(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントの粒子の表面に、セメントの成分を溶解液で溶解した溶解物によるコーティング層を形成したことを特徴とする高流動セメント。
【請求項２】
セメントを、セメントの成分の少なくとも一部を溶解する溶解液で処理し、セメントの粒子の表面に、セメントの成分の溶解物によるコーティング層を形成することを特徴とする高流動セメントの製造方法。
【請求項３】
溶解液が、少なくとも水酸基またはカルボキシル基のいずれかを持つ芳香族化合物を含有するものであることを特徴とする請求項２に記載の高流動セメントの製造方法。
【請求項４】
溶解液が、糖類と水酸化物を含有する水溶液であることを特徴とする請求項２に記載の高流動セメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として土木・建築分野において使用される高流動セメント及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンクリート（ここでいうコンクリートには、セメントペーストやモルタル等を含む）は、土木・建築分野における主材料として使用されてきたが、超高層建築等の新たなニーズの出現に伴って、高強度コンクリートや高流動コンクリートが強く求められるようになってきた。
コンクリートの高強度化には、水セメント比（Ｗ／Ｃ）の低減が不可欠であり、この低Ｗ／Ｃの条件下で、流動性を確保し、施工を容易なものとすることも求められている。
また、高流動コンクリートも、従来よりも低いＷ／Ｃで配合するものであり、単位水量、単位セメント量及び高性能ＡＥ減水剤使用量を著しく増やすことなく、高い流動性と材料分離抵抗性を得ることが求められている。
【０００３】
低Ｗ／Ｃのコンクリートに必要な流動性を付与する技術としては、高性能ＡＥ減水剤をはじめとする有機混和剤の使用や、シリカフュームの混入、コンクリート配合の工夫等が通常行われている。
一方、セメント自体の改良により高流動化（低Ｗ／Ｃでの流動性の確保）を実現する試みは種々なされているが、実用化された技術はほとんどなく、わずかに高ビーライトセメントが挙げられる程度である。
高ビーライトセメントは、ポルトランドセメントのビーライトの含有量を増やし、間隙質の含有量を減らすことで、コンクリートの高流動化と長期高強度化を実現した優れたセメントであるが、エーライト含有量が減ったために、初期強度発現性が劣るという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高ビーライトセメントのように高流動化を実現するために、他の物性を犠牲にするということを避けるため、セメントの粒子表面を改質することで、他の物性を損なうことなく、高流動化を実現しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の高流動セメントは、セメントの粒子の表面に、セメントの成分を溶解液で溶解した溶解物によるコーティング層を形成したものである。
溶解されたセメントの粒子の表面は、ごく初期の水和反応性が低下し、これが流動性の向上に大きく寄与する。
一方、溶解物は、溶解液中の揮発分が揮散した後も粒子表面に残留し、コーティング層を形成するため、セメントの粒子に対する水の接触を妨げ、ごく初期の水和反応速度を低下させることにより、流動性の向上に大きく寄与する。
【０００６】
そして、本発明の高流動セメントは、セメントを、セメントの成分の少なくとも一部を溶解する溶解液で処理し、セメントの粒子の表面に、セメントの成分の溶解物によるコーティング層を形成することによって、製造する。
溶解液としては、少なくとも水酸基またはカルボキシル基のいずれかを持つ芳香族化合物を含有する有機溶媒、あるいは、糖類と水酸化物を含有する水溶液が使用できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を更に詳しく説明する。
本発明の高流動セメントのベースとなるセメントとしては、水硬性を示す無機物質であれば全て対象となり、例えば、普通・早強・超早強・中庸熱等の各種ポルトランドセメントや、それらに高炉スラグ、フライアッシュ、シリカまたはシリカフュームを混合した各種混合セメント、あるいは、ポルトランドセメントに膨張材料を混合した膨張セメントや、アルミナセメント、超微粉砕セメント（コロイドセメント）等の各種特殊セメント、更には、非晶質または結晶質のカルシウムアルミネートを含有する急結材及び速硬材をはじめとする各種のセメント用混和材料等が挙げられる。また、高ビーライトセメントを用いてその流動性をさらに高めることもできる。
【０００８】
本発明の方法で使用する溶解液は、セメントの特定の成分を溶解する性質を持つものであっても、あるいは、セメントの全成分を溶解する性質を持つものであってもよいが、セメント粒子の内部深くまで溶解したり、セメント粒子の大部分を溶解したりするものでは、そのセメントの基本的な物性が損なわれてしまう。したがって、あくまでもセメントの粒子の表面に溶解物のコーティング層を形成する程度に調製された濃度及び使用量が望ましい。
【０００９】
溶解液には、各種の有機酸及び無機酸等が使用できるが、特に好適なものとしては、少なくとも水酸基またはカルボキシル基のいずれかを持つ芳香族化合物を含有するものと、糖類及び水酸化物を含有する水溶液が挙げられる。
【００１０】
前者はセメントの成分中のカルシウムシリケートやガラス相を選択的に溶解する性質を示すものであり、ピクリン酸、サリチル酸、２，４−ジニトロフェノール等が上げられる。また、これらの溶媒としては、トルエン、アセトン、メタノール、メチル・エチル・ケトン等の有機溶媒や、これらの混合液が利用可能である。
この場合、カルシウムシリケートやガラス相の溶解物が、セメントの成分中で最も水和反応性の高いカルシウムアルミネート及びカルシウムアルミノフェライトの粒子表面をコーティングすることにより、本発明の目的とする流動性の向上が達成される。
【００１１】
表面改質処理にあたっては溶解量を適切に調整し、適度な厚さのコーティング層を形成することが重要となる。
溶解量は溶解液の濃度と溶媒の種類、並びにセメントに対する溶解液の添加量により調整可能であり、上述の材料の中でも、サリチル酸−メタノール溶液またはサリチル酸−アセトン−メタノール溶液が好適である。また、サリチル酸−メタノール溶液またはサリチル酸−アセトン−メタノール溶液に水または各種イオンを含む水溶液を加えたものも好適であり、水または水溶液の添加割合により溶解能力の強さを調整することが可能である。
【００１２】
一方、後者はセメントの成分中のカルシウムアルミネート、カルシウムアルミノフェライト等を選択的に溶解する性質を持ったものであり、糖類としては果糖、ブドウ糖、マルトース、サッカロース、ラクトース、セルロース、デンプン、デキストリン等が、水酸化物としては水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等が利用できる。
この場合、セメントの成分中で最も水和反応性の高いカルシウムアルミネート及びカルシウムアルミノフェライトを直接溶解して比表面積を減じるとともに、糖類とカルシウムの化合物やアルミン酸ゲル等が生成してコーティング層を形成すること、及び糖類による凝結遅延により、本発明の目的とする流動性の向上が達成される。
この場合も溶解量とコーティング層の厚みを適切に調整することが重要であり、上述の材料の中でも、サッカロース及び水酸化カリウムの水溶液が好適である。サッカロース及び水酸化カリウムの濃度を変えることにより溶解能力の強さを調整できる。
【００１３】
溶解液による処理の方法は、溶解液とセメントの粒子が接触することが重要であり、特別な制約はないが、セメントの溶解を粒子の表面部分にとどめるには、セメントに加える溶解液の量を少なくして十分に撹拌・混合するのが好ましい。適切な溶解液の量はその溶解能力の強さにより異なり、使用する溶解液に応じて適宜設定する必要がある。例えば、濃度の濃いサリチル酸−メタノール溶液であればセメントに対して１重量％以下とするのが適当である。逆に濃度の薄いサリチル酸−メタノール溶液や、これに水または水溶液を添加したものを用いる場合は、溶解能力が弱いため粒子表面部分だけに溶解をとどめることが容易である反面、溶解液の量が少な過ぎると十分な溶解処理が行えないので、１〜５重量％程度を目安として溶解液の量を増やし、セメントの粒子の表面に比較的均質に行き渡るようにするのが好ましい。極めて弱い溶解液の場合には、更に量を増やしてもかまわないが、溶解処理後に余剰の溶解液をろ過し廃棄処分すること等が必要になることがあり、経済的に好ましくない。
撹拌・混合用の装置としては、特に制限されるものではなく、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、ナウターミキサー等の既存の撹拌・混合装置の使用が可能である。
【００１４】
【実施例】
以下に実施例をもって本発明を更に具体的に説明する。
本発明品のベースとなるセメントには普通ポルトランドセメントを使用した。
撹拌・混合にはヘンシェルミキサーを用い、ベースのセメントに対して溶解液を所定量噴霧した後、３分間の撹拌・混合を行い、その後は特別の処理をすることなしに２４時間経過した後、試験に供した。
溶解処理の条件を表１に示し、モルタルフロー試験及び強度試験の結果を表２に示す。この中で、試料Ｇは比較例として普通ポルトランドセメントをそのまま試験に供したものである。
モルタルフローは、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に規定されたフローコーンを用い、フローテーブルに振動を与えないいわゆる０打フローとした。強度試験用の供試体にはＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に規定の４×４×１６ｃｍの型枠を使用した。
【００１５】
【表１】
0003593188.tif 000002
【００１６】
【表２】
0003593188.tif 000003
【００１７】
表２より明らかなように、本発明品は比較例の普通ポルトランドセメントに比べて著しく大きなモルタルフローを示た。
また、強度発現性に関しては、比較例に比べて、材令１日ではやや低い強度を示す傾向にあるものの、材令３日以降ではほぼ同等の強度となった。すなわち、本発明品はベースとなった普通ポルトランドセメントの強度発現性を損なうことなく流動性を大幅に向上できており、必要な施工性を確保しながら、容易にＷ／Ｃを低減することが可能で、従来よりも低いＷ／Ｃで製造される高強度コンクリート及び高流動コンクリートに適するものといえる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の高流動セメントを用いれば、従来のセメントに比べて低いＷ／Ｃでコンクリートを製造し、高強度を得ることが容易に可能である。また、著しい高強度を必要としない場合でも、単位水量、単位セメント量及び高性能ＡＥ減水剤使用量を少なく抑えながら、必要な流動性と材料分離抵抗性を確保し、施工性の良好なコンクリートを製造することが可能である。
また、本発明の高流動セメントは、適切に調製した溶解液をセメントの粒子に接触させることで極めて容易に製造することができる。