JPH04130036A - セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、初期の収縮特性の改善されたセメント混和材
及びセメント組成物に関するものであり詳しくは、高品
質、高耐久性及び高強度のモルタルやコンクリート、さ
らにはグラウト材などに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。

〔従来の技術とその課題〕

従来、セメント質物質、超微粉及び高性能減水剤を組み
合わせることにより、非常に少ない水セメント比で、流
動性を確保することが可能な組成物が知られている（特
公昭６０−５９１８２号公報）。

また、モルタルやコンクリートなどの収縮を防止する方
法として、有機質乾燥収縮低減剤を添加する方法が知ら
れている（特開昭５９−２１５５７公報）。

しかしながら、これら組成物や有機質乾燥収縮低減剤で
は初期の収縮が大きく、それにともなうひび割れの発生
や、特にグラウト材や鉄筋継ぎ手充填材などでは、充填
後の収縮により透き間が生じるなどの課題が生じていた
。

本発明者らは、以上のような課題を解決すべく種々検討
を加えた結果、この収縮が主に水和反応にともなう化学
収縮であることを知見し、特定の比表面積を有する膨張
性混和材を使用することにより前記課題を解決し、初期
収縮の少ないセメント組成物の提供か可能であることを
見出し本発明を完成に至った。

〔課題を解決する手段〕

即ち、本発明は、比表面積が２　ｒｒｒ／ｇ以上の膨張
性混和材と超微粉を必須成分とするセメント混和材であ
り、該膨張性混和材と有機質セメント収縮低減剤を必須
成分とするセメント混和材であり、さらには、セメント
質物質とそれらセメント混和材を主成分とするセメント
組成物である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に係る膨張性混和材とは、比表面積が２イ／ｇ以
上のものであり、アライン鉱物系、酸化カルシウム系、
仮焼ミョウバン系、結晶質や非晶質の、あるいは両者の
混合物であるカルシウムアルミネートとＣａＳＯ４の混
合系及びＣａＳＯ４系等のように、反応により膨張性水
和物であるエトリンガイトやＣａ（ＯＨ）、を生成する
ものであり、また、鉄粉などのように水酸化物を生成す
るものも含まれる。このうち、膨張材として通常使用さ
れているアライン鉱物系や酸化カルシウム系の使用がそ
の安全性の面から好ましく、各々、電気化学工業■装面
品名［デンカＣ３ＡＪや小野田セメント■製商品名「オ
ノダエクスパン」などとして市販されているものか使用
可能である。

本発明に係る膨張性混和材は、粉砕して、比表面積を大
としたものである。通常、市販の膨張材のガス吸着法に
よる比表面積は、２　ｒｄ／ｇを越えることはないが、
本発明に係る膨張性混和材の比表面積は２　ｒｒｒ／ｇ
以上であり、３　ｒｒｆ／ｇ以上か好ましい。

膨張性混和材の使用量は、一般には、セメント質物質７
５〜９９重量部に対して、１〜２５重量部程度か好まし
い。１重量部未満では収縮を低減する効果は少なく、２
５重量部を越えると、長期において膨張破壊を生じる可
能性かある。

本発明に係るセメント質物質としては、普通・早強・超
早強・耐硫酸塩及び白色等の各種ポルトランドセメント
、これらポルトランドセメントにシリカや高炉スラグな
どのポゾラン物質を混合した各種混合セメント、アルミ
ナセメント、さらには、低発熱や超低発熱セメント等が
挙げられる。

本発明に係る超微粉とは、平均粒径か通常１０〜２０μ
ｍ程度のセメント質物質よりも少なくとも１オーダー低
いものであり、特に、平均粒径が２オーダー程度低いも
のが好ましい。

超微粉としては、シリコン、含シリコン合金ならびにジ
ルコニアなどを製造する際に副生ずるシリカダスト（シ
リカヒユーム）やシリカ質ダストか好適であり、炭酸カ
ルシウム、シリカゲル、オパール質珪石、酸化チタン及
び酸化アルミニウム等も使用可能である。このような、
超微粉の製造は、シリカダストのように気相で生成する
以外に、分級器と粉砕機を組み合わせて粉砕する方法も
ある。

また、粉砕工程でバグフィルタ−により回収すると、よ
り粒径の細かいものを得ることができる。

このような超微粉としては、高炉水砕スラグやフライア
ッシュなどの産業副産物の微粉砕品が経済性の面からも
有用である。

超微粉の使用量は、セメント質物質６０〜９５重量部に
対して、５〜４０重量部である。５重量部未満では高強
度又は堅牢性を得ることが困難であり、４０重量部を越
えると混線物の流動性が著しく低下し、成型することが
困難となり、かつ、強度発現も不十分となる傾向がある
。

また、超微粉に、高性能減水剤を併用することは、高強
度を得る面から好ましい。

ここで使用する高性能減水剤とは、セメントに多量添加
しても凝結の過遅延や過度の空気連行を伴わない分散能
力の大きな界面活性剤であって、ナフタリンスルホン酸
塩、メラミン樹脂スルホン酸塩及びポリカルボン酸塩等
を主成分とするものがあげられる。

高性能減水剤の使用量は、セメント質物質、超微粉及び
膨張性混和材の合計１００重量部に対して固形分換算で
１０重量部程度までが好ましく、１〜５重量部がより好
ましい。それよりも多量に使用すると硬化反応にかえっ
て悪影響を与える傾向がある。

本発明に係る有機質セメント収縮低減剤（以下収縮低減
剤という）としては、 一般式Ｉ＝Ｒ，Ｏ（Ｒ２０）ｎＨ で示される化合物（式中Ｒ８は炭素数１〜７のアルキル
基又は炭素数５〜６のシクロアルキル基、Ｒ２は炭素数
２〜８の一種又は二種以上のアルキレン基、ｎは１〜１
０の整数である）や、一般式Ｉ［＝ＲＯ［（（ＡＯ）ａ
（Ｃ２Ｈ４０）ｂ）　Ｈ］ｍて示される化合物（式中Ｒ
はｍ個の活性水素を持つ化合物の残基、ＡＯはオキシプ
ロピレン基及び／又はオキシブチレン基を示し、ｍＸ２
〜８の整数であり、ｍｘａ＝１〜１０ｍ１ｍＸｂ−１〜
ｌ。

ｍである）からなる群より選ばれた一種又は二種以上か
使用可能である。

一般式ＩのＲ７としては、例えば、メチル基、エチル基
、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチ
ル基、イソブチル基、ノルマルペンチル基、イソペンチ
ル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルマル
ヘキシル基、イソヘキシル基、ノルマルヘプチル基及び
イソヘプチル基等が挙げられる。

一方、Ｒ２としては、例えば、エチレン基やプロピレン
基などが挙げられる。具体的な化合物としては、ＣＨ３
０（Ｃ２Ｈ４０）ｓＨ，ＣＨ，０（Ｃ２ＨｇＯ）２Ｈ１
ｎ−Ｃ４ＨｓＯ（Ｃ２ＨｎＯ）３Ｈ，１−ｃ３Ｈ７ｏ（
ｃ２Ｈ４ｏ）４Ｈ。

Ｃ２Ｈ３（Ｃ２Ｈ，０）４（Ｃ３Ｈ，０）、Ｈ，（Ｉン
０（Ｃ２Ｈ４０）、Ｈｌｎ−Ｃｓｌ’Ｌ　１０（Ｃ２Ｈ
４０）　２Ｈ及び１−ＣＪ＋　５０（Ｃ２Ｈ４０）　５
Ｈ等か挙げられる。

また、一般式■に属する化合物は、２〜８個の活性水素
を有する化合物に、エチレンオキシドとプロピレンオキ
シド及び／又はブチレンオキシドとをランダム状又はブ
ロック状に付加させることにより容易に得ることが可能
である。

ここで、２〜８個の活性水素を有する化合物としては、
エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペン
チルグリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン、
トリメチロールプロパン、１．３．５−ペンタントリオ
ール、ソルビトール、ソルビタン、マンノース、キシロ
ース、グルコース、フラクトース、シュークロース及び
トレハロース等の多価アルコール類、アンモニア、エチ
レンジアミン、メチルアミン並びにエチルアミン等が挙
げられる。

具体的な化合物の例として、２〜８個の活性水素を有す
る化合物かエチレングリコールの場合は、ＨＯ（（Ｃ２
Ｈ４０）ｂｌ（ＡＯ）ａ＋）　ＣＨ２ＣＨ２Ｏ（（ＡＯ
）ａ２（Ｃ２Ｈ，）ｂ２）なる化合物か挙げられる。こ
こでａ、＋ａ２＝＝　１〜２０、ｂｌ＋ｂ２＝１〜２０
であり、ａｌあるいはａ２の一方か０の場合も含まれる
。

また、グリセリンの場合には、次式に示す化合物が挙げ
られる。

ＣＨ２Ｏ（（ＡＯ）ａ、（Ｃ２Ｈ，０）ｂｌ）　ＨＣＨ
２０（（ＡＯ）ａ２（Ｃ２Ｈ４０）ｂ２）　ＨＣＨ２０
（（ＡＯ）ａ３（Ｃ２Ｈ，０）ｂｓ）　Ｈここでａ＋＋
ａ２＋ａ３”　１〜３０、ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＝１〜３０
てあり、ａＩｓａ２及びａ３のうち１個あるいは２個が
０、ｂｌ、ｂ２及びｂ３のうち１個あるいは２個か０の
場合も含まれる。

さらにペンタエリスリトールの場合は、次式に示す化合
物が挙げられる。

＋　＋でａ１＋ａｚ＋ａｚ＋ａ＊＝　１〜４０Ｓｂ＋＋
ｂ２＋ｂｓ＋ｂ４＝１〜４０であり、ａｌ〜ａ４のうち
１個〜３個が０、ｂ１〜ｂ４のうち１〜３個が０の場合
も含まれる。

収縮低減剤の使用量は、セメント質物質、膨張性混和材
及び超微粉の合計１００重量部に対して、０．０５〜１
０重量部が好ましい。０．０５重量部未満ではひび割れ
防止効果は少なく、１０重量部を越えると強度が低下す
る傾向がある。

さらに必要に応じ、骨材を併用することも可能である。

骨材は、一般の砂や砂利でも可能であるが、モース硬度
６以上又はヌープ圧子硬度７００Ｋｇｆ／ｍｍ’以上の
基準で選定された硬質骨材を使用すれば、強度や弾性率
の向上に極めて有効である。

硬質骨材としては、珪石、黄鉄鉱、赤鉄鉱、磁鉄鉱、黄
玉、ローソン石、コランダム、フエナサイト、スピネル
、緑柱石、電気石、花崗岩、十字石、ジルコン、焼成ボ
ーキサイト、炭化ホウ素及びフェロクロムスラグ等が挙
げられる。また、鉄やステンレスなどの金属粉の使用も
有効である。

また、高炉スラグやフライアッシュなどの混和材、促進
剤や遅延剤等の混和剤、さらには、各種繊維や鉄筋その
他の補強材等を組み合わせて使用することも可能である
。

繊維としては、鋳鉄のびびり切削法による繊維、スチー
ル繊維及びステンレス繊維等の金属繊維、石綿、セラミ
ックファイバー、ポリプロピレンなどの合成樹脂繊維及
びアルミナ繊維等の各種天然又は合成鉱物繊維、炭素繊
維並びにガラス繊維等が挙げられる。

補強材としては、従来より用いられている鋼棒やアルミ
ナ繊維による成型体などを用いることが可能であり、特
に、大型のものにはこれら補強材がしばしば必要となる
。

以上の材料に水を加えて混線物を得る。

水の使用量は、セメント質物質、膨張性混和材及び超微
粉の合計１００重量部に対して１３〜３５重量部か好ま
しく、高強度という面から２０〜２７重量部かより好ま
しい。

混練方法は、特に限定されるものではなく、十分に混練
出来ればよい。例えば、モルタルミキサ、コンクリート
ミキサー、ハンドミキサー及びオムニミキサー等か使用
可能である。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。

実施例１ セメント質物質８３重量部、高性能減水剤１．５重量部
、砂１２２重量部、水３５重量部及び超微粉１７重量部
と、表−１に示す配合を用いてモルタルを調整した。

このモルタルを使用し、東京理工製自動硬化収縮測定装
置を用い、初期の硬化収縮量を測定した。

一定温度になるように混練したモルタルを薄膜の岡本理
研ゴム社製ゴム袋に８０ｇ程度入れ封をし、水の満たさ
れた３００ｃｃの密閉容器中に入れ、内径１．５ｍｍの
キャピラリーとチューブで接続した。

ゴム袋中のモルタルが膨張や収縮をするとキャピラリー
中の水の界面が上下するので、これを光センサーにより
感知し、自動的にその動きを検出することにより、膨張
量や収縮量を測定した。

結果を表−１に併記する。

〈使用材料〉 セメント質物質：秩父セメント社製白色ポルトランドセ
メント、比重３．１５ 膨張性混和材α：電気化学工業社製商品名「デンカＣ３
ＡＪ　、濡洩アイオニックス製 表面積測定装置を用い、ガス吸着 法による比表面積１．３ポ／ｇ 〃　　　β：膨張性混和材Ａの粉砕品、比表面積　２．
５ポ／ｇ 〃　　　γ：膨張性混和材Ａの粉砕品、比表面積　４．
５ボ／ｇ 超微粉　　　　：日本重化製シリカヒユーム、比重２．
１ 高性能減水剤　：第一工業製薬製商品名「セルフロー１
１０ＰＪ 砂 ：珪砂 ７号、 比重 ２．６ 水 ：水道水 表 膨張性混和材は（重量部） 体積変化は（体積／体積％） 実施例２ 高性能減水剤１．５重量部、砂１２２重量部及び水３５
重量部と、表−２に示す配合を用いたこと以外は実施例
１と同様に行った。結果を表−２に併記する。

表−２ 体積変化は（体積／体積％） ＊１．ブリージング大、＊２゜ 流動性なし 実施例３ 超微粉としてシリカヒユームの代わりに微粉砕高炉水砕
スラグ（比表面積４．０ｒｒｆ／ｇ）を表−３のように
用いたこと以外は実施例１と同様に行った。

結果を表−３に併記する。

表−３ 膨張性混和材は（重量部） 体積変化は（体積／体積％） 実施例４ セメント質物質と膨張性混和材の合計１００重量部に対
して、砂１２２重量部及び水５０重量部と、表−４に示
す配合の膨張性混和材と収縮低減剤を混合してモルタル
を混練したこと以外は実施例１と同様に行った。

結果を表−４に併記する。

〈使用材料〉 セメント質物質：秩父セメント社製普通ポルトランドセ
メント、比重３．１６ 収縮低減剤：有機質セメント収縮低減剤ＨＯ（（Ｃ２Ｈ
４０）３（Ｃ−ＨｇＯ）ｔ）　８表 膨張性混和材と収縮低減剤は（重量部）体積変化は（体
積／体積％） 実施例５ 表−５に示すように膨張性混和材と収縮低減剤を使用し
たこと以外は実施例１と同様に行った。

結果を表−５に併記する。

なお、収縮低減剤は、セメント質物質、膨張性混和材及
び超微粉の合計１００重量部に対する重量部である。

表−５ 膨張性混和材と収縮低減剤は（重量部）体積変化は（体
積／体積％） 〔発明の効果〕 高品質、高耐久性及び高強度性状を損なうことなく、初
期収縮の改善された、セメント混和材及びそれを混和し
た高強度のセメント組成物の提供が可能になった。

また、これら特定の比表面積を有する膨張材と有機質セ
メント収縮低減剤に超微粉を組み合わせることにより、
初期収縮の低減された、緻密性や耐久性の優れた高強度
コンクリートやグラウト材鉄筋継ぎ手充填材などが得ら
れ、問題となっていた初期の収縮に伴うひび割れの発生
や、特にグラウト材や鉄筋継ぎ手充填材なとての充填後
の収縮による透き間の発生の少ないセメント組成物の提
供か可能となった。

特許出願人　　電気化学工業株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）比表面積が２ｍ＾２／ｇ以上の膨張性混和材と超
   微粉を必須成分とするセメント混和材。
2. （２）比表面積が２ｍ＾２／ｇ以上の膨張性混和材と有
   機質セメント収縮低減剤を必須成分とするセメント混和
   材。
3. （３）比表面積が２ｍ＾２／ｇ以上の膨張性混和材、超
   微粉及び有機質セメント収縮低減剤を必須成分とするセ
   メント混和材。
4. （４）セメント質物質と請求項１、２又は３記載のセメ
   ント混和材を主成分とするセメント組成物。