JPH08217502A - 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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JPH08217502A
JPH08217502A JP2037995A JP2037995A JPH08217502A JP H08217502 A JPH08217502 A JP H08217502A JP 2037995 A JP2037995 A JP 2037995A JP 2037995 A JP2037995 A JP 2037995A JP H08217502 A JPH08217502 A JP H08217502A
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cement
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Minoru Morioka
実 盛岡
Toshio Mihara
敏夫 三原
Etsuro Sakai
悦郎 坂井
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Denki Kagaku Kogyo KK
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    • C04B2111/2023—Resistance against alkali-aggregate reaction

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主に、土木・建築業界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】 Li2O含有量が１〜15重量％である、CaO-Al2O
3-SiO2-Li2O系物質、CaO-Al2O3-B2O3-Li2O系物質、及び
／又はCaO-Al2O3-P2O5-Li2O系物質と、無機硫酸塩と、
凝結調整剤とを含有してなるセメント混和材、並びに、
セメントと、該セメント混和材から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の使用により、強度
の発現性が良好で、アルカリ骨材反応抵抗性に優れた急
硬性セメントが得られる等の効果を奏する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主に、土木・建築業界
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】
【従来の技術とその課題】従来、カルシウムアルミネー
ト類を使用したセメント混和材やセメント組成物は、セ
メントの凝結・硬化を促進し、初期の強度発現性が良好
であるため、緊急工事や短時間で道路開放を目的とした
用途等に適用される、いわゆる急硬性セメントとして数
多く提案されている(特開昭48-89222号公報、特開平4-6
133号公報等)。しかしながら、これらの急硬性セメント
では十分な可使時間と十分な初期強度発現性の双方を満
足することが難しいという課題があった。
【０００３】さらに、近年では急硬性セメントの性能の
向上がますます要求されており、急硬性や強度発現性を
改善するためにNa2Oを含有するカルシウムアルミネート
の使用が提案されている(特開平4-55353号公報)。しか
しながら、このカルシウムアルミネートは、Na2Oを多く
含有するためにアルカリ骨材反応を呈するという課題を
有していた。
【０００４】本発明者は、前記課題を解決すべく、種々
努力を重ねた結果、特定のセメント混和材やセメント組
成物を使用することにより、前記課題が解決されるとの
知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、Li2O含
有量が１〜15重量％である、CaO-Al2O3-SiO2-Li2O系物
質、CaO-Al2O3-B2O3-Li2O系物質、及びCaO-Al2O3-P2O5-
Li2O系物質からなる群より選ばれた一種又は二種以上
と、無機硫酸塩と、凝結調整剤とを含有してなるセメン
ト混和材であり、セメントと、該セメント混和材からな
るセメント組成物である。
【０００６】以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【０００７】本発明では、Li2O含有量が１〜15重量％で
ある、CaO-Al2O3-SiO2-Li2O系物質(以下ＣＡＳＬとい
う)、CaO-Al2O3-B2O3-Li2O系物質(以下ＣＡＢＬとい
う)、及びCaO-Al2O3-P2O5-Li2O系物質(以下ＣＡＰＬと
いう)からなる群より選ばれた一種又は二種以上を使用
する。
【０００８】ＣＡＳＬ、ＣＡＢＬ、及びＣＡＰＬ中のLi
2O含有量は各々１〜15重量％であり、２〜12重量％が好
ましく、３〜９重量％がより好ましい。１重量％未満で
は十分なアルカリ骨材反応抑制効果が得られない場合が
あり、15重量％を超えて使用しても、さらなる使用効果
の増進が期待できない。また、ＣＡＳＬ、ＣＡＢＬ、及
びＣＡＰＬ中のCaOやAl2O3の割合は特に限定されるもの
ではないが、CaO／Al2O3モル比1.5〜3.5が好ましく、２
〜３がより好ましい。CaO／Al2O3モル比が1.5未満では
中期から長期材齢における強度発現性が悪くなる場合が
あり、3.5を超えるとこれを用いたセメント混練物の作
業性やこれを用いたセメント硬化体の寸法安定性が低下
する場合がある。ＣＡＳＬ中のSiO2、ＣＡＢＬ中のB
2O3、及びＣＡＰＬ中のP2O5の割合は各々１〜15重量％
が好ましく、３〜10重量％がより好ましい。この範囲外
では本発明の効果が十分に得られない場合がある。
【０００９】本発明のＣＡＳＬ、ＣＡＢＬ、及びＣＡＰ
Ｌは結晶質又は非晶質のどちらも使用可能である。本発
明のＣＡＳＬ、ＣＡＢＬ、及びＣＡＰＬは、必要に応
じ、CaO原料、Al2O3原料、SiO2原料、B2O3原料、P2O5原
料、及びLi2O原料等を熱処理してなるものである。各々
の原料は、ＣＡＳＬ、ＣＡＢＬ、及びＣＡＰＬが製造で
きれば特に限定されるものではない。例えば、CaO原料
としては消石灰や石灰石粉末などが、Al2O3原料として
はボーキサイトやアルミ残灰などが、SiO2原料としては
粘土質やケイ砂などが、B2O3原料としてはホウ砂やホウ
酸塩などが、P2O5原料としてはリン鉱石やリン酸塩など
が、さらに、Li2O原料としてはLi2CO3質やLi(OH)2質な
どのリチウム塩がそれぞれ使用可能である。
【００１０】熱処理方法は、特に限定されるものではな
いが、例えば、ロータリーキルンや電気炉などを使用す
る方法が挙げられ、熱処理時間も特に限定されるもので
はない。熱処理物の冷却方法についても、特に限定され
るものではなく、例えば、水や高圧空気などによる急冷
法や、自然放冷による徐冷法などいずれの方法を用いる
ことも可能である。また、他の成分あるいは不純物の存
在も特に限定されるものではない。例えば、他の成分と
して、TiO2、MgO、Fe2O3、F2、Na2O、K2O、及びSO3等の
他に、ＣＡＳＬの場合はB2O3やP2O5の、ＣＡＢＬの場合
はSiO2やP2O5の、ＣＡＰＬの場合はSiO2やB2O3の混入が
予想されるが、これらの存在は、各原料の加熱処理時、
その焼成物又は溶融物の融点を下げる効果があり、ま
た、焼成物又は溶融物の活性を高める効果があることな
どから好ましい面もあり、本発明の目的を実質的に阻害
しない範囲の量では問題にならない。
【００１１】本発明のＣＡＳＬ、ＣＡＢＬ、及びＣＡＰ
Ｌの粒度は、特に限定されるものではないが、ブレーン
値で1,500〜8,000cm2/g程度が好ましい。1,500cm2/g未
満では十分な強度発現性が得られない場合があり、8,00
0cm2/gを超えるとこれを用いたコンクリートの流動性が
低下する場合がある。
【００１２】本発明では、ＣＡＳＬ、ＣＡＢＬ、及びＣ
ＡＰＬからなる群より選ばれた一種又は二種以上と、無
機硫酸塩と、凝結調整剤とを含有してなるセメント混和
材を使用する。
【００１３】本発明で使用する無機硫酸塩とは、セッコ
ウ類、硫酸アルミニウム、硫酸ナトリウム等のアルカリ
金属硫酸塩、亜硫酸アルカリ金属塩、及び重亜硫酸アル
カリ金属塩等を総称するものであり、特に限定されるも
のではないが、セッコウ類を使用することが本発明の効
果が大であることや経済的である面から好ましい。本発
明のセッコウ類とは、無水セッコウ、半水セッコウ、及
び二水セッコウを総称するものであり、特に限定される
ものではないが、無水セッコウを使用することが本発明
の効果が最も大きいことから好ましい。無水セッコウ
は、例えば、天然に産出する天然無水セッコウの他、半
水セッコウや二水セッコウを熱処理して脱水したもの
や、工業副産物として発生するもの等の使用が可能であ
る。無機硫酸塩の粒度は特に限定されるものではない
が、ブレーン値で2,000〜9,000cm2/gが好ましい。2,000
cm2/g未満では長期耐久性が悪くなる場合があり、9,000
cm2/gを超えるとそのセメント混練物の流動性が低下す
る場合がある。無機硫酸塩の使用量は、セメント混和材
100重量部中、10〜70重量部が好ましく、30〜60重量部
がより好ましい。10重量部未満では十分な強度増進効果
が得られない場合があり、70重量部を超えると長期耐久
性が悪くなる場合がある。
【００１４】本発明で使用する凝結調整剤とは、例え
ば、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、リンゴ酸等の有機
酸又はそれらの塩、リン酸又はその塩、アルカリ金属炭
酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、及びホウ酸等が挙げら
れ、特に限定されるものではないが、有機酸及び／又は
それらの塩と、アルカリ金属炭酸塩を併用することが、
強度発現性が良好となるので好ましい。凝結調整剤の使
用量は、使用する目的・用途に依存するため一義的に決
定することはできないが、通常、セメント混和材100重
量部中、0.5〜５重量部の範囲で使用することが好まし
く、１〜３重量部がより好ましい。0.5重量部未満では
十分な作業性が得られない場合があり、５重量部を超え
て使用すると強度発現性が低下する可能性がある。
【００１５】本発明のセメント混和材の粒度は、使用す
る目的・用途に依存するため特に限定されるものではな
いが、通常、ブレーン値で1,500〜8,000cm2/g程度が好
ましい。1,500cm2/g未満では十分な強度発現性が得られ
ない場合があり、8,000cm2/gを超えると十分な作業時間
が得られない場合がある。本発明のセメント混和材の使
用量は、セメントとセメント混和材からなる結合材100
重量部中、10〜50重量部が好ましく、20〜30重量部がよ
り好ましい。10重量部未満では強度発現性効果が十分で
はなく、50重量部を越えると長期耐久性が悪くなる場合
がある。
【００１６】ここでセメントとしては、普通、早強、超
早強、及び中庸熱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、シリカや高炉スラグなどの
ポゾラン物質を混合した各種混合セメント等が挙げられ
る。
【００１７】水の使用量は特に限定されるものではなく
通常の使用範囲が使用される。具体的には、水／結合材
比25〜50％が好ましく、30〜45％がより好ましい。
【００１８】本発明のセメント組成物を使用したセメン
ト混練物の養生方法は、特に限定されるものではなく、
一般に行われる養生方法が適用可能である。また、混練
方法も、一般に用いられる方法でよく、特に限定される
ものではない。本発明のセメント混和材又はセメント組
成物製造時の混合装置としては、既存のいかなる撹拌装
置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサー、オムニミ
キサー、Ｖ型ミキサー、ヘンシェルミキサー、及びナウ
ターミキサー等が使用可能である。また、混合は、それ
ぞれの材料を施工時に混合してもよいし、あらかじめ一
部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００１９】本発明ではセメントとセメント混和材の他
に、砂や砂利などの骨材、補強繊維材、減水剤、高性能
減水剤、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、増粘
剤、セメント膨張材、防錆剤、防凍剤、水酸化ナトリウ
ム等の可溶性アルカリ塩、酸化カルシウムや水酸化カル
シウムなどのカルシウム化合物、ベントナイトやモンモ
リロナイト等の粘土鉱物、ゼオライト、ハイドロタルサ
イト、及びハイドロカルマイト等のイオン交換体、並び
に、高分子エマルジョン等の内の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範囲で併用することが
可能である。
【００２０】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。
【００２１】実施例１ CaO原料、Al2O3原料、SiO2原料、及びLi2O原料を混合
し、電気炉を用い、1,600℃で溶融した溶融物を徐冷し
て得られたクリンカーを粉砕し、ブレーン値で3,500±2
00cm2/gに調整して表１に示すような組成のＣＡＳＬを
得た。ＣＡＳＬの組成比は化学分析により求めた。この
ＣＡＳＬ50重量部、無機硫酸塩50重量部、及び凝結調整
剤２重量部を配合してセメント混和材とし、結合材100
重量部中のセメント混和材を25重量部、結合材100重量
部に対して、減水剤１重量部を配合し、細骨材αを用い
て結合材／細骨材比＝１／２、水／結合材比＝40％で、
練り上がり温度20℃に調整したモルタルとし、このモル
タルの各材齢における圧縮強度を測定した。結果を表１
に併記する。また、このセメント組成物と細骨材βを使
用し、JIS A 5308に準じて膨張量を測定しアルカリ骨材
反応の試験を実施した。結果を表１に併記する。
【００２２】＜使用材料＞ CaO原料 ：和光純薬工業社製試薬１級炭酸カルシウム Al2O3原料 ：和光純薬工業社製試薬１級酸化アルミニウ
ム SiO2原料 ：和光純薬工業社製試薬１級ニ酸化珪素 Li2O原料 ：和光純薬工業社製試薬１級炭酸リチウム 無機硫酸塩：天然無水セッコウ 凝結調整剤：試薬１級のクエン酸40重量部と炭酸カリウ
ム60重量部の混合品 減水剤 ：ポリカルボン酸系減水剤 セメント ：電気化学工業社製普通ポルトランドセメン
ト 細骨材α ：豊浦産標準砂 細骨材β ：サヌカイト質輝石安山岩、溶解シリカ量75
0mmol/l、アルカリ濃度減少量200mmol/l、潜在的に有害 水 ：水道水
【００２３】＜測定方法＞ 圧縮強度 ：４×４×16cmの供試体を作製し、材齢１日
以後は、20℃、水中養生を行い、所定の材齢で測定。
【００２４】
【表１】
【００２５】実施例２ 1,600℃で溶融した溶融物を高圧空気法により急冷して
得られたクリンカーを粉砕したこと以外は実施例１と同
様に行った。結果を表２に併記する。
【００２６】
【表２】
【００２７】実施例３ CaO／Al2O3比が2.5、SiO2含有量が10重量％、Li2O含有
量が５重量％のＣＡＳＬを使用し、ＣＡＳＬと無機硫酸
塩の使用量を表３に示すように変化したこと以外は実施
例２と同様に行った。結果を表３に示す。
【００２８】
【表３】
【００２９】実施例４ CaO／Al2O3比が2.5、SiO2含有量が10重量％、Li2O含有
量が５重量％のＣＡＳＬを使用し、セメント混和材の使
用量をを表４に示すように変化したこと以外は実施例２
と同様に行った。結果を表４に示す。
【００３０】
【表４】
【００３１】実施例５ CaO原料、Al2O3原料、SiO2原料、及びLi2O原料として工
業用原料を使用し、CaO／Al2O3比が2.5、SiO2含有量が1
0重量％、Li2O含有量が５重量％のＣＡＳＬを使用し、
このＣＡＳＬ50重量部、無機硫酸塩50重量部、及び凝結
調整剤２重量部を配合してセメント混和材とし、結合材
100重量部中のセメント混和材を25重量部とし、各単位
量を、結合材450kg/m3、粗骨材1,066kg/m3、細骨材γ70
0kg/m3、及び水144kg/m3とし、練り上がり温度20℃に調
整したコンクリートとし、このコンクリートの各材齢に
おける圧縮強度を測定した。結果を表５に併記する。ま
た、比較のため市販の急硬材を用いた場合の強度測定結
果を併記する。
【００３２】＜使用材料＞ CaO原料 ：電気化学工業社製青海鉱山産石灰石 Al2O3原料 ：市販ボーキサイト SiO2原料 ：市販ケイ砂 Li2O原料 ：市販炭酸リチウム 細骨材γ ：新潟県姫川産川砂、５mm下 粗骨材 ：新潟県姫川産川砂利、Gmax=25mm 市販急硬材：市販品、主成分カルシウムアルミネート類
とセッコウ類
【００３３】＜測定方法＞ 圧縮強度 ：10φ×20cmの供試体を作製して測定。材齢
１日以後は20℃、水中養生を行った。
【００３４】
【表５】
【００３５】実施例６ CaO原料、Al2O3原料、B2O3原料、及びLi2O原料を混合し
てＣＡＢＬを得たこと以外は実施例１と同様に行った。
結果を表６に併記する。
【００３６】＜使用材料＞ B2O3原料 ：和光純薬工業社製試薬１級酸化ホウ素
【００３７】
【表６】
【００３８】実施例７ CaO原料、Al2O3原料、B2O3原料、及びLi2O原料を混合し
てＣＡＢＬを得たこと以外は実施例２と同様に行った。
結果を表７に併記する。
【００３９】
【表７】
【００４０】実施例８ CaO／Al2O3比が2.5、B2O3含有量が10重量％、Li2O含有
量が５重量％のＣＡＢＬを使用し、ＣＡＢＬと無機硫酸
塩の使用量を表３に示すように変化したこと以外は実施
例７と同様に行った。結果を表８に示す。
【００４１】
【表８】
【００４２】実施例９ CaO／Al2O3比が2.5、B2O3含有量が10重量％、Li2O含有
量が５重量％のＣＡＢＬを使用し、セメント混和材の使
用量を変化したこと以外は実施例７と同様に行った。結
果を表９に示す。
【００４３】
【表９】
【００４４】実施例１０ CaO原料、Al2O3原料、B2O3原料、及びLi2O原料として工
業用原料を使用し、CaO／Al2O3比が2.5、B2O3含有量が1
0重量％、Li2O含有量が５重量％のＣＡＢＬを使用し、
このＣＡＢＬ50重量部、無機硫酸塩50重量部、及び凝結
調整剤２重量部を配合してセメント混和材としたこと以
外は実施例５と同様に行った。結果を表１０に併記す
る。
【００４５】＜使用材料＞ B2O3原料 ：市販ホウ砂
【００４６】
【表１０】
【００４７】実施例１１ CaO原料、Al2O3原料、P2O5原料、及びLi2O原料を混合し
たこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表１１に
併記する。
【００４８】＜使用材料＞ P2O5原料 ：和光純薬工業社製試薬１級ピロリン酸カル
シウム
【００４９】
【表１１】
【００５０】実施例１２ CaO原料、Al2O3原料、P2O5原料、及びLi2O原料を混合し
てＣＡＰＬを得たこと以外は実施例２と同様に行った。
結果を表１２に併記する。
【００５１】
【表１２】
【００５２】実施例１３ CaO／Al2O3比が2.5、P2O5含有量が10重量％、Li2O含有
量が５重量％のＣＡＰＬを使用し、ＣＡＰＬと無機硫酸
塩の使用量を表１３に示すように変化したこと以外は実
施例１２と同様に行った。結果を表１３に示す。
【００５３】
【表１３】
【００５４】実施例１４ CaO／Al2O3比が2.5、P2O5含有量が10重量％、Li2O含有
量が５重量％のＣＡＰＬを使用し、セメント混和材の使
用量を変化したこと以外は実施例１２と同様に行った。
結果を表１４に示す。
【００５５】
【表１４】
【００５６】実施例１５ CaO原料、Al2O3原料、P2O5原料、及びLi2O原料として工
業用原料を使用し、CaO／Al2O3比が2.5、P2O5含有量が1
0重量％、Li2O含有量が５重量％のＣＡＰＬを使用し、
このＣＡＰＬ50重量部、無機硫酸塩50重量部、及び凝結
調整剤２重量部を配合してセメント混和材としたこと以
外は実施例５と同様に行った。結果を表１５に併記す
る。
【００５７】＜使用材料＞ P2O5原料 ：市販ピロリン酸カルシウム
【００５８】
【表１５】
【００５９】
【発明の効果】本発明のセメント混和材を使用すること
により、強度の発現性が良好で、アルカリ骨材反応抵抗
性に優れた急硬性セメントが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 //(Ｃ０４Ｂ 28/02 22:08 22:14 24:04 22:10 14:02） 103:12 103:22 103:30 103:60

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Li2O含有量が１〜15重量％である、CaO-
    Al2O3-SiO2-Li2O系物質、CaO-Al2O3-B2O3-Li2O系物質、
    及びCaO-Al2O3-P2O5-Li2O系物質からなる群より選ばれ
    た一種又は二種以上と、無機硫酸塩と、凝結調整剤とを
    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
    和材とを含有してなるセメント組成物。
JP2037995A 1995-02-08 1995-02-08 セメント混和材及びセメント組成物 Pending JPH08217502A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101272408B1 (ko) * 2008-02-14 2013-06-07 도꾜 다이가꾸 시멘트 혼화재, 이것을 포함하는 시멘트 조성물 및 콘크리트

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KR101272408B1 (ko) * 2008-02-14 2013-06-07 도꾜 다이가꾸 시멘트 혼화재, 이것을 포함하는 시멘트 조성물 및 콘크리트

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