(57)【要約】【課題】セメントの強度と成形性を高めるために配合される鉱物質微粉末に関する。より詳しくは、水セメント比が低い状況下においても好適に使用され、流動性および硬化体の強度を高めるセメント混和用微粉末を提供する。【解決手段】ＢＥＴ法による比表面積が５m2/g以上〜２０m2/g以下であって、粒度分布に基づく重量平均粒径が２μm以下であり、シリカ質微粉末からなることを特徴とし、例えば、 水セメント比０.２５以下で、高性能減水剤使用下において用いられるセメント混和用微粉末。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＥＴ法による比表面積が５m2/g以上〜２０m2/g以下であって、粒度分布に基づく重量平均粒径が２μm以下であり、シリカ質微粉末からなることを特徴とするセメント混和用微粉末。
【請求項２】
水セメント比０.２５以下で、高性能減水剤使用下において用いられる請求項１に記載のセメント混和用微粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントの強度と成形性を高めるために配合される鉱物質微粉末に関する。より詳しくは、水セメント比が低い状況下においても好適に使用され、流動性および硬化体の強度を高めるセメント混和用微粉末に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、セメントに鉱物質微粉末を添加することにより硬化体の強度を高めることが知られている。例えば、シリカフュームを高性能減水剤と共にコンクリートに混合すると、そのマイクロフィラー効果とセメント分散効果によってコンクリートが緻密化され、圧縮強度が向上すると共に水密性や化学的抵抗性の増大が期待できる。このシリカフュームは非晶質シリカからなり、概ね平均粒径０.１μm程度、比表面積１５〜２５m2/g程度の微細粒子である。従来は、例えば、セメント粒子径よりも少なくとも１オーダー小さい粒子を用いることによって、強度とワーカビリティーを向上させている（特許文献１：特公昭60-59182号）。さらに、ＢＥＴ比表面積を２１m2/g以上、平均粒径を０.１２μ以下に限定したシリカフュームを用いてポゾラン反応性を高めるものも知られている（特許文献２：特公平07-12960号）。
【０００３】
これらの例は、その粒度限定から明らかなように、出来るだけ微細な粒子を用いるものであり、従来はこのように、セメントに加える鉱物質微粉末は、そのポゾラン反応性等を高める観点から出来るだけ微細粒子であることが好ましいとされていた。ところが、このような微細粒子は粒子表面の吸着性が過大になり、セメントの流動性を損なうことが見出された。とくに、水セメント比が０.２５を下回る状況下ではワーカビリテイが大幅に低下する問題がある。
【特許文献１】特公昭６０−５９１８２号公報
【特許文献２】特公平０７−１２９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来の上記問題を解決したものであって、水セメント比が低い使用状況下においても優れた流動性を有し、高強度の硬化体を得ることができるセメント混和用微粉末を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の構成によって上記課題を解決したセメント混和用微粉末に関する。
〔１〕ＢＥＴ法による比表面積が５m2/g以上〜２０m2/g以下であって、粒度分布に基づく重量平均粒径が２μm以下であり、シリカ質微粉末からなることを特徴とするセメント混和用微粉末。
〔２〕 水セメント比０.２５以下で、高性能減水剤使用下において用いられる上記(１)に記載のセメント混和用微粉末。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のセメント混和用微粉末は、セメントが使用されるあらゆる分野で使用でき、特に水セメント比が０.２５以下で高性能減水剤を用いる状況下で、コンクリートのワーカビリティーを高め、コンクリート強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明を具体的な形態に基づいて詳しく説明する。
先に述べたように、セメントと水を練り混ぜる場合、セメントの量に対し水の量が少なくなるに従って混合物の流動性が低下し、水セメント比が０.２５を下回るとワーカビリティのある混合物を得ることが困難になる。このような低水セメント比のものはワーカビリティーを得るために、通常、高性能減水剤やセメント粒子空隙を充填する鉱物質微粒子が用いられる。従来、この微粒子は出来るだけ微細なものが好ましいとされていた。確かに、水セメント比が０.２５以下になると、微粒子を添加したものは無添加のものに比べて流動性が向上するが、その程度には差がある。この差は水セメント比が低いほど大きく、特に水セメント比が０.２以下の場合には顕著である。これは、後述する実験例に示すように、粒径が小さくなるほど粒子表面の吸着性が過大になり、むしろ流動性が阻害されることによる。
【０００８】
そこで本発明は、セメント混和用微粉末の粒度を、ＢＥＴ法による比表面積が５m2/g以上〜２０m2/g以下、好ましくは１８m2/g以下、より好ましくは１５m2/g以下に限定する。これより比表面積が大きいと粒子が微細になりすぎて表面吸着が過大になり、混和材粒子表面に吸着される高性能減水剤の量が増大し、相対的にセメント粒子への吸着量が減少してセメントの分散性が低下する。一方、比表面積がこれより小さいとセメント粒子間の空隙より粒子が大きくなり、セメント粒子間の充填効果が低下する。従って、いずれの場合にも流動性の低下を招き、良好なワーカビリテイを得ることができない。
【０００９】
さらに、本発明のセメント混和用微粉末は、上記範囲の比表面積を有すると共にその粒度分布に基づく重量平均粒径が２μm以下、好ましくは１.５μm以下のものである。良好なワーカビリテイを得るには、適切な比表面積の粒子であると共に、その形状が球形に近く、ボールベアリング効果を発揮できるものであることが望ましい。一般に、粒径に対して比表面積が大きすぎるものや、比表面積に対して粒径の大きすぎるものは粒子の形状が異形であり、星形や棒状あるいは凹凸の著しいもの、あるいは微粒子が凝集して不定形の二次粒子を形成したものである。このような異形粒子はボールベアリング効果を得ることが出来ない。一方、本発明の上記比表面積と平均粒径を同時に満足するものは、その粒子形状が球形に近く、ボールベアリング効果を発揮させるのに適している。
【００１０】
この具体例を図１〜図４に示す。図示する粒子Α〜粒子Ｄは以下の比表面積と重量平均粒径を有するものであり、本発明の範囲に属する粒子Ａ(図１)、粒子Ｂ(図２)の形状は何れもほぼ球形であるのに対して、本発明の範囲を外れる粒子Ｃ(図３)、粒子Ｄ(図４)は角張っており、あるいは凝集した二次粒子を形成している。
粒子Ａ(図１)： 比表面積６.９６m2/g、重量平均粒径１.２１μm
粒子Ｂ(図２)： 比表面積１０.１m2/g、重量平均粒径０.７２μm 
粒子Ｃ(図３)： 比表面積１０.１m2/g、重量平均粒径２.１８μm 
粒子Ｄ(図４)： 比表面積３７.５m2/g、重量平均粒径５.２８μm
【００１１】
なお、粒子を真球で単一の粒子とみなして比表面積から粒径を算出する方法が知られているが、このような手法ではセメント混和材の上記問題を把握することはできない。すなわち、実際の粒子は分布を持ち、かつ比表面積の大きさは粒径の小さな粒子の含有量に大きな影響を受け、同じ重量平均粒径であっても小径の粒子含有量が多いものほど比表面積は大きくなる。従って、粒子の特性を把握するためには重量平均粒径と比表面積を別々に測定する必要がある。微粒子の比表面積を測定する方法としてはＢＥＴ法が適当であり、重量平均粒径を求める方法としてはレーザー回折式粒度分布測定法が適している。レーザー回折式粒度分布測定法で微粒子の平均粒径を測定する場合には、粒子を溶媒中で良く分散させることが必要であり、試料を超音波分散機で分散させ、あるいは分散剤を用いて測定するのが良い。
【００１２】
セメント混和用微粉末の材質としてはシリカ質粉末が好ましい。シリカ質微粉末はセメントとのポゾラン反応により強度を増進させる。シリカ質の材料の例としては、シリカフューム、フライアッシュ、高炉スラグ、火山灰、籾殻灰、珪石などがある。これらを本発明の比表面積および重量平均粒径に適合するよう、必要に応じて、粉砕、分級処理して用いると良い。
【００１３】
また、セメントに対する混和材粉末の添加量は、セメント１体積部に対して混和材粉末が０.０３〜０.４体積部が好ましい。例えば、シリカフュームは重量比で、セメント１重量部に対しシリカフュームを概ね０.０２〜０.３重量部添加するのが適当である。
【実施例】
【００１４】
〔実験例〕
比表面積(9〜23m2/g)の異なるシリカフューム６種を用い、シリカフューム、高性能減水剤、水を練混ぜ、シリカフュームの各比表面積における高性能減水剤の吸着率を調べた。なお、液中で減少した高性能減水剤の量をシリカフュームヘ吸着量とした。この結果を図５に示した。次に、セメント４００g、シリカフューム１００g、高性能減水剤３g、水９０gを練混ぜて調製したペーストを金属製リング(径25mm×高25mm)に入れ、そのリングを引上げて流れ出たペーストのフロー値を各吸着率のシリカフュームごとに調べた。この結果を図６に示した。
【００１５】
図示するように、シリカフュームの比表面積が大きいものほど高性能減水剤の吸着率が大きく、これに伴って、シリカフュームを混和したセメントペーストのフロー値は次第に小さくなる。例えば、シリカフュームの比表面積が２３m2/g付近のものは約５０％以上の高性能減水剤を吸着してしまい。このため、セメントペーストのフロー値は２５％程度に低下する。比表面積が１５m2/g以下のものは高性能減水剤の吸着率が４０％以下と低く、従って、セメントペーストのフロー値が概ね６０〜７０％以上と高い。
【００１６】
実施例および比較例
表１に示すセメント混和材粉末１００g、中庸熱セメント４００g、水９０g、高性能減水剤３gをホバートミキサで練り混ぜてペーストを調製した。このペーストを金属製リング(径25mm×高25mm)に入れ、リングを引き上げて流れ出たペーストの長径と短径の平均をフロー値として測定した。次に。角形の鋼製型枠(20mm×20mm×30mm)にこのペーストを流し込み、翌日脱型したものを８０℃の水中に入れ、２日間養生したものの圧縮強度を測定した。この結果を表１に示した。本発明が定める範囲の比表面積と重量平均粒径を有する実施例の試料は、何れもセメントペーストのフロー値が比較例よりも格段に高く、圧縮強度も大幅に向上している。
【００１７】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の範囲に属する粒子Ａの粒子構造を示す顕微鏡写真。
【図２】本発明の範囲に属する粒子Ｂの粒子構造を示す顕微鏡写真。
【図３】本発明の範囲から外れる粒子Ｃの粒子構造を示す顕微鏡写真。
【図４】本発明の範囲から外れる粒子Ｄの粒子構造を示す顕微鏡写真。
【図５】シリカフュームの比表面積と吸着率の関係を示すグラフ。
【図６】シリカフュームの吸着率とペーストフロー値との関係を示すグラフ。
【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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