(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリカルボン酸系の減水剤を配合した水硬性配合物において、水硬性結合材が、水溶性アルカリ含有量が0.25％以下のポルトランドセメントであることを特徴とする水硬性配合物。
【請求項２】
ポリカルボン酸系の減水剤を配合した水硬性配合物において、水硬性結合材が、水溶性アルカリ含有量が0.25％以下のポルトランドセメントを使用した混合セメントであることを特徴とする水硬性配合物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリカルボン酸系の減水剤を配合した水硬性配合物に関するものであり、より長い時間、流動性の低下を少なくすることができ、かつポリカルボン酸系の減水剤の配合量も低減できる水硬性配合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水硬性結合材としてセメントを使用する水硬性配合物（ペースト、モルタル又はコンクリート）を製造する際には、単位水量の低減、あるいは軟度を増大させるために減水剤が配合されている。
前記減水剤としては、従来より、ナフタレンスルホン酸塩系のものが広く使用されている。しかしながら、該ナフタレンスルホン酸塩系の減水剤では、減水率は高いものの、水硬性配合物の経時的な流動性の低下も大きかった。
【０００３】
一方、セメントを使用する水硬性配合物の流動性の低下を低減できる減水剤として、ポリカルボン酸系の減水剤が提案されている。該ポリカルボン酸系の減水剤を配合した水硬性配合物では、混練終了から60分程度までは、ほぼ同じ流動性を保ち、90分後においても、その流動性の低下を小さくすることができる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、水硬性配合物の多くは、その混練物を工場で製造し、アジテータ車などによって施工現場へ輸送し、打設されるものであるが、昨今の都市部における交通渋滞等により、混練終了から施工現場へ到着するのに90分以上かかることがある。また、大規模構造物の施工においては、通常１回あたりの打設量が多くなるため、打設中に何らかのトラブルが生じた場合、混練終了から90分以上経過後に打設されることがある。
【０００５】
ポリカルボン酸系の減水剤を配合した水硬性配合物においても、混練終了から90分以上経過すると、流動性の低下が大きくなる傾向があり、前記のように混練終了から90分以上経過後に打設するような場合では、打設が困難であった。
【０００６】
また、ポリカルボン酸系の減水剤では、ナフタレンスルホン酸塩系の減水剤に比べて、同程度の流動性を得ようとした場合、4〜5割程度その添加量を減らすことができるのではあるが、ポリカルボン酸系の減水剤は高価である（kgあたりで比較するとナフタレンスルホン酸塩系の減水剤の2倍程度）ため、水硬性配合物（ペースト、モルタル又はコンクリート）のコストが高くなってしまうという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明が目的とすることは、ポリカルボン酸系の減水剤を配合した水硬性配合物において、より長い時間、流動性の低下を少なくすることができ、さらに、ポリカルボン酸系の減水剤の配合量も少なくできる水硬性配合物を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、ポリカルボン酸系の減水剤を配合した水硬性配合物においては、ポルトランドセメント中の水溶性アルカリ含有量が流動性に大きく影響し、水溶性アルカリ含有量が少ないポルトランドセメントを使用することによって、より長い時間、流動性の低下を少なくすることができること、そして、水硬性配合物の流動性も大きくなるので、ポリカルボン酸系の減水剤の添加量も少なくできること、を見いだし本願発明を完成させた。
【０００９】
即ち、本発明は、ポリカルボン酸系の減水剤を配合した水硬性配合物において、水硬性結合材が、水溶性アルカリ含有量が0.25％以下のポルトランドセメントであることを特徴とする水硬性配合物である（請求項１）。
また、本発明は、ポリカルボン酸系の減水剤を配合した水硬性配合物において、水硬性結合材が、水溶性アルカリ含有量が0.25％以下のポルトランドセメントを使用した混合セメントであることを特徴とする水硬性配合物である（請求項２）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明では、水硬性結合材として、水溶性アルカリ含有量が0.25％以下であるポルトランドセメント／又は該ポルトランドセメントを使用した混合セメントを使用する。ポルトランドセメントとしては、普通、早強、超早強、中庸熱、低熱、耐硫酸塩ポルトランドセメントが挙げられ、混合セメントとしては、高炉セメント、フライアッシュセメント等の各種混合セメントが挙げられる。
なお、本発明における水溶性アルカリ含有量は、R2O換算の値である。
【００１１】
現在市販されている各種ポルトランドセメント中の水溶性アルカリ含有量は、0.3〜0.4％であり、このようなポルトランドセメントとポリカルボン酸系の減水剤を組み合わせた水硬性配合物では、前述したように、混練終了から90分以上経過すると流動性の低下が大きくなる傾向にあるが、水溶性アルカリ含有量が0.25％以下のポルトランドセメントであれば、より長い時間、流動性の低下を少なくすることができる。また、ポリカルボン酸系の減水剤の添加量が同じであれば、水溶性アルカリ含有量が0.25％を超えるポルトランドセメントを使用した混合セメントを用いた水硬性配合物よりも、流動性が大きくなるので、ポリカルボン酸系の減水剤の添加量も少なくすることができる。
ポルトランドセメント中の水溶性アルカリ含有量が0.25％を超えると、混練終了から90分以上経過後の流動性の低下が大きくなる。
【００１２】
混合セメントに於いても、該混合セメントに使用するポルトランドセメント中の水溶性アルカリ含有量が重要であり、水溶性アルカリ含有量が0.25％以下であるポルトランドセメントを使用した混合セメントでは、より長い時間、流動性の低下を少なくすることができる。また、ポリカルボン酸系の減水剤の添加量が同じであれば、水溶性アルカリ含有量が0.25％を超えるポルトランドセメントを使用した混合セメントを用いた水硬性配合物よりも、流動性が大きくなるので、ポリカルボン酸系の減水剤の添加量も少なくすることができる。
水溶性アルカリ含有量が0.25％を超えるポルトランドセメントを使用した混合セメントでは、混練終了から90分以上経過後の流動性の低下が大きくなる。
【００１３】
なお、本発明において、ポルトランドセメント中の水溶性アルカリ含有量は、「ＡＳＴＭ  Ｃ−１１４  Ｓ１７．２」に準じて測定されるものである。
【００１４】
一般に、ポルトランドセメント中の水溶性アルカリは、主に粘土に含まれるアルカリ分と石炭等の燃料中に含まれるイオウ分がクリンカの焼成時に反応して、硫酸アルカリとなることにより生じるものであり、水溶性アルカリの大部分は、硫酸ナトリウムと硫酸カリウムである。そしてその比率は、ほぼNa2O/K2O＝1/3（モル比）である。
本発明における水溶性アルカリ含有量が0.25％以下であるポルトランドセメントは、石炭等の燃料を使用しない焼成装置（例えば、電気炉等）であれば、従来の粘土を原料として使用しても製造は可能であるが、従来のポルトランドセメントのように大量・かつ安価に製造するには、粘土の一部／又は全部をアルカリ含有量の少ない安価な原料（例えば、アッシュダスト等）に変えること、およびイオウ分の少ない燃料を使用することにより、従来と同様にロータリキルンで製造することが好ましい。
【００１５】
また、本発明における混合セメントは、前記水溶性アルカリ含有量が0.25％以下であるポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ等の混和材を混合することにより製造することができる。
【００１６】
本発明において、水溶性アルカリ含有量が0.2％以下のポルトランドセメントでは、混練終了から150分経過後においても、混練終了時とほぼ同じ流動性を保つことができ、さらに水溶性アルカリ含有量が少ないほど、水硬性配合物の流動性が高くなり、ポリカルボン酸系の減水剤の添加量を少なくすることができるのではあるが、一方で水溶性アルカリ含有量が0.1％未満のポルトランドセメントを大量・かつ安価に製造することは困難となるので、ポルトランドセメント中の水溶性アルカリ含有量は0.1〜0.2％であることが好ましい。
【００１７】
本発明のポリカルボン酸系の減水剤としては、カルボキシル基を含有する重合性単量体又はその無水物の１種又は２種以上の重合物、又はカルボキシル基を含有する重合性単量体又はその無水物の１種又は２種以上と他の重合性単量体との重合物又はそれらの塩で平均分子量が１０００〜５００００の化合物が挙げられる。具体的には、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩、アクリル酸とアリルエーテルとのコポリマー、α−オレフィンとエチレン性不飽和ジカルボン酸とのコポリマー、その部分エステル化物、部分アミド化物、部分イミド化合物などの水溶性塩等が挙げられる。なお、本発明において、減水剤とは高性能減水剤および高性能ＡＥ減水剤も含むものである。ポリカルボン酸系の減水剤として現在市販されているものとしては、（株）エヌ・エム・ビー製のＳＰ−８Ｎ、ＳＰ−８Ｓ等が挙げられる。
【００１８】
本発明の水硬性配合物は、使用する用途、目的に応じて、ペースト、モルタル又はコンクリートの状態で使用される。モルタル又はコンクリートの状態で使用する場合は、通常モルタル、コンクリートの製造に使用されている細・粗骨材、すなわち、川砂、山砂、海砂、砕砂等や、川砂利、山砂利、海砂利、砕石等を使用することができる。
また、必要に応じて、支障のない範囲内で、空気連行剤、消泡剤等を添加することができる。
【００１９】
本発明の水硬性配合物の練り混ぜは、従来よりペースト、モルタル又はコンクリートの練り混ぜに使用されている装置を用いて行うことができる。
【実施例】
【００２０】
試験例１〜18
１．使用材料
以下に示す材料を使用した。
１）セメント
が朗鉱山産の石灰石、東松山鉱山産の粘土、オーストラリア産の粘土および苫東産のアッシュダストを原料として、HM2.15、SM2.7、IM1.6となるように混合し、電気炉で焼成して、試製セメントクリンカを調製した（該クリンカの水溶性アルカリ含有量は0.01％であった）。
該セメントクリンカ100重量部に2水石膏（試薬特級）3.0重量部を加えて、ブレーン比表面積3300cm2/g程度まで同時粉砕した後、Na2OとK2Oの比率がNa2O/K2O＝1/3（モル比）で水溶性アルカリ量が表１の値となるように、Na2SO4（試薬特級）とK2SO4（試薬特級）を加えて混合し試製ポルトランドセメントを調製した。
なお、試製セメントクリンカ中の水溶性アルカリ含有量は、「ＡＳＴＭ  Ｃ−１１４  Ｓ１７．２」に準じて測定した値である。
２）減水剤
；（株）エヌ・エム・ビー製  商品名「ＳＰ−８Ｎ」（ポリカルボン酸系）
；（株）エヌ・エム・ビー製  商品名「ＳＰ−８Ｓ」（ポリカルボン酸系）
；（株）花王製  商品名「マイティ１５０」（ナフタレンスルホン酸系）
３）細骨材；豊浦産標準砂：相馬珪砂特4号：相馬珪砂3号：相馬珪砂8号
＝１：２：２：１（重量比）の混合砂
４）水；水道水
２．モルタルの混練
「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１  ８．１（２）機械練り用練り混ぜ機」に記載されている装置・器具を使用して、以下の手順で行った。
砂／セメント比を２（重量比）として、セメントと砂を30秒間空練りした後、表１に示す水／セメント比および減水剤／セメント比となるように、減水剤および水を添加して低速で90秒間練り混ぜる。そして30秒間休止する。休止の間にさじで練り鉢及びパドルに付着したモルタルをかき落とす。休止が終わったら中速で60秒間練り混ぜる。
３．評価
（１）流動性
混練終了から、表１に示す時間経過後のモルタルのフロー値を「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１  セメントの物理試験方法  ９．７  フロー試験」に準じて測定した。
その結果を表１に示す。また、比較として市販普通ポルトランドセメントを用いた場合の結果も表１に併記する。
なお、水溶性アルカリ含有量による圧縮強度（材令24時間）の差はなかった。
【００２１】
【表１】
0003698348.tif 000002
【００２２】
試験例19〜24
前記試験例３、５、６、１２および１４の試製ポルトランドセメント60重量部とファインセラメント（第一セメント（株）製、高炉スラグ粉末）40重量部を混合し、混合セメントを調製し、試験例１と同様にモルタルの流動性を測定した。
その結果を表２に示す。また、比較として市販普通ポルトランドセメントを用いて混合セメントを調製した場合の結果も表２に併記する。
なお、水溶性アルカリ含有量による圧縮強度（材令24時間）の差はなかった。
【００２３】
【表２】
0003698348.tif 000003
【００２４】
試験例25
が朗鉱山産の石灰石、東松山鉱山産の粘土、オーストラリア産の粘土および苫東産のアッシュダストを原料として、HM2.15、SM2.7、IM1.6となるように混合し、ロータリキルンで焼成して、試製セメントクリンカを調製した。該セメントクリンカ100重量部に2水石膏（試薬特級）を3.0重量部加えて、ブレーン比表面積3300cm2/gに粉砕し、試製ポルトランドセメントを調製した。
前記試製ポルトランドセメントの水溶性アルカリ含有量を測定するとともに、試験例１と同様にモルタルの流動性を測定した。
その結果を表３に示す。
【００２５】
【表３】
0003698348.tif 000004
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、ポリカルボン酸系の減水剤を配合した水硬性配合物において、水硬性結合材を水溶性アルカリ含有量が0.25％以下であるポルトランドセメント／又は該ポルトランドセメントを使用した混合セメントとすることにより、より長い時間、流動性の低下を少なくすることができる。また、ポリカルボン酸系の減水剤の添加量が同じであれば、水溶性アルカリ含有量が0.25％を超えるポルトランドセメント／又は該ポルトランドセメントを使用した混合セメントを用いた水硬性配合物よりも、流動性が大きくなるので、ポリカルボン酸系の減水剤の添加量も少なくすることができる。