JPH04160042A - 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、詳しくはモルタル又は
コンクリートの強度促進及び強度増進を行うものであり
、一般土木建築構造物のほか、コンクリート製品に使用
される。

〔従来の技術〕

従来、セメントは普通、早強、超早強、その他に分類さ
れる。

ＪＩＳモルタルの１日強度でみると、普通セメントに対
し早強は約２倍、超早強は約４倍の強度発現性を有し、
普通セメントを使用する場合に対し、早強、更には、超
早強セメントを使用すれば脱型時期を速くすることが出
来、土木、建築構造物では、工期の短縮が計れ、工事の
能率化、合理化が達成できる。また、コンクリート製品
工場においても型枠の脱型サイクルを早めることが出来
、生産効率を高めることが出来る。

しかしながら、超早強セメントはＪＩ’Ｓで制定されて
いるにもかかわらず、実際には一社、−工場、−地域で
しか製造販売していないのが現状であり、早強セメント
も厳冬期の一時期、しかも寒い地方でしか使用されてい
ないのが現状である。

更に、コンクリートの凝結硬化を促進させるための塩類
の種類や方法は従来より無数に知られている。

例えば、特開昭５０−６６３５号公報では仮焼ミョウバ
ン石とセッコウ及びイオン封鎖系のりターダニであるク
エン酸、２−ケトグルコン酸、酒石酸等の有機酸を配合
するセメントの凝結硬化促進方法が提案されている。ま
た、時開。

昭５２−９８７３０号公報には不溶性無水セッコウの凝
結遅延を正常化するために硫酸アルミニウムを併用した
高強度コンクリートの製造方法が記載されている。しか
しながら、前者の方法では併用するりターダーが有機酸
であるため仮焼ミョウバンの急結性を押さえ作業時間を
充分確保しようとして、リターダ−の添加量を多くする
とセメントの水和が遅延され強度発現が著しく遅延され
るという課題があった。後者は、単に、不溶性無水セッ
コウの凝結遅延作用を正常化するための目的で使用され
るもので、作業性を確保するために、添加量も少なく、
強度の増進作用はないのが課題であった。

アルカリ金属のアルミン酸塩やケイ酸塩はアルカリ金属
の炭酸塩と同様に、セメントの急結剤として古典的に知
られ、吹付はコンクリートに多用されているが、セメン
トに単独で添加した場合、急結させない範囲の少量添加
では強度増進作用は小さシ、）ものであり、むしろ、中
、長期強度は低下するという課題があった。

更に、特公昭５５−１１６３０号公報にはカルシウムア
ルミネートと硫酸カルシウムの混合物、更に、塩化物、
硫酸塩、亜硝酸塩等の無機塩類を添加し強度発現を促進
する方法が記載されている。しかしながら、この方法で
はアルカリ金属の亜硫酸塩や重亜硫酸塩については全く
言及されていないことと、カルシウムアルミネートと硫
酸カルシウムと塩化物などの無機塩の組合せでは最近の
早強セメント（当時の早強セメントはＪＩＳモルタルベ
ースでみると一日で１００　ｋｇ／　ｃｍ”程度の強度
に対して、最近は１５０　ｋｇ／　ｃｍ”程度と早強性
が強くなっており、中途半端な促進剤では全（効かない
状態となっており、むしろ、中、長期強度は低下する場
合が多いことが本発明者によって確認された）に対して
はほとんど強度増進作用は認められないという課題があ
る。また、普通セメントに添加して、蒸気養生する場合
は、カルシウムアルミネート、無機塩の配合量によって
早強性を高めると、蒸気養生後の強度の伸びが小さくな
り、無添加の場合より、むしろ、強度は低下することも
本発明者によって確認された。

生石灰や消石灰と無水セッコウからなるセメント混和材
をセメントに添加して、蒸気養生することにより、凝結
硬化を促進することが特公昭５６−２１７４２号公報に
記載されているが、この場合も同様であり、特に、常温
では、最近の早強性の強い早強セメントでは効果が示さ
れないという課題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、前記した各課題を解決し、セメントの
早期、中期、長期強度を増大させることが出来るセメン
ト混和材を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明を概説すれば、本発明はセメント混和材に関する
発明であって、セッコウと、硫酸バンド又はミョウバン
石と、亜−１重亜−又はピロ亜−硫酸塩とを含有してい
ることを特徴とする。

本発明者は前記のような公知の、それぞれの課題を解決
するために、鋭意研究しした結果、（１）作業時間を充
分確保した状態でも、セメントの水和反応を害さないで
、早期及び中、長期強度を高める。Ｃ２）最近の水硬性
の強い、早強セメントに対しても、充分効果を発揮し、
早、中、長期強度を高める。（３）蒸気養生でも、常温
養生でも、凝結硬化を早め、強度を高める。等の万能型
の混和材組成を知見し、本発明を完成させたものである
。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明で使用されるセッコウの例には、不溶性、又は難
溶性と呼ばれる無水セッコウのほか、二水セッコウ、半
水セッコウ、可溶性の無水セッコウがあり、不溶性又は
難溶性の無水セツコウが最も好ましい。その量は、セメ
ントに対してＣａ５Ｏ＜で０．５〜６ｗｔ％添加される
ように配合されるのが好ましく、０，５ｗｔ％未満では
、中、長期強度が伸びないので好ましくなく、６ｗｔ％
を超えるようになると、セッコウの遅延性により、早期
強度が小さくなり好ましくないものである。より好まし
い範囲は、１．０〜５ｗｔ％であり、最も好ましいのは
１．５〜４．　Ｏｗｔ％である。

また、セッコウの粉末度は、２５００　ｃｍ’／ｇ以上
で良く、特に上限は限定されないものである。

なお、２５００　ｃｍ”／ｇ未満では、添加量が多（な
ると未水和状態で残るので長期の水中膨張が懸念される
ものであり、好ましくないものである。

硫酸バンドは通常、市販されているものが使用され、通
常含まれる不純物には、影響されないものであり、無水
塩、結晶水を含むもの、いずれもそのまま、使用可能で
ある。

ミョウバン石は天然産で、Ｃ（Ｋ、　Ｎａ）　（ＡＩ、
　Ｆｅ）　３（ＳＯ，）　、　（ＤＨ）　８〕の成分範
囲を示すものであり、これを粉砕した生ミョウバン石粉
末及び、８００℃以下で仮焼して粉砕した仮焼ミョウバ
ン石粉末が使用される。

これら、硫酸バンド、ミョウバン石は無水物換算でセメ
ントに対して０．４〜４．　Ｑ　ｗｔ％添加されるよう
配合されるのが好ましく、０．４ｗｔ％未満では早期強
度が小さくなり、４．　Ｑ　ｗｔ％を超えると作業性が
取れず、かつ、中、長期強度が低下するので、好ましく
ないものである。好ましくは、０．６〜３．５智ｔ％、
最も好ましくは、０．８〜２．５　ｗｔ％である。

また、これらの粉末度は、特に限定されず、顆粒状やザ
ラメ状でも充分効果を発揮するものである。

亜−１重亜−又はピロ亜−硫酸塩は、セッコウとの相互
作用により硫酸バンドなどの急結を抑え、作業性を確保
するだけでなく、中、長期強度を高める作用を示すもの
で、ナトリウム、カリウム、カルシウムの亜硫酸塩、重
亜硫酸塩又はピロ亜硫酸塩（以下、亜硫酸塩等と総称す
る）が使用されるものである。これらの亜硫酸塩等は、
セメントに対して無水物換算で、０．０５〜０．８　ｗ
ｔ％添加されるよう配合されるのが好ましく、０．０５
ｗｔ％未満では急結を抑えることは出来ず、強度増進効
果も小さい。そして、０．８ｗｔ％を超えると遅延性が
大きくなって、早期強度が小さくなるので好ましくない
。

そして、好ましくは、０．０７〜０．６　ｗｔ％であり
、最も好ましくは、０．１０〜０．４　ｗｔ％である。

以上、説明したように、セッコウは中、長期強度を高め
るが、遅延性があるため早期強度が小さく、硫酸バンド
、ミョウバン石等は早期強度を高めるが、作業性が取れ
ず、かつ、添加量を多くすると、中、長期強度が害され
るものである。そして、作業性を確保しなから早、中、
長期強度のバランスをとる作用を亜硫酸塩等が示すもの
であるが、亜硫酸塩等と硫酸バンド等だけの組合せでは
硫酸バンド等の急結を抑えることが出来ず、ただセメン
トの水和反応を遅延するだけで、硫酸バンド等の急結に
よって得られる数ｋｇ／ｃｍ２の強度に対して、セメン
トの水和反応による機械的強度の発現が遅れるものであ
る。

なお、ここで本発明でいう、早、中、長期強度とは、通
常の養生の場合は、１日以内が早期強度、２８日までを
中期強度、２８日を超える材令を長期強度とし、蒸気養
生の場合は、通気から５〜７時間程度までを早期強度、
それ以後１週間程度までを中期強度、それ以後の材令ｉ
ごおける強度を長期強度とした。

更に、本発明では、早、中、長期強度を高めるために、
アルカリ金属のアルミン酸塩又はケイ酸塩を配合するこ
とが出来る。アルカリ金属とはナトリウム、カリウムで
あり、そのアルミン酸塩、ケイ酸塩である。これらはセ
メントに対し多くても無水物換算で０．８　ｗｔ％添加
されるように配合することが好ましく、０．８ｗｔ％を
超える量では、作業時間が取れな（なるばかりでなく、
中、長期強度が低下するので好ましくないものであり、
好ましくは０．６　ｗｔ％以下、最も好ましくは０．１
〜０．５　ｗｔ％である。

また、本発明は、早、中期強度を高めるために、アルミ
ン酸塩等のほかに、生石灰、消石灰及び／又はカルシウ
ムアルミネートの一種又は二種以上を配合することが出
来る。生石灰や消石灰はセメントに対して、多くても２
．０ｗｔ％添加となるように配合するのが好ましく、よ
り好ましくは、１．５　ｗｔ％以下、最も好ましくは０
．１〜１．　Ｏｗｔ％であり、２．　Ｏｗｔ％を超えて
添加しても強度の増大は望めないものである。カルシウ
ムアルミネートとはアルミナセメントや３　Ｃａｎ−Ａ
ｌ２Ｏ，，１２Ｃａ０　・７　Ａ１２Ｏ−１ＣａＯ’　
Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ・２ＡＩ□０３等を主成分とするも
のが好ましく、これらの結晶系、ガラス質、あるいはそ
の共存系が使用出来る。

アルミネートはセメントに対して、多くても、３ｗｔ％
になるように配合することが好ましく、３ｗｔ％を超え
ると、作業時間が取れず、かつ、中、長期強度が低下す
るので好ましくない。より好ましくは、２．５　ｗｔ％
以下、最も好ましくは、０．２〜２．　Ｑ　ｗｔ％であ
る。

本発明のセメント混和材が適用できるセメントの種類は
各種ポルトランドセメント及びスラグ、フライアッシュ
、シリカ等の混合ポルトランドセメントであり、急硬性
のセメントでは効果が期待出来ず、使用は好ましくない
。

更に、本発明のセメント混和材は一般の土木建築構造物
及びコンクリート二次製品の軟練り、硬練りモルタルや
コンクリートのほか、ローラー　コンバクテッド　ダム
（Ｒｏｌｌｅｒ　ＣｏｍｐａｃｔｅｄＤａｍ、ＲＣＤ）
やローラー　コンバクテッドコンクリート　ペーブメン
ト（Ｒｏｌｌｅｒ　ＣｏｍｐａｃｔｅｄＣｏｎｃｒｅｔ
ｅ　Ｐａｖｅｍｅｎｔ　、　ＲＣＣＰ　）等の超硬練り
用モルタル及びコンクリートに使用出来、本混和材のコ
ンクリート等への配合方法や添加方法は制限を受けない
ものであるが、あらかじめ、それぞれの成分を粉末状で
混合しておいて、あるいは、それぞれの成分を単独で、
モルタル、コンクリートの練り混ぜ時に同時にミキサー
に添加しても良いし、それぞれの成分を単独、又は混合
物を懸濁液として添加しても良い。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。

実施例１ 表−１に示すコンクリート配合を用いて、セッコウ、硫
酸バンド等、亜硫酸塩等の種類と添加量を変えて、２０
℃の室内で、スランプの経時変化と圧縮強度を測定した
。

その結果を表−２に示す。

表　　−１ （コンクリート使用材料） （１）減水剤−デンカブレース■製部品名「スーパー（
ｓｕｐｅｒ）　１００ＰＨＪ （２）　セメント−電気化学工業■製　早強ポルトラン
ドセメント （３）　　砂−新潟県姫用産　川砂 （４）砕石−同上　砕石 （混和材） Ａ、セッコウ Ａ−１＝不溶性又は難溶性セッコウ（フッ酸発生副生セ
ッコウ、粉末度６０００ ｃｍ’／ｇ） Ａ−２：三水セッコウ（排煙脱硫セッコウ、粉末度３８
００　ｃｍ”／ｇ） Ａ−３：半水セッコウ（二人を１５０℃で熱処理、粉末
度測定不可能） Ａ−４＝可溶性無水セツコウ（半水を２００℃で脱水、
粉末度測定不可能） Ｂ、硫酸バンド等 Ｂ−１：無水硫酸アルミニウム（工業用）Ｂ−２＝勝光
山のミョウバン石を６５０℃で仮焼く粉末度６８００　
ｃｍ’／ｇに粉砕、純度９０％） Ｃ０亜硫酸塩等 Ｃ−１：重亜硫酸ナトリウム Ｃ−２＝亜硫酸カリウム Ｃ−３：亜硫酸ナトリウム Ｃ−４＝亜硫酸カルシウム Ｃ−５：ピロ亜硫酸ナトリウム （いずれも試薬） 混和材は、セメント内割り重量％で、いずれも、無水物
換算で、コンクリート練り混ぜ時、各成分を一度混合し
たものを、セメントに軽く混ぜて添加した。コンクリー
ト練り混ぜは、強制練りミキサーで６０βを３分行い、
圧縮強度試験用供試体はφ１０１０Ｘ２０のシリンダー
に棒バイブレータ−を使用して成形した。

なお、スランプの経時変化は、練り上げたコンクリート
を約３０Ｉ１分、箱に取り、静置しておいて、時間がき
たらスコップで練り返して測定した。

養生は、２４時間まで型枠養生とし、その後、脱型して
、そのまま、２０℃の室内に養生して、材令がきたら強
度測定した。

表−２に示されるように、セッコウ単独では、その遅延
性のため早期強度は小さく、硫酸バンド単独では硫酸バ
ンド自身の急結性のためスランプドロップは大きく、か
つ、急結性により早期強度は若干、促進されるがセメン
トの水和量の増進までは行かず、中、長期強度は低下す
る。

更に、亜硫酸塩などの単独添加では、その遅延性のた約
早、中、長期強度共低下が大きい。

また、それぞれ、二成分の併用でも、十分な効果は得ら
れない。

それに対して、本発明例の三成分の併用では、早、中、
長期強度が飛躍的に増大する。

セッコウは、セメントに対して０．５〜６ｗｔ％の範囲
が好ましく、１．５〜４ｗｔ％が最も好ましい。

硫酸バンド等は、添加量が多くなるほど、スランプ保持
や強度のバランスから亜硫酸塩などの添加量も多くする
必要があるが、０．４〜４．０ｗｔ％が好ましく、０．
８〜２．５　ｗｔ％が最も好ましい。

亜硫酸塩等は、セッコウとの併用でスランプを保持し、
セッコウ、硫酸バンド等との併用で、セメントの凝結硬
化を促進し、強度を早、中、長期共高め、０．０５〜０
．８　ｗｔ％が好ましい。そして、セッコウや硫酸バン
ドの配合量にもよるが、最も好ましくは、０．１〜０．
４　ｗｔ％である。

実施例２ 表−２の実験Ｎ１１ｌｌのコンクリートを使用して、ケ
イ酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、生石灰、消石
灰、各種カルシウムアルミネートを添加し、実施例１と
同様にコンクリートを練り混ぜ、キャップレスのφ１０
Ｘ２０の型枠に成形し、前置き１時間後から蒸気を掛け
、１時間で７０℃まで上げ、そのまま２時間保持して取
出し脱型して、２０℃の室内養生を行い、脱型強度と材
令毎の強度を測定した。なお、比較として実験Ｎ１１ｌ
−１、−４、−７を同様に実験した。その結果を表−３
に示す。

（使用材料） Ｄ、アルカリ金属のアルミン酸塩等 Ｄ−１：ケイ酸ナトリウム　１級試薬 Ｄ−２：アルミン酸ナトリウム　１級試薬Ｅ０石灰等 Ｅ−１：生石灰　ＵＣＬのガス焼きのものを粉末度４０
００ｃｍ２７ｇに粉砕したもの。

Ｅ：２＝消石灰　Ｅ−１を消化させたもの。

Ｆ、カルシウムアルミネート等 Ｆ−１：アルミナセメント電気化学工業製アルミナ２号 Ｆ　　２　：　３　ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、白ボーキサイ
トと生石灰を３　Ｃａｎ　”　Ａｌ２Ｏ３となるように
調合して電気炉で溶融して徐冷 して粉末度４５００　ｃｍ”７ｇに粉砕。

Ｆ　−３：　１２ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３、Ｆ−２と同様に
溶融して、急冷してガラス質とし、 ４０００　ｃｍ２／ｇに粉砕度に粉砕。

Ｆ　　４　：　Ｃａｎ　・Ａｌ２Ｏ３、Ｆ−２と同様に
溶融して、急冷し、４５００　ｃｍ”７ｇの粉末度に粉
砕。

なお、本発明において、粉末度とは、ブレーン比表面積
をいい、ボロシチイーは０．５とした。

Ｄ、Ｅ、Ｆの各成分を第三成分として表−３に表示する
。また、第三成分はセメントに対する重量％で内割り添
加した。

表−３に示されるように、アルカリ金属のアルミン酸塩
等、生石灰等、カルシウムアルミネート等の併用添加は
それぞれ、適量であれば早、中、長期強度を増進する。

そして、それ等の二種以上の組合せで、更に、強度は増
進され、特に早期において顕著である。

なお、実験Ｎ１１２−２．２−４．２−５について、蒸
気養生をしないで、２０℃の室内で、成形後、そのまま
養生した１２時間強度は、それぞれ、１３６．２０７．
２４３　ｋｇｆ／ｃｍ”が得られ、２４時間強度では、
それぞれ、４０５．４３７．４７８　ｋｇｆ／ｃｍ’が
得られた。

〔発明の効果〕

本発明の、セッコウ等、硫酸バンド等、及び亜硫酸塩等
を主成分とするセメント混和材を、セメントに添加する
ことにより、早期、中期、長期強度が増大し、更に、ア
ルカリ金属のアルミン酸塩等、生石灰等、カルシウムア
ルミネート等の一種又は二種以上を併用添加することに
より、より強度が増進される。

したがって、一般の土木建築構造物では工期の短縮が計
れ、工事の能率化、合理化が達成でき、二次製品工業で
は型枠の脱型サイクルを早め、生産能率を高めることが
できるものである。

特許出願人　　電気化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セッコウと、硫酸バンド又はミョウバン石と、亜−
   、重亜−又はピロ亜−硫酸塩とを含有していることを特
   徴とするセメント混和材。 ２、アルミン酸アルカリ金属塩、ケイ酸アルカリ金属塩
   、生石灰、消石灰、及びカルシウムアルミネートよりな
   る群から選択した材料の少なくとも１種が配合されてい
   る請求項１記載のセメント混和材。