JP5501649B2 - セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、主に、土木分野、建築分野に使用するセメントコンクリートの高強度化を促進するセメント混和材及びセメント組成物に関する。
なお、本発明でいうセメントコンクリートとはモルタル、コンクリートを総称するものである。
なお、本発明でいうセメントコンクリートとはモルタル、コンクリートを総称するものである。
従来、セメントコンクリートの高強度化を促進させる方法としては、水／セメント比をできる限り小さくするため、ＪＩＳ Ａ ６２０４「コンクリート用化学混和剤」で規定されているように、減水剤や高性能減水剤を使用することが一般的に普及している。
一方、水／セメント比の低減によらず、例えば、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、塩化カルシウムと亜硝酸カルシウム、蟻酸類、硝酸ナトリウムと蟻酸カルシウム、乳酸とその塩類等の凝結促進材を使用してセメント・コンクリートの強度を増進する方法が種々提案されている（特許文献１、２、３、４、５、６参照）。さらに、例えば、蟻酸類や乳酸とその塩類等の凝結促進材と、カルシウムアルミネートや無水石膏とシリカ微粉末を使用してセメント・コンクリートの強度を増進する方法が提案されている（特許文献７、８参照）。
本発明は、コンクリートの強度発現性を増進させるセメント混和材及びセメント組成物を提供する。
本発明は、（１）ブレーン比表面積値が４０００ｃｍ２／ｇ以上のカルシウムサルホアルミネートとナトリウム塩、カリウム塩、又はカルシウム塩である蟻酸塩、酢酸塩及び乳酸塩からなる群より選ばれた一種又は二種以上とからなり、カルシウムサルホアルミネートと蟻酸塩、酢酸塩及び乳酸塩からなる群より選ばれた一種又は二種以上の合計１００質量部中、カルシウムサルホアルミネートが５０〜９５質量部である、セメント混和材、（２）さらにシリカ微粉末を含有してなる（１）のセメント混和材、（３）（１）又は（２）のセメント混和材とセメントとからなるセメント組成物、である。
本発明のセメント混和材及びセメント組成物を使用することにより、セメントコンクリートの強度発現性が向上する。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明における部や％は特に限定のない限り質量基準である。
本発明における部や％は特に限定のない限り質量基準である。
本発明で使用するカルシウムサルホアルミネート（以下、ＣＳアルミネートという）とは、例えば、石灰等の石灰質原料、セッコウなどの硫酸塩原料、及びボーキサイトなどのアルミナ原料等を原料として、キルンなどを用いて、１５００℃程度で焼成し、粉砕して製造されるものである。
ＣＳアルミネートは特に限定されるものではないが、例えば、ＣａＯ：Ａｌ２Ｏ３：ＣａＳＯ４のモル比で３：３：１の割合で原料配合し、焼成し、及び粉砕したものがある。これは、アウイン（３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４）と呼ばれている。また、市販のアウインを含有する膨張材（例えば、電気化学工業（株）製、商品名デンカＣＳＡ＃２０）を使用することができる。
ＣＳアルミネートのブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）は４０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、６０００ｃｍ２／ｇ以上がより好ましい。４０００ｃｍ２／ｇ未満では強度増進が期待できない場合がある。
ＣＳアルミネートは特に限定されるものではないが、例えば、ＣａＯ：Ａｌ２Ｏ３：ＣａＳＯ４のモル比で３：３：１の割合で原料配合し、焼成し、及び粉砕したものがある。これは、アウイン（３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４）と呼ばれている。また、市販のアウインを含有する膨張材（例えば、電気化学工業（株）製、商品名デンカＣＳＡ＃２０）を使用することができる。
ＣＳアルミネートのブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）は４０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、６０００ｃｍ２／ｇ以上がより好ましい。４０００ｃｍ２／ｇ未満では強度増進が期待できない場合がある。
本発明で使用する蟻酸塩、酢酸塩、及び乳酸塩（以下、蟻酸塩類という）として、具体的には蟻酸、酢酸及び乳酸のナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩バリウム塩、アルミニウム塩、亜鉛塩、及びアンモニウム塩等が挙げられる。
本発明で使用するシリカ微粉末とは、シリカ質を主成分とし潜在水硬性を有する物質の微粉末を総称するものであり、特に限定されるものではないが、例えば、シリカフューム、シリカダスト、珪藻土、珪藻白土、フライアッシュ、及び高炉スラグ等の微粉末が挙げられ、本発明ではこれらのうちの一種又は二種以上を使用することが可能である。シリカ微粉末の粒度はブレーン値で４０００ｃｍ２／ｇ以上であり、６０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、８０００ｃｍ２／ｇ以上がより好ましい。４０００ｃｍ２／ｇ未満では十分な強度発現が得られない場合がある。
本発明のセメント混和材中の各成分の使用量は特に限定されるものではないが、セメント混和材がＣＳアルミネートと蟻酸塩類からなる場合、強度増進の観点から、ＣＳアルミネートの使用量はセメント混和材１００部中５０〜９５部が好ましく、７０〜８０部がより好ましく、蟻酸塩類の使用量は、５〜５０部が好ましく、２０〜３０部がより好ましい
また、セメント混和材がＣＳアルミネートと蟻酸塩類、及びシリカ微粉末からなる場合、強度増進の観点から、ＣＳアルミネートの使用量はセメント混和材１００部中２０〜７０部が好ましく３０〜６０部がより好ましく、蟻酸塩類の使用量は、５〜３０部が好ましく、１０〜２０部がより好ましく、シリカ微粉末の使用量は２０〜７０部が好ましく、３０〜６０部がより好ましい。
また、セメント混和材がＣＳアルミネートと蟻酸塩類、及びシリカ微粉末からなる場合、強度増進の観点から、ＣＳアルミネートの使用量はセメント混和材１００部中２０〜７０部が好ましく３０〜６０部がより好ましく、蟻酸塩類の使用量は、５〜３０部が好ましく、１０〜２０部がより好ましく、シリカ微粉末の使用量は２０〜７０部が好ましく、３０〜６０部がより好ましい。
セメント混和材の使用量は特に限定されるものではないが、セメント混和材がＣＳアルミネートと蟻酸塩類となる場合、強度増進の観点から、セメントとセメント混和材とからなる結合材１００部中、２〜６部が好ましく、４〜６部がより好ましい。また、セメント混和材がＣＳアルミネート、蟻酸塩類及びシリカ微粉末からなる場合、強度増進の観点から、結合材１００部中、４〜１２部が好ましく、８〜１２部がより好ましい。
ここで、セメントとしては特に限定されるものではなく、通常のセメントが使用可能であり、具体的には、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、また、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末を混合したフィラーセメント、廃棄物利用型セメント、いわゆるエコセメント等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が併用可能である。
本発明では、セメント、セメント混和材、の他に、砂、砂利などの骨材、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ剤、増粘剤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で併用することが可能である。
本発明のセメント混和材及びセメント組成物の混合装置としては、既存のいかなる撹拌装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、Ｖ型ミキサ、ヘンシェルミキサ、及びナウタミキサ等が使用可能である。また、混合は、それぞれの材料を施工時に混合してもよいし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
「実験例１」
ＣＳアルミネートと蟻酸塩類Ａを表１に示すように配合して調製したセメント混和材を、セメントとセメント混和材とからなる結合材１００部中、４部配合して結合材を調整した。又、カルシウムアルミネートと蟻酸塩類Ａを表１に示すように配合して調製したセメント混和材を、セメントとセメント混和材とからなる結合材１００部中、４部配合して結合材を調整した。コンクリート中の各種材料の単位量が結合材４６５ｋｇ／ｍ３、砂７８１ｋｇ／ｍ３、砂利９７５ｋｇ／ｍ３、水１６５ｋｇ／ｍ３、であるコンクリートを調製し、そのコンクリートを用いてφ１０×２０ｃｍの供試体を作製して各材齢に於ける圧縮強度の測定をＪＩＳ Ａ １１０８に準じて行った。結果を表１に併記する。
ＣＳアルミネートと蟻酸塩類Ａを表１に示すように配合して調製したセメント混和材を、セメントとセメント混和材とからなる結合材１００部中、４部配合して結合材を調整した。又、カルシウムアルミネートと蟻酸塩類Ａを表１に示すように配合して調製したセメント混和材を、セメントとセメント混和材とからなる結合材１００部中、４部配合して結合材を調整した。コンクリート中の各種材料の単位量が結合材４６５ｋｇ／ｍ３、砂７８１ｋｇ／ｍ３、砂利９７５ｋｇ／ｍ３、水１６５ｋｇ／ｍ３、であるコンクリートを調製し、そのコンクリートを用いてφ１０×２０ｃｍの供試体を作製して各材齢に於ける圧縮強度の測定をＪＩＳ Ａ １１０８に準じて行った。結果を表１に併記する。
〈使用材料〉
ＣＳアルミネート：結晶質の３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４（アウイン）、強熱減量１．０％、ブレーン値６０００ｃｍ２／ｇ
カルシウムアルミネート（ＣＡ）：結晶質のＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、強熱減量１．０％、ブレーン値５０００ｃｍ２／ｇ
蟻酸塩類Ａ：蟻酸カルシウム、関東化学社製試薬１級
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品、比重３．１６
細骨材：新潟県姫川産天然砂、比重２．６２
粗骨材：新潟県姫川産砕石、最大寸法２０ｍｍ、比重２．６４
ＣＳアルミネート：結晶質の３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４（アウイン）、強熱減量１．０％、ブレーン値６０００ｃｍ２／ｇ
カルシウムアルミネート（ＣＡ）：結晶質のＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、強熱減量１．０％、ブレーン値５０００ｃｍ２／ｇ
蟻酸塩類Ａ：蟻酸カルシウム、関東化学社製試薬１級
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品、比重３．１６
細骨材：新潟県姫川産天然砂、比重２．６２
粗骨材：新潟県姫川産砕石、最大寸法２０ｍｍ、比重２．６４
「実験例２」
表２に示す蟻酸塩類を使用したこと以外は実験例１の実験No.1-5と同様に行った。結果を表２に併記する。
表２に示す蟻酸塩類を使用したこと以外は実験例１の実験No.1-5と同様に行った。結果を表２に併記する。
〈使用材料〉全て関東化学社製試薬１級
蟻酸塩類Ｂ：蟻酸ナトリウム
蟻酸塩類Ｃ：蟻酸カリウム
蟻酸塩類Ｄ：乳酸カルシウム
蟻酸塩類Ｅ：乳酸ナトリウム
蟻酸塩類Ｆ：乳酸カリウム
蟻酸塩類Ｇ：酢酸カルシウム
蟻酸塩類Ｈ：蟻酸塩類Ａと蟻酸塩類Ｄの等量混合物
蟻酸塩類Ｂ：蟻酸ナトリウム
蟻酸塩類Ｃ：蟻酸カリウム
蟻酸塩類Ｄ：乳酸カルシウム
蟻酸塩類Ｅ：乳酸ナトリウム
蟻酸塩類Ｆ：乳酸カリウム
蟻酸塩類Ｇ：酢酸カルシウム
蟻酸塩類Ｈ：蟻酸塩類Ａと蟻酸塩類Ｄの等量混合物
「実験例３」
結合材１００部中のセメント混和材を表３に示す量としたこと以外は実験例１の実験No.1-5と同様に行った。結果を表３に併記する。
結合材１００部中のセメント混和材を表３に示す量としたこと以外は実験例１の実験No.1-5と同様に行った。結果を表３に併記する。
「実験例４」
ＣＳアルミネート、蟻酸塩類Ａ、及びシリカフュームを表４に示すように配合してセメント混和材を調製し、結合材１００部中のセメント混和材を８部としたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
ＣＳアルミネート、蟻酸塩類Ａ、及びシリカフュームを表４に示すように配合してセメント混和材を調製し、結合材１００部中のセメント混和材を８部としたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
〈使用材料〉
シリカフューム：市販品、ブレーン値８７４０ｃｍ２／ｇ
シリカフューム：市販品、ブレーン値８７４０ｃｍ２／ｇ
「実験例５」
表５に示すように実験例２の蟻酸塩類を使用したこと以外は実験例４の実験No.4-4と同様に行った。結果を表５に併記する。
表５に示すように実験例２の蟻酸塩類を使用したこと以外は実験例４の実験No.4-4と同様に行った。結果を表５に併記する。
「実験例６」
結合材１００部中のセメント混和材を表６に示す量としたこと以外は実験例４の実験No.4-4と同様に行った。結果を表６に併記する。
結合材１００部中のセメント混和材を表６に示す量としたこと以外は実験例４の実験No.4-4と同様に行った。結果を表６に併記する。
「実験例７」
ＣＳアルミネートのブレーン値を表７に示すようにしたこと以外は実験例１の実験No.1-5と同様に行った。結果を表７に併記する。
ＣＳアルミネートのブレーン値を表７に示すようにしたこと以外は実験例１の実験No.1-5と同様に行った。結果を表７に併記する。
「実験例８」
ＣＳアルミネートのブレーン値を表８に示すようにしたこと以外は実験例４の実験No.4-4と同様に行った。結果を表８に併記する。
ＣＳアルミネートのブレーン値を表８に示すようにしたこと以外は実験例４の実験No.4-4と同様に行った。結果を表８に併記する。
本発明のセメント混和材及びセメント組成物を使用することにより、セメントコンクリートの強度発現性が向上するので、土木、建築分野において幅広く適用できる。
Claims (3)
- ブレーン比表面積値が４０００ｃｍ２／ｇ以上のカルシウムサルホアルミネートとナトリウム塩、カリウム塩、又はカルシウム塩である蟻酸塩、酢酸塩及び乳酸塩からなる群より選ばれた一種又は二種以上とからなり、カルシウムサルホアルミネートと蟻酸塩、酢酸塩及び乳酸塩からなる群より選ばれた一種又は二種以上の合計１００質量部中、カルシウムサルホアルミネートが５０〜９５質量部である、セメント混和材。
- さらにシリカ微粉末を含有してなる請求項１に記載のセメント混和材。
- 請求項１又は請求項２に記載のセメント混和材とセメントとからなるセメント組成物。
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