(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリンカー中の４ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｆｅ2 Ｏ3 が１３重量％以下、３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 が５重量％以下、残部が３ＣａＯ・ＳｉＯ2 及び２ＣａＯ・ＳｉＯ2 で、石膏を３〜７重量％含むブレーン比表面積が３０００〜４５００ｃｍ2／ｇのセメント組成物であって、該石膏が半水石膏１０〜３５重量％、不溶性無水石膏２５〜３５重量％で残部が二水石膏からなる割合のものであり、該組成物に高性能ＡＥ減水剤が添加されている高流動性セメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高流動で高強度を発現するコンクリートの製造やセルフレベリング材として好適な高流動性セメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年コンクリート構造物の高層化と同時に施工方法の合理化、省力化に伴って、高強度で、単位水量を高めることなく、締め固め作業が不要で過密な配筋中や狭部を有する型枠の細部にまで行き渡るコンクリートの開発が進められている。また自己流動性が要求されるセメント系セルフレベリング材としてもさらに流動性の高いもの求められている。
ここで使われるセメントには、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各種混和材や各種高性能ＡＥ減水剤、増粘剤を添加したセメント、粒度分布を調整したセメント、セメント粒子を球状化したセメント等が提案されている。
【０００３】
しかし、ポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ等を添加したセメントは品質管理が困難で、硬化の遅延を引き起こすという難点があった。また、各種高性能ＡＥ減水剤、増粘剤を多量に添加すると硬化後の耐久性が低下するという問題があり、粒度分布を調整したセメントやセメント粒子を球状化したセメントは、通常のセメント製造の設備、工程のほかに特別の設備、工程を必要とし、生産性が著しく低いという問題があった。
また従来の流動性セメント組成物は、フローロスが生じ短時間で流動性が低下するため、例えば生コンクリートの運搬中にスランプ、空気量等が変化して施工現場で実際に作業する時に目標としていた流動性が得られず、充分な作業時間がとれなかったり、ポンプ圧送時にコンクリートポンプや配管が閉塞したりするという難点があった。
【０００４】
上述した難点を改善する方法として、特開平６ー８０４５６号公報には、３ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  が５重量％以下かつ３ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  と４ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  ・Ｆｅ２  Ｏ３  固溶体を合計量で８〜１２重量％と、残部が３ＣａＯ・ＳｉＯ２  及び２ＣａＯ・ＳｉＯ２  とからなるブレーン比表面積３３００〜４０００ｃｍ２  ／ｇのクリンカー粉末と不溶性無水石膏を５０％以上含む石膏からなり、セメント中のＳＯ３  が２〜５重量％であるセメントに分散剤を添加した流動性水硬性組成物が提案されている。
この提案された組成物よると、前記難点はある程度改善できるが、特に流動性についてはフローロスを含めて未だ十分とは言えずさらに改良の余地がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、極めて高い流動性を発現するセメント組成物を提供することを課題とする。
また本発明は、前記提案の高流動性セメント組成物の難点を改良でき、さらにフローロスも含めて流動性が優れた高流動性セメント組成物を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、高性能ＡＥ減水剤を多量使用しなくても極めて高い流動性を発現し、材料分離を引き起こさずに、またフローロスが小さく施工作業中等に流動性が損なわれることのない高流動性セメント組成物について鋭意研究した結果、流動性はセメント中の鉱物組成と石膏の種類及び量、ブレーン比表面積等と密接な関係があり、これらを特定の範囲に調整することによって、特開平６ー８０４５６号公報で提案された組成物を遙かに越える高流動性を発現すること、少量の高性能ＡＥ減水剤の添加でも流動性に優れ高強度を発現して前記課題を解決できること、本発明の高流動性セメント組成物は混合セメントのベースセメントとしても使用でき流動性の改善に有効であること等を知見し、本発明に到った。
【０００７】
本発明は、クリンカー中の４ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｆｅ2 Ｏ3 が１３重量％以下、３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 が５重量％以下、残部が３ＣａＯ・ＳｉＯ2 及び２ＣａＯ・ＳｉＯ2 で、石膏を３〜７重量％含むブレーン比表面積が３０００〜４５００ｃｍ2 ／ｇのセメント組成物であって、該石膏が半水石膏１０〜３５重量％、不溶性無水石膏２５〜３５重量％で残部が二水石膏からなる割合のものであり、該組成物に高性能ＡＥ減水剤が添加されている高流動性セメント組成物に関する。
【０００８】
本発明において、クリンカー中の４ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  ・Ｆｅ２  Ｏ３  及び３ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  は流動性と密接に関係する。４ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  ・Ｆｅ２  Ｏ３  が１３重量％を越えると、また３ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  が５重量％を越えると流動性が劣り、またフローロスも大きくなるので、４ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  ・Ｆｅ２  Ｏ３  が１３重量％以下、好ましくは８重量％以下にし、３ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  は５重量％以下、好ましくは４重量％以下にする。
また残部の３ＣａＯ・ＳｉＯ２  が多くなると、換言すると２ＣａＯ・ＳｉＯ２  が少ないと、初期強度は高くなるが流動性が低下し、フローロスも大きくなるので、流動性をより高めるためには２ＣａＯ・ＳｉＯ２  は４５重量％以上、好ましくは５０〜６０重量％にするのが望ましい。２ＣａＯ・ＳｉＯ２  を多くすることによって低発熱で高流動性のセメント組成物にすることができる。
【０００９】
本発明のセメント組成物においては石膏を３〜７重量％（セメント中のＳＯ３  量で約１．５〜３．９重量％）含有するが、この石膏は半水石膏１０〜３５重量％、不溶性無水石膏２０〜４５重量％で残部が二水石膏からなる割合のものであることが重要である。後記実施例からも明らかであるように、流動性の指標となる０打フローは２６０ｍｍ以上、３００ｍｍを越え、フローロスも殆どなく、材料分離も生じない。
石膏中の半水石膏が、１０重量％未満では３ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  の水和反応が速く流動性の改善効果は期待できず、０打フローは２００ｍｍ程度で流動性が劣り、またフローロスも大きくなる。３５重量％を超えると０打フローは２３０ｍｍ程度となりまたこわばりを生じてフローロスが大きい。
石膏中の不溶性無水石膏は２０〜４５重量％、好ましくは２５〜３５重量％の量必要であるが、その量が少なすぎても多すぎても０打フローは２００〜２４０ｍｍ程度で流動性の改善効果は小さく、また１０ｍｍを超えるフローロスが生じる。
また残部の二水石膏は、半水石膏ほどに大きくはないが流動性改善効果を持ち、半水石膏及び不溶性無水石膏と相まって流動性を向上させ、またこわばりを示す心配を少なくすることができる。
セメント組成物中の石膏量が３重量％より少ないと石膏が不十分で流動性の改善効果は小さく、セメントの粉砕や水和後の収縮などでも問題があり、７重量％を超えるとこわばりを生じ、流動性は低下する。
【００１０】
本発明において、石膏はクリンカーと同時に粉砕しても、また予め粉砕したクリンカーに石膏粉を混合する方法で加えても充分な流動性を示すが、クリンカーと同時に粉砕した方がより高い流動性を示すので好ましい。
なお、クリンカーと石膏を同時に粉砕する場合は粉砕ミルの温度によって二水石膏が脱水して半水石膏にならないように考慮する必要がある。脱水によって半水石膏が必要以上に増加すると流動性が低下しフローロスも大きくなる。
【００１１】
本発明のセメント組成物において、ブレーン比表面積は３０００〜４５００ｃｍ２  ／ｇ、好ましくは３８００〜４２００ｃｍ２  ／ｇにする。ブレーン比表面積が低いほど流動性は良好であるが、ブレーン比表面積が３０００ｃｍ２  ／ｇ未満では粘度が低くなりすぎて材料分離を引き起こし、また４５００ｃｍ２  ／ｇを超えると減水剤の効果が低下し、セメント粒子の分散性が悪くなり流動性が劣るので、前記範囲が好適である。
【００１２】
高性能ＡＥ減水剤は、予めセメント組成物中に添加しておいても、水との混練時に添加してもよい。その添加量はセメント組成物中のセメント１００重量部に対して０．０５〜５重量部、好ましくは０．１〜２重量部である。高性能ＡＥ減水剤はその量が増すにつれて水量を低減させセメント粒子の分散を良好にして流動性を付与し、硬化後の乾燥収縮を低減させる作用をするが、その量が少なすぎると減水剤の効果が期待できず、また多すぎると流動性増大に寄与せず硬化後の耐久性が低下する。
高性能ＡＥ減水剤としては、従来モルタルやコンクリートに使用されている例えばナフタリン系（ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物等）、メラミン系（メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物等）、アミノスルホン酸系（芳香族アミノスルホン酸ポリマー等）、ポリカルボン酸系（ポリカルボン酸エーテル等）を挙げることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
【実施例】
各例において、０打フロー、３０分後フロー（フローロス）、分離抵抗性は、次の方法で混練したモルタルをを用いて測定評価した。
（１）モルタルの混練
ＪＩＳ  Ｒ５２０１  １０．４．３の機械練りによる方法に記されている装置・器具を使用して次のように行った。
練り鉢にセメント８００ｇと砂（相馬砂）１１２０ｇを入れ、ホバートミキサーで３０秒間低速で混合した。ホバートミキサーを停止し、所定量の高性能ＡＥ減水剤（ポリカルボン酸系：エヌエムビー社製、商品名レオビルドＳＰ−８Ｓ）を添加した水２４０ｇを加えて低速で２分間練混ぜた。その後、ミキサーを停止し、２０秒間で、匙で練り鉢及びパドルに付着したモルタルを掻き落とすとともに、練り鉢の底のモルタルを掻きあげるように２〜３回掻き混ぜた。その後、再び低速で２分４０秒練り混ぜた。なお、水セメント比は０．３、砂セメント比は１．４である。
（２）０打フロー
ＪＩＳ  Ｒ５２０１「セメントの物理試験方法」に規定されているフローコーンを用いて、０打でのフロー値を測定した。２６０ｍｍ以上のフローを示すものが好ましく、フローが２６０ｍｍ未満では流動性が劣り施工性の面で難がある。
（３）３０分後フロー（フローロス）
混練したモルタルを湿封し、３０分後の０打フローを測定した。２６０ｍｍ以上のフローを示すものを良とした。
（４）分離抵抗性
目視により、０打フロー測定後のモルタルが固液分離していないものを良として○で表示し、固液分離が認められたものを×で表示した。
（５）使用したクリンカー組成（重量％）、ブレーン比表面積（ｃｍ２  ／ｇ）、セメントに添加した高性能ＡＥ減水剤の量（重量％）、石膏割合（重量％）及びセメント中のＳＯ３  の量（重量％）を表１及び表２に示す。
なお、表１及び表２中でＣ２  Ｓは２ＣａＯ・ＳｉＯ２  、Ｃ３  Ａは３ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  、Ｃ４  ＡＦは４ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  ・Ｆｅ２  Ｏ３  を意味し、残部はそのほとんど全部が３ＣａＯ・ＳｉＯ２  であるので省略した。
【００１４】
実施例１〜５
セメント中のＳＯ３  量が３．０重量％になるように表１に示すクリンカーに二水、半水及び無水石膏が表１に示す割合の石膏を加え、ボールミルでブレーン比表面積が４１００ｃｍ２  ／ｇになるまで粉砕したセメントを使用し、表１に記載の量の高性能ＡＥ減水剤を加えてモルタルを調製し、０打フロー、３０分後フロー及び分離抵抗性を測定した。
その結果を表１に示す。
【００１５】
比較例１〜５
表１に示すように石膏中の無水石膏が少ない場合（比較例１）、半水石膏が少ない場合（比較例２）、半水石膏が多い場合（比較例３）、無水石膏が多い場合（比較例４）、クリンカー中の４ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  ・Ｆｅ２  Ｏ３  が多い場合（比較例５）の各セメントを使用し、実施例１〜５と同様に０打フロー、３０分後フロー及び分離抵抗性を測定した。
その結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
0003584564.tif 000002
【００１７】
表１から明らかであるように、本発明による場合は、３００ｍｍを超えるほどの０打フローを示し、また減水剤の量が少なくても０打フローが２６０ｍｍを超え、フローロスもほとんどなく、材料分離もない。
これに対してクリンカー中の４ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  ・Ｆｅ２  Ｏ３  や石膏中の半水石膏、無水石膏、二水石膏の割合が本発明の範囲外の場合は、０打フローが１９０〜２５０程度で、フローロスも大きい。
【００１８】
実施例６〜１０
ブレーン比表面積を表２に示すように変えたほかは、実施例４と同様のセメント（実施例６〜１０）を使用し、実施例１〜５と同様に０打フロー、３０分後フロー及び分離抵抗性を測定した。なお、実施例６及び１０についてはクリンカー組成も表２に示すように変えた。
測定結果を表２に示す。
【００１９】
比較例６〜１０
表２に示すようにブレーン比表面積が小さい場合（比較例６）、ブレーン比表面積が大きい場合（比較例７）、クリンカー中の３ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  が多い場合（比較例８）、石膏中の無水石膏が多い場合（比較例９）、二水石膏を使用しなかった場合（比較例１０）の各セメントを使用し、実施例１〜５と同様に０打フロー、３０分後フロー及び分離抵抗性を測定した。その結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】
0003584564.tif 000003
【００２１】
表２から本発明のブレーン比表面積の範囲内による場合はフローロスもほとんどなく、０打フローが２６４〜２９０ｍｍと大きく流動性がよいことが分かる。ブレーン比表面積が小さい場合（比較例６）は流動性はよいが、材料分離が生じ、ブレーン比表面積が大きい場合（比較例７）は流動性に難があることが分かる。またクリンカー中の３ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  が多かったり、石膏中の無水石膏が多かったりしても流動性に難があることが分かる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明セメント組成物は、材料分離を引き起こさずに極めて高い流動性を発現し、フローロスも小さく施工作業中等に流動性が損なわれることがないという顕著な効果がある。