JP2000344561A - セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents
セメント混和材及びセメント組成物Info
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-
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-
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Abstract
く、水和発熱量を著しく低減でき、強度発現性が良好と
なる、土木・建築分野において使用されるセメント混和
材及びセメント組成物を提供すること。 【解決手段】 チオシアン酸塩及び/又はチオ硫酸塩
と、デキストリン、反応性シリカ微粉末、及び無水石膏
のうちの一種以上とを含有してなるセメント混和材、さ
らに、有機酸類を含有してなる該セメント混和材、該セ
メント混和材とセメントとを含有してなるセメント組成
物を構成とする。
Description
分野において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。
に大きな構造物を構築することができる優れた材料であ
るが、様々な原因によってひび割れるという欠点を有し
ている。その1つの原因として、水和発熱によるひび割
れが挙げられる。水和発熱によるひび割れは多量のコン
クリートを打設した場合に発生するものであり、これを
抑制するために様々な方法が提案されている。なかで
も、水和発熱量の少ないビーライト含有量を高めた低熱
ポルトランドセメントを使用する方法は、水和発熱量を
著しく低減できるばかりでなく、流動性の確保が容易で
あることや、中期から長期にかけての強度発現性が良好
であるなど優れた性質を有している。
ているセメントサイロは、出荷量の多い、普通ポルトラ
ンドセメント、高炉セメント、及び早強ポルトランドセ
メント用の3本である。そして、出荷量の少ない低熱ポ
ルトランドセメント専用のサイロを保有している生コン
工場は皆無に等しいのが現状であり、低熱ポルトランド
セメントは打設現場で生コンプラントを設置するような
大型物件にサイロを設置し出荷されている。したがっ
て、混和材タイプであれば、サイロの増設といった新た
な設備投資を必要とせず、全国各地の生コン工場でも開
袋投入で実用できるというものであるが、低熱ポルトラ
ンドセメントは優れた性質を持ちながらも、使用形態が
セメントタイプであることから、サイロの増設といった
新たな設備投資を必要とするという課題があった。
遅延剤として知られている(特開昭50-80315号公報、米
国特許第3427175号など)。しかしながら、有機酸を用
いた場合には水和熱を抑制する効果は得られるが、強度
発現性が悪くなったり極度に凝結が遅延するという課題
があった。このような課題を解消するために、有機酸
と、アルカリ金属の炭酸塩、珪酸塩、アルミン酸塩、及
び水酸化物といった急結性アルカリ金属無機塩とを主成
分とする混和材が提案された(特公平7-12963号公
報)。しかしながら、この混和材は、水和熱抑制効果に
対する温度依存性が大きく、低温では水和熱抑制効果が
顕著であるが、高温では水和熱抑制効果が乏しいという
課題を有していた。
知られている(特公昭57-261号公報)。しかしながら、
デキストリンは低温では水和熱抑制効果がほとんどな
く、高温では過剰に水和を遅延してしまうという課題が
あった。この課題を解消する目的で、デキストリンと、
有機酸の一種であるサリチル酸とを主成分とする混和材
が提案された(特開昭60-54955号公報)。しかしなが
ら、この混和材は、水和熱抑制効果に対して温度依存性
が小さいという利点を有していたが、強度発現性に乏し
いという課題があった。そのため、今日では、水和熱抑
制効果に対する温度依存性が小さく、水和発熱量を著し
く低減でき、かつ、強度発現性が良好となるような材料
の開発が待たれていた。
のセメント混和材を使用することにより、水和熱抑制効
果に対する温度依存性が小さいばかりでなく、水和発熱
量を著しく低減でき、強度発現性も良好なセメント組成
物とすることができるとの知見を得て本発明を完成する
に至った。
アン酸塩及び/又はチオ硫酸塩とデキストリンとを含有
してなるセメント混和材であり、セメント混和材100重
量部中、チオシアン酸塩及び/又はチオ硫酸塩が5〜30
重量部であり、デキストリンが70〜95重量部であるセメ
ント混和材であり、チオシアン酸塩及び/又はチオ硫酸
塩、有機酸類、並びに、デキストリンを含有してなるセ
メント混和材であり、セメント混和材100重量部中、チ
オシアン酸塩及び/又はチオ硫酸塩が5〜40重量部であ
り、有機酸類が5〜30重量部であり、デキストリンが30
〜90重量部であるセメント混和材であり、チオシアン酸
塩及び/又はチオ硫酸塩、有機酸類、並びに、反応性シ
リカ微粉末及び/又は無水石膏を含有してなるセメント
混和材であり、セメント混和材100重量部中、チオシア
ン酸塩及び/又はチオ硫酸塩が2〜25重量部であり、有
機酸類が0.5〜10重量部であり、反応性シリカ微粉末及
び/又は無水石膏が65〜95重量部であるセメント混和材
であり、チオシアン酸塩及び/又はチオ硫酸塩、有機酸
類、デキストリン、並びに、反応性シリカ微粉末及び/
又は無水石膏を含有してなるセメント混和材であり、セ
メント混和材100重量部中、チオシアン酸塩及び/又は
チオ硫酸塩が0.5〜10重量部、有機酸類が0.5〜5重量部
であり、デキストリンが5〜40重量部であり、反応性シ
リカ微粉末及び/又は無水石膏が40〜90重量部であるセ
メント混和材であり、該セメント混和材とセメントとを
含有してなるセメント組成物である。
般に、ロダン酸塩、ロダン化物、硫青酸塩、又は硫酸化
物等とも称され、R(SCN)X(ただし、Rはアルカリ金属、
アルカリ土類金属、又はアンモニウム基であり、Xは1
又は2である)の一般式で示される無機化合物である。
チオシアン酸塩の具体例としては、例えば、チオシアン
酸リチウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸カル
シウム、及びチオシアン酸銅等が挙げられ、本発明で
は、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能であ
る。本発明では、特に、チオシアン酸カリウムを用いた
場合が最も良好な効果が認められる。チオシアン酸塩
は、水に溶解させた場合、凝固点降下作用があり、凍結
防止剤としても有用である。チオシアン酸塩は潮解性が
あり、水溶性であるため、本発明で使用する場合、粉末
で添加するか、もしくは混練水に溶解させて使用するこ
とが可能である。また、その粒度は特に限定されるもの
ではない。
されるものでなく、例えば、チオ硫酸カリウム、チオ硫
酸カルシウム、チオ硫酸マグネシウム、及びチオ硫酸ア
ンモニウム等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種
以上が使用可能である。特に、チオシアン酸カリウムを
用いた場合が、最も良好な効果が認められる。チオ硫酸
塩は、潮解性があり、水溶性であるため、本発明で使用
する場合、粉末で添加するか、もしくは混練水に溶解さ
せて使用することが可能である。また、その粒度は特に
限定されるものではない。
るものではなく、カルボン酸、オキシモノカルボン酸、
オキシ多価カルボン酸、及びポリカルボン酸又はそれら
の塩等の使用が可能である。その具体例としては、例え
ば、カルボン酸としては、飽和又は不飽和カルボン酸
の、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン
酸、マレイン酸、フマール酸、及びヘプタン酸等が挙げ
られ、モノオキシカルボン酸としては、ヘプトン酸、グ
ルコン酸、及びグリコール酸等が挙げられる。また、オ
キシ多価カルボン酸としては、リンゴ酸、酒石酸、及び
クエン酸等が挙げられ、ポリカルボン酸としては、アク
リル酸や無水マレイン酸などの共縮合物が挙げられる。
そしてこれらの塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ
土類金属塩、並びに、亜鉛、銅、アルミニウム、及びア
ンモニウム等の塩が挙げられ、本発明では、これらのう
ちの一種又は二種以上が使用可能である。特に、クエン
酸を用いた場合が、最も良好な効果が認められる。
化工澱粉とも呼ばれ、通常、澱粉を加水分解して得ら
れ、希酸を加え、分解して得られる酸焙焼デキストリン
が最も一般的である。ただし、酸浸漬法で得られるも
の、澱粉の酵素分解で得られるマルトデキストリン、無
焙焼で得られるブリティッシュガム、あるいは、澱粉に
水を加えたものを加熱したり、アルカリや濃厚な塩類の
溶液を加えてアルファー化したものを急速に脱水乾燥し
て得られるアルファー化澱粉等のうちの一種又は二種以
上を本願発明の目的を阻害しない範囲で使用することが
可能である。特に、20℃における冷水可溶分が5〜90%
の範囲のものであることが好ましい。特に、冷水可溶分
が10〜65%の範囲にあるものを使用することがより好ま
しい。5%未満では充分な熱抑制効果が得られない場合
があり、90%を越えると硬化不良を起こす場合がある。
は、シリカ質を主成分とし、潜在水硬性を有する物質の
微粉末を総称するものであり、特に限定されるものでは
ないが、例えば、シリカフュ−ム、珪藻土、珪酸白土、
フライアッシュ、高炉スラグ、及びシリカダスト等の微
粉末が挙げられ、本発明ではこれらのうちの一種又は二
種以上が使用可能である。反応性シリカ微粉末の粒度
は、ブレ−ン値で3,000cm2/g以上が好ましく、6,000cm2
/g以上がより好ましく、8,000cm2/g以上が最も好まし
い。反応性シリカ微粉末の粒度が3,000cm2/g未満では充
分な強度発現性が得られない場合がある。
るものではなく、天然に産出する天然無水石膏、工業副
産物として生成する副産無水石膏、あるいは二水石膏や
半水石膏を加熱処理して得られるものなど、いかなるも
のも使用可能である。無水石膏の粒度は特に限定される
ものではないが、ブレ−ン値で2,000cm2/g以上のものが
好ましく、4,000cm2/g以上がより好ましい。2,000cm2/g
未満では強度発現性や寸法安定性が悪くなる場合があ
る。
に限定されるものではないが、セメント混和材が、チオ
シアン酸塩及び/又はチオ硫酸塩(以下、凝固点降下剤
という)とデキストリンからなる場合、凝固点降下剤の
配合量は、セメント混和材100重量部中、5〜30重量部
が好ましく、10〜20重量部がより好ましい。また、デキ
ストリンの配合割合は、70〜95重量部が好ましく、80〜
90重量部がより好ましい。セメント混和材中の成分割合
がこの範囲外では、本発明の効果、即ち、水和熱抑制効
果に対する温度依存性が小さく、水和発熱量を著しく低
減でき、強度発現性が良好となるなどの多面的な性能の
向上が得られない場合がある。
類、及びデキストリンからなる場合、凝固点降下剤の配
合量は、セメント混和材100重量部中、5〜40重量部が
好ましく、10〜30重量部がより好ましい。また、有機酸
類の配合割合は、5〜30重量部が好ましく、10〜20重量
部がより好ましい。さらに、デキストリンの配合割合
は、30〜90重量部が好ましく、40〜80重量部がより好ま
しい。有機酸類が5重量部未満では高温での充分な水和
熱抑制効果が得られない場合があり、30重量部を越える
と硬化不良を起こす場合がある。セメント混和材中の成
分割合がこの範囲外では、本発明の効果、即ち、水和熱
抑制効果に対する温度依存性が小さく、水和発熱量を著
しく低減でき、強度発現性が良好となるなどの多面的な
性能の向上が得られない場合がある。
類、並びに、反応性シリカ微粉末及び/又は無水石膏
(以下、強度増進材という)とからなる場合、凝固点降
下剤の配合量は、セメント混和材100重量部中、2〜25重
量部が好ましく、5〜15重量部がより好ましい。また、
有機酸類の配合割合は、0.5〜10重量部が好ましく、1
〜8重量部がより好ましい。さらに、強度増進材の配合
割合は、65〜95重量部が好ましく、75〜90重量部がより
好ましい。セメント混和材中の成分割合がこの範囲外で
は、本発明の効果、即ち、水和熱抑制効果に対する温度
依存性が小さく、水和発熱量を著しく低減できる、強度
発現性が良好となるなどの多面的な性能の向上が得られ
ない場合がある。
類、デキストリン、及び強度増進材からなる場合、凝固
点降下剤の配合割合は、セメント混和材100重量部中、
0.5〜10重量部が好ましく、2〜8重量部がより好まし
い。また、有機酸類の配合割合は、0.5〜6重量部が好
ましく、1〜4重量部がより好ましい。そして、デキス
トリンの配合割合は、5〜40重量部が好ましく、10〜35
重量部がより好ましい。さらに、強度増進材の配合割合
は、40〜90重量部が好ましく、50〜85重量部がより好ま
しい。セメント混和材中の成分割合が前記の範囲にない
と、本発明の効果、即ち、水和熱抑制効果に対する温度
依存性が小さく、水和発熱量を著しく低減でき、強度発
現性が良好となる効果が得られない場合がある。
定されるものではないが、セメント混和材が、凝固点降
下剤とデキストリンからなる場合、また、凝固点降下
剤、有機酸類、及びデキストリンからなる場合、セメン
トとセメント混和材からなる結合材100重量部中、セメ
ント混和材0.05〜2重量部が好ましく、0.1〜1重量部
がより好ましい。セメント混和材の使用量がこの範囲外
では、本発明の効果、即ち、水和熱抑制効果に対する温
度依存性が小さく、水和発熱量を著しく低減でき、強度
発現性が良好となる効果が得られない場合がある。
類、及び強度増進材からなる場合、結合材100重量部
中、セメント混和材1〜20重量部が好ましく、5〜15重
量部がより好ましい。セメント混和材の使用量がこの範
囲外では、本発明の効果、即ち、水和熱抑制効果に対す
る温度依存性が小さく、水和発熱量を著しく低減でき、
強度発現性が良好となる効果が得られない場合がある。
類、デキストリン、及び強度増進材からなる場合、結合
材100重量部中、セメント混和材1〜15重量部が好まし
く、3〜10重量部がより好ましい。セメント混和材の使
用量が前記の範囲にないと、本発明の効果、即ち、水和
熱抑制効果に対する温度依存性が小さく、水和発熱量を
著しく低減でき、強度発現性が良好となる効果が得られ
ない場合がある。
各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメン
トに高炉スラグやフライアッシュなどを混合した各種混
合セメント等と本発明のセメント混和材を併用すること
で、水和発熱量が小さく、強度発現性が良好なセメント
組成物とすることが可能である。また、もともと水和発
熱量の小さい中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルト
ランドセメントなどと本発明のセメント混和材を使用し
ても何ら差し支えない。
と、砂や砂利などの骨材の他に、凝結促進剤、減水剤、
AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、AE
剤、増粘剤、セメント急硬材、セメント膨張材、防錆
剤、高分子エマルジョン、ベントナイトやモンモリロナ
イト等の粘土鉱物、ゼオライト、ハイドロタルサイト、
及びハイドロカルマイト等のイオン交換体、無機リン酸
塩、並びに、ほう酸等のうち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範囲で併用することが可
能である。
用する混合装置としては、既存のいかなる撹拌装置も使
用可能であり、例えば、傾胴ミキサ−、オムニミキサ
−、V型ミキサ−、ヘンシェルミキサ−、及びナウタ−
ミキサ−等が利用可能である。また、混合は、それぞれ
の材料を施工時に混合してもよいし、あらかじめ一部
を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。混
合順序は特に限定されるものでない。
る。
合してセメント混和材を調製した。調製したセメント混
和材を使用し、セメントとセメント混和材からなる結合
材100重量部中、表1に示す量のセメント混和材を使用
し、単位結合材量300kg/m3、単位水量150kg/m3、s/a
=42%としたコンクリ−トを調製した。調製したコンク
リートを用いて、水和熱抑制効果を確認するため、セメ
ントの水和熱による断熱温度上昇量と圧縮強度を測定し
た。結果を表1に併記する。
変温室に入れ、コンクリートの温度と変温室の温度が、
常に同じになるように制御する東京理工社製の断熱温度
上昇量測定装置を用い、打設温度20℃で測定 圧縮強度 :JIS A 1108に準じて測定、打設温度20℃
部とし、セメント混和材100重量部中、表2に示す量の
凝固点降下剤イとデキストリンAを使用したこと以外は
実験例1と同様に行った。打設温度5℃、30℃の場合の
断熱温度上昇量も併記する。結果を表2に併記する。
キストリンA65重量部を配合してセメント混和材を調製
した。調製したセメント混和材を使用し、セメントとセ
メント混和材からなる結合材100重量部中、表3に示す
量のセメント混和材を使用したこと以外は実験例1と同
様に行った。結果を表3に併記する。
部とし、セメント混和材100重量部中、表4に示す量の
凝固点降下剤イ、有機酸類a、及びデキストリンAを使
用したこと以外は実験例1と同様に行った。打設温度5
℃、30℃の場合の断熱温度上昇量も併記する。結果を表
4に併記する。
部として、表5に示す凝固点降下剤20重量部を使用した
こと以外は実験例3と同様に行った。結果を表5に併記
する。
剤ニ50重量部の混合物
部とし、表6に示す有機酸類を使用したこと以外は実験
例3と同様に行った。結果を表6に併記する。
b50重量部の混合物
部とし、表7に示すデキストリンを使用したこと以外は
実験例3と同様に行った。結果を表7に併記する。
トリンA13重量部、及び強度増進材80重量部を配合し
てセメント混和材を調製した。調製したセメント混和材
を使用し、結合材100重量部中、表8に示す量のセメン
ト混和材を使用したこと以外は実験例1と同様に行っ
た。結果を表8に併記する。
000cm2/g
部とし、セメント混和材100重量部中、表9に示す量の
凝固点降下剤イ、有機酸類a、及び強度増進材を使用
したこと以外は実験例8と同様に行った。結果を表9に
併記する。
部とし、セメント混和材100重量部中、表10に示す量
の凝固点降下剤イ、有機酸類a、デキストリンA、及び
強度増進材を使用したこと以外は実験例8と同様に行
った。結果を表10に併記する。
部とし、表11に示す強度増進材を使用したこと以外は
実験例8と同様に行った。結果を表11に併記する。
/g 強度増進材:市販のフライアッシュ、ブレ−ン値4,11
0cm2/g 強度増進材:天然無水石膏、ブレ−ン値3,520cm2/g 強度増進材:副産無水石膏、ブレ−ン値5,200cm2/g 強度増進材:強度増進材50重量部と強度増進材50
重量部の混合物
とし、表12に示すセメントを使用したこと以外は実験
例8と同様に行った。結果を表12に併記する。なお、
比較のためにセメント混和材を使用しない場合の結果に
ついても併記した。
により、水和熱抑制効果に対する温度依存性が小さく、
水和発熱量を著しく低減でき、強度発現性が良好となる
セメント組成物とすることができる。
Claims (9)
- 【請求項1】 チオシアン酸塩及び/又はチオ硫酸塩と
デキストリンとを含有してなるセメント混和材。 - 【請求項2】 セメント混和材100重量部中、チオシア
ン酸塩及び/又はチオ硫酸塩が5〜30重量部であり、デ
キストリンが70〜95重量部であることを特徴とする請求
項1記載のセメント混和材。 - 【請求項3】 チオシアン酸塩及び/又はチオ硫酸塩、
有機酸類、並びに、デキストリンを含有してなるセメン
ト混和材。 - 【請求項4】 セメント混和材100重量部中、チオシア
ン酸塩及び/又はチオ硫酸塩が5〜40重量部であり、有
機酸類が5〜30重量部であり、デキストリンが30〜90重
量部であることを特徴とする請求項3記載のセメント混
和材。 - 【請求項5】 チオシアン酸塩及び/又はチオ硫酸塩、
有機酸類、並びに、反応性シリカ微粉末及び/又は無水
石膏を含有してなるセメント混和材。 - 【請求項6】 セメント混和材100重量部中、チオシア
ン酸塩及び/又はチオ硫酸塩が2〜25重量部であり、有
機酸類が0.5〜10重量部であり、反応性シリカ微粉末及
び/又は無水石膏が65〜95重量部であることを特徴とす
る請求項5記載のセメント混和材。 - 【請求項7】 チオシアン酸塩及び/又はチオ硫酸塩、
有機酸類、デキストリン、並びに、反応性シリカ微粉末
及び/又は無水石膏を含有してなるセメント混和材。 - 【請求項8】 セメント混和材100重量部中、チオシア
ン酸塩及び/又はチオ硫酸塩が0.5〜10重量部、有機酸
類が0.5〜5重量部であり、デキストリンが5〜40重量
部であり、反応性シリカ微粉末及び/又は無水石膏が40
〜90重量部であることを特徴とする請求項7記載のセメ
ント混和材。 - 【請求項9】 請求項1〜8のうちの1項記載のセメン
ト混和材とセメントとを含有してなるセメント組成物。
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