JPS59152250A - ポルトランドセメントの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポルトランドセメントの製造方法に関す。更に
詳しく云えば、本発明は改良された性質、例えば防水性
、圧縮強度、引張り強度、耐久性、包装保管性、ワーカ
ビリティー（ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ）等の改良された
ポルトランドセメントの製造方法に関する。

ポルトランドセメントはケイ酸カルシウムを水硬性主鉱
物とする最も普通に用いられているセメントでありコン
クリートの主材料として建設材料等種々の用途に用いら
れている。

本発明者は、このようなポルトランドセメントの性質、
例えば防水性、圧縮強度、引張り強度、耐久性、包装保
管性、ワーカビリティー等を改良すべく種々研究を重ね
た結果、ポルトランドセメントのクリンカーを粉砕した
粉末に疏水性物質であるアスファルトの微粒子膜を形成
させた後に、好ましくは粒径６０ｍｐ以下のカーぎンブ
ラックを加えて均一に混合させることにより上記の如き
改良された性質を有するポルトランドセメントを得、さ
らに上記の場合、セメント粉末にアスファルトの微粒子
膜を形成させる前又は後に石膏を加えることにより、上
記と同様又は以上の性質を得ることができることを見出
し、本発明を達成した。

すなわち、本発明の第１の態様は、ポルトランドセメン
トのクルンカーを粉砕して得たセメント粉末に軟化点が
３０〜９０℃のアスファルトをセメントの０．１〜５重
量％混合し、１００〜１８０℃に加熱しながら攪拌して
セメント粉末の表面にアスファルトの微粒子膜を形成さ
せ、次いで、常温に冷却しながら、該混合物にセメント
の０．１〜５重量％のカーゼンブラックヲ均一に混合す
ることを特徴とするポルトランドセメントの製造方法で
あり、本発明の第２態様はポルトランドセメントのクリ
ンカーを粉砕して得たセメント粉末に軟化点が３０〜９
０℃のアスファルトをセメントの０．１〜５重量％混合
し、１００〜１８０℃に加熱しながら攪拌してセメント
粉末の表面にアスファルト微粒子膜を形成させ、次いで
常温に冷却しながら、該混合物にセメントの０．１〜５
重量％の石膏とセメントの０．１〜５重量％のカーゼン
ブラックとを均一に混合することを特徴とするポルトラ
ンドセメントの製造方法であり、また本発明の第３の態
様は、ポルトランドセメントのクリンカーにセメントの
０．１〜５重量％の石膏を加えで粉砕して得たセメント
粉末に、軟化点が６０〜９０℃のアスファルトをセメン
トの０．１〜５重量％混合し、１００〜１２６℃の加熱
しつつ攪拌してセメント粉末の表面にアスファルトの微
粒子膜を形成させ、次いで常温に冷却しながらセメント
の０．１〜５重量％のカー鱈？ンブラックを均一に混合
することを特徴とするポルトランドセメントの製造方法
である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の特長の１つはセメント又はセメントと石膏との
混合物の粉末の各粒子の周囲にアスファルトの微粒子膜
を形成させる。疏水性物質であるアスファルトは熱可塑
性を有するため軟化点有する固体になる特徴がある。本
発明ではこのようなアスファルトの熱可塑性を利用して
セメント各粒子の周囲にアスファルトの微粒子膜を形成
させる。

すなわち、スチーム加熱器の如き加熱装置と攪拌装置を
設けた容器にセメント粉末を入れた後に、セメントの０
．１〜５重量％に相当するアスファルトをその軟化点以
上に加熱して容器中のセメント粉末と混オロし、容器の
温度を約１００〜１８０℃に保ちながら攪拌するとセメ
ント粉末の各粒子の周囲に微細なアスファルトの皮膜が
形成される。ここで使用するアスファルトとしては、軟
化点が６０〜９０℃の範囲のストレー）（又はｉｗ）ア
スファルト、ブローンアスファルト、ポリマー添加によ
り改質されたアスファルト等が挙げられる。

この工程を終了した後に、加熱を中止し、上記混合物を
常温になるように自然冷却しながら、好ましくは粒径６
０ｔｎμ以下のカーゼンブラックをセメントの０．１〜
１０重量％、好ましくは０．１〜５重景％加えて攪拌し
均一に混合する。

なお、本発明においては、上記の方法において凝結遅緩
剤（・ｒｅｔａｒｄｅｒ）として石膏を加えることがで
き、セメント粉末にアスファルトの微粒子膜を形成させ
た後に加えてもよく、また、セメントのタリンカーに石
膏を加えたものを粉砕し、これにアスファルトの微粒子
膜を形成させてもよい。いずれの場合も、石膏の量はセ
メントの０．１〜５重量％が適当である。また、セメン
トと石膏の粉末にアスファルトの微粒子膜を形成する場
合には、両者を攪拌する温度が高過ぎると石膏が脱水す
るので、やや温度を低くする必要があり、容器温度を９
０〜１２６℃に保ちながら攪拌する。

本発明において石膏を用いない場合には前記のアスファ
ルトが凝結遅緩剤の役をなすが、この場合には平価性の
？ルトランドセメントが得られる。

本発明により得られたセメントは普通のポルトランドセ
メントと同様に水と骨材を用いてコンクＩＪ　−トやモ
ルタル施工をするが、例えば約２８日程度の一定の養生
期間が過ぎると例えば約１５に４／６１程度の高い水圧
にも透水しない防水性を有するようになる。この原理及
び本発明によるセメントの特徴は次の通りである。

普通のポルトランドセメントを使用してコンクリートを
作る際にはワーカビリティー子良くするためにセメント
の水利に実際必要な情以上の水を使用する。従って、水
和硬化した後にコンクリートの中には相当量の毛管空隙
が生じて透水の原因になる。ならに、コンクリートの練
り混ぜの際に混入した空気によってできる空隙やブリー
ジング（ｂｌｅｅｃｌｊ−ｎｇ）によって生ずる空隙が
連続的につながると透水の原因になる。

ところが、本発明によるセメントを用いたコンクリート
は微細なアスファルト粒子膜の累積層によって囲まれて
いると共に相当量の微細な（例えば６０ｍμ以下の）カ
ーゼンブラック粒子が入っているので、これらがコンク
リート中に生ずる空隙の一部を埋めるが、又は空隙の囲
りを疏水性硬化物（アスファルト、カーゼンブラック、
及びセメントが主体）で包み、空隙の連続によって起る
透水を防止している。

第１図は普通のポルトランドセメントを使用して作った
コンクＩＪ−）（１）及び後記する実施例１により得ら
れた本発明によるポルトランドセメントを使用して作っ
たコンクリート（１１）の空隙率測定（ｐｏｒｏｓｉｔ
ｙ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）曲線であって、コン
クリート（ＩＩ）の空隙率がコンクリ−１）の空隙率に
比して著しく小さいことが示されている。

即ち、本発明によるポルトランドセメントを使用して作
ったコンクリートは、アスファルトとカーＩンブラック
によって高い水密性を有しており、高水準の防水作用を
示す。

また、普通のポルトランドセメントを使用してコンクリ
ートを作る際、水和硬化中又は硬化後に乾燥や温度の変
化などによってひび割れが生じ、これが連続的につなが
ると透水の原因となる。しかしながら、本発明によるセ
メントを使用してコンクリートを作ると、このセメント
の各粒子を包んでいた微細なアスファルト膜がコンクリ
ート中に無数のアスファルト累積層を作るようになる。

水和熱やその他の原因でコンクリートの温度が上昇する
と、コンクリート中のアスファルトが感温性に富むため
熱の一部を吸収して軟化し、温度が下ると再び硬くなり
温度をある程度調節するので、温度変化によるひび割れ
を防ぐ役割をする。

また、本発明によるセメントを使用したコンクリートは
疏水性物質であるアスファルトの累積層に包まれている
ばかりでなく、アスファルトとカーゼンブラックがコン
クリート中の空隙を埋めて水蜜性を高くするので、水分
の出入が不自由になり、乾燥によるひび割れの発生を防
止することができる。従って、コンクリート中のひび割
れによる透水の原因を防ぐことができる。このことは、
電子顕微鏡写真によっても確認されており、普通のポル
トランドセメントを使用したコンクリートを乾燥した場
合、ひび割れの数が多く且つ長して相互に連結している
ので透水を生ずるが、本発明によるセメントを使用した
コンクリートはひび割れが生じてもその数は上記の場合
に較べて少なく且つ短かく、相互連結することができな
いので透水を生じない。

普通のセメントを使用してコンクリートを作る際ブリー
ジングによって骨材又は水平鉄筋の下に水際が生じこれ
が空隙やひび割れの原因になって透水するようになる。

本発明によるセメントを使用したコンクリートもブリー
ジングを起こすが、このセメントはセメント粉末よりは
るかに微細が力−ゼンブラックの微粒子が相当量入って
いるので分散性の改善によるワーカビリテ（ｉＥ良くな
り、ブリージング発生率が少くなる。たとえブリーリン
グによって空隙が生じたとしてもアスファルトとカーゼ
ンブラックの微粒子によって埋まるのでブリージングに
よる透水はありえない。

普通のポルトランドセメントを使用してコンクリートを
作る場合水密コンクリートを作るためには水セメント比
を小さくしなければならないが水セメント比を小さくす
ると、ワーカビリティーが悪くなるので減水剤を使用し
なければならない。

本発明によるセメントを使用してコンクリートを作る場
合、セメント中に入っているカーダンブラックは、その
粒径がセメントの粒径よりはるかに少さい６０ｍμ以下
であるばかりでなく、比重が非常に軽くて（ポルトラン
ドセメントの比重は約３．２、カーゼンブラックの比重
は約１．８）分散性を良くするほかに顔料としての色々
な特性のためワーカ−ビリディ−５良くなる。それで、
水セメン］・比を４５にし、スランプ値を１８６ｎ〜８
ｃｔｎの範囲で減水剤無しにコンクリートを作ってもワ
ーカビリティー良いため安全な防水工事ができる。この
ワーカビリテ不の改善は本発明によるセメントの工事現
場の施工性と防水の安全率を遥かに向上させる。

本発明者は水セメント比６０〜４５、スランプ値１８箇
〜８６ｎの範囲内で普通のポルトランドセメントを使用
するコンクリート仕方書にもとすいてコンクリート供試
体を数十個作シ、常温で２８日間養生して透水試験を行
った結果、１５Ｋｔ／ｉという高い水圧下でさえも透水
するものは１つもなかった。又コンクリート供試体を作
るとき１回で積め込めないで２４時間の間隙をおいて３
度にわたって積め込み、２８日間常温下で養生した後透
水試験をした結果、これも１５Ｋｆ／６Ｉという高い圧
力下で１週間放置しても１滴の水も透水しなかった。こ
れらの実験結果は本発明によるセメントを使用したコン
クリートは、普通のセメントで作ったコンクリートには
人っていない。

アスファルトの微粒子膜とカーゼンブラックが人ってお
如これらが示す特性のためにコンクリートの水密性を向
上させ透水要因を除去したばかりでなく、ワーカビリテ
ィーの改善によるコンクリートの施工性と防水の安定性
が向上していることを立証している。

本発明によるセメントを使用したコンクリートの圧縮強
度は実験の結果によれば、養生期間約２８日進の初期強
度は普通のポートランドセメントを使用したコンクリー
トより約４〜６％低いが４０日以後の後期強度はむしろ
１５％程度高い。この理由は本発明によるセメントを使
用したコンクリートの養生初期にはセメント中のアスフ
ァルトが発生する水和熱の一部を吸収して軟化するだめ
硬化速度を遅くシ、従って、圧縮強度が弱いが養生期間
が長くなるにつれてこの作用が弱くなり、水密性が高く
なるので、後期強度が強くなると考えられる。実験の結
果引っ張り強さもアスファルトの付着性や水蜜性のため
向」ニし普通のセメントに比して弱５〜６％強い。

本発明によるセメントを使用して作ったコンクリートの
耐久性は、普通のポルトランドセメントを使用して作っ
たコンクリートより優れている。普通のセメントを使用
したコンクリートは内部に発生した空隙やひび割れのた
めに透水するので、炭酸ガスや亜硫酸ガスのこの濃厚な
空気又はこれらのガスを含む水の侵入によって、その表
面は勿論、内部迄中性化することがある。

いったん中性化が進行するとコンクリート内部にある鉄
筋は腐蝕してぼりちょうするので、コンクリートは破懐
されるに至る。本発明によるセメントを使用したコンク
リートは疏水性物質であるアスファルトが無数の微粒子
膜を作って囲んでいるばかりでなく、化学的に安定なカ
ーボンブラックによって高い水密性を維持しているので
、上述の有害ガスやガスのとけこんだ水が侵入すること
ができない。又コンクリート中の鉄筋の表面は水和熱に
よって軟化されたアスファルトの皮膜によって囲まれて
いるので鉄筋の防蝕には優れた性能を示す。鉄筋付着力
の実験結果普通のセメントを使ったコンクリートより約
３０〜５０％高い結果が得られたことけ、この理論を支
えている。このように本発明によるセメントは耐久性に
おいても優れた性能を有している。

普通ポルトランドセメントは吸水性が高いので紙袋に包
装して保管中に空気中の水分を吸収して、自ら硬化し使
用し得なくなる。本発明による七メンＨｄセメントの各
粒子の表面に疏水性物質であるアスファルトの微粒子膜
が形成されているので、長期間の包装保管が可能である
。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

実施例　１ ポルトランドセメントのクリンカーを粉砕した粉末を攪
拌機をそなえた加熱式の容器内に入れセメント重量の０
．１〜５％のアスファルト（軟化点３０〜９０℃範囲）
を軟化点以上に加熱して液状にして容器内のセメントと
混合し、容器の温度を９０〜１３０℃に保持しながら約
１時間攪拌すると、セメント粉末の各粒子の表面にアス
ファルトの微粒子膜が形成される。アスファルトの微粒
子膜が形成されたのを確めるために加工が終った装置内
のセメント粉末の一部をランダムに取り、ビーカー内の
水の表面に投げたとき各セメント粒子の１００％が沈降
しないで、水の表面に浮べばこの工程が終ったとする。

水の表面に浮んでいるセメント粉末も激しく攪拌すると
やがて水を吸収して沈降するに至る。

セメントの各粒子にアスファルト皮膜を作る工程が終っ
たらセメントの温度を常温になる迄、自然冷却しながら
セメント重量の０１〜５％の石膏とやはりセメント重量
の０．１〜５％のカーボンブラック（粒径６０ｍμ以下
）を装置内のセメントに混合し、約３０分間攪拌すると
セメント内にカーボンブラックが均一に混合された防水
性の良いポルトランドセメントが得られる。

実施例　２ ポルトランドセメントのクリンカーに石膏を加えて粉砕
したセメント粉末の各粒子に、加熱温度９０〜１２６℃
（１２６℃以上の温度に加熱すると石膏が脱水するので
好ましくない）の下で、実施例１と同様な方法でアスフ
ァルト皮膜の形成がセメントと石膏の合計に対して９７
％以上になるようにアスファルト皮膜を作る工程と、カ
ーボンブラックを均一に混合する工程を実施すると、防
水性の良いポルトランドセメントが得られる。

実施例　３ ポルトランドセメントのクリンカーを粉砕したセメント
粉末の各粒子の表面に、実施例１と同様な方法で、アス
ファルト皮膜の形成がセメントの９７％以上になるよう
なアスファルト皮膜を作る工程とカーボンブラックを均
一に混合する工程を実施し、堅硬性で防水性の良いポル
トランドセメントが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンクリートの空隙率測定曲線であって、■は
普通のポルトランドセメントを使用して作ったコンクリ
ート、■は本発明によるポルトランドセメントを使用し
て作ったコンクリートに関する曲線である。 代理人　弁理士（８１０７） 佐々木清隆（他３名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ポルトランドセメントのクリンカーを粉砕して得た
   セメント粉末に軟化点が３０〜９０℃のアスファルトを
   セメントの０．１〜５重量％に混合し、１００−１８０
   ℃に加熱しながら攪拌してセメント粉末の表面にアスフ
   ァルトの微粒子膜を形成させ、次いで常温に冷却しなが
   ら、該混合物にセメントの０．１〜５重量％のカージン
   ブラックを均一に混合することを特徴とするポルトラン
   ドセメントの製造方法。 ２）ポルトランドセメントのクリンカーを粉砕して得た
   セメント粉末に軟化点が６０〜９０℃のアスファルトを
   セメントの０．１〜５重量％混合し、１００〜１８０℃
   に加熱しながら攪拌してセメント粉末の表面にアスファ
   ル）［粒子膜を形成させ、次いで常温に冷却しながら、
   該混合物にセメントの０，１〜５重量％の石膏とセメン
   トの０．１〜５重量％のカーぎンブラックとを均一に混
   合することを特徴とするポルトランドセメントの製造方
   法。 ３）ポルトランドセメントのクリンカーにセメントの０
   ．１〜５重量％の石膏を加えて粉砕して得たセメント粉
   末に、軟化点が３０〜９０℃のアスファルトをセメント
   の０．１〜５重量％混合し、１００〜１２６℃に加熱し
   つつ攪拌してセメント粉末の表面にアスファルトの微粒
   子膜を形成させ、次いで、常温に冷却しながらセメント
   の０，１〜５重量％のカージンブラックを均一に混合す
   ることを特徴とするポルトランドセメントの製造方法。