JP4428590B2 - 超早強セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、土木・建築業界において使用される超早強セメント混和材及びセメント組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、セメント・コンクリートに要求される性能は益々高まっており、特に、セメント・コンクリートの超早強化や高強度化の研究は盛んに行われている。本来、セメント・コンクリートの強度は、水/セメント比に依存するところが大きく、水/セメント比をできるだけ小さくする目的で、JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」で規定されているように、減水剤や高性能減水剤を使用することが一般的に普及している。しかしながら、水/セメント比の低減には限界があり、作業性を犠牲にしなければならないという課題があった。
【0003】
一方、水/セメント比の低減によらず、セメントの水和を促進することで超早強化や高強度化を実現する方法が数多く提案されている。例えば、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、塩化カルシウム、ギ酸類、硝酸ナトリウム及びギ酸カルシウム、並びに乳酸とその塩類等の促進剤を使用してセメント・コンクリートの強度を増進する方法が種々提案されている(米国特許第3427175号、特開昭50-80315号公報、特開昭50-10998号公報、特開昭55-71653号公報、米国特許第3801338号、もしくは、英国特許第1522501号や英国特許第1522502号等)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
さらに、これらの促進剤を混和したコンクリートに高性能AE減水剤を併用して、超早強化や高強度化を図っている。しかしながら、高性能AE減水剤を多量に混和すると遅延性が高まり、コンクリートの材料分離が発生し易く、強度に悪影響を与えるため限度があった。そこで、本発明者らは、前記課題を解決すべく種々努力を重ねた結果、特定の超早強セメント混和材を使用することにより、前記課題を解決できるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【0005】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、高性能AE減水剤と、ベントナイトと、ギ酸、乳酸及び酢酸からなる群より選ばれた一種又は二種以上の合計100重量部中、高性能AE減水剤を固形分換算で2.5〜35重量部、ベントナイトを15〜80重量部、ギ酸、乳酸、酢酸及びそれらの塩類からなる群より選ばれた一種又は二種以上を5〜80重量部とを含有してなる超早強セメント混和材であり、セメントと、該超早強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。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【0007】
本発明の高性能AE減水剤とは、特に限定されるものではないが、例えば、ポリカルボン酸系の液状タイプ及び粉末タイプのものが使用可能であり、その具体例としては、グレースケミカルズ社製商品名「ダーレックススーパー200」、NMB社製商品名「レオビルドSP-8HS」及び竹本油脂社製商品名「チューポールHP-11」等が挙げられる。又、この他にも各種の高性能AE減水剤が市販されており、何れも使用される。
【0008】
高性能AE減水剤の配合割合は、超早強セメント混和材100重量部中、固形分換算で35重量部以下が好ましく、2.5〜20重量部がより好ましい。35重量部を超えると材料分離を生じたり、十分な早強性が得られない場合がある。
【0009】
本発明のベントナイトは、特に限定されるものではないが、Si/Alモル比が1.0〜3.0が好ましく、1.0〜2.0がより好ましい。この範囲を外れるとコンクリートの材料分離が発生し易くなる場合がある。ベントナイトの粒度は、市販品として入手できるものをそのまま使用することが可能であり、通常の200〜350メッシュ程度以下の粗いものでも十分効果が期待できる。
【0010】
ベントナイトの配合割合は、超早強セメント混和材100重量部中、15〜80重量部が好ましく、25〜60重量部がより好ましい。コンクリート温度、減水剤の配合量及びコンクリート中の単位セメント量等により適正配合量は異なってくるので、一律に規定することは難しいが、これらの変動要因を考慮しても15重量部未満では、配合効果は余り期待できなく、80重量部を超えると、減水剤の減水率等を極端に低下させる場合もあるので好ましくない。コンクリート温度が高く、単位セメント量が少なく、減水剤の配合量が少い方ほど、ベントナイトの配合量は少なくて済む傾向にある。
【0011】
本発明のギ酸、乳酸、酢酸及びそれらの塩類(以下、ギ酸類という)とは、ギ酸、乳酸及び酢酸、並びにそれらのナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩、アルミニウム塩、亜鉛塩及びアンモニウム塩等の塩が挙げられる。
【0012】
ギ酸類の配合割合は、超早強セメント混和材100重量部中、5〜80重量部が好ましく、10〜60重量部がより好ましい。5重量部未満では十分な早強性が得られない場合があり、80重量部を超えると十分なスランプの保持性が得られない場合があるので好ましくない。
【0013】
本発明の超早強セメント混和材の配合量は、特に限定されるものではないが、通常、セメントと超早強セメント混和材とからなるセメント組成物100重量部中、1〜5重量部が好ましく、2〜3重量部がより好ましい。1重量部未満では本発明の効果である早強性や高強度が十分に得られない場合があり、5重量部を超えて使用しても更なる効果の増進が期待できない。
【0014】
本発明では、高性能AE減水剤、ベントナイト及びギ酸類の他に、さらに必要に応じて凝結促進材を併用することが可能である。凝結促進材としては、例えば、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アルミン酸リチウム等のアルカリ金属アルミン酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸リチウム等のアルカリ金属炭酸塩や重炭酸塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸リチウム、硝酸カルシウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸リチウム、亜硝酸カルシウム等の硝酸塩類や亜硝酸塩類、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム、二水石膏、半水石膏、無水石膏、硫酸アルミニウム等の無機硫酸塩、並びに水酸化カルシウム、酸化カルシウム、ミョウバン類、チオシアン酸塩、チオ硫酸塩及びトリエタノールアミン等のアミノアルコール類等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上を併用することが可能であり、超早強化や高強度化をさらに促進するものである。
【0015】
本発明に係るセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等各種ポルトランドセメント、これらセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ及びシリカを混合した各種混合セメント、石灰石粉末等を混合したフィラーセメント、及びアルミナセメント等が挙げられる。
【0016】
さらに本発明では、本発明の超早強セメント混和材及びセメント組成物に、砂、砂利等の骨材の他に、AE剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤及び高分子エマルジョン、並びにセメント膨張材、無機リン酸塩及びほう酸等のうちの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。
【0017】
本発明の超早強セメント混和材及びセメント組成物を製造する際に使用する混合装置としては、既存の如何なる撹拌装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサー、オムニミキサー、V型ミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー等が利用可能である。又、混合は、それぞれの材料を施工時に混合してもよいし、予め一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【0018】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【0019】
実施例で使用したコンクリート配合、測定方法及び使用材料を示す。
<コンクリート配合>
表1に示すようなコンクリート配合を基本として、コンクリートの練り混ぜは、20℃の室内において強制練りミキサー(容量100リットル)で60リットル分のコンクリートを3分間練り混ぜ、スランプ、コンクリートの圧縮強度(φ10×20cmのテストピース)を測定した。
<測定方法>
圧縮強度:JIS A 1108に準じて測定。
スランプ試験:JIS A 1101に準じて測定。
<使用材料>
高性能AE減水剤a:市販ポリカルボン酸系
高性能AE減水剤b:市販ポリカルボン酸系
高性能AE減水剤c:市販ポリカルボン酸系
ベントナイト:市販品(A.C.C法による膨潤度25)
ギ酸類A:試薬1級ギ酸カルシウム
ギ酸類B:試薬1級ギ酸
ギ酸類C:試薬1級ギ酸ナトリウム
ギ酸類D:試薬1級ギ酸カリウム
ギ酸類E:試薬1級乳酸
ギ酸類F:試薬1級乳酸カルシウム
ギ酸類G:試薬1級乳酸ナトリウム
ギ酸類H:試薬1級乳酸カリウム
ギ酸類I:試薬1級酢酸カルシウム
ギ酸類J:ギ酸類Aとギ酸類Fの等重量混合物
ギ酸類K:ギ酸類A、ギ酸類F及びギ酸類Iの等重量混合物
セメント:市販早強ポルトランドセメント
砂:新潟県姫川産
砂利:新潟県姫川産
水:水道水
【0020】
【表1】
【0021】
実施例1
表2に示すベントナイトとギ酸類Aの配合比を1:1とし、高性能AE減水剤の種類と配合量を変えて超早強セメント混和材を調製し、セメント100重量部に対して超早強セメント混和材2重量部を配合したものをコンクリートに混合し、スランプと材齢24時間、28日の圧縮強度の測定を行った。その結果を表2に示す。尚、表1のコンクリート配合に減水剤を配合する場合は、同一スランプを得るのに少ない単位水量で済むため、単位水量を減らしてスランプを合わせた。
【0022】
【表2】
【0023】
本発明の超早強セメント混和材を使用することにより、水セメント比が低いコンクリートでも作業性は良好(スランプが大きい)で、コンクリートの超早強化や高強度化が可能であることが示されている。
【0024】
実施例2
実施例1と同様に、表3に示す高性能AE減水剤aとギ酸類Aの配合比を約1:3とし、ベントナイトの配合量を変えて超早強セメント混和材を調製し、セメント100重量部に対して超早強セメント混和材2重量部を配合してコンクリートに混合し、スランプと材齢24時間、28日の圧縮強度の測定を行った。その結果を表3に示す。尚、実施例1と同様に同一スランプを得るため、単位水量を調整した。
【0025】
【表3】
【0026】
本発明の超早強セメント混和材は、ベントナイトの配合量を変えても、コンクリートの作業性が良好で、超早強化や高強度化が可能であることが示されている。
【0027】
実施例3
実施例1と同様に、表4に示す高性能減水剤aとベントナイトの配合比を約1:3とし、ギ酸類の種類と配合量を変えて超早強セメント混和材を調製した。セメント100重量部に対して超早強セメント混和材2重量部を配合してコンクリートに混合し、スランプと材齢24時間、28日の圧縮強度の測定を行った。その結果を表4に示す。
【0028】
【表4】
【0029】
本発明の超早強セメント混和材を使用することにより、コンクリートの作業性が良好で、超早強化や高強度化が可能であることが示されている。
【0030】
実施例4
実験No.1-5の超早強セメント混和材について、セメント100重量部に対して表5に示すように配合量を変えたこと以外は、実施例1と同様に行った。その結果を表5に示す。
【0031】
【表5】
【0032】
本発明の超早強セメント混和材を使用したコンクリートは、比較例のコンクリートと比べ、24時間強度や28日強度が著しく高いことが示されている。
【0033】
【発明の効果】
本発明の超早強セメント混和材を使用することにより、水セメント比が低いコンクリートでも作業性が良好(スランプが大きい)で、コンクリートの超早強化や高強度化が可能となる。
Claims (2)
- 高性能AE減水剤と、ベントナイトと、ギ酸、乳酸、酢酸及びそれらの塩類からなる群より選ばれた一種又は二種以上の合計100重量部中、高性能AE減水剤を固形分換算で2.5〜35重量部、ベントナイトを15〜80重量部、ギ酸、乳酸、酢酸及びそれらの塩類からなる群より選ばれた一種又は二種以上を5〜80重量部を含有してなる超早強セメント混和材。
- セメントと、請求項1記載の超早強セメント混和材とを含有してなるセメント組成物。
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