JPH03183646A - コンクリート流動性の改善されたポルトランドセメント - Google Patents

コンクリート流動性の改善されたポルトランドセメント

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JPH03183646A
JPH03183646A JP32127189A JP32127189A JPH03183646A JP H03183646 A JPH03183646 A JP H03183646A JP 32127189 A JP32127189 A JP 32127189A JP 32127189 A JP32127189 A JP 32127189A JP H03183646 A JPH03183646 A JP H03183646A
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cement
weight
surface area
specific surface
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JP32127189A
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Shunichiro Uchida
俊一郎 宇智田
Ryukichi Okamura
隆吉 岡村
Minoru Takehiro
実 武広
Satoru Fujii
悟 藤井
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Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Onoda Cement Co Ltd
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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

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、流動性の良いコンクリートの製造に適し、こ
れに伴って可能となる単位水量の低減により強度発現性
と耐久性に優れた密実なコンクリ−1−硬化体が得られ
るように、粒度分布を特定範囲に調製したポルトランド
セメントに関するものである。
[従来の技術] コンクリ−1−構造物にとって低水セメント比(または
単位水量)でコンクリートの施工を行い密実な硬化体を
得ることは、強度及び耐久性の観点から極めて重要であ
る。しかし、コンクリートは作業性の面から一定限度以
上の流動性が要求されるため、むや与に水セメント比を
低減することはできない。特に近年では、建築構造物の
施工方法としてポンプ工法が一般的に使用されるように
なったこともあって、流動性に対する要求はより厳しい
ものとなっている。
このような背景の中で、セメントの製造においては主と
してセメントペーストの標準軟度水量が少ないこと、J
ISモルタルフローが大きいことが流動性の目安とされ
ている。しかし、セメントペーストの標準軟度水量また
はJISモルタルフローと、実際の現場で問題となるコ
ンクリートの流動性との関係は明確ではなく、流動性の
目安としては不十分である。また、コンクリートの物性
は流動性ばかりでなく、強度発現や耐久性も重要な物性
因子である。このため、セメントの製造は、セメントの
強度面での品質管理に用いられるJISモルタル強さの
増大と、製造効率のアップとを主眼に置いて、所定の粉
末度及び粒子組成に調製されているのが実情であり、粉
末度及び粒子組成は主としてブレーン比表面積とN僅等
で管理され、ブレーン比表面積は3000〜4500c
d/g、N値は1.2〜1.4程度の範囲に調製されて
いる。ここでN値はセメントの粒度分布をRosinR
ammler式で近似したときに求められる定数で、粒
度分布の広さを表わす。
前述の流動性に対する厳しい要求を満足するものではな
く、本発明者らは流動性の良いコンクリートを得るため
のセメントの製造について検討し、同一ブレーン比表面
積値において、従来のポルトランドセメントと比較して
より良好t(流動性を与える特定の粒子組成が存在する
ことを見出し、併・U−で強度発現性が良好で、低水和
〃5のセメン1への得られることを見出して本発明を完
成したものである。
〔課題を解決するための手段] コンクリートの流動性に及ぼすセメントの性質について
詳j、■に検討すると、セメントペースト標(((軟度
水星やJ T Sモルタルフローとは直接関係が乏しく
、流動性の良いコンクリートをi4るためのセメントは
独行の粒子組成を持つことが必要であるということか、
次式で定にされるDl値という新しい1既念を導入する
ことにより初めて明らかにてきた。
DIOu−DIIOu;(1) DI値″″(3・0−D5。、 〔但し、Dl。、、D,。、およびり、O./.は、そ
れぞDI値=[3.0重量%、50重重量および90重
量%となる粒子径を表わし、これらの粒子径は10,1
5,20,30,40,50.63および80μmの電
蝕網ふるいを用いてエア・ジェット式ふるい装置により
測定した各ふるい上残分(重量%)測定値の間をRos
in − Rammler式によって補完して得られる
粒度分布から算出されるものとする〕。
式(1)は流動性に対する粒度分布の広がりの最適値か
らの偏りを表わすもので、式中の変数り,。へは水和反
応性に大きく影響するセメント粒子中の微粒部分の量を
代表し、変数D 10%は骨材との相互作用により流動
性に強く影響する相流部分の量を代表する。
このDl値を0.  5以下、好ましくは0.3以下に
することにより良好なコンクリートの流動性を得ること
が可能となり、これを精度良く達成するために、粒度分
布の測定にも特定の方法を導入した。
即ち、本発明によるDl値の算出には粒度分布の測定デ
ータを用いるが、周知のように粒度分布の測定器こは様
々な方法があり、得られるデータは測定法により大きく
異なる。セメントの分野で古くから一般に広く用いられ
てきた粒度分布測定法の一つとして風篩い法があるが、
この方法は−+iRの空気分級法であるため誤差が大き
く、しかも測定結果を補正する際に大きな個人差が出や
すい。
また、比較的新しい方法としてはレーザー回折式がある
が、これは試料の分散条件や試料濃度、使用する溶媒の
柱類等が大きく測定結果に影響するため、測定音間及び
試験所間の差が大きい。また、JIS規格による標準ふ
るいの目開きの許容差は、例えば88μmふるいの場合
で平均±6μm、最大目開きは123μmとされており
、信頼性に欠ける。これに対してエア・ジエン1−式ふ
るい装置(A J S : Air Jet 5eiv
e)の電蝕制ふるい(electroformed 5
eive)の目開きの精度は:!= 17/ mであり
、しかも測定方法が単純であるために、測定者の熟練度
に影響されにくく、試験所間の差が小さい。以上のこと
から、本発明は粒度分布の測定にAJSを使用し、これ
に基いてDI値の範囲を前記のように規定することによ
り達成される。
また、AJSの測定点を上記のように数多く設定するの
はセメントの粒度分布をより正確に表すために不可欠で
ある。従来は、15.30μm残分等の2〜3点の測定
データをRosin−Rammler式で回帰してセメ
ントの粒度分布を表すことが一般的であったが、周知の
ようにセメント中の微粉部分及び粗粉部分の粒度分布は
、得られた回帰直線から大きく重連する場合が極めて多
い。このため、本発明では測定点を上記のように8点と
し、各測定点の間のみをRosin −Rammler
式で回帰して表すこととした。
本発明において、式(1)によって定義される粒度分布
指数CDI値)は、セメント製造の粉砕工程における空
気分級機によって粒度分布を調製することにより、0.
5以下とされる。空気分級機としては、例えば特公昭5
7−24189号に記載されたものが使用される。この
ような空気分級機の使用風量やセパレーターの回転数を
適宜調整することによって、所望のDI値を有する本発
明ポルトランドセメントを得ることができる。
〔作 用] 前記式(1)により定義したDI値が0.5以下となる
ように粒度分布を調製した本発明ポルトランドセメント
は、上述のように同−粉末度(ブレーン比表面積)の従
来のポルトランドセメントに比べてコンクリートの流動
性が良好である。徒って、一定の単位水量でコンクリー
トを混練した場合、同しブレーン比表面積の従来のポル
I・ランドセメン1−に比べて作業1生が良好なコンク
リートが得られる。
また、スランプ一定とした場合には、本発明ポルトラン
ドセメントは同一ブレーン比表面積の従来のポルトラン
ドセメントに比べて中位水量を減少することが可能であ
り、これにより従来よりも高い強度を示す密実なコンク
リートが得られる。
本発門ポル1〜ランFセメントは従来のポル1ヘラント
セメントに比べて良好な流動性を示すため、多量の減水
剤を添加する必要が無く、従来よりも減水剤の使用量を
抑えることによりコストの低減が可能である。
また、本発明ポルトランドセメントはね度分布を前記の
DI値で示される範囲に調製することが肝要であり、化
学組成や粉末度等のその他のセメントの性質を特定する
ことにより、更に本発明の効果が助長される。即ち、粒
度分布を上述の範囲になるように調製することにより、
同一のスランプを得るのに必要な水量を増加させること
なく、ブレーン比表面積を従来のポルトランドセメント
に比べて大きくすることが可能である。また、粒度分布
を上述の範囲になるように調製しつつブレーン比表面積
を従来のポルトランドセメントに比べて小さくすること
も有効であり、セメントの水和反応性は低くなるが、粒
度分布の調製による流動性改善効果を低粉末度化が更に
助長するため単位水量を大きく低減でき、従来のポルト
ランドセメントと同等以上の強度発現が得られ、尚且つ
水和熱は小さくなる。即ち、水和熱の割りには強度発現
が大である。
セメントタリンカーを構成している主要な4種の鉱物、
すなわちC3S、C2S、C,AおよびC2Sはそれぞ
れ被粉砕性が異なるために、従来のものとは異なる粒度
分布にセメントを調製すると、セメントの水和に影響の
大きい微粉部分の鉱物組成に若干の差異が生じる。しか
し、この差異は僅かなものであり、化学組成及び粉末度
が同程度であれば、セメント粒子全体の水和反応性は大
差ない。また、従来のセメント面からの高強度化技術と
は異なり、本発明ポルトランドセメントの水和熱は、同
程度の化学組成及び粉末度の従来のポルトランドセメン
トと大差ない。従って、単位水量の低減により高強度を
得る本発明のセメントは水和熱当たりの強度発現が良好
であり、水和熱によるひび割れの抑制に効果的である。
以下の実施例によって本発明の作用を更に詳細に説明す
る。
〔実験例1〕 C3Sを54重星型、C,Sを27重量%、C3Aを9
重量%、C4AFを9重量%含むセメントクリンカ−(
普通ポルトランドセメン1−クリンカー)を使用して、
クローズドサーキットミルの粉砕条件の調整によりDI
値の異なるセメント試fi+6種を試製した。試製セメ
ントのブレーン比表面積は何れも3300±100c績
/ g 、 S O:l量は2、0%とした。
試製セメント6種について、セメントペーストの標準軟
度水量試験(JTS  R5201)、JISモルタル
フロー試験(JIS  R5201)及びプレーンコン
クリートのスランプ試験を実施した。コンクリートの配
合は、水セメント比63.2%、細骨材率48.3%、
単位セメント量300 kg/m’とした。結果を表−
1に示す。
セメントペーストの標準軟度水量とDI値の間には何ら
相関関係は見出せない。JISモルタルフローとDI値
との間についても同様である。
方、コンクリートのスランプとDI値との間には強い相
関がある。即ち、DI値が0のときにスランプは最も大
きく、DI値が増加するに従ってスランプは急激に小さ
くなるが、DI値が0.50を越えるとスランプが減少
する割合は小さくなり、12.5〜13. OCT11
という値に落ち着く。
これらの結果は、セメントの粉末度をブレーン比表面積
3300+100cJ/gとし、DI値を0.50以下
、好ましくは0.30以下にすれば流動性の良いコンク
リートがF+m 製できることを示唆するものである。
(実験例2〕 実験例1と同一のクリンカーを用いて、実験例1と同様
の方法により、DI値の異なるブレーン比表面積280
0±100CrK/gのセメント試料3種(何れもSo
、2.0%)、ブレーン比表面積4300±100 c
a/ gのセメント試料3種(何れもso、3.0%)
を試製した。
得られた試製セメント6種について、実験例1と同条件
で実施したスランプ試験結果を表−2に示す。
同一ブレーン比表面積のセメント試料を比較すると、実
験例1と同様に、DI値とスランプとの間には強い相関
があり、DIIO25以下のセメントはDI(直0.5
を越えるセメントに比べて大きなスランプを示す。
これらの結果は、プレーン比表面積3000cffl/
g以下及び4000c++l/g以上においても、DI
4fi0.5以下のセメントは同一ブレーン比表面積の
DIIO25を越えるセメントに比べて良好なコンクリ
ートの流動性が得られることを示す。
表 2 試製セメントのスランプ試験結果 〔実験例3] C3Sを66重量%、C2Sを133重丸以下、C3A
を9重量%、C4AFを9重量%含む七メン1〜クリン
カー(早強ボルトランドセメントタリンカー)を使用し
、実験例1と間柱の方法により、DI埴の5Δなるブレ
ーン比表面積3800±]00cffl/gのセメント
試料3種(何れも5O33、0%)、ブレーン比表面積
4300±100 ai/gのセメント試料3棟(何れ
もSO:+3.0%)及びブレーン比表面積4800±
100c+ft/gのセメント試料3種(何れも5oi
3.0%)を試製した。
得られた試製セメント9種について、実験例1と同条件
で実施したスランプ試験結果を表−3に示す。
実験例1及び2と同様に、何れのブレーン比表面積にお
いても、DIIO25以下のセメントは同一プレーン比
表面積のDI(Iio、5を越えるセメントに比べて2
〜3cm大きなスランプを示す。
即ち、DI値によるコンクリートの流動性の評価は使用
するセメントタリンカーの鉱物組成及びセメントのブレ
ーン比表面積に関わりなく有効である。一般に単位水量
を1.2%増減させたとき、スランプは約11変わると
されており、本実験例の場合、スランプ一定で混練する
とすれば、DIIO25以下のセメントはDIIO25
を越えるセメントに比べて単位水量を4〜7kg/m3
低減できる。
表 試製セメントのスランプ試験結果 〔実験例4〕 分級機を使用して製造された典型的な市販の普通ポルト
ランドセメン]・2種(A社及びB社)及び早強ポル1
−ラントセメント2種(C社及びD社)について本発明
法によりDI値をθ11定するととも乙こ、実験例1.
2及び3と同条件でコンクリートのスランプ試験を実施
した。結果を表−4に示す。
市販のポルトランドセメントのDI値は何れも0.50
よりも大きい。また、市販普通ポルトランドセメント2
種のスランプ値は、何れも実験例1のDIとコンクリー
トのスランプとの関係の同二■線上に乗る。市販早強ポ
ルトランドセメント2種の場合は、実験例3のブレーン
比表面積4300C111/gの場合のDI値とスラン
プの関係に良く一致する。
これらの結果は、本発明の粒子m成因子DI4fi−と
コンクリートのスランプの関係は現存する市販ポルトラ
ンドセメントにも適用されるものであるが、市販ポルト
ランドセメントのDI値は本発明の範囲にないことを示
す。
表−4試製セメントのスランプ試験結果[実験例5〕 実験例1と同一のタリン力−を用いて、オープンサーキ
ットミルでボール配列を調整することにより、ブレーン
比表面積3290cm2/ g、 5Oz2、0%、D
IIO205のセメントを調製した。
得られたセメントについて実施例1と同一の条件でコン
クリートのスランプ試験を実施した結果、13、6 c
mのスランプを示した。この値は実験例1の試製セメン
トのうちDIIO250を越えるセメントのスランプ値
及び市販の普通ポル(・ラント′セメントのスランプ値
と大差ない。このことから、本発明の範囲のセメントは
、分級機で分級することによって達成されるものであり
、オープンサーキット式では同−DI値でも達成されな
いことが判る。これは、オープンサーキットミルの場合
に残存するグリッドや100μm程度の極端に粗大な粒
子が流動性に悪影響を及ぼすものと考えられる。
〔実験例6〕 実験例1で試製したセメント試料6種について、粒度分
布を以下の四つの方法で測定し、それぞれDI値を算出
し、本発明において用いた方法によりDI値を算出した
場合と比較した。
測定方法(1) : A J Sで15 am、  3
0 um、  80μmの三点を測定〔重蝕網ふるい (electroformed 5ieve)を使用〕
測定方法(2):風篩いて15μm及び40μmを測定
し、JIS標準網ふるいで 88μmを測定 測定方法(3):レーザー回折式粒度分布測定機(商品
名 マイクロトラック)で 測定 結果を表−5に示す。粒度分布の測定法が異なると、算
出されるDI値に大きな差異が生じ、コンクリートの流
動性と強い相関を持つ本測定法によるDI値とは全く対
応しない。
これらの結果より明らかなように、流動性の良いコンク
リートを調製するのに適合したセメントを得るためのD
I値の算出には、本発明の方法により求めることが不可
欠であり、その他の方法では精度良く算出できないこと
を示す。
以上実験例1〜6の結果より、流動性の良いコンクリー
トが得られ、更には単位水量の低減により高い強度を発
現し、単位水和熱力たりの強度が高くなるセメントを提
供するためには、分級してなるセメントでDIなる粒度
分布の指標を0.5以下にすることが必要であることを
見出し、本発明に到達した。本発明は一般に知られてい
るポルトランドセメントでブレーン比表面積2700〜
5500c+fl/gの範囲において有効であるが、C
,S40〜60%、C,310〜40%、C3A15%
以下、C2S15%以下の鉱物組成よりなるクリンカー
を使用した場合、ブレーン比表面積3000crA/g
以下または3700以上のセメントについて一層効果的
であり、C3S55〜70%、C2S20%以下、C,
A  5〜15%、C4AF5〜15%の鉱物組 成よ
りなるクリンカーでは4000c漬/g以下または47
00c清/g以上のブレーン比表面積を持つセメントに
おいて一層効果的である。
以下の実施例によって、本発明を更に具体的に説明する
こ実施例1〕 実験例1.2及び3の試製セメントのうちのDIIO2
50以下の試料(1)、(7)、00)、03)、0ω
及び09)(何れも本発明品)と、比較用としてDII
O250を越える試製上メンl〜(5)及び08)を用
いて、表−6に示す配合(目標スランプ12cm)でコ
ンクリートの圧縮強度試験を行った。
表−6から、DI(li!が0.5以下になるように粒
度分布をクローズドサーキットミルで調製した本発明セ
メントは、同一クリンカー及び同一プレーン比表面積の
比較用セメントに比べて単位水量を低減でき、ブレーン
比表面積を小さくした場合には更に単位水量が少なくな
る。また、ブレーン比表面積を大きくしても、本発明セ
メントの単位水星は同一クリンカーの比較用セメントと
大差ない。
特に、本発明セメンl−00)のブレーン比表面積は、
比較用セメント08)(市販9強ポルトランドセメント
に相当)と同等であり、比較用セメント(5)(市販i
−1′−通ボルト・ランドセメントに相当)に比へて約
1000 c+fl / g大きいが、その単位水星は
比較用セメント(5)に比べて3kg/m3程度多くな
っただけであり、しかも比軟用セメントθB)ムこ比べ
ると約10kg/m3少ない。
強度試験結果を表−7に示す。同一クリンカー及び同一
・ブレーン比表面積の試料を比較すると、本発明品(1
)は比較用セメント(5)に比べて各材令で5〜l O
kg f /cf高い圧縮強度を示し、本発明品0ωは
比較用セメント08)に比べて各材令で10〜20 k
g f /c、+δ高い圧縮強度を示す。
本発明品(7)は、同しクリンカーを用いた比較用セメ
ント(5)に比べてブレーン比表面積が約500cf/
(H小さいために、1日及び3日材令では比軟用セメン
ト(5)に比べて10〜20 kg f /c+f+低
い強度を示すが、7日及び280材令では比較用セメン
ト(5)をわずかに下回るだけである。同しタリンカー
ヲ用いた比軟用セメント08)に比べてブレーン比表面
積の小さい本発明品(13)の場合も同様の傾向を示す
本発明品00)の圧縮強度は1日及び30材令では比軟
用セメント08)に比べてわずかに小さいが、7日材令
以降は比較用セメント08)と遜色ない強度を示す。本
発明品00)は、粉末度が同しではあっても、C:lS
含有量の多い比較用セメント08)に比べて初期の水和
量は少ない。また、本発明品(7)及び03)について
も、ブレーン比表面積が小さいために、それぞれ比較用
セメントで5)及びθB)に比べて水和反応性は低い。
それにも関わらず本発明セメントが上述のように高い強
度を示すのは単位水量低減の効果である。
表−7コンクリートの圧縮強度二人験結果〔実施例2〕 実施例1に使用したセメント8種について、溶解熱法に
よる水和熱試験(JIS  R5203)を行い、実施
例1の結果と併せて単位水和熱力たりの強度を計算した
結果を表−8に示す。同一タリンカ−及び同一ブレーン
比表面積の試料を比較すると、本発明品(1)と比較用
セメント(5)、本発明品06)と比較用セメント08
)は、何れも水和熱の差はほとんどなく、DI値の違い
が水和熱に及ぼす影響は認められない。即ち、水和熱は
粉末度と化学組成によってほぼ決まり、DI値の違いの
影響は小さいといえる。
一方、本発明セメントは実施例1に示すように単位水量
の低減により高い強度を得ており、このため表−8に示
すように、本発明セメントの単位水和熱力たりの強度は
、同じタリン力−を用いた比較用セメントに比べて大き
な値を示す。
〔発明の効果〕
上述のように、本発明の粒度分布を特許請求の範囲に記
載した特定範囲に調製した改良ポルトランドセメントは
、従来のポルトランドセメントに比べて流動性が良好で
あるため、コンクリ−1・の混練に際しては、減水剤の
使用量を低減しながら単位水量を減少させることが可能
であり、これにより早期から長期に渡って高い強度発現
が得られる。
また、 水和熱は同程度の化学組成及び粉末度 の従来のポルトランドセメントと大差ない。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)式(1)によって得られる粒度分布指数(DI値
    )が0.5以下になるように、粒度分布を空気分級機に
    よって調製してなる改善されたコンクリート流動性を有
    するポルトランドセメント。 DI値=[3.0−{(D_1_0_%−D_9_0_
    %)/D_5_0_%}]^2](1) 〔但し、D_1_0_%,D_5_0_%およびD_9
    _0_%は、それぞれふるい上残分が10重量%、50
    重量%および90重量%となる粒子径を表わし、これら
    の粒子径は10,15,20,30,40,50,63
    および80μmの電蝕網ふるいを用いてエア・ジェット
    式ふるい装置により測定した各ふるい上残分(重量%)
    測定値の間をRosin−Rammler式によって補
    完して得られる粒度分布から算出されるものとする〕。
  2. (2)C_3Sを40〜60重量%、C_2Sを10〜
    40重量%、C_3Aを15重量%以下、C_4AFを
    15重量%以下含むセメントクリンカーを使用し、尚且
    つブレーン比表面積が3700cm^2/g以上である
    請求項1に記載のポルトランドセメント。
  3. (3)請求項2に記載のセメントクリンカーと同等の鉱
    物組成を持つセメントクリンカーを使用し、尚且つブレ
    ーン比表面積が3000cm^2/g以下である請求項
    1に記載のポルトランドセメント。
  4. (4)C_3Sを55〜70重量%、C_2Sを20重
    量%以下、C_3Aを5〜15重量%、C_4AFを5
    〜15重量%含むセメントクリンカーを使用し、尚且つ
    ブレーン比表面積が4700cm^2/g以上である特
    許項1に記載のポルトランドセメント。
  5. (5)請求項4に記載のセメントクリンカーと同等の鉱
    物組成を持つセメントクリンカーを使用し、尚且つブレ
    ーン比表面積が4000cm^2/g以下である請求項
    1に記載のポルトランドセメント。
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JP32127189A Pending JPH03183646A (ja) 1989-12-13 1989-12-13 コンクリート流動性の改善されたポルトランドセメント

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000191349A (ja) * 1998-12-25 2000-07-11 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Alc製造用ポルトランドセメントおよびalcの製造方法
JP2007505805A (ja) * 2003-09-15 2007-03-15 ウィーラブラトール‐アルバール 鋼基材ショットを含んでなる高耐摩耗性複合材料および該材料の製造方法
JP2010195975A (ja) * 2009-02-26 2010-09-09 Ube Ind Ltd セメント系固化材及びその製造方法、並びに土壌の固化処理方法
JP2017095316A (ja) * 2015-11-26 2017-06-01 太平洋セメント株式会社 機械部品及びその製造方法

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