JP2009007189A - Cement admixture and cement composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に、土木・建築業界において使用されるセメント混和材及びセメント組成物に関する。 The present invention mainly relates to a cement admixture and a cement composition used in the civil engineering and construction industries.
近年、土木・建築分野において、コンクリート構造物の耐久性向上に対する要望が高まっている。
コンクリート構造物の劣化要因の１つとして、ひび割れがある。ひび割れはコンクリートの信頼性を損なうものである。
ひび割れの発生原因は多様であるが、なかでも、マッシブなコンクリートに特有のひび割れとして、水和発熱に起因する温度ひび割れが挙げられる。
In recent years, in the field of civil engineering and architecture, there has been an increasing demand for improving the durability of concrete structures.
One of the deterioration factors of concrete structures is cracking. Cracks impair the reliability of concrete.
There are various causes for the occurrence of cracks, but among them, cracks unique to massive concrete include temperature cracks due to hydration heat generation.
水和発熱に起因する温度ひび割れを抑制するため、これまでに様々な方法が提案されている。特に、水和発熱量の少ないビーライト含有量を高めた低熱ポルトランドセメントは、硬化時の水和発熱量を著しく低減できるだけでなく、施工時の流動性に優れ、中期・長期の強度発現性が良好であるなど、種々の利点を有している。 Various methods have been proposed so far to suppress temperature cracking caused by hydration exotherm. In particular, low-heat Portland cement with a low behydration heat generation and increased belite content not only significantly reduces the hydration heat generation at the time of curing, but also has excellent fluidity during construction, and exhibits medium- and long-term strength development. It has various advantages such as being good.
しかしながら、生コン工場のセメントサイロにおいては、出荷量の多い普通ポルトランドセメント、高炉セメント、及び早強ポルトランドセメントが貯蔵されているため、出荷量の少ない低熱ポルトランドセメント専用のサイロを新たに作らなければならず、目下のところ低熱ポルトランドセメントは、打設現場に生コンプラントを設置するような大型物件に限定された形で使用されている。
このように、低熱ポルトランドセメントは優れた性質を持ちながらも、セメントタイプであることから、サイロの増設といった新たな設備投資を必要とするという問題があった。
However, in the cement silos of ready-mix plants, ordinary portland cement, blast furnace cement, and early-strength portland cement with a large shipment volume are stored, so a new silo dedicated to low heat Portland cement with a small shipment volume must be created. First of all, low heat Portland cement is used in a limited form for large-scale properties such as installing a live plant at the site of installation.
Thus, although low heat Portland cement has excellent properties, it is a cement type, and thus has a problem of requiring a new capital investment such as adding a silo.
サイロの増設といった新たな設備投資を必要とせず、各地の生コン工場で開袋投入することによって使用できる混和材タイプとしては、従来より、有機酸等のセメントの凝結遅延剤を用いて水和熱を抑制することが提案された（特許文献１参照）。
しかしながら、強度発現性が低下したり極端に凝結が遅延するという問題があった。
As a type of admixture that can be used by opening bags at raw control plants in various regions without the need for new capital investment such as the addition of silos, the heat of hydration has conventionally been achieved by using cement acid retarders such as organic acids. It has been proposed to suppress (see Patent Document 1).
However, there has been a problem that strength developability is lowered or condensation is extremely delayed.
この問題を改善するために、有機酸に、アルカリ金属の炭酸塩、珪酸塩、アルミン酸塩、及び水酸化物等といった、急結性のアルカリ金属塩を加えた混和材が提案された（特許文献２参照）。
しかしながら、この混和材は、水和熱抑制効果の温度依存性が大きく、低温では水和熱抑制効果が顕著であるが、高温では水和熱抑制効果が乏しいという問題点があった。
In order to improve this problem, admixtures in which quick-setting alkali metal salts such as alkali metal carbonates, silicates, aluminates, and hydroxides are added to organic acids have been proposed (patents). Reference 2).
However, this admixture has a problem that the temperature dependence of the hydration heat suppression effect is large and the hydration heat suppression effect is remarkable at low temperatures, but the hydration heat suppression effect is poor at high temperatures.
また、デキストリンも水和熱抑制剤として知られている（特許文献３参照）。
しかしながら、デキストリンは低温では水和熱抑制効果が殆どなく、高温では極端に水和を遅延するという問題があった。
Dextrin is also known as a hydration heat inhibitor (see Patent Document 3).
However, dextrin has almost no effect of suppressing heat of hydration at low temperatures, and has a problem that hydration is extremely delayed at high temperatures.
これに対して、デキストリンと、有機酸の一種であるサリチル酸とを主成分とする混和材が提案されている（特許文献４参照）。
しかしながら、この混和材は、温度依存性が小さな水和熱抑制効果を有しているものの、強度発現性に乏しいものであった。
On the other hand, an admixture mainly composed of dextrin and salicylic acid which is a kind of organic acid has been proposed (see Patent Document 4).
However, although this admixture has an effect of suppressing heat of hydration having a small temperature dependence, it has poor strength development.
マッシブなコンクリート、いわゆる、マスコンの温度ひび割れを抑制する技術としては、水和熱抑制剤を適用する方法が提案されている（特許文献５〜特許文献８参照）。
しかしながら、いまだに充分な性能を実現できていないのが実状であり、常温から高温領域にわたり幅広い温度環境下で温度ひび割れを効果的に抑制できるセメント混和材の開発が強く望まれている。
As a technique for suppressing thermal cracking of massive concrete, so-called mascon, a method of applying a hydration heat inhibitor has been proposed (see Patent Documents 5 to 8).
However, in reality, sufficient performance has not yet been realized, and there is a strong demand for the development of a cement admixture that can effectively suppress temperature cracking in a wide temperature environment from room temperature to high temperature.
一方、フミン酸やニトロフミン酸は、根の活性化と地力の維持・向上を目的として、土壌改良剤等農業分野で広範に利用されている。
ニトロフミン酸は、例えば、亜炭、草炭等の腐食性物質を含有する若年炭の粉砕物と硝酸を反応させて得られるものである。
土壌改良剤としては、このニトロフミン酸や、これに、ドロマイト、マグネサイト、マグネシア、蛇紋岩、ケイ酸マグネシウム、及び水酸化マグネシウムなどの一種又は二種以上を加え反応させたニトロフミン酸マグネシウムが提案されている（特許文献９参照）。
しかしながら、これをセメント混和材として利用した際に、どのような効果を生むかについては全く知られていない。
On the other hand, humic acid and nitrohumic acid are widely used in the agricultural field such as soil conditioners for the purpose of root activation and maintenance / improvement of geopower.
Nitrohumic acid is obtained, for example, by reacting a pulverized product of young charcoal containing a corrosive substance such as lignite and grass charcoal with nitric acid.
As a soil conditioner, this nitrohumic acid, or magnesium nitrohumate that is reacted with one or more of dolomite, magnesite, magnesia, serpentinite, magnesium silicate, magnesium hydroxide and the like are proposed. (See Patent Document 9).
However, what effect is produced when this is used as a cement admixture is not known at all.
このニトロフミン酸やニトロフミン酸マグネシウムはフミン酸を主成分とするが、単に、フミン酸やフミン酸塩をセメントに混和したのでは、本発明の効果は得られない。 The nitrohumic acid and magnesium nitrohumate are mainly composed of humic acid, but the effect of the present invention cannot be obtained simply by mixing humic acid or humic acid salt with cement.
一方、高強度混和材を使用することで、高い強度を確保しつつ、単位セメント量を低減できることが知られている（特許文献１０）。
この技術を高強度コンクリートに応用すれば、単位セメント量を低減できるため、その分だけ水和発熱量も低減できる。
しかしながら、高強度コンクリートの水和熱低減に対する要求は益々高まっており、さらなる水和熱低減が求められているのが現状である。
On the other hand, by using a high-strength admixture, it is known that the amount of unit cement can be reduced while ensuring high strength (Patent Document 10).
If this technology is applied to high-strength concrete, the amount of unit cement can be reduced, so the amount of heat generated by hydration can be reduced accordingly.
However, the demand for reducing the heat of hydration of high-strength concrete is increasing, and the current situation is that further reduction of the heat of hydration is required.
また、前述の高強度混和材は、シリカ質微粉末や微粉のセッコウを主体とするため、粉塵の発生等により作業性悪化することも考えられる。
今日では作業環境の改善も大きな課題であり、粉塵の発生の少ない高強度混和材の開発も強く求められている。
Moreover, since the above-mentioned high-strength admixture is mainly composed of siliceous fine powder or fine gypsum, workability may be deteriorated due to generation of dust or the like.
Today, improvement of the working environment is also a major issue, and the development of high-strength admixtures with less dust generation is strongly demanded.
本発明者らは、多くの実験を通して、シリカ質微粉末及び／又は無水セッコウと、亜炭と硝酸から生成したフミン酸、軽質マグネシア、及び珪酸質物質から得られる反応生成物とを含有するセメント混和材が、低発熱型の高強度混和材として著しい効果を生むこと、また、単なるシリカ質微粉末及び／又は無水セッコウと、該反応生成物との組み合わせによる効果ではなく、相乗効果を生むこと、また、粉塵の発生も著しく少なくなるなどの知見を得て、本発明を完成するに至った。 Through a number of experiments, the inventors have found that cement blends containing siliceous fine powder and / or anhydrous gypsum and reaction products obtained from humic acid, light magnesia, and siliceous material produced from lignite and nitric acid. The material produces a remarkable effect as a low-heat-generation type high-strength admixture, and produces a synergistic effect, not simply an effect of a combination of the siliceous fine powder and / or anhydrous gypsum and the reaction product, In addition, the present invention has been completed with the knowledge that dust generation is significantly reduced.
本発明は、土木用途や建築用途において使用されるセメント混和材及びセメント組成物を提供する。 The present invention provides a cement admixture and a cement composition used in civil engineering and building applications.
本発明は、亜炭と硝酸から生成したフミン酸、軽質マグネシア、及び珪酸質物質から得られる反応生成物と、シリカ質微粉末及び／又は無水セッコウとを含有してなるセメント混和材であり、珪酸質物質が砂岩である該セメント混和材であり、反応生成物の粒度が、600μｍ以下である該セメント混和材であり、シリカ質微粉末が、フライアッシュ、シリカフューム、ケイ藻土、及び溶融シリカを製造する際に発生するシリカダストからなる群より選ばれる一種又は二種以上である該セメント混和材であり、無水セッコウの粒度がブレーン比表面積値で4,000cm2/g以上である該セメント混和材であり、セメントと該セメント混和材とを含有してなるセメント組成物である。 The present invention is a cement admixture comprising a reaction product obtained from humic acid produced from lignite and nitric acid, light magnesia, and a siliceous substance, siliceous fine powder and / or anhydrous gypsum, and silicic acid. The cement admixture is sandstone, the cement admixture has a reaction product particle size of 600 μm or less, and the siliceous fine powder contains fly ash, silica fume, diatomaceous earth, and fused silica. The cement admixture is one or more selected from the group consisting of silica dust generated during production, and the cement admixture has an anhydrous gypsum particle size of 4,000 cm 2 / g or more in terms of Blaine specific surface area And a cement composition containing cement and the cement admixture.
本発明のセメント混和材を使用することにより、例えば、圧縮強度が40N/mm2以上と高く、断熱温度上昇量が40℃以下と小さい、低発熱型高強度のコンクリートが得られる。このため、マスコンやプレストレストコンクリートに適用した際のひび割れを効果的に抑制でき、極めて粉塵が発生しにくいなどの効果を奏する。 By using the cement admixture of the present invention, for example, low exothermic high strength concrete having a high compressive strength of 40 N / mm 2 or more and a small adiabatic temperature rise of 40 ° C. or less can be obtained. For this reason, the crack at the time of applying to a mascon or prestressed concrete can be suppressed effectively, and there exists an effect that dust is hardly generated.
本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。 Unless otherwise specified, parts and% in the present invention are shown on a mass basis.
本発明は、亜炭と硝酸から生成したフミン酸、軽質マグネシア、及び珪酸質物質から得られる反応生成物と、シリカ質微粉末及び／又は無水セッコウとを含有してなるセメント混和材を使用するものである。 The present invention uses a cement admixture containing a reaction product obtained from humic acid, light magnesia, and siliceous material generated from lignite and nitric acid, and siliceous fine powder and / or anhydrous gypsum. It is.
本発明では、亜炭を使用するが、その他、硝酸との反応によりフミン酸が得られる草炭、褐炭、及び泥炭等の若年炭も使用可能である。
また、硝酸としては、通常、濃度20〜50％のものを使用する。
軽質マグネシアは、生成したフミン酸を中和するもので、本発明では、その他、ドロマイト、マグネサイト、及び水酸化マグネシウムなども使用可能である。
珪酸質物質としては、珪石や砂岩等が挙げられるが、通常、砂岩を使用する。
In the present invention, lignite is used, but other coals such as grass charcoal, lignite, and peat from which humic acid can be obtained by reaction with nitric acid can also be used.
Further, as nitric acid, one having a concentration of 20 to 50% is usually used.
Light magnesia neutralizes the produced humic acid. In the present invention, dolomite, magnesite, magnesium hydroxide, and the like can also be used.
Examples of siliceous substances include silica and sandstone, but sandstone is usually used.
まず、亜炭を硝酸で酸化分解してフミン酸を生成し、それに、軽質マグネシアと珪酸質物質を加えて中和して中和生成物を製造する。
亜炭や硝酸の使用割合は特に限定されるものではないが、通常、乾物換算の亜炭100部に対して、無水換算の硝酸40〜70部が好ましい。
軽質マグネシアと珪酸質物質の使用割合は特に限定されるものではないが、珪酸質物質として砂岩を使用する場合、通常、乾物換算の亜炭100部に対して、軽質マグネシア５〜30部で、砂岩10〜25部が好ましい。
中和生成物を、水等を使用し、造粒後、乾燥し反応生成物とする。
First, lignite is oxidized and decomposed with nitric acid to produce humic acid, and light magnesia and siliceous material are added to neutralize it to produce a neutralized product.
The use ratio of lignite and nitric acid is not particularly limited, but usually 40 to 70 parts of nitric acid in terms of anhydrous matter is preferable to 100 parts of lignite in terms of dry matter.
The use ratio of light magnesia and siliceous material is not particularly limited, but when sandstone is used as siliceous material, it is usually 5-30 parts of light magnesia against 100 parts of dry coal equivalent lignite, sandstone 10 to 25 parts are preferred.
The neutralized product is granulated and then dried to form a reaction product using water or the like.
本発明では、この亜炭と硝酸から生成したフミン酸、軽質マグネシア、及び珪酸質物質から得られる反応生成物（以下、単に反応生成物という）を分級・粉砕処理等によって粒度調整して使用することが可能である。なかでも、600μｍ以下の細粒分を用いることが好ましい。また、同様に製造される腐植酸苦土肥料をそのまま、あるいは、篩い分けや分級、粉砕処理等によって粒度調整したものを使用することが可能である。 In the present invention, the reaction product obtained from humic acid, light magnesia, and siliceous substance produced from lignite and nitric acid (hereinafter simply referred to as reaction product) is used after adjusting the particle size by classification and grinding treatment, etc. Is possible. Among these, it is preferable to use a fine particle portion of 600 μm or less. Further, it is possible to use a humic acid bitter fertilizer produced in the same manner as it is or after adjusting the particle size by sieving, classification, pulverization or the like.
本発明の反応生成物の化学成分は、通常、フミン酸が45〜58％、く溶性MgOが２〜13％、SiO2が４〜12％、Fe2O3が２〜９％、Al2O3が２〜８％、及び水分が０〜20％である。なお、く溶性MgOのうち、水溶性MgOは１〜５％である。
ここで、く溶性MgOとは、２％のクエン酸水溶液に溶解するMgOを意味し、水溶性MgOは、く溶性MgOのなかにはいる。
Chemical components of the reaction product of the present invention is usually humic acid 45-58%, Ku-soluble MgO is 2 to 13% SiO 2 is 4 to 12% Fe 2 O 3 is 2 to 9% Al 2 O 3 is 2 to 8% and moisture is 0 to 20%. In addition, water-soluble MgO is 1 to 5% among soluble MgO.
Here, the highly soluble MgO means MgO dissolved in a 2% aqueous citric acid solution, and the water-soluble MgO is included in the soluble MgO.
本発明の反応生成物は、化学成分の上では、フミン酸を主成分とするが、単に、フミン酸やその塩を用いたのでは、本発明の効果は得られない。
これは、数々の実験を通して見いだしたものである。その原因は定かではないが、反応生成物を製造する工程で加えられる軽質マグネシアや砂岩等の珪酸質物質との相互作用により、独自の複合材料が形成されているためと推察される。
また、これらの軽質マグネシアや砂岩等の珪酸質物質との複合化によって、化学成分の溶解性が異なることも考えられる。
The reaction product of the present invention is mainly composed of humic acid on the chemical component, but the effect of the present invention cannot be obtained by simply using humic acid or a salt thereof.
This has been found through numerous experiments. The cause is not clear, but it is presumed that a unique composite material is formed by the interaction with light silicic substances such as light magnesia and sandstone added in the process of producing the reaction product.
It is also possible that the solubility of chemical components varies depending on the combination with these silicic substances such as light magnesia and sandstone.
反応生成物に含まれるMgO成分には、水に可溶性のものと、難溶性のものが混在しており、このことも、本発明の効果を生んでいるひとつの要因と考えられる。 The MgO component contained in the reaction product contains a mixture that is soluble in water and a component that is sparingly soluble. This is also considered to be one factor that produces the effects of the present invention.
反応生成物の粒度は特に限定されるものではないが、通常、600μｍ以下の細粒分を使用することが好ましい。粗粒が含まれると、充分な水和熱抑制効果が得られにくくなるおそれがあり、また、強度発現性が悪くなるおそれがある。 The particle size of the reaction product is not particularly limited, but it is usually preferable to use a fine particle having a particle size of 600 μm or less. When coarse particles are contained, there is a possibility that a sufficient effect of suppressing heat of hydration may not be obtained, and strength development may be deteriorated.
本発明で使用するシリカ質微粉末は特に限定されるものではないが、具体例としては、シリカフューム、溶融シリカを製造する際に発生するシリカダスト、フライアッシュ、及びケイ藻土等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。そのうち、フライアッシュやケイ藻土を選定することが水和熱抑制効果の面から好ましい。
シリカ質微粉末の粉末度は特に限定されるものではないが、通常、フライアッシュについては、ブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）で3,000〜9,000cm2/g程度であり、シリカヒュームについては、ＢＥＴ比表面積で10〜200m2/g程度であり、ケイ藻土については、ＢＥＴ比表面積で２〜20m2/g程度であり、シリカダストについては、ＢＥＴ比表面積で２〜100m2/g程度である。
The siliceous fine powder used in the present invention is not particularly limited, and specific examples include silica fume, silica dust generated when producing fused silica, fly ash, diatomaceous earth, and the like. One or more of these can be used. Among them, it is preferable to select fly ash or diatomaceous earth from the viewpoint of the effect of suppressing hydration heat.
The fineness of the siliceous fine powder is not particularly limited, but usually fly ash has a brain specific surface area value (hereinafter referred to as a brain value) of about 3,000 to 9,000 cm 2 / g, and silica fume is 10 to 200 m 2 / g approximately the BET specific surface area, for diatomaceous earth is 2 to 20 m 2 / g approximately the BET specific surface area, for silica dust, 2 to 100 m BET specific surface area of 2 / It is about g.
本発明で使用する無水セッコウは特に限定されるものではなく、天然無水セッコウやフッ酸製造の際に副生する無水セッコウなどが使用可能である。
本発明では、水和熱抑制効果の面から、また、強度発現性の面から、フッ酸製造の際に副生する無水セッコウを使用することが好ましい。
無水セッコウの粒度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン値で4,000〜8,000cm2/gが好ましく、6,000cm2/g前後がより好ましい。4,000cm2/g未満では強度発現性が充分でなくなるおそれがあり、8,000cm2/gを超えても、さらなる効果の増進が期待できない。また、強度発現性の面から、無水セッコウの平均粒径は、10μｍ以下が好ましい。
The anhydrous gypsum used in the present invention is not particularly limited, and natural anhydrous gypsum, anhydrous gypsum by-produced in the production of hydrofluoric acid, and the like can be used.
In the present invention, it is preferable to use anhydrous gypsum produced as a by-product in the production of hydrofluoric acid from the viewpoint of the effect of suppressing the heat of hydration and from the viewpoint of strength development.
The particle size of the anhydrous gypsum is not particularly limited, but usually it is preferably 4,000 to 8,000 cm 2 / g, more preferably around 6,000 cm 2 / g in terms of brain value. If it is less than 4,000 cm 2 / g, strength development may not be sufficient, and if it exceeds 8,000 cm 2 / g, further enhancement of the effect cannot be expected. From the standpoint of strength development, the average particle size of anhydrous gypsum is preferably 10 μm or less.
本発明では、強度発現性の面から、また、水和熱低減効果やひび割れ抑制効果の面から、シリカ質微粉末と無水セッコウとを併用することが好ましい。 In the present invention, it is preferable to use a siliceous fine powder and anhydrous gypsum in combination from the viewpoint of strength development and from the viewpoint of the effect of reducing the heat of hydration and the effect of suppressing cracking.
セメント混和材中の反応生成物と、シリカ質微粉末及び／又は無水セッコウの配合割合は特に限定されるものではないが、通常、反応生成物と、シリカ質微粉末及び／又は無水セッコウからなるセメント混和材100部中、反応生成物は５〜40部が好ましく、10〜30部がより好ましい。シリカ質微粉末及び／又は無水セッコウは60〜95部が好ましく、70〜90部がより好ましい。反応生成物が５部未満で、シリカ質微粉末及び／又は無水セッコウが95部を超えると、水和発熱の抑制効果が充分でなくなるおそれがあり、また、粉塵の発生が著しくなる傾向にある。加えて、反応生成物が前記範囲で配合されることにより、長期的な強度発現性が良好になる。
この理由は定かではないが、反応生成物が、シリカ質微粉末及び／又は無水セッコウの分散性を高め、コンクリート中に均一に分散させる効果をもたらすものと考えられる。
一方、反応生成物が40部を超え、シリカ質微粉末及び／又は無水セッコウが60部未満の場合には、水和熱の抑制効果が充分でなく、温度ひび割れの抑制効果が充分に得られなくなるおそれがある。また、強度発現性が悪くなるおそれもある。
The mixing ratio of the reaction product in the cement admixture and the siliceous fine powder and / or anhydrous gypsum is not particularly limited, but usually comprises the reaction product and the siliceous fine powder and / or anhydrous gypsum. In 100 parts of the cement admixture, the reaction product is preferably 5 to 40 parts, more preferably 10 to 30 parts. The siliceous fine powder and / or anhydrous gypsum is preferably 60 to 95 parts, more preferably 70 to 90 parts. If the reaction product is less than 5 parts and the siliceous fine powder and / or anhydrous gypsum exceeds 95 parts, the effect of suppressing hydration heat generation may not be sufficient, and the generation of dust tends to be significant. . In addition, when the reaction product is blended in the above range, long-term strength development is improved.
The reason for this is not clear, but it is considered that the reaction product increases the dispersibility of the siliceous fine powder and / or anhydrous gypsum and has the effect of uniformly dispersing in the concrete.
On the other hand, when the reaction product exceeds 40 parts and the siliceous fine powder and / or anhydrous gypsum is less than 60 parts, the effect of suppressing heat of hydration is not sufficient, and the effect of suppressing temperature cracking is sufficiently obtained. There is a risk of disappearing. Moreover, there exists a possibility that intensity | strength expression may worsen.
本発明のセメント混和材の使用量は特に限定されるものではないが、通常、セメントとセメント混和材からなるセメント組成物100部中、0.1〜５部が好ましく、0.3〜３部がより好ましい。セメント混和材の使用量が少ないと充分な水和熱抑制効果が得られなくなるおそれがあり、過剰に使用すると強度発現性が悪くなるおそれがある。
セメント混和材の使用量を単位量で見た場合には、１m3あたり、10〜100kgが好ましく、20〜70kgがより好ましい。セメント混和材の使用量が10kg未満では、本発明の効果が充分に得られなくなるおそれがあり、100kgを超えてもさらなる効果の増進が期待できない。
Although the usage-amount of the cement admixture of this invention is not specifically limited, Usually, 0.1-5 parts are preferable in a cement composition which consists of a cement and a cement admixture, and 0.3-3 parts are more preferable. If the amount of the cement admixture used is small, a sufficient effect of suppressing hydration heat may not be obtained, and if used excessively, strength development may be deteriorated.
When the use amount of the cement admixture is viewed as a unit amount, it is preferably 10 to 100 kg, more preferably 20 to 70 kg per 1 m 3 . If the amount of cement admixture used is less than 10 kg, the effects of the present invention may not be sufficiently obtained, and even if the amount exceeds 100 kg, further enhancement of the effects cannot be expected.
本発明のコンクリートの水／セメント比(W/C)は、40％以上が好ましい。40％未満では、フレッシュコンクリートの作業性が著しく悪くなったり、プラスチックひび割れや硬化後の自己収縮によるひび割れが発生し易くなる。 The water / cement ratio (W / C) of the concrete of the present invention is preferably 40% or more. If it is less than 40%, the workability of fresh concrete is remarkably deteriorated, and plastic cracks and cracks due to self-shrinkage after curing tend to occur.
本発明のコンクリートの単位セメント量は、350kg/m3以下が好ましい。単位セメント量が350kg/m3を超えると、コンクリートの水和発熱量が多くなりコンクリートに熱ひび割れが発生し易くなる。
ただし、本発明のセメント混和材を使用せずに単位セメント量を少なくすると、水和発熱は小さくできるものの所要の強度が得られないため、実用できない。
The unit cement amount of the concrete of the present invention is preferably 350 kg / m 3 or less. When the unit cement amount exceeds 350 kg / m 3 , the amount of heat generated by hydration of the concrete increases and thermal cracking is likely to occur in the concrete.
However, if the unit cement amount is reduced without using the cement admixture of the present invention, the hydration exotherm can be reduced, but the required strength cannot be obtained, so it cannot be put into practical use.
本発明のコンクリートの断熱温度上昇量は、40℃以下であることが好ましい。断熱温度上昇量が40℃を超えると、水和発熱によりコンクリートに熱ひび割れが発生し易くなる。 It is preferable that the heat insulation temperature rise amount of the concrete of this invention is 40 degrees C or less. When the heat insulation temperature rise exceeds 40 ° C., thermal cracking is likely to occur in the concrete due to hydration heat generation.
本発明で使用するセメントは、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメントや、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末等を混合したフィラーセメント、並びに、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造した環境調和型セメント（エコセメント）などが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。 The cement used in the present invention includes various portland cements such as normal, early strength, very early strength, low heat, and moderate heat, various mixed cements obtained by mixing blast furnace slag, fly ash, or silica with these portland cements, and limestone. Filler cement mixed with powder, blast furnace slow-cooled slag fine powder, etc., and environmentally friendly cement (eco-cement) manufactured using municipal waste incineration ash and sewage sludge incineration ash as raw materials, etc. Two or more types can be used.
本発明のセメント混和材やセメント組成物はそれぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部あるいは全部を混合しておいても差し支えない。 The cement admixture and cement composition of the present invention may be mixed at the time of construction, or may be partially or wholly mixed in advance.
本発明では、砂等の細骨材や、砂利等の粗骨材や、膨張材、急硬材、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、高分子エマルジョン、凝結調整剤、ベントナイトなどの粘土鉱物、及びハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等の各種添加剤や、高炉水砕スラグ微粉末、高炉徐冷スラグ微粉末、及び石灰石微粉末等の混和材料等からなる群より選ばれた一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用することが可能である。 In the present invention, fine aggregates such as sand, coarse aggregates such as gravel, expanded materials, quick hard materials, water reducing agents, AE water reducing agents, high performance water reducing agents, high performance AE water reducing agents, antifoaming agents, Various additives such as sticky agent, rust preventive agent, antifreeze agent, shrinkage reducing agent, polymer emulsion, setting modifier, clay minerals such as bentonite, anion exchanger such as hydrotalcite, etc., ground granulated blast furnace slag In addition, one or more selected from the group consisting of admixtures such as blast furnace slow-cooled slag fine powder and limestone fine powder can be used in combination as long as the object of the present invention is not substantially inhibited. .
以下、実験例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on experimental examples, but the present invention is not limited thereto.
実験例１
表１に示す単位セメント量、単位水量、及び単位セメント混和材量（以下、単位混和材量という）を用いてコンクリートを調製した。この際、s/aは48％で一定とし、コンクリートのスランプが18±1.5cmとなるように高性能減水剤を添加し、空気量3.0±1.5％とした。
調製したコンクリートの断熱温度上昇量と、材齢28日の圧縮強度を測定した。
また、大きなコンクリート構造物を作製してひび割れの発生状況を調べた。
なお、セメント混和材使用時の粉塵発生挙動も観察した。その結果を表１に併記する。
Experimental example 1
Concrete was prepared using the unit cement amount, unit water amount, and unit cement admixture amount (hereinafter referred to as unit admixture amount) shown in Table 1. At this time, s / a was fixed at 48%, and a high-performance water reducing agent was added so that the concrete slump was 18 ± 1.5 cm, and the air amount was 3.0 ± 1.5%.
The amount of heat insulation temperature rise of the prepared concrete and the compressive strength at the age of 28 days were measured.
In addition, a large concrete structure was produced and the occurrence of cracks was investigated.
The dust generation behavior when using cement admixture was also observed. The results are also shown in Table 1.
＜使用材料＞
セメントα：市販の普通ポルトランドセメント、比重3.15
セメント混和材ａ：反応生成物イ20部と無水セッコウＡ80部との混合物
セメント混和材ｂ：反応生成物イ20部と無水セッコウＢ80部との混合物
セメント混和材ｃ：反応生成物イ20部と無水セッコウＣ80部との混合物
セメント混和材ｄ：反応生成物イ20部と無水セッコウＤ80部との混合物
セメント混和材ｅ：反応生成物イ20部とシリカ質微粉末Ｅ80部との混合物
セメント混和材ｆ：反応生成物イ20部とシリカ質微粉末Ｆ80部との混合物
セメント混和材ｇ：反応生成物イ20部とシリカ質微粉末Ｇ80部との混合物
セメント混和材ｈ：反応生成物イ20部とシリカ質微粉末Ｈ80部との混合物
セメント混和材ｉ：反応生成物イ20部とシリカ質微粉末Ｉ80部との混合物
セメント混和材ｊ：反応生成物イ20部、無水セッコウＢ40部、及びシリカ質微粉末Ｆ40部の混合物
反応生成物イ：最大粒径600μm、フミン酸50％、く溶性MgOが11％、水溶性MgOが４％、SiO2が９％、Fe2O3が５％、Al2O3が５％、及び水分が20％、比重1.20
無水セッコウＡ：フッ酸製造時に副生する無水セッコウ、比重2.96、ブレーン値4,000cm2/gに粉砕、平均粒径12μｍ
無水セッコウＢ：フッ酸製造時に副生する無水セッコウ、比重2.96、ブレーン値6,000cm2/gに粉砕、平均粒径８μｍ
無水セッコウＣ：フッ酸製造時に副生する無水セッコウ、比重2.96、ブレーン値8,000cm2/gに粉砕、平均粒径４μｍ
無水セッコウＤ：天然無水セッコウ、比重2.96、ブレーン値5,000cm2/gに粉砕、平均粒径18μｍ
シリカ質微粉末Ｅ：シリカフューム、比重2.20、ＢＥＴ比表面積100m2/g、平均粒径0.2μｍ
シリカ質微粉末Ｆ：フライアッシュ、比重2.40、ブレーン値4,000cm2/g、平均粒径８μｍ
シリカ質微粉末Ｇ：ケイ藻土、比重2.30、ＢＥＴ比表面積20m2/g、平均粒径３μｍ
シリカ質微粉末Ｈ：溶融シリカを製造する際に発生するダスト、比重2.20、ＢＥＴ比表面積50m2/g、平均粒径１μｍ
シリカ質微粉末Ｉ：シリカ質微粉末Ｅとシリカ質微粉末Ｆの等量混合物、比重2.30
細骨材 ：新潟県姫川産、比重2.62
粗骨材 ：新潟県姫川産、比重2.64
高性能減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤、市販品
水 ：水道水
<Materials used>
Cement α: Commercially available ordinary Portland cement, specific gravity 3.15
Cement admixture a: Mixture of 20 parts of reaction product A and 80 parts of anhydrous gypsum A Cement admixture b: Mixture of 20 parts of reaction product A and 80 parts of anhydrous gypsum B Cement admixture c: 20 parts of reaction product A Cement admixture with 80 parts of anhydrous gypsum C: admixture of 20 parts of reaction product A and D80 parts of anhydrous gypsum C: admixture of 20 parts of reaction product A and E80 parts of siliceous fine powder Cement admixture f: Mixture of admixture of 20 parts of reaction product A and F80 parts of siliceous fine powder g: Mixture of admixture of 20 parts of reaction product A and G80 parts of siliceous fine powder h: 20 parts of reaction product A And cementitious admixture of 80 parts of siliceous fine powder i: 20 parts of reaction product i and 80 parts of siliceous fine powder I: 20 parts of reaction product i, 40 parts of anhydrous gypsum B, and silica Reaction mixture of fine powder F40 parts Monoi: maximum particle size 600 .mu.m, 50% humic acid, Ku-soluble MgO 11%, 4% water soluble MgO is, SiO 2 is 9% Fe 2 O 3 5%, Al 2 O 3 5%, and 20% moisture, 1.20 specific gravity
Anhydrous gypsum A: Anhydrous gypsum by-produced during hydrofluoric acid production, pulverized to a specific gravity of 2.96, brain value of 4,000cm 2 / g, average particle size 12μm
Anhydrous gypsum B: Anhydrous gypsum produced as a by-product during the production of hydrofluoric acid, pulverized to a specific gravity of 2.96, brain value of 6,000cm 2 / g, average particle size 8μm
Anhydrous gypsum C: Anhydrous gypsum produced as a by-product during the production of hydrofluoric acid, pulverized to a specific gravity of 2.96, brain value of 8,000cm 2 / g, average particle size 4μm
Anhydrous gypsum D: Natural anhydrous gypsum, specific gravity 2.96, crushed to a brain value of 5,000cm 2 / g, average particle size 18μm
Silica fine powder E: Silica fume, specific gravity 2.20, BET specific surface area 100m 2 / g, average particle size 0.2μm
Siliceous fine powder F: fly ash, specific gravity 2.40, brain value 4,000cm 2 / g, average particle size 8μm
Siliceous fine powder G: Diatomaceous earth, specific gravity 2.30, BET specific surface area 20m 2 / g, average particle size 3μm
Siliceous fine powder H: dust generated when producing fused silica, specific gravity 2.20, BET specific surface area 50 m 2 / g, average particle size 1 μm
Siliceous fine powder I: Silica fine powder E and equivalent mixture of siliceous fine powder F, specific gravity 2.30
Fine aggregate: Himekawa, Niigata prefecture, specific gravity 2.62
Coarse aggregate: Himekawa, Niigata Prefecture, specific gravity 2.64
High-performance water reducing agent: Polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent, commercial product water: tap water
＜測定方法＞
断熱温度上昇量：東京理工（株）社製の断熱温度上昇量測定装置を用いて、打設温度20℃の条件で測定
圧縮強度 ：JIS A 1108に準じて測定
ひび割れの発生状況：厚さ１ｍ、高さ2.5ｍ、長さ10ｍの壁を作成した。型枠の存置期間は材齢７日までとし、ひび割れの発生状況を観察した。ひび割れが２本以上発生したか、もしくは、ひび割れ本数は１本だが、ひび割れ幅が0.2mm以上の場合を不可、ひび割れの本数は１本だが、ひび割れ幅が0.1mm以上、0.2mm未満の場合を可、ひび割れの本数が１本で、かつ、ひび割れ幅が0.05mm未満の場合を良、目視で観察できるひび割れがない場合を優とした。
粉塵の発生状況：セメント混和材の20kgを紙製の袋に詰め、解袋作業を行った際の粉塵の発生状況を確認した。粉塵の発生が著しい場合を不可、多少の粉塵は発生するが許容できる範囲の場合を可、粉塵の発生がほとんどない場合を良とした。
<Measurement method>
Adiabatic temperature rise: measured using a heat insulation temperature rise measuring device manufactured by Tokyo Riko Co., Ltd. at a casting temperature of 20 ° C. Compressive strength: Measurement crack occurrence according to JIS A 1108: Thickness 1 m A wall 2.5m high and 10m long was created. The retention period of the formwork was up to 7 days of age, and the occurrence of cracks was observed. When two or more cracks have occurred or the number of cracks is one, but the crack width is 0.2 mm or more is impossible, the number of cracks is one, but the crack width is 0.1 mm or more and less than 0.2 mm Yes, the case where the number of cracks was one and the crack width was less than 0.05 mm was good, and the case where there was no crack that could be visually observed was excellent.
Generation status of dust: 20 kg of cement admixture was packed in a paper bag, and the generation status of the dust when the bag was opened was confirmed. The case where the generation of dust is remarkable is not possible, the case where some dust is generated but within the allowable range is acceptable, and the case where there is almost no generation of dust is considered good.
表１から明らかなように、本発明のコンクリートは、圧縮強度が40N/mm2以上と高く、断熱温度上昇量が40℃以下と小さい。
一方、本発明のセメント混和材を配合していない比較例では、本発明のコンクリートよりも断熱温度上昇量が大きく、圧縮強度が低い。
また、反応生成物とシリカ質微粉末及び／又は無水セッコウを組み合わせることによって、混和材の解袋作業時の粉塵が低減され、圧縮強度は向上し、断熱温度上昇量は小さくなり、ひび割れ抵抗性が向上することがわかる。
As is clear from Table 1, the concrete of the present invention has a high compressive strength of 40 N / mm 2 or more and a small adiabatic temperature rise of 40 ° C. or less.
On the other hand, in the comparative example in which the cement admixture of the present invention is not blended, the amount of increase in heat insulation temperature is larger and the compressive strength is lower than that of the concrete of the present invention.
Also, by combining the reaction product with siliceous fine powder and / or anhydrous gypsum, the dust during the unpacking operation of the admixture is reduced, the compressive strength is improved, the adiabatic temperature rise is reduced, and the crack resistance is reduced. Can be seen to improve.
実験例２
表２に示す単位セメント量、単位水量、及び単位混和材量を用いたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に示す。
Experimental example 2
The experiment was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the unit cement amount, the unit water amount, and the unit admixture amount shown in Table 2 were used. The results are shown in Table 2.
表２から明らかなように、本発明のコンクリートは、圧縮強度が40N/mm2以上と高く、断熱温度上昇量が40℃以下と小さい。
一方、本発明のセメント混和材を配合していない比較例では、本発明のコンクリートよりも断熱温度上昇量が大きく、圧縮強度が低い。
As is apparent from Table 2, the concrete of the present invention has a high compressive strength of 40 N / mm 2 or more and a small adiabatic temperature rise of 40 ° C. or less.
On the other hand, in the comparative example in which the cement admixture of the present invention is not blended, the amount of increase in heat insulation temperature is larger and the compressive strength is lower than that of the concrete of the present invention.
実験例３
表３に示す単位セメント量、単位水量、及び単位混和材量を用いたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に示す。
Experimental example 3
The experiment was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the unit cement amount, the unit water amount, and the unit admixture amount shown in Table 3 were used. The results are shown in Table 3.
表３から明らかなように、本発明のコンクリートは、圧縮強度が40N/mm2以上と高く、断熱温度上昇量が40℃以下と小さい。
一方、本発明のセメント混和材を配合していない比較例では、いずれも、本発明のコンクリートよりも断熱温度上昇量が大きい。
As is apparent from Table 3, the concrete of the present invention has a high compressive strength of 40 N / mm 2 or more and a small adiabatic temperature rise of 40 ° C. or less.
On the other hand, in the comparative examples in which the cement admixture of the present invention is not blended, the amount of increase in the heat insulation temperature is larger than that of the concrete of the present invention.
実験例４
表４に示す反応生成物20部、シリカ質微粉末Ｆ40部、及び無水セッコウＢ40部からなるセメント混和材を調製した。
調製したセメント混和材の単位量を30kg/m3とし、単位セメント量300kg/m3で、Ｗ／Ｃを45％としたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
Experimental Example 4
A cement admixture consisting of 20 parts of the reaction product shown in Table 4, 40 parts of siliceous fine powder F, and 40 parts of anhydrous gypsum B was prepared.
The same procedure as in Experimental Example 1 was conducted except that the unit amount of the prepared cement admixture was 30 kg / m 3 , the unit cement amount was 300 kg / m 3 and W / C was 45%. The results are also shown in Table 4.
＜使用材料＞
市販のフミン酸：試薬、フミン酸
<Materials used>
Commercial humic acid: Reagent, Humic acid
表４から明らかなように、本発明のコンクリートは、圧縮強度が40N/mm2以上と高く、断熱温度上昇量が40℃以下と小さい。
一方、本発明のセメント混和材を配合していない比較例では、いずれも本発明のコンクリートよりも断熱温度上昇量が大きく、圧縮強度が低い。
As is clear from Table 4, the concrete of the present invention has a high compressive strength of 40 N / mm 2 or more and a small adiabatic temperature rise of 40 ° C. or less.
On the other hand, in the comparative examples in which the cement admixture of the present invention is not blended, the amount of increase in the heat insulation temperature is larger and the compressive strength is lower than the concrete of the present invention.
実験例５
表５に示す反応生成物イとシリカ質微粉末Ｆからなるセメント混和材を使用したこと以外は実験例４と同様に行った。結果を表５に併記する。
Experimental Example 5
The experiment was performed in the same manner as in Experimental Example 4 except that a cement admixture composed of the reaction product A and siliceous fine powder F shown in Table 5 was used. The results are also shown in Table 5.
表５から明らかなように、本発明のコンクリートは、圧縮強度が40N/mm2以上と高く、断熱温度上昇量が40℃以下と小さく、ひび割れ抵抗性が大きい。また、反応生成物の配合割合が５〜40部の場合にその効果が顕著である。 As is apparent from Table 5, the concrete of the present invention has a high compressive strength of 40 N / mm 2 or more, a small adiabatic temperature rise of 40 ° C. or less, and a large crack resistance. Moreover, the effect is remarkable when the mixture ratio of the reaction product is 5 to 40 parts.
実験例６
反応生成物イと同じ化学成分で、表６に示す最大粒径の反応生成物10部、シリカ質微粉末Ｆ45部、及び無水セッコウＢ45部からなるセメント混和材を調製したこと以外は実験例４と同様に行った。結果を表６に併記する。
Experimental Example 6
Experimental Example 4 except that a cement admixture comprising 10 parts of the reaction product with the maximum particle size shown in Table 6, F45 parts of siliceous fine powder, and 45 parts of anhydrous gypsum B was prepared with the same chemical composition as reaction product A. As well as. The results are also shown in Table 6.
表６から明らかなように、本発明のコンクリートは、圧縮強度が40N/mm2以上と高く、断熱温度上昇量が40℃以下と小さい。そして、反応生成物の最大粒径が細かいほど、圧縮強度が高く、断熱温度上昇量が小さく、ひび割れ抵抗性が大きい。 As is apparent from Table 6, the concrete of the present invention has a high compressive strength of 40 N / mm 2 or more and a small adiabatic temperature rise of 40 ° C. or less. And the finer the maximum particle size of the reaction product, the higher the compressive strength, the smaller the adiabatic temperature rise, and the higher the crack resistance.
実験例７
セメントβとセメント混和材ｊを使用し、表７に示す配合のコンクリートで実験したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表７に併記する。
Experimental Example 7
The experiment was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the cement β and the cement admixture j were used, and the experiment was performed with concrete having the composition shown in Table 7. The results are also shown in Table 7.
＜使用材料＞
セメントβ ：市販の高炉セメントＢ種、比重3.06
<Materials used>
Cement β: Commercial blast furnace cement type B, specific gravity 3.06
表７から明らかなように、本発明のコンクリートは、圧縮強度が40N/mm2以上と高く、断熱温度上昇量が40℃以下と小さい。
一方、本発明のセメント混和材を配合していない比較例では、何れも本発明のコンクリートよりも断熱温度上昇量が大きいか、圧縮強度が低い。そして、普通セメントを用いる場合よりも高炉セメントを用いた場合に本発明の効果が顕著であることがわかる。
As is clear from Table 7, the concrete of the present invention has a high compressive strength of 40 N / mm 2 or more and a small adiabatic temperature rise of 40 ° C. or less.
On the other hand, in the comparative examples in which the cement admixture of the present invention is not blended, the amount of increase in the heat insulation temperature is larger or the compressive strength is lower than the concrete of the present invention. And it turns out that the effect of this invention is remarkable when a blast furnace cement is used rather than the case where a normal cement is used.
本発明のセメント混和材を使用することにより、圧縮強度が40N/mm2以上と高く、断熱温度上昇量が40℃以下と小さいコンクリートが得られる。このため、マスコンやプレストレストコンクリートに適用した際のひび割れを効果的に抑制できる。しかも、本発明のセメント混和材は極めて粉塵が発生しにくいなどの効果を奏する。 By using the cement admixture of the present invention, concrete having a high compressive strength of 40 N / mm 2 or more and a small adiabatic temperature rise of 40 ° C. or less can be obtained. For this reason, the crack at the time of applying to a mascon or prestressed concrete can be suppressed effectively. In addition, the cement admixture of the present invention has such an effect that dust is hardly generated.
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