JPH04164847A - セメント混和材およびセメント組成物 - 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、セメント混和材、特に特殊水中コンクリート
用混和材およびこれを用いたセメント組成物に間する。

（従来の技術） 近年、通常のコンクリートを用いた、従来の水中コンク
リート工法に代わり、コンクリートそのものに水の洗い
作用に対する材料分離抵抗性をもたせた新しいコンクリ
ートによる施工が増加している。この種のコンクリート
は特殊水中コンクリートと呼ばれ、「特殊水中コンクリ
ート用混和剤を添加することにより、水中分離抵抗性を
付与されたコンクリート」と定義されている（「特殊水
中コンクリート・マニュアル（設計・施工）」、（財）
沿岸開発技術研究センター・　（財）漁港漁村建設技術
研究所、山海型発行、１９８６．１２）。

また、特殊水中コンクリート用混和荊は「水中に打設す
るコンクリートに添加して、コンクリートに粘稠性を付
与することにより、水中でのセメントと骨材の分離を抑
制する混和剤をいう」と定義されており（同上）、メチ
ルセルロース又はポリビニルアルコール等の天然又は合
成の高分子の使用（特開昭５７−１２３８５０号公報）
、ポリアクリルアミドの使用（特開昭５９−５４６５６
号公報）及び特定のアクリル系モノマーの使用（特開昭
６１−１１１９５１号公報）等が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、現状の特殊水中コンクリートは、その硬
化速度が従来のコンクリートと同等か、もしくは遅くな
る傾向にあり、緊急工事に適用することは不可能である
という課題があった。本発明者らは係る現状に鑑み、急
硬性と水中での材料分離抵抗性を付与するセメント混和
材について種々検討した結果、特定のセメント混和材か
前記の性能を付与するとの知見を得て、本発明を完成す
るに至った。

（課題を解決するための手段） 即ち、本発明は、アルミノケイ酸カルシウムガラス、無
機硫酸塩およびセルロース物質を主成分としてなること
を特徴とするセメント混和材であり、さらに、このセメ
ント混和材とセメントを主成分としてなることを特徴と
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。

本発明に係るアルミノケイ酸カルシウムガラス（以下Ｃ
ＡＳガラスという）は、その組成領域が、Ｃａｂ：６０
〜３０重量％ Ａ１２０ｆｆ　：　２０〜６０〃 ＳｉＯ□　：　５〜２５〃 が好ましく、より好ましくは ＣａＯ：　５５〜３０重量％ ＡｌｚＯｚ　：　３０〜６０〃 ＳｉＯ□　：１０〜２０〃 である。ＣａＯが３０重量％未満あるいはＡｌｚＯｓが
６０重量％を超えると、急硬性に劣り、逆に、ＣａＯが
６０重量％を超過、あるいはＡｌ２Ｏ，が２０重量％未
満であると、凝結調整剤を多量添加しても瞬結してしま
い、作業性の点から好ましくない。また５ｉ０２が５重
量％未満であると、長期的な強度の伸びを期待できず、
逆に２５重量％を超えると初期強度が小さい。なお、一
般の工業原料にはＭｇＯ、ＦｅｚＯ３、Ｔｉ０ｚ、Ｋ２
Ｏ、ＮａｚＯ等の不純物が当然含まれており、また、こ
れらの不純物は、ＣａＯ−＾１□０３−３ｉＯｚ系のガ
ラス化領域を拡張することから、１０重量％未満での存
在は好ましく、また急硬性、作業性、長期強度の伸び等
に問題は生じない。−船釣なガラスの融剤である硝酸ア
ルカリ（ＮａＮＯ：＋、ＫＮＯ３等）、フン化カルシウ
ム（ＣａＦｚ）やホウ砂等を加えることは、ガラスの融
点を下げることから好ましい。

ここていうガラスとは、通常ガラス分野で言うものであ
り、すなわち「ガラス転移点を示すもの」である。なお
、全てがガラスである必要はなく、ガラス化率５０重量
％以上であれば問題はない。より好ましくは７０重量％
以上、更に好ましくは８０重量％以上である。５０重量
％未満であると、早強性の点で問題となる。

なお、ガラス化率の測定方法は、本発明のガラスを、１
０００°Ｃ１２時間（ｈ）加熱後、５°Ｃ／分（ｍ）の
冷却速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメ
インピークの面積Ｓ０を求め、本発明のガラス中の結晶
のメインピーク面積Ｓから、ガラス化率χを求めた。

χ（重量％）＝１００　Ｘ　（１−−）Ｓ。

以上のＣＡＳガラスは、冶金あるいは金属製錬等におい
て副生ずる高炉水砕スラグの組成とは全く異なるもので
あり、本発明は、高炉水砕スラグの組成から、派生した
ものではない。ちなみに高炉水砕スラグの平均的な化学
組成は、Ｃａｂ：４０〜４３重量％、ＭｇＯ：５〜８重
量％、ＡＩＺＯ：ｌ：１３〜１５重量％、およびＳｉＯ
□：３１〜３５重量％である。

更に本発明のＣＡＳガラスは、アルミナセメントから派
生したものでもない。すなわち、通常のアルミナセメン
トのＳｉＯ□量は５重量％未満であり〔笠井順−、コン
クリート工学、第２２巻、第８号、第６７頁（１９８４
））　、更にガラス化率は２５％を超えることはない（
１９６４年、ロンドン市アカデミツクプレス　インコー
ポレーテソド　リミテ・νＦ発行、Ｈ，Ｆ、　Ｗ、　Ｔ
ａｙｌｏｒ著、ザ　ケミストリー　オブセメント（Ｔｈ
ｅ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｃｅｍｅｎｔ）　、第
２巻、第１６頁〕。

本発明に係るＣＡＳガラスの原料としては、ＣａＯ質原
料として、生石灰（Ｃａｂ）　、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）
ｚ　）、石灰石（ｃａｃｏ：＋）等を用いることができ
、ＡＩＺＯ３質原料として、アルミナ、ボーキサイト、
ダイアスポア、長石、粘土等を用いることができ、Ｓｉ
０ｇ質原料として、ケイ砂、白土、ケイ藻土等を用いる
ことができる。あるいは、比較的安価な高炉スラグにＣ
ａＯ質原料およびＡ１□０３質原料を補うことによって
も達せられる。

以上のＣａＯ質原料、Ａｌ２Ｏ，質原料、５１０２質原
料を所定の割合で配合した後、直接通電式溶融炉あるい
は高周波炉を用いて溶融し、得られた溶融体を圧縮空気
や高圧水により吹飛ばす方法、あるいは水中に流し込む
方法により製造される。あるいは、ロータリーキルンで
溶融し、急冷することによってもＣＡＳガラスを製造で
きる。

ＣＡＳガラスの粉末度は細かければ反応性が向上するの
で好ましく、特に、ブレーン比表面積で３．０００　ａ
ｎ２／ｇ以上が好ましい。

本発明に係る無機硫酸塩とは、アルカリ金属またはアル
カリ土類金属の硫酸塩をいい、例えば、無水、半水、な
らびに三水の硫酸カルシウムが好ましいものとして挙げ
られ、その中でも■型無水セッコウのような難溶性また
は不溶性のものが、特に好ましいものとして挙げられる
。無機硫酸塩の粉末度は、通常３，０００　ａｎ２／ｇ
以上が好ましい。

無機硫酸塩の使用量は、ＣＡＳガラス１００重量部に対
して５０〜３００重量部、好ましくは１００〜２００重
量部である。５０重量部未満では、急硬性の発現が不十
分であり、３００重量部を超えると、セメント組成物の
寸法安定性が悪くなる恐れがある。

本発明に係るセルロース物質とは、木材や綿の繊維成分
であるセルロースに各種置換基を導入したセルロースエ
ーテルであり、具体的には、メチルセルロース（ＭＣ）
　、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）　、ヒドロ
キシエチルメチルセルロース（ＨＥＭＣ）およびヒドロ
キシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）等が知られ
ている。

セルロース物質は、その重合度が２００以上のものが好
ましく、重合度が２００未満では、増粘効果（粘稠性付
与効果）が不十分となる恐れがある。

セルロース物質は市販品として容易に入手することか可
能である。

セルロース物質の使用量は、ＣＡＳガラス１００重量部
に対して、２〜３０重量部が好ましい。この範囲外では
、水中コンクリート組成物の水中分離抵抗性又は施工性
が損なわれる恐れがある。

本発明に係るセメントとは、通常使用されている普通・
早強・超早強等の各種ポルトランドセメントや、それら
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、あるいは、ポルトランドセメントに膨
張材を混合した膨張セメントや、アルミナセメントなど
の特殊セメント等である。

本発明において、セメント混和材の使用量は、セメント
１００重量部に対して、５〜３０重量部か好ましく、こ
の範囲外では、本発明の目的か達成できなくなる恐れが
ある。

本発明で使用する骨材は、特に制限されるものではなく
、通常の骨材、例えば、けい砂、天然砂および砂利等が
使用可能である。

また、本発明ではその他各種添加剤を併用することも可
能である。ここでいう各種添加剤としては、例えば、凝
結調整剤、ガラス繊維、カーボン繊維および鋼繊維等の
繊維、ポリマーエマルジョン、着色剤、ＡＢ剤、減水剤
、ＡＥ減水剤、流動化剤、防錆剤、保水剤、塩化カルシ
ウムやケイ酸ソーダなどの防水剤、発泡剤、起泡剤、水
酸化カルシウムなどのカルシウム塩および防凍剤等が挙
げられ、その中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量で併用することか可能である。

凝結調整剤としては、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、
コハク酸およびマレイン酸等の有機酸やそれらの塩類、
炭酸ナトリウムや炭酸カリウムなどの炭酸アルカリ、リ
ン酸類やそれらの塩類、ホウ酸、ホウ酸アルカリ、アル
ミン酸アルカリ、ケイフッ化物、でん粉、糖およびアル
コール類やそれらの混和物が挙げられ、中でも有機酸の
使用か好ましい。

凝結調整剤の使用量は、適当な作業時間を得る面から、
ＣＡＳガラス１００重量部に対して、１〜３０重量部程
度が好ましい。施工現場での適度な作業時間は通常２０
〜２４０分程度である。

本発明のセメント混和材の混合装置としては、特に制限
されるものではないが、例えば、傾胴ミキサー、オムニ
ミキサー（千代田技研工業社製）、Ｖ型ミキサー、ヘン
シェルミキサーおよびナウターミキサ−等の既存のいか
なる撹拌装置も使用可能である。また、各材料の混合方
法としては、特に、制限されるものではな（、各々の材
料を施工時に混合しでもよいし、予め一部もしくは全部
を混合しておいても差支えない。

本発明においては、さらに、セメントとセメント混和材
に水を混合して水中コンクリートを調整することが可能
であるが、水の量は特に規定されるものではなく、従来
のコンクリートの調整に準して決定することが可能であ
る。

水中コンクリートを製造する際に使用する混合装置も、
特に、制限されるものではなく、前記の混合装置の使用
が可能である。

また、本発明の水中コンクリートの施工方法としては、
従来の水中コンクリートの施工方法、例えばトレミー工
法、コンクリートポンプ工法および底開き容器工法等を
用いることが可能である。

（実施例） 以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。

実施例１ 市販特級試薬のＣａＣＯ５、Ａ１２ｏｚ　、およびＳｉ
ｎ□を混合し、３００ｇをカーボンるつぼに入れ、高周
波炉で約、０００°Ｃに加熱溶融した後、水中に入れ急
冷し、第１表に示したＡ−Ｈの１４種のガラスを合成し
た。なお、備考欄に示したように、Ａ、Ｂ、ＨｌＪＳＫ
、ＮはＣａＯ−Ａ１２０３−３ｉＯ□系のガラス化領域
内に無いため、ＣａＦｚを外割りで１重量％添加し溶融
急冷することによりガラス化した。また、Ｌ、Ｍ。

Ｎは本発明以外の比較例である。これらのＣＡＳガラス
をそれぞれブレーン比表面積で４，０００　ａｎ２７ｇ
になるまで粉砕した。分析結果を第１表に併記する。

次に、第１表の焼成物を用いて、第２表に示す配合のコ
ンクリートを調製し、作業時間と圧縮強度を測定し、水
中落下試験を行った。使用材料および試験方法は次の通
りである。結果を第３表に示す。

（使用材料） セメント　　　ニアンデスセメント社製、普通ポルトラ
ンドセメント 無機硫酸塩　　：■型無水石膏、ブレーン比表面積５，
９００　ａｍ２／ｇ 凝結調節剤　　ニゲルコン酸ナトリウム（試薬）セルロ
ース物質：電気化学社製、商品名「デンカスタビライト
１、主成分メ チルセルロース 細　骨　材　　：新潟県姫用産　川砂、比重、６、ＦＭ
、６２ 粗　骨　材　　：新潟県姫用産　砕石、軸ａｘ　２０ｍ
／ｍ　、比重、６　、ＦＭ６．７ ＡＨ減水材　　　：デンカブレース社製、商品名「ダー
レックスＷＲＤＡ　Ｊ （試験方法） ■作業時間（Ｈ，Ｔ、）　； 硬化し、流動性がなくなった時間。即ち、ミキサーで全
材料を混合後、５００ｃｃのビーカーに入れ静置し、横
にしても流れなくなる時間。

■圧縮強度； 直径１００ｎ、高さ２００ｆｉの円筒形型枠を容器の中
に入れ、飲料水など、中性で練りまぜ水として好適な、
水温は２０±１℃の水を入れ、水深を５０ｃｍになるよ
う保持する。

型枠の上端に、直径１００　ｎ、高さ３００　ｍの円筒
形の１０ｍメソシュの金網を垂直に立て、金網の上端が
水面に接するようにセットする。

練り上がった水中コンクリートを金網を通して水面から
静かに落下させ型枠内に充填する。

型枠１本あたりの水中コンクリートの投入量はおよそ２
１とし、はぼ等しい量づつ１５回に分けて投入する。投
入に要する時間は、型枠１本につき３０秒以上１分以内
とする。投入の前後で水深が変化しないように調整する
。水中コンクリートの投入を完了した後、型枠を１５分
間水中に静置し、その後、気中に取り出す。型枠内の水
とコンクリートとの置換を促進する目的で型枠の側面２
方向を各々２〜３回軽く木槌で叩く。型枠の内壁とコン
クリートの境界面から水が出ないことを確認した後、頂
部の均しを行う。

ＪＩＳ　Ａ　１１３２　ｒコンクリートの強度試験用供
試体の作り方」に準し、以後の養生、キャッピングおよ
び脱型を行う。このように、作成した供試体を、２０±
３℃の水中標準養生し、ＪＩＳ　Ａ　１１０８　ｒコン
クリートの圧縮強度試験方法」により圧縮強度を測定。

なお、供試体の数は各バッチ３本とし、２バッチ計６本
の平均値を求める。

■水中落下試験； 外径１１０Ｂ、高さ１５０ｎの１　、０００ｃｃビーカ
ーに、８００ｃｃの水を入れる。水中コンクリート５０
０ｇを１０等分して、水面から静かに落下させる。この
落下は１０秒から２０秒の間に終了させる。その後３分
間ビーカーを静置し、ビーカー内の水をスポイトで、コ
ンクリートが混ざらないように静かに６００ｃｃ分取す
る。この分取した水を用いて、懸濁物質とｐＨを測定。

ｐＨの測定は３回実施、その平均値をｐＨ値とした。ま
た、懸濁物質の測定は、ＪＩＳ　Ｋ　０１０２「工場排
水試験方法」に準じて行った。

第２表 粗骨材の最大寸法は（鶴）、水セメント比と細骨材率は
（％） 水、セメント、細骨材、粗骨材、セメント混和材及びＡ
Ｅ減水剤は単位量（ｋｇ／ｌ）実施例２ 第３表の実験隘１−５の配合を用いて、第２表のセメン
ト混和材の量を変化させた平易外は、実施例１と同様に
行った。結果を第４表に示す。

第４表 セメント混和材は（ｋｇ／ｍ”）、濁度は（ｐｐｍ）（
発明の効果） 以上説明したように、本発明のセメン）？Ｒ和材および
セメント組成物は、水中コンクリート用途に特に有用で
ある。

特許出願人　電気化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルミノケイ酸カルシウムガラス、無機硫酸塩およ
   びセルロース物質を主成分とすることを特徴とするセメ
   ント混和材。 ２、請求項１記載のセメント混和材、およびセメントを
   主成分とすることを特徴とするセメント組成物。