JP5923104B2 - 早期脱型材およびコンクリート製品の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)CaO原料と、CaSO4原料と、さらに、Al2O3原料、Fe2O3原料およびSiO2原料からなる群から選ばれる少なくとも1種の原料と、を混合したものを熱処理して得られ、かつ、遊離石灰、水硬性化合物および無水石膏の合計100質量部に対して、遊離石灰10〜70質量部、水硬性化合物10〜50質量部、及び無水石膏10〜60質量部の割合で含有する熱処理物を含有し、かつ早期脱型材の100質量部中、平均粒径が6μm以下の微粒子ポルトランドセメントを40質量部以下含有してなる早期脱型材。
(2)CaO原料と、CaSO4原料と、さらに、Al2O3原料、Fe2O3原料およびSiO2原料からなる群から選ばれる少なくとも1種の原料と、を混合したものを熱処理して得られ、かつ、遊離石灰、水硬性化合物および無水石膏の合計100質量部に対して、遊離石灰10〜70質量部、水硬性化合物10〜50質量部、及び無水石膏10〜60質量部の割合で含有する熱処理物を含有し、かつ早期脱型材100質量部中、グリセリンを0.1〜10質量部含有してなる早期脱型材。
(4)さらに、平均粒子径が20μm以下の微粒子生石灰および/または平均粒子径が20μm以下の微粒子無水石膏を含有してなる上記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の早期脱型材。
(5)前記水硬性化合物が、3CaO・3Al2O3・CaSO4、または3CaO・3Al2O3・CaSO4と4CaO・Al2O3・Fe2O3と2CaO・SiO2との混合物である上記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の早期脱型材。
(7)セメントとして、スラグおよび/またはフライアッシュを含む混合セメントを使用する上記(6)に記載のコンクリート製品の製造方法。
また、本発明で云うコンクリートとは、セメントペースト、セメントモルタル、およびセメントコンクリートを総称するものである。
本発明で云う水硬性化合物とは、3CaO・3Al2O3・CaSO4で表されるyeelimite(アウインとも称される)、3CaO・SiO2(C3Sと略記)や2CaO・SiO2(C2Sと略記)で表されるカルシウムシリケート、4CaO・Al2O3・Fe2O3(C4AFと略記)や6CaO・2Al2O3・Fe2O3(C6A2Fと略記)や6CaO・Al2O3・Fe2O3(C6AFと略記)で表されるカルシウムアルミノフェライト、または2CaO・Fe2O3(C2Fと略記)などのカルシウムフェライトであり、これらのうちの1種又は2種以上を含むことが好ましい。
これらの原料には不純物を含む場合があるが、本発明の効果を阻害しない範囲内では特に問題とはならない。不純物としては、MgO、TiO2、ZrO2、MnO、P2O5、Na2O、K2O、Li2O、硫黄、フッ素、塩素などが挙げられる。
微粒子ポルトランドセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、中庸熱等の各種ポルトランドセメントを粉砕、分級したものが使用可能である。微粒子ポルトランドセメントを配合する割合は特に限定されるものではないが、通常、遊離石灰、水硬性化合物、無水石膏および微粒子ポルトランドセメントの合計100部中、40部以下が好ましく、10〜30部がより好ましい、40部を超えて配合すると初期強度が逆に低下する場合がある。
微粒子無水石膏としては、天然無水石膏、ニ水石膏、半水石膏などを粉砕して使用することが可能であり、平均粒子径は20μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましく、また、通常0.1μm以上が好ましい。
なお、本発明において、微粒子ポルトランドセメント、微粒子生石灰や微粒子無水石膏の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布計を用い、超音波装置を用いて分散させた状態で測定を行う。
なお、グリセリンは、熱処理物、あるいは、熱処理物に微粒子ポルトランドセメントおよび/または微粒子生石灰および/または微粒子無水石膏の混合物に添加し、次いで、同時粉砕し、粉砕物の表面に付着させることが強度発現性の観点から好ましい。
マチュリティM=Σ(T+10)Δt
T:Δt時間におけるコンクリートの温度
Δt:経過時間(hr)
下記する「使用材料」に記載される、CaO原料と、CaSO4原料と、さらに、Al2O3原料、Fe2O3原料およびSiO2原料からなる群から選ばれる少なくとも1種などを混合した。得られた混合物を電気炉を用いて、大気中、1350℃で0.5時間熱処理し、得られた熱処理物をボールミルで粉砕して早期脱型材(A〜H)を調製した。また、熱処理物の粉砕品に微粒子普通ポルトランドセメントを添加した早期脱型材(I)を調製した。さらに、熱処理物や、熱処理物と微粒子生石灰と微粒子無水石膏との混合物にグリセリンを添加してボールミルで粉砕した早期脱型材(a〜t)を調製した。
また、表1に示されるように、市販品A〜Cの早期脱型材や膨張材、市販品Bに微粒子普通ポルトランドセメントを添加した早期脱型材(J)、市販品Aにグリセリンを添加したもの、グリセリンだけを添加したものを、比較例として使用した。
なお、熱処理物についての各成分の組成と含有量は、粉末X線回折及び元素分析により求めた。
その後、型枠にコンクリートを充填し、20℃での前置時間40分、昇温30分、最高温度50℃で3時間、冷却30分後に脱型し、脱型直後と20℃大気中で養生後の圧縮強度を測定した。また、コンクリート表面のレイタンスの有無と長さ変化率を評価した。結果を表1に示す。
なお、早期脱型材は骨材に置換する形で配合し、早期脱型材を添加しない配合についても検討を行った。
CaO原料:炭酸カルシウム(石灰石微粉末)、100メッシュ、市販品
Al2O3原料:ボーキサイト、90μm篩通過率100%、市販品
Fe2O3原料:酸化鉄粉末、ブレーン比表面積3000cm2/g、市販品
SiO2原料:ケイ石粉末、ブレーン比表面積3000cm2/g、市販品
CaSO4原料:ニ水石膏、ブレーン比表面積5000cm2/g、市販品
セメント:普通ポルトランドセメント、市販品、密度3.16g/cm3
微粒子普通ポルトランドセメント:平均粒子径3μm、密度3.16g/cm3
微粒子生石灰(1):CaO含有量97%、平均粒子径10μm、市販品
微粒子無水石膏(1):天然無水石膏、平均粒子径8μm、市販品
微粒子生石灰(2):CaO含有量97%、平均粒子径18μm、市販品
微粒子無水石膏(2):天然無水石膏、平均粒子径15μm、市販品
グリセリン:市販品、精製グリセリン
砂:JIS標準砂
水:水道水
細骨材:日本国新潟県姫川産、5mm下、密度2.62g/cm3
粗骨材:日本国新潟県姫川産、25mm下、密度2.64g/cm3
減水剤:ナフタレンスルホン酸、商品名「マイテイ150」、花王社製
早期脱型材B:早期脱型材Aをブレーン比表面積6000cm2/gに粉砕したもの。
早期脱型材C:早期脱型材Aをブレーン比表面積9000cm2/gに粉砕したもの。
早期脱型材D:遊離石灰32部、Yeelimite21部、C4AF5部、C2S5部、無水石膏37部、密度2.98g/cm3、ブレーン比表面積3500cm2/g。
早期脱型材E:遊離石灰50部、Yeelimite10部、C4AF5部、C2S5部、無水石膏30部、密度3.05g/cm3、ブレーン比表面積3500cm2/g。
早期脱型材F:早期脱型材Aをアルミナ製るつぼに入れて電気炉内にセットし、炭酸ガスを電気炉の内容積1Lあたり0.05L(リットル)/min流しながら、加熱温度600℃、30分反応させて合成したもの。遊離石灰20部、Yeelimite32部、無水石膏47、炭酸カルシウム1部、密度2.90g/cm3、ブレーン比表面積6000cm2/g。
早期脱型材G:遊離石灰70部、Yeelimite20部、無水石膏10部、密度3.20g/cm3、ブレーン比表面積3500cm2/g。
早期脱型材H:遊離石灰10部、Yeelimite50部、無水石膏40部、密度2.85g/cm3、ブレーン比表面積3500cm2/g。
早期脱型材I:早期脱型材A80部に平均粒子径3μmの微粒子普通ポルトランドセメントを20部配合、密度2.95g/cm3、ブレーン比表面積4400cm2/g。
早期脱型材J:市販品B80部に平均粒子径3μmの微粒子普通ポルトランドセメントを20部配合、密度2.95g/cm3、ブレーン比表面積4400cm2/g。
早期脱型材b:早期脱型材Aに用いた熱処理物97部とグリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積6000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材c:早期脱型材Aに用いた熱処理物97部とグリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積9000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材d:遊離石灰30部、Yeelimite20部、C4AF5部、C2S5部、無水石膏40部からなる熱処理物97部とグリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積3500cm2/gに調製したもの。
早期脱型材e:遊離石灰50部、Yeelimite10部、C4AF5部、C2S5部、無水石膏30部からなる熱処理物97部とグリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積3500cm2/gに調製したもの。
早期脱型材f:遊離石灰30部、Yeelimite10部、無水石膏60部からなる焼成物97部とグリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積4000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材g:遊離石灰70部、Yeelimite20部、無水石膏10部(ブレーン比表面積3500cm2/g)からなる熱処理物97部とグリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積3500cm2/gに調製したもの。
早期脱型材h:遊離石灰10部、Yeelimite50部、無水石膏40部からなる熱処理物97部とグリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積3500cm2/gに調製したもの。
早期脱型材i:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部からなる熱処理物をブレーン比表面積3500cm2/gに粉砕し、粉砕物97部とグリセリン3部を混合して調製したもの。
早期脱型材j:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部からなる熱処理物を70部、微粒子生石灰(1)を13.5部、微粒子無水石膏(1)を13.5部、グリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積6000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材k:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部からなる熱処理物を50部、微粒子生石灰(1)を23.5部、微粒子無水石膏(1)を23.5部、グリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積6000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材l:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部からなる熱処理物を40部、微粒子生石灰(1)を28.5部、微粒子無水石膏(1)を28.5部、グリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積6000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材m:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部からなる熱処理物を30部、微粒子生石灰(1)を33.5部、微粒子無水石膏(1)を33.5部、グリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積6000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材n:微粒子生石灰(1)を48.5部、微粒子無水石膏(1)を48.5部、グリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積5000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材o:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部からなる熱処理物を50部、微粒子生石灰(1)を47部、グリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積6000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材p:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部からなる熱処理物を50部、微粒子無水石膏(1)を47部、グリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積6000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材q:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部からなる熱処理物を50部、微粒子生石灰(2)を23.5部、微粒子無水石膏(2)を23.5部、グリセリン3部を混合粉砕し、ブレーン比表面積6000cm2/gに調製したもの。
早期脱型材r:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部からなる熱処理物99.9部とグリセリン0.1部を混合粉砕し、ブレーン比表面積3500cm2/gに調製したもの。
早期脱型材s:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部からなる熱処理物99部とグリセリン1部を混合粉砕し、ブレーン比表面積3500cm2/gに調製したもの。
早期脱型材t:遊離石灰21部、Yeelimite32部、無水石膏47部からなる熱処理物90部とグリセリン10部を混合粉砕し、ブレーン比表面積3500cm2/gに調製したもの。
市販品B:エトリンガイト系膨張材、密度2.95g/cm3、ブレーン比表面積2800cm2/g。
市販品C:エトリンガイト・石灰複合系膨張材、密度3.08g/cm3、ブレーン比表面積2800cm2/g。
凝結試験:JIS A 1147に準拠して実施した。凝結の始発時間を測定し、早期脱型材無混和のプレーンコンクリートを基準として、凝結促進効果を評価した。
スランプ:JIS A 1101に準拠
圧縮強度:JIS A 1108に準拠
レイタンスの有無:圧縮強度測定用の試験体表面に生じたレイタンスの状態を目視で評価した。レイタンスが試験体表面積の30%以上見られるものを×、レイタンスが試験体表面積の10〜30%見られるものを△、レイタンスが試験体表面積の0〜10%見られるものを○とした。
長さ変化率:JIS A 1129に準拠。試験体を脱型後、20℃水中に入れて温度を安定させたのち、材齢1日で基長を測定した。さらに材齢7日まで20℃水中で養生し、その後、20℃、60%RH室内で気中乾燥養生し、コンクリートに生じる収縮ひずみを材齢56日で測定した。
早期脱型材A、早期脱型材B、早期脱型材a、早期脱型材b、または早期脱型材kを用い、表2に示す量の高炉スラグおよび/またはフライアッシュによって、セメントの一部を置換して使用したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表2に示す。なお、市販品Aや市販品Aにグリセリンを混合したものも評価した。
フライアッシュ:東北フライアッシュII種、ブレーン比表面積4000cm2/g、密度2.23g/cm3
スラグ:高炉スラグ、住金鉱化社製、スミットメント、ブレーン比表面積4000cm2/g、密度2.91g/cm3
早期脱型材A、または早期脱型材aを用い、スラグを100kg/m3、フライアッシュを50kg/m3セメントに置換配合し、蒸気養生条件とマチュリティを表3のように変化させたこと以外は実施例2と同様に行った。結果を表3に示す。
蒸気養生条件を20℃での前置時間40分、昇温30分、最高温度50℃で3時間、冷却30分とし、セメントと早期脱型材からなるセメント組成物100部中、早期脱型材の使用量を表4のように変化させたこと以外は実験例3と同様に行った。結果を表4に示す。
なお、2011年10月13日に出願された日本特許出願2011−226165号及び2011年12月28日に出願された日本特許出願2011−289924号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (7)
- CaO原料と、CaSO4原料と、さらに、Al2O3原料、Fe2O3原料およびSiO2原料からなる群から選ばれる少なくとも1種の原料と、を混合したものを熱処理して得られ、かつ、遊離石灰、水硬性化合物および無水石膏の合計100質量部に対して、遊離石灰10〜70質量部、水硬性化合物10〜50質量部、及び無水石膏10〜60質量部の割合で含有する熱処理物を含有し、かつ早期脱型材の100質量部中、平均粒径が6μm以下の微粒子ポルトランドセメントを40質量部以下含有してなる早期脱型材。
- CaO原料と、CaSO4原料と、さらに、Al2O3原料、Fe2O3原料およびSiO2原料からなる群から選ばれる少なくとも1種の原料と、を混合したものを熱処理して得られ、かつ、遊離石灰、水硬性化合物および無水石膏の合計100質量部に対して、遊離石灰10〜70質量部、水硬性化合物10〜50質量部、及び無水石膏10〜60質量部の割合で含有する熱処理物を含有し、かつ早期脱型材100質量部中、グリセリンを0.1〜10質量部含有してなる早期脱型材。
- 2500〜9000cm2/gのブレーン比表面積を有する請求項1または2に記載の早期脱型材。
- さらに、平均粒子径が20μm以下の微粒子生石灰および/または平均粒子径が20μm以下の微粒子無水石膏を含有してなる請求項1〜3のいずれか1項に記載の早期脱型材。
- 前記水硬性化合物が、3CaO・3Al2O3・CaSO4、または3CaO・3Al2O3・CaSO4と4CaO・Al2O3・Fe2O3と2CaO・SiO2との混合物である請求項1〜4のいずれか1項に記載の早期脱型材。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の早期脱型材を、セメントと早期脱型材からなるセメント組成物100質量部中、2〜15質量部配合し、打設から脱型までの蒸気養生温度を70℃以下、および打設から脱型までのマチュリティを210〜320℃・hrとすることを特徴とするコンクリート製品の製造方法。
- セメントとして、スラグおよび/またはフライアッシュを含む混合セメントを使用する請求項6に記載のコンクリート製品の製造方法。
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