JP6703446B2 - 早強性混和材およびセメント組成物 - Google Patents
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Description
本発明の早強性混和材は、水硬性成分、消石灰および凝結調整剤を含む早強性混和材であって、
前記水硬性成分が、アルミナセメント、半水石膏、および無水石膏からなり、
前記アルミナセメント100質量部に対して、前記半水石膏と前記無水石膏の合計量が15〜70質量部、かつ前記半水石膏に対する前記無水石膏の質量比(無水石膏/半水石膏)が1〜14であり、
前記凝結調整剤が、オキシカルボン酸塩および炭酸塩からなり、
前記凝結調整剤の含有量が、前記水硬性成分100質量部に対し、2.0〜4.0質量部である。
Al2O320.0〜70.0質量%、CaO20.0〜60.0質量%、SiO20.1〜10.0質量%、Fe2O30.1〜25.0質量%のものを用いることが好ましく、
Al2O323.0〜60.0質量%、CaO23.0〜57.0質量%、SiO20.5〜9.0質量%、Fe2O31.2〜22.0質量%のものを用いることがより好ましく、
Al2O325.0〜55.0質量%、CaO25.0〜55.0質量%、SiO21.0〜7.0質量%、Fe2O35.0〜20.0質量%のものを用いることがさらに好ましい。アルミナセメントの化学成分の質量割合は、JIS R 5202に準じて求めることができる。
また、アルミナセメントとしては、ブレーン比表面積が2000〜6000cm2/gのものを用いることが好ましく、3000〜5000cm2/gのものを用いることがより好ましく、4000〜4700cm2/gのものを用いることがさらに好ましい。アルミナセメントのブレーン比表面積は、JIS R 5201:2015「セメントの物理試験方法」に準じて求めることができる。
オキシカルボン酸とは、ヒドロキシ基とカルボキシ基を併せ持つ化合物の総称であり、具体的には、グルコン酸、グルコヘプトン酸、クエン酸、および酒石酸等を挙げることができ、オキシカルボン酸の塩としては、アルカリ金属塩(具体的にはナトリウム塩、およびカリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(具体的にはカルシウム塩、バリウム塩、およびマグネシウム塩等)を挙げることができる。また、オキシカルボン酸塩としては、凝結調整効果の点から酒石酸ナトリウムが好ましい。
炭酸塩としては、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、重炭酸カルシウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム等が挙げることができ、なかでも凝結調整効果の観点より重炭酸ナトリウムが好ましい。
特に、酒石酸ナトリウムと重炭酸ナトリウムとを併用することで凝結調整効果がより向上することが期待できるため、好ましい。また、アルミナセメントの硬化を促進させる効果を期待できるという点より、重炭酸ナトリウムと酒石酸ナトリウムとに加えて、炭酸塩としての炭酸リチウムをさらに併用することも好適である。
本発明のセメント組成物は、上述した本発明の早強性混和材と、ポルトランドセメントとを含有する組成物である。
以下に示す材料を使用して、表1および表2に示す配合にしたがって、早強性混和材の調製を行った。
(1)水硬性成分
・アルミナセメント(JIS R 5201:2015「セメントの物理試験方法」に準じて求めたブレーン比表面積:4420cm2/g、JIS R 5202に準じて求めた化学成分の質量割合:CaO=36.8質量%、Al2O3=38.3質量%、SiO2=4.4質量%、Fe2O3=15.3質量%、ケルネオス社製)
・フッ酸無水石膏 (JIS R 5201:2015「セメントの物理試験方法」に準じて求めたブレーン比表面積:4490cm2/g、密度:2.93g/cm3、セントラル硝子社製)
・β型半水石膏 (JIS R 5201:2015「セメントの物理試験方法」に準じて求めたブレーン比表面積 :3040cm2/g、密度:2.62g/cm3、ケルネオス社製)
(2)消石灰
・消石灰(JIS R 5201:2015「セメントの物理試験方法」に準じて求めたブレーン比表面積 :15820cm2/g、宇部マテリアルズ社製)
(3)凝結調整剤
・酒石酸ナトリウム
・重炭酸ナトリウム
・炭酸リチウム
次いで、上記にて得られた早強性混和材(2−1)〜(2−10)を用いて、表3に示す配合にしたがって、セメント組成物の調製を行った。以下に、セメント組成物の調製に用いた材料を示す。
(1)ポルトランドセメント
・普通ポルトランドセメント(JIS R 5201:2015「セメントの物理試験方法」に準じて求めたブレーン比表面積:3200cm2/g、宇部三菱セメント社製)
(2)細骨材
・砕砂 (福岡県産、硬質砂岩、粗粒率:2.71、表乾密度:2.68g/cm3)
・海砂 (福岡県産、粗粒率:2.97、表乾密度:2.57g/cm3)
(3)減水剤
・ポリカルボン酸系減水剤(花王社製)
温度20℃、湿度65%RHの条件にて、表3に示す、比較例1〜5および実施例1〜6に係るセメント組成物1.5kgと所定量の水を、ケミスターラーを用いて2分間混合し、比較例1〜5および実施例1〜6に係るモルタルを得た。なお、二次製品を製造するための型枠への打設作業を考慮し、少なくとも30分以上の作業性を確保するため、セメント組成物中のポルトランドセメントおよび早強性混和材の合量(B)と水量(W)の質量比は、W/B=0.35とした。
得られた比較例1〜5および実施例1〜6に係るモルタルについて、常温(20℃)にて養生を行うことで、供試体を得て、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に準拠して、得られた供試体について、材齢3時間および材齢5時間の後の圧縮強度の測定を行った。得られた結果を表4に示す。
特に、早強性混和材の配合量を同量とした実施例1〜3、実施例5を比較することにより、半水石膏に対する無水石膏の質量比(無水石膏/半水石膏)を好ましくは3〜9の範囲、特に好ましくは4〜6の範囲とすることにより、より高い圧縮強度を得ることができ、特に好ましいと判断できる。
Claims (4)
- 水硬性成分、消石灰および凝結調整剤を含む早強性混和材であって、
前記水硬性成分が、アルミナセメント、半水石膏、および無水石膏からなり、
前記アルミナセメント100質量部に対して、前記半水石膏と前記無水石膏の合計量が15〜70質量部、かつ前記半水石膏に対する前記無水石膏の質量比(無水石膏/半水石膏)が1〜14であり、
前記凝結調整剤が、酒石酸ナトリウムおよび重炭酸ナトリウムからなり、
前記酒石酸ナトリウムと前記重炭酸ナトリウムとの配合割合は、酒石酸ナトリウム:重炭酸ナトリウムの重量比で、70:30〜30:70の範囲であり、
前記凝結調整剤の含有量が、前記水硬性成分100質量部に対し、2.0〜4.0質量部である早強性混和材。 - 前記アルミナセメントは、化学成分として主に、Al2O3、CaO、SiO2、Fe2O3を含有し、該化学成分の質量割合が、Al2O320.0〜70.0質量%、CaO20.0〜60.0質量%、SiO20.1〜10.0質量%、Fe2O30.1〜25.0質量%である請求項1に記載の早強性混和材。
- 請求項1又は2に記載の早強性混和材と、ポルトランドセメントとを含有するセメント組成物であって、
前記早強性混和材とポルトランドセメントとの合計100質量部中における、前記早強性混和材の含有割合が15〜30質量部であるセメント組成物。 - 細骨材および減水剤をさらに含有する請求項3に記載のセメント組成物。
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