JPS6252158A - 水硬性セメント組成物およびセメント成型体の製造方法 - Google Patents

水硬性セメント組成物およびセメント成型体の製造方法

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JPS6252158A
JPS6252158A JP19340585A JP19340585A JPS6252158A JP S6252158 A JPS6252158 A JP S6252158A JP 19340585 A JP19340585 A JP 19340585A JP 19340585 A JP19340585 A JP 19340585A JP S6252158 A JPS6252158 A JP S6252158A
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JP
Japan
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weight
parts
cement
curing
silica
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JP19340585A
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輝彦 石井
和行 畑
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セメント成型体を急速高温養生によって極め
て短時間(1〜3時間)で製造する方法およびそれに用
いる水硬性セメント組成物に関するものである。セメン
ト成型体としては、石綿セメント板、パルプセメント板
、木毛セメント板、木片セメント板、GRC、セメント
瓦、モルタル板、テラゾーブロック、コンクリート板ミ
コンクリートパイル、ヒユーム管、U字溝、コンクリー
トブロック、テトラポット、コンクリート枕木、ALC
等の土木、建築用のセメント、モルタル、コンクリート
製品があげられる。
〔従来の技術〕
製品により異なるが、従来、セメント成型体を製造する
には、ポルトランドセメント、水及び骨材を調合して混
練りし、型枠に充填後、常温(通常の気温)で2〜4時
間前養生する。ついで、水蒸気を用いて、11〜33で
7時間の速度で、60〜70℃まで昇温し、該養生温度
を4〜8時間保持した後に蒸気を止め、6〜12時間の
自然冷却を持って脱型している〔特開昭55−2025
2号、特開昭57−22151号、特公昭57−178
71号公報、日曹マスタービルダーズ■の技術資料AL
−001“蒸気養生−ACI 517委員会報告”、1
965年8月刊〕。
従来の方法では、セメント成型体の生産サイクルは1〜
3サイクル/日である。生産時間を牟に短縮したのでは
コンクリートは十分に硬化しない。
また、従来の養生条件よりも、前養生時間を短縮し、昇
温速度及び養生温度を上昇させると、セメント成型体に
は膨張、発泡及び亀裂が発生し、健全な製品が得られな
い。
かかる従来の蒸気養生法の成形サイクルが長いという欠
点を改良する目的で、普通ポルトランドセメントに早強
セメント、即ち、カルシウムアルミネート、石灰と石膏
の混和物を5重量%以上、必要により炭酸ソーダと有機
酸(例えばグルコン酸、クエン酸、酒石酸あるいはこれ
らのNa、にの塩)および発泡剤であるアルミニウム粉
、水、細骨材を配合した水硬性セメント配合物を、型枠
に打設し、1〜2時間前養生後、高温高圧蒸気養生(昇
温温度80℃/時間、180℃、10気圧)もしくは常
圧蒸気養生(昇温温度40℃/時間、60℃、1気圧)
し、次いで室温まで4〜5時間かけて冷却して脱型し、
脱型直後の圧縮強度が82〜90#/−の軽量セメント
成型品を製造する方法が提案された(特開昭50−11
0420号公報)。
この方法は、水硬性セメント配合物を型枠に打設後の昇
温速度を速めることにより、成形サイクルを短縮させる
ものであるが、依然として相当時間の前養生が必要であ
り、また、蒸気養生後、脱型する迄の放冷時間に5〜6
時間要するので、未だ成形サイクルの十分な短縮とは言
えない。
本発明者等は、先に、セメント混和剤を種々検討し、前
養生の必要性の有無、蒸気養生後の放冷の必要性の有無
を検討したところ、特定の硫酸塩をセメント混和剤とし
て用いる場合は開放式型枠でも、前養生を必要とせず、
成型後直ちに昇温速度40℃/時間以上、かつ、養生温
度80℃以上の急速高温養生を行うことができ、これに
よって、養生時間1〜3時間で欠点のない健全なセメン
ト成型体が得られ、生産サイクルは10サイクル/日以
上可能であることを見い出し、先に、水硬性セメントに
対して、リチウム、アルミニウム、カリウム、タリウム
の硫酸塩およびそれらの金属を含む硫酸複塩の1種また
は2種以上を0.1〜20重量%の割合で添加した水硬
性セメント配合物を成型後、高温養生することを特徴と
するセメント成型体の製造方法を出願した(特願昭58
−125571号)。
〔発明が解決しようとしている問題点〕本発明はこの先
願において、型枠への打設が容易で、かつ、圧縮強度、
外観に優れるセメン、ト成型体を与える水硬性セメント
組成物を見い出したもので、前記硫酸塩の他に、特定の
他の混和剤を併用することにより、水硬性セメント組成
物が打設作業に適した流動性を保つ時間を必要十分に長
くすることを可能ならしめるものである。
〔発明の構成、問題点を解決するための手段〕本発明の
第1は、セメント100重量部、細骨材O重量部〜適量
、粗骨材O重量部〜適量、水滴量および下記の組成割合
の混和剤2〜20重量部(a)、アルミニウムの硫酸塩
またはアルミニウムの硫酸複塩の1種または2種以上の
硫酸塩1重量部 (b)、ナフタレンスルホン酸カルシウム・ホルマリン
縮合物またはメラミン樹月iスルホン酸カルシウム・ホ
ルマリン縮合物 01〜1重量部 (c)1粒径か1〜50ミクロンの赤倉ポゾラン、粒径
が5ミクロン以下であり、Al2O3・3SiO2、Z
r5iO,、けいそう±、ベントナイト、珪砂、カオリ
ン、CaSiダスト、シリカ7ユーム、Na2O8in
、 の中より選ばれたシリカ系化合物粒子      
     0〜5重量部の割合で配合された水硬性セメ
ント組成物を提供するものである。
本発明の第2は、セメント100重量部、細骨材O重量
部〜適量、粗骨材0重量部〜適量、水滴量および下記の
組成割合の混和剤2〜20重量部(a)、アルミニウム
の硫酸塩またはアルミニウムの硫酸複塩の1種または2
種以上の硫酸塩1重量部 (b)、ナフタレンスルホン酸カルシウムホルマリン縮
合物またはメラミン樹脂スルホン酸カルシウムホルマリ
ン縮合物  0.1〜1重量部(c)6粒径が1〜SO
ミクロンの赤倉ポゾラン、粒径が5ミクロン以下であり
、At、O8・3SiO2、ZrSiO4、けいそう土
、ベントナイト、珪砂、カオリン、CaS+ ダスト、
シリカフューム、Na 20− S j 02の中より
選ばれたシリカ系化合物粒子           0
〜5重量部の割合で配合された水硬性セメント組成物を
型枠に打設し、これを80〜110℃の温度で高温養生
することを特徴とするセメント成型体の製造方法を提供
するものである。
(セメント) 本発明の実施において、水硬性セメントとしては、普通
ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中
庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメ
ント、白色ポルトランドセメント、高炉セメントシリカ
セメント、フライアッシュセメント等が挙げられるr (細骨材) 細骨材としては川砂、砕砂、珪砂、人工@量砂等が挙げ
られ、これらはセメン)100重量部に対し、O重量部
〜適量、モルタル、コンクリート製品の場合には100
〜300重量部の割合で用いる。粗骨材としては川砂利
、砕石が一般であり、モルタル成型品を得る場合は配合
されていないが、コンクリート成型品を製造する場合は
200〜400重量部の割合で、また、細骨材率が27
〜45重量%となる割合で一般に利用きれる。
(混和剤) 次にセメント混和剤成分について述べる。
(al成分の硫酸塩としては、Mの硫酸塩、これらの複
塩、例えばNH,At5O,等があげられる。これらの
硫酸塩や硫酸複塩は、無水物あるいは有水物、例えばA
A、 (SO,)3−14〜18H20のいずれの形で
も使用でき、粉末状あるいは水溶液としても使用できる
次に、セメント配合物の流動性を改良する(bl成分の
減水剤としては、ナフタレンスルホン酸カルシウム・ホ
ルマリン縮合物またはメラミン樹脂スルホン酸カルシウ
ム・ホルマリン縮合物である。
ナフタレンスルホン酸カルシウム・ホルマリン縮合物に
ついては、ナフタレンスルホン酸カルシウム単独縮合物
に限られるものではなく、ナフタレン、アルキルナフタ
レン、ビフェニル、アントラセン等の多環芳香族化合物
のスルホン酸カルシウムホルマリン縮合物でもよい。
(cl成分のAl2O3・3SiO2、ZrSiO4、
けいそう土、ベントナイト、けい砂、カオリン、(::
a3 i ダスト、赤倉ボラゾン、Na2O・SiO2
、シリカフュームのシリカ系化合物の粉末は、セメント
成型品の圧縮強度の向上、外観(平滑性)の向上に寄与
する。
シリカフュームは、シリコンやフェロシリコンを製練す
る過程で電気炉から排出されるフユーム(煙霧、極微細
粒子)を捕集したもので、別名マイクロシリカと呼ばれ
るもので、比表面積が約20万〜30万d/yであり、
平均粒径が約0.1μmである。このシリカフュームの
主生産国はアメリカ、ソ連、ノルウェー、日本等であり
、例えばノルウェー産のものの化学成分は下記の様であ
る。
SiO□90.0〜96.0%、Al2O30.3〜3
.0%Fe2030.2〜0.8%、MgO−0,5〜
1.5%cao    o、i 〜0.5%、Na2O
0−2〜0.7%に20   0.4〜1.0チ、CO
,5〜2.7チS     O,1〜0.4%、LOI
   0.7〜2.8%また、Na、2O・SiO2 
は、JIS規格の篩200メツシュ通過のものが用いら
れる。
混和剤の配合組成は、(al成分の硫酸塩1重量部に対
し、(b)成分の減水剤が0.1〜1重1部、(c)成
分のシリカ系化合物粉末を0〜5重量部、好ましくは0
.1〜3重量部の割合で用いる。また、混和剤は、化メ
ン)100重量部に対し、2〜20重量部、好ましくは
3〜10重量部の割合で用いる。
混和剤の多量の使用は得られるセメント成型品の機械的
強度を低下させるので好ましくない。
これら混和剤の他に、セメント組成物に樹脂充填剤、顔
料、空気連行剤(AE剤)、増粘剤等を必要により配合
できる。
AE剤は従来コンクリートの空気量を増加させるので、
これまで高温養生には好ましくないと考えられていたが
、本発明の前記特定の硫酸塩や硫酸複塩と併用するとき
には、セメント成型体の表面及び内部組織に発泡や膨張
が見られず、良好な表面性状及び組織構造が得られた。
これは、養生初期の段階で骨格が形成され、該骨格が膨
張抑制方向に働くので、AE剤で連行された空気の熱膨
張が生じないものと推測される。いずれにせよ、本発明
方法では、AE剤を膨張現象の恐れなく使用でき、AE
剤本来の作用効果を充分に発揮きせることかできるので
、耐凍結融解性を向上きせることができる。
(セメント成型体の製造) 本発明の水硬性セメント組成物は、常温養生で硬化させ
ても、高速遠心成型してセメント成型体を製造してもよ
いが、成型サイクルの面からは、80℃以上の温度で急
速高温養生して成型する方法が好ましい。
即ち、水硬性セメントと、特定の硫酸塩や硫酸複塩、ナ
フタレンスルホン酸カルシウム−ホルマリン縮合物又は
メラミン樹脂スルホン酸カルシウム・ホルマリン縮合物
、特定のシリカ系化合物粒子に水及び骨材(砂等の細骨
材と砂利や砕石等の粗骨材の一方又は双方)、更に必要
により他の促進剤、遅延剤、減水剤等の混和剤を添加し
て混線すし、型枠に投入充填(打設)し、次いで40℃
/時間以上で80℃以上に昇温し、との水硬性セメント
配合物を1〜3時間、大気圧下に80℃以上の温度で急
速高温養生する。
打設後、常温で前置時間(前養生)を取っても    
   。
よいが、セメント成型体の生産サイクルを増すため、打
設終了後前養生なしに直ちに急速な昇温か行われる。昇
温速度は40℃/時間以上、好ましくF160〜120
℃/時間がよく、また、この速度範囲では得られるセメ
ント成型品に何等の悪影響も生じない。養生温度は80
℃以上の高温、好ましくは90〜110℃の高温を15
〜60分間保持すればよい。100℃を越える高温養生
を行うときは、気密性のある養生装置が必要である。
例えば成型体をシートで包み、加圧されたスチームを通
過すれば100℃を越える高温養生ができる。
高温養生のための加熱媒体としては、一般の蒸気養生に
用いられている高温加圧水蒸気が適している。その他の
加熱養生方法、例えば電気養生、電熱養生、高周波養生
や加熱空気養生、赤外線加熱養生も何等の支障なく使用
できる。
セメント成型体は上記の高温養生後、直ちに脱型づれ、
全ての製造工程が終了する。養生の熱効率を上げるため
には、多少(10分〜2時間)の自然放冷(シーキング
)を行えば効果的である。
このようにして、養生時間1〜3時間で得られたセメン
ト成型体(セメ、ント、モルタルあるいはコンクリート
製品)は製品の表面およ、び内部組織に膨張、発泡、亀
裂等の欠点がなく、必要十分な脱型強度(100〜20
0Ay/α)があ炒、脱型後の強度の増進も通常の蒸気
養生製品と同等である。
本発明の実施において、(al成分の硫酸塩や硫酸複塩
が、水硬性セメント配合物の急速高温養生において、該
セメント配合物の膨張、発泡、亀裂を抑止して硬化を促
進する作用をなしているものと思われる。
〔発明の効果〕
本発明の方法によれば、水硬性セメント配合物の流動性
が優れるので型枠への打設が容易であり、また極めて短
時間に脱型直後の圧縮強度として110#/a+1以上
が得られ、表面が平滑なセメント成型品を大気圧下で開
放式型枠を用いて製造できる利点を有する。また、本発
明法では従来の高温高圧養生法のように大きな蒸気圧を
隔室内に確保する必要がないので、養生用設備に格別の
圧力保持手段を付する必要が全くなく、従来の常圧蒸気
養生設備をそのまま使用することができる。型枠も設備
及び運転コストの高い閉鎖式型枠を使用する必要がなく
、通常の開放式型枠をそのまま使用することができる。
即ち、本発明によれば、急速高温養生を膨張現象の危惧
なく安全に行なえるので、早期強度発現や養生時間の短
縮、生産サイクルの増大という課題を、型枠や養生用装
置の設備費や運転コストの過大な増大を招かずに容易に
達成できるのでありまた、成型体自体の品質面において
も、比較的大きい細孔半径における細孔容積を少なくし
たり、耐凍結融解性を向上させたり、中性化を抑制する
等の改善効果があるのである。
次に、混和剤の種類、添加量を種々変更して、水硬性セ
メント配合物を蒸気養生した本発明の実施例を、第1表
乃至第2表に整理して示す。
実施例1 普通ポlj トラノドセメント100重量部、標準砂2
00重量部、水45重量部に表1に示す混和剤を同表に
示す割合で配合してセメント配合物を調製した。
セメント配合物のフロー値が110!以上であるうちに
これらセメント配合物を開放式鋼製型枠内に充填し、振
動を型枠に与えて脱泡後、30℃より100℃まで1時
間かけて昇温を行ない、100℃で蒸気養生を60分行
なった後、蒸気を止め、直にモルタル成型品を脱型し、
その圧縮強度(JIS  R5201−1977)及び
外観を調べた。外観の判定は、成型体全体につめて膨張
、発泡、亀裂の有無、大小、数を肉眼観察して行なった
外観:優れる一完全硬化。
なお、用すたノルウェー等のシリカフュームの粒径は0
.01〜0.2μであり、組成は、次のとおりである。
Sin、   89.06%、  Ca0   0.2
9%Fe0   1.89%、  Aj’2030.7
7%に20   0.67 %、  Na2030.4
1%C1,3係、  S     O,14%灼熱  
 2.60チ、 実施例2 ノルウェー産シリカフュームの代シに表2に示すシリカ
系化合物粉末を用いる他は、実施例工のJf63と同様
にして同表に示す物性のセメント成型体を得た。
なお、コンクリートセメント組成は次の様である0 ポルトランドセメント     100重量部標準砂 
    1831 砕    石             339  I
水                    45  
1AJz(So、)、1118)i、0    6 z
す7タレンスルホン酸カルシウム・ホルマリン縮合物1
.5重量部 シリカ系化合物粉末        21(以下余白)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)、セメント100重量部、細骨材0重量部〜適量、
    粗骨材0重量部〜適量、水適量および下記の組成割合の
    混和剤2〜20重量部 (a)、アルミニウムの硫酸塩またはアルミニウムの硫
    酸複塩の1種または2種以上の硫酸 塩1重量部 (b)、ナフタレンスルホン酸カルシウムホルマリン縮
    合物またはメラミン樹脂スルホン酸 カルシウムホルマリン縮合物 0.1〜1重量部 (c)、粒径が1〜50ミクロンの赤倉ポゾラン、粒径
    が5ミクロン以下であり、Al_2O_3・3SiO_
    2、ZrSiO_4、けいそう土、ベントナイト、珪砂
    、カオリン、CaSiダスト、シリカフューム、Na_
    2O・SiO_2の中より選ばれたシリカ系化合物粒子
    0〜5重量部 の割合で配合された水硬性セメント組成物。 2)、セメント100重量部、細骨材0重量部〜適量、
    粗骨材0重量部〜適量、水適量および下記の組成割合の
    混和剤2〜20重量部 (a)、アルミニウムの硫酸塩またはアルミニウムの硫
    酸複塩の1種または2種以上の硫酸 塩1重量部 (b)、ナフタレンスルホン酸カルシウム・ホルマリン
    縮合物またはメラミン樹脂スルホン 酸カルシウム・ホルマリン縮合物 0.1〜1重量部 (c)、粒径が1〜50ミクロンの赤倉ポゾラン、粒径
    が5ミクロン以下であり、Al_2O_3・3SiO_
    2、ZrSiO_4、けいそう土、ベントナイト、珪砂
    、カオリン、CaSiダスト、シリカフューム、Na_
    2O・SiO_2の中より選ばれたシリカ系化合物粒子
    0〜5重量部 の割合で配合された水硬性セメント組成物を型枠に打設
    し、これを80〜110℃の温度で高温養生することを
    特徴とするセメント成型体の製造方法。 3)、水硬性セメント組成物を型枠に打設した後、80
    〜110℃の養生温度に致らしめる昇温速度が40℃/
    時間以上であることを特徴とする特許請求の範囲第2項
    記載のセメント成型体の製造方法。 4)、硫酸塩が硫酸アルミニウムの水和物であることを
    特徴とする特許請求の範囲第2項記載のセメント成型体
    の製造方法。 5)、水硬性セメント組成物を型枠に充填後、前養生な
    しで80〜110℃の高温養生を行うことを特徴とする
    特許請求の範囲第2項記載のセメント成型体の製造方法
    。 6)、セメント100重量部に対する細骨材の配合割合
    が100〜300重量部で、粗骨材の配合割合が200
    〜400重量部であることを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載のセメント成型体の製造方法。
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