JP6783118B2 - セメント組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕セメントと、フライアッシュと、膨張材と、アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び/又は硝酸塩と、を含有してなるセメント組成物であって、
(A)フライアッシュ:セメント及びフライアッシュの合計100質量部に対して10〜40質量部、
(B)アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び/又は硝酸塩:セメント及びフライアッシュの合計100質量部に対して0.5質量部以上であることを特徴とする、セメント組成物。
〔2〕低温環境下用であることを特徴とする、〔1〕に記載のセメント組成物。
〔3〕アルカリ土類金属がカルシウムであることを特徴とする、〔1〕又は〔2〕に記載のセメント組成物。
〔4〕セメントと、フライアッシュと、膨張材と、アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び/又は硝酸塩と、を含有してなるセメント組成物の製造方法であって、
(A)フライアッシュ:セメント及びフライアッシュの合計100質量部に対して10〜40質量部、
(B)アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び/又は硝酸塩:セメント及びフライアッシュの合計100質量部に対して0.5質量部以上であり、
アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び/又は硝酸塩以外の材料を混練後に、アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び/又は硝酸塩を添加して混練することを特徴とする、セメント組成物の製造方法。
〔5〕セメント組成物が低温環境下用であることを特徴とする、〔4〕に記載のセメント組成物の製造方法。
本発明に用いるセメントとしては、種々のものを使用することができ、例えば、ポルトランドセメントを使用することができる。ポルトランドセメントとしては、例えば、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、エコセメント等が挙げられる。これらのセメントは、いずれか1種を選択して使用することもできるが、2種以上のセメントを組み合わせて使用してもよい。
本発明に用いるフライアッシュは、一般にコンクリートの混和材として用いられるもの(JIS灰:JIS A 6201:2015で規定されるもの)であればいずれでもよい。フライアッシュは、低温環境下においてさらに良好な強度発現性が得られるという観点から、I種又はII種のJIS灰が好ましい。
本発明に用いる膨張材は、コンクリート用膨張材として一般に使用されているJIS適合の膨張材(JIS A 6202:2008)であれば、何れの膨張材でもかまわない。膨張材としては、例えば、遊離生石灰を主成分とする膨張材(生石灰系膨張材)、アーウィンを主成分とする膨張材(エトリンガイト系膨張材)等が挙げられる。膨張材は、低温環境下での強度発現性に優れるという観点から、中でも、遊離生石灰を25〜90質量%含む生石灰系膨張材が好ましい。生石灰系膨張材に含まれる遊離生石灰以外の成分としては、3CaO・SiO2(エーライト)、2CaO・SiO2(ビーライト)等のカルシウムシリケート、硫酸カルシウム等が挙げられる。また、膨張材はブレーン比表面積が2000〜6000cm2/gのものを使用することが好ましい。
本発明においては、促進添加剤としてアルカリ土類金属の亜硝酸塩及び/又は硝酸塩が用いられる。促進添加剤としては、亜硝酸塩のみ又は硝酸塩のみをそれぞれ単独で用いてもよく、亜硝酸塩及び硝酸塩の両方を用いてもよい。また、亜硝酸塩及び/又は硝酸塩は、1種の塩を単独で用いてもよく、2種以上の塩を併せて用いてもよい。アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等が挙げられ、カルシウムが特に好ましい。アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び/又は硝酸塩の具体的な成分としては、亜硝酸カルシウム及び/又は硝酸カルシウムが挙げられる。
本発明においては、さらに減水剤を使用してもよい。減水剤としては、コンクリート用として一般に用いられている減水剤、AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤等が挙げられる。減水剤の成分としては、ナフタレン系、メラミン系、ポリカルボン酸系等が挙げられる。減水剤は、低温環境下でのより優れた凝結時間及び圧縮強度を確保するという観点から、ポリカルボン酸系の減水剤が好ましい。減水剤は液状のもの、粉状のものいずれも使用することができる。
本発明のセメント組成物は、骨材を使用してモルタルやコンクリートとして調製することもできる。骨材は、特に制限されるものではなく、通常のモルタルやコンクリートの製造に使用される細骨材及び粗骨材を何れも使用することができる。細骨材及び粗骨材としては、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、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石、人工粗骨材、スラグ粗骨材及び再生粗骨材等が挙げられる。
さらに、本発明のセメント組成物は、本発明の効果を実質失わない範囲で、コンクリートに使用できる他の成分(混和剤(材))を含有するものであってもよい。このような成分として、具体的には、収縮低減剤、保水剤、防錆剤、空気連行剤、消泡剤、起泡剤、防水材、撥水剤、白華防止剤、凝結調整剤、硬化促進剤(材)、顔料、繊維、シリカフューム、スラグ微粉末、石灰石微粉末等が例示される。
以下に、本発明のセメント組成物を用いたコンクリートの配合量の一例を示す。本発明の一実施形態に係るコンクリート中のセメント及びフライアッシュの配合量(合計量)は、使用するセメントやフライアッシュの種類及び単位水量によって適宜設定することができ、例えば、単位量で300〜550kg/m3であることが好ましく、300〜500kg/m3であることがより好ましく、350〜450kg/m3であることがさらに好ましい。
単位水量は、100〜300kg/m3であることが好ましく、100〜250kg/m3であることがより好ましく、150〜200kg/m3であることがさらに好ましい。
骨材(細骨材及び粗骨材の合計量)の配合量は、コンクリート強度及びワーカビリティ確保を両立するという観点から、単位量で1500〜2000kg/m3であることが好ましく、1600〜1800kg/m3であることがより好ましく、1600〜1700kg/m3であることがさらに好ましい。
膨脹材の配合量は、単位量で10〜50kg/m3であることが好ましく、10〜30kg/m3であることがより好ましく、15〜30kg/m3であることがさらに好ましい。
本発明のセメント組成物の製造方法は、上述した各成分を上記配合量となるように混合することで調製することができる。具体的には、アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び/又は硝酸塩以外の材料を混練後にアルカリ土類金属の亜硝酸塩及び/又は硝酸塩を添加して混練することで、本発明のセメント組成物を製造することができる。
本発明のセメント組成物は、JIS A 1147:2007「コンクリートの凝結時間測定方法」に基づき測定した5℃環境下におけるコンクリート試料の凝結時間の始発が8時間以内であることが好ましく、6時間以内であることがより好ましい。
実施例で使用する材料を表1に示す。また、実施例におけるコンクリート配合を表2に示す。
なお、セメント(C)、フライアッシュ(FA)及び膨張材(EX)を混合したものを結合材(B)として表記する。
上記の材料を用い、5℃の恒温室にて、表2に示す配合でコンクリートを製造した。
促進剤は単位水量の内割として扱い、促進剤と同量の単位水量を事前に引いてから、促進剤を除く材料を計量し、それらをコンクリートミキサで90秒混練した。次に、コンクリートミキサに促進剤を所定量投入し、60秒混練した。混練後、コンクリートミキサからコンクリートを排出し、コンクリートのフレッシュ性状を測定するとともに、圧縮強度測定用供試体作製のため所定の型枠に充填した。
(フレッシュ性状の試験)
製造されたコンクリートについて、スランプを測定し、流動性を評価した。試験は、JIS A 1101:2014「コンクリートのスランプ試験方法」に準拠して実施した。また、空気量については、JIS A 1128:2014「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法‐空気室圧力方法」に準拠して測定した。
コンクリートの凝結時間について、JIS A 1147:2007「コンクリートの凝結時間試験方法」に準拠して、始発時間及び終結時間を測定した。
コンクリートの強度発現性の評価は、18時間の初期強度、並びに24時間及び28日材齢の圧縮強度を測定した。試験は、JIS A 1108:2006「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して実施した。養生はすべて5℃の恒温室にて行った。
フレッシュ性状の試験結果を表3に、凝結性状及び圧縮強度の試験結果を表4に示す。表4の結果から、実施例のフライアッシュを含むセメント組成物(フライアッシュセメントコンクリート)によれば、5℃という低温条件であっても、凝結時間に優れ、初期強度及び圧縮強度に優れることが示された。
Claims (4)
- セメントと、フライアッシュと、膨張材と、アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び硝酸塩と、を含有してなるセメント組成物であって、
(A)フライアッシュ:前記セメント及び前記フライアッシュの合計100質量部に対して10〜40質量部、
(B)アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び硝酸塩:前記セメント及び前記フライアッシュの合計100質量部に対して0.5質量部以上10質量部以下、
(C)アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び硝酸塩の比率(質量比、亜硝酸塩/硝酸塩)は、0.5〜2、
(D)膨張材:前記セメント及び前記フライアッシュの合計100質量部に対して5〜10質量部であることを特徴とする、セメント組成物。 - 前記アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び硝酸塩の配合量が、前記セメント及び前記フライアッシュの合計100質量部に対して1質量部以上5質量部以下であることを特徴とする、請求項1に記載のセメント組成物。
- 前記アルカリ土類金属がカルシウムであることを特徴とする、請求項1又は2に記載のセメント組成物。
- セメントと、フライアッシュと、膨張材と、アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び硝酸塩と、を含有してなるセメント組成物の製造方法であって、
(A)フライアッシュ: 前記セメント及び前記フライアッシュの合計100質量部に対して10〜40質量部、
(B)アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び硝酸塩: 前記セメント及び前記フライアッシュの合計100質量部に対して0.5質量部以上10質量部以下、
(C)アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び硝酸塩の比率(質量比、亜硝酸塩/硝酸塩)は、0.5〜2、
(D)膨張材:前記セメント及び前記フライアッシュの合計100質量部に対して5〜10質量部であり、
前記アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び硝酸塩以外の材料を混練後に、前記アルカリ土類金属の亜硝酸塩及び硝酸塩を添加して混練することを特徴とする、セメント組成物の製造方法。
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