JPH0733271B2

JPH0733271B2 - セメント混和材およびそれを用いたセメント組成物

Info

Publication number: JPH0733271B2
Application number: JP2238689A
Authority: JP
Inventors: 昌公両角; 保彦吉岡; 隆岩清水; 昌洋山下; 健二林; 幸廣谷川; 尚男北野; 文男谷本
Original assignee: Takenaka Corp; Hayashi Kasei Co Ltd
Current assignee: Takenaka Corp; Hayashi Kasei Co Ltd
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 1995-04-12
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: JPH03265549A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、セメント混和材およびそれを用いた高強度モ
ルタルや高強度コンクリートといったセメント組成物に
関する。

〈従来の技術〉従来の高強度モルタルは、30％程度の水セメント比のセ
メントペーストに適量の細骨材とシリカフュームとを混
合したものが知られている。また、更にそのようなモル
タルに粗骨材を適量混合した高強度コンクリートが知ら
れている。

ところが、シリカフュームを混合した従来のものは、そ
のシリカフュームに起因して粘性が高くなる。そのため
型枠内に打設したときの流動性が悪くなり施工性に欠け
る欠点があった。

また、シリカフュームは、セメントの1/100程度の粒径
の超微粒子であるために、そのまま使用すると飛散して
取り扱いにくく、一般的に顆粒状にして使用されてい
る。その結果、練り混ぜ時間の不足によっては分散性が
悪くて所要の品質が得られず、また、品質を確保するた
めには練り混ぜ時間を延長するなどの対策が必要で、工
期が長くなる欠点があった。

一方、特開昭63−25256号公報に示されているように、
セメントベースの材料に含有するガラス繊維に対する耐
アルカリ性を高めるとともに強度を向上するために、混
和材として、アルミナとシリカを主成分とするメタカオ
リンを添加するものがある。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、前述公知例によれば、カオリナイトを70
0〜900℃で熱処理して得るものであり、通常、そのよう
なメタカオリンでは、微粒子の粒子径に大きなバラツキ
があり、0.5μｍ未満のものや８μｍを越える粒子径の
ものが多数混在している。粒子径が0.5μｍ未満のもの
では、比表面積が大きく、それに伴って吸水性も増大す
る傾向にあることから低水セメント比のときには減水剤
を多量に使用しなければならず、高価になる欠点があ
る。また、前述同様に、練り混ぜに時間を要して工期が
長くなる欠点がある。一方、粒子径が８μｍを越える粗
大粒子が混入していると、コンクリート中での充填性が
悪くて強度を向上できないなど、所要の品質を確保でき
ない欠点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、請求項第（１）項の発明は、高強度モルタルや高強
度コンクリートといったセメント組成物を得る上で、高
い強度の発現はもとより、施工性からは粘性が低くて流
動性に富み、また、品質については練り混ぜ時間の多少
などによる影響の少ない安定性に優れたものを得ること
のできるセメント混和材を提供できるようにすることを
目的とし、そして、請求項第（２）項の発明は、そのセ
メント混和材を適量用いることにより、高い強度を早期
に発現できるとともに乾燥による収縮が少なく、高品質
で高強度なセメント組成物が得られるようにすることを
目的とする。

〈課題を解決するための手段〉本発明は、上述のような目的を達成するために、請求項
第（１）項の発明に係るセメント混和材として、天然カ
オリン、ハロイサイトおよび合成カオリンより成る群か
ら選ばれた少なくともひとつの物質を630〜870℃でか焼
し、シリカ／アルミナの組成比が1.1〜1.3の非晶質部分
を主体とし、全粒子の径が８μｍ以下で平均粒子径が0.
5〜2.0μｍになるように分級処理されて、2.45〜2.55の
比重を有するように調整したことを特徴としている。

また、請求項第（２）項の発明に係るセメント組成物と
して、天然カオリン、ハロイサイトおよび合成カオリン
より成る群から選ばれた少なくともひとつの物質を630
〜870℃でか焼し、シリカ／アルミナの組成比が1.1〜1.
3の非晶質部分を主体とし、全粒子の径が８μｍ以下で
平均粒子径が0.5〜2.0μｍになるように分級処理され
て、2.45〜2.55の比重を有するように調整したセメント
混和材を、セメントに対する内割重量比で５〜30％添加
し、それに細骨材、減水剤および水を混合したことを特
徴としている。

セメント混和材の出発原料としては、天然カオリン、ハ
ロイサイトおよび合成カオリンのうちのいずれかひとつ
を単独で、または、それらの２種あるいは３種を混合し
て用いる。

天然カオリンは、天然に産出する代表的な粘土鉱物で正
確にはカオリナイトと称される。Al₂Si₂O₅(OH)₄の化学
式で表され、その理論値は、アルミナ（Al₂O₃）39.5
％、シリカ（SiO₂）46.5％、水（H₂O）14.0％である。
結晶系は単斜晶系であり、電子顕微鏡下において六角板
状の粒子形態をなしている。熱的性質としては、100℃
すぎに付着水分の脱水による吸熱ピークを示し、水酸基
OHの形で含まれる水が600℃前後に大きな吸熱ピークを
つくって脱水する。

この水酸基OHの脱水が終わった後メタカオリンと呼ばれ
る非晶質な状態になり、その後900〜1000℃に発熱ピー
クが現れる。

商業的カオリンの製造は、カオリン鉱床において表土が
取り除かれ、カオリン層より原料カオリンが採鉱され、
石英、雲母など他の不純物が除去される。この最初の精
製工程後のカオリンはスラリー化されて精製工場に送ら
れ、水洗工程を経て脱水、乾燥し第１次の製品となる。

また、白色度、不透明度、電気絶縁特性、強度ならびに
耐久性を高めるため、水平型、垂直型焼成キルンで焼成
されて最終製品となる。

ハロイサイトは、天然に産出する代表的な粘土鉱物でカ
オリン族に含まれるが、過剰の水分を含有し、結晶度が
低いものである。Al₂Si₂O₅(OH)₄・2H₂Oの化学式で表さ
れるが、天然において乾燥すれば中間の水和状態を経て
層間に殆ど水を含まない状態に変化する。結晶系は単晶
系であり、電子顕微鏡下においては細長い管状の粒子形
態をなしている。熱的性質としては、100℃ずぎに層間
水の脱水による吸熱ピークを示し、水酸基OHの形で含ま
れている水が550℃前後に大きな吸熱ピークをつくって
脱水する。

合成カオリンは、アルミニウムとケイ素を含む溶液から
種々の水蒸気圧下で150〜450℃で合成される方法や、低
温（室温）での溶液混合による共沈法、Al−有機物錯体
分解法や、天然の鉱物を用いた水熱条件下での合成など
の方法でカオリン鉱物が合成される。このようなカオリ
ンまたはメタカオリン中の珪素分およびアルミニウム分
をそれぞれシリカ（酸化珪素：SiO₂）およびアルミナ
（酸化アルミニウム：Al₂O₃）として分析された値（重
量％）の比を本発明ではシリカ／アルミナの組成比で表
す。そして、このシリカ／アルミナの組成比が1.1〜1.3
である。組成比が1.1未満では、アルミナが多くてセメ
ントの硬化に遅延を持たらすなど、所要の品質が得られ
ない不都合があり、一方、組成比が1.3を越えると、強
度の発現効果が少ないなど、所要の品質が得られない不
都合がある。

上記混和材のか焼温度は、630〜870℃で制御している。
この理由は、か焼温度が630℃未満では、分子構造を維
持していて非晶質な成分の割合が低く、したがってポゾ
ラン反応が起こりにくく、一方、か焼温度が870℃を越
えると、分子構造が崩れて結晶転移が発生し、再結晶し
て別の鉱物に変化し、したがって、非晶質な成分の割合
が低くなってポゾラン反応が起こりにくいからである。

このか焼温度630〜870℃が、カオリンの脱水、焼成過程
におけるポゾラン反応活性の高い非晶質部分を得るため
の最適温度である。

上記混和材は、全粒子の径が８μｍ以下で平均粒子径が
0.5〜2.0μｍになるように分級処理される。粒子径が８
μｍを越える粗大粒子が混入していると、前述したよう
に、コンクリート中での充填性が悪くて強度を向上でき
ないからである。

一方、平均粒子径が0.5μｍ未満では、前述したよう
に、低水セメント比のときに減水剤の使用量が増大し、
更に混練しづらい問題がある。また、2.0μｍを越える
と、強度を十分に発現できない問題がある。

また、上記混和材の比重が2.45〜2.55になるように調整
する。比重が2.45未満では、アルミナが多くなって硬化
遅延を持たらすなどの不都合があり、一方、比重が2.55
を越えるとシリカ／アルミナ比に影響を及ぼして強度発
現効果が無い。

上記混和材をセメントに添加する場合は、セメントに対
する内割重量比で５〜30％添加する。55未満では効果が
小さい。一方、30％を越えると強度発現効果が低下する
からである。したがって、好ましくは、10〜20％であ
る。

骨材としては、一般の砂や砂利、砕石、砕砂とか、更に
は、珪石、黄鉄鉱、赤鉄鉱、磁鉄鉱、黄玉、ローソン
石、コランダム、フェナサイト、スピネル、緑柱石、金
緑石、電気石、花崗岩、紅柱石、十字石、ジルコン、焼
成ボーキサイト、炭化硅素、炭化タングステン、フェロ
シリコンナイトライド、窒化硅素、溶融シリカ、電融マ
グネシア、立方晶窒化硅素、鉄粉、鉄球、重焼バンドケ
ツ岩、長城石、溶融アルミナなどの硬質骨材を使用でき
る。

減水剤としては、ナフタリ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
合物の塩、高分子リグニンスルホン酸塩およびポリカル
ボン酸塩などを主成分とするものが使用できる。

セメントとしては、普通、早強、超早強、白色、耐硫酸
塩などの各種ポルトランドセメント、更には、高炉スラ
グ、フライアッシュなどを混合した混合セメントなどが
使用できる。

〈作用〉種々実験の結果、上述のように、か焼温度、シリカ／ア
ルミナの組成比、全粒子の最大径、平均粒子径、比重そ
れぞれを調整精製したセメント混和材を用いることによ
り、その粘性が比較的低いにもかかわらず、高強度モル
タルや高強度コンクリートといったセメント組成物にお
いて、混和材としてシリカフュームを用いた場合と同様
に十分な強度を発現でき、かつ、高い強度を早期に発現
できるとともに乾燥による収縮を低減できることを見出
すに至った。

〈実施例〉次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

実施例のセメント混和材最初に、原料であるカオリンを水とトリポリリン酸ソー
ダなどの分散剤とに混合してカオリン・スラリーを調製
する。

次いで、比重分離と遠心分離とによって分級処理し、平
均粒子径が１〜２μｍになるように調製するとともに不
純物を除去する。

その後に摩砕処理し、全ての粒子径が８μｍ以下で、か
つ、平均粒子径が0.5〜２μｍになるように分級処理す
る。

しかる後に、脱水して乾燥処理してから、630〜870℃の
温度範囲にコントロールしてか焼処理し、アルミナおよ
びシリカを主成分とするとともに、シリカ／アルミナの
組成比が1.1〜1.3で2.45〜2.55の比重を有するセメント
混和材を精製する。

次に、上記セメント混和材および比較例の非晶化の度合
いを検証するために行ったＸ線回折の試験結果について
説明する。

実施例のセメント混和材としては、上述のものを用い、
そして、比較例のセメント混和材としては、下記の第１
比較例および第２比較例のものを用いた。

第１比較例のセメント混和材上述実施例のセメント混和材の出発原料であるカオリン
を用いた。

第２比較例のセメント混和材上述実施例のセメント混和材としてのカオリンのか焼処
理を行わずに、単に、900〜1000℃において焼成処理し
たものを用いた。

そして、上記実施例、第１比較例および第２比較例それ
ぞれのセメント混和材を等量（500mg）、アルミニウム
の試料ホルダーに詰め、粉末Ｘ線回折法（反射法）で測
定し、縦軸にＸ線強度をとり、一方、横軸にＸ線回折角
（２θ＝180°）をとったところ、順に、第１図の
（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を示すグラフを得た。

測定条件は次の通りである。

（１）Ｘ線発生装置理学電機社製:RU-200B（回転対陰極型）Ｘ線源:CuKα線湾曲結晶モノクロメータ（グラファイト）使用（２）ゴニオメータ理学電機社製:2155D型スリット系:1.0°‐0.15mm-1.0° 検出器：シンチレーションカウンター（３）計数記録装置理学電機社製:RAD-B型上記結果から、実施例のセメント混和材では、第１およ
び第２比較例のいずれよりも回折ピークが小さく、しか
も、散漫な散乱の強度が高く、非晶化の程度が強く、セ
メント混和材として用いたときに、ポゾラン反応を起こ
しやすくなっていることが明らかである。

次に、モルタルの実施例および比較例について説明す
る。

実施例のモルタル上述のようにして調整精製したセメント混和材に、セメ
ントとしての普通ポルトランドセメントと、骨材として
の豊浦産標準砂とを15秒間空練りして混合した後に、高
性能減水剤としてのチューポールHP−８改（竹本油脂社
製）と水とを混合し、30秒間攪拌してからかき落とし、
最終的に120秒間攪拌してモルタルの供試体を得た。上
記空練りおよび攪拌は、いずれもオムニミキサーを使用
した。

第１比較例のモルタル上述実施例からセメント混和材を無くし、上述実施例と
同様にしてモルタルの供試体を得た。

第２比較例のモルタル上述第１比較例のものにセメント混和材としてアイスラ
ンド産のシリカフュームを混合し、上述実施例と同様に
してモルタルの供試体を得た。

上記実施例のセメント混和材および第２比較例のシリカ
フュームそれぞれの組成比としては、表−１の通りであ
る。

また、モルタルの調合としては、表−２に示す通りであ
る。

上述モルタルの各供試体を用いて、まだ固まらないモル
タルの性質として、空気量（％:JIS A 1128の方法に準
拠）、温度（℃：棒状温度計で測定）およびフロー値
（mm:JIS R 5201の方法に準拠）それぞれを測定すると
ともに、材令１週、４週、８週それぞれでの圧縮強度
（kgf/cm²）を測定した。

その測定結果を表−３に示す。

また、上述した減水剤の使用量、流動性（フロー値）お
よび圧縮強度それぞれを比較したグラフを第２図、第３
図および第４図それぞれに示す。

上記結果から、本発明に係る高強度モルタルは、第１お
よび第２比較例のいずれよりも、高い強度を早期に発現
できるとともに、高い圧縮強度を得られることが明らか
である。また、セメント混和材を添加しているにもかか
わらず、流動性に優れている。

なお、セメント混和材としてシリカフュームを使用した
第２実施例のものの強度が混和材を使用しない第１比較
例のものよりも低いのは、攪拌条件を同じにしたためで
あり、顆粒状のシリカフュームの粉砕が不十分であるた
めと考えられる。即ち、粉砕を十分に行えば、実施例に
近い強度が得られるものと推定される。

次いで、高強度コンクリートについて説明する。

コンクリートの実施例上述のようにして調整精製したセメント混和材と、セメ
ントとしての普通ポルトランドセメントと、細骨材とし
ての男木島沖海砂（70％）と赤穂産砕砂（30％）との混
合砂（比重:2.55、粗粒率:2.17）と、粗骨材としての赤
穂産砕石（比重:2.63）とを15秒間空練りして混合した
後に、高性能減水剤としてのチュポールHP−８改（竹本
油脂社製）と水とを水セメント比30％で混合し、30秒間
攪拌してからかき落とし、最終的に120秒間攪拌して２
個のコンクリートの供試体（後述するNO.1a、1b）を得
た。セメント混和材の添加量は、セメントに対する内割
で15％である。上記空練りおよび攪拌は、いずれも１軸
パン型ミキサーを使用した。

コンクリートの比較例１上述実施例からセメント混和材を無くし、上述実施例と
同様にして２個のコンクリートの供試体（後述する供試
体NO.2a、2b）を得た。

コンクリートの比較例２上述比較例１のものにセメント混和材としてアイスラン
ド産のシリカフュームを混合し、上述実施例と同様にし
て２個のコンクリートの供試体（後述する供試体NO.3
a、3b）を得た。

コンクリートの比較例３上述比較例１のものにセメント混和材としてメタカオリ
ン（全粒子のうちで粒子径が８μｍを越えるものが15〜
20％含有されている）を混合し、上述実施例と同様にし
てコンクリートの供試体（後述する供試体NO.4）を得
た。

コンクリートの比較例４上述比較例１のものにセメント混和材として平均粒子径
が５μｍのシリカ微粉末を混合し、上述実施例と同様に
してコンクリートの供試体（後述する供試体NO.5）を得
た。

コンクリートの比較例５上述比較例１のものに、セメント混和材として、前述実
施例におけるか焼処理に代えて単に焼成処理したセメン
ト混和材を混合し、上述実施例と同様にしてコンクリー
トの供試体（後述する供試体NO.6）を得た。

上記実施例と比較例の２、３、４および５のセメント混
和材それぞれの組成比としては、表−４の通りである。

上記実施例と比較例１、２、３、４および５それぞれの
コンクリートの調合としては、表−５の通りである。

上述コンクリートの各供試体を用いて、まだ固まらない
コンクリートの性質として、高性能減水剤の使用量、ス
ランプ値（cm）、空気量（％:JIS A 1128の方法に準
拠）、温度（℃：棒状温度計で測定）およびフロー値
（mm）それぞれを測定した。

その測定結果を表−６に示す。また、比較例５の供試体
を除いた各供試体それぞれにおいて、スランプ値が19cm
となるようにした場合における高性能減水剤の平均使用
量を比較したグラフを第５図に示し、かつ、スランプ値
が19cmとなるようにした場合における流動性を比較した
グラフを第６図に示す。これらのグラフにおいて、実施
例、比較例１および比較例２それぞれでは、二種の値を
平均化した値に基づいて補正した値を示し、比較例３お
よび比較例４それぞれでは、表中の値に基づいて補正し
た値を示しており、その値はそれぞれ下記の通りであ
る。

減水剤の使用量実施例:1.71、比較例1:1.13、比較例2:2.79 比較例3:1.95、比較例4:1.38、比較例5:1.90 流動性実施例:361、比較例1:375、比較例2:314、比較例3:29
9、比較例4:335、比較例5:530 上記表−６中の減水剤は、セメント重量に対する百分率
（％）で示している。

また、各供試体についての最高温度に達する材令（日）
を調べたところ、次の通りであった。

1a;11:25、1b;11:00、2a;13:15、2b;12:30、3a;15:20,3
b;14:00、4;13:35、5;15:30、6;14:00 更に、各供試体の材令１週、４週それぞれでの圧縮強度
（kgf/cm²）、ならびに、材令１週、４週、８週、３カ
月、６カ月、８カ月それぞれでの乾燥収縮率（×10^-6）
について測定したところ、表−７の（ａ）および（ｂ）
に示す結果を得た。また、比較例５を除いた各供試体の
圧縮強度を比較したグラフを第７図に、そして、乾燥収
縮の変化度合いを比較したグラフを第８図にそれぞれ示
し、実施例の供試体についての圧縮強度とセメント水比
（C/W）との関係を示したグラフを第９図に示す。

圧縮強度を比較したグラフにおいて、実施例、比較例１
および比較例２それぞれでは、二種の値を平均化した値
を示している。また、乾燥収縮の変化度合いを比較した
グラフにおいて、実施例では1aの値に、比較例１では2a
の値に、そして、比較例２では3aの値にそれぞれ基づい
て示している。

以上の結果から、本発明の実施例に係る供試体は、比較
例１、２、３、４および５のいずれに比べても高い圧縮
強度を早期に発現でき、施工性に富むことが明らかであ
り、また、乾燥収縮率が小さく、乾燥に伴いひび割れが
少なく品質を向上できることが明らかであった。

また、本発明の混和材を用いたコンクリートにおいて、
その水セメント比とセメントに対する添加率（内割重量
比での百分率で示す）を変えて、その圧縮強度を測定し
たところ、表−８に示す結果が得られた。また、実施例
の供試体について、水セメント比25％でのセメント混和
材混入率と圧縮強度との関係を示したグラフを第10図に
示し、更に、水セメント比35％でのセメント混和材混入
率と圧縮強度との関係を示したグラフを第11図に示す。

この結果から、セメント混和材のセメントに対する添加
率は、５〜30％の範囲で実用でき、また、10〜20％の範
囲で好適に実施例できると推定される。

次に、本発明に係るセメント混和材によってコンクリー
トの強度を増進できるメカニズムを推定するために行っ
た実験結果について説明する。

セメント混和材としては、前述実施例のセメント混和
材、シリカフューム、および、単に焼成処理しただけの
前述第２比較例のセメント混和材それぞれを用い、各セ
メント混和材1gに水酸化カルシウムCa(OH)₂1gと擬似ブ
リージング水30gとを加え、超音波で５分間分散して試
料を調製し、各調製試料を１週間に１回の割合で振動
し、試料が完全にゲル化した２カ月後に、前述したのと
同じ粉末Ｘ線回折法によって反応生成物の同定を行い、
第12図に示す結果を得た。また、電子顕微鏡（倍率:500
0倍）による形態観察を行ったところ、第13図に示す結
果を得た。

上述擬似ブリージング水は、セメントのブリージング水
の分析値を基にして得た組成比にしたがい、水酸化ナト
リウムNaOH3.65g、水酸化カリウムKOH8.02g、水酸化カ
ルシウムCa(OH)₂1.27gを１の水に溶解して調製した。

そして、上述した実施例のセメント混和材、シリカフュ
ーム、および、単に焼成処理しただけの前述第２比較例
のセメント混和材それぞれ1gにセメント1gと水30gとを
加え、上述の場合と同様に２カ月後に、粉末Ｘ線回折法
によって反応生成物の同定を行ったところ、第14図に示
す結果を得た。

この実験の結果、実施例試料、シリカフューム試料およ
び第２比較例試料それぞれについて、次のようなことが
あきらかであった。

実施例試料：第12図（ａ）および第14図（ａ）に示され
るように、ポゾラン反応と同時に、エトリンガイト生成
のような結晶反応が発生しており、また、第13図（ａ）
に見られるように、再結晶によって新たな結晶が発生し
ている。

シリカフューム試料：第12図（ｂ）および第14図（ｂ）
に示されるように、ポゾラン反応しか発生していず、ま
た、第13図（ｂ）に見られるように、新たな結晶の発生
は無い。

第２比較例：第12図（ｃ）および第14図（ｃ）に示され
るように、ほとんどがポゾラン反応であり、また、第13
図（ｃ）に見られるように、シリカフューム試料に比べ
て形態変化はあるものの、新たな結晶の発生は無い。

これらのことから、本発明によれば、ポゾラン反応と、
エトリンガイト生成のような結晶反応との同時的な発生
により、初期に強度を向上でき、また、再結晶による新
たな結晶の発生により、乾燥による収縮を低減できるよ
うになったと推定される。

また、別途、実施例２ないし５、比較例６ないし16の高
強度コンクリートを用いて行った割裂引張試験および圧
縮強度試験の結果について説明する。

割裂引張試験は、JIS A 1113に準拠し、圧縮試験機（JI
S B 7733に準拠）の上下の加圧板間に隙間ができないよ
うに供試体を設置し、衝撃を与えないように一様に荷重
を加え、供試体が破壊するまでに示された圧縮試験機の
最大荷重（単位:kgf/cm²）を読み取った。

各供試体としは、割裂引張試験用として３個、圧縮強度
試験用として、材令４日用を３個、材令７日用を５個、
材令28日用を５個それぞれ準備した。但し、実施例５お
よび比較例16それぞれについては、材令７日用および材
令28日用のいずれをもそれぞれ３個準備した。

コンクリートの実施例２前述実施例のようにして調整精製したセメント混和材13
2kg/m³と、セメントとしての普通ポルトランドセメント
530kg/m³と、細骨材としての本島沖海砂（70％）と段戸
産砕砂（30％）との混合砂（比重:2.58、粗粒率:3.03）
604kg/m³と、粗骨材としての段戸産砕石（比重:2.63）9
76kg/m³とを15秒間空練りして混合した後に、高性能減
水剤（竹本油脂社製）と水165kg/m³とを水セメント比25
％で混合し、30秒間攪拌してからかき落とし、最終的
に、120秒間攪拌してコンクリートの実施例２の供試体
（後述するNO.18）を得た。なお、粗骨材の最大粒径は2
0mm、混和材混入率は20％、全骨材に対する細骨材の割
合である細骨材率（s/a）は38.7％、そして、減水剤の
混合率はセメント重量の1.2％である。セメント混和材
の添加量は、セメントに対する内割で20％である。上記
空練りおよび攪拌は、いずれも１軸パン型ミキサーを使
用した。

コンクリートの実施例３セメント混和材の量を99kg/m³、普通ポルトランドセメ
ントの量を563kg/m³として、混和材混入率を15％、減水
剤の混合率をセメント重量の1.0％とした以外は、前述
実施例２と同様にしてコンクリートの実施例３の供試体
（後述するNO.19）を得た。

コンクリートの実施例４セメント混和材の量を66kg/m³、普通ポルトランドセメ
ントの量を530kg/m³として、混和材混入率を10％、減水
剤の混合率をセメント重量の0.95％とした以外は、前述
実施例２と同様にしてコンクリートの実施例４の供試体
（後述するNO.20）を得た。

コンクリートの実施例５セメント混和材の量を54kg/m³、普通ポルトランドセメ
ントの量を306kg/m³、細骨材としての赤穂産砕砂（70
％）と本島沖海砂（30％）との混合砂（比重:2.56、粗
粒率:2.03）を791kg/m³、粗骨材としての赤穂産砕石
（比重:2.63）を914kg/m³、単位水量を180kg/m³とし、
水セメント比を50％、全骨材に対する細骨材の割合（s/
a）を46.4％、そして、減水剤の混合率をセメント重量
の1.45％とした以外は、前述実施例３と同様にしてコン
クリートの実施例５の供試体（後述するNO.25）を得
た。

コンクリートの比較例６セメント混和材としてシリカフューム99kg/m³を用い、
減水剤の混合率をセメント重量の1.8％とした以外は、
前述実施例３と同様にしてコンクリートの比較例６の供
試体（後述するNO.11）を得た。

コンクリートの比較例７セメント混和材としてシリカフューム116kg/m³を用い、
かつ、普通ポルトランドセメントの量を659kg/m³、細骨
材の量を537kg/m³、単位水量を155kg/m³とし、水セメン
ト比を20％、全骨材に対する細骨材の割合（s/a）を35.
9％、そして、減水剤の混合率をセメント重量の2.0％と
した以外は、前述実施例３と同様にしてコンクリートの
比較例７の供試体（後述するNO.12）を得た。

コンクリートの比較例８粗骨材として赤穂産砕石（比重:2.63）を用いた以外
は、前述実施例７と同様にしてコンクリートの比較例８
の供試体（後述するNO.13）を得た。

コンクリートの比較例９細骨材の量を586kg/m³、粗骨材の量を927kg/m³とし、か
つ、粗骨材の最大粒径を15mm、全骨材に対する細骨材の
割合（s/a）を39.2％とした以外は、前述実施例７と同
様にしてコンクリートの比較例９の供試体（後述するN
O.14）を得た。

コンクリートの比較例10 セメント量を620kg/m³、細骨材の量を632kg/m³、粗骨材
の量を878kg/m³、シリカフュームの量を155kg/m³とし、
かつ、粗骨材の最大粒径を10mm、混和材混入率を20％、
全骨材に対する細骨材の割合（s/a）を42.3％、減水剤
の混合率をセメント重量の2.7％とした以外は、前述実
施例７と同様にしてコンクリートの比較例10の供試体
（後述するNO.15）を得た。

コンクリートの比較例11 セメント量を659kg/m³、シリカフュームの量を116kg/m³
とし、かつ、混和材混入率を15％、減水剤の混合率をセ
メント重量の2.5％とした以外は、前述実施例10と同様
にしてコンクリートの比較例11の供試体（後述するNO.1
6）を得た。

コンクリートの比較例12 混和材混入率を10％、減水剤の混合率をセメント重量の
2.2％とした以外は、前述実施例11と同様にしてコンク
リートの比較例12の供試体（後述するNO.17）を得た。

コンクリートの比較例13 混和材として、メタカオリンをコーティング処理したセ
メント混和材を混合し、かつ、減水剤の混合率をセメン
ト重量の1.1％とし、前述実施例３と同様にしてコンク
リートの比較例13の供試体（後述するNO.21）を得た。

コンクリートの比較例14 混和材として、シリカフュームと前述実施例の混和材そ
れぞれを混入率10％ずつ混合し、かつ、減水剤の混合率
をセメント重量の1.05％とし、前述実施例３と同様にし
てコンクリートの比較例14の供試体（後述するNO.22）
を得た。

コンクリートの比較例15 セメント混和材としてシリカフューム135kg/m³を用い、
かつ、普通ポルトランドセメントの量を763kg/m³、細骨
材の量を456kg/m³、粗骨材の量を927kg/m³、単位水量を
159kg/m³とし、水セメント比を17.7％、全骨材に対する
細骨材の割合（s/a）を31.9％、そして、減水剤の混合
率をセメント重量の4.0％とした以外は、前述実施例３
と同様にしてコンクリートの比較例15の供試体（後述す
るNO.23）を得た。

コンクリートの比較例16 セメント混和材を用いず、普通ポルトランドセメントの
量を360kg/m³、細骨材としての赤穂産砕砂（70％）と本
島沖海砂（30％）との混合砂（比重:2.56、粗粒率:2.0
3）を791kg/m³、粗骨材としての赤穂産砕石（比重:2.6
3）を914kg/m³、単位水量を180kg/m³とし、水セメント
比を50％、全骨材に対する細骨材の割合（s/a）を46.4
％、そして、減水剤の混合率をセメント重量の1.1％と
した以外は、前述実施例３と同様にしてコンクリートの
比較例16の供試体（後述するNO.24）を得た。

上述実施例２ないし５、比較例６ないし16の材令４週に
おける高強度コンクリートの供試体を用いて割裂引張試
験を行った結果、表−９の（１）、（２）および（３）
に示す結果を得た。

上記表−９中、σは標準偏差を示している。また、実施
例２の測定結果における＊印は、その供試体あるいは測
定結果に不備があったのでは無いかと推測されることを
示している。そのため、割裂引張試験の平均値として、
その不備のあったものを除いた値と含んだ値の二種を示
した。

わかりやすくするために、水セメント比が25％である比
較例６と実施例２ないし４の割裂引張強度を比較したグ
ラフを第15図に示した。

また、上述実施例２ないし５、比較例６ないし16の高強
度コンクリートの供試体を用いて圧縮強度試験を行った
結果、表−10（１）、（２）、（３）、（４）および
（５）に示す結果を得た。

上記表−10中、σは標準偏差を示している。また、測定
値の測定結果に下線を引いているものは、その供試体あ
るいは測定結果に不備があったのでは無いかと推測され
ることを示している。そのため、平均値として、その不
備のあったものを除いた値と含んだ値の二種を示すとと
もに、不備のあったものを含んだ値のものに下線を引い
ている。

これらの割裂引張試験および圧縮強度試験それぞれの結
果から、それぞれ水セメント比を同一にした場合にあっ
て、実施例２ないし５のものでは、比較例に比べ、良好
な流動性を有しながら、割裂引張試験および圧縮強度の
いずれをも向上できていることが明らかであった。

詳述すれば、強度を高めるために水セメント比を30％以
下まで低下した場合に、セメント混和材を混入しなけれ
ば練ることができなくなる。ところが、そのセメント混
和材として従来のシリカフュームを混入したものでは割
裂引張試験および圧縮強度を十分に高くできなかった。
この点を本発明のセメント混和材を用いることによって
改善できるようになったのである。

本発明に係るセメント混和材を用いた構築した構造体は
もちろんのこと、PC板においても、極めて高強度で高品
質のものを得ることができる。

〈発明の効果〉本発明によれば、粒子径にバラツキが無く、粘性が低く
て膠着能力が無いために流動性が高く、また、攪拌しや
すいために、短い練り混ぜ時間でも良好に混合できて練
り混ぜ時間の多少による影響を受けにくく、型枠内に迅
速かつ容易に打設でき、更に、安定した品質のものを得
ることができるようになった。

また、流動性が高いために、充填性を向上できるととも
にコンクリート表面の仕上げを容易良好に行うことがで
き、更に工期を短縮、圧縮強度ならびに乾燥収縮などの
品質の安定と向上も図ることができるようになった。

また、セメント混和材を用い、セメントに対する内割重
量比で５〜30％セメントに添加し、それに骨材、減水剤
および水を混合して得たセメント組成物としての高強度
モルタルは、高い強度を早期に発現できて施工性を向上
でき、かつ、乾燥収縮が少なく、安定した品質でもっ
て、より良好に強度を発現できる。この高強度モルタル
に粗骨材を混合して得たセメント組成物としての高強度
コンクリートにおいても同様である。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係るセメント混和材およびそれを用い
たセメント組成物の実施例を示し、第１図は、Ｘ線回折
角とＸ線強度との関係を示すグラフ、第２図は、減水剤
の使用量を比較したグラフ、第３図は、流動性を比較し
たグラフ、第４図は、圧縮強度を比較したグラフ、第５
図は、高性能減水剤の使用量を比較したグラフ、第６図
は、流動性を比較したグラフ、第７図は、圧縮強度を比
較したグラフ、第８図は、乾燥収縮の変化度合いを比較
したグラフ、第９図は、圧縮強度とセメント水比との関
係を示したグラフ、第10図は、水セメント比25％でのセ
メント混和材混入率と圧縮強度との関係を示したグラ
フ、第11図は、水セメント比35％でのセメント混和材混
入率と圧縮強度との関係を示したグラフ、第12図は、Ｘ
線回折角とＸ線強度との関係を示すグラフ、第13図
（ａ）は、実施例試料の結晶の構造の電子顕微鏡による
写真、第13図（ｂ）は、シリカフューム試料の結晶の構
造の電子顕微鏡による写真、第13図（ｃ）は、第２実施
例の試料の結晶の構造の電子顕微鏡による写真、第14図
は、Ｘ線回折角とＸ線強度との関係を示すグラフ、第15
図は、割裂引張強度を比較したグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩清水隆大阪府南河内郡美原町木材通３丁目１番８号株式会社竹中工務店技術研究所大阪支所内 (72)発明者山下昌洋大阪府大阪市中央区本町４丁目１番13号株式会社竹中工務店大阪本店内 (72)発明者林健二大阪府大阪市北区天神橋１丁目２番７号林化成株式会社内 (72)発明者谷川幸廣大阪府大阪市北区天神橋１丁目２番７号林化成株式会社内 (72)発明者北野尚男大阪府大阪市阿倍野区播磨町３丁目１―６ ―205 (72)発明者谷本文男京都府京都市上京区中立売通り室町西入参丁町471番室町スカイハイツ112号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】天然カオリン、ハロイサイトおよび合成カ
オリンより成る群から選ばれた少なくともひとつの物質
を630〜870℃でか焼し、シリカ／アルミナの組成比が1.
1〜1.3の非晶質部分を主体とし、全粒子の径が８μｍ以
下で平均粒子径が0.5〜2.0μｍになるように分級処理さ
れて、2.45〜2.55の比重を有するように調整したことを
特徴とするセメント混和材。
【請求項２】天然カオリン、ハロイサイトおよび合成カ
オリンより成る群から選ばれた少なくともひとつの物質
を630〜870℃でか焼し、シリカ／アルミナの組成比が1.
1〜1.3の非晶質部分を主体とし、全粒子の径が８μｍ以
下で平均粒子径が0.5〜2.0μｍになるように分級処理さ
れて、2.45〜2.55の比重を有するように調整したセメン
ト混和材を、セメントに対する内割重量比で５〜30％添
加し、それに細骨材、減水剤および水を混合したことを
特徴とするセメント組成物。