JPH09110488A - 改良された乾燥収縮セメント混合物 - Google Patents
改良された乾燥収縮セメント混合物Info
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- JPH09110488A JPH09110488A JP26238196A JP26238196A JPH09110488A JP H09110488 A JPH09110488 A JP H09110488A JP 26238196 A JP26238196 A JP 26238196A JP 26238196 A JP26238196 A JP 26238196A JP H09110488 A JPH09110488 A JP H09110488A
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Abstract
縮強度を高めながら構造コンクリート組成物の乾燥収縮
を抑制できるセメント混合物を提供することである。 【解決手段】 乾燥収縮を抑制しそして圧縮強度を高め
る手段を提供するためのアルキレングリコールおよびフ
ュームド・シリカの混合物を含んでなるセメント混合組
成物。
Description
度を高めながらコンクリート組成物の乾燥収縮を抑制す
る組み合わせ効果をもたらすことができるセメント混合
組成物に関する。本発明はさらに改良されたコンクリー
ト組成構造生成物も提供する。
に、本発明はある種のアルキレングリコール類およびフ
ュームド・シリカ(fumed silica)の相乗性組み合わせ
を含んでなるセメント混合物に関する。
(セメント、小粒子、例えば砂、および水)、またはコ
ンクリート(セメント、小粒子、大粒子、例えば砂利、
および水)はそれらの耐性に実質的に影響するある種の
性質を有する。これらの性質には、セメント組成物の乾
燥中に通常起きる収縮が含まれる。さらに、モルタルお
よび特にコンクリート組成物は硬化した構造部品の強度
増加が大いに望まれる構造用途のために使用される。
成物の硬化および乾燥で容量減少を示す。容量減少の大
きさは通常は小さいが、それは非常に重要である。この
収縮は割れ並びに生ずる構造体の有用性および耐性を低
下させる他の欠陥をもたらす。割れは空気が構造体中に
浸透する通路を提供して、セメントの炭化およびその中
に含有される金属製強化棒の腐食を促進させる。さら
に、割れは水が構造体中にしみ出す手段も提供する。そ
のような水の流入はセメント構造体に対してその耐久寿
命中にかけられる凍結−解凍循環の圧力により構造体を
さらに劣化させる。高い強度を示し且つ収縮および凍結
−解凍循環による劣化効果を受けないセメントを提供す
ることが大いに望まれている。
象を回避するための種々の試みがなされてきた。これら
には、割れ生成部位を継目に集中させてそれにより構造
体の他の部分におけるその生成を最少にするためのセメ
ント構造体中での継目の設置が含まれる。そのような継
目は設置に費用がかかり、例えば垂直壁、柱などの如き
ある種の構造体には適用できず、そして単に割れの区域
を集中させるだけでそれを軽減するものではない。
クリート混合物の製造方法の変更および生成するコンク
リート構造体の製造において使用されるバラスト材料の
変更を含む。これらの試みのどれも満足のいく解決を与
えない。例えば、コンクリートの収縮に対応する試みで
はセメントが膨張性混合物と調合される。しかしなが
ら、拡大する乾燥収縮に対応するのに必要な膨張性混合
物の適量を決めることが難しい。そのような材料の使用
はそれにより予期せぬ結果をもたらす。
組成物の乾燥収縮の克服に関すると、種々のオキシアル
キレン付加物がこの目的に適していることを文献が教示
している。例えば、米国特許第3,663,251号およ
び第4,547,223号は、セメント用の収縮減少添加
剤としての一般式RO(AO)nH[式中、RはC1-7アル
キルまたはC5-6シクロアルキル基であってよく、Aは
C2-3アルキレン基であってよく、そしてnは1−10
である]の化合物の使用を示唆している。同様に、米国
特許第5,147,820号は末端アルキルエーテル化さ
れたまたはアルキルエステル化されたオキシアルキレン
重合体が収縮減少用に有用であると示唆している。さら
に、日本特許出願58−60293は脂肪族、脂環式ま
たは芳香族群の末端オキシエチレンおよび/またはオキ
シプロピレン反復鎖化合物である化合物のセメントに対
する添加によりセメントの収縮減少を達成できることを
示唆している。
ト組成物を使用する主な利点の1つは、高い圧縮強度を
示しうる所望する形状に流し込まれるそれらの能力であ
る。これを考慮に入れると、職人達はそのような強度の
減少を生ずる混合物または他の成分を使用することを望
まない。
ながら構造コンクリート組成物の乾燥収縮を抑制できる
セメント混合物を提供することが大いに望まれている。
ル類は特定目的のためのセメント組成物と組み合わされ
て使用されている。例えば、これらの物質は冷気候条件
下で流し込む時に水の結晶生成を抑制するためにまたは
高温の丈夫な有孔用途で使用されるセメントスラリー中
での水の蒸発速度を抑制するために加えられている。さ
らに、これらの添加剤は上記の場合に未硬化セメント組
成物に層を提供して構造体の表面部分における水の蒸発
を抑制しそしてそれによりその生成部分におけるセメン
トの水和を促進するために使用されている。
する時には、生成する硬化した組成物がその未処理の対
応するものより低い圧縮強度を示す。セメント組成物が
建物、駐車場、橋床用などの建築構造部品を提供するた
めに使用されるコンクリートである時には、コンクリー
ト部品がその未処理の対応するものより高い圧縮強度を
示すことが絶対必要である。従って、硬化した生成物の
強度を減少させる収縮減少添加剤は、それらが以上で論
じられているような部品中での割れ生成を抑制するにし
ても、好ましいとはみられていなかった。
燥収縮を抑制しそして高められた圧縮強度を与えること
ができる、セメント混合物、並びに改良された構造コン
クリート成形体を製造する方法に関する。これらの混合
物はフュームド・シリカと組み合わされた低級アルキレ
ングリコールまたはポリ(オキシアルキレン)グリコール
の相乗性混合物を含んでなる。
カのここに記載された特定の組み合わせが使用される時
には、これらの当該成分のいずれかによるものに優る乾
燥収縮の抑制および圧縮強度の増加の所望される組み合
わせが得られることが予期せぬことに見いだされた。
の独特な組み合わせは、一般式 HOBOH(式I)[式中、BはC5−C12アルキレン
基、好適にはC5−C8アルキレン基を表す]により表さ
れるアルキレングリコールの使用を必要とする。そのよ
うなグリコール類の例は1,6ヘキサンジオール、1,5
−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2−
メチル−2,4−ペンタンジオールなどである。好適な
ジオール類は、式:
C2アルキルを表し、各々のR′はC1−C2アルキルを
表し、そしてnは1または2を表す]により表される第
2級および/または第3級ジヒドロキシC5−C8アルカ
ン類である。最も好適な化合物は2−メチル−2,4−
ペンタンジオールである。
だされたアルキレングリコール類は式HO(AO)xH
(式III)[式中、AはC2−C4アルキレン基、例えば
エチレン、プロピレン、イソプロピレン、ブチレンなど
およびそれらの混合物を表し、C2およびC3アルキレン
基が好ましく、Oは酸素原子を表し、そしてxは1−約
20の、好適には1−10の整数である]により表され
る縮合したアルキレングリコール類であるが、但し条件
としてジオールは水中に可溶性である。特定のグリコー
ル分子中のAO基は全て同じであってもよく、または異
なっていてもよい。そのようなグリコール類の例には、
ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリ
プロピレングリコール、ジ(オキシエチレン)ジ(オキシ
プロピレン)グリコール並びに約1200までの分子量
を有するポリ(オキシアルキレン)グリコール類が包含さ
れる。そのようなポリオキシアルキレングリコール類の
AO基は単一アルキレンであってもまたはブロックもし
くは無作為構造のいずれかのアルキレン基の混合物であ
ってもよい。
シリカ・フューム(silica fume)は、例えば一般的な
珪素および珪素鉄金属合金製造中に誘導されるかまたは
米の外皮などの熱分解から誘導されるような非晶質シリ
カ副生物である。本出願および特許請求の範囲で使用さ
れるフュームド・シリカまたはシリカ・フュームという
語は珪素または鉄対珪素金属含有量が約0:100〜約
30:70の比である珪素鉄の製造中に電弧炉などの煙
突気体から回収されるかまたは米の外皮の熱分解から誘
導される微粒子副生物物質またはか焼された非晶質アル
ミナ−シリカ粘土(例えばメタ−カオリン)などであ
る。
〜約95重量%で存在する二酸化珪素である。鉄−珪素
合金製造から得られる典型的なシリカ・フュームの分析
および性質を以下に示す: 成分 重量% SiO2 86−90 SiC 0.1−0.4 Fe2O3 0.3−5.0 TiO2 0.002−0.006 Al2O3 0.2−1.7 MgO 1.0−3.5 CaO 0.2−0.5 Na2O 0.3−1.8 K2O 1.5−3.5 S 0.2−0.4 C 0.8−2.3 P 0.3− 発火損失(1000℃) 2.4−4.0 かさ密度、バンカーから、g/L 200−300 かさ密度、圧縮、g/L 500−700 真正密度、g/cm3 2.20− 比表面積、m2/g 18−22 主要粒子寸法、百分率<1μm 90 フュームド・シリカは、乾燥粉末状では取り扱いが幾分
難しい軽いふわふわした物質である。しかしながら、シ
リカ・フュームは中に約75重量%のシリカ・フューム
を有する水溶液中に容易に分散させることができる。
ムを含有する水性組成物は、安定化させる量の鉱酸、例
えば燐酸、ポリ燐酸、硫酸、弗化水素酸、フルオロ珪酸
など、並びに酸性分散剤、例えばナフタレンスルホネー
トまたはメラミンスルホネートホルムアルデヒド縮合物
などを含有させることにより、さらに強化させて延長さ
れた貯蔵能力を有する安定な流体分散液を与えることが
できる。或いは、引用により本発明の内容となる米国特
許第5,176,752号に記載されているように、当該
組成物は安定化させる量のアルファ、ベータアミノアル
コール類を含有することもできる。
たセメント組成物の圧縮強度を低下させそして一般的な
強度強化用添加剤により通常得られる有利な効果を不活
性化させるということは一般的に知られている。本発明
のヒドロキシ含有アルキレンジオール類を当該シリカ・
フュームと組み合わせて、乾燥収縮の抑制を与える混合
物、並びにこれらの組み合わせ成分によるものより優る
圧縮強度の増加を示す生成する構造成形体を製造できる
ことが予期せぬことに見いだされた。
およびシリカ・フュームを含有する水性組成物の形態で
なければならない。この組成物はアルキレングリコール
およびシリカ・フュームを約10:1〜1:10のそし
て好適には約1:1〜1:5の重量比で含有すべきであ
る。水性組成物はアルキレングリコールおよびシリカ・
フューム成分を製造される溶液の合計重量に基づいて約
10〜75%の組み合わせ重量%で含有する。特定目標
の水対セメント比を与えるために必要な水を計算する時
には、当該混合物の水含有量を考慮に入れるべきであ
る。グリコールが例えば1:1〜10:1のように混合
物の主要成分である時には、混合組成物の製造において
水を少量使用してもよくまたは全く使用しなくてもよ
い。
ば通常の、急速−硬化性および中程度の熱ポルトランド
セメント、高アルミナセメント、ブラスト−ファーナス
スラグセメント、などに適する水硬性セメントと共に使
用できる。これらの中では、通常のおよび急速−硬化性
タイプのポルトランドセメントが特に望ましくそして建
築構造部品を製造するために最も容易に使用されてい
る。
するセメント組成物のセメント含有量の重量に基づいて
約2〜約25、好適には約5〜約10そして最も好適に
は約7〜約9重量%で存在すべきである。セメント組成
物を硬化させるために使用される水の量は0.25:1
〜0.6:1、好適には0.3:1〜0.5:1の水対セ
メントの重量比の中で変えることができる。例えば小
石、砂利、砂、軽石または燃焼真珠岩の如き凝集体を必
要に応じて一般的な量で使用してもよい。
ントおよび当該セメント混合物の実質的に均一な混合物
を含んでなる。改良されたセメントはセメント製造また
は使用のいずれかの段階で、例えば特殊タイプのセメン
トを製造するための他の乾燥材料との配合中に、混合物
をセメントに適用することにより製造することもでき
る。少量の水が配合中に存在していてもよいが、その水
の量はセメントの実質的な水和を引き起こすのに不十分
なものであろう。
ばモルタル混合物またはコンクリートの如きセメント組
成物の製造過程中にその場で製造することもできる。混
合組成物は別個にまたは水和水の一部として加えること
ができる。混合物が水溶液の形態である時には、溶液の
水含有量はセメント組成物の合計水含有量の一部として
計算すべきである。
よい。場合により使用できる成分の中には、一般的な硬
化促進剤、例えば金属塩化物、例えば塩化カルシウムお
よび塩化ナトリウム、金属硫酸塩、例えば硫酸ナトリウ
ム、並びに有機アミン類、例えばトリエタノールアミ
ン;一般的な硬化遅延剤、例えばアルコール類、糖類、
澱粉およびセルロース;強化用の鋼腐食抑制剤、例えば
硝酸ナトリウムおよび亜硝酸カルシウム、水分減少剤お
よび広範囲水分減少剤、例えばリグノスルホン酸および
それらの塩、並びに誘導体、ヒドロキシル化されたカル
ボン酸およびそれらの塩、ナフタレンスルホン酸および
ホルマリンの縮合生成物、スルホン化されたメラミン重
縮合生成物、アミン類およびそれらの誘導体、アルカノ
ールアミン類、並びに無機塩、例えばホウ酸塩、燐酸
塩、塩化物および硝酸塩、などがある。そのような場合
により使用される1種もしくは複数の成分の量は一般的
にはセメントの0.05−6重量%である。
対する添加は生ずるセメント組成物(例えばモルタルお
よびコンクリート)の乾燥収縮を著しく減少させそして
未処理の組成物と比較してまたは本発明の成分の1種だ
けを有するセメント組成物と比べて増加した圧縮強度を
示すであろう。
れておりそして特許請求の範囲により規定される本発明
に対して限定することを意味しない。全ての部数および
百分率は断らない限り重量による。記号「S/S」は生
成する組成物中に含有される固体セメントに基づいた固
体添加剤の重量百分率投与量を示す。
物設定を使用して、コンクリートサンプルを製造した。
設定条件は、412部のタイプIIポルトランドセメン
ト、115部のフライアッシュ、1230部の石灰石微
細凝集体、1845部の0.75インチフロリダ石灰
石、148oz/yd3のナフタレンスルホネート−ホ
ルムアルデヒド水分減少剤のコンクリート混合物、およ
び189部の水(シリカ・フュームのスラリーの水を含
む)に基づいていた。2%の空気含有量、0.33:1
の水対セメント比および約4″のスランプ値(slump)の
デザインパラメーターを想定して、水および小凝集体含
有量をさらに調整した。
0%水性シリカ・フュームのスラリーまたはシリカ・フ
ューム/グリコールスラリーを最初にコンクリートミキ
サー中に充填しそして1分間混合した。ポルトランドセ
メントおよびフライアッシュを次に加えそして混合をさ
らに3分間続けた。コンクリートサンプルを次に3分間
休ませ、引き続き2分間の最終的混合を行った。生成し
たコンクリートサンプルを混合したてのサンプルのスラ
ンプ値に関してはASTM C−143に従い、重量お
よび収率に関してはASTM C−138に従い、空気
含有量に関してはASTM C−231に従い試験し
た。
ームを含有するコンクリート組成物を11%S/Sのシ
リカ・フュームおよび2%S/Sの約425の分子量を
有するポリオキシプロピレングリコールを含有する組成
物と比較するものである。
サンプル2が、シリカ・フュームだけが加えられている
標準的コンクリートサンプルと比べて、早期強度におけ
る20%の増加および乾燥収縮における50%の減少を
与えることを示している。
メント、183部の粉砕スラグ、1300部のグースベ
イ微細凝集体、1800部のグースベイ粗大凝集体、1
55oz/cu.ydの超可塑剤(W. R. Grace & Co.に
よる Daracem-100)および183部の水を含んでなるこ
と以外は実施例1に記載された方法に従いコンクリート
サンプルを製造しそして試験した。混合物は0.34の
水対セメント比、8インチの初期スランプ値および90
°Fの混合温度の設定パラメーターを有していた。結果
は以下の表IIに示されている。
2%S/Sのポリプロピレングリコール(分子量42
5)の組み合わせで処理されたコンクリートが12%S
/Sのシリカ・フュームだけを有するコンクリートと比
較した時に高められた圧縮強度および減じられた乾燥収
縮を与えることを示している。
キサー中に加え、引き続き0.42部の水を添加するこ
とにより、ASTM C−490およびC−185に従
いモルタル混合物を製造した。シリカ・フュームのスラ
リーを水と同時に加えた第二の混合物を製造し、そして
スラリーの水含有量を同じ合計水含有量を与えるための
混合物の水含有量の一部としてみなした。スラリー・フ
ュームが縮合したアルキレングリコール、425の分子
量を有するポリオキシプロピレングリコールおよび安定
剤であるナフタレンスルホネート−ホルムアルデヒドを
含有したこと以外は上記の対照サンプルと同じ方法で第
三の混合物を製造した。
タは、シリカ・フュームおよびアルキレングリコール
(実施例3)が強度の増加および収縮の減少の組み合わ
せを与えることを示している(正の値は対照実施例1に
比べた収縮の減少を示し、一方負の値は増加を示す)。
す。
Claims (10)
- 【請求項1】 A.少なくとも1種のC3−C12アルキレ
ングリコール、および B.フュームド・シリカ の混合物を10〜75重量%含有し、該成分Aおよび成
分Bが10:1〜1:10の重量比である水性組成物か
ら成ることを特徴とする、セメント組成物の乾燥収縮を
抑制しそして該組成物から製造される成形体の改良され
た圧縮強度を高めることができるセメント混合物。 - 【請求項2】 該アルキレングリコールが式HOBOH
[式中、BはC5−C8アルキレンである]により表され
る、請求項1の混合物。 - 【請求項3】 該アルカンジオールが式 【化1】 [式中、各々のRは水素原子またはC1−C2アルキルを
表し、各々のR′はC1−C2アルキルを表し、そしてn
は1または2を表す]により表される、請求項2の混合
物。 - 【請求項4】 該アルカンジオールが2−メチル−2,
4−ペンタンジオールである、請求項第3項の混合物。 - 【請求項5】 成分Bが珪素および/または珪素鉄金属
合金製造のフュームド・シリカ副生物でありそして成分
A対Bの重量比が約1:1〜1:3である、請求項1の
混合物。 - 【請求項6】 成分Bが珪素および/または珪素鉄金属
合金製造のフュームド・シリカ副生物でありそして成分
A対Bの重量比が約1:1〜1:3である、請求項2の
混合物。 - 【請求項7】 成分Bが珪素および/または珪素鉄金属
合金製造のフュームド・シリカ副生物でありそして成分
A対Bの重量比が約1:1〜1:3である、請求項3の
混合物。 - 【請求項8】 成分Bが珪素および/または珪素鉄金属
合金製造のフュームド・シリカ副生物でありそして成分
A対Bの重量比が約1:1〜1:3である、請求項4の
混合物。 - 【請求項9】 組成物がさらに安定化させる量のアルフ
ァ、ベータ−アミノアルコールを含有する、請求項1の
混合物。 - 【請求項10】 i)0.25:1〜0.7:1の水対セ
メント比を有し、水硬性セメントの重量に基づいて2〜
25重量%の請求項1、2、3、4、5、6、7、8ま
たは9の混合物を有する、水硬性セメント、微細凝集
体、粗大凝集体および水の混合物を製造することを含ん
でなる、該組成物を用いて製造される生成する建築構造
成形体の圧縮強度を改良しながらセメント組成物の乾燥
収縮を抑制する方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US529391 | 1983-09-06 | ||
US08/529,391 US5622558A (en) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | Drying shrinkage cement admixture |
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JPH09110488A true JPH09110488A (ja) | 1997-04-28 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP26238196A Pending JPH09110488A (ja) | 1995-09-18 | 1996-09-12 | 改良された乾燥収縮セメント混合物 |
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