JPH0280358A - セメント混和材 - 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、詳しくは、粘性が低下し、施
工性が良好で高強度が発現するセメント混和材に関する
。

〔従来の技術とその課題〕

従来、高性能減水剤は一般に生コン工場などで普及して
いるリグニンスルホン酸塩系やポリオール系などの通常
の減水剤と比較して、セメントに比較的多量に添加して
も凝結遅延や空気連行性が小さく、高減水率を有し、高
強度コンクリートを容易に製造できるという哀詩性を有
している。しかしながら、その反面、高性能減水剤を添
加したコンクリートは、 （１）　　水飴のように粘性が強い。

（２）標準養生（２０℃の水中養生）では設計強度が得
られるが、気乾養生では強度低下が生じ設計強度が得ら
れない。

（３）　　スランプドロップが著しく大きい。

等で、施工に際し次のような課題がある。

即ち、粘性が強いということは、施工場所に傾斜がある
とコンクリートが下の方にダしたり、ズリ下ってきて施
工が出来ない。さらにコンクリートに自己流動性が生ず
るのでスランプの設計が出来ないという課題が生ずるも
のである。

気乾養生で強度が低下するということは、実際の土木、
建築構造物は、水中養生や充分な湿潤養生は全くできず
気乾養生になりやすいため躯体そのものの設計強度が得
られないということであり、設計に供し得ないものであ
る。また、スランプドロップが著しく大きいということ
は、生コン工場でのコンクリートの製造、アジテータ−
車運搬による施工という汎用システムが全（使用出来な
く、汎用性を著しく欠くものである。事実、生コンで高
性能減水剤のみを添加したコンクリートは普及していな
い。

一方、気乾養生でも強度低下しないで充分設計強度が得
ることができ、スランプドロップも防止できる技術は石
膏類とクエン酸及びその塩類やアルカリ金属の炭酸塩、
シリカ質物質を併用することにより達成はされている（
特開昭５８−１６７４６０号公報）。

しかしながら、これらの方法では高性能減水剤を使用し
たコンクリートの粘性が大きいという点から発生する前
記課題は解決されていない。

一方、コンクリート製品工場においては、コンクリート
を処理する時間は極端に短かいので高性能減水剤の持つ
スランプドロップは大きな問題とはならず普及している
が、粘性は、例えば、コンクリートミキサー容量−杯に
コンクリートを混練できない、ホッパーからコンクリー
トが出ない、コテ仕上げが出来ないなどの課題をかかえ
ており、本発明はこれらの課題も解決するものである。

本発明者らは、高性能減水剤を添加したコンクリートの
粘性をなくし、更に、粘性をな（しながら高強度を得る
こと及びスランプドロップの低減又は防止すること等を
目的として鋭意検討した結果、特定の組成物を配合する
ことにより前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〕

乙 即ち、本発明は、高性能減水剤にバーミキュライトを主
成分とするセメント混和材であり、これらにセソコウ及
び／又は活性シリカ質を、更には、これらにアルカリ金
属の無機塩類及び／又は有機酸類を含有してなるセメン
ト混和材である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の高性能減水剤とは、通常ポリアルキルアリルス
ルホン酸塩系、メラミンホルマリン用脂スルホン酸塩系
等を示し、一般に市販されている高性能減水剤は、この
いずれかを主成分とするものであるが、上記のものを主
成分としないものでも、粘性が強く、ノンブリージング
などの特性を有する減水剤は、本発明の高性能減水剤（
以下本減水剤という）として使用することができる。

ポリアルキルアリルスルホン酸塩系は、ナフタレンスル
ホン酸ホルマリン縮合物系、メチルナフタレンスルホン
酸ホルマリン縮合物系、アントラセンスルホン酸ホルマ
リン縮合物系等が挙げられる。これらの市販品としては
、花王（株）商品名「マイティ１００」、「マイティ１
５０」、［マイティ２０００Ｊなど、第一工業製薬（株
）商品名［セルフロー１１０ＰＪ、「セルフローＣＡ１
５５ＰＪなど、竹本油脂（株）商品名［ボールファイン
５１ＯＮＪなど、山陽国策バルブ（株）商品名［サンフ
ローＰＳＪ、「サンフローＰＳＲ１２０Ｊなど、及び、
電気化学工業（株）商品名ｒ　ＦＴ　−５００Ｊなどが
挙げられる。また、メラミンホルマリン樹脂スルホン酸
塩系としては、昭和電工（株）商品名「メルメントＦ−
１０Ｊ、「メルメント−Ｆ＝２０Ｊや日豊マスタービル
ダーズ（株）商品名ｒＮＬ−４０００Ｊ等が挙げられる
。

これら本減水剤は、セメント１００重量部に対し固形分
換算で０．２５〜５重量部配合される。

０．２５重量部未満では、減水剤としての減水性等の本
来の効果は期待できなく、また、５重量部を越えると、
減水率の向上は期待できないし、経済性も悪くなり好ま
しくない。好ましい配合量は０．３５〜３重量部、さら
に好ましい量は０．４５〜２重量部である。

バーミキュライトはバーミキュライト鉱石（日本ではヒ
ル石という）を１　、０００℃程度で焼成して得られる
もので、その使用量はセメント１００重量部に対し０．
１〜１０重量部である。

０．１重量部未満では粘性を低減する効果は期待できな
く、１０重量部を越えると単位水量の著しい増加によっ
て強度ダウンが大きく、スランプドロップも著しくなる
ので好ましくない。

好ましい範囲は０．４〜５重量部であり、さらに好まし
い範囲は１〜３重量部である。

セッコウ類とは、硬セッコウ（■型無水セッコウ）、可
溶性無水セッコウ（■型無水セッコウ）、半水セッコウ
及び三水セッコウを示し、これらの１種又は２種以上が
通常使用されるが、セメント中のアルミネートと反応し
その水和生成物がエトリンガイトとなるものである限り
、工業的に単に含まれる不純物の種類や量には制限を受
けない。

セッコウ類の使用量は、セメント１００重量部に対し無
水物換算で多くとも１５重量部であり、好ましくは１−
１３重量部、さらに好ましくは２〜１０重量部である。

セッコウ類のセメントに対する強度的適正使用量は主に
養生温度によって決まり、温度が高い程最高強度に達す
る使用量は多く、６０〜８０℃の蒸気養生等では１０〜
１３重量部がピークで、１５５重量を越えて添加しても
強度の伸びは期待できず、むしろ、若干低下して来るよ
うになるので好ましくない。２０℃程度で４〜６重量部
がピークで、温度がそれ以下では３〜５重量部がピーク
となり、１重量部未満では低い温度でも添加効果は小さ
いものである。

セッコウ類の粉末度は２，０００　ｃａｌ／　ｇ以上（
ブレーン法、ポロシチー０．５）、好ましくは３，００
０　ｃｒＡ／ｇ以上、さらに好ましくは４，０００　ｃ
ｒＡ／　ｇ以上である。

活性シリカ質物質とはシリカヒユーム、アエロジル、高
炉スラグ及びフライアッシュ等の超微粉体等を示す。

シリカヒユームとはシリコン合金や金属シリコンを電気
炉で製造する場合に副生するダストであり、アエロジル
とは、クロールシランを加水分解して得られるもので、
いずれも超微粉末のＳｉｎｇであり、無定形でポゾラン
活性に冨むものである。

これらはポゾラン反応して高強度の硬化体を生成するも
のであり、本発明のバーミキュライトとの併用により、
粘性を解消し、かつ、強度発現能力も失なわないもので
ある。

これらの使用量は、セメント１００重量部に対し１〜２
５重量部であり、１重量未満では使用効果は小さく、２
５重量部を越えて使用しても強度の伸びは小さくなり、
不経済にもなるので好ましくない。

好ましい範囲は２〜１５重量部であり、セッコウ類と併
用すると少ない量でも強度的効果は大きくなる。

また、本発明に係わるアルカリ金属の無機塩類（以下無
機塩類という）とは、Ｌｉ−Ｎａ−になどのアルカリ金
属の炭酸塩、重炭酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、Ｎａ
−にの明ばん類、硫酸アルミニュウム、硫酸マグネシウ
ム等が挙げられる。

無機塩類はバーミキュライトの粘性を低減する効果と強
度増進効果を助長するが、特にアルカリ金属の炭酸塩、
重炭酸塩は、オキシ多価カルボン酸と併用した場合、ス
ランプドロップの低減に対しても効果を発揮するので好
ましいものである。

無機塩類の使用量は、多くともセメント１００重量部に
対し１．０重量部（無水物換算）で、これを越える使用
量では、使用効果がそれ以上改善されないが、又は、偽
凝結や急結などを生ずる成分もあり、好ましくない。最
も好ましい範囲は０．１〜０．５重量部である。

また、有機酸類とはＣ０ＯＨ基又はＯＨ基とＣ０ＯＨ基
を同時に有する可溶性の有機酸又はそれらの金属塩であ
り、これらの誘導体や不飽和有機酸にアルキル基やアリ
ール基を付加したもの、さらには、これらをベースに縮
合や共重合等したものでも良い。

最も低級で一般に市販品として容易に入手できるカルボ
ン酸類は、修酸、マレイン酸、フマール酸、マロン酸、
コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸等又はそれらの金
属塩などで、オキシモノカルボン酸塩類は、乳酸、ヘプ
トン酸、グルコン酸及びグリコール酸等又はそれらの金
属塩などであり、オキシ多価カルボン酸類は、リンゴ酸
、酒石酸及びクエン酸等又はそれらの金属塩などである
。

これら有機酸類の共通点はセメントに対し凝結効果を遅
延する作用があるが、バーミキュライトとの併用により
、水セメント比が多少多くなっても、適正使用量範囲で
強度低下の低減が行われることである。

また、特にオキシ多価カルボン酸類は、本減水剤を使用
したコンクリートの課題であるスランプドロップが速い
ことを防止する作用をも有する。

有機酸類の使用量は、セメンｌ−１００重量部に対し０
．００５〜０．５重量部が好ましい。さらに好ましい範
囲は０．０１〜０．３５重量部、最も好ましい範囲は０
．０５〜０．２５重量部である。０．００５重量部未満
では、強度の増進作用は小さく、０．５重量部を越える
と、凝結硬化の遅延性が大きく、強度発現が遅れすぎる
ので好ましくない。

本発明のセメント混和材を添加するセメントとしては、
各種ポルトランドセメント、混合セメントの他、スラグ
粉末をベースとした水硬性材料等が挙げられる。

以上、個々に説明した本発明の各材料の混合方法及び使
用方法等は、特に限定されるものでなく、各材料のセメ
ントに対する好ましい配合量範囲で予じめ混合しておい
ても良いし、本減水剤が液状であれば混練水と一緒にし
てスラリー状組成物として使用しても良く、さらにはコ
ンクリート製造時、各材料を別々に配合する使い方でも
効果は全く変らないものである。

〔実施例〕

以下、実施例にて本発明の詳細な説明する。

実施例１ 表−１のコンクリートの配合を基本として、本減水剤と
バーミキュライトの使用量をかえて、コンクリートを混
練し、粘性、標準養生と２０℃室内の気乾養生後材令２
８日の圧縮強度（１０φ×２０ｃ１１１の供試体使用）
を測定した。

その結果を表−２に示す。

コンクリートの混練は、２０℃の室内において強制練り
ミキサー（容量１００ｊ’）で６０１分のコンクリート
を３分混練し、スランプは、混練直後の値である。

粘性測定は図面に示されるウィルスナック型プラストメ
ーターを試料容器のみコンクリート用に改造して用いて
行った。

この装置及び試験方法は、図面に示されるように垂直に
落下するようにしたプランジャーｌ　（重ｔ２．３７６
ｇ）に任意のウェイト２を追加できるようにして、試料
容器３にコンクリートを満たし、平滑にした後カラー４
を継ぎ足し装置にセットする。次にプランジャー先端が
試料容器の中心のコンクリート表面に接するようにして
一度ネジ５で固定する。その後適当なウェイトを選んで
乗せ、プランジャーの固定を解除し、プランジャーが１
０１と５ｃｍ前後に貫入して止まるウェイトを二種選択
して、比例計算によってプランジャーが７．５　ｃｍ貫
入して止まるウェイト重量を求めるものである。

この時同程度のスランプでウェイト重量が小さい程、ペ
ネトラビリティ　（貫通性）が良好で、粘性が消えたと
判断するものである。

表−１ 〈使用材料〉セメント：アンデスセメント社（株）製　
普通ポルトランドセ メント 砂　　：新潟県姫用産川砂 砕　石　、　　　　　　砕石 尚、表−１のコンクリート配合に対し、減水剤を配合す
ると、同一スランプを得るのに少い単位水量で済む訳で
あるが、セメントや砂、砕石等の使用量を修正すること
なく、単に単位水量を減らしてスランプを合せた。また
、セメントに添加する本発明のセメント混和材中、バー
ミキュライトは砂と置きかえ、本減水剤は外削重量％添
加である。

その結果を表−２に示す。

表−２中で使用した高性能減水剤及び無機物は全て市販
品で容易に入手できるものである。

く使用材料〉 本減水剤Ａ−１：ｒセルフロー１１０ＰＪ粉体、ポリア
ルキルアリルスルホン酸塩系 〃　　　Ａ−２：ｒマイティｌＯＯ」〃、〃バーミキュ
ライト：米国モンタナ州産のもの（４００メツシユアン
ダーのもの使用） 実験ｍ１−１〜１−７に示されるように、本減水剤の添
加量を増加させるほど、当然減水率は高くなり、強度も
大きくなるが、同時に、粘性も大きくなり、プランジャ
ーの貫入抵抗が大きくなる。

実験１１ｈｌ−８〜１−１８に示されるように、バーミ
キュライトの使用量を増加させてゆくと、粘性は小さく
なると同時に、水・セメント比も増大するため強度が順
次低下する。

実施例２゜ 本減水剤とバーミキュライトにセッコウ及び／又は活性
シリカ質物質を表−３に示すとおり併用したこと以外は
実施例１．と同様に行った。結果を表−３に併記する。

く使用材料〉 セッコウ、Ｂ−１：硬セッコウ（弗酸発生副生石膏） プレーン値４，０ＯＯＣＩＩＩ／ｇ ＝シリカヒユーム、日本重化 学工業（株）製 ：アエロジル（表面積５ｎｆ） 活性Ｓｉ、Ｃ−１ 日本アエロジル（株）製 ：高炉スラグ微粉末、新日鉄 製、１０μ以下に分級した もの ：フライアッシュ　〃　常襲 フライアッシュ製、１０μ 以下に分級したもの 実験階２−１．２−１４に示されるように、本減水剤に
セッコウや活性シリカ質物質を配合しただけでは全く粘
性を低減させる作用はなく、バーミキュライトと併用す
ることによって、粘性が低減され、特に、セッコウを併
用すると室内の気乾養生強度が大きく、バーミキュライ
トによる水・セメント比の増大のため強度低下も少ない
。

実施例３゜ 表−４の配合に示すように、無機塩類及び有機酸類を併
用したこと以外は実施例２と同様に行った。結果を表−
４に併記する。

尚、スランプの経時変化は、混練し、たコンクリートの
スランプを測定した後、コンクリートを容器に取って静
置しておき、任意の時間でミキサーに戻し、混練してス
ランプを測定するという方法を繰り返して行なった。

〈使用材料〉 本減水剤Ａ−３：ｒメルメントＦ−１０Ｊ　、粉体、メ
ラミンホルマリン樹脂スルホ ン酸塩系 〃　　Ａ−４：ｒマイティ２０００Ｊ、液体（固形分４
５％）、ポリアルキ ルアリルスルホン酸塩系 〃　　Ａ−５：ｒマイティ１５０Ｊ、〃　（固形分４２
％）、　〃 〃　　Ａ−６：ｒＦＴ−５００Ｊ、　〃　（固形分４５
％）　　〃 〃　　Ａ−７：ｒす７７ｏ−ＰＳＲ１２０Ｊ、〃　　（
固形分４４％）、〃 〃　　Ａ−８：ｒボールファイン５１ＯＮＪ、〃（〃）
、〃 セッコウＢ−２：　２水セソコウ（工業用）〃　　Ｂ−
３：半水カッコウ（２水石膏を１５０℃で２ｈｒ乾燥） 〃　　Ｂ−４：可溶性無水石膏（半水をさらに２００℃
で２ｈｒ乾燥） 無機塩類Ｄ−１：重炭酸＋）ｌＪ’ｌＡ　　和光化学社
製、試薬１級 〃　　　　Ｄ−２：　ナトリウム　明ばん　　　　　　
〃〃　　Ｄ−１炭酸ナトリウム 〃　　Ｄ−４：炭酸カリウム 〃　　Ｄ−５：炭酸リチウム 〃　　　　　Ｄ−６：　　アルミン酸ナトリウム〃　　
　Ｄ−７：アルミン酸カリウム 〃　　　　　Ｄ　−８：　ケイ酸ナトリウム〃　　　　
　Ｄ−９：　　硫酸アルミニウム〃　　　　　Ｄ−１０
：　　硫酸マグネシウム有機Ｍ類Ｅ−１＝クエン酸 〃　　　　　Ｅ−１クエン酸ナトリウム和光化学製、 試薬１級 Ｅ−１３：アジピン酸 Ｅ−１４：修酸カリウム Ｅ−１５：乳酸ナトリウム Ｅ−１６：　ヘブトシ酸ナトリウム Ｅ−１７：　グルコシ酸カルシウム Ｅ−１８：　ゲルコール　酸ナトリウムＥ−３＝クエン
酸カリウム Ｅ−４：酒石酸 Ｅ−５：　酒石酸ナトリウム Ｅ−６：酒石酸カリウム Ｅ−７：　リ　ンゴ酸ナトリウム Ｅ　−８：　マレイン酸ナトリウム Ｅ−９：フマー１し酸カリウム Ｅ−１０：　　マロ　ン酸ナトリウム Ｅ−ｔｔ：　　コハク酸ナトリウム Ｅ−１２ニゲルタル酸 塩はバーミキュライトの粘性の低減を助長する効果が実
験Ｔｈ３−１〜３−１９に顕著に示されると同時に強度
を高める作用も見い出される。

実験Ｎｃ３−２０〜３−２５では有機塩が適当な量であ
ればバーミキュライトによる水・セメント比の増加、即
ち強度低下を抑えていることが示される。

実験ＮｌＸ３−２６〜３３では有機酸の添加量と強度増
進効果が示される。

また、有機酸の中でもクエン酸など多価オキシカルボン
酸はスランプドロップの防止や低減効果が顕著に示され
る。

実験ＩＶｋ１３−５０〜３−６０において、高性能減水
剤、バーミキュライト、セソコウ、シリカヒユームや高
炉スラグ、無機塩類及び有機酸類それぞれの組合せにお
いて、それぞれ個々の成分の特性が失なわれることなく
発揮されている。

実施例４゜ 実験ｍ１−４及び実験隘２−７〜２−１３のコンクリー
トで１０φ×２０ｃｆｆｉの供試体を成型後、４時間２
０℃で前置き養生をし、昇温２０℃／ｈｒ以下の速度で
３時間で７５℃まで上げそのまま４時間保持した後蒸気
を止め翌日まで養生槽の中でそのまま自然放冷し、翌日
１日強度を測定した。

その結果を表−５に示す。

表−５ 表−５より、本減水剤とバーミキュライト、セソコウを
配合して蒸気養生した場合の強度的ピークは、セッコウ
１０〜１３重量％に移行し１５重量％以上では除々に強
度が下がることが暗示される。

〔発明の効果〕

以上、述べたように本発明のセメント混和材を使用する
と、高性能減水剤が原因となる粘性を低減することがで
き、施工性が向上し、コンクリートの混練、ホッパーか
らの排出成型、仕上げなどのハンドリングも向上し、取
り扱かい易いコンクリートが得られる。

また、それぞれ構成成分の特性を損なうことなく高強度
の発現、スランプロス防止等も発揮されるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の貫通性（ペネトラビリティ）を測定する
装置の模式図である。 符号 特許出願人　　電気化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）高性能減水剤とバーミキュライトを主成分とするセ
   メント混和材。 ２）請求項第１項記載の主成分とセッコウ及び／又は活
   性シリカ質物質を含有してなるセメント混和材。 ３）アルカリ金属の無機塩類及び／又は有機酸類を含有
   してなる請求項１又は２項のセメント混和材。