JPS5842141B2 - ムシユウシユクセイセメントソセイブツ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は膨張性混和剤を含んでなる無収縮性セメント組
成物に関する。

セメントコンクリート硬化体にしばしば見られる亀裂は
、コンクリートの外観上の美感を害するばかりでなく、
その物理的性質、たとえば強度や耐久性を著るしく劣化
させる。

したがって、亀裂の発生をいかにして防止するかという
ことが、セメントコンクリートにとって重要な問題とさ
れている。

コンクリートはセメントの水利、セメント水和物の脱水
乾燥その他の理由によって、通常、１０×１０−２〜１
５Ｘ１０−２％程度の収縮率を有している。

この数置はコンクリートの種類によって変化するが、気
泡セメントコンクリートではその２〜３倍にも及ぶ収縮
率を示すことがある。

セメントコンクリートにおける亀裂は主としてこのコン
クリートの収縮に起因する。

コンクリートの収縮による亀裂発生の防止は、従来、た
とえばセメントコンクリート二次製品では多量の配筋に
よる拘束空間の狭隘化によって行なっていたが、必ずし
も十分な効果が得られていない。

特に大寸法の軽量気泡セメントコンクリート製品におい
ては、亀裂の防止は技術的に相当困難であった。

このような背景に基づいて、近時、膨張性混和剤が開発
され、実用に供されている。

膨張性混和剤には種々のものが知られているが、最も代
表的なものとして、セメントと共に水和させたときエト
リンガイト３ＣａＯ−Ａ１２０３・３ＣａＳＯ４３１Ｈ
２０を生成して膨張するカルシウムサルホアルミネート
系の混和剤と、水酸化カルシウムを生成して膨張する生
石灰系の混和剤とがある。

これらの膨張性混和剤を用いてコンクリートの亀裂の発
生を防止するには、コンクリートの収縮を膨張力によっ
て補償するのに十分な量の膨張性混和剤がセメント中に
添加されなければならない。

一般に、この添加量はセメント重量に対して１０％又は
それ以上と可成り多い。

膨張性混和剤それ自体はコンクリートの強度に対する寄
与が小さく、かつ自由膨張させるとコンクリート組織を
ルーズにするため、その添加量が多ければ多い程一般に
コンクリートの強度を低下させる。

したがって、本発明の目的は、セメントに対する少ない
膨張性混和剤の混合量で大きな膨張が得られかつ強度を
損わない無収縮性セメント組成物を提供することにある
。

このような目的にしたがって、本発明に係る無収縮性セ
メント組成物は、３ＣａＯ−８ｉＯ２を主成分とするセ
メントに対して、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３を主成分とするセ
メントを５〜３５重量パーセント及び膨張性混和剤を０
．５〜５重量パーセント及びＣａ （ＯＨ） ２ 換算
値で０．５〜１０重量パーセントのＣａＯ及び／又はＣ
ａ（ＯＨ）２ を含有させた点にある。

ここで、３ＣａＯ−８ｉ０２を主成分とするセメントと
は、たとえば普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルト
ランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強性
ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント及び
それらのクリンカー粉砕物、シリカセメント、フライア
ッシュセメントを指称する。

またＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３を主成物とするセメントとは、
例えばアルミナセメントを指称する。

さらに、本発明で使用できる膨張性混和剤としては、上
記したカルシウムサルボアルミネート系膨張性混和剤（
たとえば電気化学工業社製ｒｃｓＡＪ）及び特殊高温処
理をして水和膨張時期をセメント硬化時期と一致せしめ
た、ケイ酸カルシウム及びガラス質相を含む特殊生石灰
系膨張性混和剤（たとえば小野田セメント社製「エクス
パン」）があるＯ 本発明の無収縮性セメント組成物において、ＣａＯ−Ａ
ｌ２Ｏ３を主成分とするセメントの混合割合は、３Ｃａ
Ｏ−８ｉＯ２を主成分とするセメントに対して５〜３５
重量％、好ましくは１０〜２０重量％である。

この混合割合が３５重量％を越えるとコンクリートの長
期強度に悪影響を及ぼし、また５重量％未満では膨張力
に拮抗する強度を有するマトリックスを形成することが
困難である。

また、膨張性混和剤の混合割合は、３ＣａＯ・Ｓ ｉ０
２を主成分とするセメントに対して０．５〜５重量％、
好ましくは１〜３重量％である。

膨張性混和剤の混合割合には、コンクリートマトリック
スの収縮力を凌駕する程の膨張力が得られず本発明の目
的とする無収縮性が実現されない。

しかしながら５重量％を越えると過大な膨張に基づく弊
害が生ずる。

ポルトランドセメントには少量のセラコラが添加されて
いる。

このセラコラはセメントの水利の初期段階に、液相中に
溶けた３ＣａＯ−Ａ１２０３と反応して難溶性のエトリ
ンガイトを生成し、３ Ｃａ Ｏ−ｋｌ１２０ ａ水和
物の析出を抑える。

この間に、３ＣａＯ−８ｉＯ２の水和が進行し、液相中
からセラコラが消失した後、３ＣａＯ−８ｉＯ２水和物
組織内で残余の３ＣａＯ−Ａ１２０３や４ＣａＯ−Ａ１
２０３・Ｆｅ２Ｏ３の水和が進行する。

ところがセラコラが添加されていないポルトランドセメ
ントクリンカ−粉砕物を水和すると、３ Ｃａ ０−Ａ
ＩＪ ２０３の水和が急激に起こり、ポルトランドセメ
ントでは注水３〜４時間後に開始される３ＣａＯ−８ｉ
Ｏ２の水和反応は１５〜２４時間と著るしく遅延すると
同時にその水利反応も緩慢となる。

ポルトランドセメントに３ＣａＯ−Ａ１２０３その他の
カルシウムアルミネートを多量に添加したときも同様の
現象が起こる。

本発明の無収縮性セメント組成物は上記したセメントに
とって有害な水利反応を逆に積極的に応用するものであ
る。

即ち、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３を主成分とするセメント、例
えばアルミナセメントはＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３のほかにＣ
ａ０・２Ａ１２０３゜１２ＣａＯ・７Ａ１２０ｓ等のカ
ルシウムアルミネートを含有するので、これをポルトラ
ンドセメントと一緒に水和すると、ポルトランドセメン
ト中の３ＣａＯ−８ｉＯ２の水和が抑制され、長時間に
亘って不活性な状態に置かれる。

この時間は２０℃の温度で約２４時間、５０℃の温度で
約５時間である。

この間に進行する反応は主として膨張性混和剤とＣａＯ
−Ａｌ２Ｏ３，３ＣａＯ−Ａ１２０３等のカルシウムア
ルミネートの水和反応である。

したがって、膨張性混和剤による膨張を受けとめるマト
リックスはカルシウムアルミネート水和物だけであり、
僅かな膨張性混和剤の添加でも膨張量は大きくなる。

この際、マトリックスの強度が膨張に対してほとんど抵
抗性を示さないほど小さい場合には膨張効果は得られな
い。

本発明に係るセメント組成物中のＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３鉱
物はこの水和の初期の強度発現に大きく寄与する。

これに対して他のカルシウムアルミネートは強度に対す
る寄与が小さい。

即ち、３ＣａＯ−Ａ１２０３，１２Ｃａ０・７ ｋｌ！
２０ａは水利速度が速いが、強度の発現はＣａＯ−Ａ
ｌ２Ｏ３よりはるかに劣る。

またＣａＯ・２Ａ１２０３は強度面ではＣａＯ−Ａｌ２
Ｏ３と比肩しうるが、水利速度が遅いため、本発明の目
的の遠戚に対する寄与は小さい。

本発明のセメント組成物においてＣａＯ及び（又は）Ｃ
ａ（ＯＨ）２を然加することにより、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ
３の水和が促進され、セメント組成物の初期強度が一層
大きくなる。

この場合、ＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）２ の混合割合は３
ＣａＯ−８ｉＯ□を主成分とするセメントに対して０．
５〜１０重量％の範囲にすべきである。

０．５重量％未満の添加では目的とする十分な急結性が
得られず、また１０重量％を越えるとケイ石粉などを添
加してもなおコンクリート製品中の遊離アルカリの濃度
が高くなり、この結果白華などの好ましくない現象が起
こるからである。

本発明に係る無収縮性セメント組成物を使用してコンク
リート製品を製造する場合には、高圧下で蒸気養生を行
うことが望ましい。

これは、本発明のセメント組成物では３ＣａＯ−８ｉＯ
２の水和か抑えられるので、これを促進するためである
。

高圧蒸気養生を行う場合、常温における前養生時間は少
くとも１時間は必要である。

これは１時間以内ではＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３の水和による
強度の発現が未だ不十分なため、膨張性混和剤の膨張効
果が十分得られないからである。

しかしながら、２４時間以上前養生した後、高圧蒸気養
生するとコンクリート硬化体の強度が低下するので、避
けなければならない。

また、前養生温度は２０〜５０℃、高圧蒸気養生中の養
生温度は１５０〜２００℃の範囲内にあることが望まし
い。

なお、高圧蒸気養生を行うことによって、未反応の膨張
性混和剤や３ＣａＯ−８ｉＯ２の水和反応が促進される
と同時に、カルシウムアルミネート水和物の３ＣａＯ−
Ａ１２０３・６Ｈ２０への転移が行われ、３ＣａＯ−８
ｉＯ２水和物組織中に包摂される。

この結果、通常考えられているような３ＣａＯ−８ｉＯ
２水和物組織に基づく強度が後から生成する膨張性混和
剤水和物のルーズな組織によって害されるという欠点は
解消され、かつカルシウムアルミネート水和物の転移に
起因する強度の低下も回避される。

本発明の無収縮性セメント組成物では膨張性混和剤の使
用量は、ポルトランドセメントにのみ、膨張性混和剤を
混合するという従来の使用方法における使用量のおよそ
１０分の１ないし３分の１で足りる。

また本発明の無収縮性セメント組成物はＣａＯ・Ａｌ２
Ｏ３を主成分とするセメントを上限値近くまで含有させ
ることによって或はＣａＯやＣａ（ＯＨ）２含有量を多
くすることによって、早期強度が高くなるので、コンク
リート二次製品を製造する場合型枠の脱型を早く行うこ
とができ、この結果型枠性養生を一段と向上することが
できる。

さらに本発明の無収縮性セメント組成物は、従来特に収
縮率が大きいため大型部材の製造が困難とされていた気
泡セメントコンクリート製品の製造に対して、特に有効
に適用することができる。

以上のように、本発明の無収縮性セメント組成物はコン
クリート部材の製造に極めて有用であり、土木・建築分
野に大きく寄与するであろう。

なお、本発明の無収縮性セメント組成物を用いてコンク
リート製品を製造する場合、製品の機械的強度を一層高
めるため、或は増量のために種々の補強材料や増量材料
、たとえば鉱物繊維、有機繊維、シラスバルーン、パー
ライト、スラグ、フライアツシ等を添加することができ
る。

以下、本発明の実施例について説明する。

この実施例では、本発明の効果を顕著に示すため、最も
大きな収縮率を示しかつ収縮による弊害の大きい気泡コ
ンクリートを製造して行なった試験結果について述べる
。

なお、比較のため、本発明の無収縮性セメント組成物の
組成範囲外の組成物からつくった気泡コンクリートにつ
いても同様の試験を行なった。

第１表に示した組成を有するセメント組成物及び骨材を
ブレンダーで十分に混合した。

この混合物に所定量の水及びこの水に対して４重量％の
界面活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）
を加え、約２分間激しく撹拌した。

このようにして得られた気泡コンクリートスラリーを直
ちに型枠中に流し込み底形した。

なお、第１表のうち水酸化カルシウムを含有させたセメ
ント組成物から気泡コンクリートを製造する場合、混練
水に凝結遅延剤として水に対し０．３重量％のクエン酸
ナトリウムを溶解して用いた。

第１表のうち、水酸化カルシウムが添加されたセメント
組成物（実施例７を除く）は、全て１０分以内に凝結硬
化を終了し、約３０分後には脱型可能な強度を示した。

脱型後、ばちに供試体を４０℃の水中に８時間保持した
。

なお、実施例６及び水酸化カルシウムが添加されないセ
メント組成物からつくった気泡コンクリートは、成形３
０分後では未だ十分な強度が得られなかったので、型枠
ごと同様の条件で養生を行なった後、脱型された。

次いで、全供試体をオートクレーブ中で１８０℃１０気
圧の下で８時間養生した。

このようにして製造された気泡コンクリート供試体につ
いて長さ変化、強度及び気乾比重を測定した。

長さ変化試験はＪＩＳ Ａ１１２５、強度試験はＪＩ
Ｓ Ａ１１１４の方法に準じて行なった。

なお、長さ変化、の糸長は、全て凝結終了時の長さとし
た。

得られた試験の結果を第２表に示した。

第２表の結果から、本発明の無収縮性セメント組成物は
、これを使って気泡コンクリートとした場合にも膨張を
示しており、したがってコンクリ１−トの収縮性が大き
く改善されることがわかる。

また、本発明の無収縮性セメント組成物は比較例の組成
物と比べていずれも高い強度を有している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １３ＣａＯ−８ｉＯ２を主成分とするセメント、ＣａＯ
   −Ａｌ２Ｏ３を主成分とするセメント、膨張性混和剤、
   及びＣａＯ及び／又はＣａ （ＯＨ） ２ を含んで
   なるセメント組成物であって、前記組成物が３ＣａＯ−
   ８ＩＯ２を主成分とするセメント成分に対して （イ）ＣａＯ−Ａ１２０３を主成分とするセメント成分
   を５〜３５重量パーセント、 （ロ）膨張性混和剤成分を０．５〜５重量パーセント、
   （ハ）ＣａＯ及び／又はＣａ（ＯＨ）２ の成分を０．
   ５〜１０重量パーセント（Ｃａ（ＯＨ）２換算値）、含
   有することを特徴とする無収縮性セメント組成物。