JP6983522B2 - Cement composition - Google Patents
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Description
本発明は、セメント組成物に関する。 The present invention relates to a cement composition.
モルタルやコンクリートにＡＥ剤等を添加して微細な空気泡を連行することにより、モルタルやコンクリートの空気量を増大させて、モルタルやコンクリートの凍結融解に対する抵抗性や流動性を向上させることが知られている。
また、特許文献１には、従来のＡＥ剤等の混和剤の添加に代わる、微細な空気泡を連行する方法として、少なくとも練混ぜ水とセメントとを含み、必要に応じて骨材とを混合して練混ぜたセメントミルク、モルタル又はコンクリートのセメント系材料において、該セメントミルク、モルタル又はコンクリートの材料混練時にマイクロバブルを導入したことを特徴とするマイクロバブル混入セメント系材料が記載されている。
It is known that by adding an AE agent or the like to mortar or concrete and entraining fine air bubbles, the amount of air in the mortar or concrete is increased, and the resistance and fluidity of the mortar or concrete to freezing and thawing are improved. Has been done.
Further, Patent Document 1 contains at least kneading water and cement as a method of entraining fine air bubbles instead of adding an admixture such as a conventional AE agent, and mixes aggregate with necessary. In the cement-based material of cement milk, mortar or concrete that has been kneaded in the same manner, a microbubble-mixed cement-based material is described in which microbubbles are introduced when the material of the cement milk, mortar or concrete is kneaded.
本発明の目的は、ＡＥ剤を含まないにもかかわらず、耐凍害性（例えば、凍結融解抵抗性）に優れたセメント組成物を提供することである。 An object of the present invention is to provide a cement composition having excellent frost damage resistance (for example, freeze-thaw resistance) even though it does not contain an AE agent.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、セメント、細骨材、水およびセメント分散剤を含み、かつ、ＡＥ剤を含まないセメント組成物であって、上記水が、１μｍ以下の粒径を有する気泡を含むものであり、上記セメント組成物のモルタル部分中の空気量が、４．０％以上であるセメント組成物によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
［１］ セメント、細骨材、水およびセメント分散剤を含み、かつ、ＡＥ剤を含まないセメント組成物であって、上記水が、１μｍ以下の粒径を有する気泡を含むものであり、「ＪＩＳ Ａ １１１６：２０１４（フレッシュコンクリートの単位容積質量試験方法および空気量の質量による試験方法（質量方法）」に準拠して測定される上記セメント組成物のモルタル部分中の空気量が、４．０％以上であることを特徴とするセメント組成物。
［２］ 上記水１ミリリットル中の上記気泡の数が、１０７個以上である前記［１］に記載のセメント組成物。
［３］ 前記［１］又は［２］に記載のセメント組成物の硬化体からなる表面形成部分を含む構造物。
［４］ 前記［１］又は［２］に記載のセメント組成物を製造するための方法であって、上記セメント組成物のモルタル部分中の空気量の目標値として、４．０％以上の特定の値を定める空気量設定工程と、上記空気量が上記特定の値以上となるように、上記セメント分散剤の量を特定の値に定めるセメント分散剤量設定工程と、上記セメント分散剤の量として上記特定の値を採用して、上記セメント組成物を構成する各材料を混合して、上記セメント組成物を得る混合工程、を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor is a cement composition containing cement, fine aggregate, water and a cement dispersant and not containing an AE agent, wherein the water is 1 μm. The present invention has been found to be able to achieve the above object according to the cement composition containing bubbles having the following particle size and having an air content in the mortar portion of the cement composition of 4.0% or more. Was completed.
That is, the present invention provides the following [1] to [4].
[1] A cement composition containing cement, fine aggregate, water and a cement dispersant and not containing an AE agent, wherein the water contains bubbles having a particle size of 1 μm or less. The amount of air in the mortar portion of the cement composition measured in accordance with JIS A 1116: 2014 (Unit volume mass test method for fresh concrete and test method by mass of air volume (mass method)" is 4.0. % Or more of the cement composition.
[2] The number of the bubbles of the water in 1 milliliter, cement composition according to [1] is 10 7 or more.
[3] A structure containing a surface-forming portion made of a cured product of the cement composition according to the above [1] or [2].
[4] The method for producing the cement composition according to the above [1] or [2], wherein the target value of the amount of air in the mortar portion of the cement composition is 4.0% or more. The air amount setting step that determines the value of, the cement dispersant amount setting step that determines the amount of the cement dispersant to a specific value so that the air amount becomes equal to or more than the specific value, and the amount of the cement dispersant. A method for producing a cement composition, which comprises a mixing step of mixing the materials constituting the cement composition to obtain the cement composition.
本発明のセメント組成物は、ＡＥ剤を含まないにもかかわらず、耐凍害性（例えば、凍結融解抵抗性）に優れたものである。特に、セメント分散剤が減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、又は高性能ＡＥ減水剤である場合、減水剤等の空気連行性をより向上させて、セメント組成物中のモルタル部分中の空気量をより大きくすることができ、セメント組成物の耐凍害性（例えば、凍結融解抵抗性）をより向上することができる。 Although the cement composition of the present invention does not contain an AE agent, it has excellent frost damage resistance (for example, freeze-thaw resistance). In particular, when the cement dispersant is a water reducing agent, an AE water reducing agent, a high-performance water reducing agent, or a high-performance AE water reducing agent, the air entrainment of the water reducing agent or the like is further improved, and the cement composition is contained in the mortar portion. The amount of air can be increased, and the frost damage resistance (for example, freeze-thaw resistance) of the cement composition can be further improved.
本発明のセメント組成物は、セメント、細骨材、水およびセメント分散剤を含み、かつ、ＡＥ剤を含まないセメント組成物であって、上記水が、１μｍ以下の粒径を有する気泡を含むものであり、「ＪＩＳ Ａ １１１６：２０１４（フレッシュコンクリートの単位容積質量試験方法および空気量の質量による試験方法（質量方法）」に準拠して測定される上記セメント組成物のモルタル部分中の空気量が、４．０％以上であるものである。
本発明で用いられるセメントは、特に限定されるものではなく、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、エコセメント等を使用することができる。
セメントとして、フライアッシュセメントを用いる場合、フライアッシュセメントに含まれているフライアッシュは、本発明で用いる「石炭灰」に該当するものである。つまり、フライアッシュセメントに含まれているセメントのみが、本発明で用いる「セメント」に該当するものとする。また、フライアッシュセメントに含まれているフライアッシュの量は、本発明で用いる「セメント」の量に含めず、本発明で用いる「石炭灰」の量に含めるものとする。
The cement composition of the present invention is a cement composition containing cement, fine aggregate, water and a cement dispersant and not containing an AE agent, wherein the water contains bubbles having a particle size of 1 μm or less. The amount of air in the mortar portion of the cement composition measured in accordance with "JIS A 1116: 2014 (Unit volume mass test method for fresh concrete and test method by mass of air volume (mass method)". However, it is 4.0% or more.
The cement used in the present invention is not particularly limited, and is, for example, various Portland cements such as ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderate heat Portland cement, low heat Portland cement, blast furnace cement, fly ash cement and the like. Mixed cement, eco-cement, etc. can be used.
When fly ash cement is used as the cement, the fly ash contained in the fly ash cement corresponds to the "coal ash" used in the present invention. That is, only the cement contained in the fly ash cement corresponds to the "cement" used in the present invention. Further, the amount of fly ash contained in the fly ash cement is not included in the amount of "cement" used in the present invention, but is included in the amount of "coal ash" used in the present invention.
本発明で用いられる細骨材は、特に限定されるものではなく、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、スラグ細骨材、軽量細骨材、またはこれらの混合物等を使用することができる。
細骨材の配合量は特に限定されず、モルタルやコンクリート等のセメント組成物における一般的な配合量であればよい。例えば、セメント１００質量部に対する細骨材の配合量は、好ましくは５０〜７００質量部、より好ましくは１００〜６００質量部、特に好ましくは２００〜５００質量部である。該配合量が上記範囲内であれば、セメント組成物のワーカビリティーや成形のし易さが向上する。
The fine aggregate used in the present invention is not particularly limited, and is, for example, river sand, mountain sand, land sand, sea sand, crushed sand, silica sand, slag fine aggregate, lightweight fine aggregate, or a mixture thereof. Can be used.
The blending amount of the fine aggregate is not particularly limited, and may be a general blending amount in a cement composition such as mortar or concrete. For example, the blending amount of the fine aggregate with respect to 100 parts by mass of cement is preferably 50 to 700 parts by mass, more preferably 100 to 600 parts by mass, and particularly preferably 200 to 500 parts by mass. When the blending amount is within the above range, the workability and the ease of molding of the cement composition are improved.
本発明で用いられる水は、１μｍ以下の粒径を有する気泡を含むものである。なお、１μｍ以下の粒径を有する気泡は、ウルトラファインバブルまたはナノバブルと称されている。
気泡の粒径は、１μｍ（１，０００ｎｍ）以下、好ましくは７００ｎｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以下、さらに好ましくは３００ｎｍ以下、特に好ましくは２００ｎｍ以下である。該粒径が１μｍを超えると、セメント組成物のモルタル部分中の空気量が小さくなる。
本発明で用いられる水は、気泡の全量（１００体積％）中、好ましくは、粒径が１０〜１，０００ｎｍの範囲内である気泡を８０体積％以上（好ましくは９０体積％以上）含むものであり、より好ましくは、粒径が１０〜７００ｎｍの範囲内である気泡を８０体積％以上（好ましくは９０体積％以上）含むものであり、さらに好ましくは、粒径が１０〜５００ｎｍの範囲内である気泡を８０体積％以上（好ましくは９０体積％以上）含むものであり、さらに好ましくは、粒径が１０〜３００ｎｍの範囲内である気泡を８０体積％以上（好ましくは９０体積％以上）含むものであり、特に好ましくは、粒径が１０〜２００ｎｍの範囲内である気泡を８０体積％以上（好ましくは９０体積％以上）含むものである。
気泡の平均粒径は、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは７００ｎｍ以下、さらに好ましくは５００ｎｍ以下、さらに好ましくは３００ｎｍ以下、さらに好ましくは２００ｎｍ以下、特に好ましくは１００ｎｍ以下である。該平均粒径が１μｍ以下であれば、セメント組成物のモルタル部分中の空気量をより大きくすることができる。
気泡の平均粒径の下限値は、特に限定されるものではないが、通常、１０ｎｍである。
なお、本明細書中、気泡の平均粒径とは、市販のナノ粒子解析装置を用いて、トラッキング法により得られる値をいう。
The water used in the present invention contains bubbles having a particle size of 1 μm or less. Bubbles having a particle size of 1 μm or less are called ultrafine bubbles or nanobubbles.
The particle size of the bubbles is 1 μm (1,000 nm) or less, preferably 700 nm or less, more preferably 500 nm or less, still more preferably 300 nm or less, and particularly preferably 200 nm or less. When the particle size exceeds 1 μm, the amount of air in the mortar portion of the cement composition becomes small.
The water used in the present invention contains 80% by volume or more (preferably 90% by volume) of bubbles having a particle size in the range of 10 to 1,000 nm in the total amount of bubbles (100% by volume). It is more preferably contained in 80% by volume or more (preferably 90% by volume or more) of bubbles having a particle size in the range of 10 to 700 nm, and more preferably in the range of 10 to 500 nm. 80% by volume or more (preferably 90% by volume or more) of bubbles, and more preferably 80% by volume or more (preferably 90% by volume or more) of bubbles having a particle size in the range of 10 to 300 nm. It contains 80% by volume or more (preferably 90% by volume or more) of bubbles having a particle size in the range of 10 to 200 nm.
The average particle size of the bubbles is preferably 1 μm or less, more preferably 700 nm or less, still more preferably 500 nm or less, still more preferably 300 nm or less, still more preferably 200 nm or less, and particularly preferably 100 nm or less. When the average particle size is 1 μm or less, the amount of air in the mortar portion of the cement composition can be further increased.
The lower limit of the average particle size of the bubbles is not particularly limited, but is usually 10 nm.
In the present specification, the average particle size of bubbles means a value obtained by a tracking method using a commercially available nanoparticle analyzer.
上記水１ミリリットル中の上記気泡（１μｍ以下の粒径を有するもの）の数は、好ましくは１０７個以上、より好ましくは１０８個以上、さらに好ましくは１０９個以上、特に好ましくは５×１０９個以上である。該数が１０７個以上であれば、セメント組成物のモルタル部分中の空気量をより大きくすることができる。該数の上限は特に限定されるものではないが、気泡形成の容易性の観点から、好ましくは１０１１個以下、より好ましくは１０１０個以下である。
気泡を構成する気体の種類としては、特に限定するものではなく、例えば、空気、酸素、窒素等が挙げられる。中でも、汎用性の観点から、空気が好ましい。
The number of the bubbles of the water in 1 ml (1 [mu] m having a particle diameter), preferably 10 7 or more, more preferably 10 8 or more, more preferably 10 9 or more, particularly preferably 5 × 10 is 9 or more. If said number is 107 or more, it is possible to increase the amount of air in the mortar portion of the cement composition. The upper limit of the number is not particularly limited, but is preferably 10 11 or less, more preferably 10 10 or less, from the viewpoint of ease of bubble formation.
The type of gas constituting the bubble is not particularly limited, and examples thereof include air, oxygen, and nitrogen. Above all, air is preferable from the viewpoint of versatility.
本発明のセメント組成物において、水の配合量は特に限定されるものではなく、モルタルやコンクリート等のセメント組成物における一般的な配合量であればよい。例えば、水の配合量は、水とセメントの質量比（水／セメント；「水セメント比」ともいう。）の値として、好ましくは０．３〜０．８、より好ましくは０．４〜０．７となる量である。該比が０．３以上であれば、セメント組成物のワーカビリティが向上する。該比が０．８以下であれば、セメント組成物の強度発現性が向上する。 In the cement composition of the present invention, the blending amount of water is not particularly limited, and may be any general blending amount in cement compositions such as mortar and concrete. For example, the blending amount of water is preferably 0.3 to 0.8, more preferably 0.4 to 0, as a value of the mass ratio of water and cement (water / cement; also referred to as “water-cement ratio”). It is an amount that becomes 0.7. When the ratio is 0.3 or more, the workability of the cement composition is improved. When the ratio is 0.8 or less, the strength development of the cement composition is improved.
本発明のセメント組成物は、分散作用によりセメント組成物の流動性および強度発現性を向上させる観点から、セメント分散剤を含むものである。
セメント分散剤の例としては、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、及び流動化剤等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、本明細書中、セメント分散剤には、ＡＥ剤は含まれないものとする。
セメント１００質量部に対するセメント分散剤の配合量（複数の種類を用いる場合、合計量）は、好ましくは０．０２〜５質量部、より好ましくは０．０４〜３質量部、さらに好ましくは０．１〜２．５質量部、特に好ましくは０．２〜２質量部である。配合量が上記数値範囲内であれば、セメント組成物の流動性および強度発現性をより向上させることができる。
The cement composition of the present invention contains a cement dispersant from the viewpoint of improving the fluidity and strength development of the cement composition by a dispersing action.
Examples of cement dispersants include water reducing agents, AE water reducing agents, high performance water reducing agents, high performance AE water reducing agents, fluidizing agents and the like. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
In the present specification, the cement dispersant does not include the AE agent.
The blending amount of the cement dispersant (in the case of using a plurality of types, the total amount) with respect to 100 parts by mass of the cement is preferably 0.02 to 5 parts by mass, more preferably 0.04 to 3 parts by mass, and further preferably 0. It is 1 to 2.5 parts by mass, particularly preferably 0.2 to 2 parts by mass. When the blending amount is within the above numerical range, the fluidity and strength development of the cement composition can be further improved.
本発明のセメント組成物が石炭灰（後述）を含む場合における、セメント１００質量部に対するセメント分散剤の配合量（複数の種類を用いる場合、合計量）は、好ましくは０．１〜２．５質量部、より好ましくは０．５〜２．０質量部、さらに好ましくは１．０〜１．８質量部、特に好ましくは１．１〜１．５質量部である。
本発明のセメント組成物が石炭灰を含まない場合における、セメント１００質量部に対するセメント分散剤の配合量（複数の種類を用いる場合、合計量）は、好ましくは０．０５〜２．０質量部、より好ましくは０．１〜１．５質量部、さらに好ましくは０．２〜１．０質量部、特に好ましくは０．３〜０．８質量部である。
When the cement composition of the present invention contains coal ash (described later), the blending amount of the cement dispersant (in the case of using a plurality of types, the total amount) with respect to 100 parts by mass of the cement is preferably 0.1 to 2.5. It is by mass, more preferably 0.5 to 2.0 parts by mass, still more preferably 1.0 to 1.8 parts by mass, and particularly preferably 1.1 to 1.5 parts by mass.
When the cement composition of the present invention does not contain coal ash, the blending amount of the cement dispersant (in the case of using a plurality of types, the total amount) with respect to 100 parts by mass of the cement is preferably 0.05 to 2.0 parts by mass. , More preferably 0.1 to 1.5 parts by mass, still more preferably 0.2 to 1.0 parts by mass, and particularly preferably 0.3 to 0.8 parts by mass.
本発明のセメント組成物は廃棄物の有効利用を促進する観点から、石炭灰を含んでもよい。
本発明で用いられる石炭灰としては、フライアッシュ、クリンカアッシュ等が挙げられる。中でも、セメント組成物の流動性および強度発現性の観点からフライアッシュが好ましい。
セメント１００質量部に対する石炭灰の配合量は、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは８０質量部以下、さらに好ましくは７０質量部以下、特に好ましくは６０質量部以下である。該配合量が１００質量部以下であれば、セメント組成物の凍結融解抵抗性を向上することができる。該配合量は、石炭灰の有効利用という観点からは、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは２０質量部以上、特に好ましくは３０質量部以上である。
The cement composition of the present invention may contain coal ash from the viewpoint of promoting effective utilization of waste.
Examples of the coal ash used in the present invention include fly ash and clinker ash. Of these, fly ash is preferable from the viewpoint of fluidity and strength development of the cement composition.
The blending amount of coal ash with respect to 100 parts by mass of cement is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 80 parts by mass or less, still more preferably 70 parts by mass or less, and particularly preferably 60 parts by mass or less. When the blending amount is 100 parts by mass or less, the freeze-thaw resistance of the cement composition can be improved. From the viewpoint of effective utilization of coal ash, the blending amount is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, and particularly preferably 30 parts by mass or more.
本発明のセメント組成物は、必要に応じて他の材料を含むことができる。他の材料の例としては、粗骨材や、高炉スラグ微粉末等の各種混和材等が挙げられる。
本発明で用いる粗骨材の例としては、特に限定されず、川砂利、山砂利、陸砂利、海砂利、砕石、スラグ粗骨材、軽量粗骨材、又はこれらの混合物等が挙げられる。
粗骨材の配合量は特に限定されず、コンクリート等における一般的な配合量であればよい。例えば、ポルトランドセメント１００質量部に対する粗骨材の配合量は、好ましくは１００〜７００質量部、より好ましくは２００〜６００質量部である。
The cement composition of the present invention may contain other materials as needed. Examples of other materials include coarse aggregates and various admixtures such as blast furnace slag fine powder.
Examples of the coarse aggregate used in the present invention are not particularly limited, and examples thereof include river gravel, mountain gravel, land gravel, sea gravel, crushed stone, slag coarse aggregate, lightweight coarse aggregate, and mixtures thereof.
The blending amount of the coarse aggregate is not particularly limited, and may be a general blending amount in concrete or the like. For example, the blending amount of the coarse aggregate with respect to 100 parts by mass of Portland cement is preferably 100 to 700 parts by mass, and more preferably 200 to 600 parts by mass.
本発明のセメント組成物は、ＡＥ剤を含まないにもかかわらず、モルタル部分中の空気量の大きい（４．０％以上）ものである。このため、本発明のセメント組成物は、耐凍害性（例えば、凍結融解抵抗性）に優れている。
本発明のセメント組成物のモルタル部分中の空気量は、セメント組成物の凍結融解抵抗性を向上させる観点から、「ＪＩＳ Ａ １１１６：２０１４（フレッシュコンクリートの単位容積質量試験方法および空気量の質量による試験方法（質量方法）」に準拠して測定される値として、４．０％以上、好ましくは５．０％以上、より好ましくは６．０％以上である。
なお、本発明の「セメント組成物」の語は、「モルタル」と「コンクリート」の両方を包含する概念を有する。本発明のセメント組成物が、粗骨材を含むコンクリートである場合、上記モルタル部分中の空気量とは、該コンクリートから粗骨材を除いた部分中の空気量である。
また、低コストで優れた耐凍害性の構造体を得る観点から、該構造体の表面形成部分（表層）のみを、本発明のセメント組成物の硬化体からなるものにしてもよい。この場合、表面形成部分の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、３〜３０ｃｍ（好ましくは５〜２０ｃｍ）である。
The cement composition of the present invention has a large amount of air (4.0% or more) in the mortar portion even though it does not contain an AE agent. Therefore, the cement composition of the present invention is excellent in frost damage resistance (for example, freeze-thaw resistance).
The amount of air in the mortar portion of the cement composition of the present invention depends on "JIS A 1116: 2014 (unit volume mass test method of fresh concrete and mass of air amount" from the viewpoint of improving the freeze-thaw resistance of the cement composition. The value measured according to the "test method (mass method)" is 4.0% or more, preferably 5.0% or more, and more preferably 6.0% or more.
The term "cement composition" of the present invention has a concept that includes both "mortar" and "concrete". When the cement composition of the present invention is concrete containing coarse aggregate, the amount of air in the mortar portion is the amount of air in the portion of the concrete excluding the coarse aggregate.
Further, from the viewpoint of obtaining an excellent frost-resistant structure at low cost, only the surface-forming portion (surface layer) of the structure may be made of a cured product of the cement composition of the present invention. In this case, the thickness of the surface-forming portion is not particularly limited, but is, for example, 3 to 30 cm (preferably 5 to 20 cm).
本発明のセメント組成物を製造するための方法の例として、セメント組成物のモルタル部分中の空気量の目標値として、４．０％以上の特定の値を定める空気量設定工程と、上記空気量が上記特定の値以上となるように、上記セメント分散剤の量を特定の値に定めるセメント分散剤量設定工程と、上記セメント分散剤の量として上記特定の値を採用して、上記セメント組成物を構成する各材料を混合して、上記セメント組成物を得る混合工程、を含む方法が挙げられる。
セメント分散剤量設定工程において定められるセメント分散剤の量は、通常、上述した本発明のセメント組成物のセメント分散剤の配合量の好ましい数値範囲内から、セメント組成物のモルタル部分中の空気量の目標値に応じて選択される。
該方法によれば、上述した１μｍ以下の粒径を有する気泡を含む水を用い、かつ、セメント分散剤の量を調整することで、ＡＥ剤を使用しなくても、所望の空気量（４．０％以上）を有するセメント組成物の硬化体を得ることができる。
As an example of the method for producing the cement composition of the present invention, an air amount setting step of setting a specific value of 4.0% or more as a target value of the air amount in the mortar portion of the cement composition, and the above-mentioned air. The cement dispersant amount setting step in which the amount of the cement dispersant is set to a specific value so that the amount is equal to or more than the specific value, and the specific value is adopted as the amount of the cement dispersant to obtain the cement. Examples thereof include a method including a mixing step of mixing each material constituting the composition to obtain the cement composition.
The amount of the cement dispersant determined in the cement dispersant amount setting step is usually the amount of air in the mortar portion of the cement composition from within a preferable numerical range of the above-mentioned preferable numerical range of the amount of the cement dispersant in the cement composition of the present invention. It is selected according to the target value of.
According to the method, a desired amount of air (4) can be obtained without using an AE agent by using water containing bubbles having a particle size of 1 μm or less as described above and adjusting the amount of the cement dispersant. A cured product of a cement composition having a ratio of 0.0% or more can be obtained.
［使用材料］
（１）セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
（２）石炭灰；密度：２．１１ｇ／ｃｍ３、強熱減量：４．９４％
（３）細骨材；掛川産陸砂
（４）気泡含有水；ウルトラファインバブル水（ナノクス社製、表１中、「ＵＦＢ水」と略して記載する。）、溶存気泡量：７．６×１０９（７６億）個／ｍｌ、気泡の全量（１００体積％）中の、１０〜２００ｎｍの粒径を有する気泡の割合：９０体積％以上、気泡の平均粒径（ナノ粒子解析装置を用いてトラッキング法により測定した値）：６３．６ｎｍ、実測密度：１．０２ｇ／ｃｍ３、気泡を構成する気体が空気であるもの
（５）水；水道水
（６）ＡＥ剤；ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターエア ３０３Ａ」（液状）
（７）高性能ＡＥ減水剤；ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターグレニウム ＳＰ８ＳＶ ＸＤ２」（液状）
[Material used]
(1) Cement; Ordinary Portland cement (manufactured by Taiheiyo Cement)
(2) Coal ash; Density: 2.11 g / cm 3 , Ignition weight loss: 4.94%
(3) Fine aggregate; Land sand from Kakegawa (4) Bubble-containing water; Ultrafine bubble water (manufactured by Nanox Co., Ltd., abbreviated as "UFB water" in Table 1), amount of dissolved bubbles: 7.6 × 10 9 (7.6 billion) cells / ml, ratio of bubbles having a particle size of 10 to 200 nm in the total amount of bubbles (100% by volume): 90% by volume or more, average particle size of bubbles (nanoparticle analyzer) Value measured by the tracking method using): 63.6 nm, measured density: 1.02 g / cm 3 , the gas constituting the bubble is air (5) water; tap water (6) AE agent; BASF Japan Co., Ltd. Made, product name "Master Air 303A" (liquid)
(7) High-performance AE water reducing agent; manufactured by BASF Japan, trade name "Master Grenium SP8SV XD2" (liquid)
［実施例１］
上記材料を使用し、表１に示す配合に従ってモルタルを調製した。具体的には、セメント、石炭灰、および細骨材をホバートミキサーに投入して３０秒間空練りした後、さらに、高性能ＡＥ減水剤と気泡含有水との混合物（以下、「混合物Ａ」ともいう。）を投入して１２０秒間混練し、モルタルを調製した。
該モルタルのモルタルフロー値（０打）を、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載の方法に準拠して、１５回の落下運動を行わずに測定した。
また、該モルタルのモルタルフロー値（１５打）を、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載の方法に準拠して測定した。
また、該モルタルの空気量を「ＪＩＳ Ａ １１１６：２０１４（フレッシュコンクリートの単位容積質量試験方法及び空気量の質量による試験方法（質量方法））」に準拠して測定した。
さらに、該モルタルの単位質量（ｋｇ／リットル）を測定した。
結果を表２に示す。
[Example 1]
Using the above materials, mortar was prepared according to the formulation shown in Table 1. Specifically, cement, coal ash, and fine aggregate are put into a hovert mixer and kneaded for 30 seconds, and then a mixture of a high-performance AE water reducing agent and air bubble-containing water (hereinafter, also referred to as "mixture A"). ) Was added and kneaded for 120 seconds to prepare a mortar.
The mortar flow value (0 strokes) of the mortar was measured according to the method described in "JIS R 5201 (Physical test method for cement) 11. Flow test" without performing 15 drop motions.
Further, the mortar flow value (15 strokes) of the mortar was measured according to the method described in "JIS R 5201 (Physical test method for cement) 11. Flow test".
In addition, the amount of air in the mortar was measured in accordance with "JIS A 1116: 2014 (Unit volume mass test method for fresh concrete and test method based on mass of air volume (mass method))".
Furthermore, the unit mass (kg / liter) of the mortar was measured.
The results are shown in Table 2.
また、調製したモルタルを１０×１０×４０ｃｍの型枠内に充填し、２０℃で２４時間前置きした後、脱型し、次いで、２０℃で２８日間水中養生を行った。得られた供試体（硬化体）を用いて、「ＪＩＳ Ａ １１４８（コンクリートの凍結融解試験方法：Ａ法）」に準拠して、凍結融解試験を行った。該試験において、供試体の配置や、表３に示す凍結融解の繰り返し数（表３中、「サイクル」と記載する。）における相対動弾性係数の測定は、「ＪＩＳ Ａ １１７１（ポリマーセメントモルタルの試験方法）」に準拠して行った。測定結果は、凍結融解を与える前の供試体の動弾性係数を１００％とした場合の値（％）で表した。
結果を表２〜３、図１に示す。
Further, the prepared mortar was filled in a mold of 10 × 10 × 40 cm, placed in advance at 20 ° C. for 24 hours, then demolded, and then cured in water at 20 ° C. for 28 days. Using the obtained specimen (hardened body), a freeze-thaw test was conducted in accordance with "JIS A 1148 (Concrete freeze-thaw test method: Method A)". In the test, the arrangement of the specimen and the measurement of the relative dynamic elastic modulus in the number of repeated freezes and thawes shown in Table 3 (referred to as "cycle" in Table 3) are described in "JIS A 1171 (Polymer cement mortar). Test method) ”. The measurement result was expressed as a value (%) when the kinematic elastic modulus of the specimen before freezing and thawing was set to 100%.
The results are shown in Tables 2 and 3 and FIG.
［比較例１］
混合物Ａの代わりに、水と高性能ＡＥ減水剤との混合物を用いる以外は実施例１と同様にしてモルタルを調製した。
［比較例２］
表１に示す配合に従って、実施例１と同様にしてモルタルを調製した。
［比較例３］
混合物Ａの代わりに、水と高性能ＡＥ減水剤との混合物を用いる以外は実施例１と同様にしてモルタルを調製した。
[Comparative Example 1]
A mortar was prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixture of water and a high-performance AE water reducing agent was used instead of the mixture A.
[Comparative Example 2]
Mortars were prepared in the same manner as in Example 1 according to the formulation shown in Table 1.
[Comparative Example 3]
A mortar was prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixture of water and a high-performance AE water reducing agent was used instead of the mixture A.
［参考例１］
混合物Ａの代わりに、水と高性能ＡＥ減水剤とＡＥ剤との混合物を用いる以外は実施例１と同様にしてモルタルを調製した。
［参考例２］
混合物Ａの代わりに、気泡含有水と高性能ＡＥ減水剤とＡＥ剤との混合物を用いる以外は実施例１と同様にしてモルタルを調製した。
比較例１〜３、および、参考例１〜２において得られたモルタルの各々について、実施例１と同様にして、モルタルフロー値、空気量、及び、相対動弾性係数を測定した。
結果を表２〜３、図１に示す。
[Reference Example 1]
A mortar was prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixture of water, a high-performance AE water reducing agent and an AE agent was used instead of the mixture A.
[Reference Example 2]
A mortar was prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixture of bubble-containing water, a high-performance AE water reducing agent, and an AE agent was used instead of the mixture A.
For each of the mortars obtained in Comparative Examples 1 to 3 and Reference Examples 1 and 2, the mortar flow value, the amount of air, and the relative dynamic elastic modulus were measured in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Tables 2 and 3 and FIG.
［実施例２］
上記材料を使用し、表４に示す配合に従ってモルタルを調製した。具体的には、セメント、細骨材をホバートミキサーに投入して３０秒間空練りした後、さらに、気泡含有水と高性能ＡＥ減水剤との混合物（以下、「混合物Ｂ」ともいう。）を投入して１２０秒間混練し、モルタルを調製した。
得られたモルタルについて、実施例１と同様にして、モルタルフロー値、空気量、及び、相対動弾性係数を測定した。
結果を表５〜６、図２に示す。
[Example 2]
Using the above materials, mortar was prepared according to the formulation shown in Table 4. Specifically, cement and fine aggregate are put into a hovert mixer and kneaded for 30 seconds, and then a mixture of bubble-containing water and a high-performance AE water reducing agent (hereinafter, also referred to as "mixture B") is prepared. It was added and kneaded for 120 seconds to prepare a mortar.
For the obtained mortar, the mortar flow value, the amount of air, and the relative dynamic elastic modulus were measured in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Tables 5-6 and FIG.
［比較例４］
混合物Ｂの代わりに、水と高性能ＡＥ減水剤との混合物を用いる以外は実施例２と同様にしてモルタルを調製した。
［比較例５］
表４に示す配合に従って、実施例２と同様にしてモルタルを調製した。
［比較例６］
混合物Ｂの代わりに、水と高性能ＡＥ減水剤との混合物を用いる以外は実施例２と同様にしてモルタルを調製した。
比較例４〜６において得られたモルタルの各々について、実施例１と同様にして、モルタルフロー値、空気量、及び、相対動弾性係数を測定した。
結果を表５〜６、図２に示す。
[Comparative Example 4]
A mortar was prepared in the same manner as in Example 2 except that a mixture of water and a high-performance AE water reducing agent was used instead of the mixture B.
[Comparative Example 5]
Mortars were prepared in the same manner as in Example 2 according to the formulation shown in Table 4.
[Comparative Example 6]
A mortar was prepared in the same manner as in Example 2 except that a mixture of water and a high-performance AE water reducing agent was used instead of the mixture B.
For each of the mortars obtained in Comparative Examples 4 to 6, the mortar flow value, the amount of air, and the relative dynamic elastic modulus were measured in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Tables 5-6 and FIG.
表２から、通常の水を使用したセメント組成物（比較例１）の空気量（４．１％）は、気泡含有水を使用する以外は比較例１と同様のセメント組成物（比較例２）の空気量（３．９％）と同程度であることがわかる。
また、通常の水およびＡＥ剤を使用したセメント組成物（参考例１）の空気量（７．８％）は、気泡含有水を使用する以外は参考例１と同様のセメント組成物（参考例２）の空気量（８．１％）と同程度であることがわかる。
これに対して、本発明のセメント組成物（実施例１）の空気量（６．１％）は、通常の水を使用する以外は実施例１と同様のセメント組成物（比較例３）の空気量（４．０％）よりも極めて大きく、ＡＥ剤を使用しなくても、空気量の大きいセメント組成物を得ることができることがわかる。
また、表３及び図１から、実施例１の相対動弾性係数は、参考例２には及ばないものの、比較例１〜３、及び、参考例１よりも大きく、凍結融解抵抗性に優れていることがわかる。特に、実施例１の空気量（６．１％）は、参考例１の空気量（７．８％）よりも小さいにもかかわらず、実施例１の相対動弾性係数は、参考例１よりも大きく、凍結融解抵抗性に優れていることがわかる。
From Table 2, the air volume (4.1%) of the cement composition using ordinary water (Comparative Example 1) is the same as that of Comparative Example 1 except that water containing bubbles is used (Comparative Example 2). ) Is about the same as the amount of air (3.9%).
Further, the air amount (7.8%) of the cement composition (Reference Example 1) using ordinary water and an AE agent is the same as that of Reference Example 1 except that water containing bubbles is used (Reference Example). It can be seen that it is about the same as the amount of air (8.1%) in 2).
On the other hand, the air amount (6.1%) of the cement composition of the present invention (Example 1) is the same as that of the cement composition of Example 1 (Comparative Example 3) except that ordinary water is used. It can be seen that a cement composition having a large amount of air can be obtained without using an AE agent, which is much larger than the amount of air (4.0%).
Further, from Table 3 and FIG. 1, the relative dynamic elastic modulus of Example 1 is larger than that of Comparative Examples 1 to 3 and Reference Example 1, although it does not reach that of Reference Example 2, and is excellent in freeze-thaw resistance. You can see that there is. In particular, although the amount of air in Example 1 (6.1%) is smaller than the amount of air in Reference Example 1 (7.8%), the relative dynamic elastic modulus of Example 1 is higher than that of Reference Example 1. It can be seen that it is also large and has excellent freeze-thaw resistance.
表５から、通常の水を使用したセメント組成物（比較例４）の空気量（４．５％）は、気泡含有水を使用する以外は比較例４と同様のセメント組成物（比較例５）の空気量（３．７％）よりも小さいことがわかる。
これに対して、本発明のセメント組成物（実施例２）の空気量（７．０％）は、通常の水を使用する以外は実施例２と同様のセメント組成物（比較例６）の空気量（５．３％）よりも極めて大きく、ＡＥ剤を使用しなくても、空気量の大きいセメント組成物を得ることができることがわかる。
また、表６及び図２から、実施例２の相対動弾性係数は、比較例４〜６よりも大きく、凍結融解抵抗性に優れていることがわかる。
なお、コンクリートは、骨材として細骨材および粗骨材を含むものである。ＡＥ剤は、コンクリートのモルタル部分（粗骨材以外の材料からなる部分）に対して作用すると考えられることから、上述した実施例（モルタル）の結果（凍結融解抵抗性に優れること）は、本発明のセメント組成物がコンクリートである場合にも、同様に得られるものである。
From Table 5, the air volume (4.5%) of the cement composition using ordinary water (Comparative Example 4) is the same as that of Comparative Example 4 except that water containing bubbles is used (Comparative Example 5). ) Is smaller than the amount of air (3.7%).
On the other hand, the air amount (7.0%) of the cement composition of the present invention (Example 2) is the same as that of the cement composition of Example 2 (Comparative Example 6) except that ordinary water is used. It can be seen that a cement composition having a large amount of air can be obtained without using an AE agent, which is much larger than the amount of air (5.3%).
Further, from Table 6 and FIG. 2, it can be seen that the relative dynamic elastic modulus of Example 2 is larger than that of Comparative Examples 4 to 6, and the freeze-thaw resistance is excellent.
In addition, concrete contains fine aggregate and coarse aggregate as aggregate. Since the AE agent is considered to act on the mortar portion of concrete (the portion made of a material other than coarse aggregate), the result of the above-mentioned example (mortar) (excellent in freeze-thaw resistance) is based on the present invention. The same can be obtained when the cement composition of the present invention is concrete.
Claims (3)
上記水が、１μｍ以下の粒径を有する気泡を含み、上記水１ミリリットル中の上記気泡の数が、１０ ９ 〜１０１０個であり、上記水に含まれる気泡の全量（１００体積％）中、粒径が１０〜２００ｎｍの範囲内である気泡の割合が、９０体積％以上であり、上記気泡の平均粒径（ただし、該平均粒径とは、ナノ粒子解析装置を用いて、トラッキング法により得られる値をいう。）が１００ｎｍ以下であり、
「ＪＩＳ Ａ １１１６：２０１４（フレッシュコンクリートの単位容積質量試験方法および空気量の質量による試験方法（質量方法）」に準拠して測定される上記セメント組成物の空気量（ただし、該空気量とは、上記セメント組成物が粗骨材を含まない場合、上記セメント組成物の空気量をいい、上記セメント組成物が粗骨材を含む場合、上記セメント組成物から上記粗骨材を除いた組成物の空気量をいう。）が、４．０〜７．０％であることを特徴とするセメント組成物。 A cement composition containing cement, fine aggregate, water, and a cement dispersant and not containing an AE agent.
The water contains bubbles having a particle size of 1 μm or less, and the number of the bubbles in 1 ml of the water is 10 9 to 10 10 in the total amount (100% by volume) of the bubbles contained in the water. The ratio of bubbles having a particle size in the range of 10 to 200 nm is 90 % by volume or more, and the average particle size of the bubbles (however, the average particle size is tracking using a nanoparticle analyzer). The value obtained by the method) is 100 nm or less, and it is 100 nm or less.
The amount of air in the cement composition measured in accordance with "JIS A 1116: 2014 (Unit volume mass test method for fresh concrete and test method based on mass of air volume (mass method)" (however, what is the air volume? When the cement composition does not contain coarse aggregate, it means the amount of air in the cement composition, and when the cement composition contains coarse aggregate, the composition obtained by removing the coarse aggregate from the cement composition. The amount of air in the cement composition is 4.0 to 7.0%.
上記セメント組成物の空気量（ただし、該空気量とは、上記セメント組成物が粗骨材を含まない場合、上記セメント組成物の空気量をいい、上記セメント組成物が粗骨材を含む場合、上記セメント組成物から上記粗骨材を除いた組成物の空気量をいう。）の目標値として、４．０〜７．０％の範囲内の特定の値を定める空気量設定工程と、
上記空気量が上記特定の値となるように、上記セメント分散剤の量を特定の値に定めるセメント分散剤量設定工程と、
上記セメント分散剤の量として上記特定の値を採用して、上記セメント組成物を構成する各材料を混合して、上記セメント組成物を得る混合工程、
を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法。 A method for producing the cement composition according to claim 1.
The amount of air in the cement composition (however, the amount of air means the amount of air in the cement composition when the cement composition does not contain coarse aggregate, and the amount of air in the cement composition includes coarse aggregate). , The air amount of the composition obtained by removing the coarse aggregate from the cement composition) , and an air amount setting step of setting a specific value within the range of 4.0 to 7.0%.
A cement dispersant amount setting step in which the amount of the cement dispersant is set to a specific value so that the air amount becomes the specific value, and
A mixing step of adopting the above-mentioned specific value as the amount of the above-mentioned cement dispersant and mixing each material constituting the above-mentioned cement composition to obtain the above-mentioned cement composition.
A method for producing a cement composition, which comprises.
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