JP2010006680A - Expansive composition and expansive material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セメント組成物、例えば、PCコンクリート製道路橋・鉄道橋床版・トンネル覆工・高欄等の土木構造物や倉庫床版、立体駐車場などの一般建築構造物について、コンクリートのひび割れ抑制などのために混和し、工事向けとして使用される膨張性組成物および膨張材に関する。 The present invention relates to a cement composition, such as a concrete concrete structure such as a PC concrete road bridge, a railway bridge deck, a tunnel lining, a railing, a warehouse floor slab, and a general building structure such as a three-dimensional parking lot. The present invention relates to an expandable composition and an expandable material that are mixed for suppression and used for construction.
近年、コンクリート構造物の耐久性を高めるために、コンクリートのひび割れを抑止するコンクリート用膨張材が注目され、需要が伸びてきている。特にひび割れを低減するためには膨張材を使用することが有効であり、膨張材の使用量を低減して経済的負担を小さくすることが不可欠である。 In recent years, in order to increase the durability of concrete structures, a concrete expansion material that suppresses cracking of concrete has attracted attention, and demand has been increasing. In particular, in order to reduce cracks, it is effective to use an expanding material, and it is essential to reduce the amount of the expanding material used to reduce the economic burden.
コンクリート用の膨張材としては、カルシウムサルホアルミネート等のエトリンガイト生成物質を有効成分とするエトリンガイト系膨張材と遊離生石灰を有効成分とする生石灰系膨張材の二種類が代表的なものとして使用されている。このうち、生石灰系膨張材は一般に水和反応活性が高く、特にコンクリートの大規模な初期収縮を抑制する効果に優れることが知られている。この生石灰系膨張材は特性および用途に応じた様々の配合・形態のものも知られている(例えば特許文献3および4参照)。
Two types of expansive materials for concrete are typically used: ettringite-based expansive materials containing ettringite-producing substances such as calcium sulfoaluminate as active ingredients and quicklime-based expansive materials containing free quicklime as active ingredients. Yes. Of these, quicklime-based expansive materials are generally known to have high hydration reaction activity, and in particular, are excellent in the effect of suppressing large-scale initial shrinkage of concrete. This quicklime expansion material is also known in various formulations and forms depending on characteristics and applications (see, for example,
しかし、生石灰系膨張材では、その焼成度(軟焼、中焼、硬焼)のばらつきが大きいために膨張制御が難しい。また、硬焼生石灰を用いた場合、諸条件により膨張量が小さくてもコンクリートに強度低下を招いたり、あるいは過剰な膨張性状を示し、コンクリートの強度が激減することもあった。 However, with quicklime-based expandable materials, expansion control is difficult because of the large variation in the degree of firing (soft burn, medium burn, hard burn). In addition, when hard calcined lime is used, even if the amount of expansion is small due to various conditions, the strength of the concrete is reduced, or excessive expansion properties are exhibited, and the strength of the concrete may be drastically reduced.
これらの問題点を解決したものが石灰系膨張材であり、例えば、遊離石灰をエーライトが内包する形で生成させた膨張性クリンカ組成物が知られている(例えば特許文献1参照)。この膨張性クリンカ組成物は、膨張制御が容易であり、強度低下が少ないという特性がある。 A solution that solves these problems is a lime-based expansion material. For example, an expandable clinker composition is known in which free lime is generated in a form in which alite is included (see, for example, Patent Document 1). This expandable clinker composition has the characteristics that expansion control is easy and strength reduction is small.
また、遊離生石灰とエトリンガイト形成物質を主成分とするエトリンガイト・石灰複合系膨張材も知られている。(例えば、特許文献2参照) Further, an ettringite / lime composite expansion material mainly composed of free quick lime and an ettringite-forming substance is also known. (For example, see Patent Document 2)
上記膨張性組成物は、一般的にコンクリートにおいて、単位膨張材量20kg/m3の低添加タイプとして使用されている。一方、いずれも膨張性組成物の水和反応時期や膨張性能を調整するために、複数の成分原料を微妙に原料調合したものを焼成してクリンカ組成物とし、これを粉砕して製造している。そのため、使用される原料費も高く、製造工程上、自ずと製造コストも高くなる。従って、該膨張材を使用したモルタル・コンクリートの製造コストも高くなる。 The expandable composition, in general concrete, is used as a low addition unit type expansion material amount 20 kg / m 3. On the other hand, in order to adjust the hydration reaction timing and expansion performance of the expansible composition, a finely blended raw material of a plurality of component raw materials is fired into a clinker composition, which is pulverized and manufactured. Yes. Therefore, the cost of raw materials used is high, and the manufacturing cost naturally increases in the manufacturing process. Therefore, the manufacturing cost of mortar / concrete using the expanded material is also increased.
一方、従来の生石灰系膨張材は、膨張量の制御が難しいと云う上記問題のほかに、生石灰を使用して安価に製造されるものは工事向け用としての品質性能を有しておらず、製品向けの用途に限られている。工事用向け膨張材は製品用向け膨張材とは大きく異なり、例えば、膨張コンクリートが打ち込まれる場所はさまざまな工事現場であり、打ち込まれた膨張コンクリートが緻密化されていく過程で、環境温度の変化が生じることであり、温度変化に敏感な生石灰を安価に活用することは難しく課題となっていた。 On the other hand, in addition to the above problem that the conventional quicklime-based expansion material is difficult to control the amount of expansion, those that are manufactured inexpensively using quicklime do not have quality performance for construction use, Limited to product applications. The expansion material for construction is very different from the expansion material for products.For example, the place where expansive concrete is poured is in various construction sites, and the temperature of the environment expands as the expansive concrete that is poured is densified. It is difficult to use quick lime that is sensitive to temperature changes at low cost.
さらに、近年、日本建築学会より「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針(案)・同解説」が刊行され、使用するコンクリートの品質がコンクリートの乾燥収縮量に応じて、標準、高級および特級に「級分け」され、コンクリート構造物の耐久性を高めるために、コンクリートのひび割れを抑止するコンクリート用膨張材の普及が今後さらに予測され、現状以上の低添加で効果を発揮する経済的な膨張材が要求されつつあり、課題となっている。
本発明は、従来の上記課題を解決したものであり、安価な生石灰を用いながら、従来のように複数の原料を微妙に調合して煩雑な処理を施す必要がなく、かつコストの増大も抑制し、工事向けとしてモルタル・コンクリートに低添加で使用できる膨張材であり、コンクリートの強度低下を抑制し、適正な膨張性能を発揮し、コンクリートのひび割れを低減する膨張性組成物、および該膨張性組成物からなる膨張材と、そのモルタル・コンクリートを提供する。 The present invention solves the above-described conventional problems, and while using inexpensive quick lime, it is not necessary to delicately prepare a plurality of raw materials as in the past and to perform complicated processing and to suppress an increase in cost. An expandable composition that can be used for construction work with low addition to mortar and concrete, suppresses deterioration of concrete strength, exhibits appropriate expansion performance, and reduces cracks in concrete, and the expandability An expansion material comprising the composition and a mortar / concrete thereof are provided.
本発明は、以下に示す構成を有することよって上記課題を解決した、膨張性組成物および該膨張性組成物からなる膨張材、およびこれらを含有するモルタル・コンクリートに関する。
〔1〕遊離生石灰の含有量が80質量%以上および該遊離生石灰の結晶径が3〜60μmである組成物であって、4N-HCl活性度が20〜250mlである生石灰粒子を主成分とすることを特徴とするモルタル・コンクリート用の膨張性組成物。
〔2〕上記[1]の組成物を粉末度2000〜3400cm2/gに粉砕してなる膨張性組成物。
〔3〕上記[2]の膨張性組成物にセメントおよび石膏類を含有してなる膨張材。
〔4〕セメントの含有量が30質量%以下、石膏類の含有量が20質量%以下である上記[3]の膨張材。
〔5〕セメントを結合相形成成分とするモルタル・コンクリートに対して、単位量10〜25kg/m3で配合される上記[4]に記載する膨張材。
〔6〕上記[1]〜上記[5]の何れか記載する膨張性組成物ないし膨張材を含有するモルタル・コンクリート。
The present invention relates to an expandable composition, an expandable material comprising the expandable composition, and mortar / concrete containing these, which have solved the above problems by having the following configuration.
[1] A composition having a free quick lime content of 80% by mass or more and a crystal diameter of the free quick lime of 3 to 60 μm, the main component being quick lime particles having a 4N-HCl activity of 20 to 250 ml. An expandable composition for mortar and concrete.
[2] An expandable composition obtained by pulverizing the composition of [1] to a fineness of 2000 to 3400 cm 2 / g.
[3] An expandable material comprising cement and gypsum in the expandable composition of [2] above.
[4] The expansion material according to [3], wherein the cement content is 30% by mass or less and the gypsum content is 20% by mass or less.
[5] The expansion material according to [4], which is blended in a unit amount of 10 to 25 kg / m 3 with respect to mortar / concrete containing cement as a binder phase forming component.
[6] Mortar / concrete containing the expansible composition or expansive material according to any one of [1] to [5] above.
本発明の膨張性組成物ないし膨張材は、セメントを結合相形成成分とするモルタル・コンクリートに使用することにより、最適な膨張効果を付与し、コンクリートのひび割れを効果的に抑制することができる。 By using the expansive composition or the expansive material of the present invention for mortar / concrete containing cement as a binder phase forming component, it is possible to impart an optimum expansive effect and effectively suppress cracking of the concrete.
また、本発明の膨張性組成物は、好ましくは、粉末度が2000〜3400cm2/gであるので市販のセメントと同程度かやや低いことからセメントとの混合性が良く、セメント、石膏類を混和させたものは、高い膨張性および強度発現性を有する。また、これら膨張性組成物を普通ポルトランドセメントと組み合わせて使用した場合においても、従来より低添加量(例えば15kg/m3)でコンクリートのひび割れを効果的に抑制することができる。 In addition, the expandable composition of the present invention preferably has a fineness of 2000 to 3400 cm 2 / g, so that it is comparable to or slightly lower than commercially available cement, so that it has good mixing with cement, and cement and gypsum can be used. The blended material has high expansibility and strength development. Moreover, even when these expansible compositions are used in combination with ordinary Portland cement, cracking of concrete can be effectively suppressed with a lower additive amount (for example, 15 kg / m 3 ).
以下、本発明を実施例と共に具体的に説明する。なお、%は特に示す場合および単位固有の場合を除き質量%である。 Hereinafter, the present invention will be specifically described together with examples. In addition,% is mass% except the case where it shows especially and the case intrinsic | native to a unit.
本発明の膨張性組成物は、遊離生石灰の含有量が80質量%以上および該遊離生石灰の結晶径が3〜60μmである組成物であって、4N-HCl活性度が20〜250mlである生石灰粒子を主成分とすることを特徴とするモルタル・コンクリート用の膨張性組成物であり、また、この膨張性組成物を粉末度2000〜3400cm2/gに粉砕してなるものである。 The expansive composition of the present invention is a composition in which the content of free quick lime is 80% by mass or more and the crystal diameter of the free quick lime is 3 to 60 μm, and the 4N-HCl activity is 20 to 250 ml. It is an expandable composition for mortar and concrete characterized by containing particles as a main component, and is obtained by pulverizing the expandable composition to a fineness of 2000 to 3400 cm 2 / g.
本発明の膨張性組成物は、製法は特に限定されないが、例えば主に石灰石などの原料を加熱して得られるクリンカ組成物またはその粉砕物であり、遊離生石灰を80%以上含有する。遊離生石灰含有量が80%未満では、膨張に寄与する酸化カルシウムが不足し、その他不純物も増加し、膨張および強度性能に悪影響を及ぼすため好ましくない。 The production method of the expandable composition of the present invention is not particularly limited, but is mainly a clinker composition obtained by heating a raw material such as limestone or a pulverized product thereof, and contains 80% or more of free quick lime. If the content of free quicklime is less than 80%, calcium oxide contributing to expansion is insufficient, other impurities are increased, and the expansion and strength performance are adversely affected.
上記クリンカ組成物中の遊離生石灰以外の鉱物組成は20%未満であれば特に限定されない。なお、例えばカルシウムシリケート(C3S)、カルシウムアルミネート(C3A)および無水石膏(CaSO4)の一種又は二種以上、より好ましくは三種とも、生成相として含むものが、強度発現性や耐風化性が向上するので好ましい。 The mineral composition other than free quicklime in the clinker composition is not particularly limited as long as it is less than 20%. In addition, for example, one or more of calcium silicate (C 3 S), calcium aluminate (C 3 A), and anhydrous gypsum (CaSO 4 ), more preferably all three are included as a generated phase. This is preferable because weathering resistance is improved.
本発明の膨張性組成物に含まれる遊離生石灰の結晶径は3〜60μmであり、好ましくは15〜40μmである。なお、結晶径が3〜60μmであるとは結晶径が3〜60μmであるものを70%以上、好ましくは80%以上含有することを云う。結晶径3μm未満および60μmを超えるものの合計が30%未満、好ましくは20%未満であれば良い。 The crystal diameter of the free quick lime contained in the expandable composition of the present invention is 3 to 60 μm, preferably 15 to 40 μm. The crystal diameter of 3 to 60 μm means that the crystal diameter of 3 to 60 μm is 70% or more, preferably 80% or more. The total of the crystal diameters of less than 3 μm and more than 60 μm may be less than 30%, preferably less than 20%.
遊離生石灰の結晶径は生石灰の水和活性を制御するのに重要であり、結晶径が3μmより小さい遊離生石灰が多いと、膨張に寄与しない酸化カルシウムが増加し、十分な膨張性能を得ることができない。また、結晶径が60μmを超える遊離生石灰は死焼化し、膨張性能が低下する。従って、結晶径が3μmより小さい遊離生石灰および結晶径が60μmを超える遊離生石灰の合計量が30%より多くなると、所望の膨張効果を得ることが難しくなる。 The crystal size of free quick lime is important for controlling the hydration activity of quick lime. If there is a lot of free quick lime whose crystal size is smaller than 3 μm, calcium oxide that does not contribute to expansion will increase, and sufficient expansion performance can be obtained. Can not. Moreover, the free quick lime whose crystal diameter exceeds 60 micrometers is dead-burned, and expansion | swelling performance falls. Therefore, when the total amount of free quick lime whose crystal diameter is smaller than 3 μm and free quick lime whose crystal diameter exceeds 60 μm exceeds 30%, it becomes difficult to obtain a desired expansion effect.
また、結晶径が3μmより小さい遊離生石灰の量が多くなると、環境温度変化に影響を受けやすく、例えば低温環境から標準環境(20℃)下へ養生が変化した場合に、急激な残存膨張によって異常膨張や強度低下を招く可能性がある。また、結晶径が60μmを超える遊離生石灰の量が多くなると、高温度下へ環境温度変化を受けたときに、粗大化した酸化カルシウムが徐々に反応して遅れ膨張を生じるので好ましくない。 In addition, when the amount of free quick lime whose crystal diameter is smaller than 3 μm increases, it is easily affected by changes in the environmental temperature. For example, when the curing changes from a low temperature environment to a standard environment (20 ° C.), abnormalities are caused by rapid residual expansion. There is a possibility of causing expansion and strength reduction. Further, when the amount of free quick lime whose crystal diameter exceeds 60 μm increases, when the environmental temperature changes under high temperature, the coarsened calcium oxide reacts gradually to cause delayed expansion, which is not preferable.
さらに、本発明の膨張性組成物に含まれる遊離生石灰は、4N-HCl活性度が20〜250mlの生石灰粒子を主成分とする。4N-HCl活性度とは4N-塩酸滴定法による活性度を云う。この4N-塩酸滴定法による膨張物質の活性度測定方法を以下に示す。 Furthermore, the free quicklime contained in the expansible composition of the present invention is mainly composed of quicklime particles having a 4N-HCl activity of 20 to 250 ml. The 4N-HCl activity refers to the activity by 4N-hydrochloric acid titration method. A method for measuring the activity of the swelling substance by the 4N-hydrochloric acid titration method is shown below.
(1)膨張物質を粗砕し、1mm〜2.5mmの粒度に調整する。
(2)5Lビ−カ−に蒸留水4Lを取り、40±2℃に温め、撹拌器を攪拌羽根がビ−カ−中央の底面から20mmの間隔になるようにセットし、回転数350rpmで攪拌させる。
(3)フェノ−ルフタレイン指示薬をビーカーに2〜3滴を加える。
(4)粒度を調整した膨張物質100gをビーカーに一度に入れて測定を開始する。
(5)測定開始後、1分経過毎に4N-塩酸により10mlビュレットを用いて滴定する。
(6)溶液が中和されて無色となった帯がビ−カ−の3Lの目盛りを下回るまで滴定する。
(7)滴定量を記録して10分間測定を行い、この間の4N-塩酸の総滴定量(ml)を活性度とする。
(1) Roughly crush the expanded material and adjust to a particle size of 1 mm to 2.5 mm.
(2) Take 4L of distilled water in a 5L beaker, warm it to 40 ± 2 ° C, set the stirrer so that the stirring blade is 20mm from the bottom of the beaker center, and rotate at 350rpm. Allow to stir.
(3) Add 2-3 drops of phenolphthalein indicator to a beaker.
(4) 100 g of the expanded material whose particle size has been adjusted is placed in a beaker at a time and measurement is started.
(5) Titrate with 4N-hydrochloric acid every 10 minutes after the start of measurement using a 10 ml burette.
(6) Titrate until the neutralized band of the solution is below the 3L scale of the beaker.
(7) The titer is recorded and measured for 10 minutes, and the total titer (ml) of 4N-hydrochloric acid during this period is defined as the activity.
上記活性度が20〜250mlの焼結度の高い硬焼の生石灰は水和速度を適度に遅延して効果的な水和膨張を発現するので好ましい。この活性度が250mlを上回る膨張物質は、焼結度が高くないため初期水和が著しく、膨張に寄与しない酸化カルシウムが多くなり、膨張性能の低下を招くので好ましくない。上記活性度は30〜150mlがより好ましい。この活性度が20ml未満の焼結度の高いものは、焼結に必要な熱量が多く、焼成時間もかかるので製造コストが嵩む。また、過度に焼結されたときに遊離生石灰が死焼石灰化(結晶径60μm以上)する可能性がある。 Hard calcined quicklime with a high degree of sintering having an activity of 20 to 250 ml is preferable because it effectively delays the hydration rate and develops effective hydration expansion. An expanded material having an activity of more than 250 ml is not preferable because the degree of sintering is not high and the initial hydration is remarkable, and the amount of calcium oxide that does not contribute to expansion increases, resulting in a decrease in expansion performance. The activity is more preferably 30 to 150 ml. A product having a high degree of sintering having an activity of less than 20 ml requires a large amount of heat necessary for sintering and takes a firing time, resulting in an increase in manufacturing cost. Moreover, there is a possibility that free quick lime is dead-burned calcified (crystal diameter is 60 μm or more) when it is sintered excessively.
本発明の粉末状の膨張性組成物は上記クリンカ組成物を粉砕したものである。この粉末度(ブレーン比表面積)は、2000〜3400cm2/gが好ましく、2300〜2800cm2/gがより好ましい。粉末度が2000cm2/g未満では300μm以上の粗粉が混入し、150μm残分も増大するため、硬化コンクリート表面の肌荒れやポップアウトが生じる可能性があり、また膨張効果の大きい粗粒子が多くなるため、過大膨張も懸念される。一方、粉末度が3400cm2/gを上回ると、遊離生石灰結晶が微粉砕されるため、適度な結晶径(3〜60μm)を有する遊離生石灰が少なくなり、十分な硬化体組織が形成される前に膨張発現し、過大膨張や強度低下を生じる場合がある。 The powdery expandable composition of the present invention is obtained by pulverizing the clinker composition. The fineness (Blaine specific surface area) is preferably 2000~3400cm 2 / g, 2300~2800cm 2 / g is more preferable. If the fineness is less than 2000 cm 2 / g, coarse particles of 300 μm or more are mixed and the residual amount of 150 μm is increased, which may cause rough surface and pop-out of the hardened concrete surface, and there are many coarse particles with a large expansion effect. Therefore, there is a concern about overexpansion. On the other hand, before the powder degree exceeds the 3400 cm 2 / g, free lime crystals to be milled, the free lime is less having an appropriate crystal size (3~60μm), sufficient curing body tissue is formed May expand and cause excessive expansion and reduced strength.
なお、上記粉末度の膨張性組成物粉体に含まれる遊離生石灰の結晶径は、粉砕前と同様に、3〜60μmの範囲が適当であり、結晶径3〜60μmのものが70%以上、好ましくは80%以上であるものが良い。 In addition, the crystal diameter of the free quick lime contained in the expansible composition powder having the above fineness is suitably in the range of 3 to 60 μm, as before pulverization, and those having a crystal diameter of 3 to 60 μm are 70% or more, Preferably it is 80% or more.
本発明の膨張材は、上記膨張性組成物(クリンカー組成物粉体)に、セメントおよび石膏類を配合したものである。セメントおよび石膏類は膨張性組成物の膨張性能を調整するために用いる。セメントの種類は限定されないが、初期〜中期のコンクリートの水和過程において強度発現性に大きく寄与するC3S含有率が高い早強セメントが好ましく、遅延型の低熱セメントや高炉セメントは、強度発現性が遅いため好ましくない。 The expandable material of the present invention is obtained by blending cement and gypsum with the above expandable composition (clinker composition powder). Cement and gypsum are used to adjust the expansion performance of the expandable composition. The type of cement is not limited, but an early strong cement with a high C 3 S content that contributes greatly to the strength development in the hydration process of the early to mid-term concrete is preferable, and a delayed type low heat cement and a blast furnace cement exhibit strength. It is not preferable because of its slow nature.
セメントの含有量は30%以下が好ましい。セメントの含有量が30%を超えると、膨張性組成物中の膨張物質であるクリンカ組成物の含有率が低下し、低添加で有効な膨張量が発揮されない。 The cement content is preferably 30% or less. If the cement content exceeds 30%, the content of the clinker composition, which is an expansion material in the expandable composition, decreases, and an effective expansion amount cannot be exhibited with low addition.
石膏は、膨張性能を調整する役割に加え、低温下における強度発現性の向上、長期的な乾燥収縮の抑制効果を果たす。膨張材中の石膏の含有量は20%以下が適当であり、5〜10%程度が好ましい。石膏含有量が20%を超えると、諸条件により、膨張反応が遅延され、過膨張となり強度低下を招く可能性があり、さらに膨張性組成物中の膨張物質であるクリンカ組成物の含有量が相対的に低下し、十分な膨張効果が得られないので好ましくない。 In addition to the role of adjusting expansion performance, gypsum improves strength development at low temperatures and suppresses long-term drying shrinkage. The content of gypsum in the expansion material is suitably 20% or less, preferably about 5 to 10%. If the gypsum content exceeds 20%, the expansion reaction may be delayed depending on various conditions, resulting in overexpansion and a decrease in strength. Further, the content of the clinker composition that is an expansion material in the expansion composition is high. Since it is relatively lowered and a sufficient expansion effect cannot be obtained, it is not preferable.
本発明の膨張材に用いる石膏は何れの種類でも良いが、II型無水石膏が好ましい。また、使用する無水石膏の粉末度は3000cm2/g以上のものが、所望の反応活性が得られるので好ましい。より好ましくは粉末度が6000cm2/g以上の石膏が良い。粉末度の上限は特に制限されないが、粉末度を高めるコストが嵩む割にはその効果が鈍化することから概ね15000cm2/g程度が適当である。 Any kind of gypsum may be used for the expansion material of the present invention, but type II anhydrous gypsum is preferable. The anhydrous gypsum used has a fineness of 3000 cm 2 / g or more, since the desired reaction activity can be obtained. More preferably, gypsum having a fineness of 6000 cm 2 / g or more is preferable. The upper limit of the fineness is not particularly limited, but about 15000 cm 2 / g is suitable for the cost of increasing the fineness because the effect is reduced.
膨張成分であるクリンカ組成物の原料は限定されない。CaO成分の原料として生石灰や安価な石灰石(タンカル)、消石灰などが挙げられ、クリンカ組成物の焼結性を阻害しない範囲で不純物(MgO、Na2O、K2SO4など)が含まれていても良い。 The raw material of the clinker composition which is an expansion | swelling component is not limited. Examples of the raw material for the CaO component include quick lime, inexpensive limestone (tankal), and slaked lime, which contain impurities (MgO, Na 2 O, K 2 SO 4, etc.) as long as they do not impair the sinterability of the clinker composition. May be.
クリンカ組成物の製造方法は限定されない。ロータリーキルンによる焼成や電気炉による溶融などによる熱処理を適宜利用して製造すればよい。クリンカ組成物は原料の配合割合、特に不純物の含有量によって焼結性が変動するため焼成温度は限定されないが、通常は900〜1500℃の焼成温度で製造される。 The manufacturing method of a clinker composition is not limited. What is necessary is just to manufacture suitably using the heat processing by baking by a rotary kiln, melting by an electric furnace, etc. The clinker composition is manufactured at a firing temperature of 900 to 1500 ° C., although the sintering temperature is not limited because the sinterability varies depending on the mixing ratio of raw materials, particularly the content of impurities.
クリンカ組成物とセメントおよび石膏類とを混合する手段は限定されない。一般にはヘンシェルミキサーや噴射型ミキサー等によって均斉化混合することができる。 The means for mixing the clinker composition with cement and gypsum is not limited. In general, it can be homogenized and mixed by a Henschel mixer or a jet mixer.
本発明の膨張材は、セメントを結合相形成成分とするモルタルやコンクリート等に対して、単位量10〜30kg/m3の低添加量で使用される。本発明の膨張材は上記単位量の低添加量で使用しても、膨張性能が高く、効果的な膨張性能を発現し、コンクリートのひび割れ抑制を十分発揮することができる。なお、膨張材の単位量が10kg/m3未満では膨張性能が不足し、効果的なひび割れを抑制できず、単位量が30kg/m3を超えると過膨張が生じ、強度低下も招く可能性があるため適当ではない。 The expansion material of the present invention is used in a low additive amount of 10 to 30 kg / m 3 with respect to mortar, concrete or the like containing cement as a binder phase forming component. Even if the expansion material of the present invention is used in a low addition amount of the above unit amount, it has high expansion performance, exhibits effective expansion performance, and can sufficiently exhibit cracking suppression of concrete. In addition, if the unit amount of the expansion material is less than 10 kg / m 3 , the expansion performance is insufficient, and effective cracking cannot be suppressed, and if the unit amount exceeds 30 kg / m 3 , overexpansion may occur and the strength may decrease. Because there is not appropriate.
本発明の膨張材は効果を実質的に失わない範囲で、例えばモルタルやコンクリートに使用できる他の成分を含有しても良い。このような成分として、具体的には、各種セメント、各種骨材、繊維、減水剤(分散剤、高性能減水剤、AE減水剤、高性能AE減水剤等を含む。)、収縮低減剤、シリカフューム、スラグ、凝結促進剤、凝結遅延剤、増粘剤、保水剤、防錆剤、空気連行剤、消泡剤、起泡剤等を例示することができる。 The expandable material of the present invention may contain other components that can be used for, for example, mortar and concrete as long as the effect is not substantially lost. Specific examples of such components include various cements, various aggregates, fibers, water reducing agents (including dispersants, high performance water reducing agents, AE water reducing agents, high performance AE water reducing agents, etc.), shrinkage reducing agents, Examples thereof include silica fume, slag, setting accelerator, setting retarder, thickener, water retention agent, rust preventive agent, air entraining agent, antifoaming agent, and foaming agent.
以下、本発明の実施例を比較例と共に示す。
〔膨張性組成物の調製〕
表1に示す材料を用い、タンカル粉末を主材とし、焼成温度1300℃で電気炉焼成を行い、表2に示すクリンカ組成物を製造し、粉末度1800〜3920cm2/gに粉砕した。粉末にしたクリンカ組成物に石膏および早強セメントをヘンシェルミキサーにて混合し、膨張性組成物を作成した。表3に膨張性組成物(低添加型膨張材)の成分を示す。なお、クリンカ組成物中の遊離石灰結晶径は電子線マイクロアナライザー(EPMA)装置を用いた組成像により確認した。
Examples of the present invention are shown below together with comparative examples.
(Preparation of expandable composition)
Using the materials shown in Table 1, the Tankaru powder as a main material, subjected to electric furnace fired at 1300 ° C., to produce a clinker composition shown in Table 2 was ground to a fineness 1800~3920cm 2 / g. Gypsum and early-strength cement were mixed with the powdered clinker composition using a Henschel mixer to prepare an expandable composition. Table 3 shows the components of the expandable composition (low addition type expandable material). In addition, the free lime crystal diameter in a clinker composition was confirmed by the composition image using the electron beam microanalyzer (EPMA) apparatus.
表3において、本発明の好ましい範囲に対して、参考試料1は粉末度が過小な試料、参考試料2は粉末度が過大な試料、参考試料3は石膏量が過剰な試料、参考試料4はセメント量が過剰な試料、参考試料5はクリンカ組成物の遊離生石灰量が少ない試料、参考試料6は遊離生石灰の4N-HCl活性度が高すぎる試料である。
In Table 3, with respect to the preferred range of the present invention,
〔実施例I・比較例I〕
表3に示す膨張性組成物を含むコンクリートを調製した。コンクリートに使用する材料を表4に示す。コンクリートにおける単位膨張材量を従来の低添加タイプより少ない混和量(20kg/m3以下)にそれぞれ選定し、水セメント比50.0%、細骨材率46.4%に設定し、表5の配合にてコンクリートを練り混ぜた。練混ぜたコンクリートの膨張性能および強度性能を確認した。膨張性能は規格〔JIS A 6202 コンクリート用膨張材付属書2にある拘束膨張及び収縮試験方法(A法)〕に準拠した。強度性能は規格〔JIS A 1108コンクリートの圧縮強度試験方法〕に準拠し、供試体の作成は規格〔JIS A 1132〕に準拠した。試験結果を表6に示す。
[Example I / Comparative Example I]
Concrete containing the expansible composition shown in Table 3 was prepared. Table 4 shows the materials used for the concrete. The amount of unit expansion material in concrete is selected to be less than the conventional low additive type (20 kg / m 3 or less), and the water cement ratio is set to 50.0% and the fine aggregate ratio is 46.4%. Table 5 Concrete was kneaded and mixed. The expansion performance and strength performance of the mixed concrete were confirmed. The expansion performance was in accordance with the standard [Constrained Expansion and Shrinkage Test Method (Method A) in JIS A 6202 Concrete Expansive Material Appendix 2]. The strength performance was in accordance with the standard [JIS A 1108 Concrete Compressive Strength Test Method], and the specimen was prepared in accordance with the standard [JIS A 1132]. The test results are shown in Table 6.
本発明の膨張材(本発明試料1〜6)を用いた実施例(試料No1〜7)は、材齢7日のコンクリート拘束膨張率において、何れも11〜18kg/m3の低添加単位膨張材量で153〜240μmの良好な膨張性能を発揮し、上記試験方法による「膨張コンクリートの施工指針」に規定されている土木学会基準(材齢7日のコンクリート拘束膨張率:150〜250μm)を満足する結果であり、且つ強度低下も無く良好な品質性状であった。
Examples (Sample Nos. 1 to 7) using the expansion material of the present invention (
コンクリートにおける単位膨張材量を25kg/m3以上にした比較試料No.9、クリンカ組成物の粉末度が2000cm2/g未満の比較試料No.11、膨張性組成物中の石膏含有量が30%を超えた比較試料No.12、クリンカ組成物中の遊離生石灰結晶が小さく(5μ未満を含有)、4N-HCl活性度が250mlを超えている比較試料No.15は何れも過大膨張が認められ、かつプレーンコンクリートに対して10%以上の強度低下が認められた。 Comparative sample No. 9 in which the unit expansion material amount in concrete is 25 kg / m 3 or more, Comparative sample No. 11 in which the fineness of the clinker composition is less than 2000 cm 2 / g, and the gypsum content in the expansive composition is 30 % Comparative sample No. 12 and free quick lime crystals in clinker composition are small (contains less than 5μ), 4N-HCl activity exceeds 250 ml, and comparative sample No. 15 is over-expanded. And a strength decrease of 10% or more with respect to plain concrete was observed.
本発明の膨張性組成物と同等の単位膨張材量(16kg/m3)の市販膨張材を用いた比較試料No.10、膨張性組成物中のセメント含有量が30%を超える比較試料No.13、クリンカ組成物中の遊離生石灰含有量が70%未満の比較試料No.14は、何れも膨張性能が不足し、材齢7日のコンクリート拘束膨張率は150μ以下であった。
Comparative sample No. 10 using a commercial expansion material having a unit expansion material amount (16 kg / m 3 ) equivalent to that of the expansion composition of the present invention, and comparison sample No. in which the cement content in the expansion composition exceeds 30% .13, Comparative Sample No. 14 having a free quicklime content of less than 70% in the clinker composition was insufficient in expansion performance, and the concrete constrained expansion rate at
〔実施例II・比較例II〕
実施例Iの本発明の膨張材組成物(本発明試料1〜6)とクリンカ組成物の粉末度が3400cm2/g以上である参考試料2の膨張性組成物(比較試料No18)を含むコンクリートを調製し、環境温度変化に対する膨張および強度性能試験を実施した。石灰系膨張材は、膨張物質である酸化カルシウムの温度依存性が顕著であるため、水和反応が遅延する低温下(5℃)でコンクリートを成型し、低温下で2日養生後、標準温度(20℃)へ養生を移す温度変化を与えた。セメントは水和反応が遅延傾向となる高炉セメントを用いた。コンクリートの配合を表7に示す。実施例1と同様に練混ぜたコンクリートの膨張性能および強度性能を確認した。試験結果を表7および図1に示す。
Example II / Comparative Example II
Concrete containing the intumescent composition of the present invention of Example I (
本発明の膨張性組成物(本発明試料1〜6)を用いた試料No.11〜17は、材齢初期に伴う低温環境(5℃)から標準環境(20℃)への厳しい温度変化に依存することなく、7日膨張率で土木学会基準の150〜250×10-6を満足した。また、圧縮強度も概ねプレーンコンクリートと同等であり、強度低下も認められなかった。
Samples Nos. 11 to 17 using the expandable composition of the present invention (
一方、クリンカ組成物の粉末度が3400cm2/g以上の膨張性組成物(参考試料2)を使用した比較試料No.18は、標準環境(20℃)に養生を移動した直後から急激な膨張が生じ、材齢3日で200×10-6以上の膨張が認められた。 On the other hand, comparative sample No. 18 using an expandable composition (reference sample 2) having a fineness of clinker composition of 3400 cm 2 / g or more is rapidly expanded immediately after the curing is transferred to the standard environment (20 ° C.). An expansion of 200 × 10 −6 or more was observed at a material age of 3 days.
〔実施例III・比較例III〕
本発明で最も好ましい膨張性組成物を用い、比較試料として市販膨張材を用いてコンクリートを調製し、長さ変化試験を実施し、乾燥収縮量を測定した。使用材料は実施例1と同様とした。コンクリートの配合を表8に示す。長さ変化試験は規格〔JIS A 6202 コンクリート用膨張材付属書2にある拘束膨張および収縮試験方法(B法) 〕に準拠した。試験結果を図2に示す。
[Example III / Comparative Example III]
Using the most preferred expansible composition in the present invention, concrete was prepared using a commercially available expansive material as a comparative sample, a length change test was performed, and the amount of drying shrinkage was measured. The materials used were the same as in Example 1. Table 8 shows the concrete composition. The length change test conformed to the standard [Constrained Expansion and Shrinkage Test Method (Method B) in
本発明品の膨張性組成物(実施例4および5)を用いた試料No.21、22は、単位膨張材量15kg/m3添加で材齢7日膨張量が200〜240×10-6を示し、材齢6週における乾燥収縮量も300×10-6前後であり、市販膨張材を20kg/m3添加した比較試料No.24と同等の乾燥収縮の低減効果をもたらした。一方、市販膨張材を単位膨張材量16kg/m3で添加した比較試料No.23は、膨張量が120×10-6と小さく、材齢6週における乾燥収縮量も400×10-6を超え、乾燥収縮低減量も小さかった。 Sample Nos. 21 and 22 using the intumescent composition of the present invention product (Examples 4 and 5) have an expansion amount of 200 to 240 × 10 −6 at 7 days of age with a unit expansion material amount of 15 kg / m 3 added. The dry shrinkage amount at the age of 6 weeks was about 300 × 10 −6 , and the drying shrinkage reduction effect equivalent to that of Comparative Sample No. 24 to which 20 kg / m 3 of a commercially available expansion material was added was brought about. On the other hand, Comparative Sample No. 23 to which a commercially available expansion material was added at a unit expansion material amount of 16 kg / m 3 had a small expansion amount of 120 × 10 −6 and a dry shrinkage amount of 400 × 10 −6 at 6 weeks of age. The amount of reduction in drying shrinkage was also small.
Claims (6)
A composition in which the content of free quick lime is 80% by mass or more and the crystal size of the free quick lime is 3 to 60 μm, and the main component is quick lime particles having 4N-HCl activity of 20 to 250 ml. An expandable composition for mortar and concrete.
An expandable composition obtained by pulverizing the composition of claim 1 to a fineness of 2000 to 3400 cm 2 / g.
An expandable material comprising cement and gypsum in the expandable composition of claim 2.
The expandable material according to claim 3, wherein the cement content is 30% by mass or less and the gypsum content is 20% by mass or less.
The expansion material according to claim 4, which is blended in a unit amount of 10 to 25 kg / m 3 with respect to mortar and concrete containing cement as a binder phase forming component.
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