(57)【要約】【課題】膨張材や収縮低減剤の添加量が少なくても、コンクリートの収縮量を少なくすることができるセメント添加材及びセメント組成物を提供する。【解決手段】(Ａ)含水状態の珪質頁岩粉末及び珪藻土粉末から選ばれる１種以上の鉱物粉末と、（Ｂ）膨張材及び／又は収縮低減剤を含むセメント添加材であって、前記鉱物粉末の含水率が5〜40質量％である添加材。  セメントと、上記セメント添加材とからなるセメント組成物。  上記鉱物粉末の平均粒径は0.5〜30μｍが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
(Ａ)含水状態の珪質頁岩粉末及び珪藻土粉末から選ばれる１種以上の鉱物粉末と、（Ｂ）膨張材及び／又は収縮低減剤を含むセメント添加材であって、
前記鉱物粉末の含水率が5〜40質量％であることを特徴とするセメント添加材。
【請求項２】
鉱物粉末の平均粒径が0.5〜30μｍである請求項１記載のセメント添加材。
【請求項３】
セメントと、請求項１又は２記載のセメント添加材とからなるセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膨張材や収縮低減剤の添加量が少なくても、コンクリートの収縮量を少なくすることができるセメント添加材及びセメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、コンクリートの性能を改善するために、コンクリート中の水やセメントの量を多くすることが行われている。例えば、コンクリートの作業性を改善するために水量を多くしたり、コンクリートを高強度化するためにセメントの量を多くして水セメント比を小さくすることが行われている。このようなコンクリートでは、自己収縮や乾燥収縮が大きくなるため、収縮量を少なくするために膨張材や収縮低減剤が用いられてきた（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３５３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、コンクリートの収縮量を少なくするためには、膨張材や収縮低減剤の添加量が多くなるため、コンクリートの流動性の経時低下が大きくなる、凝結遅延が生じる、強度発現性が低下する等の問題が生じることがある。また、コンクリートのコストが高くなるという問題もある。
【０００５】
このような実情に鑑みて、本発明は、膨張材や収縮低減剤の添加量が少なくても、コンクリートの収縮量を少なくすることができるセメント添加材及びセメント組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、斯かる実情に鑑み、鋭意検討した結果、特定の鉱物粉末と、膨張材及び／又は収縮低減剤を組み合わせることにより、膨張材や収縮低減剤の添加量を少なくできることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、(A)含水状態の珪質頁岩粉末及び珪藻土粉末から選ばれる１種以上の鉱物粉末と、(B)膨張材及び／又は収縮低減剤を含むセメント添加材であって、前記鉱物粉末の含水率が5〜40質量％であることを特徴とするセメント添加材、を提供するものである。
また、本発明は、セメントと、当該セメント添加材とからなるセメント組成物、を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のセメント添加材を用いれば、膨張材や収縮低減剤の添加量が少なくても、コンクリートの収縮量を少なくすることができる。また、コンクリートの流動性の経時低下も小さく、凝結遅延や強度発現性の低下等の問題も生じ難い。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のセメント添加材及びセメント組成物について説明する。なお、本発明においてコンクリートとはモルタルを含む意味である。
本発明のセメント添加材は、含水状態の珪質頁岩粉末及び珪藻土粉末から選ばれる１種以上の鉱物粉末を含むものである。前記特定の鉱物粉末を含むことにより、膨張材や収縮低減剤の添加量が少なくても、コンクリートの収縮量を少なくすることができる。
ここで、珪質頁岩は、珪藻プランクトンの遺骸が堆積して形成された珪藻土が地圧と地熱の影響による地質的変化を受けて出来た頁岩状の岩石であり、多孔質構造をもち比表面積と細孔容量が一般珪藻土と比較して数倍以上あるものである。珪藻土は、藻類が海底や湖底に長年にわたって沈積し、体内の原形質が分解し、珪酸を主体にした遺殻からなる堆積岩をいう。
上記鉱物粉末の含水率は5〜40質量％である。含水率が5質量％未満では、コンクリートの収縮量を少なくできる効果が低下する。含水率が40質量％を超えると、コンクリートの強度発現性等が低下することがある。鉱物粉末の含水率は、コンクリートの収縮量を少なくできる効果や強度発現性等から、10〜35質量％が好ましく、15〜30質量％がより好ましい。
【００１０】
本発明において、鉱物粉末の平均粒径は0.5〜30μｍであることが好ましい。平均粒径が0.5μｍ未満の鉱物粉末は製造が困難である。平均粒径が30μｍを超えるとコンクリートの収縮量を少なくできる効果が低下したり、コンクリートの初期強度等が低下する。鉱物粉末の平均粒径は、製造の手間、コンクリートの収縮量を少なくできる効果や強度発現性等から、2〜20μｍがより好ましく、3〜15μｍが特に好ましい。
【００１１】
上記鉱物粉末は、従来用いられている粉砕装置を用いて粉砕して製造することができる。粉砕装置は、ボールミル、媒体攪拌型のタワーミル、アトライターミル、碾臼型のロールミル、ロッシェミル、竪型ミル、気流粉砕型のジェットミル等が用いられる。珪質頁岩や珪藻土を粉砕処理する際に発生するダストも本発明のセメント添加材として使用することができる。粉砕形式は、乾式でも湿式でも良いが、より微粉砕をおこなうには、湿式が有利なこともある。
【００１２】
鉱物粉末の平均粒径は、例えば、日機装社製９３２０−Ｘ１００（粒度分布測定装置）を用いて測定することができる。測定に際しては、100mlビーカー内に収容した分散媒エタノール20mlに対して試料0.06gを加えるものとし、アズワン社製の超音波洗浄機（ＶＳ−１００  周波数50kHz）を用いて3分間超音波分散後に測定を行う。測定は、試料の屈折率が1.46の条件で行うものとする。
【００１３】
本発明においては、鉱物粉末のSiO2含有率は65質量％以上であることが好ましい。SiO2含有率が65質量％未満では、コンクリートの強度発現性等が低下することがある。鉱物粉末のSiO2含有率は、入手の容易性、コンクリートの強度発現性等から、70〜95質量％がより好ましく、75〜90質量％が特に好ましい。
また、本発明においては、鉱物粉末のＢＥＴ比表面積が50m2/g以上であることが好ましい。ＢＥＴ比表面積が50m2/g未満では、コンクリートの収縮量を少なくできる効果が低下することがある。鉱物粉末のＢＥＴ比表面積は、コンクリートの流動性や収縮量低減効果等から、100〜150m2/gが好ましく、120〜140m2/gが特に好ましい。
なお、本発明において、鉱物粉末の平均粒径及びＢＥＴ比表面積の値は、絶乾状態の鉱物粉末を測定した場合の値である。
【００１４】
本発明のセメント添加材は、上記鉱物粉末とともに、膨張材及び／又は収縮低減剤を含むものである。膨張材としては、カルシウムサルホアルミネート系膨張材、石灰系膨張材等が挙げられ、市販品としては、例えば、太平洋マテリアル株式会社製「エクスパン」、「Ｎ-ＥＸ」、「ジプカル」、電気化学工業株式会社製「デンカＣＳＡ」等が挙げられる。膨張材の粉末度は、ブレーン比表面積で2000cm2/g以上が好ましい。膨張材のブレーン比表面積が2000cm2/g未満では、コンクリートの収縮量を少なくする効果が小さくなる。膨張材の粉末度は、コストや、コンクリートの作業性、収縮量の低減の観点から、2500〜8000cm2/gがより好ましい。
【００１５】
収縮低減剤は、水に溶解してその表面張力を低下する作用を持つものであり、例えば、低級アルコールアルキレンオキサイド付加物系、アルコール系、グリコールエーテル・アミノアルコール誘導体系、ポリエーテル系、及び低分子量アルキレンオキシド共重合体系等が挙げられ、市販品としては、例えば、電気化学工業株式会社製「エスケーガード」、エフ・ピー・ケー株式会社製「ヒビガード」、竹本油脂株式会社製「ヒビダン」、太平洋マテリアル株式会社製「テトラガード」等が挙げられる。
【００１６】
本発明のセメント組成物は、セメントと、上記セメント添加材とからなるものである。
セメントとしては、普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、並びに、石灰石粉末を混合した石灰石フィラーセメントやシリカフュームを混合したセメントなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
【００１７】
鉱物粉末の配合量は、セメント100質量部に対して、5〜40質量部が好ましく、コンクリートの流動性や強度発現性の観点から7〜30質量部がより好ましく、10〜25質量部が特に好ましい。鉱物粉末の配合量が5質量部未満では、膨張材や収縮低減剤の添加量を少なくして、コンクリートの収縮量を少なくすることが困難となる。一方、鉱物粉末の配合量が40質量部を超えると、セメント組成物の強度発現性が低下することがある。
なお、本発明において、鉱物粉末の配合量は、絶乾状態に換算した値を意味する。
【００１８】
膨張材の配合量は、
(1)収縮低減剤を使用しない場合は、セメント100質量部に対して、1〜15質量部が好ましく、コンクリートの収縮量の低減や、流動性、強度発現性の観点から1.5〜13質量部がより好ましく、2〜10質量部が更に好ましい。
(2)収縮低減剤を使用する場合は、セメント100質量部に対して、0〜15質量部が好ましく、コンクリートの収縮量の低減や、流動性、強度発現性の観点から1〜10質量部がより好ましく、1.5〜8質量部が更に好ましい。
膨張材の配合量が前記範囲より少ないと、コンクリートの収縮量を少なくすることが困難となる。膨張材の配合量が前記範囲より多いと、コンクリートの流動性の経時低下が大きくなる、強度発現性が低下する等の問題が生じることがある。
【００１９】
収縮低減剤の配合量は、
(1)膨張材を使用しない場合は、セメント100質量部に対して、0.5〜4質量部が好ましく、コンクリートの収縮量の低減や、流動性、強度発現性の観点から1〜3質量部がより好ましく、1〜2質量部が更に好ましい。
(2)膨張材を使用する場合は、セメント100質量部に対して、0〜3質量部が好ましく、コンクリートの収縮量の低減や、流動性、強度発現性の観点から0.3〜2.5質量部がより好ましく、0.5〜2質量部が更に好ましい。
収縮低減剤の配合量が前記範囲より少ないと、コンクリートの収縮量を少なくすることが困難となる。収縮低減剤の配合量が前記範囲より多いと、凝結遅延が生じたり、強度発現性が低下する等の問題が生じることがある。
【００２０】
本発明のセメント組成物において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料をコンクリートの混練時に混合しても良いし、あらかじめ一部、あるいは全部を混合しておいても良い。混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサなどの使用が可能である。
なお、本発明のセメント組成物は、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、消泡剤等の混和剤を混合して使用することも可能である。
【実施例】
【００２１】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。
【００２２】
実施例１
１．セメント組成物用の使用材料
以下の材料を使用した。
(a)鉱物粉末Ａ：珪質頁岩粉末（含水率23質量％、平均粒径8.0μｍ、SiO2含有率86質量％、ＢＥＴ比表面積130m2/g）
(b)鉱物粉末Ｂ：珪質頁岩粉末（含水率0質量％、平均粒径8.0μｍ、SiO2含有率86質量％、ＢＥＴ比表面積130m2/g）
(c)膨張材：太平洋マテリアル株式会社製「ジプカル」
(d)セメント：太平洋セメント株式会社製普通ポルトランドセメント
【００２３】
２．セメント組成物の調製
上記各材料を表１に示す割合で配合してセメント組成物を調製した。各セメント組成物について、圧縮強さ、乾燥収縮ひずみ及び自己収縮ひずみを評価した。
結果を表２に示す。
【００２４】
【表１】
2010195602.tif 000002
【００２５】
（評価方法）
(1)圧縮強さ：
水／セメント組成物＝0.2(質量比)、細骨材／セメント組成物＝0.94(質量比)で、セメント組成物に対して1.6質量％のポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤(商品名:SP8HU)を添加し、ホバートミキサにて4分間混練したコンクリートについて、4×4×16cmの型枠を用いて「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に従って成形、養生し、材齢91日の圧縮強さを「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に従って測定した。
なお、細骨材は、掛川産山砂(絶乾密度:2.57g/cm3、吸水率:2.23％、FM:2.60)を使用した。
(2)収縮ひずみ：
上記(1)と同配合のコンクリートの自己収縮ひずみを、(社)日本コンクリート工学協会 自己収縮研究委員会「セメントペースト、モルタル及びコンクリートの自己収縮及び自己膨張試験方法(案)」に従って測定した。
乾燥収縮ひずみは、材齢7日から、20℃、R.H.60％の室内で気中養生を行い、「JIS A 1129-3(モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法-第３部:ダイヤルゲージ法)」に従って測定した。
なお、測定は材齢91日で行った。
【００２６】
【表２】
2010195602.tif 000003
【００２７】
表２より、含水状態の珪質頁岩粉末を使用した本発明のセメント組成物（No.1〜2）では、膨張材の添加量が少なくても、コンクリートの収縮量を少なくできることが分かる。また、該セメント組成物では、強度発現性も良好であることが分かる。
一方、絶乾状態の珪質頁岩粉末を使用したセメント組成物（No.3〜4）では、膨張材の添加量が少ないと、コンクリートの収縮量を少なくすることは困難であった。