(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無水セッコウ１００重量部、硫酸アルミニウムを無水物換算で２０〜１５０重量部、アルミン酸アルカリ金属塩５〜１５重量部、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の硝酸塩及び／又は亜硝酸塩を２０〜１５０重量部含有してなるセメント混和材。
【請求項２】
３CaO・SiO２含有量が60重量％以上でブレーン値が3,500〜7,000cm２/gのセメント１００重量部と、請求項１記載のセメント混和材２〜１０重量部とを含有してなるセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主に、土木建築業界で使用されるセメント混和材及びセメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
セメントは、大きくポルトランドセメントや、高炉セメント等の混合セメントや、アルミナセメント等の特殊セメントに分けられ、そのポルトランドセメントも、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、及び超早強ポルトランドセメント等に分類される。
【０００３】
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１で規定されるセメント／砂比＝１／２、水／セメント比６５％のＪＩＳモルタルの１日強度でみると、普通ポルトランドセメントに対して、早強ポルトランドセメントは約２倍、超早強ポルトランドセメントは約４倍の強度発現性を有している。そのため、早強又は超早強ポルトランドセメントを使用すれば、普通ポルトランドセメントを使用する場合に比べ、脱型時期を早くすることができ、土木、建築構造物では、工期の短縮化が可能となり、工事の能率化や合理化が達成できる。
【０００４】
また、コンクリート製品工場においては、早強又は超早強ポルトランドセメントを使用すれば、型枠の脱型サイクルを早めることができ、生産効率を高めることが可能である。
【０００５】
最近、超早強ポルトランドセメントを使用したコンクリートよりもさらに強度発現性の良好なコンクリート、具体的には、材令１日で圧縮強度が３００ｋｇｆ／ｃｍ２以上を目標とする実用的なコンクリートの開発が提唱され、この目標を満足するセメント組成物が開発されている（「現場打ち超早強コンクリートの実用化に関する共同研究報告書」  建設省土木研究所、共同研究報告書第７３号、平成４年３月、特開平４−１０４９２９号公報、特開平５−９０４５号公報）。
【０００６】
しかしながら、これらのセメント組成物は、標準養生あるいは常圧蒸気養生をした場合に前記目標を満足するが、養生温度が、例えば、１０℃程度以下に低下した場合には前記目標を達成することができず、冬期や寒冷地での使用に制限があるという課題があった。
【０００７】
本発明者は、前記課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、特定のセメント混和材を使用することにより、低温下でも強度発現性の良好なセメント組成物が得られるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、無水セッコウ１００重量部、硫酸アルミニウムを無水物換算で２０〜１５０重量部、アルミン酸アルカリ金属塩５〜１５重量部、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の硝酸塩及び／又は亜硝酸塩を２０〜１５０重量部含有してなるセメント混和材であり、３CaO・SiO２含有量が60重量％以上でブレーン値が3,500〜7,000cm２/gのセメント１００重量部と、該セメント混和材２〜１０重量部とを含有してなるセメント組成物である。
【０００９】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１０】
本発明で使用する無水セッコウは、セッコウの無水物であれば、特に限定されるものではなく、天然に産出する天然無水セッコウ、半水セッコウや二水セッコウを熱処理して得られる無水セッコウ、及び工業副産物として発生する無水セッコウ等、いずれの使用も可能である。
無水セッコウの粒度は、ブレーン値で２，５００ｃｍ２／ｇ以上のものが好ましく、４，０００ｃｍ２／ｇ以上がより好ましい。２，５００ｃｍ２／ｇ未満では、長期材令において、未水和の残存セッコウにより膨張破壊が発生するおそれがある。
【００１１】
本発明で使用する硫酸アルミニウムは、初期強度発現性の向上のために必要であり、通常、２０モル前後未満の結合水を有する塩であるが、結合水の多少により限定を受けるものではない。
硫酸アルミニウムの使用量は、無水セッコウ１００重量部に対して、無水物換算で２０〜１５０重量部が好ましく、５０〜１００重量部がより好ましい。２０重量部未満では初期強度の発現性が悪く、１５０重量部を超えると作業性が悪くなるおそれがある。
【００１２】
本発明で使用するアルミン酸塩は、初期、中期、及び長期強度の発現性を向上させるために不可欠であり、成分的に特に限定されるものではなく、アルミン酸ナトリウムやアルミン酸カリウムの使用が可能であり、そのうち、特に、アルミン酸ナトリウムを使用することが経済的に好ましい。
アルミン酸塩の使用量は、無水セッコウ１００重量部に対して、５〜１５重量部が好ましく、８〜１２重量部がより好ましい。５重量部未満では十分な強度発現性が得られない場合があり、１５重量部を超えると作業性が悪くなるおそれがある。
【００１３】
本発明で使用する硝酸塩類とは、低温下での初期強度発現性の向上に不可欠であり、成分的に特に限定されるものではないが、硝酸塩及び／又は亜硝酸塩の一種又は二種以上からなるものである。塩としては、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩が挙げられ、そのうち、ナトリウム塩、カリウム塩、又はカルシウム塩の使用が経済的に好ましい。
硝酸塩類の使用量は、無水セッコウ１００重量部に対して、２０〜１５０重量部が好ましく、５０〜１００重量部がより好ましい。２０重量部未満では低温下での初期強度発現性が悪く、１５０重量部を越えると作業性が悪くなるおそれがある。
【００１４】
本発明では、無水セッコウ、硫酸アルミニウム、アルミン酸塩、及び硝酸塩類の混和物をセメント混和材として使用する。
セメント混和材の粒度は、ブレーン値で２，０００〜８，０００ｃｍ２／ｇ程度が好ましい。２，０００ｃｍ２／ｇ未満では、モルタルやコンクリートの長期的な安定性が損なわれる場合があり、８，０００ｃｍ２／ｇを超えると作業性が悪くなる場合がある。
セメント混和材の使用量は、セメント１００重量部に対して、２〜１０重量部が好ましい。２重量部未満では初期強度の発現性が悪く、１０重量部を超えるとモルタルやコンクリートの作業性が損なわれたり、あるいは長期的な安定性が損なわれ膨張破壊を起こすおそれがある。
【００１５】
ここでセメントとは、特に限定されるものではないが、５℃程度の低温下で３００ｋｇｆ／ｃｍ２以上の圧縮強度を発現できることから３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量が６０重量％以上のものが好ましく、６６重量％以上がより好ましい。６０重量％未満では十分な初期強度が得られない場合がある。通常は、市販の早強ポルトランドセメントが使用可能である。
セメントの粒度は、ブレーン値で３，５００〜７，０００ｃｍ２／ｇのものが好ましく、４，０００〜５，０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３，５００ｃｍ２／ｇ未満では十分な初期強度が得られない場合があり、７，０００ｃｍ２／ｇを超えるとコンクリートのスランプロスが大きくなる場合がある。
【００１６】
本発明では、セメントやセメント混和材の他に、凝結調整剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ剤、増粘剤、砂や砂利などの骨材、セメント急硬材、セメント膨張材、防錆剤、防凍剤、高分子エマルジョン、酸化カルシウムや水酸化カルシウムなどのカルシウム化合物、チオシアン酸ナトリウム等のチオシアン酸塩、硫酸アルカリ金属塩、亜硫酸アルカリ金属塩、及び重亜硫酸アルカリ金属塩等の硫酸塩、チオ硫酸カルシウム等のチオ硫酸塩、ベントナイト等の粘土鉱物、ゼオライト、ハイドロタルサイト、及びハイドロカルマイト等のイオン交換体、無機リン酸塩、並びに、ホウ酸等のうちの一種又は二種以上を本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用することが可能である。
【００１７】
本発明において、セメント組成物に対する水の使用量は、使用する材料の種類や配合量によって一義的に決定されるものではないが、通常、セメントとセメント混和材との混合物を結合材とした場合、水／結合材比で２５〜５０重量％が好ましく、３０〜４０重量％がより好ましい。２５重量％未満では十分な作業性が得られない場合があり、５０重量％を越えると十分な強度発現性が得られない場合がある。
本発明のセメント混和材を用いたセメント組成物の混練や養生方法は特に制限されるものではなく、通常のモルタルやコンクリートで行われる方法が適用可能である。
【００１８】
本発明の各材料を混合する装置としては、既存のいかなる攪拌装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサー、オムニミキサー、Ｖ型ミキサー、ヘンシェルミキサー、及びナウターミキサー等の使用が可能である。
また、混合は、それぞれの材料を施工時に混合してもよいし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００２０】
実施例１
表１に示すように無水セッコウ１００重量部に対して、硫酸アルミニウム、アルミン酸塩、及び硝酸塩類を配合してセメント混和材を調製し、このセメント混和材をセメント１００重量部に対して５重量部と、減水剤をセメントとセメント混和材の合計１００重量部に対して２重量部配合し、水／（セメント＋セメント混和材）比＝３７％、（セメント＋セメント混和材）／砂比＝１／２のモルタルを作製し、養生温度を５℃とし、１日後に脱型し、以後水中養生を行い、圧縮強度の測定を行った。結果を表１に併記する。
【００２１】
＜使用材料＞
セメントα：電気化学工業社製早強ポルトランドセメント、３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量６６重量％、ブレーン値４，４６０ｃｍ２／ｇ
セメントβ：電気化学工業社製普通ポルトランドセメント、３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量５３重量％、ブレーン値３，３４０ｃｍ２／ｇ
無水セッコウ：天然無水セッコウ、ブレーン値４，１２０ｃｍ２／ｇ
硫酸アルミニウム：水沢化学工業社製粉末硫酸バンド、Ａｌ２Ｏ３１７重量％、含水率４３重量％
アルミン酸塩：アルミン酸ナトリウム、試薬１級、ブレーン値３，６９０ｃｍ２／ｇ
硝酸塩類イ：硝酸カルシウム、試薬一級
硝酸塩類ロ：亜硝酸カルシウム、試薬一級
硝酸塩類ハ：硝酸ナトリウム、試薬一級
硝酸塩類ニ：亜硝酸ナトリウム、試薬一級
細骨材    ：新潟県姫川産、比重２．６２、ＦＭ２．７４
減水剤    ：電気化学工業社商品名「デンカＦＴ−１Ｄ」、主成分ポリカルボン酸
【００２２】
【表１】
0003549579.tif 000002
【００２３】
実施例２
セメントαと、無水セッコウ１００重量部、硫酸アルミニウム５０重量部、アルミン酸塩１０重量部、及び硝酸塩類イ７０重量部からなるセメント混和材とを用い、セメント混和材の添加量を変えたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００２４】
【表２】
0003549579.tif 000003
【００２５】
実施例３
セメントαと表３に示す配合のセメント混和材を使用して、セメントα１００重量部に対して、セメント混和材を７重量部配合した。
セメントとセメント混和材からなる結合材の単位量を４００ｋｇ／ｍ３とし、その他の単位量を、水１４６ｋｇ／ｍ３、細骨材７３０ｋｇ／ｍ３、粗骨材１，０６７ｋｇ／ｍ３、及び減水剤８ｋｇ／ｍ３としてコンクリートを調製した。
このコンクリートをφ１０×２０ｃｍの型枠に打設し、養生温度を５℃とし、２４時間後に脱型し、その後、水中養生を行い、圧縮強度を測定した。結果を表３に併記する。
【００２６】
【表３】
0003549579.tif 000004
【００２７】
＜使用材料＞
粗骨材    ：新潟県姫川産、比重２．６７、ＦＭ６．９４
【００２８】
【発明の効果】
本発明のセメント混和材は、低温での強度発現性を良好にする等の効果を奏する。