JPH10194798A - 炭酸化セメント、セメント硬化体及びその製法 - Google Patents

炭酸化セメント、セメント硬化体及びその製法

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JPH10194798A JP8356693A JP35669396A JPH10194798A JP H10194798 A JPH10194798 A JP H10194798A JP 8356693 A JP8356693 A JP 8356693A JP 35669396 A JP35669396 A JP 35669396A JP H10194798 A JPH10194798 A JP H10194798A
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実 盛岡
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孝夫 近田
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悦郎 坂井
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    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形時には充分な流動性を有し、しかも硬化
後は強度、特に曲げ強度が大きく、搬送時や施工時に角
が欠けることがなく、カーテンウォールやコンクリート
製埋設型枠、更にはALC等のコンクリート二次製品に
適したセメント硬化体を提供する。 【解決手段】 ビーライトを38重量%以上含有してな
る炭酸化建材用セメントであり、該セメントを配合した
セメント混練物を成形し、少なくとも脱型可能な硬さに
達した後、炭酸化したセメント硬化体であり、水/セメ
ント比が40%以上で混練し、該セメントを配合したセ
メント混練物を成形し、少なくとも脱型可能な硬さに達
した後、炭酸ガス濃度1%以上の雰囲気下で炭酸化する
セメント硬化体の製法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、主として土木・建
築分野において使用され、高強度、特に高曲げ強度が得
られる炭酸化建材用セメント、セメント硬化体及びその
製法に関する。
【0002】
【従来の技術】セメントペースト、モルタル或いはコン
クリート等を硬化したセメント硬化体は、圧縮強度に比
べて曲げ強度が小さいという課題があった。特に建材と
して使用される大型の板材は、横持ちに耐えるためには
かなりの曲げ強度を必要とし、運搬や施工中に端部や角
部が欠けないための強度を必要する。従来、例えばカー
テンウォールやコンクリート製埋設型枠などの曲げ強度
が要求されるセメント硬化体を製造するためには、蒸気
養生やオートクレーブ養生などの加温養生を行ったり、
水/セメント比を著しく低減して硬化させるといった方
法を用いてセメントの硬化体の高強度化を図っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加温養
生を行う方法はセメントにマイクロクラックが入り易
く、大きな圧縮強度が得られる場合であっても、曲げ強
度の向上は顕著でないという課題があった。また、水/
セメント比を低減する方法、具体的には、水/セメント
比を35%以下にする方法では作業性が悪く、型枠への
充填性が乏しく実用的でなく、また得られたセメント硬
化体の比重も大きく、運搬や取扱いに労力を要し実用性
に問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
することを目的とし、その構成は、ビーライトを38重
量%以上含有してなる炭酸化建材用セメントであり、該
セメントを配合したセメント混練物を成形し、少なくと
も脱型可能な硬さに達した後、炭酸化したセメント硬化
体であり、水/セメント比が40%以上で混練し、該セ
メントを配合したセメント混練物を成形し、少なくとも
脱型可能な硬さに達した後、炭酸ガス濃度1%以上の雰
囲気下で炭酸化するセメント硬化体の製法である。
【0005】本発明は、ビーライト含有率の高いセメン
ト硬化体が、高炭酸ガス濃度の雰囲気下においた場合に
炭酸ガスの浸透性に優れ、炭酸化により高強度の硬化
体、特に曲げ強度の高い硬化体が得られる事実を見出し
て完成したものである。本発明によれば、ビーライト含
有率の高いセメントを、比較的高い水/セメント比で混
練し、作業性のよい状態で成形し、少なくとも脱型でき
る程度の硬さに達した後、炭酸化を行うことにより高強
度の硬化体が得られる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明におけるビーライトとはポ
ルトランドセメントの主要鉱物成分の一つであり、2C
aO・SiO2 (C2 S)として表現されるものであ
り、α型、α’型、β型及びγ型などの結晶型がある
が、そのいずれも使用可能である。更に、2CaO・S
iO2 の他に、Al2 3 、Fe2 3 、MgO、Na
2O、K2 O、TiO2 、MnO、ZnO、CuO等の
酸化物が不純物として固溶している場合があるが、この
ような他の鉱物と固溶したビーライトも本発明のビーラ
イトに包含する。本発明のセメントはビーライト含有量
が38〜60重量%、好ましくは45〜55重量%であ
る。38重量%未満では炭酸化が困難で著しい強度増強
が期待できず、60重量%を越えると炭酸化は可能であ
るが、炭酸化しても充分な強度が得られない場合があ
る。
【0007】このようなセメントとしては、例えば、市
販のビーライトセメントや各種セメントにビーライトセ
メントを混合したセメント等が挙げられる。各種セメン
トとしては、普通セメント、早強セメント、超早強セメ
ント等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。また
これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライア
ッシュ或いはシリカを配合した各種混合セメント、中庸
熱セメント、アルミナセメント等が挙げられる。
【0008】通常のポルトランドセメントには、ビーラ
イトのほかにエーライト:3CaO・SiO2 (C
3 S)、アルミネート:3CaO・Al2 3 (C
3 A)、フェライト:4CaO・Al2 3 ・Fe2
3 (C4 AF)等のセメント鉱物が含まれている。本発
明のセメントとしては、これらの含有量を特に限定しな
いが、通常はエーライトが40重量%以下であり、アル
ミネートとフェライトは10重量%以下である。また、
セメントにはSO3 量換算で1〜5重量%程度の石こう
類が添加されている。
【0009】セメントの粒度は特に限定されるものでは
ないが、ブレーン値で2000〜8000cm2 /gで
あり、3000〜6000cm2 /gが好ましい。20
00cm2 /g未満では充分な強度発現性が得られず、
8000cm2 /gを越えるように粉砕することはコス
ト高になるので好ましくない。
【0010】セメントに砂や砂利等の骨材、目的に応じ
て各種の添加剤を配合し、混練して所定の形状に成形す
る。この際の水/セメント比は40〜60%、好ましく
は45〜55%である。40%未満では本発明の効果が
得られず、60%を越えると深くまで炭酸化されても炭
酸化が強度の増大につながらない場合がある。養生方法
は特に限定されないが、通常の常温養生の他に蒸気養生
等の加温養生等も可能であり、炭酸化と同時に行うこと
もできる。養生期間は水/セメント比、セメント中のビ
ーライトの含有量、硬化体用混練物の配合比、養生条件
などにより異なるが、加温養生の場合は2〜24時間程
度であり、常温養生の場合は3〜28日程度である。
【0011】本発明においては、セメント硬化体を炭酸
化することが必要である。セメント硬化体の炭酸化と
は、(1)式に示すように、セメントの水和反応により
生成した水酸化カルシウム:Ca(OH)2 と、浸透し
てきた炭酸ガス:CO2 とが反応して炭酸カルシウム:
CaCO3 と水になる反応である。この時、セメント硬
化体が高アルカリ性から中性側に移行するので、硬化体
の切断面にフェノールフタレイン水溶液を噴霧して呈色
状況を観察することにより容易に炭酸化を確認すること
ができる。 Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2 O …… (1)
【0012】炭酸化条件は、空気中より炭酸ガス濃度が
高い雰囲気中、例えば、炭酸ガス濃度1〜30%、好ま
しくは5〜10%の雰囲気中で養生する。また、炭酸ガ
スの高圧容器中で炭酸化することが生産性向上の面から
有効である。炭酸化の程度は、セメント硬化体の全体に
わたって炭酸化されている必要はなく、例えば、セメン
ト硬化体の表面から2〜3mm炭酸化されていれば、本
発明の効果、すなわち曲げ強度の著しい向上が認められ
る。セメント硬化体の全体にわたって炭酸化された場合
は一層この効果が顕著になる。一般には、炭酸化は無筋
のセメント硬化体に施すことが効果的である。
【0013】炭酸化にあたり、加温養生することが生産
性向上の面から好ましい。蒸気養生やオートクレーブ養
生等により30〜180℃、好ましくは40〜160℃
に加温する。30℃未満では生産性が不十分であり、1
80℃を越えると温度応力によりマイクロクラックが多
く入り、耐久力が悪化する場合がある。炭酸化時の養生
期間は、一般には、温度が同一ならセメント硬化時の養
生期間とほぼ同程度である。本発明の硬化体は、カーテ
ンウォールやコンクリート製埋設型枠、ALC等のコン
クリート二次製品に好ましく使用される。特に、一辺の
長さが90cm以上、好ましくは90cm×180cm
以上の板状製品において、横持ち運搬や取付け等の取扱
いに際して端部や角部が欠けたり、不十分な強度、特に
曲げ強度に起因するトラブルを解消することができる。
【0014】
【実施例】以下の実施例及び比較例に用いた材料は次の
通りである。 セメントA:電気化学工業社製普通ポルトランドセメン
ト、(ビーライト含有量27重量%) セメントB:セメントA69重量部とセメントE31重
量部の混合品、(ビーライト含有量35重量%) セメントC:セメントA/セメントEの等量混合品、
(ビーライト含有量40重量%) セメントD:セメントE75重量部と高炉スラグ25重
量部の混合品、(ビーライト含有量40重量%) セメントE:秩父小野田社製ビーライトセメント、(ビ
ーライト含有量53重量%) セメントF:電気化学工業社製ビーライトセメント、
(ビーライト含有量60重量%) 高炉スラグ:第一セメント社製 砂 :ISO 679に準拠 水 :水道水
【0015】以下の実施例及び比較例に用いた測定方法
は次の通りである。 1.中性化深さ:供試体表面を垂直に割裂したモルタル
断面に、フェノールフタレインの1%水溶液を塗布し、
赤色に呈色しなかった部分の表面からの深さを測定し
た。4点の平均値をとった。 2.曲げ強度 :4×4×16cmの供試体を作製し、J
IS A 1106に準じて測定した。
【0016】実施例1 ビーライト40重量%以上を含有するセメントを用い、
水/セメント比50%、セメント/砂比が1/2のモルタ
ルを調整し、20℃、相対湿度80%の試験室内で8時
間養生を行った後、昇温速度15℃/時間、最高温度5
0℃、保持時間4時間の条件で蒸気養生を施し、材令2
4時間で脱型して供試体を作製した。この供試体を、炭
酸ガス濃度5%、温度40℃、相対湿度60%の環境で
材令7日まで養生する促進炭酸化養生を行い、中性化深
さと曲げ強度を測定し、その結果を表1に記載した。比
較例として、促進炭酸化養生に代えて、20℃の水中で
材令7日まで養生する水中養生を行った。また、促進炭
酸化養生を行っても、使用したセメントのビーライト含
有量が35重量%以下の場合も比較例とした。これらの
結果を表1に併記した。
【0017】
【表1】
【0018】実施例2 セメントEを使用し、表2に示す水/セメント比で調製
したモルタルを使用して促進炭酸化養生を行った以外は
実施例1と同様に養生し、試験を行った。その結果を表
2に記載した。
【0019】
【表2】
【0020】実施例3 セメントEを使用し、表3に示す期間炭酸化養生を行っ
た以外は実施例1と同様にして硬化体を得た。実施例1
と同様の試験を行い、その結果を表3に併記した。
【0021】
【表3】
【0022】
【発明の効果】本発明の炭酸化建材用セメントを使用し
て得られたセメント硬化体は、既存のコンクリート二次
製品の生産工程に炭酸化工程を加えることで、圧縮強度
は勿論のこと特に曲げ強度が高い二次製品を得ることが
できる。本発明に係る製品は搬送時や施工時に角が欠け
ることがなく、カーテンウォールやコンクリート製埋設
型枠、更にはALC等のコンクリート二次製品に好適で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 賢 川崎市川崎区浅野町1−1 第一セメント 株式会社内 (72)発明者 盛岡 実 新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内 (72)発明者 二階堂 泰之 新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内 (72)発明者 近田 孝夫 福岡県宗像市自由ヶ丘5丁目1086の151番 新日鐵化学株式会社内 (72)発明者 坂井 悦郎 千葉県市川市東大和田2−5−1 (72)発明者 大門 正機 東京都町田市つくし野1−5−3

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビーライトを38重量%以上含有してな
    る炭酸化建材用セメント。
  2. 【請求項2】 セメントとして、ビーライトを38重量
    %以上含有してなる炭酸化建材用セメントを使用した混
    練物を成形し、少なくとも脱型可能な硬さに達した後、
    炭酸化したセメント硬化体。
  3. 【請求項3】 セメントとして、ビーライトを38重量
    %以上含有してなる炭酸化建材用セメントを使用した混
    練物を成形し、少なくとも脱型可能な硬さに達した後、
    炭酸ガス濃度1%以上の雰囲気下で炭酸化することを特
    徴とするセメント硬化体の製法。
  4. 【請求項4】 セメントを混練する際の、水/セメント
    比が40%以上であることを特徴とする請求項3記載の
    セメント硬化体の製法。
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