JPH05330878A - セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents

セメント混和材及びセメント組成物

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JPH05330878A JP16178192A JP16178192A JPH05330878A JP H05330878 A JPH05330878 A JP H05330878A JP 16178192 A JP16178192 A JP 16178192A JP 16178192 A JP16178192 A JP 16178192A JP H05330878 A JPH05330878 A JP H05330878A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 主として土木・建築分野において使用される
セメント混和材及びセメント組成物を提供すること。 【構成】 Mg、Zn、Cu、及びFeの2価金属の水酸化物か
ら選ばれた一種又は二種以上と、ハイドロキシアパタイ
トとを含有してなるセメント混和材、並びに、セメント
と該セメント混和材を配合してなるセメント組成物を構
成とする。 【効果】 本発明のセメント混和材を用いることによ
り、不溶性で緻密な塩が形成し、外部からの塩素イオン
や炭酸イオンの侵入を抑制したり、両性イオン交換体と
して機能したり、コンクリートの塩害、炭酸化、及びア
ルカリ骨材反応等の劣化現象を多面的に、かつ能率的に
抑制するなどの効果を奏する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セメント混和材及びセ
メント組成物、特に、主として土木・建築分野において
使用されるセメント混和材及びセメント組成物に関す
る。
【0002】なお、本発明におけるコンクリートとはセ
メントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称す
るものである。
【0003】
【従来の技術とその課題】最近、半永久的に耐久性があ
ると考えられてきたコンクリート構造物の早期劣化が社
会問題化してきている。コンクリートの劣化の原因には
塩害、炭酸化、及びアルカリ骨材反応等が知られてお
り、早期劣化が表面化するたびに大きくクローズアップ
されている。
【0004】従来より、これらコンクリートの劣化に対
する抑止材の使用が提案されている(特開昭53-3423号公
報、特開平1-103970号公報、特開平3-224635号公報、及
びコンクリート工学年次論文報告集13−1 1991 745〜75
0)。しかしながら、これら抑止材は、コンクリートの塩
害、炭酸化、及びアルカリ骨材反応それぞれ個々の対策
にはなるものの、複合した劣化を抑制するものではな
く、複合化した劣化を抑制するセメントが強く要求され
ている。
【0005】本発明者は、前記、コンクリートの塩害、
炭酸化、及びアルカリ骨材反応の抑制する性能を兼ね備
えると同時に、これら劣化の発生を極力防止することな
ど、従来の技術がもつ課題を解決すべく種々検討を重ね
た結果、特定のセメント混和材を使用することにより、
前記課題が解決できる知見を得て本発明を完成するに至
った。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、Mg、Z
n、Cu、及びFeの2価金属の水酸化物から選ばれた一種
又は二種以上と、ハイドロキシアパタイトとを含有して
なるセメント混和材であり、セメントと該セメント混和
材を含有してなるセメント組成物である。
【0007】以下、本発明を詳しく説明する。
【0008】本発明に係る水酸化物とは、Mg、Zn、Cu、
及びFeの2価金属の水酸化物から選ばれた一種又は2種
以上のものである。具体的には、Mg(OH)2、Zn(OH)2、Cu
(OH)2、及びFe(OH)2で表される、水酸化マグネシウム、
水酸化亜鉛、水酸化銅、及び水酸化鉄であり、そのうち
Mg(OH)2を使用することが経済性や抑制効果の面から好
ましい。
【0009】水酸化物は、これを生成する際、又は、こ
れを多量に含有する物質を使用する際に、他の成分の不
純物の存在が特に限定されるものではなく、結晶質、非
晶質、いずれも使用可能であるが、非晶質の使用が好ま
しい。
【0010】水酸化物の粒度は、0.1〜100μが好まし
い。0.1μ未満では混練り水の量が多くなり、強度など
の物性に悪影響をおよぼすおそれがあり、100μを越え
ると水酸化物の表面積が減少し、抑制効果が不十分にな
るおそれがある。
【0011】水酸化物の使用量は、セメント100重量部
に対して、0.5〜30重量部が好ましく、1〜10重量部が
より好ましい。0.5重量部未満では抑制効果が十分でな
く、30重量部を越えると異常膨張を起こすおそれがあ
る。
【0012】ここでセメントとしては、普通・早強・超
早強・中庸熱・耐硫酸塩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、高炉スラグ、フラ
イアッシュ又はシリカを混合した各種混合セメント、並
びに、アルミナセメント等が挙げられる。
【0013】本発明に係るハイドロキシアパタイトと
は、リン酸カルシウムの一種であり、Ca(0.5m+1.5n)(O
H)m(PO4)nと示される複雑な化合物である。一般に、よ
く知られているハイドロキシアパタイトは、mが2、n
が6のCa10(OH)2(PO4)6で表されるものである。
【0014】ここでハイドロキシアパタイトとは、これ
を生成する際、又は、これを多量に含有する物質を使用
する際に、他の成分の不純物の存在が特に限定されるも
のではなく、結晶質、非晶質、いずれも使用可能である
が、結晶質の使用が好ましい。
【0015】ハイドロキシアパタイトは、粉状、スラリ
ー状いずれの形態でも使用が可能である。
【0016】ハイドロキシアパタイトを粉末で使用する
場合、粒度は0.1〜100μが好ましい。0.1μ未満では混
練り水の量が多くなり、強度などの物性に悪影響をおよ
ぼすおそれがあり、100μを越えるとハイドロキシアパ
タイトの表面積が減少し、抑制効果が不十分になるおそ
れがある。ハイドロキシアパタイトをスラリー状にして
使用する場合、均一な懸濁液とするために平均粒径は0.
1〜0.5μが好ましい。
【0017】ここでスラリーの固形分の量は0.5〜40重
量%が好ましく、10〜20重量%がより好ましい。0.5重
量%未満では、水/セメント比とのかね合から不十分と
なり、抑制効果が十分に得られない可能性がある。40重
量%を越えると混練り水への分散が悪くなるおそれがあ
る。
【0018】ハイドロキシアパタイトの使用量は、セメ
ント100重量部に対して、0.1〜30重量部が好ましく、1
〜15重量部がより好ましく、2〜5重量部が最も好まし
い。0.1重量部未満では抑制効果が十分でなく、30重量
部を越えると混練り水量が多くなり、長期耐久性に問題
を生じる可能性がある。
【0019】本発明のセメント混和材は、水酸化物とハ
イドロキシアパタイトを含有してなるものである。
【0020】本発明において、セメント混和材の使用量
は、その使用する材料やそれぞれの相性に強く作用さ
れ、特に限定されるものではないが、セメント100重量
部に対して、水酸化物とハイドロキシアパタイトの合計
量として、0.5〜35重量部が好ましく、1〜10重量部が
より好ましい。なお、水酸化物とハイドロキシアパタイ
トの割合は、特に限定されるものではない。
【0021】さらに、本発明においては、セメント急硬
材やセメント膨張材、また、けい砂、天然砂、及び砂利
等の骨材、そして、ガラス繊維、カーボン繊維、及び鋼
繊維等の繊維質物質、さらに、高分子ポリマーエマルジ
ョンやラテックス、AE剤、減水剤、AE減水剤、流動
化剤、防錆剤、メチルセルロースなどの水中不分離混和
材、増粘剤、保水剤、けい酸ソーダなどの防水剤、発泡
剤、起泡剤、防凍剤、並びに、水酸化カルシウムなどの
アルカリ性物質等のうち一種又は二種以上を、本発明の
目的を実質的に阻害しない限り併用することが可能であ
る。
【0022】本発明に係る水酸化物は、コンクリート中
の塩素イオンや炭酸イオンと反応し、不溶性の塩基性塩
化物や塩基性炭酸塩を形成して組織を緻密化するため
に、その後の炭酸ガスや塩素イオンの侵入を著しく妨げ
るので、コンクリートの塩害や炭酸化を抑制することが
可能である。
【0023】即ち、水酸化物が塩素イオンや炭酸イオン
を取り込む反応は概略次のように考えられる。 炭酸化反応 2Mg(OH)2+CO2+2H2O→MgCO3・Mg(OH)2・3H2O 4Zn(OH)2+CO2→ZnCO3・3Zn(OH)2・H2O 2Cu(OH)2+CO2→CuCO3・Cu(OH)2+H2O 2Fe(OH)2+CO2→FeCO3・Fe(OH)2+H2O 塩素化反応 2Mg(OH)2+2NaCl→MgCl2・Mg(OH)2+2NaOH 2Zn(OH)2+2NaCl→ZnCl2・Zn(OH)2+2NaOH 2Cu(OH)2+2NaCl→CuCl2・Cu(OH)2+2NaOH 4Fe(OH)2+2NaCl→FeCl2・3Fe(OH)2+2NaOH
【0024】本発明に係るハイドロキシアパタイトは、
コンクリート中の塩素イオン、炭酸イオン、及びアルカ
リ金属イオンをイオン交換反応により、容易に捕集する
ことが可能であるので、コンクリートの塩害、炭酸化、
及びアルカリ骨材反応を抑制することが可能である。即
ち、コンクリート中の塩素イオンと炭酸イオンは、ハイ
ドロキシアパタイト中の水酸化物イオンとイオン交換さ
れ、アルカリ金属イオンは、ハイドロキシアパタイト中
のカルシウムイオンとイオン交換される。しかも、これ
らのイオン交換反応は、二つ以上同時に起こり得るもの
であるので、ハイドロキシアパタイトはコンクリートの
劣化を多面的に抑制するものである。
【0025】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。
【0026】実施例1 セメント100重量部、砂225重量部、及び水50重量部と、
表1に示す配合の水酸化物とハイドロキシアパタイトを
用いてモルタルバーを作成し、膨張率を測定し、JIS A
5308の付属表8で規定されたアルカリシリカ反応性試験
法(モルタルバー法)に準じてアルカリシリカ反応の抑制
評価を行った。結果を表1に併記する。
【0027】<使用材料> セメント:電気化学工業(株)製普通ポルトランドセメン
ト 砂 :反応性骨材のオパール質硅石粉砕品とGmaxが
5mmの姫川産川砂を8:92の重量割合で混合したもの、
表乾状態 水酸化物A:水酸化マグネシウム、水澤化学工業(株)製 水酸化物B:水酸化亜鉛、キシダ化学(株)製試薬1級 水酸化物C:水酸化銅、和光純薬工業(株)製試薬1級 ハイドロキシアパタイト:日本化学工業(株)製商品名
「スーパタイト」、平均粒径0.1〜0.5μ以下
【0028】
【表1】
【0029】実施例2 セメント100重量部、骨材10重量部、及び水44重量部
と、表2に示す配合の水酸化物とハイドロキシアパタイ
トを用いてモルタルを練り混ぜ、直径10cm、高さ20cmの
円柱状の供試体を作製した。温度20℃、湿度60%で、こ
の供試体の前置き養生を28日間行い、次いで、温度30
℃、湿度60%、炭酸ガス濃度5%の環境試験室内で3ヶ
月養生を行った。その後、供試体を輪切りにし、フェノ
ールフタレインを塗り、その変色した所までの深さを測
定して、供試体表面から炭酸ガスの浸透深さとした。測
定にはノギスを用い、円周当たり4箇所測定し、その平
均値を炭酸ガスの浸透深さとした。また、同様に作製し
た供試体を、温度20℃の水中で7日間前置き養生を行
い、温度20℃、5%食塩水中に3ヶ月浸漬した。供試体
を輪切りにして、1N硝酸銀水溶液を塗り、次いで10%
クロム酸カリウム溶液を噴霧してその変色した所までの
深さ測定し、供試体表面から塩素イオンが含まれる深さ
とした。結果を表2に併記する。
【0030】<使用材料> 骨材 :三機工業(株)製軽量骨材商品名「サンキライ
トYO4」、主成分SiO2 硝酸銀:和光純薬工業(株)製試薬1級 クロム酸カリウム:和光純薬工業(株)製試薬1級 その他は実施例1と同様
【0031】
【表2】
【0032】
【発明の効果】本発明のセメント混和材を用いると、コ
ンクリート中の塩素イオンや炭酸イオンと反応し、不溶
性で緻密な塩を形成することにより、外部からの塩素イ
オンや炭酸イオンの侵入を抑制する。また、両性イオン
交換体として機能し、コンクリートの塩害、炭酸化、及
びアルカリ骨材反応などの劣化現象を多面的に、かつ能
率的に抑制する。などの効果を奏する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mg、Zn、Cu、及びFeの2価金属の水酸化
    物から選ばれた一種又は二種以上と、ハイドロキシアパ
    タイトとを含有してなるセメント混和材。
  2. 【請求項2】 セメントと請求項1記載のセメント混和
    材を含有してなるセメント組成物。
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