JPH0813695B2

JPH0813695B2 - セメント混和材

Info

Publication number: JPH0813695B2
Application number: JP14846789A
Authority: JP
Inventors: 芳春渡辺; 久行清水; 等森山; 峯雄伊藤
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1989-06-13
Filing date: 1989-06-13
Publication date: 1996-02-14
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPH0316943A

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に関し、詳しくはモルタルや
コンクリートのアルカリ骨材反応の低減又は防止、耐塩
性や耐硫酸塩性等の耐久性の向上が図れるセメント混和
材に関する。

〈従来の技術とその課題〉近年、良質のセメント原料の枯渇、セメントの焼成方
法の変遷及び焼成燃料の微粉炭への変更等によって、セ
メント中のアルカリ量が増加する一方、骨材の枯渇によ
る品質の低下と相まってアルカリ骨材反応が発生すると
いう課題があった。

また、モルタルやコンクリートの耐塩性や耐硫酸塩性
等の耐久性も海洋開発が進むことによって重要視され始
めているが、単に、水・セメント比を低下し、高強度化
しただけでは著しい改善は認められないという課題があ
った。

これら課題を一挙に解決する方法として高炉スラグセ
メントの使用が推奨されている。

高炉スラグセメントがアルカリ骨材反応を低減又は防
止する理由は明確ではないが、実験室的に防止効果のあ
ることが認められている。また、耐塩性や耐硫酸塩性等
の耐久性については、浸透してくる塩素イオンや硫酸イ
オンを高炉スラグ中のAl成分が化学吸着する性質を利用
するものである。

そして、高炉スラグの使用量としては、アルカリ反応
の抑制や、耐塩性や耐硫酸塩性等いずれの場合も、セメ
ントと高炉スラグの合計100重量部に対し、40重量部以
上が推奨され、従来、高炉スラグＢ種セメントのスラグ
配合率は30〜35重量％が一般的であったが、最近では40
〜55重量％に引き上げられるに至っている。

また、高炉スラグセメントに使用されるスラグの粉末
度（ブレーン値）は4,000cm²/g前後と粗いのに対し、最
近では高強度や、例えば、耐塩性やアルカリ骨材反応防
止等の、さらなる高耐久性を目的として、粉末度で10,0
00cm²/g前後、最大粒径が10μ程度の超微粉スラグを用
いることが提案されている（特開昭61-281057号公報
等）。

しかしながら、高炉スラグは還元雰囲気から副生して
くるためか、各成分を化学分析して酸化物として換算す
ると、合計でかなりの重量増があり、酸素不足となって
いると考えられる。このような高炉スラグをセメント又
は消石灰と水和反応させると、高炉スラグの中に多量の
Al成分を含むにも拘らずＸ線回析では殆んどカルシウム
アルミネート水和物が検出されない。しかしながら、そ
こに塩素イオンや硫酸イオンが浸透してくると、速やか
にフリーデル塩（3CaO・Al₂O₃・CaCl₂・1OH₂O）やエト
リンガイド（3CaO・Al₂O₃・3CaSO₄・32H₂O）を生成させ
て浸透をくい止める反面、炭酸ガスや酸素を吸着しやす
く、中性化や酸化による硬化体の劣化や鉄筋の発錆を招
きやすく、総合的に考えた場合、長期の耐久性に課題が
残るものである。

一方、水酸化アルミニウムは、工業用として市販され
おり、見掛けは細かいようにみえるがブレーン値で1,00
0cm²/g程度である。この水酸化アルミニウムを、そのま
まモルタルやコンクリートに使用しただけでは、少なく
とも、常温養生や常圧蒸気養生条件下では全く反応せ
ず、アルカリ骨材反応抑制効果や耐塩性や耐硫酸塩性等
の耐久性の効果は全く認められない。

本発明は、従来の高炉スラグを全く使用しないで、ア
ルカリ骨材反応の低減又は防止、耐塩性や耐硫酸塩性等
の耐久性を向上させるセメント混和材を提供するもので
ある。

本発明者らは、前記課題を解消すべく、鋭意検討した
結果、通常、不活性又は活性が乏しいと言われている水
酸化アルミニウムでも特定のブレーン値以上のものを使
用すれば、常温又は常圧蒸気養生条件下で反応し、アル
カリ骨材反応の低減又は防止、耐塩性や耐硫酸塩性等の
耐久性の向上等が図れ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、ブレーン値が3,500cm²/g以上であ
る、水酸化アルミニウムを主成分とするセメント混和材
である。

以下、本発明を詳しく説明する。

本発明に用いる水酸化アルミニウムのブレーン値は3,
500cm²/g以上である。

ブレーン値が3,500cm²/g未満では水酸化アルミニウム
の反応性は小さく、その使用効果はほとんどない。水酸
化アルミニウムが細かければ細かいほどその使用効果は
高められるが、工業的な粉砕・分級技術より、粒子径で
は最大10〜12μで、ブレーン値が10,000cm²/g前後のも
のが最も好ましいが、経済性も加味すると4,000cm²/g以
上が好ましく、5,000〜9,000cm²/gがより好ましい。

ブレーン値が3,500cm²/g以上の水酸化アルミニウムを
主成分とするセメント混和材の使用量は、コンクリート
中のセメント量100重量部に対し、水酸化アルミニウム
として0.5重量部以上である。水酸化アルミニウムの使
用量が多ければ多いほど、その使用効果が大きいもので
あるが、５重量部を超えると、結晶性のカルシウムアル
ミネート水和物の量が増加するためか、強度が徐々に低
下してくるので、好ましくは１〜30重量部、より好まし
くは２〜20重量部である。

本発明のセメント混和材が使用されるセメントは普通
・早強・超早強・中庸熱・白色等の各種ポルトランドセ
メントの他、フライアッシュセメントやシリカセメント
の混合セメントである。

また、モルタルやコンクリートの製造時、通常使用さ
れる市販の各種減水剤、AE剤、遅延剤、促進剤及び膨張
材等が併用できる。特に、高性能減水剤の併用が好まし
く、水・セメント比を低下させ密実化することにより、
アルカリ骨材反応の低減又は防止、耐塩性や耐硫酸塩性
等の耐久性の向上効果を助長する。

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、高分子量リグニンスルホン酸塩及びポリカルボン
酸塩等を主成分とするものなどであり、具体的には、例
えば、花王（株）製商品名「マイティ150」、電気化学
工業（株）製商品名「FT-500」、ボゾリス物産（株）製
商品名「NL-4000」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
量部程度が好ましい。

また、膨張材を使用したモルタルやコンクリートで
は、膨張することにより、マイクロポアー量が増大し、
塩素イオンや硫酸イオンが浸透しやすくなるので、本発
明のセメント混和材を併用することは特に好ましい。

膨張材は、電気化学工業（株）製商品名「デンカCSA
＃20」などのエトリンガイド系と小野田セメント（株）
製商品名「小野田エクスパン」などの石灰系に大別され
る。

本発明のセメント混和材の添加方法としては、モルタ
ルやコンクリート混練時粉体のまま投入する、混練水に
分散させ投入する及び予じめセメントに混合しておく等
のいずれの方法も使用できる。

〈実施例〉以下、実施例にて本発明を説明する。

実施例１セメント800重量部、砂1,600重量部、減水剤８重量部
及び水320重量部のモルタル配合を用い、水酸化アルミ
ニウムのブレーン値を変化させ、セメント100重量部に
対する添加量をかえてセメントに添加し、モルタルを作
成し、４×４×16cmのモルタル供試体を作成した。そし
て、成形から約５時間後、キャッピングして、15℃/hr
の速度で65℃まで昇温し、そのまま４時間保持し、蒸気
バルブを止め蒸気養生槽中で自然放冷した。翌日脱型
し、３％NaCl水溶液に浸漬して各材令毎の塩素浸透量を
定量した。結果を表−１に示す。

なお、水酸化アルミニウムは工業用ではあるが添加量
等に影響を与えるような多量の不純物は含まないものと
し、全量水酸化アルミニウムとして砂と重量置きかえで
添加した。

また、ブレーン値の測定法は、水酸化アルミニウムの
比重を2.43（空気比較式比重計）とし、ポロシチーを0.
50とした。但し、粉末度が細か過ぎてベッドの体積に圧
縮できない場合はベッドの体積まで圧縮できるようにポ
ロシチーを大きくして測定した。

さらに、塩素の定量は材令に達した供試体の中央部を
４×４×1cmに切り出し300℃で乾燥して全量微粉砕した
ものを蛍光Ｘ線分析で行なった。また、参考までに材令
１日の圧縮強度も測定して併記した。

〈使用材料〉セメント：電気化学工業（株）製普通ポルトランドセ
メント砂：天然砂、新潟県姫川産川砂減水剤：電気化学工業（株）製、商品名「デンカFT
-500」水：飲料水水酸化アルミニウム：住友化学工業（株）製工業用、白
色のさらさらした細かい粉末、ブレーン値870cm²/g。

表−１から明らかなように、水酸化アルミニウムのブ
レーン値が3,500cm²/g未満では反応せず、塩素イオンの
浸透を防止する効果は全く認められないが、3,500cm²/g
以上になると効果が認められるようになり、4,000cm²/g
以上では、その効果が顕著となり、水酸化アルミニウム
が細かいほど効果があることがわかる。

また、添加量も多いほど塩素の浸透を、よくくい止め
る。

実施例２実験No.1−１〜１−８で作成した材令１日のモルタル
をブラウンクラッシャーにより粉砕し、250μのふるい
下を50g、３％Na₂SO₄水溶液１に72時間浸漬し、濾過
・水洗を繰り返した後、200℃で乾燥し、微粉砕し、螢
光Ｘ線分析によって吸着された硫酸イオン量を求めた。
なお、セメント中の硫酸イオンは、浸漬前の250μ下の
サンプルでブランクを求めておき、その分差し引いた。
結果を表−２に示す。

表−２から明らかなように、水酸化アルミニウムのブ
レーン値が3,500cm²/g以上となると硫酸イオンの吸着量
が多くなり、ブレーン値が大きいほど硫酸イオンの吸着
量が増加することがわかる。

これは、水酸化アルミニュウムのブレーン値が3,500c
m²/g以上となると、硫酸イオンが浸透してきても、それ
以上の浸透をくい止める作用があることを示すものであ
り、耐硫酸塩性を示唆するものである。

実施例３表−３に示す粒度の砂及び硅石を用い、セメント800
重量部、砂と硅石1,800重量部及び１規定のNaOH水溶液4
00重量部のモルタル配合を用い、実施例１と同様に水酸
化アルミニウムのブレーン値とセメントに対する添加量
をかえ、アルカリ骨材反応試験を行なった。

供試体は４×４×16cmの３連型枠で、両端に長さ変化
測定用のゲージプラグを埋め込めるようにしてモルタル
を成形し、20℃±３、RH80％以上の室内で24時間養生し
て、脱型し、JIS A 1129にしたがって基長してから、40
℃±２、RH95％以上の恒温恒湿箱で養生し、３ケ月、６
ケ月材令の膨張量を測定した。結果を表−４に示す。

表−４から明らかなように、水酸化アルミニウムのブ
レーン値が3,500cm²/g未満では膨張を押える効果は殆ん
どなく、3,500cm²/g以上で、細かいほど膨張を押えるこ
とがわかる。

また、水酸化アルミニウムの添加量が多いほど膨張を
押えられることがわかる。

なお、セメント中のR₂Oは0.5％であった。

また、水酸化アルミニウムはセメント100重量部に対
する重量部とし、モルタルに対し外割で添加した。

硅石は硫黄島産のオパール質硅石を、NaOHは特級試薬
を使用した。

実施例４セメント、水、砂、砕石及び減水剤の各単位量が各々
450、144、820、1,014及び6.75（kg/m³）で、Gmaxが15m
m、s/aが45％、空気量が2.0％、スランプ値が８±2cmの
コンクリート配合を用い、表−５のように、水酸化アル
ミニュウムと膨張材を併用し、Φ10×20cmのコンクリー
ト供試体を作成した。

実施例１と同様の養生方法で、翌日脱型した供試体
（養生１）と、蒸気養生しないで、室温で翌日まで養生
してから、型枠にいれたまま28日間標準養生した供試体
（養生２）とを、３％NaCl水溶液に浸漬し、材令３か月
で取り出し、供試体の中央部をΦ10×2cmに切断し、実
施例１と同様に塩素イオンの浸透量を求めた。その結果
を表−５に併記する。

〈使用材料〉水酸化アルミニュウム：ブレーン値7,000cm²/g 膨張材：小野田セメント（株）製商品名「小野田エク
スパン」〈発明の効果〉本発明のセメント混和材を用いると、常温及び常圧蒸
気養生条件下でも急速に反応するようになり、各種耐久
性が向上し、ブレーン値が大きいほど、また、添加量が
多いほど効果を発揮する。

さらに、本発明のセメント混和材は、前記各種耐久性
を向上させるばかりでなく、モルタルやコンクリート中
の硫酸イオンやカルシウムも固定するのでエフロレッセ
ンスの防止にも効果的である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブレーン値が3,500cm²/g以上である、水酸
化アルミニウムを主成分とするセメント混和材。