメントを試製した。
試製したセメントは、C3S量が35.1〜43.0質量%、C2S量が34.9〜48.0質量%であり、全アルカリ(R2O)量が0.32〜0.57質量%、SO3量が1.64〜2.78質量%、塩化物イオン量が0.003〜0.017%、ブレーン比表面積が3130〜4010cm2/gの範囲で大きく変化したものを試製した。
(2−1)ボーグ式による鉱物組成および全アルカリ(R2O)量の算定
本発明のポルトランドセメントクリンカーの水硬性鉱物量のうち、C3S、C2S、C3AおよびC4AFの含有量(質量%)は、下記のボーグ式により求めた。
C2S量(質量%)=(2.87×SiO2)−(0.754×C3S)
C3A量(質量%)=(2.65×Al2O3)−(1.69×Fe2O3)
C4AF量(質量%)=3.04×Fe2O3
本発明における遊離石灰含有量は、水酸化カルシウムと遊離石灰の合量である。ポルトランドセメント中の水酸化カルシウムと遊離石灰の合量は、JCAS I−01:1981「遊離カルシウムの分析方法」に準じて測定した。なお、水酸化カルシウムの含有量は、熱重量分析装置(Seiko Instruments Inc.製EXSTRAR6000シリーズTG/DTA6200)を用いて、アルミ製の容器にセメント試料30mgを測りとり、N2雰囲気下で昇温速度10℃/分の条件で重量減少量を測定して、350〜450℃付近の重量減少を水酸化カルシウムの脱水(Ca(OH)2→CaO+H2O)によるものと考え、水酸化カルシウム含有量(質量% CaO換算)として、下記の式にて算出した(図3参照)。
400〜500℃の重量減少量(質量%)÷18(水分子量)×56(CaO分子量)
水溶性アルカリ量は、セメント協会標準試験方法 JCAS I−04:2002「セメントの水溶性成分の分析方法」に準じ、水溶性Na2O量(質量%)および水溶性K2O量(質量%)を定量し、下記の式により算出した。また、固溶アルカリ量は、全アルカリ量から水溶性アルカリ量を差し引いて求めた。
固溶アルカリ量(質量%)=(全アルカリ量(質量%))−(水溶性アルカリ量(質量%))
X線回折を利用したポルトランドセメント中の水硬性鉱物のうちエーライト、ビーライト(β相、α’相)、アルミネート(立方晶、斜方晶)およびフェライトの含有量は下記の方法によって測定した。
まず、ポルトランドセメントを遊星ボールミルで90μm篩全通するように粉砕し、粉末X線回折試料とした。粉末X線回折測定は、粉末X線回折装置RINT−2000((株)リガク製)を用いて、管電圧40kV、管電流130mA、測定範囲2θ=10〜70°、ステップ幅0.02°、固定時間2sの条件で行った。
クリンカー鉱物量の測定は、リートベルト解析方法(非特許文献1参照)によって行った。解析ソフトにはJADE6.0(Material Inc.製)を使用した。
リートベルト解析に利用した各鉱物相の基本結晶構造は表2に示すとおりである。なお、定量値は定量対象相としたエーライト、ビーライト(β相+α’相)、アルミネート(立方晶、斜方晶)およびフェライトの6相の合量を100質量%に換算して求めた。
〔非特許文献2〕 F.Nishi, Y. Takeuchi and I. Maki, "Tricalcium silicate Ca3O[SiO4]; The monoclinic superstructure, Zeitschrift fur Kristallographie, 172, pp.297-314 (1985)
〔非特許文献3〕 K.H. Jost, B. Ziemer and R. Seydel, "Redetermnation of the Structure of β-Dicalcium Silicate, Acta Cryst., B33, pp.1696-1700 (1977)
〔非特許文献4〕 W.G. Mumme et al., Neues Jahrbuch fuer Mineralogie. Abhandlungen, Vo.169, No.1, pp.35-68, (1995)
〔非特許文献5〕 P. Mondal and J.W. Jeffery, "The Crystal Structure of Tricalcium Aluminate, Ca3Al2O6", Acta Cryst., B31, p.689 (1975)
〔非特許文献6〕 Y. Takeuchi and F.Nishi, Crystal chemical characterization of the 3CaO-Al2O3-Na2O solid-solution series", Zeitschrift fur Kristallographie 152, pp.259-307 (1980)
〔非特許文献7〕 A.A> Colville and S. Geller, "The Crystal Structure of Brownmillerite, Ca2FeAlO5, Acta Cryst., B27, p.2311 (1971)
セメントの粉末度(ブレーン比表面積および45μm残分)および凝結試験についてもJIS R 5201:1997「セメントの物理試験方法」に準じて測定した。
(2−6)モルタル圧縮強さ
モルタル圧縮強さは,JIS R 5201:1997「セメントの物理試験方法」に記載の方法に準じて、セメント450g対して水225gおよび砂1350gをホバートミキサーによって練混ぜて作製したモルタル供試体を水中養生し,材齢3、7、28および91日において測定した。
(3)コンクリート性能評価試験
(3−1)コンクリート配合
コンクリート性能評価は表3に示すコンクリート配合を基本として行った。但し、混和剤添加量は表中の値を目安としたが、使用セメントによっては目標のスランプフロー値を得るために微調整した。
(W/C:水セメント比、
s/a:細骨材率(=細骨材÷全骨材(細骨材+粗骨材))(体積比)
細骨材: 混合砂
・千葉県富津市鶴岡産山砂60%+青森県八戸市松館石灰石砕砂40%
・表乾密度2.64g/cm3、吸水率1.64%、粗粒率2.53
粗骨材: 山口県美祢市伊佐産石灰石砕石2005
・2015:1505=20:80混合、表乾密度2.69g/cm3、吸水率0.40%、粗粒率6.84
混和剤: 高性能AE減水剤 フローリックSF500S(フローリック社製)
水: 上水道水
コンクリートの練り混ぜに用いたミキサ、練混ぜ量および手順は以下のとおりである。
ミキサ: 強制二軸型ミキサ(公称容積55L)
練混ぜ量: 30L/バッチ
練混ぜ時間および手順
a) 細骨材およびセメントをミキサに投入後、10秒間空練り。
b) 水(混和剤含)を加えて60秒間練混ぜ。
c) 粗骨材を加え60秒間練混ぜ後、5分静置後15秒間練混ぜ排出。
コンクリート性能の評価項目および試験方法は表4のとおりである。
表5にコンクリートの流動性評価結果を記す。
いずれのセメントにおいても、セメントに対する混和剤添加量補正値を1.36〜1.48%の範囲で調整することにより、所定のスランプフロー60cmを得ることが可能であり、流動性に優れることが判った。
表6に各セメントを使用した高強度コンクリートの圧縮強度を記す。
遊離石灰含有量が0.70質量%以下のポルトランドセメントM02(実施例1)、M03(参考例2)、M08〜10(実施例3、参考例4および実施例5)は、材齢28日強度で82.5〜86.5N/mm2、材齢56日強度で90.2〜93.8N/mm2である。一方、遊離石灰含有量が0.70質量%を超えるM01、M04〜07(比較例1〜5)は、材齢28日強度77.7〜81.4N/mm2および材齢56日強度83.3〜88.8N/mm2である。したがって、遊離石灰含有量が0.70質量%以下の本発明のセメント組成物を使用したコンクリート組成物は、それが0.70質量%を越える比較例のセメント組成物を使用したコンクリート組成物に比べて、高い強度が得られている。
Claims (2)
- ボーグ式算定のC2S量が34〜45質量%、C 3 S量が20〜40.4質量%、JCAS I−01:1981による水酸化カルシウムと遊離石灰との合量である遊離石灰含有量が0.43質量%以下且つ遊離石灰の主成分が水酸化カルシウムであり、Ca(OH)2/f.CaO比が93〜98%、塩化物イオン含有量が0.013質量%以下、水溶性アルカリ量が0.07〜0.12質量%、ビーライト中のα’ビーライト量が3〜5.0質量%である高強度コンクリート用セメント組成物と、細骨材と、粗骨材と、水と、高性能AE減水剤とを含み、且つ細骨材または粗骨材が石灰石を含み、セメント組成物に対する水+高性能AE減水剤の質量比が40質量%以下である、高強度コンクリート組成物。
- 遊離石灰含有量が0.40〜0.43質量%である、請求項1記載の高強度コンクリート組成物。
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