JP4181224B2

JP4181224B2 - セメント組成物並びにこれを用いたコンクリート及びコンクリート製品の製造方法

Info

Publication number: JP4181224B2
Application number: JP53135398A
Authority: JP
Inventors: 俊夫河野
Original assignee: 株式会社前田先端技術研究所
Priority date: 1997-08-11
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: KR100559477B1; AU739884B2; KR20000064260A; CN1226226A; WO1999007647A1; EP0959052A1; AU4967897A

Description

技術分野
この発明は、セメント組成物並びにこれを用いたコンクリート及びコンクリート製品の製造方法に関し、特に短時間で脱型することが出来るコンクリート又はコンクリート製品を製造することが出来るセメント組成物並びにこのセメント組成物を用いたコンクリート又はコンクリート製品の製造方法に関するものである。
背景技術
従来、例えばコンクリート製品を短時間で製造するには、次のようにして行われている。
即ち、セメントに細骨材及び／又は粗骨材、水、必要に応じ減水剤、流動化剤等の混和剤やシリカヒューム等の混合材を添加調合し混練したコンリートを、型枠に流し込みバイブレータなどで振動を与えながら成形する。
次に、これを蒸気養生槽に移すか又は他の場所に移動してキャンバスで覆い、１〜５時間放置養生した後水蒸気を送入し２０℃／時間の昇温速度で６０〜８０℃まで昇温してこの温度に２〜３時間保持する。その後、水蒸気の供給を止めて自然冷却してから脱型しコンクリート製品とする。
しかしながら、この従来の方法は、コンクリート製品を短時間で製造するといっても成形から脱型までに依然として長い時間がかかり、通常では１個の型枠での生産サイクルは、１日に１サイクルしかできなかった。
また、ヒューム管やコンクリート杭等の遠心成形コンクリート製品についても成形方法が異なる以外は、養生・脱型までに要する時間は、上記コンクリート製品の製造と基本的に異なるものではなく、この場合も１個の型枠で１日に１回しか製造できないのが実情で、型枠の回転効率を挙げて生産性を向上することがコストの引き下げのためにも強く望まれていた。
そこで、上記の製造効率を改善するため、セメントに対して、リチウム、アルミニウム、ガリウム、タリウムの硫酸塩やこれらの金属を含む硫酸複塩を所定量添加したセメント配合物を成形後、高温養生する方法が特開昭６０−２１８３９号公報で提案されている。この方法によれば、前養生なしでいきなり昇温速度を４０℃／時間以上として、最高養生温度を８０℃以上にできるので生産性をあげることが出来るものである。
この先行技術で前養生を必要としないのは、上記硫酸塩や硫酸複塩の作用でエトリンガイトが早期に生成するためとされている。しかし、この方法ではエトリンガイトの生成が余りに短時間で起こるので、所望のワーカビリティーを得ることが困難であった。
従って、これを用いて実際にコンクリート型枠製品などを造る場合には、予め硫酸塩や硫酸複塩を添加しないコンクリートを先ず混練し、この混練物を型枠を設置した場所に持っていって、その近くに設置した別のミキサーに移し替え、ここで硫酸塩や硫酸複塩を添加して再度混練して短時間内に型枠内への流し込みや打設をしなければならないという問題点があることが分かった。
この場合に於いて、硫酸塩や硫酸複塩の使用量を少くすれば、水和反応をそれなりに遅らせることは出来るが、その場合は型枠に充填した後に短時間で水和反応を生じさせることが出来ないといった問題があった。
しかしながら、上記の如く一旦混練したコンクリートを型枠のある場所に移動して、そこでこのコンクリートを別のミキサーに移し替える作業は生産性を著しく損ねるもので、大量生産を中心とするこの種の作業では実用化が非常に難しいものであった。なお、上記の説明ではコンクリートについて述べたが、これはモルタルについても全く同様であった。
発明の開示
従って、この発明の目的は、コンクリートの打設終了までは必要なワーカビリティーが得られるとともに、打設した後は早期に硬化して高強度のコンクリートが得られるようなセメント又はコンクリートを提供することにある。
この発明の一実施態様によると、ポルトランドセメント又は混合セメントに対し、４Ｎ塩酸消費量が７０〜５００ｍｌである生石灰塊をブレーン比表面積で３０００ｃｍ²／ｇ以上に粉砕した生石灰の粉末をＣａＯ換算で３〜１５重量％、アルカリ金属の硫酸塩を無水物換算でゼロを超え１０重量％以下添加したセメント組成物が提供される。
さらに、この発明の他の一実施態様によると、ポルトランドセメントクリンカーに二水石膏を添加し、さらにポルトランドセメントクリンカーと二水石膏との合量に対し４Ｎ塩酸消費量が７０〜５００ｍｌである生石灰塊をＣａＯ換算で３〜１５重量％添加し、ブレーン比表面積で３０００ｃｍ²／ｇ以上に粉砕したセメント組成物が提供される。
さらにまた、この発明の他の一実施態様によると、ポルトランドセメントクリンカーに二水石膏を添加し、さらにポルトランドセメントクリンカーと二水石膏との合量に対し４Ｎ塩酸消費量が７０〜５００ｍｌである生石灰塊をＣａＯ換算で３〜１５重量％と、アルカリ金属の硫酸塩を無水物換算でゼロを超え１０重量％以下添加し、ブレーン比表面積で３０００cm²／ｇ以上に粉砕したセメント組成物が提供される。
さらにまた、この発明の他の一実施態様によると、ポルトランドセメント又は混合セメントに対し、４Ｎ塩酸消費量が７０〜５００ｍｌである生石灰塊をブレーン比表面積で３０００ｃｍ²／ｇ以上に粉砕した生石灰の粉末をＣａＯ換算で３〜１５重量％添加し、これにさらにアルカリ金属の硫酸塩を１０重量％以下添加したセメント組成物に、細骨材及び／又は粗骨材、水、さらに必要に応じて混和剤又は混合材を加えて混練して型枠に充填しその後大気中で養生して硬化後脱型し、ついで大気中に放置するか又は水中で養生するコンクリートの製造方法が提供される。
さらにまた、この発明の他の一実施態様によると、ポルトランドセメント又は混合セメントに対し、４Ｎ塩酸消費量が７０〜５００ｍｌである生石灰塊をブレーン比表面積で３０００ｃｍ²／ｇ以上に粉砕した生石灰の粉末をＣａＯ換算で３〜１５重量％添加し、これにさらにアルカリ金属の硫酸塩を１０重量％以下添加したセメント組成物に、細骨材及び／又は粗骨材、水、さらに必要に応じて混和剤又は混合材を加えて混練し、次にこれを型枠に流し込んで直ちに蒸気養生槽に入れるか又はこれにキャンバスを被せて水蒸気を送入して、３０分〜１時間で５０〜８５℃に昇温したのち水蒸気の送入を停止し、コンクリートの強度が１０ＭＰａ以上となってからこれを蒸気槽から取り出すか又はキャンバスを外して脱型し、その後これを大気中に放置するか又は水中で養生することを特徴とするコンクリート製品の製造方法が提供される。
さらにまた、この発明の他の一実施態様によると、ポルトランドセメント又は混合セメントに対し、４Ｎ塩酸消費量が７０〜５００ｍｌである生石灰塊をブレーン比表面積で３０００ｃｍ²／ｇ以上に粉砕した生石灰の粉末をＣａＯ換算で３〜１５重量％添加し、これにさらにアルカリ金属の硫酸塩を１０重量％以下添加したセメント組成物を主成分としたセルフレベリング材が提供される。
【図面の簡単な説明】
図１は、モルタル混練後の時間と温度との関係を示す線図。
図２は、コンクリート混練後の時間と温度との関係を示す線図。
図３は、生石灰粉末添加量とコンクリートの圧縮強度との関係を示す線図。
図４は、無水硫酸ナトリウム添加率とコンクリートの初期圧縮強度との関係を示す線図。
図５は、コンクリートの混練後の時間と圧縮強度との関係を示す線図。
図６は、コンクリートの材令と圧縮強度との関係を示す線図。
図７は、箱型鉄筋コンクリート製品の斜視図。
発明を実施するための最良の形態
この発明は、ポルトランドセメント又は混合セメントに対し、４Ｎ塩酸消費量が７０〜５００ｍｌである生石灰塊をブレーン比表面積で３０００ｃｍ²／ｇ以上に粉砕した生石灰の粉末の所定量と所定量のアルカリ金属の硫酸塩を併用添加してセメント組成物とするものである。
コンクリート又はコンクリート製品の製造において初期硬化を早めようとすると、通常、注水後直ちにセメントの水和反応が促進されて作業に必要なワーカビリティーが得られない。しかしながら、コンクリート又はコンクリート製品の製造では作業に必要なワーカビリティー並びにワーカビリティーの持続を確保することは常に必要である。
新混和材料の開発に当たっては、それを用いたコンクリートが混和材料無添加のコンクリート（プレーンコンクリート）に近似したスランプ並びにスランプの経時変化を示すようにすることが重要で、その場合の基準としてはセメントモルタルのフロー値並びにフロー値の経時変化でもって推定することができる。
また、コンクリート又はモルタルの水和反応に伴う発熱温度についていえば、何ら混和剤を添加しないコンクリート又はモルタルの練り上がったものを大気中で放熱状態においた場合、通常は最高温度に到達するまでの時間は混練後１０〜１２時間である。しかし、この最高温度到達時間がその約半分の６〜８時間とすることが可能であれば、短時間での高強度発現に極めて有効である。
発明者は、上記の如きコンクリート又はセメントモルタルを得るために種々の研究を行ってきたものであるが、その結果、４Ｎ塩酸消費量が７０〜５００ｍｌの生石灰塊を比表面積で３０００ｃｍ²／ｇ以上に粉砕した粉末を添加すると、必要なワーカビリティーが得られるとともに、コンクリートがまだ固まらない初期段階での生石灰の水和反応によって発生する熱によりポルトランドセメント中の鉱物の水和が促進され、短時間で高強度を発現することを見出したものである。
発明者の研究によると、水和反応速度が早すぎる種類の生石灰を添加するとコンクリート混練中に発熱してコンクリートが固くなり流し込みに必要なスランプを得ることができない。これに対し、本発明に用いる上記の生石灰の粉末は、コンクリートのワーカビリティーを確保した上で、セメント鉱物の初期硬化を促進させることが出来るような水和反応速度を有することが確認されたものである。
本発明で、生石灰の水和反応速度の評価方法としての４Ｎ塩酸消費量の測定は、日本石灰協会標準試験方法案に準じたものである。この方法は、攪拌装置を設けたガラス製ビーカーに３０℃の純水を４ｌ入れ、これを攪拌しながらフェノールフタレイン指示薬を滴下し、これにさらに２〜１０ｍｍに篩い分けた測定試料１００ｇを一度に加える。これに溶液がわずかに赤色を持続するように４Ｎ塩酸を滴下して１０分間に滴下した４Ｎ塩酸総量をもって表示するものである
この発明で用いる生石灰の４Ｎ塩酸消費量の好ましい範囲は９０〜４００ｍｌで、さらに好ましい範囲は１００〜２００ｍｌである。この生石灰はブレーン比表面積は３０００ｃｍ²／ｇ以上、好ましくは３５００〜５０００ｃｍ²／ｇに粉砕したものを用いる。本発明に用いる生石灰は、JIS Ｒ9001に規定されたものが好ましく、同規定中ＣａＯ分の含有量の大きい特号品を用いるのが特に好ましい。
上記範囲の４Ｎ塩酸消費量の生石灰塊をブレーン比表面積３０００ｃｍ²／ｇ以上に粉砕した生石灰粉末はポルトランドセメント又は混合セメントに対しＣａＯ換算で３〜１５重量％添加する。これが３重量％未満では殆ど添加効果が見られず、また１５重量％を超えて添加した場合は発熱量が多くなると共にコンリートの長期安定牲が不良になる。上記生石灰粉末のより好ましい添加量は４〜１２重量％であり、さらにより好ましい添加量は６〜１０重量％である。
この発明で用いるポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント等である。また混合セメントは、高炉セメント、フライアッシュセント、シリカセメント等である。
この発明においては、生石灰粉末の他にアルカリ金属の硫酸塩を添加するとさらに顕著な効果を発揮する。アルカリ金属の硫酸塩のうち硫酸ナトリウム又は硫酸カリウムが好ましく、特に硫酸ナトリウムが良い。これらの添加量はポルトランドセメント又は混合セメントに対し無水物換算で１０重量％以下、好ましくは０．１〜５重量％、より好ましくは０．１〜２重量％である。なお、１０重量％を超えて添加すると硬化コンクリートに白華を生じる恐れがある。
上記の生石灰粉末とアルカリ金属の硫酸塩を併用添加すると、それぞれを単独に添加した場合に比し相乗効果が発現されコンクリートの硬化が著しく早められ、蒸気養生後２〜３時間の圧縮強度は１０ＭＰａ以上の強度が得られる。このために、このセメント組成物はコンクリート及びコンクリート製品を造るのに特に適している
以上は、市販のポルトランドセメントや混合セメントにこの発明で特に限定した生石灰粉末又は同生石灰粉末とアルカリ金属の硫酸塩とを添加したものについて説明したが、ポルトランドセメントはセメントクリンカーに適当量の二水石膏を添加してミルで粉砕して製造するので、その場合のポルトランドセメントクリンカーに、二水石膏と共に上記の生石灰塊又は生石灰塊とアルカリ金属の硫酸塩とを添加してブレーン比表面積３０００ｃｍ²／ｇ以上、好ましく３５００〜５０００ｃｍ²／ｇになるようにミルで粉砕して本発明のセメント組成物とすることができる。この場合のポルトランドセメントクリンカーとしては、普通ポルトランドセメントクリンカー、早強ポルトランドセメントクリンカー、白色ポルトランドセメントクリンカー等を挙げることができる。
なお、クリンカーに添加する生石灰塊は、４Ｎ塩酸消費量が前記と同様に７０〜５００ｍｌの生石灰塊を用い、またこの生石灰塊の添加量及びアルカリ金属の硫酸塩の種類や添加量は、前記の市販のポルトランドセメントや混合セメントに添加するものと変わりない。この場合、製造したセメント組成物中の生石灰粉末が貯蔵中に風化（消化）するのを防止するためステアリン酸等の高級脂肪酸をクリンカーに対し０．５重量％以下添加し粉砕するのが好ましい。
アルカリ金属の硫酸塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸カリウムが好ましく、硫酸ナトリウムが特に好ましい。硫酸ナトリウムには無水物、１０水和物があるが取扱上無水物を用いるのが好ましい。
本発明セメント組成物を用いてコンクリートを造る場合は、必要に応じ減水剤、流動化剤、ＡＥ剤等の混和剤や、II型無水石膏、シリカヒューム等の混合材を添加して常法により混練し、流し込み又は打設する。
本発明セメント組成物を用いてセメント製品を製造すると、コンクリートの成形初期に発熱し早期に最高温度に到達し、しかも最高温度も高くなる。このため、コンクリートを前養生無しに成形後直ちに水蒸気を送入し、３０分〜１時間で５０〜８５℃まで昇温すると、その後水蒸気送入を停止してもコンクリートの温度は更に上昇してコンクリートの硬化を著しく促進させる。
従って、コンクリート製品の製造の場合などでは、短時間の蒸気養生を行うことによってコンクリート混練後２〜３時間位でコンクリート製品の脱型強度に必要な１０ＭＰａ以上の圧縮強度に達して、コンクリート製品用型枠の１日における使用回数を著しく高めることができる。また本発明のセメント組成物を用いたコンクリートは、勿論蒸気養生を行わず大気養生を行っても早期に硬化して高強度のコンクリートを製造することができる。
さらに、本発明セメント組成物を主成分としてセルフレベリング材を造ることができる。このセルフレベリング材をコンクリート製品に適用する場合には、先ずコンクリートのブリージングがほぼ終了した時点でブリージング水を除き、次いでセルフレベリング材を施工して直ちに蒸気養生をしても剥離やひび割れを生ぜず、平滑で綺麗な表面のものにすることができる。
なお、本発明のセメント組成物を用いたコンクリートは、脱型時に５００〜１０００×１０^-6程度膨脹するので、鉄筋コンクリートとして用いる場合は収縮補償コンクリート、ケミカルプレストレスコンクリートとなり、収縮ひび割れの防止や引張強度の増大に極めて有効である。
以下に、実験例及び実施例をあげて本発明をさらに説明する。なお、各実験例、各実施例に用いた生石灰はいずれもJIS Ｒ 9001の特号品である。
（実験例１）
市販の早強ポルトランドセメントを用い、これに４Ｎ塩酸消費量が種々に異なる生石灰粉末を６重量％添加し、セメント：米里砕砂（最大粒径５ｍｍ）＝１：２（重量比）、水セメント比＝３８％、減水剤をセメントに１重量％添加したモルタルを造り、このモルタルのフロー値の経時変化を調べた。結果は表１の通りであった。
なお、表１には生石灰粉末を添加しない早強ポルトランドセメントのみ、生灰粉末６重量％及び無水硫酸ナトリウム１重量％添加、生石灰粉末の代わりに硫酸アルミニウム６重量％を添加したものも示した。

表１から明らかなように、生石灰（Ａ）〜（Ｅ）の粉末を添加したモルタルの練り上がり直後のフロー値は、１７０〜１４２ｍｍでいずれも１４０ｍｍ以上の値を示し、生石灰無添加の場合の１７６ｍｍと比較してもそれ程低い値とはなっておらず流動性は十分である。
また、練り上がり６０分後のモルタルフロー値も全て１０１ｍｍ以上の１２０〜１０４ｍｍの値を示し、この間のワーカビリティーは確保されていることが分かる。
これに対し、４Ｎ塩酸消費量が５１０ｍｌの生石灰（Ｆ）の粉末、４Ｎ塩酸消費量が６７０ｍｌの生石灰（Ｇ）の粉末を添加したモルタルの練り上がり直後のフロー値は、それぞれ１３８ｍｍ、１１９ｍｍで、練り上がり直後から相対的に低いフロー値となっていることが分かる。また、練り上がり６０分後のモルタルフロー値はいずれも１００ｍｍとなっており、流動性が全くないことを示している。
生石灰（Ｃ）の粉末と無水硫酸ナトリウムとを併用添加したモルタルは、表１に示すように練り上がり直後のフロー値が１４７ｍｍ、６０分後のフロー値が１１０ｍｍを示し必要な流動性のあることを示している。
なお、硫酸アルミニウム単独を添加したモルタルは、練り上がり直後のフロー値が１０４ｍｍと極端に小さく、１５分後以降は１００ｍｍとなり流動性は全くない。これは短時間にエトリンガイトが生成したためであり、これをコンクリートに使用した場合は所望のワーカビリテイーを得ることができない。
こうした実験結果から、コンクリートをつくる場合、減水剤の添加量を増しスランプを調製し、無添加コンクリートに近似して練り上がり直後のスランプを得るには、表１で示すモルタルフロー値が１４０ｍｍ以上を示すようにすることが必要で、ここに添加する生石灰の４Ｎ塩酸消費量を上記の通り５００ｍｌ以下とすることが必要である。そして、このようにすることによって、その流動性も通常の打設までの経時変化も少なく必要なワーカビリティーが得られて作業上も問題が無いようにすることが可能である。
生石灰の４Ｎ塩酸消費量の下限については工業的に製造可能なものは７０ｍｌと考えられるので、この発明では生石灰の４Ｎ塩酸消費量の範囲は７０〜５００ｍｌの範囲とした。
（実験例２）
市販の早強ポルトランドセメントを用い、セメント：米里砕砂（最大粒径５ｍｍ）＝１：２（重量比）、水セメント比３８％、減水剤をセメントの１重量％、これに表１に示す生石灰（Ｃ）を添加混合してモルタルを造り、その経時の温度変化を２０℃の恒温室内で放熱可能な状態で測定した。その結果を図１に示した。図１中で、１は生石灰（Ｃ）の粉末を早強ポルトランドセメントに対し１２重量％添加したモルタル、２は何ら生石灰を添加しないモルタル、また３は生石灰（Ｇ）の粉末を早強ポルトランドセメントに対し１２重量％添加したモルタルを示す。
図１から明らかなように、生石灰（Ｃ）の粉末を１２重量％添加したモルタルは、成形後７時間で最高温度３４．５℃に達する。また、生石灰を添加しないものは１２時間後に２８．２℃に達するにすぎない。
なお、表１に示す生石灰（Ｇ）を添加混入したモルタルは、図１に３で示したように、混練直後に温度が２９℃に達した。これは成形に必要なフローが得られなかったが、これを無理に振動成形したものの温度上昇を測定したところ、図１に示すように生石灰（Ｃ）よりも早く５時間３０分で最高温度の３６．９℃となって、極めて早期に硬化促進して必要なワーカビリティーが得られずコンクリートには使用出来ないことが分かる。
なお、生石灰の４Ｎ塩酸消費量が３３０ｍｌの生石灰（Ｄ）のものでは、図１の４に示すように、生石灰（Ｃ）と（Ｇ）の間の温度上昇を示し、しかも４Ｎ塩酸消費量が大となる程最高温度は高く、また最高温度に到達するまでの時間は短くなる。
（実験例３）
市販の早強ポルトランドセメントを用い、水セメント比３８％、スランプ８±２．５ｃｍ、単位セメント量５００ｋｇ／ｍ³のコンクリートを径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの型枠に充填して成形した。次にこれを蒸気養生槽に入れ１時間で６０℃まで昇温し、その後放冷したときの温度をコンクリート中に挿入した熱電対により測定した。この場合の時間と温度との関係を図２に示した。
図２で、▲１▼は生石灰（Ｃ）の粉末１２重量％と無水硫酸ナトリウム４重量％とを添加したもの、▲２▼は生石灰（Ｃ）の粉末１２重量％添加したもの、▲３▼は生石灰粉末（Ｃ）を添加しないプレーンコンクリート、▲４▼はこれらのコンクリートを養生した際の雰囲気温度である。
図２から明らかなように、生石灰（Ｃ）の粉末１２重量％と硫酸ナトリウム４重量％とを添加したもの▲１▼は、２時間で８６℃にも達する。また、生石灰（Ｃ）の粉末を１２重量％添加したもの▲２▼は、２時間４５分で最高温度が７４℃になる。コンクリートの温度上昇に対して生石灰粉末とアルカリ金属の硫酸塩とが相乗的に作用することが認められる。
（実験例４）
市販の早強ポルトランドセメントに表２に示す添加材を添加し、セメント：米里砕砂（最大粒径５ｍｍ）＝１：２（重量比）、水セメント比３８％のモルタルを造り、径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの型枠に成形した。このモルタル中に熱電対を挿入し２０℃の恒温室内に放置して温度を測定した。最高温度到達時間と最高温度を測定した結果を表２に示した。

表２から明らかなように、生石灰（Ｃ）の粉末と無水硫酸ナトリウムとを併用添加すると、モルタルの最高温度到達時間と最高温度がその相乗的な作用で飛躍的に向上することが認められる。
（実験例５）
市販の普通ポルトランドセメントを用い、水セメント比３８％、スランプ８±２．５ｃｍ、空気量５±１％、単位セメント量４００ｋｇ／ｍ³のコンクリートを、径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの型枠で成形した。このコンクリートを混練３０分後に蒸気養生槽に移し水蒸気を送入し６０℃まで１時間で昇温した。その後、水蒸気の送入を停止しそのまま放置してコンクリート混練後２．５時間及び４時間で脱型した。一部の供試体については直ちに圧縮強度試験を行い、他の供試体は４時間で脱型した後２０℃の恒温室にそのまま放置してコンリート混練２４時間後に圧縮強度試験を行った。圧縮強度試験結果を表３に示す。
表３から生石灰（Ｃ）の粉末を添加したコンクリートは、コンクリート製品の一般脱型強度１０ＭＰａ以上を満足する強度を４時間で発現すること、また生石灰（Ｃ）の粉末と無水硫酸ナトリウムとを添加したコンクリートは２．５時間で１５．８ＭＰａを発現することが認められる。この結果、生石灰粉末と硫酸ナトリウムとの併用添加による強度面に及ぼす相乗効果が確認され、コンクリート混練後２〜３時間で脱型強度に必要な強度になることが分かる。

実施例
（実施例１）
普通ポルトランドセメントに対し表１の生石灰（Ｃ）の粉末を３〜１６重量％まで変量添加し、併せて無水硫酸ナトリウム１重量％一定として添加し、コンクリートの初期強度を測定した。比較のために生石灰粉末及び無水硫酸ナトリウム未添加コンクリート（プレーンコンクリート）についても同様の試験を行った。なお、コンクリートの配合は表４の通りとした。

コンクリートを成型後直ちに水蒸気養生槽に入れ、水蒸気を送入し１時間で６０℃まで昇温し、その後水蒸気送入を停止し放冷した。注水後４時間で養生槽より取出し、脱型し室内に放置し材令４時間及び１日後の圧縮強度を測定した。それらの結果を図３に示した。
図３に示すように、生石灰（Ｃ）の粉末の添加量増大とともに４時間強度▲１▼並びに１日強度▲２▼は増大していくことが分かる。生石灰（Ｃ）の粉末の添加量が１０重量％を超えると強度はやや低下する傾向が見られるものの、１５重量％まではプレーンコンクリートに比較して優れた強度を示し、材令４時間で特に優れた強度を発現した。
（実施例２）
早強ポルトランドセメントに対し表１の生石灰（Ｃ）の粉末を１２重量％一定で添加し、さらに無水硫酸ナトリウムを変量添加したコンクリートについて、硫酸ナトリウムの添加量がコンクリートの初期強度に及ぼす影響を検討した。比較のために生石灰粉末及び無水硫酸ナトリウム未添加コンクリート（プレーンコンクリート）についても同様の試験を行った。なお、コンクリートの配合は表５の通りとした。

養生は成型後直ちに水蒸気養生槽に入れ、水蒸気を送入して６０℃まで１時間で昇温し、その後水蒸気送入を停止し放冷した。注水後２．５時間後に脱型し、室内養生して２．５時間▲１▼、４時間▲２▼における圧縮強度を測定しそれらの結果を図４に示した。
図４に示すように、２．５時間▲１▼、４時間▲２▼の場合ともに無水硫酸ナトリウムの増大に伴いコンクリートの圧縮強度は増加するが、２重量％以上となると幾分低下の傾向がみられるものの、１２重量％までは無水硫酸ナトリウム未添加コンクリートに比較して優れた強度発現を示している。
（実施例３）
市販の普通ポルトランドセメントに対し表１の生石灰（Ｃ）の粉末を１２％重量、無水硫酸ナトリウム又は硫酸カリウムを１重量％添加したコンクリートを調製し、径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの型枠に成形し、１日室内放置したもの、コンクリート練り混ぜ後３０分して蒸気養生槽に入れ水蒸気を送入し１時間で６０℃まで昇温して水蒸気送入を停止して４時間で脱型したもの、４時間脱型後材令１日まで室内に放置したものの、各圧縮強度を測定した。その結果を表６に示した。
表６の結果から、硫酸カリウムよりも硫酸ナトリウムの方がやや強い硬化促進作用を奏することが認められる。

（実施例４）
表７の配合Ｎｏ．２に示すように、４Ｎ塩酸消費量が１１０ｍｌの生石灰（Ｈ）（ＣａＯ分：９５．２重量％）をブレーン比表面積４８２０ｃｍ²／ｇに粉砕した粉末（以下「生石灰（Ｈ）の粉末」という）を、セメントに対し１２重量％添加したコンクリートを練り混ぜた。

これを径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの型枠に充填し、注水後３０分して蒸気養生槽に移して水蒸気を送入し、１時間で６０℃まで昇温した後水蒸気送入を停止し放置した。注水後２時間２０分で脱型したときの圧縮強度、並びに脱型後２０℃恒温室に放置し２４時間経過後の圧縮強度を測定した。
また生石灰（Ｈ）の粉末を添加しない同表の配合Ｎｏ．１のコンクリートも同様な養生を行い注水後３時間２０分、４時間３０分及び２４時間後の圧縮強度を測定した。これらの測定結果を図５に示した。図５から明らかなように、本発明セメント組成物を用いたコンクリートは早期に脱型が可能で、また脱型後の強度増進が極めて優れている。
（実施例５）
表７の配合Ｎｏ．４のコンクリート材料を練り混ぜ、径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの型枠に成形し、注水３０分後に蒸気養生槽に移し水蒸気を送入して６０℃まで１時間で昇温した後水蒸気送入を停止した。
注水後４時間で脱型し２０℃の恒温室に放置して１日、７日及び２８日の圧縮強度を測定した。また、一部の供試体は脱型後直ちに及び注水後７時間で圧縮強度を測定した。この結果を図６の▲１▼の線に示した。
また、上記と同じようにして型枠に成形し、さらに同様にして注水後３０分後に蒸気養生槽に移し水蒸気を送入して６０℃まで１時間で昇温した後水蒸気の送入を停止し、注水後４時間で脱型した。
これを脱型後２０℃恒温室で放置冷却してから２０℃の水に浸漬して養生し、１日、７日及び２８日の圧縮強度を測定した。この結果を図６の▲２▼の線に示した。
（実施例６）
表７の配合Ｎｏ．４のコンクリート材料を練り混ぜ、径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの型枠に成形し、蒸気養生をすることなくこれをそのまま２０℃の恒温室に放置して、７時間、１０時間、１日、７日及び２８日の圧縮強度を測定した。この結果を図６の▲３▼の線に示した。
さらに、表７、配合Ｎｏ．３の生石灰粉末と無水硫酸ナトリウムとを添加しないコンクリート（プレーンコンクリート）ついて、上記と同じ型枠に成形し、通常の蒸気養生である２０℃で３時間放置後、蒸気養生槽内に水蒸気を送入して２０℃／時間の昇温速度で６５℃迄昇温し、その温度で３時間保持後水蒸気送入をストップして自然冷却をした。
注水後１日で脱型し、以後２０℃の恒温室に放置し、１日、７日及び２８日材令で圧縮強度を測定した。これらの結果を図６の▲４▼に示した。
実施例５及び６の結果を示した図６から明らかなように、この発明のセメント組成物を用いたコンクリートに水蒸気を送入した場合、注水後４時間でコンクリート製品の脱型に必要な１０ＭＰａ以上を充分に満足する１９．５ＭＰａを発現した。
また、成形後２０℃の恒温室に放置した場合でも１０時間程度で充分脱型強度に達し、これらのいずれも材令１日、７日及び２８日の圧縮強度が通常実施されている蒸気養生条件でのプレーンコンクリートより圧縮強度が大になることが認められた。
（実施例７）
４Ｎ塩酸消費量が４１５ｍｌの生石灰（Ｉ）（ＣａＯ；９６．８重量％で）をブレーン比表面積で４５５０ｃｍ²／ｇに粉砕した粉末と無水硫酸ナトリウムをセメントに対し、それぞれ８重量％、１重量％添加したコンクリート、並びにこれらの混和材料を添加しないコンクリート（プレーンコンクリート）について１日２０℃室内養生時の圧縮強度を測定して比較した。
このコンクリートでは、水セメント比＝３８％、スランプ＝８±１．５ｃｍ、単位セメント量＝４００ｋｇ／ｍ³とし、細骨材及び粗骨材は米里産骨材を用いた。混和材料はセメントの外割で添加しスランプは減水剤マイティー１５０（花王（株）商品名）で調整した。
また、配合試験ではプレーンコンクリートでは減水剤がセメントに対して０．９９重量％であるが、この混和材料添加コンクリートで同一スランプを得るためには減水剤はセメントに対し１．９０重量％で、プレーンコンクリートに比較して多量の減水剤を必要とした。
これらの圧縮強度は、プレーンコンクリートが１９．２ＭＰａであるのに対し、このセメント組成物を用いたコンクリートでは３３．６ＰＭａを示し、４Ｎ塩酸消費量が４１５ｍｌの生石灰粉末を用いたコンクリートでもプレーンコンクリートに比較して著しく強度発現が優れていることが分かる。
（実施例８）
表１の生石灰（Ｃ）の粉末を普通ポルトランドセメントに対し８重量％、無水硫酸ナトリウムを１重量％添加してスランプ１８ｃｍのコンクリートを造り、１日２０℃室内養生後脱型して以降２０℃水中で養生を行い、材令１、３及び７日に於ける圧縮強度を測定した。比較のため混和剤未添加コンクリート（プレーンコンクリート）についても同様な試験を実施した。コンクリートの配合、スランプの経時変化並びに圧縮強度を表８に示した。

表８で１はプレーンコンクリートである。この１のプレーンコンクリートに対し、２の実施例コンクリートは、スランプ及びスランプ経時変化はほぼプレーンコンクリートと同様でレディーミクストコンクリートとして十分に使用することができ、また圧縮強度は特に初期材令に於いて著しく優れ、さらに目標とする材令２８日強度１８ＭＰａを３日で発現する。
（実施例９）
表７の配合Ｎｏ．５に示す配合のコンクリート材料をミキサーで練り混ぜ、図７に示す箱型鉄筋コンクリート製品を造るための型枠を用意し、これにコンクリートを充填し、棒状バイブレータで締め固めた。その後直ちに上面をキャンバスで覆い、型枠とキャンバスとの空間に水蒸気を送入して、１時間で６０℃まで昇温して水蒸気の送入を停止した。
注水４時間後にキャンバスを取り除き、脱型して予め取り付けておいたフックにクレーンを用いて吊り上げヤードに移動したが脱型及び運搬上コンクリート製品には全く異常が認められなかった。なお、上記と同じコンクリートで径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの型枠に成形し、コンクリート製品と同一条件で養生した供試体の４時間、１日後の圧縮強度を測定したところ、それぞれ１８．２ＭＰａ、３５．７ＭＰａであった
（実施例１０）
表７の配合Ｎｏ．６に示すコンクリート材料を縦５０ｃｍ×横５０ｃｍ×高さ１０ｃｍの型枠に９５％容積になるように打設してバイブレータで締め固め、２時間室内に放置した。コンクリート打設面のブリージング水を除去し、市販普通ポルトランドセメント１００重量部、生石灰（Ｈ）の粉末４重量部、無水硫酸ナトリウム１重量部、減水剤１．３重量部、増粘剤０．１重量部、消泡剤０．１重量部及び最大粒径２．５ｍｍの砂１００重量部をよく混合して試製セルフレベリング材を造り、これに４０重量部の水を加えてスラリーを造り、このスラリーをコンクリート打設表面に流し込んだ。表面が平らになって直ちに蒸気養生を行った。この場合昇温速度は２０℃／時間で６５℃まで上げ、この６５℃で３時間保持後、自然放冷した。脱型後観察したところよく接着しており、又表面が綺麗に仕上がっていた。
（実施例１１）
市販のＡ種高炉セメントに対し、表１の生石灰（Ｂ）の粉末と無水硫酸ナトリウムをそれぞれ６重量％、１重量％添加混合して本発明セメント組成物を造った。このセメント組成物を用いたコンクリート並びに生石灰粉末と無水硫酸ナトリウム未添加コンクリート（プレーンコンクリート）について、２０℃湿空養生１日の圧縮強度を測定し比較した。
コンクリートの配合としては、水セメント比；５９．７％、スランプ；１８±１．５ｃｍ、空気量５±１％、単位セメント量；３１０ｋｇ／ｍ³、減水剤；小野田ＳＰ−Ｘ（（株）小野田商品名）をセメントに対して０．５重量％添加したものである。
試験の結果、このセメント組成物を用いたコンクリートは、スランプが１７．２ｃｍ、１日圧縮強度は９．８ＭＰａを示した。一方、プレーンコンクリートはスランプが１８．０ｃｍ、１日圧縮強度が４．２ＭＰａであり、ポルトランドセメントの場合と同様に、混合セメントの場合もこのセメント組成物は初期の強度発現に優れていることが分かる。
（実施例１２）
常法によりセメント原料を調合して回転窯で普通ポルトランドセメントクリンカーを造り、クリンカーに二水石膏を添加し、クリンカーと二水石膏との合量に対し、表１の生石灰（Ｃ）の塊を８重量％、硫酸カリウム１重量％添加してミルで粉砕し、ブレーン比表面積３６００ｃｍ²／ｇの本発明セメント組成物を得た。
本発明の効果
以上のように、本発明のセメント組成物は、必要なワーカビリティーが得られる。また、打設した後は極めて短時間で高強度を発現するとともに長期の強度も高く、市販のポルトランドセメント或いは混合セメントと比較した場合極めて早強型高強度のものとなる。従って、本発明のセメント組成物を用いてコンクリートやコンクリート製品を製造すると、脱型を早めることが出来、又コンクリート製品の場合は型枠の可転率を上げることが出来て製品コストを大きく下げることが可能となる。
産業上の利用可能性
この発明のセメント組成物は、コンクリート又はコンクリート製品の製造に広く一般に適用することが出来る。
即ち、本発明のセメント組成物を用いたコンクリートは、型枠に打設するまでは流動性があるが、型枠に打設した後は早急に硬化するので従来よりも大幅に早く型枠を取り外し、又はコンクリート製品を脱型することが出来て、コンクリート工事の効率化及びコンクリート製品製造の場合は型枠の回転率を上げて効率よくコンクリート製品を製造することが出来る。

Claims

ポルトランドセメント又は混合セメントに対し、４Ｎ塩酸消費量が７０〜５００ｍｌである生石灰塊をブレーン比表面積で３０００ｃｍ²／ｇ以上に粉砕した生石灰の粉末をＣａＯ換算で３〜１５重量％、アルカリ金属の硫酸塩を無水物換算でゼロを超え１０重量％以下添加したことを特徴とするセメント組成物。
ポルトランドセメントが、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント及び白色ポルトランドセメントの中のいずれか一種であることを特徴とする請求項１に記載のセメント組成物。
混合セメントが、高炉セメント、フライアッシュセメント及びシリカセメントの中のいずれか一種であることを特徴とする請求項１に記載のセメント組成物。
アルカリ金属の硫酸塩が、硫酸ナトリウム又は硫酸カリウムであることを特徴とする請求項１に記載のセメント組成物。
ポルトランドセメントクリンカーに二水石膏を添加し、さらにポルトランドセメントクリンカーと二水石膏との合量に対し４Ｎ塩酸消費量が７０〜５００ｍｌである生石灰塊をＣａＯ換算で３〜１５重量％と、アルカリ金属の硫酸塩を無水物換算でゼロを超え１０重量％以下とを添加し、ブレーン比表面積３０００ｃｍ²／ｇ以上に粉砕したことを特徴とするセメント組成物。
ポルトランドセメントクリンカーが、普通ポルトランドセメントクリンカー、早強ポルトランドセメントクリンカー及び白色ポルトランドセメントクリンカーの中のいずれか一種であることを特徴とする請求項５に記載のセメント組成物。
請求項１、２及び５の中のいずれか一つに記載のセメント組成物と、細骨材及び／又は粗骨材、水、必要に応じて混和剤又は混合材とを混練することを特徴とするレディーミクストコンクリートの製造方法。
請求項１、２及び５の中のいずれか一つに記載のセメント組成物と、細骨材及び／又は粗骨材、水、必要に応じて混和剤又は混合材とを混練して型枠に充填しその後大気中で養生し硬化後脱型し、ついで大気中に放置するか又は水中養生することを特徴とするコンクリート製品の製造方法。
請求項１、２及び５の中のいずれか一つに記載のセメント組成物に、細骨材及び／又は粗骨材、水、さらに必要に応じて混和剤又は混合材を加え混練し、次にこれを型枠に流し込んで直ちに蒸気養生槽に入れるか又はこれにキャンバスを被せて水蒸気を送入して、３０分〜１時間で５０〜８５℃に昇温したのち水蒸気の送入を停止し、コンクリートの強度が１０ＭＰａ以上となってからこれを蒸気養生槽から取り出すか又はキャンバスを外して脱型し、その後これを大気中に放置するか又は水中で養生することを特徴とするコンクリート製品の製造方法。
請求項１、２及び５の中のいずれか一つに記載のセメント組成物を主成分としたことを特徴とするセルフレベリング剤。