(57)【要約】  本発明は、セメントに対する実質的な置換物として、F級フライアッシュと、C級フライアッシュ、またはスラグと、約5%(w/w)未満のチオシアン酸ナトリウム(NaSCN)、および/または硝酸カルシウム(Ca(NO3)2)とを含む一般向けのコンクリート建造物用のプレブレンドセメントに関する。チオシアン酸ナトリウム、および/または硝酸カルシウムは、改善された高い早期強度、および促進された凝結時間のための混和剤であり、それによりコンクリート構造物をより速やかに使用に供することが可能になり、労働コストが削減され、プレキャストコンクリートメーソンリ製造業者が速やかに成形し、型枠を回転させることが可能になる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、約5%(w/w)未満のチオシアン酸ナトリウムとを含むことを特徴とする凝結可能な組成物。
【請求項２】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
【請求項３】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項1に記載の組成物。
【請求項４】
シリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
【請求項５】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項4に記載の組成物。
【請求項６】
シリカフュームが約10%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項4に記載の組成物。
【請求項７】
硝酸カルシウムをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
【請求項８】
硝酸カルシウムが約5%(w/w)未満の量において存在することを特徴とする請求項4に記載の組成物。
【請求項９】
乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
【請求項１０】
セメントと、スラグと、約5%(w/w)未満のチオシアン酸ナトリウムとを含むことを特徴とする凝結可能な組成物。
【請求項１１】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項10に記載の組成物。
【請求項１２】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項10に記載の組成物。
【請求項１３】
シリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の組成物。
【請求項１４】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項10に記載の組成物。
【請求項１５】
硝酸カルシウムをさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の組成物。
【請求項１６】
硝酸カルシウムが約5%(w/w)未満の量において存在することを特徴とする請求項15に記載の組成物。
【請求項１７】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項10に記載の組成物。
【請求項１８】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項10に記載の組成物。
【請求項１９】
乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項10に記載の組成物。
【請求項２０】
セメントと、F級フライアッシュと、約5%(w/w)未満のチオシアン酸ナトリウムとを含むことを特徴とする凝結可能な組成物。
【請求項２１】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項20に記載の組成物。
【請求項２２】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項20に記載の組成物。
【請求項２３】
シリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項20に記載の組成物。
【請求項２４】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項23に記載の組成物。
【請求項２５】
硝酸カルシウムをさらに含むことを特徴とする請求項20に記載の組成物。
【請求項２６】
硝酸カルシウムが約5%(w/w)未満の量において存在することを特徴とする請求項25に記載の組成物。
【請求項２７】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項20に記載の組成物。
【請求項２８】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項20に記載の組成物。
【請求項２９】
スラグをさらに含むことを特徴とする請求項20に記載の組成物。
【請求項３０】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項29に記載の組成物。
【請求項３１】
乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項20に記載の組成物。
【請求項３２】
セメントと、C級フライアッシュと、約5%(w/w)未満のチオシアン酸ナトリウムとを含むことを特徴とする凝結可能な組成物。
【請求項３３】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項32に記載の組成物。
【請求項３４】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項32に記載の組成物。
【請求項３５】
シリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項32に記載の組成物。
【請求項３６】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項35に記載の組成物。
【請求項３７】
硝酸カルシウムをさらに含むことを特徴とする請求項32に記載の組成物。
【請求項３８】
硝酸カルシウムが約5%(w/w)未満の量において存在することを特徴とする請求項37に記載の組成物。
【請求項３９】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項32に記載の組成物。
【請求項４０】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項32に記載の組成物。
【請求項４１】
スラグをさらに含むことを特徴とする請求項32に記載の組成物。
【請求項４２】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項41に記載の組成物。
【請求項４３】
乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項32に記載の組成物。
【請求項４４】
セメントと、C級フライアッシュと、F級フライアッシュと、約5%(w/w)未満のチオシアン酸ナトリウムとを含むことを特徴とする凝結可能な組成物。
【請求項４５】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項44に記載の組成物。
【請求項４６】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項44に記載の組成物。
【請求項４７】
シリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項44に記載の組成物。
【請求項４８】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項47に記載の組成物。
【請求項４９】
硝酸カルシウムをさらに含むことを特徴とする請求項44に記載の組成物。
【請求項５０】
硝酸カルシウムが約5%(w/w)未満の量において存在することを特徴とする請求項49に記載の組成物。
【請求項５１】
F級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項44に記載の組成物。
【請求項５２】
C級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項44に記載の組成物
【請求項５３】
F級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在し、C級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項44に記載の組成物。
【請求項５４】
スラグをさらに含むことを特徴とする請求項44に記載の組成物。
【請求項５５】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項54に記載の組成物。
【請求項５６】
乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項44に記載の組成物。
【請求項５７】
i)請求項1に記載の組成物を、水、砂、および砂利と混合して混合物を形成するステップと、
ii)混合物を成型するステップと、
iii)混合物を凝結させてコンクリートを形成するステップとを含むことを特徴とするコンクリートを作製する方法。
【請求項５８】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項57に記載の方法。
【請求項５９】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項57に記載の方法。
【請求項６０】
組成物がシリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項57に記載の方法。
【請求項６１】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項60に記載の方法。
【請求項６２】
組成物が硝酸カルシウムをさらに含むことを特徴とする請求項57に記載の方法。
【請求項６３】
硝酸カルシウムが約5%(w/w)未満の量において存在することを特徴とする請求項62に記載の方法。
【請求項６４】
乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項57に記載の組成物。
【請求項６５】
i)請求項10に記載の組成物を、水、砂、および砂利と混合して混合物を形成するステップと、
ii)混合物を成型するステップと、
iii)混合物を凝結させてコンクリートを形成するステップとを含むことを特徴とするコンクリートを作製する方法。
【請求項６６】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項65に記載の方法。
【請求項６７】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項65に記載の方法。
【請求項６８】
組成物がシリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項65に記載の方法。
【請求項６９】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項68に記載の方法。
【請求項７０】
組成物が硝酸カルシウムをさらに含むことを特徴とする請求項65に記載の方法。
【請求項７１】
硝酸カルシウムが約5%(w/w)未満の量において存在することを特徴とする請求項70に記載の方法。
【請求項７２】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項65に記載の方法。
【請求項７３】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項65に記載の方法。
【請求項７４】
組成物が乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項65に記載の方法。
【請求項７５】
i)請求項20に記載の組成物を、水、砂、および砂利と混合して混合物を形成するステップと、
ii)混合物を成型するステップと、
iii)混合物を凝結させてコンクリートを形成するステップとを含むことを特徴とするコンクリートを作製する方法。
【請求項７６】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項75に記載の方法。
【請求項７７】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項75に記載の方法。
【請求項７８】
組成物がシリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項75に記載の方法。
【請求項７９】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項78に記載の方法。
【請求項８０】
組成物が硝酸カルシウムをさらに含むことを特徴とする請求項75に記載の方法。
【請求項８１】
硝酸カルシウムが約5%(w/w)未満の量において存在することを特徴とする請求項80に記載の方法。
【請求項８２】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)未満の量において存在することを特徴とする請求項75に記載の方法。
【請求項８３】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項75に記載の方法。
【請求項８４】
組成物がスラグをさらに含むことを特徴とする請求項75に記載の方法。
【請求項８５】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項84に記載の方法。
【請求項８６】
組成物が乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項75に記載の方法。
【請求項８７】
i)請求項32に記載の組成物を、水、砂、および砂利と混合して混合物を形成するステップと、
ii)混合物を成型するステップと、
iii)混合物を凝結させてコンクリートを形成するステップとを含むことを特徴とするコンクリートを作製する方法。
【請求項８８】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項87に記載の方法。
【請求項８９】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項87に記載の方法。
【請求項９０】
組成物がシリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項87に記載の方法。
【請求項９１】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項90に記載の方法。
【請求項９２】
組成物が硝酸カルシウムをさらに含むことを特徴とする請求項87に記載の方法。
【請求項９３】
硝酸カルシウムが約5%(w/w)未満の量において存在することを特徴とする請求項92に記載の方法。
【請求項９４】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項87に記載の方法。
【請求項９５】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項87に記載の方法。
【請求項９６】
組成物がスラグをさらに含むことを特徴とする請求項87に記載の方法。
【請求項９７】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項96に記載の方法。
【請求項９８】
組成物が乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項87に記載の方法。
【請求項９９】
i)請求項44に記載の組成物を、水、砂、および砂利と混合して混合物を形成するステップと、
ii)混合物を成型するステップと、
iii)混合物を凝結させてコンクリートを形成するステップとを含むことを特徴とするコンクリートを作製する方法。
【請求項１００】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項99に記載の方法。
【請求項１０１】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項99に記載の方法。
【請求項１０２】
組成物がシリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項99に記載の方法。
【請求項１０３】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項102に記載の方法。
【請求項１０４】
組成物が硝酸カルシウムをさらに含むことを特徴とする請求項99に記載の方法。
【請求項１０５】
硝酸カルシウムが約5%(w/w)未満の量において存在することを特徴とする請求項104に記載の方法。
【請求項１０６】
F級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項99に記載の方法。
【請求項１０７】
C級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項99に記載の方法。
【請求項１０８】
F級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在し、C級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項99に記載の方法。
【請求項１０９】
組成物がスラグをさらに含むことを特徴とする請求項99に記載の方法。
【請求項１１０】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項109に記載の方法。
【請求項１１１】
組成物が乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項99に記載の方法。
【請求項１１２】
セメントと、約5%(w/w)未満の硝酸カルシウムとを含むことを特徴とする凝結可能な組成物。
【請求項１１３】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項112に記載の組成物。
【請求項１１４】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項112に記載の組成物。
【請求項１１５】
シリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項112に記載の組成物。
【請求項１１６】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項115に記載の組成物。
【請求項１１７】
乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項112に記載の組成物。
【請求項１１８】
セメントと、スラグと、約5%(w/w)未満の硝酸カルシウムとを含むことを特徴とする凝結可能な組成物。
【請求項１１９】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項118に記載の組成物。
【請求項１２０】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項118に記載の組成物。
【請求項１２１】
シリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項118に記載の組成物。
【請求項１２２】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項121に記載の組成物。
【請求項１２３】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項118に記載の組成物。
【請求項１２４】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項118に記載の組成物。
【請求項１２５】
乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項118に記載の組成物。
【請求項１２６】
セメントと、F級フライアッシュと、約5%(w/w)未満の硝酸カルシウムとを含むことを特徴とする凝結可能な組成物。
【請求項１２７】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項126に記載の組成物。
【請求項１２８】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項126に記載の組成物。
【請求項１２９】
シリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項126に記載の組成物。
【請求項１３０】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項129に記載の組成物。
【請求項１３１】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項126に記載の組成物。
【請求項１３２】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項126に記載の組成物。
【請求項１３３】
さらにスラグを含むことを特徴とする請求項126に記載の組成物。
【請求項１３４】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項133に記載の組成物。
【請求項１３５】
乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項126に記載の組成物。
【請求項１３６】
セメントと、C級フライアッシュと、約5%(w/w)未満の硝酸カルシウムとを含むことを特徴とする凝結可能な組成物。
【請求項１３７】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項136に記載の組成物。
【請求項１３８】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項136に記載の組成物。
【請求項１３９】
シリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項136に記載の組成物。
【請求項１４０】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項139に記載の組成物。
【請求項１４１】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項136に記載の組成物。
【請求項１４２】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項136に記載の組成物。
【請求項１４３】
さらにスラグを含むことを特徴とする請求項136に記載の組成物。
【請求項１４４】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項143に記載の組成物。
【請求項１４５】
乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項136に記載の組成物。
【請求項１４６】
セメントと、C級フライアッシュと、F級フライアッシュと、約5%(w/w)未満の硝酸カルシウムとを含むことを特徴とする凝結可能な組成物。
【請求項１４７】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項146に記載の組成物。
【請求項１４８】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項146に記載の組成物。
【請求項１４９】
シリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項146に記載の組成物。
【請求項１５０】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項149に記載の組成物。
【請求項１５１】
F級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項146に記載の組成物。
【請求項１５２】
C級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項146に記載の組成物。
【請求項１５３】
F級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在し、C級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項146に記載の組成物。
【請求項１５４】
さらにスラグを含むことを特徴とする請求項146に記載の組成物。
【請求項１５５】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項154に記載の組成物。
【請求項１５６】
乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項146に記載の組成物。
【請求項１５７】
i)請求項112に記載の組成物を、水、砂、および砂利と混合して混合物を形成するステップと、
ii)混合物を成型するステップと、
iii)混合物を凝結させてコンクリートを形成するステップとを含むことを特徴とするコンクリートを作製する方法。
【請求項１５８】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項157に記載の方法。
【請求項１５９】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項157に記載の方法。
【請求項１６０】
組成物がシリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項157に記載の方法。
【請求項１６１】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項160に記載の組成物。
【請求項１６２】
乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項157に記載の組成物。
【請求項１６３】
i)請求項118に記載の組成物を、水、砂、および砂利と混合して混合物を形成するステップと、
ii)混合物を成型するステップと、
iii)混合物を凝結させてコンクリートを形成するステップとを含むことを特徴とするコンクリートを作製する方法。
【請求項１６４】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項163に記載の方法。
【請求項１６５】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項163に記載の方法。
【請求項１６６】
組成物がシリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項163に記載の方法。
【請求項１６７】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項166に記載の方法。
【請求項１６８】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項163に記載の方法。
【請求項１６９】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項163に記載の方法。
【請求項１７０】
組成物が乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項163に記載の方法。
【請求項１７１】
i)請求項126に記載の組成物を、水、砂、および砂利と混合して混合物を形成するステップと、
ii)混合物を成型するステップと、
iii)混合物を凝結させてコンクリートを形成するステップとを含むことを特徴とするコンクリートを作製する方法。
【請求項１７２】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項171に記載の方法。
【請求項１７３】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項171に記載の方法。
【請求項１７４】
組成物がシリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項171に記載の方法。
【請求項１７５】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項174に記載の方法。
【請求項１７６】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項171に記載の方法。
【請求項１７７】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項171に記載の方法。
【請求項１７８】
組成物がスラグをさらに含むことを特徴とする請求項171に記載の方法。
【請求項１７９】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項178に記載の方法。
【請求項１８０】
組成物が乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項171に記載の方法。
【請求項１８１】
i)請求項136に記載の組成物を、水、砂、および砂利と混合して混合物を形成するステップと、
ii)混合物を成型するステップと、
iii)混合物を凝結させてコンクリートを形成するステップとを含むことを特徴とするコンクリートを作製する方法。
【請求項１８２】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項181に記載の方法。
【請求項１８３】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項181に記載の方法。
【請求項１８４】
組成物がシリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項181に記載の方法。
【請求項１８５】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項184に記載の方法。
【請求項１８６】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項181に記載の方法。
【請求項１８７】
F級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項181に記載の方法。
【請求項１８８】
組成物がスラグをさらに含むことを特徴とする請求項181に記載の方法。
【請求項１８９】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項188に記載の方法。
【請求項１９０】
組成物が乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項181に記載の方法。
【請求項１９１】
i)請求項146に記載の組成物を、水、砂、および砂利と混合して混合物を形成するステップと、
ii)混合物を成型するステップと、
iii)混合物を凝結させてコンクリートを形成するステップとを含むことを特徴とするコンクリートを作製する方法。
【請求項１９２】
セメントがポートランドセメントであることを特徴とする請求項191に記載の方法。
【請求項１９３】
セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項191に記載の方法。
【請求項１９４】
組成物がシリカフュームをさらに含むことを特徴とする請求項191に記載の方法。
【請求項１９５】
シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項194に記載の方法。
【請求項１９６】
F級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項191に記載の方法。
【請求項１９７】
C級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項191に記載の方法。
【請求項１９８】
F級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在し、C級フライアッシュが約10〜20%(w/w)の量において存在し、セメントが少なくとも約50%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項191に記載の方法。
【請求項１９９】
組成物がスラグをさらに含むことを特徴とする請求項191に記載の方法。
【請求項２００】
スラグが約10〜20%(w/w)の量において存在することを特徴とする請求項199に記載の方法。
【請求項２０１】
組成物が乾燥ブレンド品であることを特徴とする請求項191に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般向けコンクリート配合物用のプレブレンド組成物に関し、より詳細には、プレブレンドセメントに対するASTM C595規格を満足する凝結時間短縮用の混和剤を含むプレブレンド組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、コンクリートレディミックスの凝結時間を短縮するための、非塩化物混和剤、即ち、チオシアン酸ナトリウム(NaSCN)および/または硝酸カルシウム(Ca(NO3)2)の利用に関する。さらに、本発明は、一般向けコンクリート作製用組成物における、3種の産業副生物、即ち、F級フライアッシュ、C級フライアッシュ、および高炉スラグの利用にも関する。
【０００３】
微細に分割または粉砕された石炭を、例えば、蒸気発電用のボイラにおいて高温で燃焼させると、不燃残渣および少量の残留燃焼物質からなる灰は、2種の画分、即ち、スラグ状の材料の形態をした、炉またはボイラから回収されるボトム灰、および静電沈降などの公知の分離技法により煙道ガスから分離されるまで燃焼煙道ガス中に懸濁しているフライアッシュから構成される。このフライアッシュは、一般に球形ビーズ状粒子の形態をした、極めて微細に分割された材料であり、200メッシュ篩を少なくとも70重量%通過し、燃焼中の溶融または焼結に由来する一般的なガラス状態にある。名称が「Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use as a Mineral Admixture in Portland Cement Concrete」であるAmerican Society of Testing Materials (ASTM)規格指示書C618-00、および名称が「Standard Specification for Pozzolanic Blended Materials in Construction Application」である同D5370-96から分かるように、フライアッシュは、2種の明確なクラス、即ち、F級およびC級に細分化される。上記のASTM規格に定められたこれら2種のクラスの定義は、以下の通りである:
【０００４】
「本明細書に記載されているようなこのクラスに対する応用上の用件を満足する、通常、無煙炭または瀝青炭の燃焼により生成するF級フライアッシュ。このクラスのフライアッシュは、ポゾラン特性を有する。
【０００５】
本明細書に記載されているようなこのクラスに対する応用上の用件を満足する、通常、亜炭または亜瀝青炭により生成するC級フライアッシュ。このクラスのフライアッシュは、ポゾラン特性を有することに加えて、ある種のセメント特性をも有する。一部のC級フライアッシュは、10%を超える石灰を含有する場合がある。」
【０００６】
後者で言及した「ポゾラン特性」とは、それ自体はセメント系ではないが、水の存在下で水酸化カルシウムと混合するとセメント系の反応を行う能力があるある種の混合物の能力を指す。C級フライアッシュは、ポゾラン特性はもとより直接的なセメント特性をも有する。ASTM C618-00は、別個にN級として分類されるが、本明細書とは無関係である、天然ポゾラン材料にも適用可能である。
【０００７】
ASTM規格からの上記の引用が示すように、燃焼させる石炭のタイプにより、一般に、どのクラスのフライアッシュが得られるかが決定され、石炭のタイプは、その地理的起源により決定される場合が多い。従って、C級フライアッシュは、米国合衆国中西部で採掘される石炭の燃焼に由来する場合が多く、F級フライアッシュは、米国合衆国アパラチア地区で採掘される石炭の燃焼に由来する場合が多い。ASTM規格により、その開示が参照により本明細書に組み込まれている米国特許第5520730号において記載されている、それぞれのフライアッシュ分類に対するある種の化学および物理的用件が課されている。
【０００８】
高炉スラグは、高炉における鉄の製造の副生物であり、ケイ素、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、および酸素が、スラグの主要な元素成分である。高炉スラグには、大気条件下での溶融高炉スラグの固化に由来する空冷スラグ;溶融高炉スラグを水中に浸漬させるなど、急冷させる場合に形成されるガラス状の粒状材料である、粒状化高炉スラグ;溶融スラグを振動フィードプレート上を通過させ、そこで膨張させ、水スプレーにより冷却し、回転ドラム上を通過させ、そこから空気中に送り出し、速やかに固化させて球状のペレットにすることにより製造されるペレット化高炉スラグが含まれる。一般に、スラグのガラス含有量によりセメント特性が決まる。急冷されたスラグは、ガラス含有量が大であり、セメント性であるが、徐冷スラグは、非ガラス性かつ結晶性であり、従って、セメント特性が顕著でない。
【０００９】
年間生産されるこれらの副生物材料の量は、膨大であり、将来も増加する可能性しかない。発電用の燃料としての石油は、保護努力および好ましくない経済性のために減少し、政治的な配慮により新規の原子力発電施設の建設が、あるいは、このタイプの既設のユニットの運転または運転の継続すらが益々不可能になっているので、必然的に発電用燃料としての石炭に対する依存がより大きくなるであろう。1979年現在で、当時使用可能なF級フライアッシュの容積は、直ぐに利用できるものの約5倍であると推定された。米国における石炭灰の推定年間総生産量は、約6680万トンであるが、米国における石炭灰の年間総販売量は、わずかに約1450万トンにすぎない。さらに、カナダでは、鉱石からの銅、ニッケル、鉛、および亜鉛の回収により、年間1200万トンを超えるスラグが生産され、有意義な用途もなく精錬所の近傍に堆積されるのが普通である。これらの避けることができない産業副生物を使用する有効な方策を見出す必要性は緊急であり、益々大きくなっていることは明らかである。というのは、そうでなければ、この副生物は、驚くべき速度で集積し、その環境への悪影響に関して重大な不安を生み出すことになるからである。
【００１０】
両方のタイプのフライアッシュを利用するために、すでに様々な提案がなされている。Lea (1971)、「The Chemistry of Cement and Concrete、 Chemical Publishing Company, Inc.、421頁以下参照」によれば、フライアッシュ、即ち、ボイラからのF級タイプは、コンクリート建造物においてポートランドセメントの部分的な置換物として有用である可能性があることが約50年前に最初に報告され、それ以来、そうした目的のためにそれを利用することが、益々広がりつつある。得られたコンクリートの圧縮強度が著しく減少するのを避けるために通常のフライアッシュによって置き換えられるポートランドセメントの割合は約20%を超えるべきでないことは一般に受け入れられている。但し、より用心深い当局により、より低い限界、例えば、Virginia Department of Highways and Transportation(VDHT)が認可した最高15%が課される場合もある。Leaの437頁に記載されているように、フライアッシュで置換すると、コンクリートの硬化の早期速度を遅延させる傾向があるので、コンクリートは、7日後の試験で最高30%のより低い強度を示し、28日後の試験で最高25%のより低い強度を示すが、時間と共に最高20%の置換レベルでは強度のレベルは正常になる。最高30%まで置換量を増加させると、早期の圧縮値がより激しく減少し、1年後の究極の強度も少なくとも約15%減少する。
【００１１】
コンクリート配合物中においてポートランドセメントをフライアッシュで限定的に置換すると、正負両方の、圧縮強度以外の他の効果がもたらされる。フライアッシュは、セメント配合物のワーカビリティを増加させる傾向があり、望ましいことにポートランドセメントといわゆる反応性骨材との反応性を減少させることが分かっている。他方では、フライアッシュは、少量の未燃カーボンを含み、これが、コンクリート中に連行された空気を吸収する働きをする。連行空気は、望ましくは、硬化コンクリートの耐凍結性を増加させるので、こうした連行空気の減少は、望ましくないが、混和剤としていわゆる空気連行剤を含ませることにより補償することができる。
【００１２】
米国特許第4210457号において、Dodsonらは、コンクリート配合物中においてポートランドセメントをフライアッシュで置換する場合の受容されている限界が20%であることを理解しつつも、シリカ、アルミナ、および酸化鉄を合わせた含有量が約58〜72%で変わり、酸化カルシウム範囲が約18〜30%である灰の5種の試料に基づいて、シリカ、アルミナ、および酸化鉄を合わせた含有量が80重量%未満で、酸化カルシウム含有量が10%を超える特別に選択されたフライアッシュでより多くの、好ましくは50%以上のポートランドセメントを置換することを提案している。50%以上の高レベルの置換において適切でない6種の他のフライアッシュ試料は、酸化物を合わせた含有量が約87〜92%、酸化カルシウム含有量が約4〜約8%で変わることが分かった。これらの値をASTM C618-00に対して評価すると、受容できるフライアッシュは、C級規格に入り、受容できないアッシュは、F級規格の中に入ることが分かる。従って、Dodsonらは、C級フライアッシュが、F級フライアッシュよりもコンクリート配合物中のポートランドセメントを実質的に高いレベルで置換するのに適していることを実際にはっきりさせており、この能力は現在一般的に認められており、C級フライアッシュは、一般に、最高約50%の置換レベルが許されており、コンクリートの望ましい物理特性、特に圧縮強度は維持されている。
【００１３】
米国特許第4240952号では、Hulbertらにより、やはりポートランドセメントに対するC級フライアッシュの一般的に認められた許容限界は20%であることを認めつつも、配合物が、特定の混和剤としてフライアッシュの重量に対してセッコウ約2%、塩化カルシウム約3%を含むという条件で、少なくとも50%、最高80%のポートランドセメントを置換することが提案されている。しかし、この目的のために記載されているフライアッシュは、分析値が酸化カルシウム約28%、シリカ、アルミナ、および酸化鉄を合わせた含有量約63%であるC級フライアッシュであった。このフライアッシュ最高80%と特定の混和剤とを使用すると、ストレートポートランドセメントに匹敵する圧縮強度が一般に達成できるといわれた。必要とされる混和剤を含み、ポートランドセメント140ポンド、およびフライアッシュ560ポンド(比20:80)、ならびに通常の量の粗および細骨材、および水を使用した一実施例では、圧縮強度試験で7日3180psi、14日4200psi、および28日約5000psiであった。
【００１４】
米国特許第4018617号および同第4101332号では、Nicholsonにより、道路建設において通常の砂利またはアスファルト用骨材安定化基礎を置き換える安定化基礎支持表面を創出するための、フライアッシュ(タイプがF級と思われる)と、セメントキルンダストと、骨材の混合物の使用が提案され、有用な範囲は、フライアッシュ6〜24%、CKD(セメントキルンダスト)4〜16%、および骨材60〜90%であり、好ましくは、CKD8%、フライアッシュ12%、および骨材80%であった。実施例で示された、こうした方策に対する圧縮強度の値は、むしろ不規則に変動しており、一般的に、7〜28日の試験期間での圧縮強度において小さい増加しか示さなかった。より良好な結果の内でも、好ましい混合物に対して、値は、7日における約1100psiから28日における約1400psiまで増加した。少量の塩化カルシウムを添加すると、それらの値が約200psi改善された。他方、石灰キルンから回収された石灰スタックダストを3%添加すると、7日における約700psi、28日における900〜1300psiという著しく減少した結果であった。骨材を除去すると、それ以外で得られた値の数分の一まで強度が減少し、CKD12%とフライアッシュ88%のみの混合物は、28日試験期間で約190〜260psiの強度値しか示さなかった。同様に、フィルサンドなどの微細に分割された骨材を選択すると、約140〜230psiの範囲のほぼ同じ数分の一レベルの強度値が得られた。微細に分割された骨材および粗骨材をほぼ等量で組み合わせると、圧縮強度値が約50%減少し、その値は650〜750psiの範囲で試験期間中実質的に変化がなかった。但し、1型ポートランドセメントを1%含ませると、最初の7日間での強度値が約800〜900psiであることを除いては、強度値がオリジナルのレベルに保たれ、28日で約1200〜1600psiまで増加した。奇妙なことに、CKDを完全に除外し、フライアッシュ11.6%を石灰3.4%、残余の砕石と組み合わせると最良の強度が得られ、これに対する強度値は、7日で約850〜950のより低いレベルで出発したものの、28日で約1700psiまで増加した。
【００１５】
あとの方の特許において付随的に触れたフライアッシュと石灰スタックダストの組合せは、さらに米国特許第4038095号においてNicholsonにより調査された。これは、フライアッシュ約10〜14%と、石灰スタックダスト約5〜15%と、残余71〜85%の範囲の骨材の混合物に関するものである。いくらか不思議であるが、そうした混合物に対してこの特許で報告された圧縮の結果は、最初に言及した2種のNicholsonの特許で具体的に示された高レベルに到達せず、具体的に示された強度値は、約1000psiに過ぎず、特定の割合に応じたものよりも相当に低いより一般的なレベルであった。
【００１６】
米国特許第4268316号では、Wills, Jr.により、ポートランドセメント約25〜55%、CKD約25〜65%、およびフライアッシュ10〜25%の割合を使用した、モルタルまたはメーソンリセメントを形成するためにキルンダストと、粉砕石灰石の置換であるフライアッシュと、セッコウとの混合物を使用することが開示されている。これらのモルタル配合物を、セメント混合物約1部と砂2.5〜3部の割合で湿った砂と混合すると、セメントクリンカ55%、石灰石40%、およびセッコウ5%からなる標準のメーソンリセメントに匹敵する圧縮強度が、セメント50%と、CKD24〜40%と、フライアッシュ15〜25%とを含む混合物に対して得られた。不思議にも、一実施例では、セメント含有量を55%まで増加させ、CKD35%、およびフライアッシュ10%にすると、圧縮強度は、7日材令も28日材令も共に約30〜40%低下し、標準材料より劣るレベルまで低下した。セメント含有量が減少し、それに応じてCKDが増加するにつれて、圧縮強度値は急激に低下した。他方、他の類似の実施例では、セメント55%と、CKD35%と、フライアッシュ10%とを含む混合物は、セメント50%と、フライアッシュ35%と、CKD15%とを含む混合物、およびセメント50%と、石灰石47%と、セッコウ3%とを含む他の標準メーソンリセメントに対して、圧縮強度が、特に28日材令において優れていることが分かった。実際、セメントが5%減少し、フライアッシュがそれに対応して5%増加した混合物に対する強度値は、約40%低下し、標準セメントより明確に劣る値まで低下した。同様な変動が、フライアッシュの供給源に応じて比較可能な50/35/15混合物について実験室試験条件下で見られ、同じ混合物について実際の建設条件下での圧縮強度値は、ポートランドセメント55%を含む通常のメーソンリセメント、および特許の概念の範囲内の比較可能な混合物の両者に対して約50%減少した。この場合でのフライアッシュは好ましくは、F級フライアッシュであり、C級材料はより望ましくない。
【００１７】
米国特許第4407677号では、Wills, Jr.により、ブロックまたはレンガなどのコンクリート製品の製造において、その中のポートランドセメントと組み合わせて通常使用されるフライアッシュは、その全体をCKDにより置換することができ、そうした製品の早期圧縮強度値が中程度改善されることが教示された。従って、1日および2日試験において、約500〜800psiの圧縮強度値が示され、28日後では約1200psiまで増加することが示された。Wills, Jr.の'677において開示された配合物には、セメント0.4〜0.9部、CKD約0.1〜0.6部、および膨張頁岩や天然砂などの微細材料と粗な材料を重量比80/20で合わせた骨材10〜12部が含まれていた。メーソンリセメントは一般に、28日材令でそれらの強度特性の少なくとも約95%を発現するので、この特許製品を余分に養生しても、それらの圧縮強度値において如何なる有意の増加をも期待はできないであろう。
【００１８】
本発明者の米国特許第5520730号、および同第5266111号には、ポートランドセメントと、F級フライアッシュと、CKDとを含む一般向けコンクリート組成物が開示されている。その特許には、F級フライアッシュと、CKDとを含む「合成C級フライアッシュブレンド」も開示されている。これらの特許には、コンクリートの早期強度の利点が開示されている;しかし、セメント混和剤としてのチオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムの利用は開示されていない。
【００１９】
Moreauらの米国特許第6008275号には、前記水硬性セメントとセメント置換物の重量に対して約10重量%を超えるポゾラン性セメント置換物と、ポリカルボキシレートポリマーとを含むセメント組成物が開示されている。この組成物は、硝酸カルシウムやチオシアン酸ナトリウムなどの促進剤をも含むことができる。ポゾラン置換材料は、C級および/またはF級のフライアッシュ、高炉スラグ、仮焼粘土、および天然ポゾラン材料でよい。Moreauらにより使用された硝酸カルシウム、およびチオシアン酸ナトリウムの量は、実際的でなく、プレブレンドセメント用のASTM規格を満足しない。さらに、Moreauらの組成物は、プレブレンドセメントではなくて、湿ったコンクリート混合物である。
【００２０】
Gerberの米国特許第4606770号には、水硬性セメントと、骨材と、セメントの水硬性をもたらすのに十分な水と、硝酸カルシウムやチオシアン酸ナトリウムなどの他の促進剤と組み合わせた、または単独の、N-メチロールアミド、特にトリ-もしくはテトラメチロールグリコールウリルを含む混和剤とを含むセメント配合物が開示されている。この混和剤は、コンクリート配合物の硬化に必要な時間を短縮するのに十分な量において存在する。Gerberの組成物は、プレブレンドセメントではなくて、湿ったコンクリート混合物である。
【００２１】
Gartnerらの米国特許第5531825号には、セメント凝結促進用混和剤、およびそうした混和剤を含む組成物が開示されている。この混和剤組成物は、水硬性セメント組成物の凝結促進を増進するのに有効な量において存在する1種または複数のニトロアルコールを含む。この発明は、硝酸カルシウムやチオシアン酸ナトリウムを含めての1種または複数の通常の促進剤をさらに含む。Gartnerらにより、ペースト、モルタル、およびコンクリート組成物のみが開示され、プレブレンド組成物は言及されていない。
【特許文献１】米国特許第5520730号
【特許文献２】米国特許第4210457号
【特許文献３】米国特許第4240952号
【特許文献４】米国特許第4018617号
【特許文献５】米国特許第4101332号
【特許文献６】米国特許第4268316号
【特許文献７】米国特許第4407677号
【特許文献８】米国特許第5266111号
【特許文献９】米国特許第6008275号
【特許文献１０】米国特許第4606770号
【特許文献１１】米国特許第5531825号
【非特許文献１】Lea (1971)、 The Chemistry of Cement and Concrete、 Chemical Publishing Company, Inc.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上記のいずれの特許にも、プレブレンドセメント用のASTM指示書C595規格を満足する凝結時間を早めるプレブレンドセメント組成物は開示されていない。従って、凝結時間が早いプレブレンドセメント配合物に対する必要性が残されている。というのは、コンクリートにフライアッシュまたはスラグを添加すると凝結が遅くなる場合が多いからである。より速やかにコンクリート構造物が使用可能になり、それにより労働コストが減少することや、プレキャストコンクリート、およびコンクリートメーソンリ製造者が速やかに成形を行い、速やかに型枠を回転させることが可能になることなど、速やかな凝結時間に対する多数の利点が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本出願人は、プレブレンドセメント(ブレンドセメントとも呼ばれる)組成物と共に使用するための非塩化物促進剤、すなわちチオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムの最適範囲を見出した。チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムの最適範囲は、プレブレンド組成物中、約5重量%未満、好ましくは約0.2〜約4重量%である。チオシアン酸ナトリウムが約5%を超えると、促進剤の利点はもはや有効ではない;硝酸カルシウムが約5%を超えると、セメント組成物は、ASTM C595規格を満足しない。さらに、チオシアン酸ナトリウムおよび硝酸カルシウムは、吸湿性であるので、プレブレンドセメント中で約5%を超えて使用すると、水を吸収するという問題点があるために望ましくない配合物が得られる。従って、プレブレンド組成物中におけるチオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムの濃度を約5重量%未満に維持することが重要である。しかし、この範囲内では、非塩化物促進剤の量を変えて所望の凝結時間にすることができる。例えば、プレブレンドセメントは、季節ごとの使用に適応するように調節することができる。夏には、プレブレンドは、セメントが夏の熱で自然に、より速やかに凝結するので、より少ない量の非塩化物促進剤を含むべきである。あるいは、冬には、プレブレンドは、寒さが自然にセメント凝結速度を遅くするので、より多い量の非塩化物促進剤を含むべきである。
【００２４】
本発明の目的は、セメントと、チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムとを含む、早期強度を改善するためのプレブレンドセメント組成物を提供することである。好ましい実施形態では、セメントは、約50重量%を超える量において存在する;チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムは、約5重量%未満の量において存在する(w/w)。
【００２５】
本発明のさらなる目的は、セメントと、F級フライアッシュと、チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムとを含む、早期強度を改善するためのプレブレンドセメント組成物を提供することである。好ましい実施形態では、セメントは、約50重量%を超える量において存在する;F級フライアッシュは、約20〜約30重量%の量において存在する;チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムは、約5重量%未満の量において存在する。
【００２６】
本発明のさらなる目的は、セメントと、C級フライアッシュと、チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムとを含む、早期強度を改善するためのプレブレンドセメント組成物を提供することである。好ましい実施形態では、セメントは、約50重量%を超える量において存在する;C級フライアッシュは、約20〜約30重量%の量において存在する;チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムは、約5重量%未満の量において存在する。
【００２７】
本発明のさらなる目的は、セメントと、C級フライアッシュと、F級フライアッシュと、チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムとを含む、早期強度を改善するためのプレブレンドセメント組成物を提供することである。好ましい実施形態では、セメントは、約50重量%を超える量において存在する;C級フライアッシュは、約10〜約20重量%の量において存在する;F級フライアッシュは、約10〜約20重量%の量において存在する;チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムは、約5重量%未満の量において存在する。
【００２８】
本発明のさらなる目的は、セメントと、スラグと、チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムとを含む、早期強度を改善するためのプレブレンドセメント組成物を提供することである。好ましい実施形態では、セメントは、約50重量%を超える量において存在する;スラグは、約20〜約30重量%の量において存在する;チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムは、約5重量%未満の量において存在する。
【００２９】
本発明のさらなる目的は、セメントと、C級フライアッシュと、スラグと、チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムとを含む、早期強度を改善するためのプレブレンドセメント組成物を提供することである。好ましい実施形態では、セメントは、約50重量%を超える量において存在する;C級フライアッシュは、約10〜約30重量%の量において存在する;スラグは、約10〜約20重量%の量において存在する;チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムは、約5重量%未満の量において存在する。
【００３０】
本発明のさらなる目的は、セメントと、F級フライアッシュと、スラグと、チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムとを含む、早期強度を改善するためのプレブレンドセメント組成物を提供することである。好ましい実施形態では、セメントは、約50重量%を超える量において存在する;F級フライアッシュは、約10〜約30重量%の量において存在する;スラグは、約10〜約20重量%の量において存在する;チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムは、約5重量%未満の量において存在する。
【００３１】
本発明のさらなる目的は、セメントと、C級フライアッシュと、F級フライアッシュと、スラグと、チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムとを含む、早期強度を改善するためのプレブレンドセメント組成物を提供することである。好ましい実施形態では、セメントは、約50重量%を超える量において存在する;C級フライアッシュは、約10〜約20重量%の量において存在する;F級フライアッシュは、約10〜約20重量%の量において存在する;スラグは、約10〜約20重量%の量において存在する;チオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムは、約5重量%未満の量において存在する。
【００３２】
シリカフュームも、本発明の任意のプレブレンドセメント中に含ませることができる。
【００３３】
上記の組成物からコンクリートを作成する方法も開示されている。
【００３４】
本明細書でのプレブレンドは、水および/または骨材材料の添加前に混合される凝結可能な組成物、すなわち、乾燥配合物を指す。プレブレンドセメント(ブレンドセメントとも呼ばれる)は、水、砂、および/または砂利を添加しないで混合され、コンクリートを作製するために袋および/またはタンカー積荷において販売される。プレブレンドセメント用の標準は、ASTM指示書C595において仕様が定められている。プレブレンドの主要な利点には、コンクリート製造者がその独自の用途用のセメント、例えば、高層ビルディング用の高強度セメント;橋梁、高速道路、および駐車場構造物用の高耐久性セメント;単一サイロを備えたプラント用の最高ポゾラン含有量のセメントなど、経済効果を出すためにポゾラン含有量を減少させたセメントなどをカスタムブレンドできることが含まれる。本発明のプレブレンドセメントは、特にプレブレンドセメントを作製するためであり、コンクリート作製用のレディミックスプロセスと混同すべきでない。このレディミックスプロセスは、水、砂、石、混和剤などをセメントに加えてコンクリートを形成するステップを含むが、プレブレンドセメントは、乾燥粉末である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
数種の異なるタイプのポートランドセメントが入手可能であり、そのすべてが本発明に関して有用である。タイプIは一般向けの種類であり、最も普通に使用される;タイプIIポートランドセメントは、中程度の硫酸塩アタックに対する予防が重要である場合に使用される;タイプIIIは、高早強ポートランドセメントである;タイプIVは、発生する熱の速度、および量を最小にしなければならない用途のための低水和熱セメントである;タイプVは、厳しい硫酸塩の作用に暴露されるコンクリートにおいてのみ使用される耐硫酸塩セメントである。大抵のタイプのセメントは、本発明に関して有用であるが、タイプIIIが、早期強度の用途に対して好ましい。粉砕中に20%のF級フライアッシュを80重量%のポートランドセメントクリンカとブレンドするタイプI-Pなどの市販ブレンドセメントは、タイプI-PセメントがASTM C595規格を満足しないので、避けるべきである。
【００３６】
微粉炭、特に瀝青または無煙タイプのものを燃焼するために使用されるボイラ、および類似の炉、特に電力施設の石炭燃焼蒸気発生プラントから得られる、任意の標準または普通のF級フライアッシュは、本発明のF級フライアッシュ成分として使用するのに適している。こうしたフライアッシュは、シリカ、アルミナ、および酸化鉄を合わせた含有量が少なくとも約70重量%、好ましくは、80重量%以上であり、石灰(CaO)含有量が約10重量%未満、通常約6重量%以下であるべきである。
【００３７】
亜炭または亜瀝青炭の燃焼から得られる、任意の標準または普通のC級フライアッシュは、本発明のC級フライアッシュ成分として使用するのに適している。こうしたC級フライアッシュは、一般に、F級フライアッシュより多いカルシウム、および少ない鉄を含み、石灰含有量が15〜30%の範囲にある。
【００３８】
ある種の実施形態では、CFフライアッシュが使用される。これは、C級フライアッシュとF級フライアッシュの混合物であり、C級フライアッシュとF級フライアッシュを一緒に加えることにより、または西部炭と東部炭の混合物を燃焼することにより製造できる。全西部炭によりC級フライアッシュが製造され、全東部炭よりF級フライアッシュが製造される。排出、および環境問題のために、一部の発電所では、西部炭と東部炭の混合物を燃焼する場合もある。西部炭と東部炭のパーセンテージを個々の発電所の必要性に従って変えることができ、従って、C級フライアッシュとF級フライアッシュの比が異なる。
【００３９】
同様に、任意の高炉スラグが、本発明に対して適切である。スラグは、高炉中で鉄を生産する際に生産される非金属共生成物である。それは、主として、シリケート、アルミノシリケート、およびカルシウム-アルミナ-シリケートからなる。溶融スラグは、通常、鉄生産質量の約20%を占める。様々な形態のスラグ生成物が、溶融スラグを冷却するのに使用される方法に応じて製造される。これらの生成物には、空冷高炉スラグ、膨張または発泡スラグ、ペレット化スラグ、および粒状高炉スラグが含まれる。ASTM989規格を満足する粒状高炉スラグが好ましい。
【００４０】
任意のチオシアン酸ナトリウムが、本発明に対して適切である。チオシアン酸ナトリウムは、無色または白色の結晶として一般に市販されている塩である。チオシアン酸ナトリウムは、所期の末端用途に応じて、数種の異なるグレードおよび形態で販売されている。チオシアン酸ナトリウムの主たる用途は、工業用ケミカル、医薬品、殺虫剤、写真などの分野である。任意のチオシアン酸ナトリウムが、本発明に対して適切であるが、チオシアン酸ナトリウムは、多数のグレードで市販されているので、コストが主要な条件である。従って、本発明に対して有効である最も安価な形態のチオシアン酸ナトリウムが、最も好ましい。
【００４１】
任意の硝酸カルシウムが、本発明に対して適切である。硝酸カルシウムは、無色から白色までの、通常水和した、粒状物、結晶、または粉末として一般に市販されている塩である。硝酸カルシウムは、所期の末端用途に応じて、数種の異なるグレードおよび形態で販売されている。硝酸カルシウムの主たる用途は、火薬、殺虫剤、工業用ケミカルなどの分野である。任意の硝酸カルシウムが、本発明に対して適切であるが、硝酸カルシウムは、多数のグレードで市販されているので、コストが主要な条件である。従って、本発明に対して有効である最も安価な形態の硝酸カルシウムが、最も好ましい。
【００４２】
以後はっきりしてくるように、本発明の組成物に対する上記の限界値内において、それらから製造されたコンクリートは、一般向けセメント建造物における使用に際して実質的に従来に匹敵または従来を凌駕する特性、特に早期凝結時間を示す。
【００４３】
本発明のプレブレンドセメントを使用する最終のコンクリート配合物は、骨材材料をさらに含むことができる。本発明のブレンドを使用するコンクリート配合物用の骨材の選択は、そうした配合物の設計を熟知した当業者には何らの問題もないであろう。粗骨材の最小サイズは、約3/8インチであるべきであり、この最小値から最高1インチ以上までのサイズで、好ましくはこれらの限界値の間で傾斜を持たせて変えることができる。破砕石灰石、砂利等は、望ましい粗骨材であり、選択した材料は、如何なる場合においてもかなりの硬さおよび耐久性を有するべきである。というのは、砕けやすくもろい骨材は、最終コンクリートの強度を著しく低下させる傾向があるからである。微細に分割された骨材は、3/8インチ未満のサイズであり、この場合も好ましくはもっと細かいサイズから200篩くらいのサイズまで徐々に傾斜している。粉砕石灰石、砂等は、普通の有用な細骨材である。
【００４４】
本発明によれば、シリカフュームもセメント混合物に添加して高強度、およびコンクリートに対する塩化物保護作用をもたらすことができる。シリカフュームは、好ましくは5〜15重量%で使用される。
【００４５】
本発明のプレブレンドセメントを使用するコンクリートの作製において、限定されないが、減水剤、促進剤、空気連行剤、およびコンクリート業界において通常使用される他の混和剤を含めての他の混和剤も使用できる。
【００４６】
本発明のプレブレンド配合物は、水および/または、砂および/または砂利などの骨材材料を加える前に、セメント、F級フライアッシュ、C級フライアッシュ、スラグ、およびチオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムを含めての全ての配合物成分を均一かつ一様に混合することによって調製される。混合は、コンクリート配合物業界において通常用いられる混合技法を用いて行うことができる。最終の組成物は、通常のコンクリート配合物より、取扱い、および貯蔵中の分離を受けにくい。これらの最終の組成物は、個々の成分と同様に、通常の配合物と同じ仕方で輸送、および貯蔵することができる。もちろん、貯蔵容器は、その内容物を天候から保護するために密閉するべきである。
【００４７】
以下の実施例は、本発明を例示するために提供される。本発明は、これらの実施例で説明された具体的な条件、または詳細に限定されないことを理解されたい。
【００４８】
以下の実施例における結果は実際、それぞれの場合において、F級フライアッシュ、C級フライアッシュ、スラグ、および/またはシリカフュームをチオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムと共にプレブレンドしてプレブレンド組成物を形成し、次いでそのブレンドを他の配合物成分と合わせることによって得られた。プレブレンド成分は、水を添加する前に加えられた。しかし、それぞれの成分の同じ割合の量を、別々に残りの乾燥配合物成分に加えた場合も、結果は、同一であることが期待される。F級フライアッシュ、C級フライアッシュ、スラグ、シリカフューム、チオシアン酸ナトリウム、および硝酸カルシウムの量の割合は、それぞれの場合において、プレブレンド組成物の相対的な重量%で表されている。
【００４９】
(実施例)
(実施例1)
【００５０】
【表１】
2008515759.tif 000002
【００５１】
表1の組成物より、最高1.2%(w/w)の量の硝酸カルシウムが、セメント組成物の凝結時間を短縮させてASTM指示書C595に適合することが分かる。本出願人は、硝酸カルシウムの最適量は、約0.1〜5%(w/w)であることも見出した。この量を超えると、凝結時間は速やかすぎてASTM規格を満足しない。実施例全体を通じて、数値は概略であるので、一部の組成物ではその成分を合計すると正確に100%にならないが、すべて100±1%の誤差範囲内にあることを留意されたい。
【００５２】
(実施例2)
【００５３】
【表２】
2008515759.tif 000003
【００５４】
表2の傾向より、硝酸カルシウムおよび/またはチオシアン酸ナトリウムが多いほど、凝結時間が速やかであることが分かる。しかし、硝酸カルシウムの量が最高値になると、その配合物の凝結が速やかすぎてASTM C595規格を満足しない。データを内挿することにより、使用される非塩化物促進剤(硝酸カルシウム、およびチオシアン酸ナトリウム)の量は、約5%を超えるべきでないことが分かる。
【００５５】
(実施例3)
【００５６】
【表３】
2008515759.tif 000004
【００５７】
表3より、促進剤の濃度(硝酸カルシウムおよび/またはチオシアン酸ナトリウム)が10%(w/w)になると、その配合物の凝結が速やかすぎてASTM C595規格を満足しないことが分かる。
【００５８】
(実施例4)
【００５９】
【表４】
2008515759.tif 000005
【００６０】
表4より、チオシアン酸ナトリウムの促進効果は、5%(w/w)未満の濃度でのみ生ずることが分かる。約5%(w/w)で、チオシアン酸ナトリウムは、配合物の凝結時間を実際に遅延させる。表4から、その遅延効果は、ASTM指示書C595に適合しない配合物を生成させるのに十分である。この発見は予期外であり、当技術分野でこれまで知られていない。
【００６１】
上記の実施例により、約5%未満のチオシアン酸ナトリウムおよび/または硝酸カルシウムを添加するとセメント配合物の凝結時間がより速やかになることがはっきり分かる。重要なことに、凝結時間もASTM規格を満足する。この改善は、セメントのみでなく、F級フライアッシュ、C級フライアッシュ、高炉スラグ、シリカフューム、およびそれらの組合せなどの産業副生物を含む配合物においても有効である。しかし、本発明は、実施例において例示された条件に限定されるものではない。
【００６２】
本発明の現在好ましいいくつかの実施形態を本明細書において具体的に説明したが、本明細書において示され、説明された様々な実施形態の変形形態、および改変形態を本発明の趣旨、および範囲から逸脱することなく作成できることは本発明の当該の業者には明らかであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲、および適用可能な法の定めに必要とされる程度においてのみ限定されることが意図されている。
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月5日(2007.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、約5%(w/w)未満のチオシアン酸ナトリウム及び／又は硝酸カルシウムとを含むことを特徴とする凝結可能な組成物。
【請求項２】
さらに、スラグ、F級フライアッシュ、C級フライアッシュ、及び／又は、シリカフュームを含む請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記F級フライアッシュ又はC級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量で存在する請求項２に記載の組成物。
【請求項４】
前記シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量で存在する請求項２に記載の組成物。
【請求項５】
前記セメントが少なくとも約50%(w/w)の量で存在する請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記セメントがポートランドセメントである請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記組成物が乾燥ブレンド品である請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
i)請求項1に記載の組成物を、水、砂、および砂利と混合して混合物を形成するステップと、
ii)混合物を成型するステップと、
iii)混合物を固めてコンクリートを形成するステップとを含むことを特徴とするコンクリートを作製する方法。
【請求項９】
さらに、スラグ、F級フライアッシュ、C級フライアッシュ、及び／又は、シリカフュームを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量で存在する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記F級フライアッシュ又はC級フライアッシュが約20〜30%(w/w)の量で存在する請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記シリカフュームが約5〜15%(w/w)の量で存在する請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記セメントが少なくとも約50%(w/w)の量で存在する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記セメントがポートランドセメントである請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記組成物が乾燥ブレンド品である請求項１１に記載の方法。
【国際調査報告】
2008515759.tif 000006