JPH1160298A

JPH1160298A - セメント混和材及びセメント組成物

Info

Publication number: JPH1160298A
Application number: JP9224712A
Authority: JP
Inventors: Minoru Morioka; 実盛岡; Kazuhide Iwanami; 和英岩波; Noriyuki Arano; 憲之荒野
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【課題】土木・建築分野において使用され、優れた流
動性や初期強度発現性を有するセメント混和材及びセメ
ント組成物を提供すること。【解決手段】 90％粒径が30μｍ以下の球形化炭酸カル
シウムを含有してなるセメント混和材であり、さらに、
粉砕助剤、減水剤、及び凝結促進剤からなる群より選ば
れた一種又は二種以上を含有してなるセメント混和材、
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
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】

【従来の技術とその課題】近年、セメントクリンカーの
焼成時に発生する大量の炭酸ガスが地球環境悪化の面か
ら問題視されるようになっている。そのため、セメント
クリンカーの焼成量を低減できることから、炭酸カルシ
ウムを主成分とする石灰石粉末を混合したフィラーセメ
ントが注目されるようになり、セメント混和材としての
炭酸カルシウムのニーズは今後益々高まっていくことが
予想される。

【０００３】一方、大型施工に際して、人員の確保が難
しい状況にあることから、施工の省力化を目的として、
締め固めを必要としない高流動コンクリートが脚光を浴
びており、微粉末化された炭酸カルシウムのセメントへ
の混和が流動性や材料分離抵抗性の向上をもたらすこと
から、この炭酸カルシウム微粉末を混和したセメントの
高流動コンクリートへの適用が提案された（特開平 5−
319889号公報）。しかしながら、従来の炭酸カルシウム
微粉末は、炭酸カルシウム微粉末のみでは充分な流動
性や材料分離抵抗性が付与できず、高炉スラグやシリカ
ヒュームなどの併用が必要であった、炭酸カルシウム
微粉末はカサが大きくなるため取扱いが不便である、
粒子が互いに凝集してしまい分散性が悪い、及び炭酸
カルシウム微粉末を多量に混和したセメントを使用する
と初期の強度発現性が低下するなどの課題があった。

【０００４】本発明者は、種々努力を重ねた結果、特定
の炭酸カルシウムを主体とするセメント混和材を使用す
ることによって、流動性の向上が図れ、さらに、凝結促
進剤を含有させることによって初期強度を高めることが
可能であることを知見し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、90％粒
径が30μｍ以下の球形化炭酸カルシウムを含有してなる
セメント混和材であり、さらに、粉砕助剤、減水剤、及
び凝結促進剤からなる群より選ばれた一種又は二種以上
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。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００７】本発明で使用する球形化炭酸カルシウム
（以下球形炭カルという）は、90％粒径が30μｍ以下
で、球形化した炭酸カルシウムであれば特に限定される
ものではなく、例えば、石灰石等の炭酸カルシウム物質
を粉砕機によって粉砕したものや、沈殿法によって合成
したものなどが挙げられ、そのまま、粉状で使用するよ
り、スラリー状で使用することがカサ容積の低減や粉末
粒子の凝集抑制の面から好ましい。ここで、90％粒径と
は、体積累計粒度分布において、微粉から累積して90％
に達した粒子の粒径を示すもので、Ｄ₉₀と通常示され、
例えば、日機装社製粒度分布計「Microtrac 」で測定し
た体積累計粒度分布などから特定できる。

【０００８】炭酸カルシウム物質を粉砕機によって粉砕
する場合の粉砕機の種類は特に限定されるものではない
が、例えば、ボールミル、ロッドミル、振動ミル、タワ
ーミル、チューブミル、ローラーミル、及びジェットミ
ル等が使用可能である。また、乾式粉砕又は湿式粉砕の
いずれの方法でも製造可能であるが、粒度コントロー
ルが容易であること、粉砕後にスラリーが得られるこ
とからカサ容積が小さいこと、及び製造工程を簡略化
できるので製造コストが削減できること等から、ボール
ミルを使用して湿式粉砕したものが好ましい。この場
合、粉砕媒体として使用されるボールは、炭酸カルシウ
ムとの比重差が小さいものが好ましく、石灰石を使用す
ることがより好ましい。炭酸カルシウムとの比重差が大
きい場合は、得られる炭酸カルシウムの形状が球形化し
にくくなるばかりか、粉砕効率が著しく低下する場合が
ある。沈殿法によって球形炭カルを得る方法としては、
水酸化カルシウムスラリーに炭酸ガスを吹き込む方法や
溶解性カルシウム塩と溶解性炭酸塩とを水の存在下で反
応させる方法などがある。本発明ではいずれの方法によ
って得られた球形炭カルも使用可能であるが、安価であ
ることから、粉砕によって得られた球形炭カルの使用が
好ましい。

【０００９】本発明でいう球形化とは、粒子表面の角が
取れ、粒子形状の球形の度合いが増大することを意味す
る。球形化の度合いは、真円度で表すことができる。こ
こで、真円度とは、（粒子の投影面積）／（粒子の投影
周囲長と同一周囲長を持つ円の面積）で表せるものであ
る。真円度の測定方法は特に限定されるものではない
が、例えば、顕微鏡写真から粒子の投影面積と粒子の投
影周囲長とを測定し、各々（Ａ）と（ＰＭ）とし、粒子
の投影周囲長と同一周囲長を持つ円の半径を（ｒ）とす
ると、ＰＭ＝２πｒ・・・・・（１）であり、粒子の投影周囲長と同一周囲長を持つ円の面積
を（Ｂ）とすると、Ｂ＝πｒ² ・・・・・（２）である。（１）式を変形すると、ｒ＝ＰＭ／２π・・・・・（３）となるから、（２）式に（３）式を代入すると、Ｂ＝π×（ＰＭ／２π）²・・・・・（４）となり、真円度＝Ａ／Ｂ＝Ａ×４π／（ＰＭ）²とな
る。測定する粒子は、粉末の粒度分布を代表するよう
に、サンプリングを行う。測定粒子の数が多い程、測定
値の信頼性は増すが、測定時間も考慮すると、通常、10
0個程度の粒子の平均値で表すことが好ましい。これら
の測定は、例えば、日本電子社製走査型電子顕微鏡「Ｊ
ＳＭ−Ｔ200 」型、日本アビオニクス社製画像解析装置
などで行うことが可能であり、走査型顕微鏡や実体顕微
鏡などで得られる各粒子の投影図を画像解析することに
よって真円度を求めることが可能である。本発明の球形
炭カルの真円度は 0.8以上が好ましい。

【００１０】球形炭カルの粒度は、90％粒径が30μｍ以
下であり、10μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好
ましい。90％粒径が30μｍを超えると充分な流動性や材
料分離抵抗性が得られない場合がある。

【００１１】球形炭カルの使用量は特に限定されるもの
ではないが、粉末状、スラリー状ともに固形分で、セメ
ント 100重量部に対して、１〜30重量部が好ましく、３
〜15重量部がより好ましい。１重量部未満では材料分離
低減性が充分でなく、30重量部を越えると強度発現性が
悪化する場合がある。また、スラリーで使用する場合の
球形炭カルの使用量は、セメント混和材 100重量部中、
50〜80重量部が好ましく、60〜70重量部がより好まし
い。50重量部未満では混和量が充分でなく本発明の効果
が得られない場合があり、80重量部を超えるとスラリー
の粘度が高くなり、取扱いが困難になる場合がある。

【００１２】水の使用量は特に限定されるものではない
が、セメント混和材 100重量部に対して、20〜50重量部
が好ましく、30〜40重量部がより好ましい。20重量部未
満ではスラリーの粘度が高くなり、取扱いが困難になる
場合があり、50重量部を越えると本発明の効果が充分に
得られない場合がある。

【００１３】本発明で使用する粉砕助剤は、球形炭カル
を粉砕する際に添加し、粉砕効率を向上するもので、特
に限定されるものではないが、例えば、グリセリン、グ
リセロール、グリコール、ジエチレングリコール、ジエ
タノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロ
パノールアミン、ジアルカノールアミノメチルフェノー
ル、ヒドロキシアルキルヒドラジン、グルコヘプトン
酸、メチロール化グリコールウリル、フェノール、イノ
ジトール、グリセリン酢酸エステル、及びターシャルブ
チル酢酸等が挙げられ、これらの一種又は二種以上が使
用可能である。粉砕助剤の含有量は、通常、セメント混
和材 100重量部中、 0.0001 〜１重量部であり、0.001
〜0.1 重量部が好ましい。 0.0001 重量部未満では粉砕
効率の向上が顕著でなく、１重量部を超えて使用しても
さらなる効果の向上が期待できない。

【００１４】本発明で使用する減水剤は、セメント混和
材中の球形炭カルの含有量を高める効果や、水／セメン
ト比を低減する効果を付与するために添加されるもので
あり、特に限定されるものではない。本発明でいう減水
剤とは、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能Ａ
Ｅ減水剤、及び流動化剤を総称するものであり、これら
は大別して、ナフタレン系、メラミン系、ポリカルボン
酸系、及びアミノスルホン酸系等に分類される。その具
体例としては、ナフタレン系として、花王社製商品名
「マイティ2000WH」、電気化学工業社製「デンカFT-50
0」や「デンカFT-80」などが、メラミン系として、昭和
電工社製商品名「メルメントF-10」や日本シーカ社製商
品名「シーカメント 1000H」などが、ポリカルボン酸系
として、デンカグレース社製商品名「ダーレックススー
パー 200」、エヌエムビー社製商品名「レオビルドSP-8
HS」、及び竹本油脂社製商品名「チューポール HP-11」
等が、並びに、アミノスルホ酸系として、藤沢薬品工業
社製商品名「パリック FP-100U」等が挙げられる。その
他、日本ゼオン社、神戸材料社、福井化学工業社、及び
第一工業製薬社等各社より同様の減水剤が市販されてい
る。減水剤の使用量は特に限定されるものではないが、
通常、セメント混和材 100重量部中、 0.1〜５重量部の
範囲が好ましく、１〜３重量部の範囲がより好ましい。
0.1重量部未満では水／セメント比の低減効果が充分で
なく、５重量部を超えるとスラリーが均一化しない場合
がある。

【００１５】本発明で使用する凝結促進剤は、強度増進
効果をもたらすものであり、特に限定されるものではな
いが、例えば、塩化カルシウムや塩化アルミニウムなど
の塩化物、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、及び硫酸ア
ルミニウム等の硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸
カリウム、及びチオ硫酸カルシウム等のチオ硫酸塩、炭
酸ナトリウム、炭酸カリウム、及び炭酸リチウム等の炭
酸塩、アルミン酸ナトリウムやアルミン酸カリウムなど
のアルミン酸塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、及び
硝酸カルシウム等の硝酸塩、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸
カリウム、及び亜硝酸カルシウム等の亜硝酸塩、ミョウ
バン類、塩基性炭酸マグネシウム、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、
及び水酸化アルミニウム等の水酸化物、チオシアン酸ナ
トリウム、チオシアン酸カリウム、及びチオシアン酸カ
ルシウム等のチオシアン酸塩、ギ酸、乳酸、及び酢酸又
はそれらの塩、並びに、8-ヒドロキシキノリン等が挙げ
られ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能であ
る。凝結促進剤の使用量は特に限定されるものではない
が、通常、セメント混和材100重量部中、10重量部以下
が好ましい。10重量部を超えるとセメント混和材の粘性
が増大し、取扱いが困難になる場合がある。

【００１６】本発明のセメント混和材の使用量は、セメ
ント 100重量部に対して、２〜60重量部が好ましく、５
〜30重量部がより好ましい。２重量部未満では本発明の
効果が充分に得られない場合があり、60重量部を超える
と強度発現性が悪くなる場合がある。

【００１７】ここでセメントとしては、通常市販されて
いる普通、早強、中庸熱、及び超早強等の各種ポルトラ
ンドセメント、これらポルトランドセメントにフライア
ッシュ、高炉スラグ、又はシリカを混合した各種混合セ
メントなどが挙げられる。また、アルミナセメントやビ
ーライトセメントなども、本発明では同様に使用可能で
ある。

【００１８】本発明では、さらに、クエン酸、リンゴ
酸、及びグルコン酸又はそれらの塩等の凝結遅延剤、セ
メント膨張材、セメント急硬材、ベントナイトやモンモ
リロナイト等の粘土、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、増粘
剤、防凍剤、防錆剤、並びに、繊維状物質等の一種又は
二種以上の混和材を併用することが可能である。

【００１９】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。

【００２０】実施例１セメント混和材 100重量部中、球形炭カル65重量部、
表１に示す粉砕助剤Ａ、減水剤イ、及び凝結促進剤ａ、
並びに、水からなるセメント混和材を、セメント 100重
量部に対して、15重量部使用し、セメント／砂比＝１／
２、水／セメント比＝35％のモルタルを調製した。調製
したモルタルの流動性をテーブルフロー値により、ま
た、硬化後の物性を圧縮強度の測定から評価した。結果
を表１に併記する。比較のため、球形炭カルを使用しな
い場合も同様に行った。結果を表１に併記する。

【００２１】＜使用材料＞セメント：電気化学工業社製普通ポルトランドセメン
ト砂：標準砂、ＩＳＯ６７９準拠球形炭カル：石灰石の湿式粉砕品、90％粒径10μｍ粉砕助剤Ａ：トリイソプロパノールアミン、試薬１級減水剤イ：竹本油脂社製「チューポール HP-11」、ポ
リカルボン酸系凝結促進剤ａ：チオシアン酸カルシウム、試薬１級

【００２２】＜測定方法＞テーブルフロー：JIS R 5201に準じて測定圧縮強度：４×４×16cmの供試体を作製し、JIS A 11
08に準じて測定

【００２３】

【表１】

【００２４】実施例２セメント混和材 100重量部中、表２に示す球形炭カル
、粉砕助剤Ａ0.01重量部、減水剤イ２重量部、凝結促
進剤ａ５重量部、及び水からなるセメント混和材を使用
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。

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例３セメント混和材 100重量部中、表３に示す90％粒径の球
形炭カルを40重量部、粉砕助剤Ａ0.01重量部、減水剤イ
２重量部、凝結促進剤ａ５重量部、及び水からなるセメ
ント混和材を使用したこと以外は実施例１と同様に行っ
た。なお、比較のため、球形化処理されていない市販の
炭酸カルシウムを用いた場合についても同様に行った。
結果を表３に併記する。

【００２７】＜使用材料＞球形炭カル：石灰石の湿式粉砕品、90％粒径40μｍ球形炭カル：石灰石の湿式粉砕品、90％粒径30μｍ球形炭カル：石灰石の湿式粉砕品、90％粒径５μｍ球形炭カル：市販の炭酸カルシウム粉砕品、90％粒径
10μｍ、非球形化

【００２８】

【表３】

【００２９】実施例４セメント混和材 100重量部中の球形炭カル65重量部
と、表４に示す粉砕助剤とを含有するようにしたこと以
外は実施例１と同様に行った。結果を表４に併記する。

【００３０】＜使用材料＞粉砕助剤Ｂ：トリエタノールアミン、試薬１級粉砕助剤Ｃ：ジエチレングリコール、試薬１級粉砕助剤Ｄ：ターシャルブチル酢酸、試薬１級粉砕助剤Ｅ：グリセリン、試薬１級

【００３１】

【表４】

【００３２】実施例５セメント混和材 100重量部中の球形炭カル65重量部、
表５に示す減水剤を使用したこと以外は実施例１と同様
に行った。結果を表５に併記する。

【００３３】＜使用材料＞減水剤ロ：花王社製「マイティ2000WH」、ナフタレン
系減水剤ハ：日本シーカ社製「シーカメント 1000H」、
メラミン系減水剤ニ：藤沢薬品工業社製「パリック FP-100U」、
アミノスルホン酸系

【００３４】

【表５】

【００３５】実施例６セメント混和材 100重量部中の球形炭カル65重量部、
表６に示す凝結促進剤を使用し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＞凝結促進剤ｂ：ギ酸カルシウム、試薬１級凝結促進剤ｃ：硫酸アルミニウム、試薬１級凝結促進剤ｄ：チオ硫酸ナトリウム、試薬１級凝結促進剤ｅ：8-ヒドロキシキノリン、試薬１級凝結促進剤ｆ：アルミン酸ナトリウム、試薬１級

【００３７】

【表６】

【００３８】実施例７セメント混和材 100重量部中の球形炭カルが50重量
部、粉砕助剤Ａが 0.01重量部、減水剤イが２重量部、
及び凝結促進剤ａが５重量部であるセメント混和材を使
用し、セメント 100重量部に対するセメント混和材の使
用量を表７に示すように変化したこと以外は実施例１と
同様に行った。結果を表７に併記する。

【００３９】

【表７】

【００４０】

【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、優れた流動性や初期強度発現性を有するセメン
ト組成物が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 90％粒径が30μｍ以下の球形化炭酸カル
シウムを含有してなるセメント混和材。
【請求項２】粉砕助剤、減水剤、及び凝結促進剤から
なる群より選ばれた一種又は二種以上を含有してなる請
求項１記載のセメント混和材。
【請求項３】セメントと請求項１又は２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。