JPH0952746A - 混合セメントの刺激材及び混合セメント組成物 - Google Patents

混合セメントの刺激材及び混合セメント組成物

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JPH0952746A JP21062695A JP21062695A JPH0952746A JP H0952746 A JPH0952746 A JP H0952746A JP 21062695 A JP21062695 A JP 21062695A JP 21062695 A JP21062695 A JP 21062695A JP H0952746 A JPH0952746 A JP H0952746A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 主に、土木・建築業界において使用され、初
期の強度発現性が良好で中性化抑制効果が大である混合
セメント組成物とすることができる混合セメントの刺激
材を提供すること。 【解決手段】 CaO原料とCaSO4原料とを含有する配合物
を熱処理して生成するもので、遊離石灰と無水セッコウ
とを有効成分とする鉱物群からなり、かつ、ブレーン値
3,000cm2/g以上で、平均粒径20μm以下であることを特
徴とする混合セメントの刺激材を、さらに無機硫酸塩を
含有してなる該刺激材を、そして、セメントと該混合セ
メントの刺激材とを含有する混合セメント組成物を構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に、土木・建築
業界において使用される混合セメントの刺激材及びそれ
を用いた混合セメント組成物に関する。
【0002】
【従来技術とその課題】近年、地球の環境保護問題が大
きくクローズアップされており、セメント分野において
も環境保護に関連して様々な試みが検討されている。例
えば、セメントクリンカーの製造過程において排気され
る炭酸ガスは地球を温暖化へと導き、自然環境のつりあ
いを大きく崩す原因であることが問題視されている。
【0003】このような問題に対して、セメント分野で
は、製造するセメントクリンカーの使用量を抑えること
ができることから、高炉スラグ、フライアッシュ、及び
シリカフューム等の産業廃棄物を混合した混合セメント
に注目している。高炉スラグ、フライアッシュ、及びシ
リカフューム等の産業廃棄物は、潜在水硬性を有してお
り、セメントの水和過程で生成する水酸化カルシウムと
反応し、強度発現性やセメント硬化体の緻密化に寄与す
ることが知られている。ここで、セメント硬化体とは、
セメントペースト、モルタル、又はコンクリートの硬化
体を総称するものである。ところが、これら潜在水硬性
物質を混合した混合セメントは、普通ポルトランドセメ
ントに比較し、初期の強度発現性が乏しく、また、セメ
ント硬化体組織が緻密化しにくいことから炭酸化反応も
著しく速いという課題があった。
【0004】このような混合セメントの課題を解決する
ために、水酸化カルシウム生成量の多い早強ポルトラン
ドセメントを刺激材料として、高炉セメントB種の強度
を増進させる方法が提案された(安永、中村、鍬崎、第4
9回セメント技術大会講演集、p108〜113 1995年)。しか
しながら、この方法では、強度発現性やセメント硬化体
の緻密化の効果が充分でなく、また、高炉スラグの含有
率を50重量%程度までしか増加させることができないた
め、セメントクリンカー量を低減することができず、55
重量%を越える含有率になると、強度発現性が低下して
しまうという課題があった。
【0005】本発明者は、これらの課題を解消するため
に、鋭意努力を重ねた結果、特定の混合セメントの刺激
材を使用することにより、初期の強度発現性が改善され
るだけでなく、セメント硬化体の組織を緻密化し、炭酸
化反応を著しく抑制することができるとの知見を得て本
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、CaO原
料とCaSO4原料とを含有する配合物を熱処理して生成す
るもので、遊離石灰と無水セッコウとを有効成分とする
鉱物群からなり、かつ、ブレーン値3,000cm2/g以上で、
平均粒径20μm以下であることを特徴とする、また、無
水セッコウが混合セメントの刺激材中、10〜50重量%で
あることを特徴とする混合セメントの刺激材であり、さ
らに、無機硫酸塩を含有してなる該混合セメントの刺激
材であり、セメントと該混合セメントの刺激材とを含有
してなる混合セメント組成物である。
【0007】以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【0008】本発明で使用する混合セメントの刺激材
(以下本刺激材という)は、CaO原料とCaSO4原料とを含有
する配合物を熱処理して生成するものであり、遊離石灰
と無水セッコウとを有効成分とする鉱物群からなる熱処
理生成物であり、石灰と無水セッコウとを単に混合した
ものとは異なるものである。単に混合したものでは本発
明の効果は得られない。本刺激材の原料は純度やコスト
により任意に選択されうるものであり、特に限定される
ものではないが、例えば、CaO原料として石灰石や消石
灰などのCaCO3質やCa(OH)2質などが、CaSO4原料として
無水セッコウ、半水セッコウ、及び二水セッコウ等が挙
げられる。各原料中に存在するAl2O3、SiO2、Fe2O3、Mg
O、TiO2、及びCaF2等の不純物の存在は、本発明の目的
を実質的に阻害しない範囲では特に限定されるものでは
ない。
【0009】本発明における原料は、熱処理生成物中の
有効成分である無水セッコウが10〜50重量%になるよう
に配合することが好ましく、20〜40重量%になるように
配合することがより好ましい。この範囲外では充分な中
性化抑制効果が得られない場合がある。
【0010】本発明では、熱処理温度は特に限定される
ものではないが、通常、1,100〜1,600℃程度が好まし
い。原料の混合方法は特に限定されるものではなく、通
常の方法が可能である。本刺激材を製造する熱処理方法
としては特に限定されるものではなく、例えば、ロータ
リーキルンによる焼成法等がある。
【0011】本刺激材の粒度は、通常、ブレーン値3,00
0cm2/g以上で、平均粒径20μm以下であり、ブレーン値
4,000cm2/g以上で、平均粒径15μm以下が好ましく、ブ
レーン値5,000cm2/g以上で、平均粒径10μm以下がより
好ましい。ブレーン値3,000cm2/g未満で、平均粒径20μ
m超では本刺激材を用いたセメント硬化体が膨張性を呈
し、充分な強度発現性や中性化抑制効果が得られない場
合がある。
【0012】本刺激材の使用量は、セメントと本刺激材
からなる結合材100重量部中、1〜7重量部が好まし
く、2〜5重量部がより好ましい。1重量部未満では使
用する効果が充分でなく、7重量部を越えると本刺激材
を使用したセメント硬化体が膨張性を呈し、充分な強度
発現性や中性化抑制効果が得られない場合がある。
【0013】本発明では、本刺激材と無機硫酸塩とを併
用することにより、本発明の効果をより顕著にすること
が可能である。
【0014】ここで無機硫酸塩とは特に限定されるもの
ではないが、例えば、無水セッコウ、半水セッコウ、及
び二水セッコウ等のセッコウ類、硫酸ナトリウムや硫酸
カリウムなどのアルカリ金属硫酸塩、硫酸アルミニウ
ム、硫酸マグネシウム、並びに、ミョウバン類等が挙げ
られ、本発明の効果が顕著であることから、また、経済
性の面から、セッコウ類の使用が好ましく、特に、無水
セッコウの使用がより好ましい。無機硫酸塩の粒度は、
通常、ブレーン値3,000cm2/g以上が好ましく、ブレーン
値5,000cm2/g以上がより好ましい。3,000cm2/g未満では
充分な強度発現性が得られない場合がある。無機硫酸塩
の使用量は特に限定されるものではないが、本刺激材と
無機硫酸塩との混合物100重量部中、5〜80重量部が好
ましく、10〜60重量部がより好ましい。5重量部未満で
は強度増進効果が得られない場合があり、80重量部を越
えると充分な中性化効果が得られない場合や長期耐久性
が低下する場合がある。
【0015】本刺激材と無機硫酸塩との混合物の使用量
は、セメントとこの混合物からなる結合材100重量部
中、1〜7重量部が好ましく、2〜5重量部がより好ま
しい。1重量部未満では使用する効果が充分でなく、7
重量部を越えると本刺激材を使用したセメント硬化体が
膨張性を呈し、充分な強度発現性や中性化抑制効果が得
られない場合がある。
【0016】また、本刺激材と無機硫酸塩との混合物の
使用量は、セメントとこの混合物からなる結合材100重
量部中、1〜10重量部が好ましく、3〜7重量部がより
好ましい。1重量部未満では使用する効果が充分でな
く、10重量部を越えると本刺激材を使用したセメント硬
化体が膨張性を呈し、充分な強度発現性や中性化抑制効
果が得られない場合がある。
【0017】本発明では、セメントと本刺激材に、さら
に、必要に応じ無機硫酸塩に、水を混合してセメント混
練物を作製する。本発明のセメント混練物を製造する際
に使用する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、混合方法は、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。
【0018】本発明で使用する水の量は特に限定される
ものではなく、通常の使用量、例えば、水/結合材比で
25〜100%程度の範囲であり、30〜60%程度が好まし
く、40〜50%程度がより好ましい。25%程度未満では作
業性が低下する場合があり、100%程度を越えると充分
な強度発現性や中性化抑制効果が得られない場合があ
る。
【0019】本発明では、本刺激材や本発明の混合セメ
ント組成物の他に、必要に応じて、減水剤、AE剤、A
E減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、凝結調整
剤、セメント急硬材、砂や砂利などの骨材、水酸化カル
シウム等のアルカリ性物質、並びに、炭酸カルシウム等
の無機粉末等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 熱処理生成物のCaO/CaSO4重量比が70/30となるように
CaO原料とCaSO4原料とを配合し、ロータリーキルンを用
い、最高温度1,300℃の条件で熱処理して得られたクリ
ンカーを表1に示すように粉砕し、各種本刺激材を得
た。本刺激材を粉末X線回折法により同定し、遊離石灰
と無水セッコウとを有効成分とする鉱物群から構成され
ていることを確認した。また、本刺激材の組成は、JIS
R 5202に従って、CaOとSO3量を分析し、さらに、SO3
をCaSO4に換算して求めた。各種本刺激材を、セメント
αと本刺激材からなる結合材100重量部中、3重量部配
合し、結合材単位量380kg/m3、水/結合材比50%、細骨
材率45%としたコンクリートを調製し、圧縮強度の測定
と促進中性化試験を実施した。結果を表1に併記する。
【0022】<使用材料> CaO原料 :電気化学工業社青海鉱山産石灰石粉末 CaSO4原料 :新秋田化成社製無水セッコウ セメントα:電気化学工業社製高炉セメントB種 細骨材 :新潟県姫川産、比重2.63 粗骨材 :新潟県姫川産、比重2.67、Gmax=20mm 水 :水道水
【0023】<測定方法> 圧縮強度 :10φ×20cmの供試体を作製し、JIS A 1108
に準じて測定 促進中性化試験:10φ×20cmの供試体を作製し、7日間
20℃の水中養生後、30℃湿度60%、炭酸ガス濃度7%の
環境試験室内で3ヵ月養生し、供試体内部への中性化深
さを供試体断面にフェノールフタレインを塗布し測定
【0024】
【表1】
【0025】実施例2 CaO原料とCaSO4原料とを熱処理生成物が表2に示す値に
なるように配合し、ロータリーキルンを用い、最高温度
1,300℃の条件で熱処理して得られたクリンカーを粉砕
し、ブレーン値4,000±200cm2/g、平均粒径10μm以下
に調整して各種本刺激材を得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】<使用材料> 本刺激材a:CaO/CaSO4(重量比)=100/ 0 本刺激材b:CaO/CaSO4(重量比)= 90/10 本刺激材c:CaO/CaSO4(重量比)= 80/20 本刺激材d:CaO/CaSO4(重量比)= 70/30 本刺激材e:CaO/CaSO4(重量比)= 60/40 本刺激材f:CaO/CaSO4(重量比)= 50/50
【0027】
【表2】
【0028】実施例3 本刺激材dを、結合材100重量部中、表3に示すように
配合したこと以外は実施例2と同様に行った。結果を表
3に併記する。
【0029】
【表3】
【0030】実施例4 セメントと、結合材100重量部中3重量部の本刺激材d
とを使用し、セメントの種類を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。比較のため、
遊離石灰と無水セッコウを別々に焼成、粉砕し、これを
混合後のCaO/CaSO4重量比が70/30となるように配合し
て刺激材を調製して同様に実験した。結果を表4に併記
する。
【0031】<使用材料> セメントβ:秩父小野田セメント社製フライアッシュセ
メントB種 遊離石灰 :試薬1級の炭酸カルシウムを1,000℃で焼
成し、ブレーン値4,000cm 2/gに粉砕したもの 無水セッコウ:試薬1級の二水セッコウを1,000℃で焼
成し、ブレーン値4,000cm 2/gに粉砕したもの
【0032】
【表4】
【0033】実施例5 本刺激材dと無機硫酸塩からなる混合物100重量部中、
表5に示す量の無機硫酸塩を使用し、セメントαと混合
物からなる結合材100重量部中、混合物を5重量部配合
したこと以外は実施例2と同様に行った。結果を表5に
併記する。
【0034】<使用材料> 無機硫酸塩:天然無水セッコウ、ブレーン値5,530cm2/g
【0035】
【表5】
【0036】実施例6 本刺激材dと無機硫酸塩との混合物100重量部中、無機
硫酸塩を30重量部配合した混合物を用い、セメントと混
合物からなる結合材100重量部中の混合物の使用量を表
6に示すように変化したこと以外は実施例5と同様に行
った。結果を表6に併記する。
【0037】
【表6】
【0038】実施例7 セメントの種類を変化したこと以外は実施例5と同様に
行った。結果を表7に示した。
【0039】
【表7】
【0040】
【発明の効果】本発明の混合セメントの刺激材を使用す
ることにより、初期の強度発現性が良好となり、しか
も、中性化抑制効果が大である混合セメント組成物とす
ることができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CaO原料とCaSO4原料とを含有する配合物
    を熱処理して生成するもので、遊離石灰と無水セッコウ
    とを有効成分とする鉱物群からなり、かつ、ブレーン値
    3,000cm2/g以上で、平均粒径20μm以下であることを特
    徴とする混合セメントの刺激材。
  2. 【請求項2】 無水セッコウが、混合セメントの刺激材
    中、10〜50重量%であることを特徴とする請求項1記載
    の混合セメントの刺激材。
  3. 【請求項3】 無機硫酸塩とを含有してなることを特徴
    とする請求項1又は2記載の混合セメントの刺激材。
  4. 【請求項4】 セメントと、請求項1〜3のうちの1項
    記載の混合セメントの刺激材とを含有してなることを特
    徴とする混合セメント組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001039748A (ja) * 1999-07-26 2001-02-13 Taiheiyo Cement Corp 早強性セメント混和材およびこれを含むコンクリートならびにコンクリート製品

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