JP5578670B2 - 道路用セメント組成物 - Google Patents
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本発明で使用したコロイダルシリカは、例えば、粒径が10〜50nmのものは表面シラノール基を1平方ナノメートル当たり5個程度有する。粒径が大きくなると少なくなる傾向はある。一方、珪酸ナトリウムと鉱酸(一般には硫酸)の中和反応で製造したコロイダルシリカは1平方ナノメートル当たり1〜2個に過ぎない。
[Ca(C)]:標準試料のCa2+濃度(mg/L)
[Ca(F+C)]:評価試料のCa2+濃度(mg/L)
・二酸化けい素(記号SI):沈降法で製造、粉末状固体、密度2.21g/cm3、平均粒径31.0μm、比表面積0.73m2/g
・コロイダルシリカMP−2040(記号CS1)、非晶質シリカゾル溶液、日産化学工業社製、密度1.30g/cm3、SiO2量40.7%
・コロイダルシリカスノーテックス30(記号CS3)、非晶質シリカゾル溶液、日産化学工業社製、密度1.21g/cm3、SiO2量30.5%
・シリカフューム(記号SF1):粉末状固体、密度2.34g/cm3、平均粒径0.39μm、比表面積9.4m2/g
セメント:太平洋セメント社製 普通ポルトランドセメント、密度3.16g/cm3、ブレーン値3,480cm2/g、エーライト量はXRD/リートベルト法により算出したところ60.5%であった。
コロイダルシリカ:非晶質シリカゾル溶液、日産化学工業社製
スノーテックス30(記号CS3)、密度1.21g/cm3、SiO2量30.5%、API法によるAPI値66.1%であった。また、微少熱量計による測定では、水和発熱曲線の第二ピークは何も添加しないものよりも早期に現れることを確認した。
シリカフューム(記号SF1):粉末状固体、密度2.34g/cm3、平均粒径0.39μm、比表面積9.4m2/g、API法によるAPI値55.8%であった。
水:水道水
混和剤:BASF社製 高性能AE減水剤SP8S(記号Ad1)
BASF社製 空気量調整剤マイクロエア404(記号Ad2)
セメント186重量部、細骨材600重量部、非晶質シリカ固形分14重量部、水100重量部のモルタルを作製した。モルタルの水粉体比は50%、非晶質シリカの添加量はセメント重量に対して内割で7%とした。練り混ぜ後の作業性を確保するために、Ad1をセメントと非晶質シリカ200重量部に対して1.0%となるよう添加し、さらに、モルタル中の空気量を3%〜4%の範囲に調整するためにAd2を適宜添加した。練り混ぜは、JIS R 5201に準拠して行い、5Lホバートミキサーを使用した。その結果、練り混ぜ直後のモルタル15打フローは175mm、2時間経過後のモルタル15打フローは168mmとなり、フローロスが少なく、良好な流動性を有していた。練り混ぜから3時間後、ブリーディングが出なくなった時点で練り返しを行い、型枠内への成型を行った。その後、60℃で4時間の加熱養生を行ったところ、養生終了時点の圧縮強度は36.8N/mm2となり、早期交通開放に必要とされる約30N/mm2を超えていた。また、強度発現の主因となるセメント中のエーライトの反応率を測定したところ95.2%であり、ほぼ反応が終了していた。
使用材料は実施例1と同じで、60℃での加熱養生時間を24時間としたものである。その結果、圧縮強度は38.5N/mm2となり、エーライトの反応率は96.1%であった。
使用材料は実施例1と同じで、加熱養生を行わず、20℃の標準水中養生を行ったものである。その結果、圧縮強度は23.1N/mm2となり、早期強度に必要とされる30N/mm2に達しなかった。なお、エーライト反応率は40.8%にとどまった。以上より、コロイダルシリカを添加しただけでは、エーライト反応の促進効果は期待できないことが分かる。
実施例1の使用材料で、コロイダルシリカを用いなかったものである。その結果、圧縮強度は29.7N/mm2となり、早期強度に必要とされる30N/mm2に達しなかった。なお、加温養生による反応促進効果によりエーライトの反応率は69.8%であった。
実施例1の使用材料で、コロイダルシリカの代わりに硬化促進剤である亜硝酸カルシウムをセメント100重量部に対して2重量部加えた。その結果、練りあがったモルタルは約10分で作業性が悪くなり、30分で作業が出来なくなった。圧縮強度は25.6N/mm2となり、早期強度に必要とされる30N/mm2に達しなかった。
実施例1の使用材料で、コロイダルシリカの代わりにシリカフューム(SF1)を粉体として同量添加したものである。使用したシリカフュームは、平均粒径が大きく(0.39μm)、比表面積が比較的小さい(9.4m2/g)。前記API法によるAPI値は55.8%となる。一方、微少熱量計による水和発熱速度の測定によれば、SFを添加した場合の水和発熱曲線の第二ピークは何も添加しないものよりも約1時間遅れて発現した。成型後、60℃で4時間の加温養生を行ったが、強度は28.8N/mm2となり、早期交通開放の基準(約30N/mm2)には達しなかった。しかし、この時のエーライト反応率は72.5%であり、コロイダルシリカ(CS3)を用いた場合と比べてエーライト反応を促進する効果は小さいものの、モルタルフローは練り上がり直後(170mm)よりも2時間後(180mm)の方が大きくなり、作業性の面からは望ましい結果であった。
これより、コロイダルシリカあるいはシリカフュームを添加したものは、無添加のもの(比較例2)よりもエーライト反応率は高くなっており、さらに両者を比べるとコロイダルシリカを添加した方(実施例1)がよりエーライトの反応が促進されていた。これに対して、コロイダルシリカを添加しても加熱養生を行わないもの(比較例1)は、エーライトの反応はほとんど促進されなかった。非晶質シリカの添加と加温養生を組み合わせることによって、エーライトの反応が効果的に促進された。
Claims (2)
- エーライトを50〜75重量%含有するセメント100重量部に対して、平均粒径10nm〜500nmの非晶質シリカを、水中に分散したゾル溶液状態で、固形分換算で3〜15重量部置換し、これを水、減水剤、空気量調整剤、細骨材及び/又は粗骨材と練り混ぜ、成形した後、55〜80℃の加温養生を行って硬化させた道路用セメント組成物であって、
前記非晶質シリカが、ポゾラン反応性迅速判定法(API法)によるAPI値が55%以上であることを特徴とする、道路用セメント組成物。 - さらに、前記非晶質シリカの置換が、セメント中のエーライトの水和発熱ピークの現出時間を短縮させるものであることを特徴とする請求項1に記載の道路用セメント組成物。
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