JP6084831B2 - Cement composition and concrete - Google Patents
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Description
本発明は、膨張性組成物を含有するセメント組成物及びこれを含有するコンクリートに関し、詳しくは、膨張性組成物の含有量が従来のコンクリート用膨張性組成物のものよりも少量であっても、「膨張コンクリート設計施工指針」に規定されている土木学会基準の収縮補償用コンクリートの拘束膨張率が得られるセメント組成物及びコンクリートに関する。 The present invention relates to a cement composition containing an expandable composition and concrete containing the same, and more specifically, even if the content of the expandable composition is smaller than that of the conventional expandable composition for concrete. The present invention relates to a cement composition and concrete capable of obtaining a constrained expansion rate of shrinkage compensation concrete specified by the Japan Society of Civil Engineers, which is defined in the “Expanded Concrete Design and Construction Guidelines”.
コンクリート構造物の耐久性を高めるために、コンクリートのひび割れを抑止する手段としてコンクリート用膨張材（膨張性組成物）を使用することが有効である。近年、土木分野および建築分野において、乾燥収縮ひび割れの抑制を目的として膨張性組成物を使用することが増加している。 In order to increase the durability of the concrete structure, it is effective to use a concrete expansion material (expandable composition) as a means for suppressing cracks in the concrete. In recent years, in the field of civil engineering and architecture, the use of expansive compositions for the purpose of suppressing dry shrinkage cracks has increased.
収縮補償用コンクリートとするためのコンクリート用膨張性組成物の使用量は、当初は３０ｋｇ／ｍ3であったが、近年は使用量が２０ｋｇ／ｍ3である低添加型コンクリート用膨張性組成物を使用することが増加してきた。 The amount of the expansive composition for concrete used to make the shrinkage compensation concrete was initially 30 kg / m 3 , but in recent years the amount used is 20 kg / m 3 and the low expendable type expansive composition for concrete. The use of has increased.
ところで、一般に生コン工場と呼ばれているレディーミクストコンクリート製造工場は、多種多様な配合のコンクリートを１分前後の練混ぜ時間で次々に製造し、未硬化の状態で出荷している。このとき、１回の練混ぜで製造するコンクリートは、１〜４ｍ3程度であることが多い。低添加型コンクリート用膨張性組成物を使用しても所定の練混ぜのときに膨張性組成物を添加することは作業面から大変である。 By the way, the ready mixed concrete manufacturing factory generally called the ready-mixed concrete factory manufactures concrete of various mixing one after another with the mixing time of around 1 minute, and ships it in the unhardened state. At this time, the concrete produced by one kneading is often about 1 to 4 m 3 . Even if a low-addition type expansive composition for concrete is used, it is difficult to add the expansive composition at the time of predetermined mixing from the viewpoint of work.
したがって、より少ないコンクリート用膨張性組成物の使用量であっても、土木学会基準の収縮補償用コンクリートの拘束膨張率を満足できるコンクリートの製造技術が望まれていた。 Accordingly, there has been a demand for a technology for producing concrete that can satisfy the constraint expansion rate of the shrinkage compensation concrete specified by the Japan Society of Civil Engineers, even if the amount of the expandable composition for concrete is smaller.
ところで、低熱ポルトランドセメントや中庸熱ポルトランドセメント等の低発熱形のセメントを用いることにより、膨張性組成物の使用量が少ないにもかかわらず、コンクリートの拘束膨張率が高いコンクリートが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。 By the way, by using a low heat generation type cement such as low heat Portland cement or intermediate heat Portland cement, a concrete having a high constrained expansion coefficient of concrete has been proposed in spite of a small amount of expansive composition used ( For example, see Patent Documents 1 and 2).
しかし、低発熱形のセメントを用いた収縮補償コンクリートは、強度発現性が悪いという問題がある。また、膨張性組成物が無添加のコンクリートに比べて、強度低下が起こり易いという問題がある。 However, shrinkage-compensating concrete using a low heat generation type cement has a problem of poor strength development. Moreover, there exists a problem that an intensity | strength fall occurs easily compared with concrete without an expandable composition.
また、遊離石灰５０部、アウイン１０部、３Ｃａ０・ＳｉＯ2（以下、Ｃ3Ｓという）５部、４Ｃａ０・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3（以下、Ｃ4ＡＦという）５部及び無水石膏３０部（部は何れも質量部）のクリンカー粉砕物からなる膨張性組成物と普通ポルトランドセメントを用い、膨張性組成物量を変化させて長さ変化率、ポップアウト（膨張性組成物の凝集物によるコンクリート表面の局所的な微細な剥離）の有無及びひび割れ抑制効果を検討した技術が開示されている（例えば、特許文献３の段落［００３７］〜［００３９］参照）。 Also, 50 parts of free lime, 10 parts of Auin, 5 parts of 3Ca0 · SiO 2 (hereinafter referred to as C 3 S), 5 parts of 4Ca0 · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 (hereinafter referred to as C 4 AF) and anhydrous gypsum 30 parts (all parts are parts by weight) of swelled clinker pulverized product and ordinary Portland cement, changing the amount of swellable composition, changing rate of length, pop-out (aggregates of swellable composition) (See, for example, paragraphs [0037] to [0039] of Patent Document 3).
そして、特許文献３には、セメントと膨張性組成物の合計を１００質量部として、膨張性組成物量を２〜１０質量部まで変化させたときの材齢７日の長さ変化率が６４〜９４１μであることが記載されている。しかし、特許文献３に記載のコンクリートは、コンクリート中の膨張性組成物を少なくしたときには、十分なコンクリート拘束膨張率が得られない。 And in patent document 3, when the sum total of cement and an expansible composition is 100 mass parts, when the amount of expansible compositions is changed to 2-10 mass parts, the length change rate of the age of 7 days is 64- It is described that it is 941μ. However, the concrete described in Patent Document 3 cannot obtain a sufficient concrete constrained expansion rate when the expandable composition in the concrete is reduced.
また、現行のポルトランドセメントの製造の原料となるセメントクリンカーの３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3（以下、Ｃ3Ａという）の含有率は、一般に１０質量％未満であり、セメントクリンカーのＣ3Ａ含有率が多くなると、コンクリートにしたときのコンシステンシーの低下が早いため、使用し難いという問題があった。 In addition, the content of 3CaO · Al 2 O 3 (hereinafter referred to as C 3 A) in cement clinker, which is a raw material for the production of current Portland cement, is generally less than 10% by mass, and the content of C 3 A in cement clinker When the number of slags increases, there is a problem that it is difficult to use because the consistency of the concrete is lowered rapidly.
本発明の課題は、膨張性組成物の使用量が少ないにも拘わらず、優れた膨張性能を発現し、強度発現性にも優れ且つコンクリートのコンシステンシーの低下が起こり難いセメント組成物及びコンクリートを提供すること、より詳しくは、膨張性組成物の使用量が２０ｋｇ／ｍ3未満と少ないにも拘わらず、土木学会基準の収縮補償用コンクリートの拘束膨張率を満足するという優れた膨張性能（材齢７日のコンクリート拘束膨張率が１５０〜２５０μ）を発現し、材齢７日の圧縮強度が３０Ｎ／ｍｍ2以上と強度発現性にも優れ、且つコンクリートのコンシステンシーの低下が起こり難いセメント組成物及びコンクリートを提供すること、また、更に膨張性組成物無添加のコンクリートに比べて強度低下が起こり難いセメント組成物及びコンクリートを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a cement composition and a concrete that exhibit excellent expansion performance, excellent strength development, and hardly cause deterioration in concrete consistency, although the amount of the expandable composition used is small. More specifically, excellent expansion performance (material) satisfying the restricted expansion rate of the concrete for shrinkage compensation specified by the Japan Society of Civil Engineers, even though the amount of the expandable composition used is less than 20 kg / m 3. concrete restraining expansion of age 7 days express 150～250Myu), compressive strength at the age of 7 days excellent 30 N / mm 2 or more and strength development, and reduction occurs hardly cement composition of the concrete consistency A cement composition and concrete, which are less prone to decrease in strength compared to concrete without addition of an expansive composition. It is to provide the over door.
そこで、本発明者は、Ｃ3Ａを特定量含有するセメントクリンカー粉砕物と石膏を含有するセメントと、特定の膨張性クリンカー粉砕物を含有する膨張性組成物とを組み合わせて用いることにより、コンクリート中の膨張性組成物の添加量が少ない場合であっても、土木学会基準の収縮補償用コンクリートの拘束膨張率を満足し、かつ強度発現性も良好なセメント組成物及びコンクリートが得られることを見出し、本発明を完成した。 Therefore, the present inventor uses a combination of a cement clinker pulverized product containing a specific amount of C 3 A, a cement containing gypsum, and an expansive composition containing a specific expansible clinker pulverized product. Even if the amount of the expandable composition added is small, it is possible to obtain a cement composition and concrete that satisfy the restraint expansion rate of the concrete for shrinkage compensation specified by the Japan Society of Civil Engineers and have good strength development. The headline and the present invention were completed.
すなわち、本発明は、以下の［１］及び［２］を提供するものである。
［１］（Ａ）Ｃ3Ａを１０〜１４質量％含有するセメントクリンカー粉砕物および石膏を含有してなるセメントと、（Ｂ）遊離生石灰およびＣ3Ｓを含有する膨張クリンカー粉砕物を含有してなる膨張性組成物とを含有するセメント組成物であって、前記セメント組成物が骨材及び水と混和せしめられてコンクリートとなる際、当該コンクリート中の膨張性組成物の含有単位量が１２〜１９ｋｇ／ｍ3であるセメント組成物。
［２］前記［１］のセメント組成物、骨材及び水を含有するコンクリート。
That is, the present invention provides the following [1] and [2].
[1] (A) Cement clinker pulverized product containing 10 to 14% by mass of C 3 A and cement containing gypsum, and (B) expanded clinker pulverized product containing free quick lime and C 3 S When the cement composition is mixed with aggregate and water to form concrete, the content unit content of the expandable composition in the concrete is 12 Cement composition that is -19 kg / m 3 .
[2] A concrete containing the cement composition, aggregate and water of [1].
本発明によれば、膨張性組成物の使用量が２０ｋｇ／ｍ3未満と少ないにも拘わらず、土木学会基準の収縮補償用コンクリートの拘束膨張率を満足するという優れた膨張性能（材齢７日のコンクリート拘束膨張率が１５０〜２５０μ）を発現し、且つ材齢７日の圧縮強度が３０Ｎ／ｍｍ2以上と強度発現性にも優れるセメント組成物及びコンクリートが得られる。 According to the present invention, although the amount of the expandable composition used is less than 20 kg / m 3 , excellent expansion performance (material age 7) satisfying the restricted expansion rate of the concrete for shrinkage compensation specified by the Japan Society of Civil Engineers. A cement composition and a concrete exhibiting a concrete constrained expansion ratio of 150 to 250 μm) and having excellent compressive strength of 7 days of age and 30 N / mm 2 or more are obtained.
また、更に膨張性組成物無添加のコンクリートに比べて強度低下が起こり難いセメント組成物及びコンクリートが得られる。 In addition, a cement composition and concrete in which the strength is hardly lowered as compared with the concrete without the addition of the expansive composition can be obtained.
さらに、本発明によれば、コンシステンシーの低下が起こり難いセメント組成物及びコンクリートが得られる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to obtain a cement composition and concrete in which a decrease in consistency hardly occurs.
以下、本発明を具体的に説明する。なお、％は特に示す場合および単位固有の場合を除き質量％である。 Hereinafter, the present invention will be specifically described. In addition,% is mass% except the case where it shows in particular and the case intrinsic | native to a unit.
本発明のセメント組成物は、（Ａ）Ｃ3Ａを１０〜１４％含有するセメントクリンカー粉砕物および石膏を含有してなるセメントと、（Ｂ）遊離生石灰およびＣ3Ｓを含有する膨張クリンカー粉砕物を含有してなる膨張性組成物とを含有するセメント組成物であって、前記セメント組成物を骨材及び水と混和してコンクリートとした際、当該コンクリート中の膨張性組成物の含有単位量が１２〜１９ｋｇ／ｍ3であることを特徴とする。 The cement composition of the present invention comprises (A) cement clinker pulverized product containing 10 to 14% C 3 A and cement containing gypsum, and (B) expanded clinker crushed containing free quick lime and C 3 S. A cement composition containing an expansive composition comprising an object, and when the cement composition is mixed with aggregate and water to make concrete, the containing unit of the expansive composition in the concrete The amount is 12 to 19 kg / m 3 .
本発明に使用する（Ａ）セメントは、セメントクリンカー粉砕物と石膏を含有してなる。セメントクリンカー粉砕物は、Ｃ3Ａを１０〜１４％含有するものであり、１１〜１４％含有するのが好ましい。セメントクリンカー粉砕物中のＣ3Ａ含有率が１０％未満では膨張性組成物量を減量できず、本発明の効果が得られない。また、Ｃ3Ａ含有率が１４％を超えると、コンクリートの流動性、特に時間の経過に伴う流動性が低下するため、施工が困難になる。 The (A) cement used in the present invention comprises a cement clinker pulverized product and gypsum. The cement clinker pulverized product contains 10 to 14% of C 3 A, and preferably contains 11 to 14%. If the C 3 A content in the crushed cement clinker is less than 10%, the amount of the expandable composition cannot be reduced, and the effects of the present invention cannot be obtained. On the other hand, if the C 3 A content exceeds 14%, the fluidity of the concrete, particularly the fluidity with the passage of time, decreases, so that the construction becomes difficult.
セメントクリンカー粉砕物は、セメントクリンカーを粉砕することで製造できる。セメントクリンカー粉砕物の原料に用いるセメントクリンカーは、所定のセメント原料を焼成することによって生成する主要な鉱物相が、Ｃ3Ａ、Ｃ3Ｓ、２Ｃａ０・ＳｉＯ2（以下、Ｃ2Ｓという）、Ｃ4ＡＦである。尚、Ｃ3Ａ、Ｃ3Ｓ、Ｃ2Ｓ、Ｃ4ＡＦには、微量の元素が含まれていても良い。 The cement clinker pulverized product can be produced by pulverizing a cement clinker. The cement clinker used for the raw material of the cement clinker pulverized product has C 3 A, C 3 S, 2Ca0 · SiO 2 (hereinafter referred to as C 2 S) as the main mineral phase produced by firing a predetermined cement raw material, C 4 AF. C 3 A, C 3 S, C 2 S, and C 4 AF may contain a trace amount of elements.
セメントクリンカー中のＣ3Ｓ含有率は、４５〜６０％が好ましく、より好ましくは４８〜６０％である。Ｃ2Ｓ含有率は、５〜３０％が好ましく、より好ましくは８〜２６％であり、さらに好ましくは８〜２０％である。これにより、初期強度および長期強度も確保できる。また、高い初期強度及び流動性が得易く且つ製造し易いことから、Ｃ4ＡＦ含有率は、１４％以下が好ましく、０．５〜１４％がより好ましい。Ｃ4ＡＦ含有率については１％以下においても本発明の効果が得られるが、その場合は焼成温度を高くする必要がある。 The C 3 S content in the cement clinker is preferably 45 to 60%, more preferably 48 to 60%. The C 2 S content is preferably 5 to 30%, more preferably 8 to 26%, and still more preferably 8 to 20%. Thereby, initial strength and long-term strength can be secured. Further, since it is easy to produce high initial strength and fluidity obtained easily and, C 4 AF content is preferably 14% or less, more preferably 0.5 to 14%. Even if the C 4 AF content is 1% or less, the effect of the present invention can be obtained, but in that case, the firing temperature needs to be increased.
Ｃ3Ａ、Ｃ3Ｓ、Ｃ2Ｓ、Ｃ4ＡＦの各鉱物相を得るためのセメント原料は特に制約されず、石灰石、粘土、珪砂、アルミ灰、ボーキサイト、鉄など、通常のセメント原料も使用することができ、また、都市ゴミ焼却灰、一般廃棄物や産業廃棄物などの原料も使用できる。 Cement raw materials for obtaining C 3 A, C 3 S, C 2 S, and C 4 AF mineral phases are not particularly limited, and ordinary cement raw materials such as limestone, clay, silica sand, aluminum ash, bauxite, and iron are also available. Moreover, raw materials such as municipal waste incineration ash, general waste and industrial waste can be used.
セメントクリンカーの鉱物相の生成割合は、ＣaＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3及びＳＯ3等の化学組成（各含有率）から、下記のボーグ式の計算式（式（１）〜式（４））において算出できる。
Ｃ3Ｓ％＝（４．０７×ＣaＯ％）−（７．６０×ＳｉＯ2％）−（６．７２×Ａｌ2Ｏ3％）−（１．４３×Ｆｅ2Ｏ3％）−（２．８５×ＳＯ3％） ・・・（１）
Ｃ2Ｓ％＝（２．８７×ＳｉＯ2％）−（０．７５４×Ｃ3Ｓ％） ・・・（２）
Ｃ3Ａ％＝（２．６５×Ａｌ2Ｏ3％）−（１．６９×Ｆｅ2Ｏ3％） ・・・（３）
Ｃ4ＡＦ％＝３．０４×Ｆｅ2Ｏ3％ ・・・（４）
The formation ratio of the mineral phase of the cement clinker is calculated from the following Borg formula (formula (1)) from the chemical composition (each content) of CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 and SO 3. -Equation (4)).
C 3 S% = (4.07 × CaO%) − (7.60 × SiO 2 %) − (6.72 × Al 2 O 3 %) − (1.43 × Fe 2 O 3 %) − (2 .85 x SO 3 %) (1)
C 2 S% = (2.87 × SiO 2 %) − (0.754 × C 3 S%) (2)
C 3 A% = (2.65 × Al 2 O 3 %) − (1.69 × Fe 2 O 3 %) (3)
C 4 AF% = 3.04 × Fe 2 O 3 % (4)
セメントクリンカーは、ポルトランドセメント用のセメントクリンカー、エコセメント用のセメントクリンカー、白色セメント用のセメントクリンカー等と同様な方法で製造することができる。原料となる各材料を粉砕した後調合し、この調合した原料を焼成して製造することができる。 The cement clinker can be manufactured by the same method as a cement clinker for Portland cement, a cement clinker for eco-cement, a cement clinker for white cement, and the like. Each material used as a raw material can be pulverized and then prepared, and the prepared raw material can be baked and manufactured.
セメントクリンカーを製造する際の焼成は、通常のセメントの製造法で採用されている設備や条件で行われてもよく、特に限定されず、工業的にはロータリーキルンで１２００〜１５００℃で焼成することが好ましい。 Firing at the time of producing cement clinker may be performed with equipment and conditions employed in ordinary cement production methods, and is not particularly limited. Industrially, firing at 1200 to 1500 ° C. in a rotary kiln. Is preferred.
本発明に使用する（Ａ）セメント中に含まれる石膏は、無水石膏、半水石膏、二水石膏のいずれをも使用できる。石膏の配合量は、Ｃ3Ａの反応の抑制による異常凝結の抑制及び膨張量の過大防止による耐久性維持の点から、セメントクリンカー１００質量部に対して、ＳＯ3換算で、１．５〜６．０質量部であるのが好ましく、より好ましくは２．５〜５．０質量部であり、さらに好ましくは２．５〜４．５質量部である。また、セメント中の石膏の含有率は、同じ理由で、１．５〜５．４％が好ましく、より好ましくは２．４〜４．６％であり、さらに好ましくは２．４〜４．２％である。 As the gypsum contained in the cement (A) used in the present invention, any of anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, and dihydrate gypsum can be used. The blending amount of gypsum is 1.5 to 3 in terms of SO 3 with respect to 100 parts by mass of cement clinker from the viewpoint of maintaining abnormal durability by suppressing the reaction of C 3 A and maintaining durability by preventing excessive expansion. The amount is preferably 6.0 parts by mass, more preferably 2.5 to 5.0 parts by mass, and still more preferably 2.5 to 4.5 parts by mass. The gypsum content in the cement is preferably 1.5 to 5.4%, more preferably 2.4 to 4.6%, and still more preferably 2.4 to 4.2 for the same reason. %.
本発明に使用する（Ａ）セメントの製造方法は、上記セメントクリンカーを粉砕したセメントクリンカー粉砕物と石膏を含有させることができる方法であれば特に限定されず、例えば、上記セメントクリンカーと石膏を同時粉砕して製造しても良いし、上記セメントクリンカーを粉砕した後、石膏粉末を混合して製造しても良い。また、セメントクリンカー等の粉砕方法は、通常のセメント製造で行われている方法を好適に用いることができる。 The method for producing (A) cement used in the present invention is not particularly limited as long as it can contain a cement clinker pulverized product obtained by pulverizing the cement clinker and gypsum. For example, the cement clinker and gypsum are simultaneously used. It may be manufactured by pulverizing, or may be manufactured by mixing the gypsum powder after pulverizing the cement clinker. Moreover, the method currently performed by normal cement manufacture can be used suitably for the grinding methods, such as a cement clinker.
本発明に使用する（Ａ）セメントの粉末度は、十分な初期強度を得る点及び初期の流動性低下を防止する点から、ブレーン比表面積で、３０００〜５０００ｃｍ2／ｇが好ましく、３２００〜４５００ｃｍ2／ｇがより好ましい。 The fineness of the cement (A) used in the present invention is preferably 3000 to 5000 cm 2 / g in terms of Blaine specific surface area from the viewpoint of obtaining sufficient initial strength and preventing initial fluidity deterioration, and 3200 to 4500 cm. 2 / g is more preferable.
本発明のセメント組成物を用いたコンクリートにおいて、セメントの単位セメント量は、充分な圧縮強度を得る点、水和熱や自己収縮によるひび割れを防止する点から、２７０〜５００ｋｇ／ｍ3が好ましく、３００〜４５０ｋｇ／ｍ3がより好ましい。 In the concrete using the cement composition of the present invention, the unit cement amount of the cement is preferably 270 to 500 kg / m 3 from the viewpoint of obtaining sufficient compressive strength and preventing cracking due to heat of hydration and self-shrinkage, 300 to 450 kg / m 3 is more preferable.
本発明に使用する（Ｂ）膨張性組成物は、膨張クリンカー粉砕物を含有してなる。膨張クリンカー粉砕物は、Ｃ3Ｓと遊離生石灰を含有する。膨張クリンカー粉砕物は、Ｃ3Ｓを含有することが必須である。膨張クリンカー粉砕物は、Ｃ3Ｓを含有することにより、緻密な硬化体組織を形成して強度発現性の効果を発揮させ、遊離石灰の膨張性能を制御することができる。Ｃ3Ｓは、遊離生石灰を内包するもの、あるいは内包しないものの何れでも良い。膨張性組成物中のＣ3Ｓの含有率は、１０〜３５％が好ましく、１０〜２５％がより好ましい。膨張性組成物中にＣ3Ｓが含有されていないと膨張性能が不足する。 The (B) expandable composition used in the present invention comprises an expanded clinker pulverized product. The expanded clinker pulverized product contains C 3 S and free quicklime. The expanded clinker pulverized product must contain C 3 S. By containing C 3 S, the expanded clinker pulverized product can form a dense hardened body structure and exert an effect of strength development, and can control the expansion performance of free lime. C 3 S may be either one containing free quick lime or one not containing it. The content of C 3 S expandable composition is preferably 10 to 35%, more preferably 10 to 25%. If C 3 S is not contained in the expandable composition, the expansion performance is insufficient.
膨張クリンカー粉砕物は、遊離生石灰を含有する。膨張性組成物中の遊離石灰含有率は、十分な膨張性能を得る点及び過大膨張や強度低下を防止する点から、３５〜６０％が好ましく、４０〜５５％がより好ましい。 The expanded clinker grind contains free quicklime. The free lime content in the expandable composition is preferably 35 to 60%, more preferably 40 to 55% from the viewpoint of obtaining sufficient expansion performance and preventing excessive expansion and strength reduction.
膨張クリンカー粉砕物は、生石灰、消石灰又は炭酸カルシウムを主成分とする石灰原料及び珪石粉や珪藻土等の珪素原料をロータリーキルンや電気炉等の炉で焼成することで製造した膨張クリンカーを粉砕することで製造できる。膨張クリンカーの焼成原料にバンド頁岩やアルミナ等のアルミニウム原料、或いはヘマタイトや針鉄鉱等の鉄原料を添加すると、焼成し易くなることから好ましい。また、膨張性組成物の品質性能を阻害しない範囲で、膨張クリンカーの焼成原料に不純物（ＭｇＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2ＳＯ4など）が含まれていても良い。膨張クリンカーの粉砕方法は、特に限定されない。ロッドミル、ボールミル、竪型ローラーミル、ジェットミル等の各種粉砕機を用いることができる。膨張クリンカー粉砕物の粉末度は、硬化コンクリート表面の肌荒れやポップアウトを防止する点、過大膨張や強度低下を防止する点から、ブレーン法による比表面積で１５００〜５０００ｃｍ2／ｇが好ましく、より好ましくは１５００〜４５００ｃｍ2／ｇである。 The expanded clinker pulverized product is obtained by pulverizing an expanded clinker produced by firing a lime raw material mainly composed of quick lime, slaked lime or calcium carbonate, and a silicon raw material such as silica powder or diatomaceous earth in a furnace such as a rotary kiln or an electric furnace. Can be manufactured. It is preferable to add an aluminum raw material such as band shale or alumina or an iron raw material such as hematite or goethite to the firing material of the expanded clinker because it is easy to fire. Further, impurities (MgO, Na 2 O, K 2 SO 4, etc.) may be contained in the expanded clinker firing raw material as long as the quality performance of the expandable composition is not impaired. The method for pulverizing the expanded clinker is not particularly limited. Various pulverizers such as a rod mill, a ball mill, a vertical roller mill, and a jet mill can be used. The fineness of the expanded clinker pulverized product is preferably 1500 to 5000 cm 2 / g in terms of the specific surface area by the Blaine method, from the viewpoint of preventing rough skin and pop-out of the hardened concrete surface, and preventing excessive expansion and strength reduction. Is 1500-4500 cm 2 / g.
本発明に使用する（Ｂ）膨張性組成物は、上記膨張クリンカー粉砕物と共に石膏を含有することが好ましい。石膏は過膨張抑制作用を果たす。膨張性組成物中の石膏含有率は、１０〜４０％が好ましく、１５〜２５％がより好ましい。膨張性組成物中に石膏を含有させることにより、セメント中の石膏量では不足する量を補うと伴に、セメント中の石膏量に左右されずに好ましい膨張発現が得られ易い。石膏は何れの種類でも良いが、無水石膏が好ましく、II型無水石膏がより好ましい。また、使用する無水石膏の粉末度は、ブレーン比表面積で３０００ｃｍ2／ｇ以上のものが、所望の反応活性が得られるので好ましい。より好ましくは粉末度が６０００ｃｍ2／ｇ以上の石膏が良い。粉末度の上限は特に制限されないが、粉末度を高めるコストが嵩む割にはその効果が鈍化することから概ね１５０００ｃｍ2／ｇ程度が適当である。石膏は、粉末にしたものを膨張クリンカー粉砕物とミキサで混合しても良いし、上記膨張クリンカー粉砕物と共に混合粉砕しても良い。 The (B) expandable composition used in the present invention preferably contains gypsum together with the above expanded clinker pulverized product. Gypsum works to suppress overexpansion. 10-40% is preferable and, as for the gypsum content rate in an expansible composition, 15-25% is more preferable. By including gypsum in the expansive composition, the amount of gypsum in the cement is compensated for, and it is easy to obtain favorable expansion regardless of the amount of gypsum in the cement. Any type of gypsum may be used, but anhydrous gypsum is preferable, and type II anhydrous gypsum is more preferable. The fineness of the anhydrous gypsum used is preferably 3000 cm 2 / g or more in terms of the specific surface area of the brane because the desired reaction activity can be obtained. More preferably, gypsum having a fineness of 6000 cm 2 / g or more is preferable. The upper limit of the fineness is not particularly limited, but about 15000 cm 2 / g is appropriate for the cost of increasing the fineness because the effect is reduced. The gypsum may be powdered and mixed with the expanded clinker pulverized product and a mixer, or may be mixed and pulverized together with the expanded clinker pulverized product.
本発明のセメント組成物を用いたコンクリートにおける膨張性組成物の単位量は、単位量１２〜１９ｋｇ／ｍ3の範囲で使用する。この範囲内であれば、収縮補償用コンクリートとしての膨張性能（１５０〜２５０μ）を有することができる。特に、膨張性組成物の単位量を１４〜１７ｋｇ／ｍ3とすると、より安定的に膨張性能を発現できるので好ましい。なお、膨張性組成物の単位量が１２ｋｇ／ｍ3未満であると膨張性能が不足する虞があり、単位量が１９ｋｇ／ｍ3を超えると過膨張を生じる虞がある。 The unit amount of the expansive composition in the concrete using the cement composition of the present invention is in the range of 12 to 19 kg / m 3 unit amount. If it exists in this range, it can have the expansion | swelling performance (150-250 micrometers) as concrete for shrinkage compensation. In particular, the unit amount of the expandable composition is preferably 14 to 17 kg / m 3 , since the expansion performance can be expressed more stably. If the unit amount of the expandable composition is less than 12 kg / m 3 , the expansion performance may be insufficient, and if the unit amount exceeds 19 kg / m 3 , overexpansion may occur.
本発明において、上記セメントと膨張性組成物は、コンクリートの練り混ぜ時に混合してもよいし、予め混合しておいてもよく、特にその混合する方法は限定されない。 In the present invention, the cement and the expansive composition may be mixed at the time of kneading concrete, or may be mixed in advance, and the mixing method is not particularly limited.
さらに、本発明のセメント組成物及びこれを用いたコンクリートは、本発明の効果を実質失わない範囲で、例えばモルタルやコンクリートに使用できる他の成分（混和材料や骨材）を含有するものであっても良い。このような成分として、具体的には、細骨材、粗骨材、繊維、減水剤（分散剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤等を含む。）、収縮低減剤、シリカフューム、フライアッシュ、スラグ、凝結促進剤、凝結遅延剤、増粘剤、保水剤、防錆剤、空気連行剤、消泡剤、発泡剤、起泡剤、防水材、撥水剤、白華防止剤、顔料、セメント用ポリマー、水中不分離性混和剤などが例示される。 Furthermore, the cement composition of the present invention and the concrete using the same contain other components (mixtures and aggregates) that can be used in, for example, mortar and concrete, as long as the effects of the present invention are not substantially lost. May be. Specific examples of such components include fine aggregates, coarse aggregates, fibers, water reducing agents (including dispersants, high performance water reducing agents, AE water reducing agents, high performance AE water reducing agents, etc.), shrinkage reducing agents. , Silica fume, fly ash, slag, setting accelerator, setting retarder, thickener, water retention agent, rust inhibitor, air entraining agent, antifoaming agent, foaming agent, foaming agent, waterproofing material, water repellent, white Examples include anti-fading agents, pigments, polymers for cement, and non-separable admixtures in water.
本発明のコンクリートに使用する骨材としては、使用する骨材は特に限定されず、骨材としては、モルタルやコンクリートに使用可能な骨材であればよく、例えば、川砂、海砂、山砂、砕砂、人工細骨材、スラグ細骨材、再生細骨材、スラグ細骨材、珪砂、石粉、川砂利、陸砂利、砕石、人工粗骨材、再生粗骨材、スラグ粗骨材等が挙げられ、これらの一種又は二種以上の使用が可能である。一般的には規格ＪＩＳ Ａ ５００５「コンクリート用砕石及び砕砂」又はＪＩＳ Ａ ５３０８「レディーミクストコンクリート」の附属書１に規定される物理的性能を概ね備えたものであれば好ましく。これらの何れかの規格に適合する骨材がより好ましい。骨材の単位量は、１５００〜１９００ｋｇ／ｍ3が好ましく、さらに１６００〜１８００ｋｇ／ｍ3とするのが、ワーカービリティーの確保、乾燥収縮抑制の点で好ましい。 The aggregate used in the concrete of the present invention is not particularly limited. The aggregate may be any aggregate that can be used in mortar and concrete. For example, river sand, sea sand, mountain sand , Crushed sand, Artificial fine aggregate, Slag fine aggregate, Recycled fine aggregate, Slag fine aggregate, Silica sand, Stone powder, River gravel, Land gravel, Crushed stone, Artificial coarse aggregate, Recycled coarse aggregate, Slag coarse aggregate, etc. These can be used alone or in combination of two or more. Generally, it is preferable if it is generally provided with the physical performance defined in Annex 1 of the standard JIS A 5005 “Crumble and sand for concrete” or JIS A 5308 “Ready mixed concrete”. Aggregates that meet any of these standards are more preferred. Unit amount of aggregate is preferably 1500~1900kg / m 3, it is to further 1600~1800kg / m 3, ensuring worker capability over, preferred in terms of drying shrinkage suppression.
本発明のコンクリートは、上記セメント組成物、骨材及び水、並びに、必要により添加される混和材料との混練により製造する。混練に使用する水として混和材料に含まれる水を用いてもよい。水量は、１３５〜１８５ｋｇ／ｍ3とすることが、材料分離抵抗性を高め、乾燥収縮を抑制することから好ましい。 The concrete of the present invention is produced by kneading with the above cement composition, aggregate and water, and an admixture added as necessary. You may use the water contained in an admixture as water used for kneading | mixing. The amount of water is preferably 135 to 185 kg / m 3 because it increases material separation resistance and suppresses drying shrinkage.
材料を混練する方法は特に限定されず、例えば上記セメント組成物、骨材及び水を全量加え混練する方法、上記セメント組成物を２以上に分けて水及び骨材と混練し、分けて混練したものを合わせて更に混練する方法等が挙げられる。また、混練に用いる器具や混練装置も特に限定されないが、多量に混練するためミキサを用いることが好ましい。使用可能なミキサとしては連続式ミキサでもバッチ式ミキサでも良く、例えばパン型コンクリートミキサ、パグミル型コンクリートミキサ、重力式コンクリートミキサ、グラウトミキサ、ハンドミキサ、左官ミキサ等が挙げられる。 The method for kneading the material is not particularly limited. For example, the above cement composition, the aggregate and the method for kneading all of the water, the above cement composition is divided into two or more, kneaded with water and aggregate, and kneaded separately. The method etc. which knead | mix things further and knead | mix are mentioned. Moreover, although the apparatus and kneading apparatus used for kneading are not particularly limited, it is preferable to use a mixer in order to knead a large amount. The mixer that can be used may be a continuous mixer or a batch mixer. Examples thereof include a pan-type concrete mixer, a pug mill-type concrete mixer, a gravity-type concrete mixer, a grout mixer, a hand mixer, and a plaster mixer.
以下、本発明の実施例を比較例と共に示す。 Examples of the present invention are shown below together with comparative examples.
〔実施例１・比較例１〕
表１に示す使用材料を用い、表２の膨張性組成物を調製した。膨張性組成物のＥＸ１およびＥＸ２は、焼成温度１３００〜１４００℃で、焼結させた膨張クリンカーを粉末度２３００cm2／ｇに粉砕し、粉砕した膨張クリンカー粉砕物に石膏をヘンシェルミキサーにて混合し、膨張性組成物を調製した。
[Example 1 and Comparative Example 1]
Using the materials shown in Table 1, the expandable composition shown in Table 2 was prepared. EX1 and EX2 of the expandable composition were sintered at 1300 to 1400 ° C., the sintered expanded clinker was pulverized to a fineness of 2300 cm 2 / g, and gypsum was mixed with the pulverized expanded clinker pulverized product with a Henschel mixer. An inflatable composition was prepared.
表３に示すセメントを用い、膨張性組成物と混合し、セメント組成物を製造した。表４に示す使用材料を用い、環境温度２０℃にて、練り混ぜを行い、コンクリートを製造した。コンクリートのスランプは１５±２．５ｃｍとした。表５に製造したコンクリートの配合を示した。製造したコンクリートを用いて、規格（ＪＩＳ Ａ ６２０２「コンクリート用膨張性組成物」附属書２）に示される「拘束膨張及び収縮試験方法」（Ａ法）に準拠し、拘束膨張試験を実施した。また、規格（ＪＩＳ Ａ １１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」）に準拠し、圧縮強度試験を実施した。更に、規格（ＪＩＳ Ａ １１０１「コンクリートのスランプ試験方法」）に準拠し、３０分間隔で練混ぜ後９０分までスランプを測定した。この結果を表６に示した。拘束膨張試験および圧縮強度試験の養生はいずれも標準養生とした。 The cement shown in Table 3 was used and mixed with the expandable composition to produce a cement composition. Using materials shown in Table 4, the mixture was kneaded at an environmental temperature of 20 ° C. to produce concrete. The concrete slump was 15 ± 2.5 cm. Table 5 shows the composition of the concrete produced. Using the produced concrete, a constrained expansion test was performed in accordance with the “Constrained Expansion and Shrinkage Test Method” (Method A) shown in the standard (JIS A 6202 “Expandable Composition for Concrete” Annex 2). Further, a compressive strength test was carried out in accordance with a standard (JIS A 1108 “Concrete compressive strength test method”). Further, according to the standard (JIS A 1101 “Concrete slump test method”), slump was measured up to 90 minutes after mixing at intervals of 30 minutes. The results are shown in Table 6. The curing for the restraint expansion test and the compressive strength test were both standard curing.
表６に示すように、本発明のコンクリートに当たる配合Ｎｏ．１〜９のコンクリートは、何れも材齢７日拘束膨張率が１５３〜２４８μ（１μは１×１０-6の意味）の良好な膨張性能を発現し、収縮補償用コンクリートとして必要な、「膨張コンクリートの施工指針」に規定されている土木学会基準（材齢７日のコンクリート拘束膨張率：１５０〜２５０μ）を満足することが確認された。また、圧縮強度においても初期材齢から長期材齢に渡って良好な強度性能（材齢７日において３０Ｎ／mm2以上、材齢２８日において４５Ｎ／mm2以上）が確認されるとともに、経過時間に伴うスランプ低下も大きくないこと（９０分経過後において練り混ぜ直後からのスランプ低下が８ｃｍ未満）が確認された。 As shown in Table 6, the blending No. corresponding to the concrete of the present invention. Each of the 1 to 9 concretes exhibits a good expansion performance with a constrained expansion rate of 153 to 248 μ (1 μ means 1 × 10 −6 ), which is necessary for a shrinkage compensation concrete. It was confirmed that the Japan Society of Civil Engineers standards (concrete expansion rate of concrete on the age of 7 days: 150 to 250 μ) specified in the “Construction Guidelines for Concrete” are satisfied. Also, in compressive strength, good strength performance (30 N / mm 2 or more at 7 days of age, 45 N / mm 2 or more at 28 days of age) was confirmed over the course from the initial age to the long-term age. It was confirmed that the slump decrease with time was not large (the slump decrease immediately after kneading after 90 minutes was less than 8 cm).
比較例に当たる配合Ｎｏ．１０〜１２、１４〜１５、１７、１９は、収縮補償用コンクリートとして必要な、「膨張コンクリートの施工指針」に規定されている土木学会基準（材齢７日のコンクリート拘束膨張率：１５０〜２５０μ）を満足できていなかった。 Formulation No. corresponding to a comparative example. 10-12, 14-15, 17, 19 are the standards of the Japan Society of Civil Engineers, which are necessary for shrinkage compensation concrete, and are specified in the "Construction Guidelines for Expanded Concrete" (Concrete Restraint Expansion Rate at Age 7: 150-250μ) ) Was not satisfied.
比較例に当たる配合Ｎｏ．１３は、材齢７日のコンクリート拘束膨張率が２１５μとなり、収縮補償用コンクリートとして必要な、「膨張コンクリートの施工指針」に規定されている土木学会基準（材齢７日のコンクリート拘束膨張率：１５０〜２５０μ）を満足しているが、経過時間に伴うスランプの低下が大きかった（９０分経過後において練り混ぜ直後からのスランプ低下が１１ｃｍ）。 Formulation No. corresponding to a comparative example. No. 13 has a concrete constrained expansion rate of 7 days of age, which is 215 μm, and is required as a concrete for shrinkage compensation. 150 to 250 μ), but the decrease in the slump with the elapsed time was large (the decrease in the slump immediately after mixing after 90 minutes was 11 cm).
比較例に当たる配合Ｎｏ．１６、１８、２０は、材齢７日のコンクリート拘束膨張率が２６７μ、２５５μおよび２８９μとなり、収縮補償用コンクリートとして必要な、「膨張コンクリートの施工指針」に規定されている土木学会基準（材齢７日のコンクリート拘束膨張率：１５０〜２５０μ）を超え、材齢２８日の圧縮強度が低下した。配合Ｎｏ．２１〜２３は膨張性組成物を混和していないが、５３μ、４５μおよび５９μ膨張していた。 Formulation No. corresponding to a comparative example. 16, 18 and 20 have a concrete constrained expansion rate of 267μ, 255μ and 289μ on the 7th day of age, and are required by the Japan Society of Civil Engineers (Age) The concrete constrained expansion rate on the 7th was over 150 to 250 μ), and the compressive strength at the age of 28 days was lowered. Compound No. 21-23 were immiscible with the expandable composition, but were expanded by 53μ, 45μ and 59μ.
〔実施例II・比較例II〕
表２に示す膨張性組成物と表３に示すセメントを用いてセメント組成物を得た後、表４に示す使用材料を用いてコンクリートを製造した。表７に製造したコンクリートの配合を示した。スランプは１５±２．５ｃｍとした。なお、比較例として市販の遊離生石灰、アーウインおよび石膏を含むエトリンガイド系の膨張性組成物（ＥＸ３）も使用した。コンクリート製造後、蒸気養生を行い、実施例１・比較例１と同様に、拘束膨張試験、圧縮強度試験および３０分間隔で練混ぜ後９０分までスランプを測定した。蒸気養生は２０℃３時間の前置きを行い、昇温速度１５℃／ｈで６０℃まで上昇させ、６０℃で３時間保持した後、その後、降温速度５℃／ｈで２０℃まで降温させて、蒸気養生を実施した。蒸気養生後の養生は標準養生を実施した。この結果を表８に示した。
Example II / Comparative Example II
After obtaining a cement composition using the expansive composition shown in Table 2 and the cement shown in Table 3, concrete was produced using the materials shown in Table 4. Table 7 shows the composition of the concrete produced. The slump was 15 ± 2.5 cm. As a comparative example, a commercially available free composition of free lime, erwin and gypsum-based expansive composition (EX3) was also used. After concrete production, steam curing was performed, and in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1, slump was measured up to 90 minutes after mixing at a restraint expansion test, compressive strength test, and 30 minute intervals. Steam curing is carried out for 3 hours at 20 ° C, raised to 60 ° C at a heating rate of 15 ° C / h, held at 60 ° C for 3 hours, and then lowered to 20 ° C at a cooling rate of 5 ° C / h. Steam curing was carried out. Standard curing was performed for curing after steam curing. The results are shown in Table 8.
表８に示すように、本発明のコンクリート（配合Ｎｏ．２４〜２６）は、材齢７日拘束膨張率が２１５〜２４１μの良好な膨張性能を発現し、収縮補償用コンクリートとして必要な、「膨張コンクリートの施工指針」に規定されている土木学会基準（材齢７日のコンクリート拘束膨張率：１５０〜２５０μ）を満足することが確認された。また、圧縮強度においても初期材齢から長期材齢に渡って良好な強度性能が確認されるとともに、経過時間に伴うスランプ低下も大きくないことが確認された。 As shown in Table 8, the concrete of the present invention (formulation No. 24-26) expresses good expansion performance with a constrained expansion rate of 215 to 241 μm at the age of 7 days, and is necessary as concrete for shrinkage compensation. It was confirmed that it satisfies the Japan Society of Civil Engineers standards (concrete expansion rate of concrete at 7 days of age: 150 to 250 μ) defined in the “Guideline for Expansion Concrete”. Also, in terms of compressive strength, good strength performance was confirmed from the initial age to the long term age, and it was also confirmed that the slump reduction with the elapsed time was not large.
比較例に当たる配合Ｎｏ．２７は、材齢７日のコンクリート拘束膨張率が２３８μとなり、収縮補償用コンクリートとして必要な、「膨張コンクリートの施工指針」に規定されている土木学会基準（材齢７日のコンクリート拘束膨張率：１５０〜２５０μ）を満足しているが、経過時間に伴うスランプの低下が大きかった。 Formulation No. corresponding to a comparative example. No. 27 has a concrete constrained expansion rate of 7 days of age, which is 238 μm, and is required as a concrete for shrinkage compensation. 150 to 250 μ), but the decrease in the slump with the elapsed time was large.
比較例に当たる配合Ｎｏ．２８〜３４は、収縮補償用コンクリートとして必要な、「膨張コンクリートの施工指針」に規定されている土木学会基準（材齢７日のコンクリート拘束膨張率：１５０〜２５０μ）を満足できていない。 Formulation No. corresponding to a comparative example. Nos. 28 to 34 do not satisfy the Japan Society of Civil Engineers standards (concrete expansion rate of concrete on the age of 7: 150 to 250 μm) defined in the “Construction Guidelines for Expanded Concrete” required as shrinkage compensation concrete.
Claims (2)
（Ｂ）遊離生石灰およびＣ3Ｓを含有する、ブレーン比表面積で１５００〜５０００ｃｍ2／ｇの膨張クリンカー粉砕物と、ブレーン比表面積で３０００ｃｍ2／ｇ以上の石膏を含有してなる膨張性組成物とを含有するセメント組成物であって、当該膨張性組成物中に遊離生石灰を３５〜６０質量％、Ｃ3Ｓを１０〜３５質量％および石膏１０〜４０質量％を含有し、前記セメント組成物を骨材及び水と混和してコンクリートとした際、当該コンクリート中の膨張性組成物、セメント、骨材及び水の含有単位量がそれぞれ１２〜１９ｋｇ／ｍ3、２７０〜５００ｋｇ／ｍ3、１５００〜１９００ｋｇ／ｍ3及び１３５〜１８５ｋｇ／ｍ3であるセメント組成物。 (A) 3CaO · Al 2 O 3 a (C 3 A) 10~14 wt%, 3CaO · SiO 2 (C 3 S) 45-60 wt%, 2CaO · SiO 2 and (C 2 S) 5~30 Cement containing 14% by mass or less of 4CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 (C 4 AF) in mass%, and pulverized cement clinker and gypsum having a Blaine specific surface area of 3000 to 5000 cm 2 / g When,
(B) free containing quick lime and C 3 S, expansion clinker pulverized 1500~5000cm 2 / g in Blaine specific surface area and, comprising a 3000 cm 2 / g or more gypsum in Blaine specific surface area expandable composition A cement composition containing 35 to 60% by mass of free quicklime, 10 to 35% by mass of C 3 S, and 10 to 40% by mass of gypsum in the expansive composition, when things were the concrete by mixing an aggregate and water, the expandable composition in concrete, cement, each containing a unit amount of the aggregate and water 12~19kg / m 3, 270~500kg / m 3, Cement compositions that are 1500-1900 kg / m 3 and 135-185 kg / m 3 .
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