JP5440905B2 - 超早強セメント組成物、及びその製造方法 - Google Patents
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しかるに、従来の超速硬セメントでは、生コンクリートが製造されてから硬化するまでの時間が短すぎるため、例えば、生コン工場で超速硬セメントを用いて生コンクリートを製造した場合、この生コンクリートが生コン工場から工事現場まで運搬されるまでに生コンクリートの硬化が進んでしまう場合がある。そのような場合には、打設する前に生コンクリートの流動性が損なわれてしまい、打設が困難となってしまう虞がある。
そこで、生コン工場で生コンクリートを製造する代わりに、例えば、移動式の練りミキサー等の移動式設備を用いて工事現場で生コンクリートを製造する方法が考えられるが、この場合には、生コンクリートを製造するための設備や生コンクリートの材料を工事現場に準備する必要があることから、コストが掛かってしまうという問題がある。また、移動式設備では、生コン工場に比して、製造できる生コンクリートの量がかなり限られてしまうため、超速硬セメントは、大規模な工事等において使用できない場合があるという問題もある。
例えば、特許文献1に記載の超早強セメント組成物は、混練後比較的長い間生コンクリートの流動性があり、更に、打設後は比較的短い期間(例えば、1日)で十分な強度を呈するため、作業性が優れるという利点がある。
本発明に係る超早強セメント組成物は、前記超早強ポルトランドセメントがセメントクリンカー100質量部に対する石膏の含有量がCaSO4 換算で2質量部以上であるので、超早強ポルトランドセメントと水とが練り混ぜられた直後においてこわばりが生じ難くなり良好な流動性が保たれ得るという利点がある。また、本発明に係る超早強セメント組成物は、前記超早強ポルトランドセメントがセメントクリンカー100質量部に対する石膏の含有量がCaSO4 換算で10質量部以下であるので、水中養生を長期間行っても膨張が生じ難く、安定的となるという利点がある。
本発明に係る超早強セメント組成物は、セメントクリンカーにおけるケイ酸三カルシウム(C3S)の含有量が70質量%以下であるので、凝結時間が適切に保たれるとともに、収縮が過大となり難いという利点がある。また、本発明に係る超早強セメント組成物は、セメントクリンカーにおけるケイ酸三カルシウム(C3S)の含有量が64質量%以上であるので、打設後は比較的短い期間で十分な強度を呈することができうるという利点がある。
本発明に係る超早強セメント組成物は、前記超早強ポルトランドセメントの粉末度が、ブレーン比表面積で7000cm2 /g以下であるので、前記超早強ポルトランドセメントと水とが練り混ぜられる際に、一定の流動性を得るための水量が過剰にならず収縮も過大となり難いという利点があり、また、凝結時間が適切に保たれ得るという利点もあり、更に、該粉末度を有する超早強ポルトランドセメントを得る際のコストや労力が抑制されるという利点もある。また、本発明に係る超早強セメント組成物は、前記超早強ポルトランドセメントの粉末度が、ブレーン比表面積で5000cm2 /g以上であるので、打設後は比較的短い期間で十分な強度を呈することができうるという利点がある。
本発明に係る超早強セメント組成物は、前記超早強ポルトランドセメント100質量部に対する前記亜硝酸カルシウムの含有量が3.0質量部以下であるので、スランプの経時変化が小さくなるという利点がある。また、本発明に係る超早強セメント組成物は、前記超早強ポルトランドセメント100質量部に対する前記亜硝酸カルシウムの含有量が1.5質量部以上であるので、打設後は比較的短い期間で十分な強度を呈することができうるという利点がある。
本発明に係る超早強セメント組成物は、打設時において、水/セメント比が、30質量%以上であることにより、粘性がさほど強すぎず、施工性に優れるという利点がある。また、本発明に係る超早強セメント組成物は、打設時において、水/セメント比が、50質量%以下であることにより、強度発現性だけでなく、耐久性にも優れるという利点がある。
まず、超早強ポルトランドセメント(住友大阪セメント社製、商品名:DAY 300(超早強コンクリート用セメント))、細骨材(茨城県結城産陸砂、表乾密度:2.58g/cm3 、吸水率:2.2%)、粗骨材(茨城県桜川産硬質砂岩砕石、表乾密度2.65g/cm3 、吸水率:0.7%)、水、高性能AE減水剤としてのポリカルボン酸系エーテル(BASFポゾリス社製、商品名:レオビルドSP8SV、及びAE調整剤としての変性ロジン酸化合物系陰イオン界面活性剤(BASFポゾリス社製、商品名:マイクロエア202)を表1の混合割合となるように混練して生コンクリートを得た。尚、本明細書における「C×%」は、セメント100質量部に対する量(質量部)を意味する。
次に、該超早強ポルトランドセメント100質量部に対して促進剤としての亜硝酸カルシウムが1.5質量部となるように、該超早強ポルトランドセメントと、亜硝酸カルシウム(関東化学社製、商品名:亜硝酸カルシウム試薬1級)及び水を混合して作製した該懸濁液とを混練して、実施例1の超早強セメント組成物を得た。
尚、DAY 300(超早強コンクリート用セメント)(住友大阪セメント社製)は、C3 Sが64質量%含有されてなるセメントクリンカーと、石膏とが粉砕されて作製されたもの(粉末度がブレーン比表面積で6400cm2 /gである。)である。
超早強ポルトランドセメント100質量部に対して亜硝酸カルシウムが2.0質量部,3.0質量部となるようにした以外は、実施例1と同様にして、それぞれ実施例2,3の超早強セメント組成物を得た。
水セメント比、細骨材率、AE調整剤を表2のようにしたこと以外は、実施例2と同様にして、それぞれ実施例4〜11の超早強セメント組成物を得た。
超早強ポルトランドセメントとして、粉末度がブレーン比表面積で5020cm2 /gであるものを用いたこと以外は、実施例2と同様にして、実施例12の超早強セメント組成物を得た。
超早強ポルトランドセメントとして、粉末度がブレーン比表面積で5535cm2 /gであるものを用いたこと以外は、実施例2と同様にして、実施例13の超早強セメント組成物を得た。
超早強ポルトランドセメントとして、粉末度がブレーン比表面積で6980cm2 /gであるものを用いたこと以外は、実施例2と同様にして、実施例14の超早強セメント組成物を得た。
超早強ポルトランドセメントとして、C3 Sが69.5質量%含有されてなるセメントクリンカーと、石膏とが粉砕されて作製されたものを用いたこと以外は、実施例2と同様にして、実施例15の超早強セメント組成物を得た。
超早強ポルトランドセメント100質量部に対して亜硝酸カルシウムが0.0質量部,1.0質量部となるようにした以外は、実施例1と同様にして、それぞれ比較例1,2の超早強セメント組成物を得た。
亜硝酸カルシウムの代わりに、硝酸カルシウム(関東化学社製、商品名:硝酸カルシウム試薬1級)、ギ酸カルシウム(関東化学社製、商品名:ギ酸カルシウム試薬1級)、硫酸アルミニウム(関東化学社製、商品名:硫酸アルミニウム試薬1級)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、それぞれ比較例3,5,7の超早強セメント組成物を得た。
亜硝酸カルシウムの代わりに、硝酸カルシウム(関東化学社製、商品名:硝酸カルシウム試薬1級)、ギ酸カルシウム(関東化学社製、商品名:ギ酸カルシウム試薬1級)、硫酸カルシウム(関東化学社製、商品名:硫酸カルシウム試薬1級)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、それぞれ比較例4,6,8の超早強セメント組成物を得た。
超早強ポルトランドセメントの代わりに、粉末度がブレーン比表面積で4450cm2 /gである早強ポルトランドセメント(住友大阪セメント社製)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、比較例9の早強セメント組成物を得た。
亜硝酸カルシウムを用いなかったこと以外は、比較例9と同様にして、比較例10の早強セメント組成物を得た。
亜硝酸カルシウムを用いなかったこと、超早強ポルトランドセメントとして粉末度がブレーン比表面積で6570cm2 /gであるものを用いたこと、及び超早強ポルトランドセメントとしてC3 Sが69.5質量%含有されてなるセメントクリンカーと、石膏とが粉砕されて作製されたものを用いたこと以外は、実施例2と同様にして、比較例11の超早強セメント組成物を得た。
亜硝酸カルシウムを用いなかったこと以外は、実施例12,13と同様にして、それぞれ比較例12,13の超早強セメント組成物を得た。
亜硝酸カルシウムを用いなかったこと、及び超早強ポルトランドセメントとして粉末度がそれぞれブレーン比表面積で6420cm2 /g、6980cm2 /gであるものを用いたこと以外は、実施例2と同様にして、それぞれ比較例14、比較例15の超早強セメント組成物を得た。
超早強ポルトランドセメントとして、C3 Sが58.9質量%含有されてなるセメントクリンカーと、石膏とが粉砕されて作製されたものを用いたこと以外は、実施例2と同様にして、比較例16の超早強セメント組成物を得た。
亜硝酸カルシウムを用いなかったこと以外は、比較例16と同様にして、比較例17の早強セメント組成物を得た。
亜硝酸カルシウムを用いなかったこと、及び超早強ポルトランドセメントとして粉末度がブレーン比表面積で6570cm2 /gであるものを用いたこと以外は、実施例2と同様にして、比較例18の超早強セメント組成物を得た。
具体的には、以下の品質項目すべてを満足することが確認されたものを用いた。
比表面積:4000cm2 /g以上
凝結の始発時間:45分以上
凝結の終結時間:10時間以上
安定性:バット法「良」又はルシャテリエ法10mm以下
圧縮強さ(1日):20.0N/mm2 以上
圧縮強さ(3日):30.0N/mm2 以上
圧縮強さ(7日):40.0N/mm2 以上
圧縮強さ(28日):50.0N/mm2 以上
酸化マグネシウム:5.0質量%以下
三酸化硫黄:4.5質量%以下
強熱減量:3.0質量%以下
全アルカリ:0.75質量%以下
塩化物イオン:0.02質量%以下
JIS A 1101のコンクリートのスランプ試験方法に準じ、実施例及び比較例の超早強セメント組成物、並びに比較例の早強セメント組成物の作製後、0分、30分、60分、90分のスランプ値を求めた。
JIS A 1132の供試体の作製方法に準じ、実施例及び比較例の超早強セメント組成物、並びに比較例の早強セメント組成物を用いてそれぞれ供試体を作製し、材齢0.375日、0.5日、1.0日の圧縮強度をそれぞれ測定した。圧縮強度については、それぞれ、JIS R 5201の圧縮強さ試験に準じて試験を行った。
実施例及び比較例の超早強セメント組成物、並びに比較例の早強セメント組成物それぞれに対して、水中養生を三ヶ月実施し、ひび割れの発生の有無を観察した。
実施例1〜3及び比較例1,2,11,14,15,18の超早強セメント組成物に対する上記試験の結果を表3に示す。
また、本発明の範囲内である実施例1〜3の超早強セメント組成物は、練り上がり後90分までのスランプの値が15.0±2.5cm内にあり、スランプの値の経時変化が少ないことが確認された。
更に、本発明の範囲内である実施例1〜3の超早強セメント組成物は、水中養生における供試体にひび割れが発生せず安定していた。
実施例1、2及び比較例3〜8の超早強セメント組成物に対する上記試験の結果を表4に示す。
また、本発明の範囲内である実施例1,2の超早強セメント組成物は、練り上がり後90分までのスランプの値が15.0±2.5cm内にあり、スランプの値の経時変化が少ないことが確認された。
更に、本発明の範囲内である実施例1,2の超早強セメント組成物は、水中養生における供試体にひび割れが発生せず安定していた。
実施例2、4〜11の超早強セメント組成物に対する上記試験の結果を表5に示す。
また、本発明の範囲内である実施例2,4〜11の超早強セメント組成物は、練り上がり後90分までのスランプの値が15.0±2.5cm内にあり、スランプの値の経時変化が少ないことが確認された。
更に、本発明の範囲内である実施例2,4〜11の超早強セメント組成物は、水中養生における供試体にひび割れが発生せず安定していた。
実施例2,12〜14及び比較例1,9,10,12,13の超早強セメント組成物、並びに比較例9,10の早強セメント組成物に対する上記試験の結果を表6に示す。
更に、本発明の範囲内である実施例2,12〜14の超早強セメント組成物は、練り上がり後90分までのスランプの値が15.0±2.5cm内にあり、スランプの値の経時変化が少ないことが確認された。
また、本発明の範囲内である実施例2,12〜14の超早強セメント組成物は、水中養生における供試体にひび割れが発生せず安定していた。
また、本発明の範囲内である実施例12の超早強セメント組成物(セメントのブレーン比表面積:5020cm2 /g)は、材齢0.5日における圧縮強度が24.1N/mm2 であり、セメントのブレーン比表面積が実施例12の超早強セメント組成物と同程度であるが亜硝酸カルシウムが含有されていない比較例12の超早強セメント組成物は、材齢0.5日における圧縮強度が4.2N/mm2 であった。従って、セメントのブレーン比表面積が5020cm2 /gである超早強セメント組成物に於いては、亜硝酸カルシウムが含有されることによって、材齢0.5日における圧縮強度が19.9N/mm2 も増加することが確認された。
更に、本発明の範囲内である実施例13の超早強セメント組成物(セメントのブレーン比表面積:5535cm2 /g)は、材齢0.5日における圧縮強度が26.3N/mm2 であり、セメントのブレーン比表面積が実施例13の超早強セメント組成物と同程度であるが亜硝酸カルシウムが含有されていない比較例13の超早強セメント組成物は、材齢0.5日における圧縮強度が4.3N/mm2 であった。従って、セメントのブレーン比表面積が5535cm2 /gである超早強セメント組成物に於いては、亜硝酸カルシウムが含有されることによって、材齢0.5日における圧縮強度が22.0N/mm2 も増加することが確認された。
一方で、亜硝酸カルシウムが実施例2,12,13と同程度含有されているが、セメントのブレーンの比表面積が本発明の範囲よりも低い値(4450cm2 /g)である比較例9の早強セメント組成物は、材齢0.5日における圧縮強度が10.5N/mm2 であり、セメントのブレーン比表面積が比較例9の早強セメント組成物と同程度であるが亜硝酸カルシウムが含有されていない比較例10の早強セメント組成物は、材齢0.5日における圧縮強度が3.2N/mm2 であった。従って、セメントのブレーン比表面積が4450cm2 /gである早強セメント組成物に於いては、亜硝酸カルシウムが含有されても、材齢0.5日における圧縮強度が7.3N/mm2 しか増加しないことが確認された。
従って、セメントのブレーン比表面積が5000〜7000cm2 /gである超早強セメント組成物においては、亜硝酸カルシウムが含有されることによって、材齢0.5日における圧縮強度が顕著に増加することが確認された。
実施例2,15及び比較例16,17の超早強セメント組成物に対する上記試験の結果を表7に示す。
更に、本発明の範囲内である実施例2,15の超早強セメント組成物は、練り上がり後90分までのスランプの値が15.0±2.5cm内にあり、スランプの値の経時変化が少ないことが確認された。
また、本発明の範囲内である実施例2,15の超早強セメント組成物は、水中養生における供試体にひび割れが発生せず安定していた。
Claims (2)
- 超早強ポルトランドセメントと亜硝酸カルシウムとが含有され、前記超早強ポルトランドセメントは、粉砕されたセメントクリンカーと石膏とを含有し、前記超早強ポルトランドセメントの粉末度は、ブレーン比表面積で5000〜7000cm2/gであり、前記セメントクリンカーには、ケイ酸三カルシウム(C3S)が64〜70質量%含有され、前記亜硝酸カルシウムは、前記超早強ポルトランドセメント100質量部に対して1.5〜3.0質量部含有されてなることを特徴とする超早強セメント組成物。
- ケイ酸三カルシウム(C 3 S)を64〜70質量%含むセメントクリンカーと石膏とを粉砕して、粉末度がブレーン比表面積で5000〜7000cm2 /gである超早強ポルトランドセメントを得る粉砕工程と、該超早強ポルトランドセメント及び水を混練する第1混練工程と、亜硝酸カルシウム及び水を混合して懸濁液を作製し、第1混練工程で得られる混練物及び前記懸濁液を混練して超早強セメント組成物を得る第2混練工程とを実施することを特徴とする超早強セメント組成物の製造方法。
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