JPH02120261A - 低熱セメント組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はダム、原子力発電所、ＬＮＧタンク、長大橋の
下部工等のマスコンクリートの建設工事で問題となるセ
メントの水和発熱に起因する温度ひびわれの防止対策と
して、コンクリートの断熱温度上昇が少なく、かつ十分
な強度発現性を有するマスコンクリート用の低熱セメン
ト組成物に係るものである。

［従来の技術］ 従来、マスコンクリート用の低熱セメントとしては、永
和発熱母が相対的に大きい３ＣａＯ・Ｓ［ｈや３ＣａＯ
・ＡＩ２Ｏａを減じた中庸熱ポルトランドセメント、混
合材を添加した高炉セメントやフライアッシュセメント
が知られている。

最近ではざらに低熱化を図るため、中庸熱ポルトランド
セメントに高炉スラグ及びフライアッシュをそれぞれ単
独または同時添加したもの、早強ポルトランドセメント
をベースとし高炉スラグを高配合したものなど種々の低
熱セメントが開示されている（「コンクリート工学」且
、（８）、１３〜２４　（１９８６））。

また、ポルトランドセメント（普通、耐硫酸塩または中
庸熱ポルトランドセメント）、高炉スラグ及びフライア
ッシュを必須構成成分とする三成分系混合セメントに石
灰石粉の添加及び石膏を富化する方法も開示されている
（特開昭６１−９７１５４号公報「低発熱型混合セメン
ト組成物」）。

［発明が解決しようとする課題］ 近年の大型工事にみられるように、打設されるコンクリ
ートの容積は大幅に、増加する傾向にあり、これに伴な
ってコンクリートに要求される物性は従来に比べてさら
に高度になりつつある。例えば、単位セメント量が約２
８ＯＮ！？／Ｔｄの一般的なマスコンクリートにおいて
、断熱温度上昇量が２５℃以下でかつ材令３ケ月におけ
るコンクリートの圧縮強度が３２０に３／ｃｒＡ以上と
いった物性が要求されるなど、超低発熱性と同時にかな
りの長期強度が要求されている。

これに対して、従来方法では前述のように■中庸熱ポル
トランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメントの使
用、■高炉スラグ及びフライアッシュ等の混合材の少但
添加等の方法がとられてきた。しかし、■の方法のみで
は水和熱の低減効果が小さく断熱温度上昇の抑制に限界
がある。これを改善するために通常は■の方法が併用さ
れる場合が多いが、混合材添加による弊害も多い。例え
ば、高炉スラグまたはフライアッシュを多量に添加する
と長期強度が劣り、この傾向は特にフライアッシュ添加
時において顕著となる。これに加えて高炉スラグを添加
した場合には、高炉スラグの水和・硬化特性は通常のポ
ルトランドセメントの水和・硬化特性よりも温度依存性
が高く、セメントの水和発熱によってマスコンクリート
の温度が上昇すると高炉スラグの水和反応が加速され、
その結果コンクリートの断熱温度上昇は大きくなること
も多い。このため、２０″Ｃにおけるセメントの水和熱
（例えばＪＩＳ　　Ｒ５２０１１ｆ’セメントの物理試
験方法」）と断熱温度上昇量との間の対応がつかず、水
和熱がすくないにもかかわらず断熱温度上昇が相対的に
高くなる等の現象もしばしば認められた。

このようなことから、本発明の課題は、従来のセメント
よりも断熱温度上昇が少なく、かつ十分な強度発現性を
有する適正なセメント組成物を見いだすことにあり、特
に高炉スラグの水和発熱の低減効果及び潜在水硬性を一
ト分に引き出すことによって、断熱温度上昇を抑制する
と同時に十分な強度発現性を付与することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、２ＣａＯａＳ　！　０２４８〜７０重量％お
よび３ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ２４重量％以下で、アルカリ含
有量がＮ８２０当量で０．５重量％以下である低熱ポル
トランドセメント１００重量部と、高炉スラグ１３０〜
３９０重量部および石灰石７〜２５重量部からなり、粉
末度が３５００〜５０００ｃｄ／ｇであることを特徴と
するマスコンクリート用低熱セメント組成物に関するも
のである。

すなわち、本発明は２ＣａＯ−３ｉＯ２ｆｆｌが多く３
ＣａＯ＠Ａ　＋　２０３量及びアルカリ量が少ない特殊
な低熱ポルトランドセメントに、高炉スラグ及び石灰石
を所要量同時に添加することを特徴とするものであり、
これによってコンクリートの断熱温度上昇を著しく低減
しかつ十分な長期強度の発現が可能となった。

ここで、特殊な低減ポルトランドセメントの２０ａＯ＊
Ｓ　！　０２量が４８重量％未満では断熱温度上昇の低
減効果が少なく、７０重１％を越えると長期強度が低く
なるため好ましくない。

３ＣａＯ−Ａ１２０：＋量は少ない方が好ましく、４重
量％を越えると断熱温度上昇が大きくなるため好ましく
ない。セメント内のアルカリ含有量は少ないが、特に高
炉スラグを含有するセメントにおいては断熱温度上昇ま
たは強度発現性に大きな影響を与えるので少ない方が好
ましく、Ｎａ２Ｏ当量で０．５重量％を越えると断熱温
度上昇が大きくなり、また長期強度の発現が劣るので好
ましくない。また、このポルトランドセメント中には石
膏が含有されその添加量は特別に限定されるものではな
いが、本発明の低熱セメント組成物中のＳＯａ塁準で１
〜３重量％が好ましい。なお、本発明のポルトランドセ
メントは単一のクリンカーを使用してもよくまた上記条
件を満足すれば、組成の異なる２種以上のポルトランド
セメントを混合使用してもよい。

さらに、本発明の低熱セメントは高炉スラグと石灰石を
必須構成成分とするものであるが、これら混合材の最適
添加量は特殊な低熱ポルトランドセメント１００重ｆｆ
ｉ部に対し、それぞれ１３０〜３９０重量部及び７〜２
５重量部である。高炉スラグの添加量が１３０重量部未
満では高炉スラグ添加の効果があまり期待できず、３９
０重量部を越えると長期強度が低くなりすぎ、表面劣化
等が顕著となり耐久性が低下するため好ましくない。

一方、石灰石の添加量が７重量部未満では断熱温度上昇
が大きくなりすぎ、２５重量部を越えると長期強度が低
くなりすぎる。この場合、高炉スラブは一般構造用高炉
セメン１−の製造に使用される品質のものであれば特に
問題はない。また、石灰石は純度の高い方が望ましくＣ
ａＣＯ３９５重量％以上のものが好ましい。

本発明の低熱セメント組成物は、低熱ポルトランドセメ
ント、高炉スラグ及び石灰石をそれぞれ単独で粉砕して
混合するか、またはタリンカー、５膏、高炉スラグ及び
石灰石のうら２種以上を混合して粉砕するかのいずれか
の方法で製造する。

この場合、本発明の低熱ポルトランドセメントの粉末度
は、特に高炉スラグの配合量によって異なるが、その範
囲は３５００〜５０００ｃｎ／ｇが好ましい。粉末度が
３５００ｃｒｉ／　’；ｉ未満では強度発現性の面で好
ましくなく、また５０００ｃｍ／ｇを越えると特に断熱
温度上昇の低減効果が小さくなり好ましくない。なあ、
本発明の構成成分の粉末度は石灰石が最も細かく（６０
００ＣＩｉ／ｇ）、次いで高炉スラグ（３５００〜６０
０００ｄ／ｇ）、低熱ポルトランドセメント（２５００
〜４０００Ｃｉ／Ｆ）の順であることが望ましい。

なお、本明細書における化合物組成は次のボークの式に
より算出している。

３ＣａＯ−３！０２＝　（４，０７ＸＣａＯ）−（７，
６０ｘＳ　ｉｏｚ　＞−（６，７２ＸＡＩ２０３）　　
　（１，４３ＸＦｅ２０３）（２，８５ＸＳＯ３） ２ＣａＯ’Ｓ　！Ｏ，ｚ　＝　（２，８７ＸＳ　！Ｏｚ
　）（０，７５４Ｘ３ＣａＯ−３！Ｏｚ　＞３ＣａＯ’
　Ａ　Ｉ　２０：ｌ　＝　（２，６５ｘＡ　ｌ　２０３
　＞　　　（１，６９ＸＦｅ２０３　＞４ＣａＯ−Ａ１
２０３　　・Ｆｅ２Ｏ３＝３．０４ＸＦｅ２０３ ［作　　用］ ポルトランドセメントの水和熱を低減する方法として３
ＣａＯ−８ｉＯ２及び３ＣａＯ−ＡＩｚ（ｈｉを減少し
、結果として２ＣａＯ−３ｉ　０２と４ＣａＯ−ＡＩｚ
　０３　・Ｆｅ２Ｏ３１ｉを多くすることは既に公知で
あり、低熱ポルトランドセメントとして知られている。

しかし、この方法のみでは主として断熱温度上昇が大き
すぎるため好ましくない。その対策として高炉スラブを
添加する方法が考えられるが、断熱温度上昇、強度発現
性に関係する高炉スラグの水和特性は共存する他の成分
によって大きく左右される。本出願の発明者らはこの問
題点を解決するためにセメントペーストの水和熱やモル
タル強さ、コンクリートの断熱温度上昇や強度などにつ
いて多くの実験を行った結果、主としてポルトランドセ
メント中のアルカリ量を制限することと石灰石微粉末を
少量添加することが極めて有効であることを見いだした
。

すなわち、低アルカリ型の低熱ポルトランドセメントを
使用し、石灰石微粉末を添加することによる相乗効果に
よって、高炉スラグの初期材令における水和・硬化反応
を抑制し、これに加えて高炉スラグの欠点である温度依
存性を小ざくすることが可能となり、その結果、初期材
令で問題となる断熱温度上昇を著しく低減することがで
きるようになった。ざらに、材令が概ね７日を経過した
時点で高炉スラグの潜在水硬性が急激に現れはじめコン
クリートの硬化を著しく助長する。従って、材令７日以
降のコンクリートの圧縮強度は低熱ポルトランドセメン
トを単独使用した場合の強度よりも高くなるなど、従来
のセメン１〜では全く見られなかった優れた強度発現性
を示すこととなる。

このようなコンクリートの断熱温度上昇の低減効果及び
優れた強度発現性は、上記のような低熱ポルトランドセ
メント中のアルカリ量を低減すること及び石灰石微粉末
を添加することの他に、本発明の特許請求範囲に記載し
た他の条件によってはじめて達成されるものであること
は言うまではない。

以下に、実施例により本発明を説明する。

［実施例、比較例］ 実験に使用したポルトランドセメント、高炉スラグおよ
び石灰石の化学成分を表１に示す。また、コンクリート
の断熱温度上昇ならびに圧縮強度試験時の配合条件を表
２に示す。

コンクリートの断熱温度上昇は水循環式試験装置を使用
して測定した。そのときのコンクリートの容量は５０．
１！であった。

コンクリートの圧縮強度は、直径１５ｒｉＸ高さ３０ｃ
ｍの円柱供試体を使用し、標準水中養生（２０±１℃）
で養生した後、ＪＩＳ　　Ａ１１０８「コンクリートの
圧縮強度試験方法」に従って測定した。

表２　断熱温度上昇とコンクリート圧縮強度実施例１〜
５ ポルトランドセメン１〜Ａ（実施例１）、Ｂ（実施例２
＞、Ｃ（実施例３）、Ｄ（実施例４）、Ｅ（実施例５）
それぞれ１００重ｆｆｉ部に高炉スラグおよび石灰石を
それぞれ２２０重量部および１３重量部添加した混合セ
メントを使用して、コンクリ−１〜について断熱温度上
昇量および固化体の圧縮強度を測定した。

比較例１〜６ ポルトランドセメントＦ（比較例１）、Ｇ（比較例２）
、Ｈ（比較例３）、■（比較例４）、Ｊ（比較例５）、
Ｋ（比較例６）それぞれ１００！量部に高炉スラグおよ
び石灰石をそれぞれ２２０重量部および１３重量部添加
した混合セメントを使用して、コンクリートについて断
熱温度上昇量および固化体の圧縮強度を測定した。

実施例６〜９ ポルトランドセメントＡ１００重量部に高炉スラグおよ
び石灰石をそれぞれ３８０重量部および２０重量部（実
施例６）、１４０重量部および１０重量部（実施例７）
、３７５重量部および２５重量部〈実施例８）または１
４２重量部および８重量部（実施例９）添加した混合セ
メントを使用して、コンクリートについて断熱温度上昇
量および固化体の圧縮強度を測定した。

比較例７〜１０ ポルトランドセメントＡ１００重量部に高炉スラグおよ
び石灰石をそれぞれ４３０重量部および１５重量部（比
較例７）、１１０重量部および１０重量部（比較例８）
、３７２重量部および３５重量部（比較例９）または１
４４重四部および４重量部（比較例１０）添加した混合
セメントを使用して、コンクリートについて断熱温度上
昇量および固化体の圧縮強度を測定した。

比較例１１ ポルトランドセメント１１００重量部に高炉スラグ、石
灰石、フライアッシュならびに石膏をそれぞれ１５７重
量部、１０重量部、６９重量部および１０重量部添加し
た混合セメント（比較例１１）を使用して、コンクリー
トについて断熱温度上昇■および固化体の圧縮強度を測
定した。

以上の結果をとりまとめて表３に示す。

表３ ＊：単位　ｋｇｆ／ｃｍ” ［発明の効果］ 本発明は、特殊な低熱ポルトランドセメントに所要伝の
高炉スラグ及び石灰石を添加し、適正な粉末度になるよ
うに粉砕することにより、特に高炉スラグ添加による長
所を最大限に引き出し、且つ欠点を著しく改良した従来
にない超低熱型のセメント組成物に関する。本発明の低
熱セメント組成物は、マスコンクリートとして打設する
と断熱温度上昇を著しく小さくし優れた強度発現が得ら
れるものであって、種々の大型構造物の建設工事に極め
て有用である。

特許出願人　　　宇部興産株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２ＣａＯ・ＳｉＯ＿２４８〜７０重量％および３ＣａＯ
   ・Ａｌ＿２Ｏ＿３４重量％以下で、さらにアルカリ含有
   量がＮａ＿２Ｏ当量で０．５重量％以下である低熱ポル
   トランドセメント１００重量部、高炉スラグ１３０〜３
   ９０重量部および石灰石７〜２５重量部からなり、粉末
   度が３５００〜５０００ｃｍ＾２／ｇであることを特徴
   とするマスコンクリート用低熱セメント組成物。