JPS6114162A - 水硬性セメント組成物およびセメント成型体の製造方法 - 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、セメント成型体を急速高温養生によって極め
て短時間（１〜３時間）で製造する方法およびそれに用
いる水硬性セメント組成物に関するものである。セメン
ト成型体としては、石綿セメント板、パルプセメント板
、木毛セメント板、木片セメント板、ＧＲＣ，セメント
瓦、モルタル板、テラゾーブロック、コンクリート板、
コンクリートバイル、ヒユーム管、Ｕ字溝、コンクリー
トブロック、テトラポット、コンクリート枕木、ＡＬＣ
等の土木、建築用のセメント、モルタル、コンクリート
製品があげられる。

〔従来の技術〕

製品により異なるが、従来、セメント成型体を製造する
には、ポルトランドセメント、水及び骨材を調合して混
練りし、型枠に受填後、常温（通常の気温）で２〜４時
間前養生する。ついで、水蒸気を用いて、１１〜ｂ 〜７０℃まで昇温し、該養生温度を４〜８時間保持した
後に蒸気を止め、６〜１２時間の自然冷却を持って脱型
している〔特開昭５５−２０２５２号、特開昭５７−２
２１５１号、特公昭５７−１７８７１号公報、日曹マス
ターピルダーズ■の技術資料Ｎ１１Ｌ−００１”蒸気養
生−ＡＣＩ５１７委員会報告”、１９６５年８月刊〕。

従来の方法では、セメント成型体の生産サイク　　　　
　　ヘルは１〜３サイクル／日である。生産時間を単に
短縮したのではコンクリートは十分に硬化しない。

また、従来の養生条件よりも、前養生時間を短縮し、昇
温速度及び養生温度を上昇上せると、セメント成型体に
は膨張、発泡及び亀裂が発生し、健全な製品が得られな
い。

かかる従来の蒸気養生法の成形サイクルが長いという欠
点を改良する目的で、普通ポルトランドセメントに早強
セメント、即ち、カルシウム了ルミネート、石灰と石膏
の混和物を５重ｉ％以上、必要により炭酸ソーダと有機
酸（例えばグルコン骨材を配合した水硬性セメント配合
物を、型枠に打設し、１〜２時間前養生後、高温高圧蒸
気養生（昇温温度８０℃／時間、１８０℃、１０気圧）
もしくは常圧蒸気養生（昇温温度４０℃／時間、６０℃
、１気圧）シ、次いで室温まで４〜５時間かけて冷却し
て脱型し、脱型直後の圧縮強度が８２〜９０Ｋｐ／’６
１の軽量セメント成型品を製造する方法が提案された（
特開昭５０−１１０４２０号公＠）。

この方法は、水硬性セメント配合物を型枠に打設後の昇
温速度を速めることにより、成形サイクルを短縮させる
ものであるが、依然として相当時間の前養生が必要であ
り、また、蒸気養生後、脱型する迄の放冷時間に５〜６
時間要するので、未だ成形サイクルの十分な短縮とけ言
えない。

本発明者等は、先に、セメント混和剤を種々検討し、前
養生の必要性の有無、蒸気養生後の放冷の必要性の有無
を検討したところ、特定の硫酸塩をセメント混和剤とし
て用いる場合は開放式型枠でも、前養生を必要とせず、
成型後直ちに昇温速＃′４０℃／時間以上、かつ、養生
温度８０℃以りの急速高温養生を行うことができ、これ
によって、養生時間１〜３時間で欠点のない健全なセメ
ント成型体が得られ、生産サイクルは１０サイクル／日
以上可能であることを見い出し、先に、水硬性セメント
に対して、リチウム、アルミニウム、カリウム、タリウ
ムの竺酸塩およびそれらの金属を含む硫酸複塩の１種ま
たは２種以上を０．１〜２０重ｔｓの割合で添加した水
硬性セメント配合物を成型後、高温養生することを特徴
とするセメント成型体の製造方法を出願した（特願昭５
８−１２５５７１号）。

〔発明が解決しようとしている問題点〕本発明はこの先
願において、型枠への打設が容易で、かつ、圧縮強度、
外観に優れるセメント成型体を与える水硬性セメント組
成物を見い出したもので、前記硫酸塩の他に、特定の他
の混和剤を併用することにより、水硬性セメント組成物
が打設作業に適した流動性を保つ時間を必要十分に長く
することを可能ならしめるものである。

〔発明の構成、問題点を解決するための手段〕本発明の
第１は、セメント１００重量部、細骨材θ重量部〜適量
、粗骨材０重量部〜適量、水適量および下記の組成割合
の混和剤２〜２０重量部（ａ）、アルミニウムの硫酸塩
またはアルミニウムの硫酸複塩の１種または２種以上の
硫酸塩１重量部 （１″Ｌ　オキシカルボン酸またはその塩０．０１〜０
．５重量部 （ｃ）、　　Ｎａ２Ｏ・Ｓｔｏｗ　および／またはシリ
カフニーム　　　　　　　　　　　　　　０．１〜５重
量部の割合で配合された水硬性セメント組成物を提供す
るものである。

本発明の第２は、セメント１００重量部、細骨材Ｏ重量
部〜適量、粗骨材０重量部〜適量、水適量および下記の
組成割合の混和剤２〜２０重量部重量）、アルミニウム
の硫酸塩またはアルミニウムの硫酸複塩の１種または２
種以上の硫酸塩１重量部 は　オキシカルボン酸またはその塩 ０．０１〜０．５重量部 （ｃｌ　　ＮａｇＯＨＳｉｏ２　および／またはシリカ
フニーム　　　　　　　　　　　　　　０．１〜５重量
部の割合で配合された水硬性セメント組成物を型枠に打
設し、これを８０〜１１０℃の温度で高温養生すること
を特徴とするセメント成型体の製造方法を提供するもの
である。

（ヤ、７））　　　　　　　　　　　　　　　へ“本発
明の実施において、水硬性セメントとしては、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、耐硫酸塩ポルトランドセメント
、白色ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセ
メント、フライアッシュセメント等が挙げられる。

（細骨材） 細骨材としては川砂、砕砂、砕砂、人工軽量砂等が挙げ
られ、これらはセメント１００Ｍ量部に対し、０重量部
〜適量、モルタル、コンクリート製品の場合にはｉｏｏ
〜３００重量部の割合重量部る。粗骨材としては川砂利
、砕石が一般であり、モルタル成型品を得る場合は配合
されていが、コンクリート成型品を製造する場合は２０
０〜４００重量部の割合で、また、細骨材率が２７〜４
５重量％となる割合で一般に利用される。水はセメント
の水和反応に必要な量であって、セメント配合物が型に
打設されやすい流動性を保つ骨、配合される。

（混和剤） 次にセメント混和剤成分について述べる。

（ａ）成分の硫酸塩としては、Ｍ、５ｊｐ、　；　Ｔｔ
、Ｇａの硫酸塩、これらの複塩、例えばＮＩ（４ＭＳ０
４等があげられる。これらの硫酸塩や硫酸複塩は、無水
物あるいけ有水物、例えばＡｔ２（８０４）８・　１４
〜１８ＨａＯのいずれの形でも使用でき、粉末状あるい
は水溶液としても使用できる。粉末状のときは、特に微
粉のもの、例えばＪ　Ｉ　Ｆ３篩で２００メツシユを通
過するものがよい。

次に、セメント配合物の流動性を改良する（ｂ）成分の
オキシカルボン酸またはその金属塩としては、グルコン
酸、クエン酸、酒石酸またはこれらのＮａｔＬｉ＋に＋
Ｓｒ＋Ｃａ塩等カアげらレル。％Ｋ、グルコン酸、クエ
ン酸、酒石酸またはこれらのＮａ塩、Ｋ塩は、コハク酸
、リンゴ酸、グリコール酸、乳酸もしくはこれらの金属
塩よし特にセメント組成物の流動性の改良効果が優れる
。

（ｃ）成分のＮａ　ｇＯ・Ｓｉｎｇ　、シリカフニーム
はセメント成型品の圧縮強度の向上、外観（平滑性）の
向上に寄与する。７９カフニームけ、シリコンやフェロ
シリコンを製練する過程で電気炉から排出されるフユー
ム（煙霧、極微細粒子）を捕集【−たもので、別名マイ
クロシリカと呼ばれるもので、比表面積が約２０万〜３
０万ａｌ／ｌであり、イ均粒径が約０．１μｍである。

このシリカフニームの主生産画はアメリカ、ソ連、ノル
ウェー、日本等であり、例えばノルウェー産のものの化
学成分は下記の様である。

５ｉ０２９０．０〜９６．０係、Ａｔ２０８ｏ、３〜３
．０チＦｅａｒｓ　　　０．２〜０．８％　、Ｍｇ０　
０’、５〜１．５％ＣａＯＯ，１〜０．５％　、Ｎａ２
Ｏ０，２〜Ｑ、７　％＆０　　　０．４〜１．０％　　
、ＣＯ，５〜２，７チＳ　　　　０．１〜０．４チ　、
ＬＯＩ　　０．７〜２．８チまた、Ｎａ２ｏ　−５ｉＱ
２は、ＪＩＳ規格の篩２００メツシュ通過のものが用い
られる。

シリカ系の化合物としては、Ｎａ２Ｏ−５１０ｇ　、シ
リカフニームの他に、ＡｔｚＯｌｌ・３ＳｉＯ２、Ｚｒ
５１０４やセメントの充填剤として用いられているケイ
ソウ土、ベントナイト、粒径３〜４μの５ｉ０２・ｎ　
ＨｓＯ。

粒径１０〜２０μの５ｉｎｓ等が知られているが、心２
０・８１０ｇ　、シリカフニームと比較し、圧縮強度の
改良効果が劣る。特に粒径の大きいＳｉＯ２・ｎｅｏ　
、ＳｉＯ２は圧縮強度や外観を損わせる。

混和剤の配合組成は、（ａ）成分の硫酸塩１重量部に対
し、（ト）成分のオキシカルボン酸またはその塩が０．
０１〜０．５重量部、（ｃ）成分のＮａ２Ｏ・ＳｉＯ２
またはシリカフニームを帆１〜５重量部の割合で用いる
。また、混和剤は、セメン）１（１０重量部に対し、２
〜２０重量部、好ましくは３〜１０重量部重量合で用い
る。混和剤の多量の使用は得られるセメント成型品の機
械的強度を低下させるので好ましくない、 これら混和剤の他に、セメント組成物に樹脂充填剤、顔
料、減水剤、空気連行剤（ＡＥ剤）、増粘剤等を必要に
より配合できる。

ＡＥ剤は従来コンクリートの空気量を増加させるので、
これまで高温養生には好ましくないと考えられていた力
５、本発明の前記特定の硫酸塩や硫酸複塩と併用すると
きには、セメント成型体の表面及び内部組織に発泡や膨
張が見られず、良好な表面性状及び組織構造が得られた
。これは、養生初期の段階で骨格が形成され、該骨格が
膨張抑制方向に働くので、ＡＥ剤で連行された空気の熱
膨張が生じないものと推測される。いずれにせよ、本発
明方法では、ＡＥ剤を膨張現象の恐れなく使用でき、Ａ
Ｅ剤本来の作用効果を充分に発揮させることができるの
で、耐凍結融解性を向上させることができる。

（セメント成型体の製造） 本発明の水硬性セメント組成物は、常温養生で硬化させ
ても、高速遠心成型してセメント成型体を製造してもよ
いが、成型サイクルの面からは、８０℃以上の温度で急
速高温養生して成型する方法が好ましい。

即ち、水硬性セメントと、特定の硫酸塩や硫酸複塩、オ
キシカルボン酸塩、シリカフニームまたｔｉｔ　Ｎａ２
０・ＳｉＯ＋に水及び骨材（砂等の細骨材と砂利や砕石
等の粗骨材の一方又は双方）、更に必要により他の促進
剤、遅延剤、減水剤等の混和剤を添加して混練りし、型
枠に投入充填（打設）し、次いで４０℃／時間以上で８
０℃以上に昇温し、この水硬性セメント配合物を１〜３
時間、大気圧下に８０℃以上の温度で急速高温養生する
。

打設後、常温で前置時間（前養生）を取ってもよいが、
セメント成型体の生産サイクルを増すため、打設終了後
前養生なしに直ちに急速な昇温か行われる。昇温速度は
４０℃／時間以上、好ましくは６０〜ｂ 度範囲では得られるセメント成型品に何等の悪影響も生
じない。養生温度は８０℃以上の高温、好ましくけ９０
〜１１０℃の高温を１５〜６０分間　　。

保持すればよい。１００℃を越える高温養生を行うとき
け、気密性のある養生装置が必要である。

例えば成型体をシートで包み、加圧されたスチームを通
気すれば１００℃を越える高温養生ができる。

高温養生のための加熱媒体としては、一般の蒸気養生に
用いられている高温加圧水蒸気が適している。その他の
加熱養生方法、例えば電気養生、電熱養生、高周波養生
や加熱空気養生、赤外線加熱養生も何等の支障なく使用
できる。

セメント成型体は上記の高温養生後、直ちに脱型され、
全ての製造工程が終了する。養生の熱効率を上げるため
には、多少（１０分〜２時間）の自然放冷（シーキング
）を行えば効果的である。

このように【７て、養生時間１〜３時間で得られたセメ
ント成型体（セメント、モルタルあるいはコンクリート
製品）は製品の表面および内部組織に膨張、発泡、亀裂
等の欠点がなく、盛装十分な脱型強度（１００〜２ｏｏ
Ｋｆ／＋ｎ）があり、脱型後の強度の増進も通常の蒸気
養生製品と同等である。

本発明の実施において、（ａ）成分の硫酸塩や硫酸複塩
が、水硬性セメント配合物の急速高温養生において、該
セメント配合物の膨張、発泡、亀裂を抑止して硬化を促
進する作用をなしているものと思われる。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、水硬性セメント配合物の流動性
が優れるので型枠への打設が容易であり、また極めて短
時間に脱型直後の圧縮強度とじてｔｓｏＫｙ／−以上が
得られ、表面が平滑なセメント成型品を大気圧下で開放
式型枠を用いて製造できる利点を有する。また、本発明
法では従来の高温高圧養生法のように大きな蒸気圧を隔
室内に確保する必要がないので、養生用設備に格別の圧
力保持手段を付する必要が全くなく、従来の常圧蒸気養
生設備をそのまま使用することができる。型枠も設備及
び運転コストの高い閉鎖式型枠を使用する必要がなく、
通常の開放式型枠をそのまま使用することができる。

即ち、本発明によれば、急速高温養生を膨張現象の危惧
なく安全に行なえるので、早期強度発現や養生時間の短
縮、生産サイクルの増大という課題を、型枠や養生用装
置の設備費や運転コストの過大な増大を招かずに容易に
達成でべろのでありまた、成型体自体の品質面において
も、比較的大１い細孔半径における細孔容積を少なくし
たり、耐凍結融解性を向上させたり、中性化を抑制する
　　　　　　　　〜等の改善効果があるのである。

次に、混和剤の種類、添加量、養生温度を種々変更して
、水硬性セメント配合物を蒸気養生した本発明の実施例
並びに比較例を、第１表乃至第５表に整理して示す。

実施例１ 普通ポルトランドセメント１００重号部、標準砂２００
重量部、水４５重量蔀に表１に示す混和剤を同表に示す
割合で配合してセメント配合物を調製した。

セメント配合物のフロー値が１１０＋ｗ以上であるうち
にこれらセメント配合物を開放式鋼製型枠内に充填し、
振動を型枠に与えて脱泡後、３０℃より１００℃まで１
時間かけて昇温を行ない、１００℃で蒸気養生を６０分
行なった後、蒸気を止め、直にセメント成型品を脱型し
、その圧縮強度（ＪＩＳ　　Ｒ５２０１−１９７７）及
び外観を調べた。外観の判定は、成型体全体について膨
張、発泡、亀裂の有無、大小、数を肉眼観察して行なっ
た。

外観：優れる一完全硬化。

なお、用いたノルウェー等のシリカフニームの組成は、
次のとおりである。

Ｓｉｏ２　　８９．０６％、ＣａＯ０，２９％Ｆｅ２ｕ
ｇ　　　１．８９％、Ａ／、２０８　０−７７　％に２
０　　　　’０．６７　ｆｙ、Ｎａ２Ｏ５Ｏ，４１％Ｃ
１，３チ、Ｓ　　　Ｏ，１４チ 灼熱　　　２．６０チ （以下余白） 屁赦例 ツルーウェー産シリカフニームの代りに表２に示すシリ
カ系化合物を用いる他は、実施例１の向３と同様にして
同表に示す物性のセメント成型体を得た。

なお、組成は次の様である。

ポルトランドセメント１００重量部 標準砂　　　　　２００１ 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４５
　１Ｍｚ（ＳＯ４）ｓ・１８Ｈ２０（２００メツシュ篩
通過）　４　〃グルコン酸ナトリウム　　　　　　　　
　　　　　０：２Ｉシリ力系化合物　　　　　　　　　
　　　　２　′　・表２ 実施例２　　　　　　一 実施例１のＮｎ４において、Ｍ、、２（Ｓｏ４１８・１
８　Ｈ２Ｏの配合！４重量部を下表のように変更する他
は同様にして下記物性のセメント成型体を得た、表３ 実施例３ 実施例１のＮｎ４において、シリカフニームの配合量２
重量部を下表のように変更する他は同様にして下記物性
の外観の平滑なセメント成型体を得た。

表４ 実施例４ 普通ポルトランドセメント１８に４Ｉ、川砂３３Ｋｆ１
砂利６１〜、水６．８に９に、Ａｔ２（■・４）８・１
８Ｈ２００，７２Ｋｇ、酒石酸水素カリウム０．０３６
Ｋｉ！およびツルーウェー産シリカフニーム０．３６に
りを配合したセメント配合物を調製し、混線後、１５分
で開放鋼製型枠内に打設し、６０℃／時間で昇温速度で
９５℃迄昇温後、同温度で６０分、蒸気養生し、蒸気を
止めた。

ついで、１５分、放冷後１、直にコンクリート成型品を
脱型し、圧縮強度（脱型直後）が１７８に４／ｄの外観
の優れたコンクリート成型品を得た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、セメント１００重量部、細骨材０重量部〜適量、
   粗骨材０重量部〜適量、水適量および下記の組成割合の
   混和剤２〜２０重量部 （ａ）、アルミニウムの硫酸塩またはアルミニウムの硫
   酸複塩の１種または２種以上の硫酸塩 　　　　　　　　　　　　　　　１重量部 （ｂ）、オキシカルボン酸またはその塩 　　　　　　　　０．０１〜０．５重量部 （ｃ）、Ｎａ＿２Ｏ・ＳｉＯ＿２および／またはシリカ
   フユーム 　　　　　　　　　　０．１〜５重量部 の割合で配合された水硬性セメント組成物。 ２）、セメント１００重量部、細骨材０重量部〜適量、
   粗骨材０重量部〜適量、水適量および下記の組成割合の
   混和剤２〜２０重量部 （ａ）、アルミニウムの硫酸塩またはアルミニウムの硫
   酸複塩の１種または２種以上の硫酸塩 　　　　　　　　　　　　　　　１重量部 （ｂ）、オキシカルボン酸またはその塩 　　　　　　　　　０．０１〜０．５重量部 （ｃ）、Ｎａ＿２Ｏ・ＳｉＯ＿２および／またはシリカ
   フユーム 　　　　　　　　　　０．１〜５重量部 の割合で配合された水硬性セメント組成物を型枠に打設
   し、これを８０〜１１０℃の温度で高温養生することを
   特徴とするセメント成型体の製造方法。 ３）、水硬性セメント組成物を型枠に打設した後、８０
   〜１１０℃の養生温度に致らしめる昇温速度が４０℃／
   時間以上であることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のセメント成型体の製造方法。 ４）、硫酸塩が硫酸アルミニウムの水和物であることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載のセメント成型体
   の製造方法。 ５）、オキシカルボン酸またはその塩が、グルコン酸、
   酒石酸、クエン酸またはこれら酸のアルカリ金属塩であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のセメン
   ト成型体の製造方法。 ６）、水硬性セメント組成物を型枠に充填後、前養生な
   しで８０〜１１０℃の高温養生を行うことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載のセメント成型体の製造方法
   。 ７）、セメント１００重量部に対する細骨材の配合割合
   が１００〜３００重量部で、粗骨材の配合割合が２００
   〜４００重量部であることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載のセメント成型体の製造方法。