JPH11147750A

JPH11147750A - セメント組成物

Info

Publication number: JPH11147750A
Application number: JP30871197A
Authority: JP
Inventors: Etsuro Asakura; 悦郎朝倉; Kazuhiko Onishi; 一彦大西; Hirohide Chiba; 博英千葉
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 1999-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】水和発熱量が少なくひび割れの問題が軽減さ
れ、また、材料の分離抵抗性に優れた、高流動性，高強
度用セメント組成物を提供する。【解決手段】ポルトランドセメント３６〜８０重量
部、シリカフューム１〜５重量部及び石灰石微粉末１５
〜６０重量部を合計で１００重量部となるように含んで
なるセメント組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水和発熱量が少な
くひび割れの問題が軽減され、また、材料の分離抵抗性
に優れた、高流動性，高強度コンクリート用セメント組
成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】高強度なコンクリートを得るためには、
高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤（以下、この２種を併
せて「高性能減水剤」ということがある。）を用い、混
練物を密実に成形できる範囲において、水セメント比を
できるだけ小さくすることが最も効果的で一般的な方法
である。しかし、水セメント比を小さくすれば、混練物
の粘性が増加するため、流動性及び施工性が悪いコンク
リートになり、さらに、水セメント比を小さくすれば、
もはや流動性がないコンクリートとなり通常の流し込み
や締固めでは成形できないコンクリートとなる。

【０００３】これを解決する手段として、シリカフュー
ムを混和材として用いる方法がある。シリカフュームは
金属シリコンやフェロシリコン製造時にでる副産物で、
ＢＥＴ比表面積２０ｍ²／ｇ程度、平均粒径０．１μｍ
程度の球状で超微粒なシリカである。シリカフュームと
高性能減水剤を併用することにより、コンクリートの粘
性が低減し、流動性を向上できるため、より低水セメン
ト比でのコンクリートの製造が可能となる。

【０００４】このシリカフュームの作用は、その球形状
に由来するボールベアリング効果によるとされている。
さらに、シリカフュームはセメント粒子より微粉末であ
るためセメント粒子間を充填し硬化体組織を緻密化する
作用、およびポゾラン反応により硬化体の強度を増大さ
せる効果を持つとされている。

【０００５】このシリカフュームによる流動性の向上効
果および強度の増大効果は水セメント比が小さいときに
顕著である。そのため、圧縮強度６０Ｎ／ｍｍ²程度以
上の低水セメント比の高強度コンクリートにおいて、流
動性を付与する技術として、シリカフュームを混和材と
して用い、高性能減水剤を添加する方法が、コンクリー
トを高強度化する方法として、最も一般的で効果的な方
法とされている。

【０００６】しかしながら、この方法では、次のような
問題がある。

【０００７】シリカフュームの分散シリカフュームは超微粒子であるため、通常、凝集した
状態にある。顆粒状シリカフュームはもちろん、粉体状
シリカフュームも一見、凝集の程度は小さいように見え
るが、超微粒子の凝集体である。これらの凝集したシリ
カフュームを十分にコンクリート中に分散させなけれ
ば、流動性の向上や強度の向上作用を効果的に引き出す
ことはできない。

【０００８】混練性従来のポルトランドセメントにシリカフュームを添加す
る方法は、ミキサでの混練性が悪いという問題がある。
特に、シリカフュームおよび高性能減水剤が混練物中に
分散されるまでの、混練初期のミキサの負荷が極めて大
きい。したがって、ミキサでの混練において、１回の混
練量を、ミキサの容量よりかなり減らさなければ混練が
できず、しかも、凝集したシリカフュームをほぐし、十
分均質にコンクリート中に分散させるために混練時間を
長くする、高性能減水剤の添加量を多くするなどの対処
が必要である。

【０００９】流動性および粘性高性能減水剤の使用だけでは得られない流動性の向上
が、シリカフュームを用いることによって得られるもの
の、シリカフュームを添加した高強度コンクリートは粘
性が大きく、ポンプ圧送性や施工性を確保するためにス
ランプフロー４０ｃｍ程度以上の高流動性としなければ
ならない。このことからも、高性能減水剤の添加量を多
くしなければならない。また、スランプフロー４０ｃｍ
以上としても、一般的な強度のコンクリートに比べれ
ば、まだ粘性が大きく、ポンプ圧送性や施工性の向上の
ため、より粘性が低いコンクリートが要望されている。
そのため、従来技術としてフライアッシュや高炉スラグ
微粉末を混和材として用いて、粘性の低下、ポンプ圧送
性および施工性の向上をはかっている例があるが、凝結
が遅延する、強度発現が低下するという問題がある。

【００１０】凝結遅延コンクリートを低水セメント比とし、かつ流動性がある
ものとするためには、強力な粉体粒子の分散作用を持つ
高性能減水剤を添加しなければならない。しかし、高性
能減水剤は強力な分散作用と同時に強力な凝結遅延作用
を併せ持つ。その結果として、コンクリートの凝結が大
きく遅延する。しかも低水セメント比になるほど、流動
性を得るための高性能減水剤の使用量が増加するため、
凝結遅延が大きくなる。凝結遅延が大きくなれば、型枠
への荷重負担が長時間にわたる、コンクリートの沈下が
大きくなるなどの影響で、コンクリートにひびわれなど
の欠陥が発生しやすくなるという問題を生じる。また、
次の施工工程へ支障をきたすなどの問題を生じる。

【００１１】製造コストコンクリートの混練性が悪く、ミキサにおける混練量を
少なく、かつ長時間の混練を実施しなければならない、
また高価な高性能減水剤を多量に添加する必要があるた
め、コンクリートの生産性が低下しコンクリートの供給
能力が低下するとともに製造コストが高くなるという問
題を生じる。

【００１２】シリカフュームの添加方法シリカフュームには粉体状、顆粒状およびスラリー状の
３形態がある。スラリー状シリカフュームは、シリカフ
ュームが沈澱分離しやすく、濃度管理が難しい、また、
冬期に凍結する恐れがあるという問題がある。さらに、
高強度コンクリートへ適用する場合、単位セメント量が
多く、単位水量がそれに比して少ないため、スラリー状
シリカフュームは高濃度とならざるをえないが、その結
果、粘性が強いスラリーとなり、コンクリートプラント
へ適用するには実用的ではない。したがって、実用に供
されているシリカフュームは、粉体状か顆粒状のシリカ
フュームである。従来技術の粉体状シリカフュームまた
は顆粒量シリカフュームの添加は、コンクリートミキサ
に、バッチごとに他のコンクリート材料とともに投入す
る方法で行われている。顆粒状シリカフュームは従来の
セメント、混和材の輸送および計量装置を用いることが
できるが、粉体状シリカフュームに比べ、顆粒であるが
ため分散性に劣り、コンクリートの流動性や強度性状の
向上効果が劣る。粉体状シリカフュームは、顆粒状に比
べ流動性および強度性状の向上効果が優れるが、超微粉
末であるためハンドリングが悪く、コンクリート製造プ
ラントに既存の搬送及び計量装置をそのまま用いること
ができない。そのため、コンクリートミキサに人力で投
入するか、特殊な搬送及び計量装置を新たに設置する必
要がある。

【００１３】本出願人は、このような問題を解決するも
のとして、ポルトランドセメント５０〜９２重量部、シ
リカフューム５〜２５重量部及び石灰石微粉末３〜２５
重量部を合計で１００重量部となるように含んでなるセ
メント組成物を提案した（特開平８−２６７９３号公
報）。

【００１４】このようなポルトランドセメント５０〜９
２重量部と、シリカフューム５〜２５重量部と、特定粒
度分布を有する石灰石微粉末３〜２５重量部からなるセ
メント組成物を結合材として用いることにより、従来技
術によるポルトランドセメントにシリカフュームを添加
する方法に比べ流動性が向上し、一定のコンクリートの
流動性を得るために必要な高性能減水剤の量を低減でき
る。また、コンクリートの練混ぜに際し、材料が均質に
混練され流動状態になるまでの時間が短縮する効果、さ
らに、ミキサにかかる負荷を低減できるという効果が奏
される。

【００１５】したがって、ポルトランドセメントにシリ
カフュームを添加する従来の技術に比べ、同一の流動性
を得るために必要な高性能減水剤の添加量が少なくで
き、コスト的に有利になる。また、混練時の流動化が早
く、ミキサへの負荷が少なくできるため、一回の混練量
の増加や混練時間が短縮ができるため生産性が向上し、
工業的に有利になる。

【００１６】また、従来、シリカフュームをミキサに別
添加するには特殊な設備を要したが、このようにシリカ
フュームを混合したセメント組成物とすれば、既存のコ
ンクリートプラント設備で済み、特殊な設備を要しない
という効果も有する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】特開平８−２６７９３
号公報記載のセメント組成物によれば、高流動性の高強
度セメント組成物が提供されるが、なお更に、次のよう
な欠点があった。（ｉ）セメント量が多いため水和発熱量が多く、温度
ひび割れの可能性がある。（ii）流動性に優れるが、粘性が小さいため、スラン
プフロー値を大きくとると、粘性が過度に小さくなっ
て、材料が分離し易くなる。

【００１８】本発明はこの特開平８−２６７９３号公報
記載のセメント組成物の問題を解決し、水和発熱量が少
なくひび割れの問題が軽減され、また、材料の分離抵抗
性に優れた、高流動性，高強度用セメント組成物を提供
することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明のセメント組成物
は、ポルトランドセメント３６〜８０重量部、シリカフ
ューム１〜５重量部及び石灰石微粉末１５〜６０重量部
を合計で１００重量部となるように含んでなることを特
徴とする。

【００２０】本発明のセメント組成物は、ポルトランド
セメントの割合が３６〜８０重量部と比較的少ないた
め、水和発熱量を低減してひび割れの発生を防止するこ
とができる。

【００２１】また、粘性低下作用を有するシリカフュー
ムの割合が１〜５重量部と少ないため、粘性が過度に小
さくなることはなく、スランプフロー値を大きくした場
合の材料の分離抵抗性が改善されている。

【００２２】本発明において、石灰石微粉末としては、
比表面積２５００ｃｍ²／ｇ〜１２０００ｃｍ²／ｇの
ものが好ましく、このような石灰石微粉末であれば、シ
リカフューム添加セメントの流動性向上効果及び混練性
向上効果がより一層顕著に発現される。

【００２３】また、本発明のセメント組成物はポルトラ
ンドセメントとシリカフュームと石灰石微粉末の合計１
００重量部に対して、更に増粘剤として水溶性高分子粉
体を０．０１〜０．４重量部含有していても良く、これ
により、より一層材料の分離抵抗性を高めることができ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００２５】本発明において、ポルトランドセメントと
しては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランド
セメント、中庸熱ポルトランドセメントなどを用いるこ
とができる。

【００２６】また、石灰石微粉末としては、比表面積２
５００〜１２０００ｃｍ²／ｇのものが好ましい。

【００２７】本発明のセメント組成物を製造するには、
次のような方法を採用するのが好適である。

【００２８】（ａ）セメントクリンカ等を粉砕仕上げ
するミルに粉体状又は顆粒状のシリカフュームを投入
し、セメントクリンカ等の粉砕と同時に、シリカフュー
ムを分散させ、ついでミルによる粉砕仕上げ後に、石灰
石微粉末を添加する。（ｂ）仕上げミルで粉砕仕上げしたポルトランドセメ
ントに、粉体状または顆粒状のシリカフュームと、石灰
石微粉末を混合器を用いて混合する。（ｃ）セメントクリンカ等を粉砕仕上げするミルに粉
体状または顆粒状のシリカフュームおよび石灰石砕石を
投入し、セメントクリンカ等の粉砕と同時に、シリカフ
ュームの分散および石灰石の粉砕調整を行う。（ｄ）セメントクリンカ等を粉砕仕上げするミルに石
灰石砕石を投入し、セメントクリンカ等の粉砕と同時に
石灰石の粉砕調整を行い、ついで仕上げミルでの粉砕調
整後に、シリカフュームを混合器を用いて混合する。

【００２９】本発明のセメント組成物において、ポルト
ランドセメントの配合量が３６重量部よりも少ないと高
強度発現性に劣るものとなり、８０重量部よりも多いと
シリカフュームおよび石灰石微粉末の割合が少なくなる
がため、本発明の特徴である高強度、高流動で混練性が
良好でかつ大きな凝結遅延がないセメント組成物が得ら
れず、また、セメント配合量が多いことから水和発熱量
が多くなって、ひび割れの問題が生じる。ポルトランド
セメントの特に好適な配合量は４０〜７０重量部であ
る。

【００３０】シリカフュームが１重量部よりも少ない
と、シリカフュームによる強度および流動性向上効果が
得られず、５重量部より多いと、粘性が小さくなって、
材料の分離抵抗性が損なわれる。シリカフュームの特に
好適な配合量は２〜４重量部である。

【００３１】石灰石微粉末の配合量が１５重量部よりも
少ないと、材料の分離抵抗性に優れ、高強度、高流動性
で混練性が良好でかつ大きな凝結遅延がないセメント組
成物が得られない。石灰石微粉末が６０重量部よりも多
いと、強度発現性に劣るものとなる。石灰石微粉末の特
に好適な配合量は２０〜５０重量部である。

【００３２】本発明においてはまた、ポルトランドセメ
ント、シリカフューム及び石灰石微粉末の合計１００重
量部に対して増粘剤として水溶性高分子粉体を０．０１
〜０．４重量部添加しても良く、これにより粘性を高め
て、より一層材料の分離抵抗性を改善することができ
る。この場合、水溶性高分子粉体の添加量が０．０１重
量部未満では添加効果が得られず、０．４重量部を超え
ると粘性が高くなりすぎ好ましくない。この水溶性高分
子粉体としては、一般的なコンクリート用増粘剤として
用いられている。アクリル系又はセルロース系粉体を用
いることができる。

【００３３】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。なお、以下の実施例及び比較例で
用いた材料は次の通りである。

【００３４】Ｎ：普通ポルトランドセメント密度
３．１６ｇ／ｃｍ³，比表面積３２５０ｃｍ²／ｇＨ：早強ポルトランドセメント密度３．１４ｇ／ｃ
ｍ³，比表面積４４００ｃｍ²／ｇＳＦ：シリカフューム比重２．３，ＢＥＴ比表面積
２０ｍ²／ｇＬｆ：石灰石微粉末比重２．７，比表面積５５００
ｃｍ²／ｇ細骨材：木更津産山砂表乾比重２．６３，吸水率１．
７７％粗骨材：八王子産砕石表乾比重２．６８，吸水率０．
８３％，最大寸法２０ｍｍ高性能ＡＥ減水剤：ポリカルボン酸系水溶性高分子粉体：アクリル系混練水：水道水実施例１〜７，比較例１，２表１に示す材料配合にて、Ｗ（水）/{ (Ｎ又はＨ）＋Ｓ
Ｆ＋Ｌｆ} ×１００＝３０％（重量割合），Ｗ（単位水
量）＝１６５ｋｇ／ｍ³，粗骨材量（単位量）＝９３８
ｋｇ／ｍ³，スランプフロー値＝６５±５ｃｍ，空気量
＝２±１％で、強制練りパン型ミキサ（容量５０リット
ル）を用いて混練した。混練はモルタル先練りで行い、
モルタル先練り１分、粗骨材投入後、さらに２分の混練
を行った。

【００３５】得られたコンクリートについて、次の項目
について評価を行い、結果を表１に示した。

【００３６】（１）コンクリートの粘性の評価スランプフロー５０ｃｍに達するまでに要する時間Ｔ₅₀
で評価した。このＴ₅₀が大きい程粘性が高く、材料が分
離しにくい。

【００３７】（２）水和発熱量の評価直径２０ｃｍ，高さ２０ｃｍの円柱ブロックに成形し、
断熱材（発泡スチロール）で外表面を覆った状態で中心
温度を測定し、最高温度で評価した。この温度が高い
程、水和発熱によりひび割れが生じ易い。

【００３８】（３）強度の評価コンクリートの混練後、φ１０×２０ｃｍの鋼製型枠に
流し込み、軽く木製ハンマーにて型枠をたたき、締固め
を行った。材齢１日において脱型し、以後、試験材齢ま
で２０℃の水中にて養生を行った。圧縮強度試験に際
し、載荷面は研磨仕上げを行い、荷重載荷速度は、ＪＩ
ＳＡ１１０８コンクリートの圧縮強度試験方法に従
って行った。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【発明の効果】以上の通り、本発明のセメント組成物に
よると、ポルトランドセメント、シリカフューム及び石
灰石微粉末を含む高強度・高流動性コンクリートにおい
て、水和発熱量のより一層の低減と高スランプフロー値
における材料の分離抵抗性の改善が図れ、工業的に有利
に高品質・高強度・高流動性コンクリートを製造でき
る。

【００４１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０４Ｂ 103:32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポルトランドセメント３６〜８０重量
部、シリカフューム１〜５重量部及び石灰石微粉末１５
〜６０重量部を合計で１００重量部となるように含んで
なるセメント組成物。
【請求項２】請求項１において、更に水溶性高分子粉
体０．０１〜０．４重量部を含有することを特徴とする
セメント組成物。