JP6735068B2 - セメント組成物及びセメント硬化体の製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献1に記載のセメント組成物では硬化温度が5℃〜10℃等のような比較的低温時には硬化時間を短縮することは難しい。
また、本発明によれば、比較的低温で硬化させた場合でも硬化時間が比較的短時間であるセメント硬化体を製造するセメント硬化体の製造方法を提供することができる。
例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントや、超速硬セメント、アルミナセメント等を挙げることができる。中でも、早強ポルトランドセメントは早期に所望の強度が得られるため好ましい。
高炉スラグは、特に限定されるものではなく、例えば、高炉水砕スラグ微粉末、高炉除冷スラグ微粉末などが挙げられ、これらの高炉スラグとしては、JIS A 6206の規定に適合するもの等が挙げられる。
高炉スラグ又はフライアッシュを1種類ずつ単独で混和材として用いることが好ましい。
混和材として高炉スラグを用いた場合には、その含有量としては、例えば、5質量%以上60質量%以下、好ましくは5質量%以上40質量%以下等が挙げられる。
混和材としてフライアッシュを用いた場合には、その含有量としては、例えば、5質量%以上30質量%以下、好ましくは10質量%以上20質量%以下等が挙げられる。
混和材の含有量が前記範囲であることで、比較的低温で硬化させた場合でも硬化時間を短時間にしやすくなる。
セメント組成物中の硫酸アルカリの含有量が前記範囲であることで、比較的低温環境においても硬化時間がより短時間になると同時に硬化体の強度の低下を抑制でき、自己収縮や乾燥収縮等の収縮が抑制でき、硬化時の温度ひび割れを抑制できる。
本実施形態のセメント硬化体の製造方法は、上述のようなセメント組成物と水とを混合して混合物を得て、該混合物を硬化させることで材齢8日以内に圧縮強度が30N/mm2以上になるセメント硬化体を製造する方法である。
この場合、例えば、水は、水セメント比が35質量%以上55質量%以下になるように配合されることが挙げられる。上記範囲の水が配合されることで、モルタルあるいはコンクリートが硬化した後のセメント硬化体の強度を好ましい範囲にすることができる。
すなわち、モルタル又はコンクリート等のセメント硬化体中に硫酸アルカリが0.05質量%以上2質量%以下含まれるようにセメント組成物が配合されることが好ましい。
あるいは、モルタル又はコンクリート中に混和材が0.5質量%以上30質量%以下含まれるようにセメント組成物が配合されることが好ましい。
例えば、フレッシュ状態のセメント組成物(混合物)を型枠や支保工内に打設して、硬化させ、硬化後に脱型してコンクリート構造物等のセメント硬化体を製造する。通常、硬化させる場合の環境温度が5℃〜10℃未満のような低温である場合には、セメント組成物を脱型させることができる程度の強度が得られるようになるまで日数は、10℃以上の温度で硬化させる場合にくらべて長くかかる。
本実施形態のセメント組成物を用いたセメント硬化体は、5℃〜10℃未満のような低温で硬化させる場合でも、比較的短時間で高い強度を発現できるため脱型できるまでの日数が短くてすむ。
具体的には、本実施形態のセメント組成物を用いて製造されたセメント硬化体は、材齢8日以内にJIS A 1108に記載の方法で測定される環境温度5℃〜10℃での圧縮強度が30N/mm2以上になる。
尚、本実施形態でいう材齢とは混合物の作製直後からの経過日数をいう。すなわち、混合物の作製直後から24時間経過したセメント硬化体は材齢1日という。
セメント組成物は硬化する際に、セメントと水とが水和反応を生じ硬化するが、水和反応で発生する熱がセメント組成物内部に蓄積されると硬化物は膨張する。反応終了後、放熱されると逆に硬化物は収縮しようとするが、この際硬化物が周囲の部材(自然の岩盤や隣接するコンクリート構造物等)によって拘束されていると収縮が阻止されるためひび割れ(温度ひび割れ)が発生する。かかる温度ひび割れは、セメント組成物の圧縮強度を高めようとしたり、大容量のセメント組成物を硬化させようとしたりする場合にはより発生しやすくなる。
本実施形態のセメント組成物は、かかる条件においても温度ひび割れが発生することを抑制できる。
以下の材料を表1に記載の配合でセメント組成物を作製した。尚、結合材としては高炉セメントB種(BB)又はフライアッシュセメントB種(FB)を用いた。
・水:水道水
・細骨材:陸砂
・粗骨材:砂岩砕石
表1の配合で結合材を変えてセメント組成物を作製した。各セメント組成物は内径10cm×高さ20cmの円筒形の型枠に流し込んで、環境温度5℃又は10℃にそれぞれおいて硬化させた(試験例1乃至4)。各試験例のセメント組成物の圧縮強度が10、20、30N/mm2に達する日数を測定した。尚、圧縮強度の測定はJIS A 1108に記載の方法に従って測定した。
結果を表2に示す。
次に、表1に記載の結合材として、以下の材料を表3に記載の配合で混合したセメント組成物を用いてコンクリートを作製した。
各コンクリートを上記と同様に環境温度5℃又は10℃にそれぞれおいて硬化させた(実施例1乃至20、比較例1及び2)。各実施例、比較例のコンクリートの圧縮強度が10、20、30N/mm2に達する日数を上記と同様に測定した。結果を表3に示す。
・早強ポルトランドセメント(HC)(住友大阪セメント社製)
・超速硬セメント(JC)(住友大阪セメント社製)
・高炉スラグ微粉末(BFS):高炉スラグ微粉末4000(エスメント関東社製)
・フライアッシュ(FA):フライアッシュII種(東北電力能代火力発電所産)
・硫酸ナトリウム(Na2SO4):試薬(関東化学社製)
・硫酸カリウム(K2SO4):試薬(関東化学社製)
次に、試験1で硬化させた試験例2の硬化体、及び、試験2で作製した比較例2、実施例2、実施例4、実施例12、実施例14のコンクリートを用いて温度ひび割れ指数を3次元FEM温度応力解析によって求めた結果を表4に示す。なお、温度ひび割れ指数とはコンクリートの引張強度(耐力)に対する引張応力の比であり、その値が小さいほど温度ひび割れの危険性が高いことを意味する。
次に、試験1で硬化させた試験例2の硬化体、及び、試験2で作製した比較例2、実施例2、実施例4、実施例12、実施例14のコンクリートを用いて自己収縮量及び乾燥収縮量の測定を行った。結果を表4に示す。
尚、自己収縮量は日本コンクリート工学会(仮称)高流動コンクリートの自己収縮試験方法に従い、乾燥収縮量はJIS A 1129に記載の方法にそれぞれ従って測定した。
Claims (3)
- セメントと、高炉スラグと、硫酸カリウムとを含み、
前記硫酸カリウムの含有量が1質量%以上3質量%以下(但し、3質量%を除く)であり、
前記高炉スラグの含有量が30質量%以上60質量%以下(但し、30質量%を除く)である、セメント組成物。 - セメントと、フライアッシュと、硫酸カリウムと、骨材、混和材(但し、高炉スラグ及びフライアッシュを除く)、水、減水剤、遅延剤、及び、化学混和剤からなる群から選択される少なくとも一種と、からなり、
前記硫酸カリウムの含有量が1質量%以上3質量%以下(但し、3質量%を除く)であり、
前記フライアッシュの含有量が5質量%以上20質量%以下(但し、20質量%を除く)である、セメント組成物。 - 請求項1又は2に記載のセメント組成物と水とを混合して混合物を得て、該混合物を環境温度5〜10℃で硬化させることで材齢4日以内に圧縮強度が10N/mm2以上になるセメント硬化体を製造するセメント硬化体の製造方法。
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