JPH0388750A - セメント混和材 - 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〉 本発明はセメント混和材に関し、詳しくは、高強度や高
耐久性を与えるセメント混和材であり、一般土木建築構
造物やコンクリート製品など、常温又は常圧蒸気養生条
件下で使用されるモルタル又はコンクリートに使用する
セメント混和材に関する。

〈従来の技術とその課題〉 近年、海洋開発等の進展に伴い、耐塩性や耐硫酸塩性等
のモルタル又はコンクリートの開発が重要視され始めて
いるが、これらを解決する手段として高炉スラグを利用
する方法がある。

この高炉スラグを利用する方法は、高炉スラグが、浸透
してくる塩素イオンや硫酸イオンをエトリンガイトやフ
リーデル塩の形で固定し、それ以上の浸透を防止するこ
とは良く知られていることであり、セメントと高炉スラ
グの合計１００重量部に対し、高炉スラグを４０重量部
以上配合することが推奨されている。

しかしながら、通常、高炉セメント用に使用される高炉
スラグの粒度は、ブレーン値で４．ＱＯＯｃｄ／ｇ前後
のものであり、このような、粗い高炉スラグを使用して
も、強度を向上させる効果は得にくい。

また、コンクリートの高強度化を図る方法として、例え
ば、セッコウ類を比較的多量に使用し、草気養生を行う
方法が提案されている（特公昭５６−４０１０４号公報
）。また、常温においても、Ｈ型片水セッコウを適量使
用する方法が提案されている（特開昭５５−１００２４
９号公報）。

しかしながら、セッコウ類を主体とした高強度化の場合
は、セメント中のカルシウムアルミネートが安定なエト
リンガイト（３ＣａＯ−ＡｌｚＯｚ・３ＣａＳＯ４・３
２１１□０）として固定されるので、特に、塩素イオン
の浸透に対してはフリーデル塩（３ＣａＯ・Ａ１ｔＯＰ
ＣａＣ１□１０ＨｚＯ）として化学吸着する能力を失う
ので、顕著な耐塩性の改善が期待できないなどの課題が
あった。

本発明者らは、種々検討を重ねた結果、特定の成分を用
いることにより、前記の課題を解決し、高強度や高耐久
性のセメント混和材が得られる知見を得て本発明を充放
するに至った。

〈課題を解決するための手段〉 即ち、本発明は、非晶質アルミナとセッコウ類を主成分
とするセメント混和材である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明における、非晶質アルミナ（以下アルミナ類とい
う）とは、Ｘ線回折で、幅の広い、ぼけた回折環を与え
るもの、ピークが認められないもの、ピークが認められ
ても、完全な液体のＸ線回折ハロと結晶質による回折像
の中間の状態に対応する像を与えたり、ピークがブロー
ドであったり、結晶化した場合のピーク強度より小さい
ピークである非晶質又は低結晶質のものである。

そして、アルミナゾルやゲル、もしくは、アルごナゾル
等やアル壽を加工する際に生しるアルミスラッジと呼ば
れる非晶質の水酸化アルごニウムを２００〜５００″Ｃ
の温度で乾燥したものが使用できる。

アルミナゾル等は、多量の水分を含んでおり、これらを
使用する場合は、そのままの状態か、あるいは、水を少
し加えて湿式粉砕して使用することが、乾燥するより経
済的であり好ましい。

なお、熱処理条件によって生成可能な、水酸化アルミニ
ウムとアルミナとの中間に位置するベーマイトなどは、
本発明のアルミナ類に含まれるものである。

アルミナ頚の粉末度は、ブレーン値で２．５００ｃｆｆ
ｌ／ｇ以上が好ましい。ブレーン値が高いほど、耐塩性
や強度を改善する効果が大きく好ましい。

アルミナ類の使用量は、モルタル又はコンクリート中の
セメント１００重量部に対し、０．５〜１５重量部が好
ましく、■、０〜１０重量部がより好ましい。０．５重
量部未満ではその使用効果が小さく、１５重量部を越え
ると、耐塩性の改善効果の伸びが小さくなる傾向がある
。アルミナ類の使用量が少量であれば、セッコウ類の高
強度化を促進し、アル【す類の比率が高くなると、耐塩
性が向上する。

本発明におけるセッコウ類とは、アルミナ類の反応性を
高め、耐塩性の改善が可能であり、石膏類の比率が高く
なると、セッコウ類単独使用より高強度が得られるもの
である。

セッコウ類は、具体的には、三水、半水、■型無水及び
■型無水センコウを示し、天然産のものや、リン酸セソ
コウ、排脱セッコウ及び弗酸セッコウ等の化学セッコウ
又はそれらを熱処理し７て得られたものが使用可能であ
り、通常含まれる不純物の種類や量には影響されないも
のである。その中でも、高強度化の面から、■型無水セ
ッコウが、特に、常温又は常圧蒸気養生条件下では最も
優れており、通常、未反応物を残さないようにするため
、ブレーン値で３，０００ｃＪ／ｇ以上に粉砕したもの
の使用が好ましい。

さらに、■型無水セッコウは、弗酸発生工程から多量に
副生ずるので、そのままで、又は、ＣａＣＯ３、Ｃａ　
（ＯＨ）　を及びＣａＯなどでｆｒｅｅ−ＨｌＳＯ，分
を中和したものを使用することが最も便利である。

なお、セメントにセッコウ類を添加する場合、半水セッ
コウや■型無水センコウは使用量によって偽凝結が生ず
る場合がある。その場合、セメント１００重量部に対し
、多くても０．３重量部の範囲で、クエン酸、リンゴ酸
、酒石酸、グルコン酸及びヘプトン酸等の有機酸又はそ
れらの塩類を配合することにより偽凝結を卯えることが
でき、耐塩性や強度等に支障を与えないで使用すること
ができる。

センコラ類の使用量は、セメント１００重量部に対し、
Ｃａ５Ｏａ換算で１〜２５重量部が好ましく、２〜１５
重量部がより好ましい。１重量部未満では使用効果が小
さく、２５重量部を越えると、耐塩性の効果の伸びが小
さくなり、経済的に好ましくない。

さらに、本発明のセメント混和材にポゾラン物が併用で
きる。

ここで、ポゾラン物とは、シリカヒユーム、ケイソウ土
、アエロジル、ワラ灰等硅化木の焼成灰、高炉スラグ及
びフライアッシュ等、ポゾラン反応を容易に生じ易いも
のである。

この中で、高炉スラグやフライアッシュは細かいほど好
ましく、ブレーン値で４．０ＯＯｃｆｆｌ／ｇ以上、特
に、６．０００〜１０．０００ｃｆｆｌ／ｇ程度の微粉
末がより好ましい。

ポゾラン物の使用量は、セメント１００重量部に対し、
１〜２０重量部が好まし、＜、２〜ＩＯ重量部がより好
ましい。Ｉ！（置部未満では、使用効果が小さく、１５
重量部を越えて使用しても、耐塩性や強度の改善効果に
対する伸びが期待できない。

本発明のセメント混和材を使用してモルタル又はコンク
リートを製造するにあたり、各種減水剤や膨張材などの
混和剤又は混和材が併用でき、特に、高性能減水剤は高
強度を得るためその併用は好ましい。

高性能減水剤とは、多量に添加しても凝結の過遅延や過
度の空気連行を伴わない、分散能力の大きな界面活性剤
であって、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合
物の塩、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮金物の
塩、高分子量りゲニンスルホン酸塩及びポリカルボン酸
塩等を主成分とするものである。具体的には、例えば、
花王！ａ製商品名［マイティ１５０ｊ、電気化学工業ｌ
ｉ製画商品名ＦＴ−５００Ｊ、ホゾリス物産■製商品名
ＩＮＬ−４０００１等が挙げられる。

高性能減水剤の使用量は、特に限定されるものではない
が、固形分換算でセメントｔｏｏｍｉｉ部に対し、０．
２〜２重量部程度が好ましい。

なお、本発明のセメント混和材が混合されるセメントと
しては、普通・早強・超早強・中庸熱・白色等の各種ポ
ルトランドセメント、これら、ポルトランドセメントに
シリカやフライアッシュを混合した混合セメントが使用
可能である。

本発明のセメント混和材の製造方法は、各々の成分を適
正なブレーン値に調整したものを混合しても良いし、シ
リカヒユーム、ケイソウ土、アエロジル及び硅化木の焼
却灰等のように、充分に市販品のままで細かく、活性の
高いものはそのまま混合することもでき、さらに、各々
の成分を混合しておいて粉砕しても良い。

また、モルタル又はコンクリートへのセメント混和材の
添加方法も、混練特番成分を別々に同時に添加しても良
いし、セメントに予め混合しておいても、混合物として
から添加しても良く、さらに、各成分を混練水に分散し
てスラリー状態で添加しても良い。特に、アルミナゾル
なとは、多量の水分を含んでいるため、混練水に分散し
、スラリー状として使用することが好ましい。

〈実施例〉 以下、実施例にて本発明を説明する。

実施例１ 表−１に示すコンクリート配合を用いて、表−２に示す
ように、アルミナ類とセンコラ類と併用して、常圧蒸気
養生し、コンクリートの圧縮強度と塩素イオンの浸透性
試験を行なった。

常圧蒸気養生は、２０°Ｃで４時間前養生をしたφ１０
　Ｘ　２０ｃ＠の供試体を、１５°Ｃ／ｈで６５°Ｃま
で昇温し、４時間保持した後自然放冷とした。

圧縮強度は翌日脱型後の１日強度とし、塩素イオンの浸
透性は、脱型後直ちに３％ＮａＣｌ水溶液に浸漬して、
材令６ケ月後、供試体の中央部をφｌＯ１０Ｘ１に切り
出し、２００’Ｃで乾燥後、全量微粉砕して蛍光Ｘ線分
析で定量し、浸漬した塩素イオン量を測定した。結果を
表−２に併記する。

なお、セメント混和材は、セメント１００重量部に対す
る重量部で、砂と容積で置きかえた。センコラ類はＣａ
ｎ０ａ換算で添加し、センコラ頚−ハとｍ；を添加する
場合は、試薬−級のクエン酸をセメソロ００重量部に対
し、０．０５重量部併用して偽凝結を抑えた。

く使用材料〉 セメント＝Ｖ通ポルトランドセメント、電気化学工業■
製 砂　　　：新潟県姫用産川砂 砕石　　：　　　　　　砕石 減水剤　：高性能減水剤、電気化学工業■製商晶名ｒ７
”　７　カＦ　Ｔ−５００Ｊ主威分ナフタレンスルホン
酸ホルムアルデヒド縮合物 アルミナ類−八：非晶質のアルミナ、アルミを加工した
際のアルミスラッジ（揮発成分８５％、不揮発成分５％
、Ａ１．０．９．５％、非晶質水酸化アルミニウム固形
分１４．５％、％は重量％ンを２７０℃で乾燥し粉砕、
ブレーン値２．５００ｃ艷／ｇ 〃−Ｂ　：　　　　　　　　　　　９．０ＯＯｃ４／ｇ
−Ｃ：低結晶質アルミナ、アルミナ類 Ａの原料のアルミスラッジを４００’Ｃで乾燥し粉砕、
ブレーン値２．５００ｃ４／ｇ’　　　−Ｄ：　　　　
　　　　　　ｅ、ｏｏｏ　　　〃センコラ類−イ：Ｈ型
無水セッコウ（弗酸セッコウ）ブレーン４ｆｉ　６゜０
００ｄ／ｇ−ロ；二水セソコウ（排脱センコラ）ブレー
ン値６，５００ｃ＋ｆｆ／ｇ −ハ：半水セッコウ、排脱セッコウを ＩＳＯ’Ｃで処理、ブレーン値１０，０ＯＯｃｄ／ｇ以
上 −ニ：■型無水セッコウ、排脱セッコウを２００”Ｃ”
ｉ？熱処理、フＬ／　−７（ＩＩ　１０．０ＯＯｃ＋ａ
／ｇ以上 表−２から明らかなように、アルミナ類とセッコウ類を
併用すると、アルミナ類の使用量が多いほど、耐塩性を
改善する効果が顕著となり、適当量使用することにより
、セッコウ類単独使用より、圧縮強度が高くなることが
示される。

実施例２ 実験Ｎα１−１〜１−７の材令１日の供試体中央部をφ
１０　Ｘ　２ｃｉに切断し、ブラウンクラッシャーのク
リアランスを調節し、０．１２５０１１１の篩全通にな
るまで粉砕し、その全量を３％Ｎａ５Ｏａ水溶液ｉｆ中
に入れ、２０°Ｃで３日間養生後、濾過し、水洗し、２
００°Ｃで乾燥し、蛍光Ｘ線分析によって化学吸着した
硫酸イオンを定量した。

なお、吸着した硫酸イオンの量は、実験Ｎα１−１の浸
漬前のものをブランクとして差し引いた。結果を表−３
に示す。

表 アルミナ類の量を増加させるにしたがい、硫酸イオンの
吸着量が多くなることが示され、浸透してくる硫酸イオ
ンを喰い止める作用の大きいことが示される。

実施例３ 表−１に示す配合のコンクリートを用い、該コンクリー
ト中のセメント１．００重量部に対し、センコラ頻−イ
を６重量部と、表−４に示すアルミナ類を併用し、φ１
０　Ｘ　２０ｃｍの供試体を作威し、革気養生しないで
２８日間標準養生し、圧縮強度を、また、その後、実施
例ｉと同様に、浸透した塩素イオン量を測定した。結果
を表−４に併記する。

表−４ 表−４から明らかなように、非晶質の水酸化アルミニウ
ムをセフコラ類に適量添加することにより、標準養生に
おいても、圧縮強度や耐塩性を改善する効果が大きい。

実施例４ 実施例１実験Ｎα１−５の配合を用い、ポゾラン物の種
類と、セメント１００重量部に対する添加量を表−５の
ように変化させたこと以外は、実施例１と同様に行い、
圧縮強度と浸透した塩素イオン量を測定した。結果を表
−５に併記する。

なお、ポゾラン物を添加することにより、スランプが小
さくなる場合は、単位水量のみ増加し、スランプが規定
範囲内に入るようにした。

〈使用材料〉 ポゾラン物−ａニジリカヒユーム、日本重化学工業■画
商品名ｒｓＰパウダー」 −ｂ：アエロジル、日本アエロジル■製商品名［アエロ
ジル５０Ｊ 〃　　−ｃ：ケイソウ土、昭和化学工業ｉ）１画商品名
［ラヂオライ）　Ｓ　Ｐ　ＦＪ粉砕品、６３μ以下 −ｄ：ワラ灰、稲ワラの焼却灰 〃　　−ｅ：高炉スラグ、用鉄すバーメント社製、ブレ
ーン値６，５００ｃ＋ｊ／ｇ 〃　　−ｆニブライアッシュ、常置火力産業■製、ブレ
ーン値６，５００ｃｄ／ｇ 上記以外は実施例１と同様。

表−５から明らかなように、各種ポゾラン物質を適量併
用することにより、より高強度、より高耐塩性が得られ
る。

実施例５ 実％！Ｎ（１１−２，１−１７及び４−５ニ示す配合ノ
コンクリートを用い、外径３００鵬、厚さ６０ＩＩＩ１
１で、長さ和のＰＣ抗（曲げモーメント用）と、１ｍの
ＰＣ杭（圧縮用）を、常法により底形し、実施例１と同
様の蒸気養生条件で養生して作成した。その後、材令７
日まで気乾養生し、曲げ試験及び圧縮試験を行なった。

結果を表−６に示す。

なお、ＰＣ抗の配筋は、ストレート筋は、高周波熱線■
製ｐｃ綱棒φ１３帥×４本とφ１１閣×４本、スパイラ
ル筋は、φ３皿の鉄線を１０ｃｍ間隔で入れ、ＰＣ鋼棒
の初期緊張応力は１０，１５０ｋｇｆ／ｃｆｆｌとなる
ようにした。

実施例６ 実施例５で使用したコンクリートを用い、実施例５と同
様の蒸気養生条件で、常法による遠心力成型を行ってヒ
ユーム管を作威し、気乾養生、材令７日で外圧強度試験
を行なった。結果を表−７に示す。

なお、ヒユーム管は内径１００閣、厚さ８２ＩＩＩＩ１
１、長さ２，４３０ＩＩＩ１１で、配筋は、ストレート
筋の鉄筋比０．２６％、スパイラル筋はダブルで１．４
９％のＡ型管である。

表　　　−７ 実施例７ 実施例５のコンクリートを使用して、常法により遠心力
成型し、実施例１と同様の蒸気養生条件でボールを作成
し、その後気乾養生７日で曲げ試験を行なった。結果を
表−８に示す。

なお、ボールはひびわれ設計荷重が３５０ｋｇｆ、破壊
設計荷重が７００ｋｇｆ以上の、長さ１３ｍ、未口径１
９０鴫のＡ型で、ＰＣ鋼棒φ７．４ｍｍＸＢ木、ｌ？ｃ
［強筋φ７．４＋ａｍＸ４木のストレート筋、スパイラ
ル筋はφ３鵬の鉄線をピッチ１００ｍ＋ａ間隔で設置し
た。

また、ＰＣ＠′ｐＪの初期緊張応力度は１０，１５０ｋ
ｇｆ／ｃ艷で行なった。

表−８ 〈発明の効果〉 以上、実施例で示したようにアルミナ類とセッコウ類を
併用することにより、強度、耐塩性及び耐硫酸塩性等が
改善し、さらに、ポゾラン物を併用することにより、そ
の効果は大きくなり、例えば、コンクリートパイル、ヒ
ユーム管及びボール等のコンクリート製品や一般の土木
建築構造物の高強度や高耐久性を容易に得ることができ
る。

特許出廓人 電気化学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非晶質アルミナとセッコウ類を主成分とするセメント混
   和材。