JPH02289453A - セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はセメント混和材及びそれを含有したセメント組
成物、詳しくは、高強度や、例えば、凍結融解耐久性、
耐塩性、中性化及び耐蝕性などの高耐久性を有するセメ
ント混和材及びそれを含有したセメント組成物に関する
。

〈従来技術とその課題〉 従来、パイル、ポール及びヒユーム管等、常圧蒸気養生
を行なって製造するコンクリート成形体の高強度化を計
る方法として、セラコラ類を比較的多量に添加すれば良
いことが、−Ｃに知られている（特公昭５６−４０１０
４号公報）。

しかしながら、この方法は高強度化の効果は大きいが、
コンクリート成形体の、例えば、耐塩性等の耐久性につ
いては充分な効果が得らず、凍結融解耐久性についても
、８００ｋｇｆ／ｃｍ”以上の高強度を発現させなけれ
ばは向上しない等の課題があった。

また、コンクリート成形体の強度及び耐久性を同時に改
善する方法として、セメントと、セメントに対して３０
〜８５重量％とかなり多い量の微粉末高炉スラグ、高炉
スラグの細骨材及び減水剤を配合することが知られてい
る（特開昭６１−２８１０５７号公報）。

しかしながら、この方法では、コンクリート成形体を常
圧蒸気養生した後、気乾養生すると、乾燥収縮によると
思われる、半径２００Å以上の太きな空隙が生じ、長期
の凍結融解耐久性の低下、中性化の促進、鉄筋の発錆及
び強度低下が予想され、圧縮強度に対する引張り強度の
比率が小さい等の課題があった。

一方、従来より、高炉スラグは、高炉スラグセメントと
してセメントに多用され、高炉スラグの配合量によって
Ａ種、Ｂ種及び０種に分類されている。即ち、高炉スラ
グ混合量が３０％以下のＡ種、３０％を越え６０％以下
のＢ種及び６０％を超え７０％以下の０種である。そし
て、アルカリ−骨材反応防止の面から高炉スラグの混合
量は４０％以上とすることが推奨されている。

しかしながら、通常、高炉セメント用に使用される高炉
スラグの粒度は、ブレーン値で４．０ＯＯｃｎ＋”７ｇ
前後、１２μ以下の粒子の量が５０％にも満たないもの
であり、このような粗い高炉スラグは、■型無水セッコ
ウと併用しても、■型無水セッコウの有する高強度発現
能力をむしろ損う傾向を示すものであった。

本発明者らは、上記課題を解決し、さらに、各種耐久性
を高めるべく鋭意検討した結果、特定の高炉スラグ微粉
末と■型無水セッコウを併用することにより、上記課題
が解決できる知見を得て、本発明を完成するに至った。

〈課題を解決するための手段〉 即ち、本発明は、１２μ以下の粒子が６０％以上の高炉
スラグ微粉末１００重量部と、■型無水セッコウ１０〜
７５０重量部とを主成分とするセメント混和材であり、
セメント１００重量部と、該セメント混和材４〜３５重
量部とを主成分とするセメントｔａ成物である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明における高炉スラグ微粉末（以下本スラグという
）とは、１２μ以下の粒子が６０％以上の高炉スラグで
ある。

本スラグは、高炉より副生ずる溶融スラグを急、冷しガ
ラス化したものを粉砕又は粉砕・分級して得られる微粉
末であり、通常、高炉セメント用み使用されるものも使
用可能である。

スラグ粉末の潜在水硬性の度合いを表わすものとして示
される塩基度（ＣａＯ＋Ａ、１ｚＯｓ＋Ｍｇ０）／５ｉ
Ｏｚは、本発明では、１．４以上が好ましく、１．７以
上がより好ましい。

また、本スラグのガラス化率は５０％以上が好ましく、
９０％以上がより好ましい。

本スラグの粒度は、１２μ以下の粒子が６０％以上が好
ましく、８０％以上がより好ましい、　１２μ以下の粒
子が６０未満では■型無水セッコウと併用した場合、強
度発現効果が充分得られないか、場合によっては■型無
水セッコウの強度発現能力を損なう場合もあるもので好
ましくない。

本スラグは、粒度が細かければ細かい程良く、工業的に
、かつ、経済的に粉砕又は粉砕・分級されて得られる最
小の高炉スラグ粉末の粒度は、通常、ｌＯμ以下でＤ５
０の値が３μ程度であり、このような超微粉スラグの使
用はより好ましい。

このような微粉の高炉スラグ粉末は■型無水セッコウと
併用した場合、スラグ粉末単独又は■型無水セッコウ単
独使用の場合より著しく高い強度が得られ、かつ、耐久
性の高いセメント成形体が得られる。

このような相乗的効果を発現する理由は不明であるが、
高炉スラグが微粉化することにより、高炉スラグ中に多
量にあるＡ１元素の熔解速度が速くなり、■型無水セッ
コウの溶解速度とバランスして、液相中により効率的に
エトリンガイトを生成し、空隙を充填し密実化すると同
時に、■型無水セッコウが高炉スラグ中の＾１元素の溶
出量を高かめ、高炉スラグ粒子をポーラスにして高炉ス
ラグ全体の水和反応量を高めることによるものと推察さ
れる。

本発明における■型無水セッコウ（以下本セソコウとい
う）とはＸ線回折パターンがＵ　　Ｃａ５Ｏａの形態を
示すものであり、二本、半水及び■型無水セッコウなど
を焼成して得られるものの他、弗酸製造工程より副生ず
るものや、天然無水セラコラも使用可能である。また、
本セッコウは、天然に又は工業的に含まれる不純物には
制限されないものである。

本セッコウの粉末度はブレーン値で３．’０００ｃｍ”
／ｇ以上が好ましく　、４．０００〜７，５００ｃｍ”
／ｇがより好ましい。ブレーン値が３．０００ｃｍ”７
ｇ未満では、蒸気養生を行なっても未反応で残り易く、
これが長期に渡って反応し、セメント成形体の安定性を
欠（傾向にあるので好ましくない。

本セッコウの使用量は、本スラグ１００重量部に対し、
１０〜７５０重量部である。

本スラグと本セッコウを主成分とする本発明のセメント
混和材（以下本混和材という）の使用量は、セメント１
００重量部に対し、４〜３５重量部が好ましい。特に、
セメント１００重量部に対し、本スラグが２〜２０ｆｆ
ｉ量部、本セノコウが２〜１５重量部となるように使用
することはより好ましい。

木スラグ又は本セッコウが２重量部未満では、強度発現
性や耐久性を改善する効果は小さく、本スラグが２０重
四部を越えるか、本セッコウが１５重量部を越えると、
強度発現の伸びは期待できない傾向にある。特に、本ス
ラグが２０重量部を超えると、気乾状態で長く養生した
場合、１，０００ｋｇｆ／ｃｍ”の高強度が得られても
、セメント成形体表面や深部に向って白く変色し、アル
カリ度が低下し、そのため、中性化、本スラグの酸化及
び鉄筋の発錆等の問題が発生し、さらには、強度低下が
生じ易く好ましくない。

最も好ましい本混和材の使用量は、セメント１００重量
部に対し、本スラグ５〜１６重量部、本セーンコウ３〜
１０重量部の範囲で使用するように配合したもの８〜２
６重量部である。この時の本スラグと本セッコウの使用
割合は、本スラグ１００重量部に対し、本セッコウ１９
〜２００重量部に相当する。

ここでいうセメントとは、普通・早強・超早強・中庸熱
・白色等の各種ポルトランドセメントなどである。また
、高炉セメントは中性化、酸化及び変色等の問題がある
ので使用できないが、シリカセメントやフライアッシェ
セメントは使用できる。セメントは水硬性係数が大きい
ものほど、また、粉末度が大きいほど高い強度が得られ
、耐久性も向上する。

本混和材を用いてセメント成形体を製造するに当り、必
要に応じ、減水剤、促進剤及び遅延剤等の化学混和剤を
併用することができる。特に、減水剤の併用は好ましく
、その減水剤の中でも高性能減水剤の併用はより好まし
いものである。

高性能減水剤とは、多量に添加しても凝結の過遅延や過
度の空気連行を伴わない、分散能力の大きな界面活性剤
であって、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合
物の塩、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の
塩、裔分子量りゲニンスルホン酸塩及びポリカルボン酸
塩などを主成分とするものなどであり、具体的には、例
えば、花王■製商品名［マイティ１５０］、電気化学工
業■製画品名ＥＦＴ−５００Ｊ、ホゾリス物産■製商品
名ｒＮＬ−４０００Ｊ等が挙げられる。

高性能減水剤の使用量は特に限定されるものではないが
、固形分換算でセメント１００重量部に対し０．２〜２
重量重量部跡好ましい。

本混和材とセメント、砂、砂利、適量の水及び減水剤を
配合して、モルタル・コンクリートを混練し、成形し、
常圧蒸気養生してセメント成形体を製造するにあたり、
本混和材は、予じめセメントに混合してセメント組成物
としても良いし、混練時直接ミキサーへ本混和材又は各
々の成分を別々に混合しても良く、さらに、水に分散さ
せスラリー状で混合しても良い。

混練方法としては、特に制限されるものではなく、モル
タル・コンクリートで通常実施される方法が利用できる
。

セメント成形体の成形方法は遠心力成形、プレス成形、
押し出し成形及び振動成形等の常法が利用できる。

なお、本混和材と高性能減水剤を併用し遠心力成形を行
うと、モルタル・コンクリートの締りが悪く、固形分の
多いドロドロのスラッジが排出されることがある。その
場合、締まりを向上させ、かつ、固形分の分離を少なく
して脱水量を多くする方法として、生石灰・消石灰及び
／又はナトリウム、カリウム及びリチウムの硫酸塩や重
硫酸塩等の無機物を、七メン日００重量部に対し、多く
とも１重量部併用することは好ましく、強度発現向上の
面から、０．０５〜０．５重量部併用することは、より
好ましい。

また、本混和材を用いたセメント成形体の常圧蒸気養生
は４０〜１００°Ｃの範囲で行なわれ、５０〜８０°Ｃ
の範囲がより好ましい。

以上のように成形されるセメント成形体としては、例え
ば、コンクリートパイル、ポール、ヒユーム管及び鋼管
ライニング等の遠心力成形体、ボックスカルバート、コ
ンクリート枕木、矢板、橋脚及び橋桁等のプレキャスト
成形体などが挙げられる。

〈実施例〉 以下、実施例にて本発明を説明する。

実施例１ 表−１に示すコンクリート配合Ｂを用い、表−２のよう
に、本スラグの使用量を変化させ、本セッコウとの配合
割合い及びセメントへの添加量を変えて、コンクリート
を作製した。

なお、本混和材や減水剤などの添加量は、全てセメント
１００重量部に対しての重量部であり、常圧蒸気養生は
、前置き養生を４時間行った後、１５”Ｃ／ｈで、６５
°Ｃまで界温し、そのまま４時間保持した後、自然放冷
し、翌朝蒸気養生槽より出し各種試験を行なった。

表　　　−１ く使用材料〉 セメント：電気化学工業■製　普通ポルトランドセメン
ト（比重３．１６） 水　　　：地下水 砂　　　：新潟県姫用産川砂（比重２．６５）砂利　　
：　　　　　　砕石（比重２．６８）減水剤　：高性能
減水剤、電気化学工業■製画品名ｒＦＴ−５００Ｊ　（
比重１．２０）本セッコウ：新秋田化成■製　弗酸発生
副生セラコラ、ブレーン値６．０００ｃｍ”／ｇ　（１
ｏシッ４０．５）、比重２．９３ 本スラグ：用鉄すバーメント社製高炉スラグセメント用
スラグ（三水セラコラなし、１２μ以下の粒子４８％）
を振動ミル又は振動ミルと分級装置を組み合わせ次のよ
うに再調整したもの　比重２．９５ α　：１２μ以下５３％、Ｄ５０が約１２μ弱β　：　
〃　　６０　　　　　９μ Ｔ　：　〃　　８０　　　〃　　６μ δ　：〃１００〃３μ なお、水・セメント比は単に水量とセメント量の重量％
、本混和材は砂と容積で置きかえ、本混和材の量によっ
て目標スランプ外となるものは、多少、水量のｍでスラ
ンプを調節した。

〈試験方法〉 （１）スラグ粒度の測定 シーラス社製レーザー回折式粉体粒度分析計グラニュロ
メーターＭｏｄｅｌ　７１５　（測定範囲０〜１９２μ
）を用いエタノールに分散させ行った。

（２）強度試験の測定 圧縮強度はφ１０１０Ｘ２０の振動詰めの円柱供試体を
用いて求め、引張り強度はφ１５Ｘ１５ｃｍの円柱供試
体を用いて、その割裂によって求めた。

（３）塩素イオンの浸透量の測定 φ１０　Ｘ　２０Ｃ１１の円柱供試体を材令１日で脱型
し、その後２０°Ｃ±３、Ｒ１１６０％±５にコントロ
ールした養生箱で２８日間養生してから、３％ＮａＣ１
水溶液に浸漬し、９１日後に供試体中央部をφ１０Ｘ０
．５ｃｍの寸法で切り出し、３００°Ｃで２４時間乾燥
したものを全量粉砕して、蛍光Ｘ線分析によって塩素の
浸透量を測定した。

（４）中性化深さの測定 φ１０１０Ｘ２０の円柱供試体を、塩素イオンの浸透量
測定と同様に２８日間養生してから、Ｒ１１１００％、
ＣＯｔガス濃度１８容量％の養生箱で９１日間養生し、
中央部の円形切断面にフェノールフタレンを塗布し平均
的中性化深さを測定した。

（５）凍結融解耐久性の測定 １０　Ｘ　１０　Ｘ　４０ｃｍの供試体を、翌朝脱型後
、１４日間標準養生してから水中急速凍結融解試験を行
い耐久性指数ＤＦ値を求めた。

ここでＤＦ値とは、次の式で示されるものである。

ＤＦ値（χ’）＝　Ｐ　Ｎ／Ｍ Ｐ：Ｎサイクル時の相対動弾性係数 Ｐ＝ｎ−／ｎ”　　ｎ　：試験開始時の一次たわみ振動
数 ｎ目任意のサイクル時の− 次たわみ振動数 ＮＡＰが６０％になった時又は試験を終わらせる時のサ
イクル数 Ｍ：凍結融解試験を終わらせるサイクル数以上の試験結
果を表−２に示す。

なお、本混和材はセメント１００重量部に対する重量部
で示し、１４日強度は標準養生で、２８日強度は２０°
Ｃ±３、ＲＨ６０％±５で養生し、各々の耐久性試験開
始時の強度を測定して示した。

表−２から明らかなように、本スラグと本セッコウの単
独使用に比較し、両者を適量併用した本発明例では、特
に強度が相乗的に増大し、各種耐久性も改善される。

また、高炉スラグの粒度についても、１２μ以下の粒子
が６０％以上のものと、本セッコウとの組合わせで、強
度や耐久性の改善効果が顕著となり、高炉スラグの粒度
は細かいほど良いこともわかる。

反対に、１２μ以下の粒子が６０％未満と高炉スラグの
粒度が粗いと、極端に本セッコウとの併用効果が低下す
ることもわかる。

さらに、本スラグと本セッコウとの組合わせにおいて、
本発明の範囲外の組合わせ（実験Ｎ１１ｌ−１３，１−
１９，１−２０）では、強度的効果が小さいか、強度の
伸びが殆んど変らないようになっているか、各種耐久性
のいずれかが悪くなる傾向にあることがわかる。

なお、実験ＮｃＬｌ−４，１−９及び１−１６のコンク
リートをφ１０　Ｘ　２０Ｃ１１シリンダーに成形し、
常圧蒸気養生をしないで、翌日まで２０°Ｃ室内で養生
し、脱型して標準養生したものの、１４日圧縮強度は実
験Ｎα１−４が６０３ｋｇｆ／ｃｍ”、実験Ｎ（１１−
９が７８５ｋｇｆ／ｃｍ”、実験Ｎα１−１６が８０３
ｋｇｆ／ｃｍ２であり、本発明は常圧蒸気養生で顕著な
効果を示すものであることが判った。

実施例２ 表−１のＡ−Ｄのコンクリート配合で、表−２の実験Ｎ
α１−４．１−９及び１−１６で示すコンクリートを用
い、実施例１と同様に、φ１０　Ｘ　２０の供試体を成
形し、各材令の圧縮強度を測定した。その結果を表−３
に示す。

なお、蒸気養生後、翌朝脱型した供試体の養生は、室温
２０°Ｃ±３に調節した室内に放置した。

表 表−３かられかるように単位セメント量が少なくても強
度的効果は顕著で単位セメント量が３００ｋｇ　／　ｍ
　’でも８００ｋｇｆ／ｃｎ＋”以上の高強度カ得うレ
ル。

実施例３ 実施例２、表−３の実験Ｎα２−４〜６で示すコンクリ
ートに、ガス焼き石灰炉で焼成した生石灰を８８μ以下
に粉砕したもの（Ｑ）、さらにそれに水を加え消化させ
たものを乾燥した消石灰（Ｒ）、１級試薬の硫酸ナトリ
ウム（Ｓ）、硫酸カリウム（Ｔ）、硫酸リチウム（ＩＪ
）及び重硫酸ナトリウム（Ｖ）の添加量を変えφ２０　
Ｘ　５　Ｘ　３０ｃｍの遠心力成形供試体を成形し、ス
ラッジの発生量とそれを乾燥した固形分量、遠心力成形
供試体内面の締まらない部分の厚みであるノロ厚及び蒸
気養生後の１日圧縮強度を測定した。その結果を表−４
に示す。

なお、遠心力成形は３Ｇで２分、９Ｇで４分、３０Ｇで
３分成形し、コンクリートは１８ｋｇ一定量投入し、中
空部分は分離して来るスラッジが濡れないように蓋をし
た。

表 表−４かられかるように、本混和材を使用したコンクリ
ートの遠心力成形体の成形性を改善するために無機物を
併用することは、有効なことである。

なお、無機物は、比較例である実験Ｎα３−１〜２と併
用しても本発明例はどの顕著な効果はない。

実施例４ 実施例２の実験Ｎα２−４〜６のコンクリートを用い外
径３００ＩＩＩＩｎ×厚さ６０Ｉｎ［Ｉ＋で長さ４ｍ　
（曲げモーメント用）と１ｍ（圧縮用）のＰＣ抗を、常
法により成形し、実施例２と同様の養生条件で養生して
作成した。その後、材令７日で曲げ試験及び圧縮試験を
行った。結果を表−５に示す。

なお、ＰＣ抗の配筋は高周波熱線■製ＰＣ鋼棒φ１３ａ
ｍＸ４本とφ１１論×４本（ストレート筋）、スパイラ
ル筋はφ３ｍｍの鉄線を１０ｃｍ間隔で入れＰＣ鋼棒の
初期緊張応力は杭断面に対し、１６０ｋｇｆ／ｃｍ２と
なるようにした。

表 表−６ 実施例５ 実施例４と同じコンクリートで、同様の養生条件を用い
、常法による遠心力成形を行ってヒユーム管を作成し、
材令７日で外圧強度試験を行った。

結果を表−６に示す。

なお、ヒユーム管は内径１００胴、厚さ８２閣、長さ２
、４３Ｏｎ＋ｍの寸法で、配筋は、ストレート筋の鉄筋
比０．２６％、スパイラル筋はダブルで１．４９％のＡ
型管である。

〈発明の効果〉 実施例で示したように、本発明のセメント混和材を使用
することにより、高強度で、かつ、耐久性の高いコンク
リートを製造することができ、さらに、本発明の混和材
を用いたセメント成形体は成形体としての性能も顕著に
向上する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）１２μ以下の粒子が６０％以上の高炉スラグ微粉
   末１００重量部と、II型無水セッコウ１０〜７５０重量
   部とを主成分とするセメント混和材。
2. （２）セメント１００重量部と、請求項１記載のセメン
   ト混和材４〜３５重量部とを主成分とするセメント組成
   物