JPH0780698B2

JPH0780698B2 - 低発熱性混合セメント

Info

Publication number: JPH0780698B2
Application number: JP63251267A
Authority: JP
Inventors: 明大塩; 徳明曾根; 満雄山崎; 誠剛古田; 和裕田中
Original assignee: 秩父小野田株式会社
Priority date: 1988-10-05
Filing date: 1988-10-05
Publication date: 1995-08-30
Anticipated expiration: 2010-08-30
Also published as: JPH0297441A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、低発熱性混合セメントに関する。特に、モ
ルタルやコンクリートの強制が低下しないようにした低
熱性の混合セメントに関する。

（従来の技術）通常、セメントの水和発熱は、クリンカ鉱物との関係が
深いことが明らかとなっている。これらの関係を早強セ
メント、普通セメント、中庸熱セメントの３種につい
て、それぞれ短期強度発現、長期強度発現とともにみる
と、次の第１表の通りである。

これからも明らかなように、水和熱に顕著な影響を及ぼ
すクリンカは、C₃A、次がC₃Sである。これら２つの鉱物
の合計量から見る限り、水和熱の大きい順は、早強、普
通、中庸熱の各セメントとなる。また、これらの各セメ
ントの水和熱の概略値を見ると、第２表の通りである。

これらのことから、以上の早強、普通、中庸熱の各ポル
トランドセメントから、水和時の発熱を下げるため、更
にC₃A、C₃Sを少なくしようとすれば、当然に混合セメン
トとせざるを得ないことがわかる。

従来の混合セメントに関していえば、材令28日で水和熱
は60cal/g以上で、決して満足すべきものでなく、さら
に低水和熱のセメントが求められていた。そこで、ポル
トランドセメント、スラグ粉末、フライアッシュ、石
膏、石灰あるいは粘土を含む石灰石微粉末を用いて低水
和熱の混合セメントを得る方法が特開昭61-97154号とし
て提案されている。

しかしながら、この種の技術でこうした低水和熱のセメ
ントを得ようとすると、得られたモルタルやコンクリー
トの強度低下が別の問題として発生していた。こうした
ことで、最近ますます強まる低発熱化の要請に、コンク
リートなどの強度低下を伴うことなく応えることは、な
お未解決の問題として残されている。

（発明が解決しようとする課題）この発明は、モルタルやコンクリートの強度を低下させ
ることがないようにした上で、セメントの水和熱を出来
るだけ下げることが出来るようなセメントを得ようとす
るものである。更に正確にいえば、モルタルやコンクリ
ートの強度に対する水和熱の値を出来るだけ低下できる
ような低発熱性混和セメントを得ようとするものであ
る。

（課題を解決するための手段）この発明は、普通または中庸熱ポルトランドセメント、
高炉スラグ、フライアッシュおよび石こうの混合物を原
料とし、普通または中庸熱ポルトランドセメントを１重
量部、高炉スラグを１〜９重量部、フライアッシュを1.
5〜0.66重量部、石こうを原料の全ての合量100重量部に
対してSO₃として2.5〜4.0重量部としかつ原料の中の高
炉スラグの粉末度を5500〜6000cm²/gとしたことを特徴
とする低発熱性混合セメントである。

この発明で用いる原料は、普通または中庸熱ボルトラン
ドセメント、高炉スラグ、フライアッシュおよび石こう
である。これらの配合比は、普通または中庸熱ポルトラ
ンドセメント１重量部に対し高炉スラグを１〜９重量
部、フライアッシュを1.5〜0.66重量部、石こうを原料
全ての合量100重量部に対してSO₃として2.5〜4.0重量部
とする。

高炉スラグが１重量部未満であると低熱化の達成が困難
である。また、この比率が９重量部を超えるとセメント
の比率がそれに応じて減少し、これによって得られた成
形体の強度の低下をもたらす。高炉スラグの粉末度が55
00cm²/g以上6000cm²/g未満とする。高炉スラグの粉末度
が5500cm²未満では十分な強度が得られず、またこれが6
000cm²/g以上ではコストを引上げ、実用的価格で低発熱
性混合セメントを市場に提供することは不可能である。

この発明では高炉スラグの粉末度を上げていくとかえっ
てセメントの断熱温度上昇の低下することがコンクリー
トでみられたが、これはこの発明で始めて発見されたこ
とで注目されるところである。

フライアッシュは1.5重量部を超えると十分な強度が得
られず、また0.66重量部未満では低熱化の達成困難であ
る。

石こうは、ポルトランドセメントと高炉スラグとフライ
アッシュと石こうの合量100重量部に対しSO₃として2.5
〜4.0重量部とする。これが2.5重量部未満であると低熱
化に十分でなく、またこれが4.0重量部を超えると強度
低下および成形体の膨脹が著しく好ましくない。

上記の混合物は粉末度を3500cm²/g以上とする。粉末度
が3500cm²/g未満であるとセメント強さが十分でない。
この発明にあっては原料混合物の粉末度を上記の値以上
とするところによって、後記実施例が示すように原料配
合とあいまって低熱化とともに強度的にも満足のいくも
のが得られるようになった。

以下に、各種の実施例を示してこの発明をさらに説明す
る。

実験例1. 混合セメントにおける、石膏の添加量とその場合におけ
るモルタルの強さと水和熱の関係について、以下の実験
を行なった。

普通ポルトランドセメントと高炉スラグの比率を重量比
で2:3と一定とし、これに石膏をSO₃として、内割で1.0
〜5.0重量％と変化して添加した。これらの原料混合物
でJISモルタルを得、その場合における水和熱を測定し
た。これらの結果を第３表に示す。

なお、セメントの強さは、セメントの水和反応によって
生成する水和物によって発現するものであるから、セメ
ントの強さは水和時に発生する水和熱に略比例する関係
にある。従って、セメント強さ（或はモルタル強さ）に
対する水和熱の比、即ち強さ／水和熱［（kgf/cm²）／
（cal/g）］は、従来から略一定な値となっていた。こ
うしたことから、第３表では材令28日での強さ／水和熱
の値を同表に示した。

第３表の結果から、石膏を添加することにより水和熱は
確実に低下するが、石膏添加量に反比例してモルタル強
さは低下することがわかる。特に、材令28日、91日の強
度低下は明白である。

実験2. 実験１で使用したセメントと高炉スラグを使用し、これ
に石膏量をSO₃として内割で3.0重量％として混合セメン
トとした。この状態で、混合セメントの粉末度および混
合セメント中の高炉スラグだけの粉末度を各種変化させ
た場合の、モルタル強さ、水和熱、材令28日の強さ／水
和熱を測定した。結果を第４表に示す。

第４表の結果が示す通り、セメント、高炉スラグ、石膏
を混合した混合セメントの場合は、その混合原料を3500
cm²/g以上とするとするだけで、そのモルタル強さは材
令28日で340kgf/cm²、91日で468kgf/cm²以上となって強
度的には満足すべきもとなることが分る。一方、水和熱
についてみると、粉末度を上げて強さがあがるとともに
水和熱も上がるが、これは前記の通りモルタル強さとの
関連で判断されるべきものなので、その値（強さ／水和
熱）をみると材令28日で5.01〜5.90である。この値は、
第３表の値、即ち単に石膏を添加しただけの場合と比較
して高い値となっていることが分る。このことは、モル
タルまたはコンクリート強度を一定とすれば、そこで発
生する水和熱は、それだけ低くすることが出来ることに
なる。

また、原料混合物の中の高炉スラグだけの粉末度を上げ
ていった場合についてみると、モルタル強さの上昇に比
して、水和熱そのものの上昇は鈍化し、材令28日での強
さ／水和熱の値は、さらに大きくなることが分る。

セメント組成物の中の特に高炉スラグの粉末度を上げて
いった場合のコンクリートの強度と、その場合の断熱温
度上昇について調べたところ、第５表の通りであった。

これによって明らかなように、スラグブレーンの上昇と
ともに強度（σ）／終局温度上昇（Ｋ）（材令28日）は
確実に上昇していることがわかる。

こうしたことで、本願発明では高炉スラグの粉末度は55
00cm²/g以上とする。粉末度の上限はスラグの粉砕の際
の経済性を考慮して6000cm²/g未満とする。即ち、スラ
グの粉末度をさらに上げると強度は向上するが、粉末度
を6000cm²/g以上とするとセメントのコストを引上げ、
実用的価格のセメントとすることが出来ない。

本発明の混合セメントを得るには、始めに原料を混合し
てこれを粉砕してもよく、また各原料を別に粉砕してか
らこれらを混合してもよい。スラグの微細化では、スラ
グを単独で微細化してもよく、またスラグをセメントク
リンカーや石こうの一部と混合し、その後残りの原料と
混ぜてもよい。

（発明の効果）以上の通り、本願発明になるセメントは、従来から市販
されている混合セメントと比較して、強度面では同等あ
るいは実用上問題のない水準以上に維持したうえで、水
和時の発熱を大幅に改善することが出来るようになっ
た。即ち、後記実施例が示すように、材令28日で57.8ca
l/g、54.4cal/gで、場合によっては従来品より実に20ca
l/g近くも低下させることが出来るようになった。さら
に、強さ／水和熱でこれをより正確に比較してみれば、
普通ポルトランドセメントでは、従来その値がほぼ5.0
以下であったものが、この発明によると、その値が5.0
以上で場合によっては6.0、7.0近くとすることが可能に
なった。これらのことから、マスコンクリートにおける
セメントの水和熱に起因する温度応力によって、発生す
る恐れのあるヒビ割れといった現象は、この発明によっ
て回避できるようになった。そのため、これによると構
造形式や断面寸法に自由度が大きくなって、大形構造、
橋脚、地下タンク等大形構造物に最適なセメントを提供
することが出来るようになった。

以下に、実施例を挙げてこの発明をさらに説明する。

実施例１第６表にこの実施例で使用した各種セメントの化学成分
を示す。

上記のセメントを使用し、これに高炉スラグ、フライア
ッシュ、石膏をそれぞれ第７表記載のような比率で配合
した。石膏はSO₃として示した。第７表でNo.2とNo.6が
実施例である。なお、No.3,No7,No.8は強度、低熱化と
もに優れているが、高炉スラグの粉末度を6000（cm
²ｇ）を超えてあげることは粉砕にコストがかかるの
で、この発明では高炉スラグの粉末度は6000（cm²ｇ）
を限度とする。混合原料全体の粉末度、および原料混合
物の高炉スラグ、フライアッシュの粉末度は表中の示す
通りである。これらのセメントを使用したJISモルタル
の圧縮強さ、水和熱および強さ／水和熱は次の通りであ
った。

第７表から明らかなように、この発明の実施例のものは
いずれも、強さ／水和熱を従来の市販品と対比して大幅
に上げることが出来るようになった。しかも、圧縮強さ
もそれぞれ満足すべきもので、実用上では問題のないも
のである。水和熱そのものをみても、配合比によって
は、従来のものより大幅に低下することが出来るように
なった。

実施例2. 単位セメント量300kg/m³、スランプ12cm、空気量4.0％
の条件でコンクリートの実験を行なった。結果を第８表
に示す。表中のNO.は第７表の本発明品のNO.を示す。

第８表の結果によると、本発明のセメントを使用したも
のでは、いずれも断熱温度上昇の値が従来よりも大幅に
小さく、普通セメントで10℃、中庸熱で17℃も低下して
いる。さらに、第７表に記載されている粉末度との関連
でみると、粉末度を上げていくと温度が低下していく現
像をみることが出来る。もとより、強さ（σ）／終局温
度上昇（Ｋ）（材令28日）の上昇していることも認めら
れる。

従来のこの種の技術によると低熱化と、セメント強度の
二者択一的な選択を迫られていたが、この発明による
と、強さ／水和熱の向上とともに、配合比によってはこ
れらの双方を満足することも不可能ではなくなったもの
であり、長らくの期待に応えたセメントということが出
来る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古田誠剛東京都江東区豊洲１丁目１番７号小野田セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者田中和裕東京都江東区豊洲１丁目１番７号小野田セメント株式会社中央研究所内 (56)参考文献特開昭55−162457（ＪＰ，Ａ) セメント，コンクリートＮｏ．406 1980 Ｐ．８〜Ｐ．13「フライアッシュと高炉水砕スラグ粉末を併用したセメントの性質」セメント協会発行セメント技術年報（20回）Ｐ．149〜154 「混合セメントの研究」昭和41年セメント協会発行

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】普通または中庸熱ポルトランドセメント、
高炉スラグ、フライアッシュおよび石こうの混合物を原
料とし、普通または中庸熱ポルトランドセメントを１重
量部、高炉スラグを１〜９重量部、フライアッシュを1.
5〜0.66重量部、石こうを原料の全ての合量100重量部に
対してSO₃として2.5〜4.0重量部としかつ原料の中の高
炉スラグの粉末度を5500〜6000cm²/gとしたことを特徴
とする低発熱性混合セメント。