図面 (/)

技術 セメント組成物

出願人 住友大阪セメント株式会社
発明者 小澤聡金井謙介井戸利博
出願日 2013年3月21日 (7年9ヶ月経過) 出願番号 2013-059101
公開日 2014年10月2日 (6年2ヶ月経過) 公開番号 2014-185041
状態 特許登録済
技術分野 セメント、コンクリート、人造石、その養生
主要キーワード 昇温工程後 金属型枠 高強度性 混練初期 間隙質 混和剤量 可溶性無水石膏 シリケート相
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年10月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (0)

図面はありません

課題

ビーライト系セメント粉末度を高くした場合においても、硬化体の物性を維持しつつ、上記流動性低下を起こすことがなく、経時変化の少ないセメント組成物を提供することである。

解決手段

2CaO・SiO2を50質量%以上70質量%以下と、3CaO・Al2O3及び4CaO・Al2O3・Fe2O3を合計で11質量%以上15質量%以下と、無水石膏含有量が70質量%以上97質量%以下である石膏をSO3換算で1.3質量%以上2.2質量%以下とを含み、粉末度が3700cm2/g以上4500cm2/g以下であるセメント組成物である。

概要

背景

近年、コンクリート構造物の大型化、高層化に伴い、コンクリート高強度化の傾向が顕著になってきており、これに対応してセメント量の増加による水和熱発生が懸念されることから、高強度低熱セメントの開発が切望されている。
ダムなどのマスコンクリートにおける水和熱抑制の観点から、高ビーライト(C2S)系セメント低熱ポルトランドセメントが開発されている。この低発熱ポルトランドセメントは、水和熱の小さなビーライトの比率を多くし、エーライト(C3S)や間隙質(C3A、C4AF)を減じることで水和熱の低減を図っている。

低熱セメントは、上記間隙質量が少なく、混和剤吸着量が小さいことから、一般的には流動性が良好であると言われているが、実際には、混練後、数分間程度で急激な流動性(スランプ)低下現象が起こる場合がある。これは、C3Aに対して過剰量となった半水石膏が急速に水和し、二水石膏戻り凝結硬化するためと言われている。
また、高性能減水剤高性能AE減水剤の成分である、ポリカルボン酸リグニンスルホン酸は、間隙質から生成する水和物に多く吸収され、シリケート相(C3S、C2S)への減水剤吸着量が少なくなることから、コンクリートの流動性を低下することが指摘されている。

一方、低熱セメントの高強度化においては、粉末度を高くすることも有効であるが、粉末度を増すと反応界面が増すため、エトリンガイト生成量が増大すること、さらにセメントの粉末度が増大すると石膏からのSO42-の溶解速度が増大することなどから、流動性低下要因となる。

上記高ビーライト系セメントの流動性改善に関する従来技術としては、まず、C3Aが5重量%以下であり、かつC3AとC4AFの合計量が8〜11重量%、残分がC3S、C2Sのクリンカ粉末不溶性無水石膏を50%以上含むことにより、分散剤の流動性効果が向上し、流動性の経時変化を小さくすることができる水硬性組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、C3A含有量が5重量%以下のクリンカ組成物と半水石膏及び二水石膏からなる石膏の半水石膏を調整した、セメント、分散剤、水から構成される、流動性が良好で経時変化が小さい高流動性水硬性組成物が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
さらに、半水石膏または可溶性無水石膏III型無水石膏)と、場合により不溶性無水石膏(II型無水石膏)を含有させ、スランプロスを低減させたセメント組成物も提案されている(例えば、特許文献3参照)。

概要

高ビーライト系セメントの粉末度を高くした場合においても、硬化体の物性を維持しつつ、上記流動性低下を起こすことがなく、経時変化の少ないセメント組成物を提供することである。2CaO・SiO2を50質量%以上70質量%以下と、3CaO・Al2O3及び4CaO・Al2O3・Fe2O3を合計で11質量%以上15質量%以下と、無水石膏含有量が70質量%以上97質量%以下である石膏をSO3換算で1.3質量%以上2.2質量%以下とを含み、粉末度が3700cm2/g以上4500cm2/g以下であるセメント組成物である。なし

目的

本発明は、上記従来技術の問題に鑑みなされたものであって、高ビーライト系セメントの粉末度を高くした場合においても、硬化体の物性を維持しつつ、上記流動性低下を起こすことがなく、経時変化の少ないセメント組成物を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

2CaO・SiO2を50質量%以上70質量%以下と、3CaO・Al2O3及び4CaO・Al2O3・Fe2O3を合計で11質量%以上15質量%以下と、無水石膏含有量が70質量%以上97質量%以下である石膏をSO3換算で1.3質量%以上2.2質量%以下とを含み、粉末度が3700cm2/g以上4500cm2/g以下であるセメント組成物

請求項2

3CaO・Al2O3の配合量が1.3質量%以上5.0質量%以下である請求項1に記載のセメント組成物。

請求項3

(水/セメント)比(W/C)が30質量%以下のコンクリート材料に用いられる請求項1または2に記載のセメント組成物。

請求項4

材齢28日における水和熱が、290J/g以下である請求項1〜3のいずれかに記載のセメント組成物。

技術分野

0001

本発明は、セメント組成物に関する。

背景技術

0002

近年、コンクリート構造物の大型化、高層化に伴い、コンクリート高強度化の傾向が顕著になってきており、これに対応してセメント量の増加による水和熱発生が懸念されることから、高強度低熱セメントの開発が切望されている。
ダムなどのマスコンクリートにおける水和熱抑制の観点から、高ビーライト(C2S)系セメント低熱ポルトランドセメントが開発されている。この低発熱ポルトランドセメントは、水和熱の小さなビーライトの比率を多くし、エーライト(C3S)や間隙質(C3A、C4AF)を減じることで水和熱の低減を図っている。

0003

低熱セメントは、上記間隙質量が少なく、混和剤吸着量が小さいことから、一般的には流動性が良好であると言われているが、実際には、混練後、数分間程度で急激な流動性(スランプ)低下現象が起こる場合がある。これは、C3Aに対して過剰量となった半水石膏が急速に水和し、二水石膏戻り凝結硬化するためと言われている。
また、高性能減水剤高性能AE減水剤の成分である、ポリカルボン酸リグニンスルホン酸は、間隙質から生成する水和物に多く吸収され、シリケート相(C3S、C2S)への減水剤吸着量が少なくなることから、コンクリートの流動性を低下することが指摘されている。

0004

一方、低熱セメントの高強度化においては、粉末度を高くすることも有効であるが、粉末度を増すと反応界面が増すため、エトリンガイト生成量が増大すること、さらにセメントの粉末度が増大すると石膏からのSO42-の溶解速度が増大することなどから、流動性低下要因となる。

0005

上記高ビーライト系セメントの流動性改善に関する従来技術としては、まず、C3Aが5重量%以下であり、かつC3AとC4AFの合計量が8〜11重量%、残分がC3S、C2Sのクリンカ粉末不溶性無水石膏を50%以上含むことにより、分散剤の流動性効果が向上し、流動性の経時変化を小さくすることができる水硬性組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、C3A含有量が5重量%以下のクリンカ組成物と半水石膏及び二水石膏からなる石膏の半水石膏を調整した、セメント、分散剤、水から構成される、流動性が良好で経時変化が小さい高流動性水硬性組成物が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
さらに、半水石膏または可溶性無水石膏III型無水石膏)と、場合により不溶性無水石膏(II型無水石膏)を含有させ、スランプロスを低減させたセメント組成物も提案されている(例えば、特許文献3参照)。

先行技術

0006

特開平6−80456号公報
特開平11−130507号公報
特開平11−147746号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、一般的に、流動性の向上には、半水化率(石膏中の半水石膏の割合)の低減が効果的であると言われており、通常では半水化率低減のために、セメント仕上工程での粉砕温度の抑制が行われている。具体的には、ミル散水通風量増大等の対策がなされているが、制御は難しく、半水化率は高いのが現状である。
また、低熱セメントなどのC3Aが極端に少ないセメントにおいては、半水化率が十分に低くても、C3Aに対する半水石膏量過多となる可能性が大きく、半水化率の低減を行っても、こわばりが抑制できない場合が想定される。さらに、セメントの粉末度を増すと、高強度化には有効であるが、前記のようにエトリンガイト生成量が増大し、また流動性は大きく影響を受けるが、従来技術においては、具体的な解決の方法が提案されていない。

0008

本発明は、上記従来技術の問題に鑑みなされたものであって、高ビーライト系セメントの粉末度を高くした場合においても、硬化体の物性を維持しつつ、上記流動性低下を起こすことがなく、経時変化の少ないセメント組成物を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、高ビーライト系セメント組成物においても、セメント中の石膏中の70質量%以上を無水石膏とすることにより、特にW(水)/C(セメント)30質量%以下のコンクリートにおいても初期スランプフローが良好で、スランプフローの経時変化を抑制することが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。

0010

すなわち、本発明は、
〔1〕 2CaO・SiO2を50質量%以上70質量%以下と、3CaO・Al2O3及び4CaO・Al2O3・Fe2O3を合計で11質量%以上15質量%以下と、無水石膏含有量が70質量%以上97質量%以下である石膏をSO3換算で1.3質量%以上2.2質量%以下とを含み、
粉末度が3700cm2/g以上4500cm2/g以下であるセメント組成物、
〔2〕 3CaO・Al2O3の配合量が1.3質量%以上5.0質量%以下である〔1〕に記載のセメント組成物、
〔3〕 水/セメント比(W/C)が30質量%以下のコンクリート材料に用いられる〔1〕または〔2〕に記載のセメント組成物、及び
〔4〕材齢28日における水和熱が、290J/g以下である〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のセメント組成物、
を提供するものである。

発明の効果

0011

本発明によれば、高ビーライト系セメントの粉末度を高くした場合においても、硬化体の物性を維持しつつ、上記流動性低下を起こすことがなく、経時変化の少ないセメント組成物を提供することができる。

0012

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のセメント組成物は、2CaO・SiO2を50質量%以上70質量%以下と、3CaO・Al2O3及び4CaO・Al2O3・Fe2O3を合計で11質量%以上15質量%以下と、無水石膏含有量が70質量%以上97質量%以下である石膏をSO3換算で1.3質量%以上2.2質量%以下とを含み、粉末度が3700cm2/g以上4500cm2/g以下であることを特徴とする。
すなわち本発明は、高ビーライト系セメントクリンカに、無水石膏を全石膏量の70質量%以上含む所定量の石膏を添加することにより、セメントの粉末度を3700cm2/g以上とした場合においても、水和初期(混練直後〜15分)の流動性低下の抑制、流動性の経時変化を抑制したセメント組成物に関するものである。

0013

低熱セメントは、水和発熱量の抑制のためC3A量が少なく、SO3が過剰となることで、混練直後からの流動性低下が問題となる場合があった。混和剤量の増加、後添加、混練時間の増大等で改善する方法もあるが、コスト増となり問題であった。また、SO3量の低減は、乾燥収縮増、強度低下などの物性に与える影響も大きく問題である。
この問題に対しては、例えば無水石膏を一部置換することで、セメント中のSO3量を変えることなく、石膏の半水化率を低減し、混練初期のこわばりを防止し、経時変化の小さい高流動性コンクリートを提供することが可能であるが、高強度配合(W(水)/C(セメント)が30質量%以下)では、スランプフロー値が小さくなり、さらにスランプフロー値の経時変化が大となるなどの課題があった。

0014

本発明は、この低水比における課題の解決のために、セメント中の石膏中の70質量%以上を無水石膏とすることにより改善したものである。具体的には、C2Sを50質量%以上70質量%以下、C3AとC4AFの合計量を11質量%以上15質量%以下とした高ビーライト系セメントにおいて、セメント中の石膏総量(SO3換算)を1.3質量%以上2.2質量%以下、石膏中の無水石膏含有量を70質量%以上97質量%以下とすることにより、W/C30%以下のコンクリートにおいて初期のスランプフローが良好で、スランプフローの経時変化を抑制することが可能となった。

0015

また、本発明ではC3Aに対する半水石膏のモル比(半水石膏/C3A)を、SO3換算で0.09以上4.3以下とすることが好ましい。半水石膏/C3Aを0.09以上とすることで、C3Aの水和反応(凝結)が適度に遅延され混練物の流動性を維持することができ、半水石膏/C3Aを4.3以下とすることで、セメント組成物と水分とを混練した後早い時期(注水から15分間)での流動性の低下(偽凝結)を抑制することができる。
半水石膏/C3Aは1.0以上4.0以下であることがより好ましく、1.0以上3.5以下であることがさらに好ましい。

0016

(クリンカ)
本発明における2CaO・SiO2(ビーライト、C2Sと略す)、3CaO・Al2O3(アルミネート相、C3Aと略す)及び4CaO・Al2O3・Fe2O3(フェライト相、C4AFと略す)等の各含有量は、JIS R 5202:1999「ポルトランドセメントの化学分析方法」により測定した分析値より、セメント化学の分野でボーグ式と呼ばれる計算式により求められる(例えば、大門正機編訳「セメントの化学」、内田老鶴圃(1989)、p.11)。

0017

本発明において、C2Sの含有量は50質量%以上70質量%以下である。含有量が50質量%未満では低発熱性とならず、70質量%を超えると初期材齢強度発現性が低下する。C2Sの含有量は50質量%以上60質量%以下であることが好ましく、52質量%以上56質量%以下であることがより好ましい。

0018

また、C3A及びC4AF(これらを「間隙質」と称する場合がある)の含有量は、合計で11質量%以上15質量%以下である。間隙質量が11質量%より少なくなると、クリンカの焼成時に液相量が少ないため、液相介在による固相液相反応が速やかに進まなくなる。また、液相量過少によりキルン中におけるダスト飛散を助長し、バーナーからの輻射熱がダストに遮断されることにより、効率よいクリンカ焼成ができなくなる不具合を生じる。一方、間隙質量が15質量%より多くなると、キルン内コーチング量増加による操業不良、強度に寄与するカルシウムシリケート鉱物の生成が少なくなるため強度低下を起こす。
間隙質量は11質量%以上14質量%以下であることが好ましく、12質量%以上13質量%以下であることがより好ましい。

0019

なお、上記間隙質量において、C3A含有量は1.3質量%以上5.0質量%以下であることが好ましい。C3Aが1.3質量%以上であれば、キルン内で焼成する際に液相として存在するC4AFとC3Aのうち、融点の低いC4AFが増加することがなく、液相粘性の低下がないため、造粒が適切に進行し、適度のクリンカ粒度のままクリンカクーラーに到達する。よってクリンカクーラー中に到達したクリンカ間を通過する冷却空気の層圧変動がないため、急冷に支障を来すことがない。また、C3A量が5.0質量%以下であれば、水和熱の高いC3A量を適正化でき、セメント水和熱が基準である290J/gを超過することがない。
C3A含有量は1.3質量%以上3.5質量%以下であることがより好ましく、1.8質量%以上3.0質量%以下であることがさらに好ましい。

0020

次に、本発明に用いられるセメントクリンカの製造について説明する。
クリンカ原料としては、Ca、Si、Al、Fe等を含むものであれば、元素単体物、酸化物炭酸化物などの形態を問わず用いることができ、また、それらの混合物を用いることができる。例えば天然原料の例として、石灰石粘土珪石酸化鉄原料が挙げられ、工業的な原料の例として、上記元素を含む廃棄物原料高炉スラグフライアッシュ等が挙げられる。また、かかるクリンカ原料の混合割合に関しては、特に限定されるものではなく、目的とする鉱物組成に対応した成分組成となるように原料配合を定めることができる。

0021

そして、目的とするクリンカが得られるような組成で混合されたクリンカ原料を、下記の焼成条件で焼成し、冷却する。
焼成は、通常、電気炉ロータリーキルン等を用いて行われる。焼成方法としては、例えば、クリンカ原料を、所定の第1焼成温度及び第1焼成時間で加熱して焼成を行う第1焼成工程と、該第1焼成工程後、第1焼成温度から所定の第2焼成温度まで所定の昇温時間をかけて昇温させる昇温工程と、該昇温工程後、第2焼成温度及び所定の第2焼成時間で加熱して焼成を行う第2焼成工程と、を含む方法が挙げられる。
例えば、電気炉を用いた場合、クリンカ原料を、1000℃の焼成温度(第1焼成温度)で30分間(第1焼成時間)加熱して焼成を行った後(第1焼成工程)、1450℃(第2焼成温度)まで30分間(昇温時間)かけて昇温させ(昇温工程)、さらに1450℃で15分間(第2焼成時間)加熱して焼成を行った後(第2焼成工程)、焼成物を急冷することにより、セメントクリンカを製造することができる。

0022

(石膏)
本発明における石膏としては、無水石膏(II型無水石膏、以下「不溶性無水石膏」と称する場合がある)と二水石膏あるいは半水石膏を用いる。不溶性無水石膏、二水石膏、半水石膏は一般にセメント用に使用されているものであればその起源は問わない。石膏としては、天然石膏、排脱石膏、フッ酸石膏および燐酸石膏等を使用することができる。
本発明では、不溶性無水石膏含有量が70質量%以上97質量%以下である石膏を用いる。不溶性無水石膏が全石膏量中の70質量に満たないと、セメントの粉末度を3700cm2/g以上とした場合、練り直後のスランプフローが小さくなり、かつ時間経過とともにスランプフローが増大することが問題となる。上記現象について鋭意検討した結果、セメント中に添加される石膏SO3のうち、無水石膏にて添加されるSO3の割合を70質量%以上とすることにより、上記スランプフロー増大の抑制が可能であることが見いだされた。ただし、無水石膏の含有率の上限は97質量%であり、これ以上となると、C3Aの水和抑制が不十分となり、C3Aの急激な水和反応により流動性が大きく低下する。
上記石膏中の不溶性無水石膏含有量は、70質量%以上90質量%以下であることが好ましく、70質量%以上85質量%以下であることがより好ましい。

0023

無水石膏への置換方法としては、後述するクリンカと石膏との粉砕時に、二水石膏の一部を無水石膏に置換し混合粉砕する方法、クリンカ−二水石膏で粉砕したものとクリンカ−無水石膏で粉砕したものとを、後から任意に混合する方法等が考えられ、いずれの方法を用いても良い。

0024

上記のようにして製造されたクリンカを、石膏との混合物とすることにより、本発明のセメント組成物を作製することができる。また、クリンカと石膏とを、例えばボールミル等で粉砕することにより、本発明のセメント組成物を作製することができる。
クリンカ及び石膏の配合量は、クリンカに添加される石膏に含まれるSO3の含有量が、セメント組生物全体を100質量%として1.3質量%以上2.2質量%以下となるように設定する。このようにセメント組成物中のSO3の含有量が1.3質量%以上2.2質量%以下となるように石膏含有量を設定することにより、セメント組成物を水と混合する際にエトリンガイト生成量を適切に制御することができるため、セメント組成物の収縮低減性能を発揮させつつ、強度発現性の低下を抑制することができる。
上記石膏の配合量(SO3換算)は、1.4質量%以上2.0質量%以下とすることが好ましく、1.5質量%以上1.8質量%以下とすることがより好ましい。

0025

また、粉砕条件は、セメント組成物の粉末度(ブレーン値)が3700cm2/g以上4500cm2/g以下となるように調整する。
上記粉末度が3700cm2/gに満たないと、十分な初期強度及び長期強度発現させることができず、4500cm2/gを超えると、流動性が大きく低下してしまう。本発明のセメント組成物の粉末度は、3900cm2/g以上4300cm2/g以下とすることが好ましく、4000cm2/g以上4200cm2/g以下とすることがより好ましい。

0026

以上のような工程を経ることにより、上述したような低熱ポルトランドセメントクリンカと石膏とを配合し、JIS R 5210に記載の低熱ポルトランドセメントの規格適合する本発明のセメント組成物を製造することができる。

0027

さらに、上記セメント組成物には、流動性、水和速度または強度発現調節用として、石灰石、フライアッシュ、高炉スラグあるいはシリカフュームを添加することができる。この場合、石灰石としては、CaCO3量をCaO基準で53%以上含有しているものが好ましい。なお、CaO換算量は、JIS M 8850:1994「石灰石分析方法」に準じて測定した値である。石灰石を適量添加することにより、特に初期強度の向上および流動性改善に有効である。高炉スラグ粉末を添加する場合には、水砕スラグで、その塩基度((CaO質量%+MgO質量%+Al2O3質量%)/SiO2質量%)が1.70以上、好ましくは1.80以上のものを使用することができる。さらに、フライアッシュは、JIS A 6201:1999「コンクリート用フライアッシュ」に規定のI種、II種、III種あるいはIV種、好ましくはI種またはII種のものがセメントの水和促進にも有効に作用する。

0028

また、本発明のセメント組成物に、AE減水剤、高性能減水剤または高性能AE減水剤、特にポリカル系高性能AE減水剤を添加することにより、コンクリートの流動性や強度をより顕著に向上させることができる。

0029

このようにして製造されたセメント組成物を、水と混合することにより、セメントミルクを作製することができ、水及び砂と混合することにより、モルタルを作製することができ、砂及び砂利と混合することにより、コンクリートを製造することができる。また、上記セメント組成物からモルタルやコンクリートを作製する際、高炉スラグやフライアッシュ等を添加することもできる。

0030

混練水としての量は、使用する材料の種類や配合により変化させることができるため、一義的に決定されるものではないが、本発明のセメント組成物は、(水/セメント)比(W/C)で30質量%以下のコンクリート材料に用いられることが、高強度のコンクリートを得る観点から好ましい。W/Cは15質量%以上28質量%以下とすることがより好ましい。
また、JIS R 5203に規定されるセメントの水和熱は、低発熱の観点から材齢28において290J/g以下であることが好ましく、285J/g以下であることがより好ましい。

0031

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

0032

<測定・評価方法
まず、後述の実施例及び比較例の酸化ジルコニウム粒子材料等の評価方法を示す。
(1)石膏配合量(SO3値
SO3値については、全体質量に対する含有割合(質量%)を測定した。これらの含有割合は、JIS R 5202:1998「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定した。
(2)石膏中の無水石膏含有率
示差走査熱量計を使用し、100℃から200℃までの脱水吸熱ピーク面積からセメント中の二水石膏量および半水石膏量を求め、上記セメント中のSO3分析値から二水石膏および半水石膏に起因するSO3量および石膏に由来しないセメント中に含まれると想定されるSO3(0.4%)を差し引いた残差SO3量を無水石膏由来のSO3とした。
(3)粉末度(ブレーン値)
セメント組成物の粉末度(ブレーン比表面積)については、JIS R 5201:1997「セメントの物理試験方法」に準じて測定した。

0033

(4)スランプフロー値
後述するコンクリート材料のスランプフロー値を、「高流動コンクリート施工指針試験方法土木学会基準)スランプフロー試験」に準拠して測定した。スランプフローの測定は、コンクリート組成物混練り直後、5分後、30分経過後に実施した。
(5)長さ変化試験
長さ変化試験は、まず、JIS A 1129「モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法−第3部:ダイヤルゲージ法」及びJIS R 5201「セメントの物理試験方法:10.4供試体作り方」に準拠して、試料のセメント組成物をそれぞれ、40×40×160mmの金属型枠3個に打設し、24時間後に脱型してモルタル供試体を3個ずつ作製した。次に、JIS A 1129「モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法−第3部:ダイヤルゲージ法」に準拠して、作製されたモルタル供試体を20℃で7日間水中養生した後、20℃、65%RHの雰囲気下に28日間保存し、かかる雰囲気下での保存開始時と28日保存後(28日材齢)のモルタル供試体の長さを測定した。そして、各モルタル供試体について保存開始時の長さ(基長)に対する28日保存後の長さの差を算出し、試料ごとに得られた3つの長さ変化を平均することによって、各試料のセメント組成物の長さ変化を得た。
(6)圧縮強さ
長さ変化試験と同様に、JIS R 5201「セメントの物理試験方法:10.4供試体の作り方」に準拠して、試料のセメント組成物をそれぞれ、40×40×160mmの金属型枠3個に打設し、24時間後に脱型してモルタル供試体を3個ずつ作製した。20℃水中で材齢28日まで養生し、JIS R 5201「セメントの物理試験方法:10.5測定」に準拠して、試料の圧縮強さを測定した。
また、水和熱はJIS R 5203「セメントの水和熱測定方法溶解熱法)」に準拠して測定した。試験温度は20℃である。

0034

<実施例1〜8、比較例1〜10>
(セメントクリンカの作製)
クリンカ原料として、二酸化珪素キシダ化学製試薬1級、SiO2)、酸化鉄(III)(関東化学製、試薬特級、Fe2O3)、炭酸カルシウム(キシダ化学製、試薬1級、CaCO3)、酸化アルミニウム(関東化学製、試薬1級、Al2O3)、塩基性炭酸マグネシウム(キシダ化学製、試薬特級、約4MgCO3・Mg(OH)2・5H2O)、炭酸ナトリウム(キシダ化学製、無水・特級、Na2CO3)、リン酸三カルシウム(キシダ化学製、試薬1級、Ca3(PO4)2)、硫酸カルシウム2水和物(キシダ化学製、試薬1級、CaSO4・2H2O)を用いた。

0035

これらの配合量は、生成されるクリンカ鉱物C2S、C3A、C4AFの組成が、第1表に示す組成となるように、各原料の配合量をボーグ式を用いて決定した。なお、第1表中に示す各組成は、セメント組成物全量基準での値である。
上記の通り配合したクリンカ原料を、電気炉に投入して1000℃で30分間の焼成を行った後、1000℃から1450℃まで30分間かけて昇温させ、さらに1450℃で15分間の焼成を行った後、焼成物を急冷して、各実施例、比較例に用いたセメントクリンカを作製した。

0036

(セメント組成物の作製)
上記作製したセメントクリンカと石膏とを、セメントクリンカに添加される石膏に含まれるSO3の含有量がセメント組成物全体を100質量%として1.3〜2.2質量%の範囲となるように調合し、粉末度が3700〜4500cm2/gの範囲となるようにボールミルで粉砕して、各実施例、比較例のセメント組成物を作製した。なおこの時、石膏中の無水石膏含有率は、粉砕する前に添加する石膏形態の割合を変えることにより変化させた。
各実施例、比較例の配合の詳細と、粉末度を合わせて第1表に示す。

0037

0038

(モルタル供試体の作製、コンクリート材料の調製)
上記第1表に示す各材料を使用して、前記の方法によりモルタル供試体を作製するとともに、下記の第2表に示す配合割合で、セメント、細骨材(揖斐川産川砂)、粗骨材西島産砕石)、高性能AE減水剤(商品名:レオビルドSP8SB、BASFポゾリス(株)製)及び水を、パン強制ミキサ型番ダマカットミキサー、岡三機工(株))を用いて均質に混合して、各コンクリート材料を調製した。
これらのモルタル供試体、コンクリート材料を用いて、前記スランプフロー値の測定等の各評価を行った。結果をまとめて第1表に示す。

0039

0040

第1表の実施例1〜7に示すように、全石膏中の70〜97質量%を不溶性無水石膏に置換すると、混練直後のスランプフロー値は目標値(400mm以上)を満足し、5分後、30分後のスランプフロー値に大きな差異はなかった。なお、実施例8は、C3A量が5.0質量%を上回ったため、28日後の水和熱がやや増加したものの、スランプフロー値は良好であった。
一方、比較例1は、粉末度が4500cm2/gを超えているため、直後のスランプフローが特に小さい結果となった。比較例2は、無水石膏含有率が70質量%を下回っているため、半水石膏量が増加し、注水によって半水石膏が二水化することによって、練り上がり直後のスランプフローが小さくなったものと思われる。比較例3は、無水石膏含有率が97質量%を上回ったため、混練時に溶解するSO3イオン不足し、C3Aの急激な水和によって練り上がり初期からスランプフローが低下したものと思われる。比較例4は、石膏によるSO3量が1.3質量%を下回ったため、材齢28日のモルタル強さの低下、長さ変化率の増大が生じたと思われる。

0041

また、比較例5は、石膏によるSO3量が2.2質量%を上回ったため、石膏過多によって半水石膏が二水化する量が多くなり、練り上がり直後のスランプフローが低下したと思われる。比較例6は、C2S量が50質量%を下回ったため、28日後の水和熱が増加したと思われる。比較例7は、C2S量が70質量%を上回ったため、材齢28日のモルタル強さが低下したものと思われる。比較例8、10は、いずれもC3A及びC4AFの合計量が11質量%を下回ったため、材齢28日のモルタル強さの長さ変化率の増大が生じたり、初期からスランプフローが低下したものと思われる。さらに比較例9は、C3A及びC4AFの合計量が15質量%を上回ったため、強度に寄与するシリケート相が減少し、材齢28日モルタル強さが低下したものと思われる。

実施例

0042

以上の結果から、C2Sが50質量%以上70質量%以下、C3AとC4AFの合計量が11質量%以上15質量%以下、粉末度が3600cm2/g以上の高ビーライト系セメントにおいて、セメント中の石膏総量(SO3換算)を1.3質量%以上2.2質量%以下、石膏中の無水石膏含有量を70質量%以上97質量%以下とすることにより、初期のスランプフローが大きく、経時変化の少ない流動性に優れた高強度低熱セメントを提供することができることがわかる。

0043

本発明のセメント組成物は、高ビーライト系セメントであっても初期から良好な流動性を有し、長期において強さを発揮するため、高強度性及び高流動性セメントとして、緊急工事寒冷期の工事、コンクリート製品などに広く応用できるものである。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社サンブリッジの「 超緻密性セメント組成物の製造方法」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】繊維が均一に分散されていて、かつ、通気性が低い、より緻密な超緻密性セメント組成物を製造することを可能とした超緻密性セメント組成物の製造方法を提案する。【解決手段】セメントと、シリカフュームと、... 詳細

  • 大成建設株式会社の「 コンクリート」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】空気量が大きいにも関わらず、実用的なコンクリートを提供すること。【解決手段】ASTM C457に準拠してリニアトラバース法(トラバース長2620mm)で測定した弦長250μm以下の気泡の数が... 詳細

  • 大成建設株式会社の「 コンクリート」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】剥離が生じにくいコンクリート、特に覆工コンクリートおよび寒中コンクリートを提供する。【解決手段】単位水量が155kg/m3以下、かつ、空気量が8%以上であるコンクリートであり、好ましくはペース... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ