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技術 セメント組成物及びその製造方法

出願人 デンカ株式会社
発明者 田原和司磯貝知徳寺内貴史満城和行飯田達郎盛岡実
出願日 2016年5月27日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2016-106651
公開日 2017年11月30日 (3年0ヶ月経過) 公開番号 2017-210397
状態 未査定
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 せっこう 環境性能 テーブルフロー 産業副産物 モルタル供試体 コンクリート用フライアッシュ 混合率 色差式
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この項目の情報は公開日時点(2017年11月30日)のものです。
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課題

産業副産物の利用を図りつつ、作業性、凝結性状強度発現性に優れ、色彩も損ねないようなセメント組成物及びその製造方法を提供する。

解決手段

セメントクリンカーせっこう、及び、JIS A 6201に適合し測色色差計によるL*値が50以上のフライアッシュ5質量%以下(0を含まない)を含有してなるセメント組成物であり、セメントクリンカーの測色色差計によるL*値が40〜56の範囲である前記セメント組成物であり、測色色差計によるL*値が50〜55の範囲である前記セメント組成物である。

概要

背景

セメントコンクリート(以下、コンクリートという)は、廉価であって、任意の形状の構造物造成できる優れた材料である。コンクリートの構成材料の中で、コンクリートの諸物性に最も大きな影響を与えるのがセメントである。セメントの主な要求性能は、作業性に係るコンシステンシーや、仕上げに関連する凝結時間、さらに、構造設計や供用開始時期に関連する強度発現性などが挙げられる。一方で、あまりクローズアップされないが重要な要求性能として、“色”が挙げられる。セメントの色がコンクリートの色彩印象づけるため、セメントの色は大切な因子であり、セメント用色彩色差計が検討されている(特許文献1)。
しかしながら、セメントの色を制御する技術開発はあまり検討されていないのが実情である。
さらに、近年では、セメントに求められる性能は多様化しており、環境性能も求められるようになった。セメントには、高炉スラグフライアッシュなどの産業副産物の利用が許容されており、これらの利用拡大に期待が寄せられている。ところが、これら副産物を配合すると、セメントの色彩が変化し、その結果、そのセメントを用いたコンクリートの色合いが相違し、美観が損なわれてしまうという課題もあった。産業副産物の利用を図りつつ、作業性、凝結性状、強度発現性に優れ、色彩も損ねないようなセメントの開発が強く待たれていた。

概要

産業副産物の利用をりつつ、作業性、凝結性状、強度発現性に優れ、色彩も損ねないようなセメント組成物及びその製造方法を提供する。セメントクリンカーせっこう、及び、JIS A 6201に適合し測色色差計によるL*値が50以上のフライアッシュ5質量%以下(0を含まない)を含有してなるセメント組成物であり、セメントクリンカーの測色色差計によるL*値が40〜56の範囲である前記セメント組成物であり、測色色差計によるL*値が50〜55の範囲である前記セメント組成物である。なし

目的

本発明は、産業副産物の利用を図りつつ、作業性、凝結性状、強度発現性に優れ、色彩も損ねないようなセメント組成物及びその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

セメントクリンカーせっこう、及び、JIS A 6201に適合し測色色差計によるL*値が50以上のフライアッシュ5質量%以下(0を含まない)を含有してなるセメント組成物

請求項2

セメントクリンカーの測色色差計によるL*値が40〜56の範囲である請求項1に記載のセメント組成物。

請求項3

測色色差計によるL*値が50〜55の範囲であることを特徴とする請求項1又は2に記載のセメント組成物。

請求項4

フライアッシュを石灰石置換したセメント組成物との比較で、JIS R 5201に準じて調製したモルタル硬化体色差ΔE*を1.5以下とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のセメント組成物の製造方法。

請求項5

フライアッシュと石灰石を併用したセメント組成物との比較で、JIS R 5201に準じて調製したモルタル硬化体の色差ΔE*を1.5以下とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のセメント組成物の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、土木建築分野で使用されるセメント組成物及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

セメントコンクリート(以下、コンクリートという)は、廉価であって、任意の形状の構造物造成できる優れた材料である。コンクリートの構成材料の中で、コンクリートの諸物性に最も大きな影響を与えるのがセメントである。セメントの主な要求性能は、作業性に係るコンシステンシーや、仕上げに関連する凝結時間、さらに、構造設計や供用開始時期に関連する強度発現性などが挙げられる。一方で、あまりクローズアップされないが重要な要求性能として、“色”が挙げられる。セメントの色がコンクリートの色彩印象づけるため、セメントの色は大切な因子であり、セメント用色彩色差計が検討されている(特許文献1)。
しかしながら、セメントの色を制御する技術開発はあまり検討されていないのが実情である。
さらに、近年では、セメントに求められる性能は多様化しており、環境性能も求められるようになった。セメントには、高炉スラグフライアッシュなどの産業副産物の利用が許容されており、これらの利用拡大に期待が寄せられている。ところが、これら副産物を配合すると、セメントの色彩が変化し、その結果、そのセメントを用いたコンクリートの色合いが相違し、美観が損なわれてしまうという課題もあった。産業副産物の利用を図りつつ、作業性、凝結性状、強度発現性に優れ、色彩も損ねないようなセメントの開発が強く待たれていた。

先行技術

0003

特開2012−230091号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明は、産業副産物の利用を図りつつ、作業性、凝結性状、強度発現性に優れ、色彩も損ねないようなセメント組成物及びその製造方法を提供する。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、(1)セメントクリンカーせっこう、及び、JISA6201に適合し測色色差計によるL*値が50以上のフライアッシュ5質量%以下(0を含まない)を含有してなるセメント組成物、(2)セメントクリンカーの測色色差計によるL*値が40〜56の範囲である(1)のセメント組成物、(3)測色色差計によるL*値が50〜55の範囲である(1)又は(2)のセメント組成物、(4)フライアッシュを石灰石置換したセメント組成物との比較で、JISR 5201に準じて調製したモルタル硬化体色差ΔE*を1.5以下とする(1)〜(3)のいずれかのセメント組成物の製造方法、(5)フライアッシュと石灰石を併用したセメント組成物との比較で、JISR 5201に準じて調製したモルタル硬化体の色差ΔE*を1.5以下とする(1)〜(3)のいずれかのセメント組成物の製造方法、である。

発明の効果

0006

本発明のセメント組成物及びその製造方法は、産業副産物の利用を図りつつ、作業性、凝結性状、強度発現性に優れ、色彩も損ねないなどの効果を奏する。

0007

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明で使用する部や%は特に規定のない限り質量基準である。
本発明で使用するセメントクリンカーとせっこうはJIS R 5210「ポルトランドセメント」に規定されるクリンカー及びせっこうに準じるものである。

0008

本発明で使用するフライアッシュは、石炭火力発電所から発生する飛灰のことを指し、その品質については特に拘るものではないが、JIS R 6201「コンクリート用フライアッシュ」に規定されたフライアッシュI種〜IV種の品質に該当するものであり、かつ、測色色差計によるL*値が50以上のものである。中でも、I種、II種に相当するものの適用が好ましく、I種に相当するものの適用がより好ましい。また、フライアッシュの測色色差計による特性値が前記範囲にないと、本発明の効果、すなわち、作業性、凝結性状、強度発現性に優れ、色彩も損ねないなどの効果が得られない。

0009

本発明で使用するフライアッシュの粉末度は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積で、1500cm2/g以上であり、2500cm2/g以上が好ましい。1500cm2/g未満であると、L*値が低くなる。
本発明で使用するフライアッシュの強熱減量は、8.0%以下であり、5.0%以下が好ましく、3.0%以下がより好ましい。8.0%を超えると、L*値が低くなる。
本発明で使用するフライアッシュの密度は1.95g/cm3以上であり、2.10g/cm3以上が好ましく、2.20g/cm3以上がより好ましい。1.95g/cm3未満であると、L*値が低くなる。

0010

本発明で使用するセメントクリンカーは、特に限定されるものではないが、測色色差計によるL*値が40〜56の範囲である。セメントクリンカーの測色色差計による特性値は、セメントクリンカーに含まれるFe2O3成分やMgO成分、その他の微量成分の影響を受けるほか、比表面積によっても影響を受ける。

0011

本発明のセメント組成物は、測色色差計によるL*値が50〜55の範囲である。L*値が50未満、または55を超えると、粉体としての色差(ΔE※)が大きくなるため好ましくない。
また、フライアッシュを石灰石に置換した場合のセメント組成物との比較で、JISR 5201に準じて調製したモルタル硬化体の色差ΔE※が、1.5以下である。モルタル硬化体の色差ΔE※が、1.5を超えると、硬化体の美観を損ねると共に、流通しているセメントとの色差(ΔE※)が大きくなる。
本発明における色差(ΔE※)とは、CIE1979L※a※b※表色系で示される色差式として与えられている一般的なものである。

0012

本発明のセメント組成物においては、本発明のフライアッシュ以外のJISR 5210「ポルトランドセメント」に規定される少量混合成分を併用することも可能である。

0013

本発明においてセメント組成物へのフライアッシュの混合率は、5%以下(0を含まない)であり、フライアッシュを混合する前のセメントクリンカー、せっこう、少量混合成分からなるセメントと比較して、粉体としての色差(ΔE※)及び両者のセメントを使用して作製したJISR 5201「セメントの物理試験方法」に規定されたモルタル供試体のいずれにおいても1.5以下になるような混合率であることが好ましい。色差(ΔE※)が1.5を超えるようなフライアッシュの混合率になると、本発明の効果、すなわち、作業性、凝結性状、強度発現性に優れ、色彩も損ねないという効果が得られない。
また、セメントクリンカー、せっこう、及び、JIS A 6201に適合し測色色差計によるL*値が50以上のフライアッシュを5%以下(0を含まない)を含有してなるセメント組成物において、各成分の配合割合は、通常、セメントクリンカー90〜94部、セッコウ4〜6部、フライアッシュ1〜5部が好ましい。
また、フライアッシュを一部石灰石に置換することで、色差(ΔE※)が小さいまま、作業性、凝結性状、強度発現性により優れた効果が得られる。

0014

フライアッシュの混合方法は、セメントクリンカー、せっこう、少量混合成分、フライアッシュを同時に混合して粉砕しても良いし、フライアッシュ以外の材料を予め混合粉砕したものにフライアッシュを加えて混合しても良い。あるいは市販のポルトランドセメントにフライアッシュを加えて混合しても得られる。

0015

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

0016

実験例1」
表1に示す様々なフライアッシュと、表2に示すセメントクリンカー(イ)を使用し、セメントクリンカー92部、せっこう5部、フライアッシュ3部をボールミル(容量50リットル)にて粉砕し、セメント組成物を調製した。セメント組成物のL*値を測定するとともに、フライアッシュを石灰石に置換した際のセメント組成物との色差ΔEも求めた。さらに、JISR 5201に準じて調製したモルタルのコンシステンシー、凝結時間、圧縮強さを測定するとともに、モルタル硬化体のΔEも求めた。結果を表3に示す。

0017

試験方法試験装置
モルタルの調製:JIS R 5201に準じて調製。
コンシステンシー:JIS R 5201に準じてテーブルフローを測定。
凝結時間:JIS R 5201に準じて、セメントペーストの凝結時間を測定。
圧縮強さ:JIS R 5201に準じて、材齢28日の圧縮強さを測定した。セメントクリンカー(イ)92部、セッコウ5部、石灰石3部からなるセメント組成物を用いた場合を100とした場合の相対値を求めた。
測色色差計:日本電色工業社製、製品名:ZE6000を用いた。

0018

使用材料
フライアッシュ:JIS R 6201「コンクリート用フライアッシュ」に規定されたフライアッシュI種〜II種、ブレーン比表面積2500cm2/g以上
セメントクリンカー(イ):普通ポルトランドセメントクリンカー、クリンカーの粒度5mm以下
せっこう:JIS R 5201に原材料として規定されているせっこう、粒度5mm以下。
石灰石:JIS R 5201に少量混合成分として規定されている石灰石、粒度5mm以下
細骨材:JIS R 5201で使用する標準砂(5mm下)
水:水道水

0019

0020

0021

0022

表3より、本発明において、JIS A 6201に適合し測色色差計によるL*値が50以上であるセメント組成物を用いた場合には、フロー値が大きく、凝結時間が短く、圧縮強さが大きいことが分かる。

0023

「実験例2」
フライアッシュAを使用し(実験No.1-2)、フライアッシュAの配合割合を表4に示すように変化したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表4に併記した。

0024

0025

表4より、JIS A 6201に適合し、かつ、測色色差計によるL*値が50以上のフライアッシュを5部以内で含有するセメント組成物を用いた場合には、フロー値が大きく、凝結時間が短く、圧縮強さが大きいことが分かる。

0026

「実験例3」
表5に示す様々なセメントクリンカーを使用し、セメントクリンカー92部、セッコウ5部、フライアッシュA3部からなるセメント組成物を調製したこと以外は実験例1と同様に行った(実験No.1-2,3-1,3-2)。比較のために、フライアッシュAを石灰石に置換して使用した場合も行った(実験No.1-1,3-3,3-4)。結果を表5に併記した。

0027

0028

表5より、セメントクリンカーの測色色差計によるL*値が40〜56の範囲であるものを適用すると、得られる硬化体の色差がより小さくなることがわかる。また、石灰石を用いた場合と比較して、フライアッシュを適用した場合の方が、フロー値が大きく、凝結時間が短く、圧縮強さが大きくなることもわかる。

0029

「実験例4」
表6に示すように、フライアッシュと石灰石を併用し、セメントクリンカー90部、セッコウ5部、フライアッシュ3部、及び石灰石2部からなるセメント組成物を調製したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表6に併記した。

0030

実施例

0031

表6より、フライアッシュと石灰石を併用すると、得られる硬化体の色差がより小さくなることがわかる。また、石灰石を用いた場合と比較して、フライアッシュと石灰石を併用した場合の方が、フロー値が大きく、凝結時間が短く、圧縮強さが大きくなることがわかる。

0032

本発明のセメント組成物及びその製造方法は、産業副産物の利用を図りつつ、作業性、凝結性状、強度発現性に優れ、色彩も損ねないなどの効果を奏するため、特に、土木建築分野で好適に用いられる。

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